JP5897923B2 - Rotation detector - Google Patents

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Description

本発明は、複数の直流モータの回転角や回転方向などの回転状態を検出する回転検出装置に関する。   The present invention relates to a rotation detection device that detects a rotation state such as a rotation angle and a rotation direction of a plurality of DC motors.

ブラシ付きの直流モータ(以下単に「直流モータ」という)は、車両においても従来から用いられており、例えば、車両の空調装置における温度調整用のエアミックスダンパーや吹き出し口切り替え用のモードダンパーなどの開閉角度を調整するために用いられている。このような用途で用いられる直流モータを制御するにあたっては、各ダンパーの開閉角度を精度良く調整するために、直流モータの回転角や回転方向、回転速度などの回転状態を検出し、その検出した回転状態に基づいて、各ダンパーの開閉角度が所望の角度となるように制御していた。   DC motors with brushes (hereinafter simply referred to as “DC motors”) have also been used in vehicles, such as air mix dampers for temperature adjustment and mode dampers for switching air outlets in vehicle air conditioners. It is used to adjust the opening / closing angle. In controlling a DC motor used in such applications, in order to accurately adjust the open / close angle of each damper, the rotation state such as the rotation angle, rotation direction, and rotation speed of the DC motor is detected and detected. Based on the rotation state, the opening / closing angle of each damper is controlled to be a desired angle.

直流モータの回転状態を検出する一般的方法として、ロータリエンコーダやポテンショメータ等のセンサを設け、このセンサからの検出信号に基づいて検出する方法がよく知られている。そのため、車両においても、このようなセンサを設けて回転状態を検出する方法が採用されている。   As a general method for detecting the rotation state of a DC motor, a method of providing a sensor such as a rotary encoder or a potentiometer and detecting based on a detection signal from the sensor is well known. For this reason, a method of detecting the rotational state by providing such a sensor is also adopted in the vehicle.

しかし、このようにセンサを設けて回転状態を検出する方法では、センサを設置するスペースが直流モータ毎に必要になると共に、直流モータへの直流電源供給用のハーネスとは別に、センサによる検出信号を他の装置(車載ECU等)へ伝送するためのハーネスも直流モータ毎に必要となり、車両の重量増・コストアップを招く。そのため、センサやそれに伴うハーネスを削減するために、センサレス方式化の要望が高まっている。   However, in the method of detecting the rotational state by providing the sensor in this way, a space for installing the sensor is required for each DC motor, and the detection signal from the sensor is separated from the harness for supplying DC power to the DC motor. Is also required for each DC motor, which increases the weight and cost of the vehicle. Therefore, there is an increasing demand for a sensorless system in order to reduce sensors and associated harnesses.

このようなセンサレス方式化への要望に応えるべく、本願出願人は、特許文献1において次のようなセンサレス技術を提案した。即ち、直流モータを、一対のブラシ間のインピーダンスが回転に伴って周期的に変化するように構成する。更に、直流電源から直流モータへ通電される直流電流に対して交流電圧(交流電流)を重畳させるための交流重畳手段を設ける。そして、直流モータに流れる電流から交流成分を抽出し、その交流成分の変化(上記インピーダンスの変化により生じる周期的な変化)に基づいて回転状態を検出する。   In order to meet such a demand for the sensorless system, the applicant of the present application has proposed the following sensorless technology in Patent Document 1. That is, the DC motor is configured such that the impedance between the pair of brushes periodically changes with rotation. Furthermore, an AC superimposing means for superimposing an AC voltage (AC current) on a DC current supplied from the DC power source to the DC motor is provided. And an alternating current component is extracted from the electric current which flows into a direct-current motor, and a rotation state is detected based on the change (periodic change which arises by the change of the said impedance) of the alternating current component.

特開2010−63347号公報JP 2010-63347 A

しかし、特許文献1に記載のセンサレス技術では、1つの直流モータに対し、交流電流を重畳するための交流重畳手段が1つ必要となるため、直流モータの数が多くなればなるほど、その分、各直流モータの回転状態を検出するために必要な交流重畳手段も多くなる。つまり、回転状態を検出すべき直流モータの数と同数の交流重畳手段が必要となる。   However, in the sensorless technology described in Patent Document 1, one AC superimposing unit for superimposing an AC current is required for one DC motor. Therefore, as the number of DC motors increases, the corresponding amount increases. The AC superimposing means necessary for detecting the rotation state of each DC motor also increases. That is, the same number of AC superimposing means as the number of DC motors whose rotation state should be detected is required.

そのため、直流モータの数が増えれば増えるほど、交流重畳手段も同じ数だけ増やさなければならず、その分、装置の大型化・コストアップを招いてしまう。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、直流モータの回転状態を通電される交流成分の変化に基づいて検出するよう構成された回転検出装置において、回転状態を検出すべき直流モータが複数あっても、交流重畳手段の使用数を抑制することで、装置全体の低コスト化・小型化を図ることを目的とする。
Therefore, as the number of DC motors increases, the number of AC superimposing means must be increased by the same number, which leads to an increase in size and cost of the apparatus.
The present invention has been made in view of the above problems, and in a rotation detection device configured to detect a rotation state of a DC motor based on a change in an AC component to be energized, a plurality of DC motors to detect the rotation state are provided. Even if it exists, it aims at the cost reduction and size reduction of the whole apparatus by suppressing the use number of an alternating current superimposition means.

上記課題を解決するためになされた発明は、複数の直流モータを駆動するモータ駆動回路と、複数の直流モータに交流電圧を印加する交流重畳手段と、複数の直流モータ毎に個々に設けられ、直流モータに流れる電流のうち交流電流に関する電気量を検出し、その検出した電気量に基づいて直流モータの回転状態を示す回転信号を生成する回転信号生成手段と、回転信号に基づいて直流モータの回転角、回転方向及び回転速度のうち少なくとも何れか1つ(即ち回転状態)を検出する回転状態検出手段と、を備える回転検出装置である。 The present invention made to solve the above problems is provided individually for each of a plurality of DC motors, a motor drive circuit for driving a plurality of DC motors, an AC superimposing means for applying an AC voltage to the plurality of DC motors. A rotation signal generating means for detecting an electric quantity related to an alternating current among currents flowing through the DC motor and generating a rotation signal indicating a rotation state of the DC motor based on the detected electric quantity; and a DC motor based on the rotation signal A rotation state detection unit that detects at least one of the rotation angle, rotation direction, and rotation speed (that is, the rotation state).

そして、本発明の回転検出装置は、交流重畳手段が、共通の交流電圧を複数の直流モータに印加するよう構成されている。また、共通の交流電圧は、複数の直流モータに印加される直流電圧に重畳される。   And the rotation detection apparatus of this invention is comprised so that an alternating current superimposition means may apply a common alternating voltage to several direct-current motors. Further, the common AC voltage is superimposed on the DC voltage applied to the plurality of DC motors.

したがって、本発明の回転検出装置によれば、交流重畳手段が複数の直流モータへ共通の交流電圧を印加し、各直流モータではその交流電圧が直流電圧に重畳されて印加されるため、回転状態を検出すべき直流モータが複数あっても交流重畳手段の使用数を抑制することができ、これにより装置全体の低コスト化・小型化が実現される。   Therefore, according to the rotation detection device of the present invention, the AC superimposing means applies a common AC voltage to a plurality of DC motors, and the AC voltage is applied to each DC motor while being superimposed on the DC voltage. Even if there are a plurality of DC motors that should detect this, the number of AC superimposing means used can be suppressed, thereby realizing a reduction in cost and size of the entire apparatus.

尚、共通の交流電圧とは、1つの交流重畳手段から各直流モータへ並列的に印加される交流電圧(即ち交流電圧の供給源が同じ共通のもの)であることを意味する。
数の直流モータは、該直流モータが備える複数の整流子片のうち特定の2つの整流子片間に少なくとも1つのモータ側インピーダンス素子が接続されていてもよい
The common AC voltage means an AC voltage applied in parallel from one AC superimposing means to each DC motor (that is, the same AC voltage supply source is the same).
DC motor multiple is at least one motor-side impedance element may be connected to a specific two commutator segments of the plurality of commutator segments provided in the DC motor.

このように構成された回転検出装置では、複数の直流モータはそれぞれブラシ間のインピーダンスが回転に伴って周期的に変化し、これにより各直流モータのブラシ間の電圧は周期的に変化する。そのため、回転信号生成手段により生成される回転信号はその周期的な変化が反映された信号となり、これにより、各直流モータの回転状態を確実に検出することができる。   In the rotation detection device configured as described above, the impedance between the brushes of each of the plurality of DC motors changes periodically with rotation, and thereby the voltage between the brushes of each DC motor changes periodically. For this reason, the rotation signal generated by the rotation signal generating means is a signal reflecting the periodic change, and thus the rotation state of each DC motor can be reliably detected.

モータ側インピーダンス素子としては、所定のインピーダンスを有する種々の素子が考えられるが、例えばコンデンサであると、回転に伴う交流電圧の周期的な変化の幅をより大きくすることができるため、各直流モータの回転状態をより確実に検出することができる。 Because as the motor-side impedance element, various elements having a predetermined impedance is conceivable, that the is For example capacitor, it is possible to increase the periodic variation width of the AC voltage caused by the rotation, each The rotation state of the DC motor can be detected more reliably.

流重畳手段は、複数の直流モータに対し、これら各直流モータが有する一対のブラシのうち一方と直流電圧を供給する直流電源の負極との間に同時に交流電圧を印加するよう構成されていてもよい Ac superimposing means, the plurality of DC motor, and is configured to apply a simultaneous alternating voltage between the negative electrode of the DC power source for supplying one DC voltage of a pair of brushes with the respective DC motor Also good .

上記構成の回転検出装置によれば、1つの交流重畳手段から、複数の直流モータの各々に交流電圧を印加することができ、簡素な構成ながら確実に各直流モータへ交流電圧を印加することができる。   According to the rotation detection device having the above configuration, an AC voltage can be applied to each of a plurality of DC motors from a single AC superimposing means, and an AC voltage can be reliably applied to each DC motor with a simple configuration. it can.

ータ駆動回路は、複数の直流モータ毎に、対応する直流モータが有する一対のブラシの双方にそれぞれ接続されて各ブラシをそれぞれ直流電源の正極側及び負極側のいずれか一方に選択的に接続するためのハーフブリッジ回路を備えており、複数の直流モータのうち少なくとも2つは、各々が有する一対のブラシの一方が互いに接続されていて、その互いに接続された各ブラシに対しては、複数のモータに共用される1つのハーフブリッジ回路が接続されると共に交流重畳手段によって交流電圧が印加されるように構成されていてもよい Motor drive circuit, for each of a plurality of DC motors, corresponding the brushes are connected to both of a pair of brushes DC motor has to selectively to one of the positive electrode side and negative electrode side of the respective DC power supply A half-bridge circuit for connection is provided, and at least two of the plurality of DC motors are connected to one another of a pair of brushes that each has, and for each brush connected to each other, it may be configured so that an AC voltage is applied by a single half-bridge circuits alternating superimposing means is connected to be shared by the motors.

上記構成の回転検出装置では、複数の直流モータはいずれも、一対のブラシにそれぞれハーフブリッジ回路が接続された構成であり、且つ、互いに接続されているブラシに対しては共通の1つのハーフブリッジ回路が接続されている。そして、そのように互いに接続されているブラシに対し、交流重畳手段が交流電圧を印加する。   In the rotation detection device having the above-described configuration, each of the plurality of DC motors has a configuration in which a half-bridge circuit is connected to each of a pair of brushes, and a single half-bridge is common to the brushes connected to each other. The circuit is connected. The alternating current superimposing means applies an alternating voltage to the brushes connected to each other.

したがって、上記構成の回転検出装置によれば、互いに接続された複数のブラシに対して同じ1つのハーフブリッジ回路を接続するという構成を利用して、その互いに接続されている複数のブラシに対して同じ1つの交流重畳手段によって交流電圧を印加できるため、簡素な構成ながらより効率的に交流重畳手段の使用数を抑制することができる。   Therefore, according to the rotation detection device having the above-described configuration, the same half-bridge circuit is connected to the plurality of brushes connected to each other, and the plurality of brushes connected to each other is used. Since an AC voltage can be applied by the same AC superimposing means, the number of AC superimposing means used can be more efficiently suppressed with a simple configuration.

数の直流モータが備える一対のブラシのうち、少なくとも、交流重畳手段によって交流電圧が印加されるブラシについては、そのブラシとモータ駆動回路との間に回路側インピーダンス素子が備えられていてもよいA pair of brushes with the direct current motor multiple, at least, the brush an AC voltage is applied by the AC superposing section may be provided with a circuit side impedance element between its brush and the motor drive circuit .

上記構成の回転検出装置によれば、少なくとも、交流重畳手段により交流電圧が印加されるブラシとモータ駆動回路との間の通電経路(詳しくはそのブラシと直流電源との間であってその間に直流モータを含まない通電経路)にインピーダンスを持たせることで、交流重畳手段からの交流電流のうち直流モータに流れず直流電源側に流れる成分をより低減して逆に直流モータ側に流れる成分をより増加させることができ、これにより回転信号生成手段が電気量の検出(延いては回転信号の生成)をより容易且つ高い精度で行うことができる。   According to the rotation detection device having the above-described configuration, at least the energization path between the brush to which the AC voltage is applied by the AC superimposing means and the motor drive circuit (specifically, between the brush and the DC power source and between them, the DC By providing impedance to the current-carrying path that does not include the motor, the component that does not flow to the DC motor but flows to the DC power source side out of the AC current from the AC superimposing means is reduced, and the component that flows to the DC motor side is increased. As a result, the rotation signal generating means can detect the amount of electricity (and thus generate the rotation signal) more easily and with high accuracy.

尚、回路側インピーダンス素子は、交流重畳手段からの交流電流が直流モータを経ずに直流電源側に流れるのを抑制でき、且つ直流電源から直流モータへの電力供給(直流電流通電)を適切なレベルに維持できる限り、種々の種類の素子を用いることができる。 The circuit side impedance element can suppress the alternating current from the alternating current superimposing means from flowing to the direct current power source without passing through the direct current motor, and can appropriately supply power from the direct current power source to the direct current motor (direct current energization). As long as the level can be maintained, various types of elements can be used.

第1実施形態のモータ駆動システムの概略構成を表す構成図である。It is a block diagram showing schematic structure of the motor drive system of 1st Embodiment. 第1実施形態のモータ駆動システムの動作例(9種類の駆動状態)を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the operation example (9 types of drive states) of the motor drive system of 1st Embodiment. モータの概略構成を表す構成図である。It is a block diagram showing schematic structure of a motor. モータが180°回転する間に生じる3種類の状態(モータ回路)を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating three types of states (motor circuit) which arise while a motor rotates 180 degrees. 交流重畳部から交流を印加することにより回転パルスSPが生成されることを説明するための説明図であり、(a)は交流重畳部からの交流電圧・電流の出力波形例、(b)は交流検出部により検出される電圧の波形例、(c)はその検出された電圧に基づいて生成される回転パルスSPの波形例である。It is explanatory drawing for demonstrating that the rotation pulse SP is produced | generated by applying alternating current from an alternating current superimposition part, (a) is an output waveform example of the alternating voltage and electric current from an alternating current superimposition part, (b) is An example of a waveform of a voltage detected by the AC detector, (c) is an example of a waveform of a rotation pulse SP generated based on the detected voltage. 交流検出部の構成を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the structure of an alternating current detection part. 第1実施形態のモータ駆動システムにおける駆動状態毎の回転パルスSPの生成を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the production | generation of the rotation pulse SP for every drive state in the motor drive system of 1st Embodiment. 第2実施形態のモータ駆動システムの概略構成を表す構成図である。It is a block diagram showing schematic structure of the motor drive system of 2nd Embodiment. 第2実施形態のモータ駆動システムの動作例(27種類の駆動状態)を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the operation example (27 types of drive states) of the motor drive system of 2nd Embodiment. モータ駆動システムの他の実施例を表す構成図である。It is a block diagram showing the other Example of a motor drive system.

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1に示すように、本実施形態のモータ駆動システム1は、2つのモータM1,M2を個別に駆動制御するものであり、主として、直流電源2と、3つのハーフブリッジ回路B1,B2,B3と、制御部3と、交流重畳部4と、第1交流検出部6と、第2交流検出部7と、を備えている。直流電源2は、直流電圧Vccを出力する。また、3つのハーフブリッジ回路B1,B2,B3は、いずれも、2つのトランジスタからなる周知の構成である。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the motor drive system 1 of the present embodiment controls the drive of two motors M1 and M2, and mainly includes a DC power supply 2 and three half-bridge circuits B1, B2, and B3. A control unit 3, an AC superposition unit 4, a first AC detection unit 6, and a second AC detection unit 7. The DC power source 2 outputs a DC voltage Vcc. Also, each of the three half bridge circuits B1, B2, and B3 has a well-known configuration including two transistors.

第1ハーフブリッジ回路B1は、第1トランジスタTr1と第2トランジスタTr2とが直列に接続されて構成されている。具体的には、第1トランジスタTr1のエミッタと第2トランジスタTr2のコレクタが互いに接続され、その接続点は第1インダクタL01の一端に接続されている。また、第1トランジスタTr1のコレクタは、直流電源2の正極に接続され、第2トランジスタTr2のエミッタは、直流電源2の負極(当該モータ駆動システム1のグランド電位でもある)に接続されている。そして、第1トランジスタTr1のベースには制御部3からの第1制御信号ST1が入力され、第2トランジスタTr2のベースには制御部3からの第2制御信号ST2が入力される。   The first half-bridge circuit B1 is configured by connecting a first transistor Tr1 and a second transistor Tr2 in series. Specifically, the emitter of the first transistor Tr1 and the collector of the second transistor Tr2 are connected to each other, and the connection point is connected to one end of the first inductor L01. The collector of the first transistor Tr1 is connected to the positive electrode of the DC power supply 2, and the emitter of the second transistor Tr2 is connected to the negative electrode of the DC power supply 2 (which is also the ground potential of the motor drive system 1). The first control signal ST1 from the control unit 3 is input to the base of the first transistor Tr1, and the second control signal ST2 from the control unit 3 is input to the base of the second transistor Tr2.

第2ハーフブリッジ回路B2は、第3トランジスタTr3と第4トランジスタTr4とが直列に接続されて構成されている。具体的には、第3トランジスタTr3のエミッタと第4トランジスタTr4のコレクタが互いに接続され、その接続点は第2インダクタL02の一端に接続されている。また、第3トランジスタTr3のコレクタは、直流電源2の正極に接続され、第4トランジスタTr4のエミッタは、直流電源2の負極に接続されている。そして、第3トランジスタTr3のベースには制御部3からの第3制御信号ST3が入力され、第4トランジスタTr4のベースには制御部3からの第4制御信号ST4が入力される。   The second half bridge circuit B2 is configured by connecting a third transistor Tr3 and a fourth transistor Tr4 in series. Specifically, the emitter of the third transistor Tr3 and the collector of the fourth transistor Tr4 are connected to each other, and the connection point is connected to one end of the second inductor L02. The collector of the third transistor Tr3 is connected to the positive electrode of the DC power supply 2, and the emitter of the fourth transistor Tr4 is connected to the negative electrode of the DC power supply 2. The third control signal ST3 from the control unit 3 is input to the base of the third transistor Tr3, and the fourth control signal ST4 from the control unit 3 is input to the base of the fourth transistor Tr4.

第3ハーフブリッジ回路B3は、第5トランジスタTr5と第6トランジスタTr6とが直列に接続されて構成されている。具体的には、第5トランジスタTr5のエミッタと第6トランジスタTr6のコレクタが互いに接続され、その接続点は第3インダクタL03の一端に接続されている。また、第5トランジスタTr5のコレクタは、直流電源2の正極に接続され、第6トランジスタTr6のエミッタは、直流電源2の負極に接続されている。そして、第5トランジスタTr5のベースには制御部3からの第5制御信号ST5が入力され、第6トランジスタTr6のベースには制御部3からの第6制御信号ST6が入力される。   The third half-bridge circuit B3 is configured by connecting a fifth transistor Tr5 and a sixth transistor Tr6 in series. Specifically, the emitter of the fifth transistor Tr5 and the collector of the sixth transistor Tr6 are connected to each other, and the connection point is connected to one end of the third inductor L03. The collector of the fifth transistor Tr5 is connected to the positive electrode of the DC power supply 2, and the emitter of the sixth transistor Tr6 is connected to the negative electrode of the DC power supply 2. The fifth control signal ST5 from the control unit 3 is input to the base of the fifth transistor Tr5, and the sixth control signal ST6 from the control unit 3 is input to the base of the sixth transistor Tr6.

尚、各トランジスタTr1〜Tr6は、本実施形態ではNPN型バイポーラトランジスタであるが、これはあくまでも一例であり、例えばMOSFETなどの他のスイッチング素子を用いてもよい。   Each of the transistors Tr1 to Tr6 is an NPN bipolar transistor in this embodiment, but this is only an example, and other switching elements such as MOSFETs may be used.

これら3つのハーフブリッジ回路B1,B2,B3は、制御部3からの各制御信号ST1〜ST6に従って各モータM1,M2に対する直流電源2からの通電を制御することにより各モータM1,M2を駆動するものである。   These three half-bridge circuits B1, B2, B3 drive the motors M1, M2 by controlling the energization from the DC power supply 2 to the motors M1, M2 in accordance with the control signals ST1-ST6 from the control unit 3. Is.

2つのモータM1,M2はいずれも、後で詳しく説明するように、一対のブラシを備えたブラシ付きの直流モータである。このうち第1モータM1は、その一方のブラシ(第1ブラシ)16が第1インダクタL01の他端に接続されており、他方のブラシ(第2ブラシ)17が、第2インダクタL02の他端に接続されると共に第2モータM2の一方のブラシ(第1ブラシ)41に接続されている。第2モータM2は、その第1ブラシ41が第2インダクタL02の他端に接続されると共に第1モータM1の第2ブラシ17に接続されており、他方のブラシ(第2ブラシ)42が、第3インダクタL03の他端に接続されている。尚、2つのモータM1,M2は、本実施形態では同じスペックのものである。   Each of the two motors M1 and M2 is a DC motor with a brush having a pair of brushes, as will be described in detail later. Of these, the first motor M1 has one brush (first brush) 16 connected to the other end of the first inductor L01 and the other brush (second brush) 17 connected to the other end of the second inductor L02. And is connected to one brush (first brush) 41 of the second motor M2. The second motor M2 has its first brush 41 connected to the other end of the second inductor L02 and to the second brush 17 of the first motor M1, and the other brush (second brush) 42 is The other end of the third inductor L03 is connected. The two motors M1 and M2 have the same specifications in this embodiment.

本実施形態のモータ駆動システム1では、制御部3からの各制御信号ST1〜ST6によって、図2に示すように9種類の駆動状態が実現される。図2は、各駆動状態毎に、各モータM1,M2の回転状態及び各トランジスタTr1〜Tr6のON・OFF状態を示すものである。図2に示すように、例えば第1モータM1のみ正転させる(正転方向に回転させる)駆動状態Aでは、第1ハーフブリッジ回路B1における第1トランジスタTr1と第2ハーフブリッジ回路B2における第4トランジスタTr4とがONされる。   In the motor drive system 1 of the present embodiment, nine types of drive states are realized by the control signals ST1 to ST6 from the control unit 3 as shown in FIG. FIG. 2 shows the rotation states of the motors M1 and M2 and the ON / OFF states of the transistors Tr1 to Tr6 for each driving state. As shown in FIG. 2, for example, in the driving state A in which only the first motor M1 is rotated forward (rotated in the forward direction), the fourth transistor in the first transistor Tr1 and the second half bridge circuit B2 in the first half bridge circuit B1. The transistor Tr4 is turned on.

なお、正転方向とは、図1にも図示されているように、第1モータM1においては第1ブラシ16から第2ブラシ17へ直流電流を通電させた場合の回転方向であり、第2モータM2においては第1ブラシ41から第2ブラシ42へ直流電流を通電させた場合の回転方向である。逆転方向は、図1にも図示されているように、上記正転方向の場合とは逆方向に通電させた場合の回転方向である。   As shown in FIG. 1, the forward rotation direction is a rotation direction when a direct current is passed from the first brush 16 to the second brush 17 in the first motor M1, and the second direction. In the motor M <b> 2, the rotation direction is when a direct current is passed from the first brush 41 to the second brush 42. As shown in FIG. 1, the reverse rotation direction is the rotation direction when power is supplied in the opposite direction to the normal rotation direction.

制御部3は、各制御信号ST1〜ST6を制御することで、図2に示した9種類の駆動状態のうち何れかにて各モータM1,M2が動作するように各モータM1,M2を制御する。   The control unit 3 controls each of the motors M1 and M2 so that each of the motors M1 and M2 operates in any one of the nine types of driving states shown in FIG. 2 by controlling the control signals ST1 to ST6. To do.

また、第1モータM1の第2ブラシ17から第2モータM2の第1ブラシ41に至る通電経路における共通接続ノードN0には、交流重畳部4が接続されており、この交流重畳部4から共通接続ノードN0に交流電圧が印加される。   The AC superimposing unit 4 is connected to the common connection node N0 in the energization path from the second brush 17 of the first motor M1 to the first brush 41 of the second motor M2. An AC voltage is applied to connection node N0.

交流重畳部4は、所定の周波数の交流電圧を生成する交流電源5と、直流電源2から出力される直流電圧Vccに交流電源5にて生成された交流電圧を重畳させて各モータM1,M2へ印加するためのカップリングコンデンサC0とを備えている。交流電源5にて生成される交流電圧は、本実施形態では、図5(a)の上段に示すような方形波電圧である。そのため、カップリングコンデンサC0を介して出力される交流電流は、図5(a)の下段に示すような、略インパルス状の波形となる。   The AC superimposing unit 4 superimposes the AC voltage generated by the AC power source 5 on the AC voltage 5 generated by the AC power source 5 and the DC voltage Vcc output from the DC power source 2. And a coupling capacitor C0 for application to the capacitor. In this embodiment, the AC voltage generated by the AC power supply 5 is a square wave voltage as shown in the upper part of FIG. Therefore, the alternating current output via the coupling capacitor C0 has a substantially impulse waveform as shown in the lower part of FIG.

本実施形態では、2つのモータM1,M2に対して交流重畳部4が1つだけ設けられており、その交流重畳部4からの交流電圧は、2つのモータM1,M2が互いに接続されている共通接続ノードN0に印加される。つまり、1つの交流重畳部4が2つのモータM1,M2の回転角検出用に共用される。そのため、第1ハーフブリッジ回路B1を構成する2つのトランジスタTr1,Tr2のうち何れか一方がONされると、第1モータM1に交流重畳部4からの交流電流が流れる。また、第3ハーフブリッジ回路B3を構成する2つのトランジスタTr5,Tr6のうち何れか一方がONされると、第2モータM2に交流重畳部4からの交流電流が流れる。更に、第1ハーフブリッジ回路B1を構成する各トランジスタTr1,Tr2のうちいずれか一方、及び第3ハーフブリッジ回路B3を構成する各トランジスタTr5,Tr6のうちいずれか一方がそれぞれONされると、第1モータM1及び第2モータM2の双方に同時に交流重畳部4からの交流電流が流れる。   In the present embodiment, only one AC superimposing unit 4 is provided for the two motors M1 and M2, and the AC voltage from the AC superimposing unit 4 is connected to the two motors M1 and M2. Applied to the common connection node N0. That is, one AC superimposing unit 4 is shared for detecting the rotation angles of the two motors M1 and M2. Therefore, when either one of the two transistors Tr1 and Tr2 constituting the first half-bridge circuit B1 is turned on, an alternating current from the alternating current superimposing unit 4 flows through the first motor M1. Further, when any one of the two transistors Tr5 and Tr6 constituting the third half bridge circuit B3 is turned on, an alternating current from the alternating current superimposing unit 4 flows through the second motor M2. Furthermore, when any one of the transistors Tr1 and Tr2 constituting the first half-bridge circuit B1 and any one of the transistors Tr5 and Tr6 constituting the third half-bridge circuit B3 are turned ON, The alternating current from the alternating current superimposing unit 4 flows through both the first motor M1 and the second motor M2 simultaneously.

このような構成により、各モータM1,M2には、単に直流電源2からの直流電圧Vccが印加されるだけではなく、直流電源2からの直流電圧Vccに交流重畳部4から出力される交流電圧が重畳された交流重畳電圧が印加される。そのため、各モータM1,M2には、直流電源2からの直流電圧による直流電流に交流重畳部4からの交流電圧による交流電流が重畳された、交直混在(脈流の一種)の電流(交流重畳電流)が流れる。   With this configuration, the motors M1 and M2 are not only applied with the DC voltage Vcc from the DC power supply 2, but also the AC voltage output from the AC superimposing unit 4 to the DC voltage Vcc from the DC power supply 2. An alternating current superimposed voltage is applied. Therefore, each motor M1, M2 has an AC / DC mixed (a kind of pulsating current) current (AC superposition) in which an AC current from the AC superimposing unit 4 is superimposed on a DC current from the DC voltage from the DC power supply 2. Current) flows.

但し、各モータM1,M2は直流モータであるため、交流重畳電流のうち、各モータM1,M2の回転に寄与する(トルクを与えて回転駆動させる)成分は、直流電源2にて印加される直流電圧Vccによる直流成分であり、交流重畳部4から印加される交流電圧による交流成分は回転そのものには関与せず、トルクに影響を与えることもない。交流重畳部4からの交流電圧は、各モータM1,M2の回転状態を検出するために各モータM1,M2に印加されるのである。   However, since each of the motors M1 and M2 is a DC motor, a component that contributes to rotation of the motors M1 and M2 (provides torque to be driven to rotate) in the AC superimposed current is applied by the DC power supply 2. It is a direct current component due to the direct current voltage Vcc, and the alternating current component due to the alternating current voltage applied from the alternating current superimposing unit 4 does not participate in the rotation itself and does not affect the torque. The AC voltage from the AC superimposing unit 4 is applied to the motors M1 and M2 in order to detect the rotation state of the motors M1 and M2.

即ち、後述するように、第1交流検出部6が、第1モータM1に流れる電流のうち交流成分に基づいて(具体的には第1ノードN1の電圧の交流成分に基づいて)第1回転パルスSP1を生成する。また、第2交流検出部7が、第2モータM2に流れる電流のうち交流成分に基づいて(具体的には第2ノードN2の電圧の交流成分に基づいて)第2回転パルスSP2を生成する。つまり、交流重畳部4は、各モータM1,M2を回転させるための電源としてではなく、各モータM1,M2の回転状態を検出する目的で設けられているのである。   That is, as will be described later, the first AC detection unit 6 performs the first rotation based on the AC component of the current flowing through the first motor M1 (specifically, based on the AC component of the voltage of the first node N1). A pulse SP1 is generated. Further, the second AC detection unit 7 generates the second rotation pulse SP2 based on the AC component (specifically, based on the AC component of the voltage at the second node N2) of the current flowing through the second motor M2. . That is, the AC superimposing unit 4 is provided not for a power source for rotating the motors M1 and M2, but for the purpose of detecting the rotation state of the motors M1 and M2.

なお、直流電源2からの直流電圧Vccの出力、及び交流重畳部4からの交流電圧の出力は、それぞれ独立して制御することが可能に構成されている。また、各ハーフブリッジ回路B1,B2,B3の動作状態(即ち駆動状態)によっては、モータに対し、そのモータにおける直流電流通電方向の下流側、即ちモータの何れか一方のブラシからグランドに至る通電経路に交流重畳部4からの交流電圧が印加される状態になることもある。しかし交流電圧がモータに対してその上流側及び下流側のどちら側で印加されても、モータに交流電流を流す(直流電流に交流電流を重畳させる)ことができる。   Note that the output of the DC voltage Vcc from the DC power supply 2 and the output of the AC voltage from the AC superposition unit 4 can be controlled independently. Depending on the operating state (ie, driving state) of each half-bridge circuit B1, B2, B3, the motor is energized downstream from the DC current energizing direction of the motor, that is, from one of the motor brushes to the ground. The AC voltage from the AC superposition unit 4 may be applied to the path. However, even if an AC voltage is applied to the motor on either the upstream side or the downstream side, an AC current can flow through the motor (the AC current can be superimposed on the DC current).

各モータM1,M2は、図3に示すように、軟磁性体の継鉄(ヨーク)で形成されたハウジング60を有し、このハウジング60内に、電機子コイルや図示しないロータコアなどの各種構成部品が収容されている。ハウジング60は、略円筒形の形状をなし、その内周面には、界磁発生用の2つの磁石61,62が径方向に互いに対向するように固定されている。各磁石61,62はいずれも永久磁石であり、電機子コイルと対向する面側の極性が一方はN極で他方がS極である。また、各モータM1,M2は、互いに対向して(即ち回転方向に180°離れて)配置された一対のブラシ16,17(41,42)を備え、電機子コイルとして3相の相コイルを有している。つまり、本実施形態の各モータM1,M2は、界磁が2極のブラシ付き3相直流モータとして構成されている。   As shown in FIG. 3, each of the motors M1 and M2 has a housing 60 formed of a yoke (yoke) made of soft magnetic material, and various configurations such as an armature coil and a rotor core (not shown) are provided in the housing 60. Contains parts. The housing 60 has a substantially cylindrical shape, and two magnets 61 and 62 for generating a magnetic field are fixed to the inner peripheral surface thereof so as to face each other in the radial direction. Each of the magnets 61 and 62 is a permanent magnet, and one of the polarities on the side facing the armature coil is an N pole and the other is an S pole. Each of the motors M1 and M2 includes a pair of brushes 16 and 17 (41 and 42) arranged opposite to each other (that is, 180 ° apart in the rotation direction), and a three-phase coil is used as an armature coil. Have. That is, each of the motors M1 and M2 of the present embodiment is configured as a brushed three-phase DC motor having a field pole of two poles.

尚、第1モータM1と第2モータM2は同じ構成であるため、以下、図3の説明については、第1モータM1を対象として説明を続ける。
第1モータM1は、各ブラシ16,17と接触する3つの整流子片11,12,13からなる整流子10を備えている。そして、電機子コイルを構成する3つ(3相)の各相コイルL1,L2,L3が、それぞれ、図示のようにΔ結線されている。
Since the first motor M1 and the second motor M2 have the same configuration, the description of FIG. 3 will be continued with the first motor M1 as an object.
The first motor M <b> 1 includes a commutator 10 including three commutator pieces 11, 12, and 13 that are in contact with the brushes 16 and 17. Each of the three (three-phase) phase coils L1, L2, L3 constituting the armature coil is Δ-connected as shown in the figure.

即ち、第3整流子片13と第1整流子片11との間に第1相コイルL1が接続され、第1整流子片11と第2整流子片12との間に第2相コイルL2が接続され、第2整流子片12と第3整流子片13との間に第3相コイルL3が接続されている。これら3つの相コイルL1,L2,L3からなる電機子コイル及び整流子10により、アーマチャが構成される。なお、各相コイルL1,L2,L3のインダクタンスは同じ値(L1=L2=L3)である。また、各相コイルL1,L2,L3は、互いに電気角で2/3πずつ離れるように配置されている。   That is, the first phase coil L1 is connected between the third commutator piece 13 and the first commutator piece 11, and the second phase coil L2 is connected between the first commutator piece 11 and the second commutator piece 12. Is connected, and the third phase coil L3 is connected between the second commutator piece 12 and the third commutator piece 13. The armature is constituted by the armature coil and the commutator 10 including these three phase coils L1, L2, and L3. In addition, the inductance of each phase coil L1, L2, L3 is the same value (L1 = L2 = L3). Further, the phase coils L1, L2, L3 are arranged so as to be separated from each other by 2 / 3π in electrical angle.

そして、3つの整流子片11,12,13のうちいずれか2つが、各ブラシ16,17にそれぞれ接触しており、各モータM1,M2の回転による整流子10の回転に伴って、各ブラシ16,17と接触する2つの整流子片は切り替わっていく。   Any two of the three commutator pieces 11, 12, 13 are in contact with the brushes 16, 17, and each brush is rotated along with the rotation of the commutator 10 by the rotation of the motors M 1, M 2. The two commutator pieces in contact with 16 and 17 are switched.

更に、本実施形態では、第1モータM1において、第1相コイルL1と並列に、コンデンサC1が接続されている。
コンデンサC1は、周知の通り、直流的には電流がほとんど流れない非常に高い抵抗として機能し、交流的には周波数が高くなればなるほど電流が流れやすい低インピーダンス特性を有する。そのため、直流電源2からみればこのコンデンサC1は等価的に存在しないものとして扱うことができ、よって、直流電源2からの直流電流は各相コイルL1,L2,L3にのみ流れることとなる。
Further, in the present embodiment, a capacitor C1 is connected in parallel with the first phase coil L1 in the first motor M1.
As is well known, the capacitor C1 functions as a very high resistance in which a current hardly flows in a direct current, and has a low impedance characteristic that a current easily flows as the frequency increases in an alternating current. For this reason, when viewed from the DC power source 2, the capacitor C1 can be handled as not equivalently present, and therefore the DC current from the DC power source 2 flows only through the phase coils L1, L2, and L3.

一方、各ブラシ16,17間の第1モータM1内の回路(モータ回路)を交流回路としてみれば、各相コイルL1,L2,L3は高インピーダンスであるのに対してコンデンサC1は低インピーダンスとなり、両者の差は大きい。そのため、例えば図3に示す状態から第1モータM1が時計回りに回転(即ち整流子10が時計回りに回転)して、第2ブラシ17に第1整流子片11が接触するようになると、各ブラシ16,17間に、第1相コイルL1とコンデンサC1の並列回路(並列共振回路)が形成される。そのため、その状態では、各ブラシ16,17間のモータ回路のインピーダンスは並列共振特性を有し、その共振周波数以上の周波数帯域では周波数が高くなればなるほどインピーダンスは低くなる。   On the other hand, if the circuit (motor circuit) in the first motor M1 between the brushes 16 and 17 is viewed as an AC circuit, each phase coil L1, L2, L3 has a high impedance, whereas the capacitor C1 has a low impedance. The difference between the two is great. Therefore, for example, when the first motor M1 rotates clockwise from the state shown in FIG. 3 (that is, the commutator 10 rotates clockwise) and the first commutator piece 11 comes into contact with the second brush 17, Between each brush 16 and 17, the parallel circuit (parallel resonant circuit) of the 1st phase coil L1 and the capacitor | condenser C1 is formed. Therefore, in this state, the impedance of the motor circuit between the brushes 16 and 17 has parallel resonance characteristics, and the impedance becomes lower as the frequency becomes higher in the frequency band higher than the resonance frequency.

つまり、直流的にみればモータ回路は3つの相コイルL1,L2,L3のみからなる回路とみなせ、故に、直流電源2からの直流電流によって回転する第1モータM1の回転速度やトルクにコンデンサC1の存在が影響することはない。   That is, from the viewpoint of direct current, the motor circuit can be regarded as a circuit composed of only three phase coils L1, L2, and L3. The presence of is not affected.

これに対し、交流的にみれば、第1モータM1の回転角に応じて各ブラシ16,17と接触する2つの整流子片が切り替わる毎に、各ブラシ間に形成されるモータ回路も変化し、よってモータ回路のインピーダンスも変化する。但し、本実施形態では、第1相コイルL1に対してのみコンデンサC1を一つ接続しているため、第1モータM1が180°回転する間に整流子片の切り替わりは3回生じるもののインピーダンスの変化は二段階である。   On the other hand, in terms of alternating current, the motor circuit formed between the brushes changes each time the two commutator pieces in contact with the brushes 16 and 17 are switched according to the rotation angle of the first motor M1. Therefore, the impedance of the motor circuit also changes. However, in this embodiment, since one capacitor C1 is connected only to the first phase coil L1, the switching of the commutator piece occurs three times while the first motor M1 rotates 180 °. Change is a two-step process.

図4(a)に、第1モータM1が180°回転する間における、第1モータM1内部の結線状態の変化、即ち各ブラシ16,17間に形成されるモータ回路の変化を示す。図4(a)に示すように、本実施形態の第1モータM1のモータ回路は、第1モータM1が180°回転する間に、主として回転状態Ma、回転状態Mb、及び回転状態Mcの三種類に変化する。   FIG. 4A shows a change in the connection state inside the first motor M1, that is, a change in the motor circuit formed between the brushes 16 and 17, while the first motor M1 rotates 180 °. As shown in FIG. 4A, the motor circuit of the first motor M1 according to the present embodiment mainly includes three rotation states Ma, rotation state Mb, and rotation state Mc while the first motor M1 rotates 180 °. Change to type.

回転状態Maは、図示の如く、第1ブラシ16に第1整流子片11が接触し、第2ブラシ17に第2整流子片12が接触した状態である。この回転状態Maでの第1モータM1の等価回路、即ち各ブラシ16,17間に形成されるモータ回路は、図中右側に示す回路となる。   The rotation state Ma is a state in which the first commutator piece 11 is in contact with the first brush 16 and the second commutator piece 12 is in contact with the second brush 17 as shown in the drawing. An equivalent circuit of the first motor M1 in this rotational state Ma, that is, a motor circuit formed between the brushes 16 and 17 is a circuit shown on the right side in the drawing.

この回転状態Maでは、コンデンサC1と第3相コイルL3とが直列に接続された状態となっているため、各ブラシ16,17間には、コンデンサC1のみの通電経路は存在せず、一方のブラシ16から他方のブラシ17に至るまでの経路には必ずいずれかの相コイルが存在することになる。そのため、この回転状態Maでは、各相コイルL1,L2,L3によるインダクタンスが支配的となってモータ回路全体のインピーダンスは高くなる。   In this rotational state Ma, since the capacitor C1 and the third phase coil L3 are connected in series, there is no current path of only the capacitor C1 between the brushes 16, 17, and Any phase coil always exists in the path from the brush 16 to the other brush 17. Therefore, in this rotational state Ma, the inductance of each phase coil L1, L2, L3 is dominant, and the impedance of the entire motor circuit is increased.

回転状態Mbは、回転状態Maから時計回りに約50°回転した状態であり、第1ブラシ16に接触する整流子片が、回転状態Maのときの第1整流子片11から第3整流子片13へと切り替わっている。第2ブラシ17には第2整流子片12が接触している。   The rotation state Mb is a state rotated about 50 ° clockwise from the rotation state Ma, and the commutator piece contacting the first brush 16 is changed from the first commutator piece 11 to the third commutator in the rotation state Ma. It has switched to the piece 13. The second commutator piece 12 is in contact with the second brush 17.

この回転状態Mbでも、コンデンサC1と第2相コイルL2とが直列に接続された状態となっているため、各ブラシ16,17間には、コンデンサC1のみの通電経路は存在せず、第1ブラシ16から第2ブラシ17に至るまでの経路には必ずいずれかの相コイルが存在することになる。そのため、この回転状態Mbでもモータ回路全体のインピーダンスは高い。なお、この回転状態Mbと回転状態Maは、図の等価回路を比較して明らかなように、回路全体のインピーダンスは同じである。   Even in this rotational state Mb, since the capacitor C1 and the second phase coil L2 are connected in series, there is no current path of only the capacitor C1 between the brushes 16 and 17, and the first Any phase coil always exists in the path from the brush 16 to the second brush 17. Therefore, the impedance of the entire motor circuit is high even in this rotational state Mb. It should be noted that the rotational state Mb and the rotational state Ma have the same impedance as the whole circuit, as is clear by comparing the equivalent circuits shown in the figure.

回転状態Mcは、回転状態Mbからさらに時計回りに約50°回転した状態であり、第2ブラシ17に接触する整流子片が、回転状態Ma,Mbのときの第2整流子片12から第1整流子片11へと切り替わっている。第1ブラシ16には第3整流子片13が接触している。   The rotation state Mc is a state in which the rotation state Mc is further rotated by about 50 ° clockwise from the rotation state Mb, and the commutator piece contacting the second brush 17 is the second commutator piece 12 in the rotation state Ma, Mb from the second commutator piece 12. 1 commutator piece 11 is switched to. The third commutator piece 13 is in contact with the first brush 16.

この回転状態Mcでは、第2相コイルL2及び第3相コイルL3の直列回路と、第1相コイルL1と、コンデンサC1とが、それぞれ並列接続された状態となる。そのため、各ブラシ16,17間には、コンデンサC1のみの通電経路が存在する。つまり、各ブラシ間に並列共振回路が接続された状態となる。これにより、モータ回路のインピーダンスは、その並列共振回路の共振周波数より高い領域においては、周波数が高くなるほどコンデンサC1が支配的となってインピーダンスは低くなる。   In this rotation state Mc, the series circuit of the second phase coil L2 and the third phase coil L3, the first phase coil L1, and the capacitor C1 are respectively connected in parallel. Therefore, between the brushes 16 and 17, there is an energization path only for the capacitor C1. That is, a parallel resonant circuit is connected between the brushes. As a result, in a region where the impedance of the motor circuit is higher than the resonance frequency of the parallel resonance circuit, the capacitor C1 becomes dominant as the frequency becomes higher, and the impedance becomes lower.

このように、第1モータM1が180°回転する間には、各ブラシ16,17と接触する整流子片の切り替わりが3回生じ、これに伴って各ブラシ16,17間のモータ回路は回転状態Ma,Mb,Mcの三種類に切り替わる。但し回転状態Maと回転状態Mbは、既述の通り、回路全体のインピーダンスが等しいため、180°回転の間に生じるインピーダンスの変化は二段階である。   As described above, while the first motor M1 rotates 180 °, the commutator piece that contacts the brushes 16 and 17 is switched three times, and the motor circuit between the brushes 16 and 17 rotates accordingly. There are three types of states Ma, Mb, and Mc. However, since the rotation state Ma and the rotation state Mb have the same impedance as the entire circuit as described above, the change in impedance that occurs during the 180 ° rotation is in two stages.

尚、第1モータM1の回転の過程では、隣接する2つの整流子片に一つのブラシが同時に接触する切り替わり期間が存在し、この切り替わり期間においてもブラシ間のインピーダンスが変化するが、この切り替わり期間は第1モータM1が一回転する間において瞬間的に生じるのみであり、これに伴うインピーダンスの変化も瞬間的なものである。そのため、本実施形態ではこの切り替わり期間については考慮しないものとする。   In the process of rotation of the first motor M1, there is a switching period in which one brush is in contact with two adjacent commutator pieces at the same time, and the impedance between the brushes changes during this switching period. Is only instantaneously generated during one rotation of the first motor M1, and the accompanying change in impedance is instantaneous. Therefore, in this embodiment, this switching period is not considered.

回転状態Mcから更に回転が進むと、第1ブラシ16に接触する整流子片が、回転状態Mcのときの第3整流子片13から第2整流子片12へと切り替わる。第2ブラシ17には第1整流子片11が接触している。この状態は、上述した回転状態Maにおいて、第1ブラシ16と第2ブラシ17とが入れ替わった状態であり、モータ回路全体のインピーダンスは回転状態Maと同じである。そのため、以下の説明ではこの状態を回転状態Ma’という。   When the rotation further proceeds from the rotation state Mc, the commutator piece that contacts the first brush 16 is switched from the third commutator piece 13 to the second commutator piece 12 in the rotation state Mc. The first commutator piece 11 is in contact with the second brush 17. This state is a state in which the first brush 16 and the second brush 17 are switched in the rotation state Ma described above, and the impedance of the entire motor circuit is the same as that in the rotation state Ma. Therefore, in the following description, this state is referred to as a rotation state Ma ′.

この回転状態Ma’から更に回転が進むと、第2ブラシ17に接触する整流子片が、回転状態Ma’のときの第1整流子片11から第3整流子片13へと切り替わる。第1ブラシ16には第2整流子片12が接触している。この状態は、上述した回転状態Mbにおいて、第1ブラシ16と第2ブラシ17とが入れ替わった状態であり、モータ回路全体のインピーダンスは回転状態Mbと同じである。そのため、以下の説明ではこの状態を回転状態Mb’という。   When the rotation further proceeds from the rotation state Ma ′, the commutator piece that contacts the second brush 17 is switched from the first commutator piece 11 to the third commutator piece 13 in the rotation state Ma ′. The second commutator piece 12 is in contact with the first brush 16. This state is a state in which the first brush 16 and the second brush 17 are interchanged in the rotational state Mb described above, and the impedance of the entire motor circuit is the same as that in the rotational state Mb. Therefore, in the following description, this state is referred to as a rotation state Mb ′.

この回転状態Mb’から更に回転が進むと、第1ブラシ16に接触する整流子片が、回転状態Mb’のときの第2整流子片12から第1整流子片11へと切り替わる。第2ブラシ17には第3整流子片13が接触している。この状態は、上述した回転状態Mcにおいて、第1ブラシ16と第2ブラシ17とが入れ替わった状態であり、モータ回路全体のインピーダンスは回転状態Mcと同じである。そのため、以下の説明ではこの状態を回転状態Mc’という。   When the rotation further proceeds from the rotation state Mb ′, the commutator piece that contacts the first brush 16 is switched from the second commutator piece 12 to the first commutator piece 11 in the rotation state Mb ′. The third commutator piece 13 is in contact with the second brush 17. This state is a state in which the first brush 16 and the second brush 17 are interchanged in the rotational state Mc described above, and the impedance of the entire motor circuit is the same as that in the rotational state Mc. Therefore, in the following description, this state is referred to as a rotation state Mc ′.

そして、この回転状態Mc’から更に回転が進むと、再び回転状態Maに切り替わり、以下、回転が進むにつれて回転状態Mb→回転状態Mc→回転状態Ma’→回転状態Mb’→回転状態Mc’→回転状態Ma→・・・と切り替わる。   Then, when the rotation further proceeds from the rotation state Mc ′, the rotation state is switched to the rotation state Ma again. Hereinafter, as the rotation proceeds, the rotation state Mb → the rotation state Mc → the rotation state Ma ′ → the rotation state Mb ′ → the rotation state Mc ′ → The rotation state is switched from Ma to.

つまり、第1モータM1は、一回転する間にその回転角に応じてモータ回路が回転状態Ma、Mb、Mc、Ma’、Mb’、Mc’の六種類に順次切り替わるのであり、60°回転毎に状態が切り替わるということになる。このうち、回転状態Ma、Mb、Ma’、Mb’は、いずれも同じインピーダンス(高インピーダンス)である。また、回転状態Mc、Mc’も同じインピーダンスであり、その値は回転状態Ma等のインピーダンスよりも非常に低い。このような構成により、各ブラシ16,17間のインピーダンス(モータ回路のインピーダンス)は、第1モータM1の回転に伴って周期的に変化することになる。   That is, the first motor M1 is rotated by 60 ° in accordance with the rotation angle of the first motor M1 in accordance with the rotation angle of the first motor M1 in six rotation states Ma, Mb, Mc, Ma ′, Mb ′, and Mc ′. This means that the state changes every time. Among these, the rotation states Ma, Mb, Ma ′, and Mb ′ all have the same impedance (high impedance). Further, the rotational states Mc and Mc 'have the same impedance, and the value is much lower than the impedance of the rotational state Ma and the like. With such a configuration, the impedance between the brushes 16 and 17 (impedance of the motor circuit) periodically changes as the first motor M1 rotates.

図4(b)に、各状態におけるモータ回路のインピーダンスの周波数特性を示す。上述の通り、回転状態Ma,Mb,Ma’,Mb’のモータ回路のインピーダンスは同じである。この回転状態Ma,Mb,Ma’,Mb’の場合、コンデンサC1の影響はほとんどなく、周波数faで小さなピーク値(共振点)が生じるものの、全体としてみれば周波数が高くなるほどインピーダンスが増加する特性となる。   FIG. 4B shows the frequency characteristics of the impedance of the motor circuit in each state. As described above, the impedances of the motor circuits in the rotation states Ma, Mb, Ma ′, and Mb ′ are the same. In this rotation state Ma, Mb, Ma ′, Mb ′, there is almost no influence of the capacitor C1, and although a small peak value (resonance point) occurs at the frequency fa, the characteristic that the impedance increases as the frequency increases as a whole. It becomes.

これに対し、回転状態Mc,Mc’の場合、各相コイルL1,L2,L3とコンデンサC1との共振によってインピーダンス特性は大きく変化し、共振周波数fbを中心(最大値)としてインピーダンスは小さくなる。そのため、回転状態Ma,Mb,Ma’,Mb’と回転状態Mc,Mc’とでは、インピーダンスが一致(特性が交差)する周波数fcを除き、インピーダンスが異なる。特に、周波数fcよりもある程度高い周波数以上の帯域では、インピーダンスの比が大きくなる。   On the other hand, in the case of the rotational states Mc and Mc ', the impedance characteristics change greatly due to resonance between the phase coils L1, L2, and L3 and the capacitor C1, and the impedance becomes small around the resonance frequency fb (maximum value). Therefore, the rotational states Ma, Mb, Ma ′, Mb ′ and the rotational states Mc, Mc ′ have different impedances except for the frequency fc where the impedances match (characteristics intersect). In particular, the impedance ratio increases in a frequency band higher than the frequency fc to a certain degree.

そのため、本実施形態では、交流重畳部4から出力される交流電流の基本波成分の周波数(以下「交流基本周波数」という)が、上記周波数fcよりも高い所定の周波数f1となるように設定されている。   Therefore, in the present embodiment, the frequency of the fundamental wave component of the alternating current output from the alternating current superimposing unit 4 (hereinafter referred to as “alternating current fundamental frequency”) is set to be a predetermined frequency f1 higher than the frequency fc. ing.

そして、上述したモータ回路のインピーダンスの変化は、第1モータM1に流れるモータ電流に含まれる交流成分(交流モータ電流)の変化、或いはそのモータ電流が流れる通電経路の電圧に含まれる交流成分(交流電圧成分)の変化として直接現れる。   The change in the impedance of the motor circuit described above is caused by the change in the AC component (AC motor current) included in the motor current flowing through the first motor M1, or the AC component (AC) included in the voltage of the energization path through which the motor current flows. It appears directly as a change in voltage component.

そこで、図1に示すように、第1交流検出部6が、第1モータM1の通電経路の電圧を検出し、その検出電圧に含まれる交流成分に基づいて、第1モータM1の回転状態を示す第1回転パルスSP1を生成する。   Therefore, as shown in FIG. 1, the first AC detection unit 6 detects the voltage of the energization path of the first motor M1, and based on the AC component included in the detected voltage, determines the rotation state of the first motor M1. The first rotation pulse SP1 shown is generated.

図5(b)は、第1モータM1が正転方向に回転しているときに第1交流検出部6により検出される第1ノードN1の電圧の一例である。図5(b)に示すように、第1ノードN1の検出電圧は、直流成分に交流成分が重畳した波形となる。そして、交流成分に着目すると、交流基本周波数f1に対するインピーダンスが小さい回転状態Mc(Mc’)の間は振幅が大きく、逆にインピーダンスが大きい回転状態Ma(Ma’),回転状態Mb(Mb’)の間は振幅が小さくなる。即ち、第1モータM1が180°回転する間に、交流成分の振幅は二種類(二段階)に変化するのである。   FIG. 5B is an example of the voltage at the first node N1 detected by the first AC detector 6 when the first motor M1 rotates in the forward direction. As shown in FIG. 5B, the detection voltage of the first node N1 has a waveform in which an AC component is superimposed on a DC component. When attention is paid to the AC component, the rotation state Ma (Ma ′) and the rotation state Mb (Mb ′) have a large amplitude during the rotation state Mc (Mc ′) where the impedance with respect to the AC fundamental frequency f1 is small and conversely the impedance is large. During this period, the amplitude decreases. That is, while the first motor M1 rotates 180 °, the amplitude of the AC component changes into two types (two steps).

そこで本実施形態では、第1交流検出部6が、第1モータM1の回転に伴う上記インピーダンスの変化によって生じる、第1ノードN1の交流電圧成分の振幅変化に基づいて、第1モータM1の回転状態を示す第1回転パルスSP1を生成する。第1交流検出部6にて生成される第1回転パルスSP1は、図5(c)に示すように、振幅の大きい回転状態Mc(Mc’)の期間でハイレベル、振幅の小さい回転状態Ma(Ma’),回転状態Mb(Mb’)の期間でローレベルとなるようなパルス信号となる。   Therefore, in the present embodiment, the first AC detection unit 6 rotates the first motor M1 based on the amplitude change of the AC voltage component of the first node N1 caused by the change in impedance with the rotation of the first motor M1. A first rotation pulse SP1 indicating the state is generated. As shown in FIG. 5C, the first rotation pulse SP1 generated by the first AC detection unit 6 is at a high level and has a low amplitude rotation state Ma during the period of the high amplitude rotation state Mc (Mc ′). The pulse signal becomes a low level during the period of (Ma ′), rotation state Mb (Mb ′).

図6に、第1交流検出部6の具体的構成を示す。第1交流検出部6は、第1ノードN1の電圧を検出する検出抵抗R1と、ハイパスフィルタ(HPF)21と、レベルシフト回路22と、包絡線検波部23と、ローパスフィルタ(LPF)24と、比較部25と、閾値設定部26と、を備えている。   FIG. 6 shows a specific configuration of the first AC detection unit 6. The first AC detection unit 6 includes a detection resistor R1 that detects the voltage of the first node N1, a high-pass filter (HPF) 21, a level shift circuit 22, an envelope detection unit 23, and a low-pass filter (LPF) 24. The comparison unit 25 and the threshold setting unit 26 are provided.

図7に、検出抵抗R1により検出される検出電圧の一例を示す。図7は、各交流検出部6,7のうち、特に第1交流検出部6について、その内部動作例を駆動状態毎に概略例示したものである。具体的には、駆動状態A〜Gの各々について、各トランジスタTr1〜Tr6のON・OFF状態を示すと共に、第1モータM1の検出電圧(即ち第1ノードN1の電圧)波形、第1交流検出部6におけるHPF21の出力波形、レベルシフト回路22の出力波形、包絡線検波部23の出力波形、第1回転パルスSP1の波形がそれぞれ例示されている。第2交流検出部7については、最終的に出力される第2回転パルスSP2のみ、図7の最下段に例示されている。   FIG. 7 shows an example of the detection voltage detected by the detection resistor R1. FIG. 7 schematically illustrates an example of the internal operation of each of the AC detection units 6 and 7, particularly the first AC detection unit 6, for each driving state. Specifically, for each of the driving states A to G, the ON / OFF states of the transistors Tr1 to Tr6 are shown, the detected voltage waveform of the first motor M1 (that is, the voltage at the first node N1), the first AC detection The output waveform of the HPF 21 in the unit 6, the output waveform of the level shift circuit 22, the output waveform of the envelope detector 23, and the waveform of the first rotation pulse SP1 are illustrated. About the 2nd alternating current detection part 7, only 2nd rotation pulse SP2 finally output is illustrated by the lowest stage of FIG.

図7に示すように、検出抵抗R1により検出される検出電圧は、駆動状態Bや駆動状態Fのように第1モータM1に対して正転方向に通電がなされる場合には正の電圧となり、駆動状態Cや駆動状態Gのように第1モータM1に対して逆転方向に通電がなされる場合には負の電圧となる。尚、これら検出電圧の振幅が周期的に増減(二段階に変化)している理由は、図5(b)等を用いてすでに説明した通りである。   As shown in FIG. 7, the detection voltage detected by the detection resistor R1 is a positive voltage when the first motor M1 is energized in the forward rotation direction as in the driving state B or the driving state F. When the first motor M1 is energized in the reverse direction as in the driving state C or the driving state G, the voltage becomes negative. The reason why the amplitudes of these detection voltages periodically increase or decrease (change in two stages) is as already described with reference to FIG.

HPF21は、コンデンサC11及び抵抗R2からなる周知の構成のものである。検出抵抗R1による検出電圧は、このHPF21によって所定の遮断周波数以下の帯域の信号がカットされる。この遮断周波数は、交流基本周波数f1よりも低い周波数に設定されている。そのため、交流重畳部4から出力される交流電流の全ての周波数成分(交流基本周波数f1の成分及びその高調波成分)がHPF21を通過することとなる。検出抵抗R1により検出された検出電圧は、このHPF21によって低周波域がカットされ、図7に示すように、0Vを中心として振幅する波形となる。   The HPF 21 has a known configuration including a capacitor C11 and a resistor R2. The detection voltage by the detection resistor R1 is cut by the HPF 21 in the band of the predetermined cutoff frequency or less. This cutoff frequency is set to a frequency lower than the AC basic frequency f1. Therefore, all the frequency components of the alternating current output from the alternating current superimposing unit 4 (the component of the alternating current basic frequency f1 and its harmonic components) pass through the HPF 21. The detection voltage detected by the detection resistor R1 is cut in the low frequency region by the HPF 21, and has a waveform that swings around 0V as shown in FIG.

HPF21により抽出された信号は、レベルシフト回路22によって、レベルシフト及び増幅される。
レベルシフト回路22は、オペアンプ27と、このオペアンプ27の出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗R5と、一端がこのオペアンプ27の非反転入力端子に接続されて他端がグランドラインに接続された抵抗R6と、一端がこのオペアンプ27の反転入力端子に接続された抵抗R4と、一端がこのオペアンプ27の非反転入力端子に接続された抵抗R3と、レベルシフトさせる量に対応した所定の基準電圧を生成する基準電圧生成部29と、オペアンプ28と、を備えている。このオペアンプ28は、反転入力端子と出力端子が短絡された、いわゆる電圧フォロワとして構成されており、非反転入力端子に入力された基準電圧生成部29からの基準電圧がそのままの値で入力される。このオペアンプ28の出力端子は抵抗R4の他端に接続されており、オペアンプ28からの出力電圧(即ち基準電圧)は、抵抗R4を介してオペアンプ27の反転入力端子に入力される。
The signal extracted by the HPF 21 is level shifted and amplified by the level shift circuit 22.
The level shift circuit 22 includes an operational amplifier 27, a resistor R5 connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 27, one end connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 27, and the other end connected to the ground line. Corresponding to the amount of level shift, the resistor R6 connected to the resistor R4, one end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 27, and the resistor R3 connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 27. A reference voltage generation unit 29 that generates a predetermined reference voltage and an operational amplifier 28 are provided. The operational amplifier 28 is configured as a so-called voltage follower in which the inverting input terminal and the output terminal are short-circuited, and the reference voltage from the reference voltage generation unit 29 input to the non-inverting input terminal is input as it is. . The output terminal of the operational amplifier 28 is connected to the other end of the resistor R4, and the output voltage (that is, the reference voltage) from the operational amplifier 28 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 27 via the resistor R4.

一方、オペアンプ27は、これに接続された各抵抗R3,R4,R5と共に全体として非反転増幅回路を構成している。そして、HPF21からの検出信号は、抵抗R3を介してオペアンプ27の非反転入力端子に入力される。   On the other hand, the operational amplifier 27 constitutes a non-inverting amplifier circuit as a whole together with the resistors R3, R4, R5 connected thereto. The detection signal from the HPF 21 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 27 through the resistor R3.

そのため、HPF21からの検出信号は、基準電圧生成部29にて生成される基準電圧だけレベルシフト(レベルダウン)されると共に、上記の非反転増幅回路にて増幅される。つまり、図7に示すように、HPF21からの出力信号に対して基準電圧だけ直流オフセットが加えられ、更に増幅されて、0V以上の電圧が包絡線検波部23へ出力される。   Therefore, the detection signal from the HPF 21 is level-shifted (level down) by the reference voltage generated by the reference voltage generation unit 29 and amplified by the non-inverting amplifier circuit. That is, as shown in FIG. 7, a DC offset is added to the output signal from the HPF 21 by the reference voltage, further amplified, and a voltage of 0 V or higher is output to the envelope detector 23.

レベルシフト回路22にてレベルシフト、増幅された信号は、包絡線検波部23にて包絡線検波される。この包絡線検波部23は、整流用のダイオードD1と、一端がこのダイオードD1のカソードに接続されて他端がグランド電位に接続された抵抗R7と、一端がダイオードD1のカソードに接続されて他端がグランド電位に接続されたコンデンサC12とを備えてなるものであり、ダイオードD1のアノードに、レベルシフト回路22からの信号が入力される。   The signal level-shifted and amplified by the level shift circuit 22 is envelope-detected by the envelope detector 23. The envelope detector 23 includes a rectifying diode D1, a resistor R7 having one end connected to the cathode of the diode D1 and the other end connected to the ground potential, and one end connected to the cathode of the diode D1. A capacitor C12 having an end connected to the ground potential is provided, and a signal from the level shift circuit 22 is input to the anode of the diode D1.

この包絡線検波部23により、レベルシフト回路22から入力された信号が包絡線検波され、図7に示すように、交流電流の振幅に応じた一定の信号(以下「検波信号」という)が生成される。   The envelope detection unit 23 envelope-detects the signal input from the level shift circuit 22 and generates a constant signal (hereinafter referred to as “detection signal”) corresponding to the amplitude of the alternating current as shown in FIG. Is done.

そして、その生成された検波信号は、LPF24にて高周波成分がカットされた上で、比較部25に入力される。LPF24は、抵抗R8及びコンデンサC13からなる周知の構成のものである。なお、抵抗R8にはダイオードD2が並列接続されている。このダイオードD2の接続方向は、検波信号が入力される方向に対して逆方向となっている。   The generated detection signal is input to the comparison unit 25 after the high frequency component is cut by the LPF 24. The LPF 24 has a known configuration including a resistor R8 and a capacitor C13. A diode D2 is connected in parallel to the resistor R8. The connection direction of the diode D2 is opposite to the direction in which the detection signal is input.

比較部25は、コンパレータ30と、コンパレータ30の出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗R11と、一端がコンパレータ30の非反転入力端子に接続されて他端がLPF24に接続された抵抗R9と、一端がコンパレータ30の反転入力端子に接続されて他端が閾値設定部26に接続された抵抗R10とを備えてなるものである。   The comparator 25 includes a comparator 30, a resistor R 11 connected between the output terminal and the inverting input terminal of the comparator 30, one end connected to the non-inverting input terminal of the comparator 30, and the other end connected to the LPF 24. The resistor R9 and the resistor R10 having one end connected to the inverting input terminal of the comparator 30 and the other end connected to the threshold setting unit 26 are provided.

包絡線検波部23から出力された検波信号は、LPF24を介して比較部25に入力され、この比較部25において抵抗R9を介してコンパレータ30の非反転入力端子に入力される。一方、コンパレータ30の反転入力端子には、抵抗R10を介して閾値設定部26からの閾値が入力される。これにより、コンパレータ30では、検波信号と閾値との比較が行われ、その比較結果が出力される。   The detection signal output from the envelope detection unit 23 is input to the comparison unit 25 via the LPF 24, and is input to the non-inverting input terminal of the comparator 30 via the resistor R9 in the comparison unit 25. On the other hand, the threshold value from the threshold value setting unit 26 is input to the inverting input terminal of the comparator 30 via the resistor R10. As a result, the comparator 30 compares the detection signal with the threshold value and outputs the comparison result.

閾値設定部26にて設定され比較部25に入力される閾値は、本実施形態では、図5(b)に示した検出電圧のうち振幅が小さい期間(つまり回転状態Ma、Mb、Ma’、Mb’の期間)での検波信号よりも大きく、且つ、振幅が大きい期間(つまり回転状態Mc、Mc’の期間)での検波信号よりも小さい、所定の値が設定されている。   In the present embodiment, the threshold value set by the threshold value setting unit 26 and input to the comparison unit 25 is a period in which the amplitude is small (that is, the rotation states Ma, Mb, Ma ′, A predetermined value that is larger than the detection signal in the period Mb ′) and smaller than the detection signal in the period in which the amplitude is large (that is, the period of the rotation states Mc and Mc ′) is set.

そのため、振幅の小さい期間では、包絡線検波部23から比較部25へ入力される検波信号は0Vであって閾値設定部26からの閾値よりも小さいため、コンパレータ30からはローレベルの信号が出力される。一方、振幅の大きい期間では、包絡線検波部23から比較部25へ入力される検波信号は閾値よりも大きくなるため、コンパレータ30からはハイレベルの信号が出力される。   Therefore, in a period with a small amplitude, the detection signal input from the envelope detection unit 23 to the comparison unit 25 is 0 V and is smaller than the threshold value from the threshold setting unit 26, so that a low level signal is output from the comparator 30. Is done. On the other hand, in a period in which the amplitude is large, the detection signal input from the envelope detection unit 23 to the comparison unit 25 is larger than the threshold value, so that a high level signal is output from the comparator 30.

そして、コンパレータ30から出力されるローレベル、ハイレベルの信号が、図7に示すように、第1モータM1の回転角に応じた第1回転パルスSP1として制御部3へ出力される。   Then, the low level and high level signals output from the comparator 30 are output to the control unit 3 as the first rotation pulse SP1 corresponding to the rotation angle of the first motor M1, as shown in FIG.

尚、第2モータM2に対する第2回転パルスSP2を生成する第2交流検出部7の構成も、上記の第1交流検出部6の構成と全く同じである。即ち、第2交流検出部7は、第2モータM2の第2ブラシ42と第3インダクタL03の他端との間の通電経路における第2ノードN2の電圧を検出し、その検出電圧に基づいて、上述した第1回転パルスSP1と同様の信号処理を経て、第2回転パルスSP2を生成し、制御部3へ出力する。   The configuration of the second AC detection unit 7 that generates the second rotation pulse SP2 for the second motor M2 is exactly the same as the configuration of the first AC detection unit 6 described above. That is, the second AC detection unit 7 detects the voltage of the second node N2 in the energization path between the second brush 42 of the second motor M2 and the other end of the third inductor L03, and based on the detected voltage. Through the same signal processing as the first rotation pulse SP1 described above, the second rotation pulse SP2 is generated and output to the control unit 3.

制御部3は、図1に示すように、第1回転検出部31及び第2回転検出部32を備えている。第1回転検出部31は、第1交流検出部6から出力された第1回転パルスSP1が入力され、その第1回転パルスSP1に基づいて、例えばその第1回転パルスSP1の立ち上がりエッジを検出・計数するといった方法により、第1モータM1の回転角を検出する。そして、その検出された回転角は、制御部3内の図示しない第1モータM1の制御回路にフィードバックされ、第1モータM1の制御に用いられる。   As shown in FIG. 1, the control unit 3 includes a first rotation detection unit 31 and a second rotation detection unit 32. The first rotation detection unit 31 receives the first rotation pulse SP1 output from the first AC detection unit 6, and detects, for example, a rising edge of the first rotation pulse SP1 based on the first rotation pulse SP1. The rotation angle of the first motor M1 is detected by a method such as counting. The detected rotation angle is fed back to a control circuit of the first motor M1 (not shown) in the control unit 3 and used for controlling the first motor M1.

第2回転検出部32は、第2交流検出部7から出力された第2回転パルスSP2が入力され、その第2回転パルスSP2に基づいて、例えばその第2回転パルスSP2の立ち上がりエッジを検出・計数するといった方法により、第2モータM2の回転角を検出する。そして、その検出された回転角は、制御部3内の図示しない第2モータM2の制御回路にフィードバックされ、第2モータM2の制御に用いられる。   The second rotation detector 32 receives the second rotation pulse SP2 output from the second AC detector 7, and detects, for example, the rising edge of the second rotation pulse SP2 based on the second rotation pulse SP2. The rotation angle of the second motor M2 is detected by a method such as counting. The detected rotation angle is fed back to a control circuit for a second motor M2 (not shown) in the control unit 3 and used for controlling the second motor M2.

なお、本実施形態のモータ駆動システム1は、各回転パルスSP1,SP2に基づいて各モータM1,M2の回転角を検出するよう構成されているが、各回転パルスSP1,SP2の間隔(例えば立ち上がりエッジの間隔)に基づいて各モータM1,M2の回転速度も(あるいは回転速度のみを)検出するよう構成してもよい。   In addition, although the motor drive system 1 of this embodiment is configured to detect the rotation angle of each motor M1, M2 based on each rotation pulse SP1, SP2, the interval (for example, rising edge) between each rotation pulse SP1, SP2 is configured. The rotational speeds of the motors M1 and M2 (or only the rotational speed) may be detected based on the edge interval.

また、本実施形態では、第1ハーフブリッジ回路B1と第1ノードN1の間に第1インダクタL01が配置され、第2ハーフブリッジ回路B2と共通接続ノードN0の間に第2インダクタL02が配置され、第3ハーフブリッジ回路B3と第2ノードN2の間に第3インダクタL03が配置されている。これら各インダクタのうち、第1インダクタL01は、第1ノードN1をグランドから分離するためのものであり、第2インダクタL02は、共通接続ノードN0をグランドから分離するためのものであり、第3インダクタL03は、第2ノードN2をグランドから分離するためのものである。   In the present embodiment, the first inductor L01 is disposed between the first half bridge circuit B1 and the first node N1, and the second inductor L02 is disposed between the second half bridge circuit B2 and the common connection node N0. The third inductor L03 is disposed between the third half bridge circuit B3 and the second node N2. Among these inductors, the first inductor L01 is for separating the first node N1 from the ground, the second inductor L02 is for separating the common connection node N0 from the ground, The inductor L03 is for separating the second node N2 from the ground.

交流重畳部4からみた交流等価回路は、共通接続ノードN0から第1モータM1、第1インダクタL01、及び第1ハーフブリッジ回路B1を経てグランドに至る回路(第1回路)と、共通接続ノードN0から第2インダクタL02及び第2ハーフブリッジ回路B2を経てグランドに至る回路(第2回路)と、共通接続ノードN0から第2モータM2、第3インダクタL03、及び第3ハーフブリッジ回路B3を経てグランドに至る回路(第3回路)と、が並列に接続された状態となる。   The AC equivalent circuit viewed from the AC superimposing unit 4 includes a circuit (first circuit) extending from the common connection node N0 to the ground through the first motor M1, the first inductor L01, and the first half-bridge circuit B1, and the common connection node N0. To the ground via the second inductor L02 and the second half bridge circuit B2 (second circuit), and the ground from the common connection node N0 to the second motor M2, the third inductor L03, and the third half bridge circuit B3. And the circuit (third circuit) leading to are connected in parallel.

仮に、第2インダクタL02が設けられていないとすると、第2回路のインピーダンスは実質的に第2ハーフブリッジ回路B2の各トランジスタTr3,Tr4のインピーダンスと等価となり、これら2つのトランジスタのうちいずれか一方がONされると、第2回路のインピーダンスはそのONされたトランジスタのON抵抗(通常、非常に小さい値)となる。そのため、交流重畳部4からの交流電流は、その多くが第2回路に分流してしまい、本来必要な第1回路及び第3回路(即ち各モータM1,M2側)に流れる分が少なくなってしまう。そして、そのように各モータM1,M2への交流電流の通電量が少なくなると、各交流検出部6,7により検出される交流電圧の振幅変化も鈍くなり、各回転パルスSP1、SP2の生成精度が低下してしまうおそれがある。   If the second inductor L02 is not provided, the impedance of the second circuit is substantially equivalent to the impedance of the transistors Tr3 and Tr4 of the second half-bridge circuit B2, and one of these two transistors is selected. When is turned on, the impedance of the second circuit becomes the ON resistance (usually a very small value) of the turned-on transistor. Therefore, most of the alternating current from the alternating current superimposing unit 4 is shunted to the second circuit, and the amount of current flowing to the originally required first circuit and third circuit (that is, the motors M1 and M2 side) is reduced. End up. If the amount of alternating current supplied to the motors M1 and M2 is reduced in this way, the change in the amplitude of the alternating voltage detected by the alternating current detectors 6 and 7 becomes dull, and the generation accuracy of the rotation pulses SP1 and SP2 is reduced. May decrease.

そこで本実施形態では、第2回路に第2インダクタL02を配置してこの第2回路のインピーダンスを高くし、これにより、交流重畳部4からの交流電流の多くが各モータM1,M2側へ分流するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, the second inductor L02 is arranged in the second circuit to increase the impedance of the second circuit, so that most of the AC current from the AC superimposing unit 4 is shunted to the motors M1 and M2 side. Like to do.

また、第1回路において仮に第1インダクタL01が設けられていないとすると、第1ハーフブリッジ回路B1を構成する各トランジスタTr1,Tr2のうちいずれか一方がONされると、第1ノードN1の電位はグランド電位にごく近くなり、よって第1ノードN1の交流電圧の振幅変化が鈍くなってしまう。そこで本実施形態では、第1回路に第1インダクタL01を配置して第1ノードN1とグランドとを電気的に分離することで、第1ノードN1の電圧変動の振幅が大きくなるようにしている。第3回路において第3インダクタL03を設けている理由も、この第1インダクタL01と同じであり、第2ノードN2とグランドとを電気的に分離して第2ノードN2の電圧変動の振幅が大きくなるようにするためである。   If the first inductor L01 is not provided in the first circuit, when one of the transistors Tr1 and Tr2 constituting the first half-bridge circuit B1 is turned on, the potential of the first node N1 Becomes very close to the ground potential, and hence the amplitude change of the AC voltage at the first node N1 becomes dull. Therefore, in the present embodiment, the first inductor L01 is arranged in the first circuit to electrically isolate the first node N1 and the ground, so that the amplitude of the voltage fluctuation at the first node N1 is increased. . The reason why the third inductor L03 is provided in the third circuit is also the same as that of the first inductor L01, and the second node N2 and the ground are electrically separated to increase the amplitude of voltage fluctuation at the second node N2. This is to ensure that

以上説明したように、本実施形態のモータ駆動システム1は、3つのハーフブリッジ回路B1,B2,B3を用いて2つのモータM1,M2を個別に駆動制御できるよう構成されている。そして、各モータM1,M2が相互に接続される共通接続ノードN0に1つの交流重畳部4からの交流電圧を印加(重畳)させることで、この1つの交流重畳部4から各モータM1,M2のいずれか又は双方へ交流電圧を印加させることができる。つまり、1つの交流重畳部4から、共通の交流電圧が、各モータM1,M2に印加され、直流電圧が印加されている間はその直流電圧に重畳される。そのため、モータの数(本例では2つ)に対して交流重畳部4の使用数を抑制することができ、これによりシステム全体の小型化・コストダウンが可能となる。   As described above, the motor drive system 1 of the present embodiment is configured so that the two motors M1, M2 can be individually driven and controlled using the three half-bridge circuits B1, B2, B3. Then, by applying (superimposing) the AC voltage from one AC superimposing unit 4 to the common connection node N0 to which the motors M1 and M2 are connected to each other, the motors M1 and M2 from the one AC superimposing unit 4 are applied. An alternating voltage can be applied to either or both of the above. That is, a common AC voltage is applied to each of the motors M1 and M2 from one AC superimposing unit 4 and is superimposed on the DC voltage while the DC voltage is applied. For this reason, the number of AC superposition units 4 used can be reduced with respect to the number of motors (two in this example), which makes it possible to reduce the size and cost of the entire system.

特に、本実施形態の交流重畳部4は、交流電源5とカップリングコンデンサC0とからなるものであるため、交流重畳部4の使用数抑制により交流電源5の使用数が削減できる効果は大きい。また、カップリングコンデンサC0についても、原理的にその静電容量は大きい方が望ましいため、例えばIC(集積回路)内にコンデンサを集積させるのではなく、ICとは別に外付けで設けるケースが現実的である。そのため、本発明の適用によりカップリングコンデンサC0の使用数も低減できることは、システム全体の小型化・コストダウンに大きく寄与することになる。   In particular, since the AC superimposing unit 4 of the present embodiment is composed of the AC power source 5 and the coupling capacitor C0, the effect of reducing the number of AC power sources 5 used by suppressing the number of AC superimposing units 4 used is great. Further, since it is desirable in principle that the coupling capacitor C0 has a large capacitance, for example, a capacitor is not integrated in an IC (integrated circuit) but is provided externally separately from the IC. Is. Therefore, the fact that the number of coupling capacitors C0 used can be reduced by applying the present invention greatly contributes to downsizing and cost reduction of the entire system.

また、交流重畳部4は1つであるものの、交流検出部については各モータM1,M2毎に個別に設けられており、各モータM1,M2毎に独立して各回転パルスSP1,SP2が生成される。そのため、当該システムの駆動状態にかかわらず、各モータM1,M2の回転角を独立して検出することができる。   In addition, although there is one AC superimposing unit 4, the AC detecting unit is individually provided for each motor M1, M2, and each rotation pulse SP1, SP2 is generated independently for each motor M1, M2. Is done. Therefore, the rotation angles of the motors M1 and M2 can be detected independently regardless of the driving state of the system.

また、本実施形態では、各ハーフブリッジ回路B1,B2,B3と各ノードN1,N0,N2との間にそれぞれ第1インダクタL01,第2インダクタL02,第3インダクタLO3を配置し、これにより各ノードN1,N0,N2とグランドとの分離を図っている。そのため、各交流検出部N1,N2において交流電圧の振幅を十分に発生させることができ、交流電圧の検出、延いては各回転パルスSP1,SP2の検出を高精度で行うことができる。   In the present embodiment, the first inductor L01, the second inductor L02, and the third inductor LO3 are disposed between the half bridge circuits B1, B2, and B3 and the nodes N1, N0, and N2, respectively. The nodes N1, N0, and N2 are separated from the ground. Therefore, the AC voltage amplitude can be sufficiently generated in each of the AC detection units N1 and N2, and the detection of the AC voltage, and hence the rotation pulses SP1 and SP2, can be performed with high accuracy.

尚、本実施形態において、各モータM1,M2が有するコンデンサC1は本発明のモータ側インピーダンス素子に相当し、3つのハーフブリッジ回路B1,B2,B3は本発明のモータ駆動回路に相当し、交流重畳部4は本発明の交流重畳手段に相当し、2つの交流検出部6,7は本発明の回転信号生成手段に相当し、2つの回転検出部31,32は本発明の回転状態検出手段に相当し、第2インダクタL02は本発明の回路側インピーダンス素子に相当する。 In the present embodiment, the capacitor C1 included in each motor M1, M2 corresponds to the motor side impedance element of the present invention, the three half bridge circuits B1, B2, B3 correspond to the motor drive circuit of the present invention, and the AC The superimposing unit 4 corresponds to the AC superimposing unit of the present invention, the two AC detecting units 6 and 7 correspond to the rotation signal generating unit of the present invention, and the two rotation detecting units 31 and 32 are the rotational state detecting unit of the present invention. The second inductor L02 corresponds to the circuit side impedance element of the present invention.

[第2実施形態]
次に、第2実施形態のモータ駆動システム50について、図8を用いて説明する。図1と比較して明らかなように、本実施形態のモータ駆動システム50は、第1実施形態のモータ駆動システム1に対し、モータが1つ多く搭載されており、これに伴い、ハーフブリッジ回路、交流検出部、及び制御部内の回転検出部がそれぞれ、1つずつ追加されている。以下、第1実施形態のモータ駆動システム1と異なる部分に絞って説明する。
[Second Embodiment]
Next, the motor drive system 50 of 2nd Embodiment is demonstrated using FIG. As apparent from the comparison with FIG. 1, the motor drive system 50 of the present embodiment is equipped with one more motor than the motor drive system 1 of the first embodiment. Each of the AC detection unit and the rotation detection unit in the control unit is added one by one. Hereinafter, the description will focus on the parts different from the motor drive system 1 of the first embodiment.

本実施形態のモータ駆動システム50は、第1モータM1及び第2モータM2に加え、更に第3モータM3を備えている。この第3モータM3も、他の各モータM1,M2と全く同じ構成・スペックのものである。この第3モータM3が備える各ブラシ43,44のうち一方の第1ブラシ43は、共通接続ノードN0に接続されており、他方の第2ブラシ44は、第4インダクタL04を介して第4ハーフブリッジ回路B4に接続されている。   The motor drive system 50 of the present embodiment further includes a third motor M3 in addition to the first motor M1 and the second motor M2. The third motor M3 has the same configuration and specifications as the other motors M1 and M2. One of the brushes 43, 44 included in the third motor M3 is connected to the common connection node N0, and the other second brush 44 is connected to the fourth half via the fourth inductor L04. It is connected to the bridge circuit B4.

第4ハーフブリッジ回路B4は、第7トランジスタTr7と第8トランジスタTr8とが直列に接続されて構成されている。具体的には、第7トランジスタTr7のエミッタと第8トランジスタTr8のコレクタが互いに接続され、その接続点は第4インダクタL04の一端に接続されている。また、第7トランジスタTr7のコレクタは、直流電源2の正極に接続され、第8トランジスタTr8のエミッタは、直流電源2の負極に接続されている。そして、第7トランジスタTr7のベースには制御部51からの第7制御信号ST7が入力され、第8トランジスタTr8のベースには制御部51からの第8制御信号ST8が入力される。   The fourth half-bridge circuit B4 is configured by connecting a seventh transistor Tr7 and an eighth transistor Tr8 in series. Specifically, the emitter of the seventh transistor Tr7 and the collector of the eighth transistor Tr8 are connected to each other, and the connection point is connected to one end of the fourth inductor L04. The collector of the seventh transistor Tr7 is connected to the positive electrode of the DC power supply 2, and the emitter of the eighth transistor Tr8 is connected to the negative electrode of the DC power supply 2. The seventh control signal ST7 from the control unit 51 is input to the base of the seventh transistor Tr7, and the eighth control signal ST8 from the control unit 51 is input to the base of the eighth transistor Tr8.

このように、本実施形態のモータ駆動システム50では、3つのモータM1,M2,M3に対して交流重畳部4が1つだけ設けられており、この1つの交流重畳部4が3つのモータM1,M2,M3に共用される。   Thus, in the motor drive system 50 of the present embodiment, only one AC superimposing unit 4 is provided for the three motors M1, M2, and M3, and this one AC superimposing unit 4 includes three motors M1. , M2 and M3.

そして、第4インダクタL04の他端と第3モータM3の第2ブラシ44との間の通電経路における第3ノードN3には、第3交流検出部8が接続されている。この第3交流検出部8は、第3モータM3の回転に伴う各ブラシ43,44間のインピーダンスの変化によって生じる、第3ノードN3の交流電圧成分の振幅変化に基づいて、第3モータM3の回転状態を示す第3回転パルスSP3を生成するものであり、その具体的構成は、図6に示した第1交流検出部6の構成と全く同じである。   And the 3rd alternating current detection part 8 is connected to the 3rd node N3 in the electricity supply path | route between the other end of the 4th inductor L04, and the 2nd brush 44 of the 3rd motor M3. The third AC detection unit 8 detects the third motor M3 based on the change in the amplitude of the AC voltage component at the third node N3 caused by the change in impedance between the brushes 43 and 44 accompanying the rotation of the third motor M3. The third rotation pulse SP3 indicating the rotation state is generated, and the specific configuration thereof is exactly the same as the configuration of the first AC detection unit 6 shown in FIG.

一方、制御部3には、第1回転検出部31及び第2回転検出部32に加えて第3回転検出部33が設けられており、この第3回転検出部33が、第3交流検出部8からの第3回転パルスSP3に基づいて第3モータM3の回転角を検出する。   On the other hand, the control unit 3 is provided with a third rotation detection unit 33 in addition to the first rotation detection unit 31 and the second rotation detection unit 32. The third rotation detection unit 33 is a third AC detection unit. Based on the third rotation pulse SP3 from 8, the rotation angle of the third motor M3 is detected.

尚、本実施形態のモータ駆動システム50では、制御部51からの各制御信号ST1〜ST8によって、図9に示すように27種類の駆動状態が実現される。図9は、各駆動状態毎に、各モータM1,M2,M3の回転状態及び各トランジスタTr1〜Tr8のON・OFF状態を示すものである。図9に示すように、例えば第1モータM1を正転させて第3モータM3を逆転させる駆動状態Pでは、第1ハーフブリッジ回路B1における第1トランジスタTr1と第2ハーフブリッジ回路B2における第4トランジスタTr4と第4ハーフブリッジ回路B4における第7トランジスタTr7とがONされる。   In the motor drive system 50 of the present embodiment, 27 types of drive states are realized by the control signals ST1 to ST8 from the control unit 51 as shown in FIG. FIG. 9 shows the rotation states of the motors M1, M2, and M3 and the ON / OFF states of the transistors Tr1 to Tr8 for each driving state. As shown in FIG. 9, for example, in the driving state P in which the first motor M1 is rotated forward and the third motor M3 is rotated reversely, the first transistor Tr1 in the first half-bridge circuit B1 and the fourth in the second half-bridge circuit B2. The transistor Tr4 and the seventh transistor Tr7 in the fourth half bridge circuit B4 are turned ON.

このように構成された本実施形態のモータ駆動システム50によれば、4つのハーフブリッジ回路B1,B2,B3,B4を用いて3つのモータM1,M2,M3を個別に駆動制御できる。そして、各モータM1,M2,M3が相互に接続される共通接続ノードN0に1つの交流重畳部4からの交流電圧を印加(重畳)させることで、この1つの交流重畳部4から各モータM1,M2,M3のいずれか1つ又は2つ又は全てに対して交流電圧を印加させることができる。そのため、モータの数(本例では3つ)に対して交流重畳部4の使用数を抑制することができ、これによりシステム全体の小型化・コストダウンが可能となる。   According to the motor drive system 50 of this embodiment configured as described above, the three motors M1, M2, and M3 can be individually driven and controlled using the four half-bridge circuits B1, B2, B3, and B4. Then, by applying (superimposing) an AC voltage from one AC superimposing unit 4 to a common connection node N0 to which the motors M1, M2, M3 are connected to each other, each motor M1 , M2, and M3, an AC voltage can be applied to any one, two, or all of them. For this reason, the number of AC superimposing units 4 used can be suppressed with respect to the number of motors (three in this example), which makes it possible to reduce the size and cost of the entire system.

[変形例]
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
[Modification]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can take various forms as long as they belong to the technical scope of the present invention. Needless to say.

例えば、上記実施形態では、第1交流検出部6が、第1ノードN1の電圧を検出し、その検出電圧に含まれる交流成分に基づいて第1回転パルスSP1を生成するようにしたが、このようにノードの電圧に基づいて回転パルスを生成する方法はあくまでも一例である(他の各交流検出部7,8についても同様)。例えば、通電経路上に電流検出抵抗を配置し、その電流検出抵抗の両端の電圧を検出することによってモータに流れる電流を検出し、その検出電流に含まれる交流成分に基づいて回転パルスSPを生成するようにしてもよい。つまり、モータに流れる交流電流に関する(即ち交流電流を直接又は間接的に示す)電気量を検出し、その検出した電気量に基づいて回転パルスSPを生成できる限り、その具体的構成は他にも種々考えられる。   For example, in the above-described embodiment, the first AC detection unit 6 detects the voltage of the first node N1, and generates the first rotation pulse SP1 based on the AC component included in the detected voltage. Thus, the method of generating the rotation pulse based on the voltage of the node is merely an example (the same applies to the other AC detection units 7 and 8). For example, a current detection resistor is arranged on the energization path, the current flowing through the motor is detected by detecting the voltage across the current detection resistor, and the rotation pulse SP is generated based on the AC component included in the detection current You may make it do. That is, as long as the electric quantity related to the alternating current flowing through the motor (that is, directly or indirectly indicating the alternating current) can be detected and the rotation pulse SP can be generated based on the detected electric quantity, the specific configuration is not limited. There are various possibilities.

また、上記実施形態では、モータの数が2つの場合及び3つの場合について説明したが、システムを構成するモータの数は特に限定されるものではなく、4つ以上のモータを用いたモータ駆動システムにおいても同様に本発明を適用できる。また、モータを構成するブラシの数(対数)についても、上記実施形態のように一対のブラシに限らず、複数対のブラシを有するモータであってもよい。   Moreover, although the case where the number of motors was two and three was demonstrated in the said embodiment, the number of the motors which comprise a system is not specifically limited, The motor drive system using four or more motors Similarly, the present invention can be applied. Further, the number of brushes (logarithm) constituting the motor is not limited to a pair of brushes as in the above embodiment, and may be a motor having a plurality of pairs of brushes.

また、上記実施形態では、複数のモータに対して1つの交流重畳部4を用いて交流電圧を印加する構成を例示したが、交流重畳部の数は1つに限らず、使用するモータの数よりも少ない数である限り特に限定されるものではない。   Moreover, in the said embodiment, although the structure which applies an alternating voltage using one alternating current superimposition part 4 with respect to several motor was illustrated, the number of alternating current superimposition parts is not restricted to one, The number of the motors to be used There is no particular limitation as long as the number is smaller.

図10に示すモータ駆動装置70は、3つのモータM1,M2,M3に対して2つの交流重畳部71,72を用いて交流電圧を印加するよう構成されたものである。このモータ駆動装置70は、図8に示した第2実施形態のモータ駆動システム50と比較して、第3モータM3の第1ブラシ43が第2ノードN2に接続されている点、共通接続ノードN1に接続された第1交流重畳部71(図8の交流重畳部4と同じ)の他に第2ノードN2にも別の第1交流重畳部72が接続されている点、及び制御部73がこれら2つの交流重畳部71,72を制御する点で異なり、それ以外は第2実施形態と同じである。尚、第2交流重畳部72は、図10の例では第1交流重畳部71と同じ構成のものであるが、互いに異なる構成のものであってもよい。   The motor drive device 70 shown in FIG. 10 is configured to apply an AC voltage to the three motors M1, M2, and M3 using the two AC superposition units 71 and 72. The motor driving device 70 is different from the motor driving system 50 of the second embodiment shown in FIG. 8 in that the first brush 43 of the third motor M3 is connected to the second node N2, a common connection node. In addition to the first AC superimposing unit 71 (same as the AC superimposing unit 4 in FIG. 8) connected to N1, a point where another first AC superimposing unit 72 is connected to the second node N2, and the control unit 73 However, it is the same as that of 2nd Embodiment except that it controls these two alternating current superimposition parts 71 and 72. In addition, although the 2nd alternating current superimposition part 72 is a thing of the same structure as the 1st alternating current superimposition part 71 in the example of FIG. 10, the thing of a mutually different structure may be sufficient.

このように構成されたモータ駆動装置70では、第1交流重畳部71からの交流電圧は第1モータM1及び第2モータM2の回転状態検出に用いられ、第2交流重畳部72からの交流電圧は第3モータM3の回転状態検出に用いられる。このような構成によっても、各モータM1,M2,M3の回転状態を、モータ数よりも少ない数の交流重畳部によって検出できるため、システム全体の小型化・コストダウンが可能となる。   In the motor drive device 70 configured as described above, the AC voltage from the first AC superimposing unit 71 is used to detect the rotation state of the first motor M1 and the second motor M2, and the AC voltage from the second AC superimposing unit 72 is used. Is used to detect the rotational state of the third motor M3. Even with such a configuration, the rotational state of each of the motors M1, M2, and M3 can be detected by a smaller number of AC superposition units than the number of motors, so that the entire system can be reduced in size and cost.

また、上記実施形態では、各モータを駆動するための駆動回路として、複数のハーフブリッジ回路からなる駆動回路を示したが、本発明の適用はハーフブリッジ回路を備えたモータ駆動システムに限定されるものではない。   Moreover, in the said embodiment, although the drive circuit which consists of a some half bridge circuit was shown as a drive circuit for driving each motor, application of this invention is limited to the motor drive system provided with the half bridge circuit. It is not a thing.

また、上記実施形態のモータは、各相コイルL1,L2,L3のうち第1相コイルと並列にコンデンサC1が接続された構成であったが、この構成はあくまでも一例である。例えば、何れか2つの相コイルにそれぞれ静電容量が同じ又は異なるコンデンサを並列接続してもよいし、何れか1つの相コイルに別途コイルを並列接続してもよい。また例えば、コンデンサやコイルなどのインピーダンス素子を接続する構成以外の他の構成でもよく、結果として回転に伴ってブラシ間のインピーダンスが周期的に変化する限り、モータ内部の具体的構成は種々考えられる。尚、既述の通り、第1モータM1の回転の過程では、隣接する2つの整流子片に一つのブラシが同時に接触する切り替わり期間が存在し、この切り替わり期間においてもブラシ間のインピーダンスが変化する。上記実施形態では、この切り替わり期間で瞬間的に生じるインピーダンスの変化は考慮しないものとしたが、この瞬間的に生じるインピーダンスの変化を利用して(即ちそのインピーダンス変化により生じる交流成分の瞬間的な変化に基づいて)回転状態を検出するようにしてもよい。   Moreover, although the motor of the said embodiment was the structure by which the capacitor | condenser C1 was connected in parallel with the 1st phase coil among each phase coil L1, L2, L3, this structure is an example to the last. For example, capacitors having the same or different capacitance may be connected in parallel to any two phase coils, or a separate coil may be connected in parallel to any one phase coil. Further, for example, other configurations other than the configuration in which impedance elements such as capacitors and coils are connected may be used. As a result, various specific configurations inside the motor are conceivable as long as the impedance between the brushes periodically changes with rotation. . As described above, in the process of rotation of the first motor M1, there is a switching period in which one brush simultaneously contacts two adjacent commutator pieces, and the impedance between the brushes also changes during this switching period. . In the above embodiment, the change in impedance that occurs instantaneously during this switching period is not taken into account, but the change in impedance that occurs instantaneously is used (that is, the instantaneous change in AC component caused by the change in impedance). The rotation state may be detected.

更に、回転に伴うブラシ間のインピーダンスの変化をより多段階に発生させることで、モータの回転方向を検出できるようにしてもよい。例えば、上記実施形態のモータにおいて、更に、第2相コイルL2と並列にコンデンサを設ける。但しこのコンデンサは、第1相コイルL1に並列接続されたコンデンサC1とは静電容量が異なるものとする。モータをこのように構成することで、モータが180度回転する間にブラシ間のインピーダンスは三段階に変化し、これにより交流成分の振幅も三段階に変化する。そこで、その交流成分の振幅の変化パターンに基づいて、モータの回転方向を検出することができる。   Furthermore, the direction of rotation of the motor may be detected by generating impedance changes between the brushes accompanying rotation in more stages. For example, in the motor of the above embodiment, a capacitor is further provided in parallel with the second phase coil L2. However, this capacitor has a different capacitance from the capacitor C1 connected in parallel to the first phase coil L1. By configuring the motor in this way, the impedance between the brushes changes in three stages while the motor rotates 180 degrees, and thereby the amplitude of the AC component also changes in three stages. Therefore, the rotation direction of the motor can be detected based on the change pattern of the amplitude of the AC component.

また、上記実施形態では、交流重畳部4を構成する交流電源5が、図5(a)に例示したような方形波電圧を生成するものであったが、これもあくまでも一例であり、交流電源5がどのような交流電圧を生成するかについては特に限定されるものではない。   In the above-described embodiment, the AC power source 5 constituting the AC superimposing unit 4 generates a square wave voltage as illustrated in FIG. 5A. However, this is only an example, and the AC power source There is no particular limitation as to what AC voltage 5 generates.

また、上記実施形態では、各ノードN1,N0,N2と各ハーフブリッジ回路B1,B2,B3との間に各インダクタL01,L02,L03を配置したが、インダクタに代えて例えば抵抗を配置するなど、他の種類のインピーダンス素子を配置するようにしてもよい。   In the above embodiment, the inductors L01, L02, and L03 are arranged between the nodes N1, N0, and N2 and the half bridge circuits B1, B2, and B3. However, for example, resistors are arranged instead of the inductors. Other types of impedance elements may be arranged.

1,50,70…モータ駆動システム、2…直流電源、3,51,73…制御部、4…交流重畳部、5…交流電源、6…第1交流検出部、7…第2交流検出部、8…第3交流検出部、10…整流子、11…第1整流子片、12…第2整流子片、13…第3整流子片、16,41,43…第1ブラシ、17,42,44…第2ブラシ、21…HPF、22…レベルシフト回路、23…包絡線検波部、24…LPF、25…比較部、26…閾値設定部、27,28…オペアンプ、29…基準電圧生成部、30…コンパレータ、31…第1回転検出部、32…第2回転検出部、33…第3回転検出部、60…ハウジング、61,62…磁石、71…第1交流重畳部、72…第2交流重畳部、B1…第1ハーフブリッジ回路、B2…第2ハーフブリッジ回路、B3…第3ハーフブリッジ回路、B4…第4ハーフブリッジ回路、C0…カップリングコンデンサ、C1,C11,C12,C13…コンデンサ、D1,D2…ダイオード、L01…第1インダクタ、L02…第2インダクタ、L03…第3インダクタ、L04…第4インダクタ、L1…第1相コイル、L2…第2相コイル、L3…第3相コイル、M1…第1モータ、M2…第2モータ、M3…第3モータ、N0…共通接続ノード、N1…第1ノード、N2…第2ノード、N3…第3ノード、R1…検出抵抗、R2〜R11…抵抗、SP…回転パルス、Tr1…第1トランジスタ、Tr2…第2トランジスタ、Tr3…第3トランジスタ、Tr4…第4トランジスタ、Tr5…第5トランジスタ、Tr6…第6トランジスタ、Tr7…第7トランジスタ、Tr8…第8トランジスタ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,50,70 ... Motor drive system, 2 ... DC power supply, 3, 51, 73 ... Control part, 4 ... AC superimposition part, 5 ... AC power supply, 6 ... 1st AC detection part, 7 ... 2nd AC detection part , 8 ... 3rd AC detection part, 10 ... Commutator, 11 ... 1st commutator piece, 12 ... 2nd commutator piece, 13 ... 3rd commutator piece, 16, 41, 43 ... 1st brush, 17, 42, 44 ... second brush, 21 ... HPF, 22 ... level shift circuit, 23 ... envelope detector, 24 ... LPF, 25 ... comparison unit, 26 ... threshold setting unit, 27, 28 ... operational amplifier, 29 ... reference voltage Generation unit 30... Comparator 31. First rotation detection unit 32. Second rotation detection unit 33. Third rotation detection unit 60. Housing 61. 62. ... 2nd alternating current superposition part, B1 ... 1st half bridge circuit, B2 ... 2nd half bridge Circuit, B3 ... Third half bridge circuit, B4 ... Fourth half bridge circuit, C0 ... Coupling capacitor, C1, C11, C12, C13 ... Capacitor, D1, D2 ... Diode, L01 ... First inductor, L02 ... Second Inductor, L03 ... third inductor, L04 ... fourth inductor, L1 ... first phase coil, L2 ... second phase coil, L3 ... third phase coil, M1 ... first motor, M2 ... second motor, M3 ... first 3 motors, N0 ... common connection node, N1 ... first node, N2 ... second node, N3 ... third node, R1 ... detection resistor, R2-R11 ... resistance, SP ... rotation pulse, Tr1 ... first transistor, Tr2 ... 2nd transistor, Tr3 ... 3rd transistor, Tr4 ... 4th transistor, Tr5 ... 5th transistor, Tr6 ... 6th transistor, Tr7 The seventh transistor, Tr8 ... eighth transistor

Claims (4)

複数の直流モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記複数の直流モータに交流電圧を印加する交流重畳手段と、
前記複数の直流モータ毎に個々に設けられ、前記直流モータに流れる電流のうち交流電流に関する電気量を検出し、該検出した電気量に基づいて該直流モータの回転状態を示す回転信号を生成する回転信号生成手段と、
前記回転信号に基づいて前記直流モータの回転角、回転方向及び回転速度のうち少なくとも何れか1つを検出する回転状態検出手段と、
を備える回転検出装置において、
前記交流重畳手段は、共通の交流電圧を前記複数の直流モータに印加するよう構成されており、
前記共通の交流電圧は、前記複数の直流モータに印加される直流電圧に重畳され
前記交流重畳手段は、前記複数の直流モータに対し、該各直流モータが有する一対のブラシのうち一方と前記直流電圧を供給する直流電源の負極との間に同時に前記交流電圧を印加するよう構成されており、
前記複数の直流モータが備える前記一対のブラシのうち、少なくとも、前記交流重畳手段によって前記交流電圧が印加されるブラシについては、そのブラシと前記モータ駆動回路との間に回路側インピーダンス素子が備えられてい
ことを特徴とする回転検出装置。
A motor drive circuit for driving a plurality of DC motors;
AC superimposing means for applying an AC voltage to the plurality of DC motors;
Provided individually for each of the plurality of DC motors, detects an electric quantity related to an AC current among currents flowing through the DC motor, and generates a rotation signal indicating a rotation state of the DC motor based on the detected electric quantity. A rotation signal generating means;
A rotation state detection means for detecting at least one of a rotation angle, a rotation direction, and a rotation speed of the DC motor based on the rotation signal;
In a rotation detection device comprising:
The AC superimposing means is configured to apply a common AC voltage to the plurality of DC motors,
The common AC voltage is superimposed on a DC voltage applied to the plurality of DC motors ,
The AC superimposing means is configured to apply the AC voltage to the plurality of DC motors simultaneously between one of a pair of brushes of each DC motor and a negative electrode of a DC power source that supplies the DC voltage. Has been
Of the pair of brushes provided in the plurality of DC motors, at least the brush to which the AC voltage is applied by the AC superimposing means is provided with a circuit-side impedance element between the brush and the motor drive circuit. rotation detecting apparatus characterized by Tei Ru.
請求項1に記載の回転検出装置であって、
前記複数の直流モータは、該直流モータが備える複数の整流子片のうち特定の2つの整流子片間に少なくとも1つのモータ側インピーダンス素子が接続されている
ことを特徴とする回転検出装置。
The rotation detection device according to claim 1,
The rotation detecting device, wherein the plurality of DC motors include at least one motor side impedance element connected between two specific commutator pieces among the plurality of commutator pieces included in the DC motor.
請求項2に記載の回転検出装置であって、
前記モータ側インピーダンス素子はコンデンサであることを特徴とする回転検出装置。
The rotation detection device according to claim 2,
The rotation detecting device, wherein the motor side impedance element is a capacitor.
請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の回転検出装置であって、
前記モータ駆動回路は、前記複数の直流モータ毎に、対応する前記直流モータが有する前記一対のブラシの双方にそれぞれ接続されて該各ブラシをそれぞれ前記直流電源の正極側及び負極側のいずれか一方に選択的に接続するためのハーフブリッジ回路を備えており、
前記複数の直流モータのうち少なくとも2つは、各々が有する前記一対のブラシの一方が互いに接続されており、
その互いに接続された各ブラシに対しては、同じ1つの前記ハーフブリッジ回路が接続されると共に前記交流重畳手段によって前記交流電圧が印加される
ことを特徴とする回転検出装置。
The rotation detection device according to any one of claims 1 to 3 ,
The motor driving circuit is connected to each of the pair of brushes of the corresponding DC motor for each of the plurality of DC motors, and each brush is connected to either the positive electrode side or the negative electrode side of the DC power source. Half-bridge circuit for selective connection to
At least two of the plurality of DC motors are connected to one another of the pair of brushes that each has,
The rotation detecting device, wherein the same one half-bridge circuit is connected to the brushes connected to each other and the AC voltage is applied by the AC superimposing means.
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