JPH05115197A - Rotary encoder for reluctance motor and driver therefor - Google Patents

Rotary encoder for reluctance motor and driver therefor

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JPH05115197A
JPH05115197A JP3299507A JP29950791A JPH05115197A JP H05115197 A JPH05115197 A JP H05115197A JP 3299507 A JP3299507 A JP 3299507A JP 29950791 A JP29950791 A JP 29950791A JP H05115197 A JPH05115197 A JP H05115197A
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JP
Japan
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phase
code
rotor
code pattern
electrical angle
Prior art date
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Application number
JP3299507A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuro Sakano
哲朗 坂野
Hideaki Oku
秀明 奥
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Publication of JPH05115197A publication Critical patent/JPH05115197A/en
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to detect an exciting position of each phase only through provision of patterns corresponding in number with the phases by detecting the excitation switching position for each phase of a reluctance motor based on a signal detected by a code pattern on a code board. CONSTITUTION:In case of a rotary encoder for reluctance motor having the rotor protrusions of four pole pairs around a circle for three phases of A, B, C, code patterns (a), (b), (c) for A, B, C phases having 140 deg. width are formed on a code boad 1 by equally dividing an electrical angle of 360 deg. by three and then adding electrical angles of 10 deg. in front and rear of thus split electrical angle of 120 deg.. Code pattern (a) for phase A having electrical angle width of 140 deg., from-10 deg. to l30 deg., is formed by adding electrical angles alpha=10 deg. in front and rear of a pattern having width electrical angle from 0 deg. to 120 deg.. Furthermore, a code pattern (b) of 140 deg. width, from electrical angle 110 deg. to 250 deg., is formed for phase B and a code pattern C of 140 deg. width, from electrical angle of 230 deg. to 10 deg., is formed for phase C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、リラクタンスモータに
使用するロータリエンコーダと該ロータリエンコーダを
使用したリラクタンスモータの駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary encoder used in a reluctance motor and a drive unit for a reluctance motor using the rotary encoder.

【0002】[0002]

【従来の技術】リラクタンスモータは、同期モータと比
較して、磁石を用いないため構造が簡単で安価に製造で
きるという利点を有している。すなわち、リラクタンス
モータはロータとステータに突極を設け、ステータの突
極に巻回された巻線に電流を流すことによってステータ
突極を励磁し、該突極に生じる磁気吸引力によってロー
タ突極を引き寄せ回転力を発生させるモータである。そ
のため、ステータ巻線に流す電流の向きは関係なく、ロ
ータの位置、即ち、ロータの電気角に応じて、通電する
巻線の相を決定するものである。
2. Description of the Related Art Reluctance motors have advantages over synchronous motors in that they do not use magnets and have a simple structure and can be manufactured at low cost. That is, a reluctance motor is provided with salient poles on the rotor and the stator, excites the stator salient poles by passing a current through the windings wound on the salient poles of the stator, and the magnetic attraction force generated on the salient poles causes the rotor salient poles to be excited. Is a motor that draws in to generate a rotational force. Therefore, the phase of the winding to be energized is determined according to the position of the rotor, that is, the electrical angle of the rotor, regardless of the direction of the current flowing through the stator winding.

【0003】ステータ突極とロータ突極が対向を開始す
る位置から完全に対向するまでの間に巻線に電流を流せ
ばロータ回転方向のトルクを発生する。例えば、第8図
(a)に示すようにステータ20のA相の突極20Aと
ロータ21の1つの突極21aが対向開始する位置から
A相の巻線(突極20Aに巻回された巻線)に電流を流
せばステータ20のA相の突極20Aはロータ突極21
aを吸引し、ロータ21を第8図(a)中反時計方向に
回転させるトルクを発生する。そして、第8図(b)に
示すようにステータ20のA相の突極20Aとロータ突
極21aが完全に対向する位置まで、A相に電流を流せ
ば反時計方向のトルクが発生する。
If a current is passed through the winding between the position where the stator salient pole and the rotor salient pole start facing each other until the rotor salient pole completely faces each other, torque in the rotor rotating direction is generated. For example, as shown in FIG. 8 (a), the A-phase salient pole 20A of the stator 20 and one salient pole 21a of the rotor 21 start facing each other from the A-phase winding (wound around the salient pole 20A). If an electric current is passed through the winding, the A-phase salient pole 20A of the stator 20 becomes the rotor salient pole 21.
A torque is generated that sucks a and rotates the rotor 21 counterclockwise in FIG. 8 (a). Then, as shown in FIG. 8B, counterclockwise torque is generated by passing a current through the A phase up to a position where the A phase salient pole 20A of the stator 20 and the rotor salient pole 21a completely face each other.

【0004】そこで、第8図(a)に示すようにステー
タ突極20Aとロータ21の1つの突極が対向開始する
ロータ位置を電気角0度とし、ステータ突極20Aとロ
ータ突極が完全に対向する第8(b)のロータ位置を電
気角180度、次のロータ突極がステータ突極20Aと
対向開始するロータ位置を電気角360度(第8図
(a)参照)とすると、ロータ21の回転方向に関係な
く、基準の相を例にとれば、該基準の相の巻線(A相を
基準の相とすればA相の巻線)に次のように通電すれば
第4図中時計方向,反時計方向のトルクを発生する。
Therefore, as shown in FIG. 8 (a), the rotor position at which the stator salient pole 20A and one salient pole of the rotor 21 start facing each other is set to an electrical angle of 0 degree, and the stator salient pole 20A and the rotor salient pole are completely formed. When the 8th (b) rotor position facing each other is 180 degrees in electrical angle and the rotor position where the next rotor salient pole starts facing the stator salient pole 20A is 360 electrical degrees (see FIG. 8 (a)), Regardless of the rotation direction of the rotor 21, if the reference phase is taken as an example, the reference phase winding (A phase winding if the A phase is the reference phase) is energized as follows. 4 Generates clockwise and counterclockwise torque in the figure.

【0005】 反時計方向トルク …電気角0度から180度の間通電 時計方向トルク …電気角180度から360度まで通電 そこで、ロータの回転位置と発生させようとするトルク
方向によってステータ巻線に通電する制御を行えば、該
モータを制御することができる。そのため、モータの回
転位置を検出しなければならないが、従来使用されてい
る角度位置検出器(ロータリエンコーダ)は1回転する
ことに1回出力する基準信号からのパルス数(インクリ
メントパルス数)によってロータの回転角度位置を検出
している。しかし、起動時に上記基準信号が発生するま
では、ロータの回転角度位置は分からない。そのため、
1電気周期を16分割した絶対値コード(4ビットのグ
レイコード)を位置検出器に設け、読み取ったこの絶対
値コードと各相の通電位置とを比較して通電指令を出力
するようにしている。
Counterclockwise torque: energized between 0 ° and 180 ° electrical angle Clockwise torque: energized between 180 ° and 360 ° electrical angle Therefore, depending on the rotational position of the rotor and the torque direction to be generated, the stator winding is energized. The motor can be controlled by controlling the energization. Therefore, it is necessary to detect the rotational position of the motor, but the conventionally used angular position detector (rotary encoder) uses the number of pulses (incremental pulse number) from the reference signal that is output once for one rotation. The rotation angle position of is detected. However, the rotational angle position of the rotor is unknown until the reference signal is generated at the time of start-up. for that reason,
An absolute value code (4-bit gray code) obtained by dividing one electrical cycle into 16 is provided in the position detector, and the read absolute value code is compared with the energized position of each phase to output an energization command. ..

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】1電気周期16分割で
は、電気角22.5度(=360度÷16)内のどの位
置にロータがあるのかは分からない。この区間の中に、
トルクの反転する相があったとすると、起動時に逆転し
かねない。かといって、パターンを増加すれば検出素
子、周辺装置等の増加を招くことになる。リラクタンス
モータの各相が励磁されるべき角度位置が検出されるよ
うにパターンを形成すればよいが、同じ回転位置でも、
ロータの回転方向と発生させるトルク方向によって励磁
すべき相も異なってくる。例えば、基準となる相におい
て電気角0度〜180度の間にロータがあるとき、回転
方向が反時計方向であれば、該基準の相を励磁すればよ
いが、時計方向の回転の場合にはこの基準となる相を励
磁せず、他の相を励磁する必要がある。そのため、回転
方向によって使用する通電パターンを変えると、(相数
×2)のパターン数を必要とする。例えば相数が3相で
あれば、6つのパターンを必要とし、1つのコード板に
このコードを書き込むとすれば、従来の16(=24
分割の4つのパターンよりも多くなってしまう。
In one electric cycle divided into 16, it is not known where the rotor is within the electric angle of 22.5 degrees (= 360 degrees / 16). In this section,
If there is a phase in which the torque reverses, it could reverse at startup. However, if the number of patterns is increased, the number of detection elements and peripheral devices will be increased. The pattern may be formed so that the angular position at which each phase of the reluctance motor should be excited is detected, but even at the same rotational position,
The phases to be excited differ depending on the rotation direction of the rotor and the direction of the generated torque. For example, when the rotor is between 0 ° and 180 ° in the reference phase and the rotation direction is counterclockwise, the reference phase may be excited, but in the case of clockwise rotation. Does not excite this reference phase, but needs to excite other phases. Therefore, if the energization pattern to be used is changed depending on the rotation direction, the number of patterns of (phase number × 2) is required. For example, if the number of phases is three, six patterns are required, and if this code is written on one code plate, the conventional 16 (= 2 4 )
There will be more than the four patterns of division.

【0007】そこで、本発明の目的は、パターンを相数
分設けることによってのみ、リラクタンスモータの各相
に励磁すべき位置を検出できるロータリエンコーダ及
び、このロータリエンコーダを使用してリラクタンスモ
ータを駆動する駆動装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a rotary encoder capable of detecting the position to be excited in each phase of the reluctance motor only by providing patterns for the number of phases, and to drive the reluctance motor using this rotary encoder. To provide a drive device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のロータリエンコ
ーダは、コード板に、上記リラクタンスモータの電気角
360度を該モータコイルの相数で分割し、各分割され
た角度の両側に付加電気角を付加した各相毎のコードパ
ターンを設け、上記コード板のコードパターンで検出さ
れる信号に基づいてリラクタンスモータの各相コイルの
励磁切換え位置を検出するようにした。そして、上記ロ
ータリエンコーダから得られる信号とトルク指令方向に
より励磁すべきコイルを選択する励磁相選択回路を設
け、該励磁相選択回路で選択された相のコイルを励磁し
てリラクタンスモータを駆動するようにした。
According to the rotary encoder of the present invention, an electric angle of 360 degrees of the reluctance motor is divided by the number of phases of the motor coil on a code plate, and an additional electric angle is provided on both sides of each divided angle. A code pattern for each phase is added, and the excitation switching position of each phase coil of the reluctance motor is detected based on the signal detected by the code pattern of the code plate. An excitation phase selection circuit for selecting a coil to be excited according to the signal obtained from the rotary encoder and the torque command direction is provided, and the coil of the phase selected by the excitation phase selection circuit is excited to drive the reluctance motor. I chose

【0009】[0009]

【作用】図1は本発明の原理作用を説明する説明図で、
リラクタンスモータのコイルの相数がnでA,B,C,
…Xの相があったとする。電気角360度をコイルの相
数nで除し、n分割し、各分割電気角の両端に付加電気
各αを付加した各相A,B,…Xのコードパターンa,
b,…xをコード板1に設け、隣り合う相のコードパタ
ーンは一部重なり合うようにパターンを設ける。この付
加電気角は最低限発生されるモータトルクの谷が「0」
となることがないように決定するものである。そして、
エンコーダの検出素子によって、このコードパターンが
検出されたときを「1」、検出されないときを「0」と
して該コードパターンを検出することができる。このコ
ードパターンa,b,c,…xの反転信号を、a- ,b
- ,c- …x- とし、反時計方向のトルク指令をCCW
(この信号が「1」のときを反時計方向のトルク指令と
する)、時計方向のトルク指令をCW(この信号が
「1」のときを反時計方向のトルク指令とする)とし、
各相の励磁は上記トルク指令とコード板1から検出され
るコードパターンによって次の論理式によって簡単に決
定される。
FIG. 1 is an explanatory view for explaining the principle operation of the present invention.
The number of coil phases of the reluctance motor is n, and A, B, C,
… Suppose there was an X phase. The electrical angle of 360 degrees is divided by the number of phases n of the coil, the electrical angle is divided into n, and the additional electrical α is added to both ends of each divided electrical angle.
b, ... X are provided on the code plate 1, and patterns are provided so that the code patterns of adjacent phases partially overlap each other. The minimum value of this additional electrical angle is a trough of the generated motor torque.
It is decided not to be. And
The detection element of the encoder can detect the code pattern as "1" when the code pattern is detected and "0" when the code pattern is not detected. The code pattern a, b, c, an inverted signal of ... x, a -, b
-, c - ... x - and then, the torque command in the counterclockwise direction CCW
(When this signal is "1" is the counterclockwise torque command), the clockwise torque command is CW (when this signal is "1" is the counterclockwise torque command),
The excitation of each phase is simply determined by the following logical expression based on the torque command and the code pattern detected from the code plate 1.

【0010】 A相励磁期間=CCW*a*x- +CW*a- *x B相励磁期間=CCW*b*a- +CW*b- *a C相励磁期間=CCW*c*b- +CW*c- *b …… …… なお、「*」は論理積、「+」は論理和である。[0010] A phase excitation period = CCW * a * x - + CW * a - * x B -phase excitation period = CCW * b * a - + CW * b - * a C -phase excitation period = CCW * c * b - + CW * c - * b ...... ...... it should be noted that the "*" is the logical aND, "+" is a logical sum.

【0011】図2は上記論理式に基づいて各相を励磁し
たときの各相の出力トルクを図示した説明図で、図2中
(イ)は反時計方向のトルク指令CCW=1のときの各
相発生トルク状態を示し、図2(ロ)はこのときの励磁
相を示している。また、図2(ハ)はコード板1から検
出されるコードパターンを示している。また、図2
(ホ)は時計方向のトルク指令CWが出力されたときの
各相発生トルクを示し、図2(ニ)はこのときの励磁相
を示している。基準相をA相とし、図7(a)に示すよ
うな電気角0のロータ位置より付加電気角α前の位置か
ら(360/n)+αの位置までコードパターンaが付
されている。また、コードパターンbは(360/n)
−αの位置から(2×360/n)+αの位置まで付さ
れており、以下同様に各コードパターンが付され、コー
ドパターンxは{360−(360/n)−α}の位置
からαの位置まで付されている。その結果、反時計方向
のトルク指令CCWが「1」のときには、上記論理式よ
り図2(ロ)に示すように各相が励磁される。すなわ
ち、電気角「0」の位置にコードパターンを検出する検
出素子が配置されていて、ロータが電気角αの位置にあ
るとすると、A相が励磁され、ロータは反時計方向(図
2中コード板のコードパターンが右から左に移動する)
に移動し、コードパターンaが検出されなくなりコード
パターンbが検出されるとB相が励磁されロータは反時
計方向に回転することになる。
FIG. 2 is an explanatory view showing the output torque of each phase when each phase is excited based on the above logical expression. In FIG. 2, (a) shows the counterclockwise torque command CCW = 1. Each phase generated torque state is shown, and FIG. 2B shows the excitation phase at this time. Further, FIG. 2C shows a code pattern detected from the code plate 1. Also, FIG.
(E) shows the torque generated in each phase when the clockwise torque command CW is output, and FIG. 2 (d) shows the excitation phase at this time. The reference phase is the A phase, and a code pattern a is added from a position before the additional electric angle α to the position of (360 / n) + α from the rotor position where the electric angle is 0 as shown in FIG. 7A. The code pattern b is (360 / n)
From the position of −α to the position of (2 × 360 / n) + α, each code pattern is similarly added below, and the code pattern x is α from the position of {360− (360 / n) −α}. It is attached up to the position. As a result, when the counterclockwise torque command CCW is "1", each phase is excited from the above logical expression as shown in FIG. That is, assuming that the detection element for detecting the code pattern is arranged at the position of the electrical angle “0” and the rotor is at the position of the electrical angle α, the A phase is excited and the rotor is rotated counterclockwise (in FIG. 2). (The code pattern on the code plate moves from right to left.)
When the code pattern a is no longer detected and the code pattern b is detected, the B phase is excited and the rotor rotates counterclockwise.

【0012】また、トルク指令が時計方向指令CW=1
であると、図2(ニ)に示すように各相が励磁され、ロ
ータは時計方向に回転することになる。特に本発明はコ
ードパターンに付加電気角αを設けているから、励磁相
の切り換え時に発生トルクが「0」となることはない。
例えば、ロータが電気角「0」の位置で図8(a)の位
置で停止している場合に、上記付加電気角αがなく、こ
の位置で基準相であるA相を励磁すれば、ロータはこの
励磁相Aの磁極(ステータ突極)から時計方向及び反時
計方向の同一の吸引力を受けて回転することができなく
なるが、付加電気角αが設けられているから、まずX相
が励磁され、反時計方向に回転し、電気角がαになって
からA相が励磁され、ロータの突極はA相の磁極から反
時計方向に吸引されることになる。
Further, the torque command is a clockwise command CW = 1.
Then, as shown in FIG. 2D, each phase is excited, and the rotor rotates in the clockwise direction. Particularly, in the present invention, since the additional electrical angle α is provided in the code pattern, the generated torque does not become “0” when switching the excitation phase.
For example, when the rotor is stopped at the position of electrical angle “0” at the position of FIG. 8A, if there is no additional electrical angle α and the A-phase, which is the reference phase, is excited at this position, the rotor becomes Cannot be rotated by receiving the same attraction force in the clockwise and counterclockwise directions from the magnetic poles of the excitation phase A (stator salient poles), but since the additional electrical angle α is provided, first the X phase The phase A is excited after being excited and rotated counterclockwise and the electrical angle becomes α, and the salient poles of the rotor are attracted counterclockwise from the magnetic poles of phase A.

【0013】[0013]

【実施例】図3は本発明の一実施例のコード板のコード
パターンを示すもので、この実施例では、A,B,C相
の3相で1周4極対のロータ突極を持つリラクタンスモ
ータ用のロータリエンコーダのコード板1の例を示して
いる。該コード板1には電気角360度を3分割し、こ
の分割角120度の前後に付加電気角10度を加え、1
40度幅のA,B,C相用のコードパターンa,b,c
が作られ、A相用のコードパターンaは電気角0度から
120度の幅のパターンに前後に付加電気角α=10度
を付加し、電気角−10度(350度)から電気角13
0度までの140度の電気角幅のコードパターンaが作
られている。また、B相用に対しては電気角110度か
ら250度までの140度幅のコードパターンbが作ら
れている。さらにC相に対しては、電気角230度から
10度までの140度の電気角幅のコードパターンcが
作られている。そして、このコード板1はリラクタンス
モータのロータ軸に取り付けられ、図示しない検出素子
によって上記コードパターンが読みだされるようになっ
ている。
FIG. 3 shows a code pattern of a code plate according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, three phases of A, B and C phases have rotor salient poles of four pole pairs in one circumference. The example of the code plate 1 of the rotary encoder for reluctance motors is shown. An electrical angle of 360 degrees is divided into three parts on the cord plate 1, and an additional electrical angle of 10 degrees is added before and after the division angle of 120 degrees, and
Code patterns a, b, c for A, B, C phases with a width of 40 degrees
The code pattern a for the A phase is formed by adding an additional electrical angle α = 10 degrees back and forth to a pattern having a width of electrical angle 0 to 120 degrees, and from electrical angle −10 degrees (350 degrees) to electrical angle 13 degrees.
A code pattern a having an electrical angle width of 140 degrees up to 0 degrees is created. Further, for the B-phase use, a 140 degree wide code pattern b having an electrical angle of 110 to 250 degrees is formed. Further, for the C phase, a code pattern c having an electrical angle width of 140 degrees from 230 degrees to 10 degrees is created. The code plate 1 is attached to the rotor shaft of the reluctance motor, and the code pattern is read by a detection element (not shown).

【0014】図4は、本実施例の各相励磁方法を説明す
る説明図で、トルク指令の方向と、上記コード板1のコ
ードパターンより検出される信号に基づいて下記の論理
式により励磁コイルが選択され、A,B,C相のコイル
が励磁される。
FIG. 4 is an explanatory view for explaining each phase excitation method of the present embodiment. Based on the direction of the torque command and the signal detected from the code pattern of the code plate 1, the excitation coil is expressed by the following logical expression. Is selected and the coils of the A, B and C phases are excited.

【0015】 A相励磁期間=CCW*a*c- +CW*a- *c B相励磁期間=CCW*b*a- +CW*b- *a C相励磁期間=CCW*c*b- +CW*c- *b 図4(イ)は反時計方向のトルク指令(CCW=1)の
ときの各相発生トルク状態を示し、図4(ロ)は各相の
励磁区間を示し、図4(ハ)は上記コード板1のパター
ンコードの状態を示し、図4(ホ)は時計方向のトルク
指令(CW=1)のときの各相発生トルク状態を示し、
図4(ニ)はこのときの各相の励磁状態を示している。
[0015] A phase excitation period = CCW * a * c - + CW * a - * c B -phase excitation period = CCW * b * a - + CW * b - * a C -phase excitation period = CCW * c * b - + CW * c - * b Figure 4 (b) shows the phase torque state when torque command counterclockwise (CCW = 1), 4 (b) shows the phase of the excitation interval, FIG. 4 (c 4) shows the state of the pattern code of the code plate 1, and FIG. 4 (e) shows the state of torque generated in each phase when a clockwise torque command (CW = 1) is given.
FIG. 4D shows the excited state of each phase at this time.

【0016】上記コード板1のコードパターンを検出す
る検出素子が、例えば電気各0度の位置Pに配設されて
いるとし、反時計方向へのトルク指令(CCW=1)が
出力されているとする。そして、図4に示した状態であ
るとすると、ロータ軸に取り付けられたコード板1のコ
ードパターンからはコードパターンa,cが読み取られ
「1」であり、上記論理式からC相が励磁される。その
結果ロータ及びロータ軸に取り付けられたコード板1が
反時計方向CCWに回転し(図4中においてはコード
a,b,cが左方向に移動)、電気角10度回転する
と、コードパターンcが検出されなり、上記論理式よ
り、C相の励磁が停止されA相が励磁される。図8
(a)からも分かるように電気角10度の位置ではロー
タ突極とステータのA相磁極は僅か重なるだけであるか
らインダクタンスは小さく、励磁電流は急激に立ち上が
り、急速にトルクを発生する。
It is assumed that the detection element for detecting the code pattern of the code plate 1 is arranged, for example, at each electric position P of 0 degrees, and a counterclockwise torque command (CCW = 1) is output. And Then, assuming the state shown in FIG. 4, the code patterns a and c are read from the code pattern of the code plate 1 attached to the rotor shaft to be “1”, and the C phase is excited from the above logical expression. It As a result, the code plate 1 attached to the rotor and the rotor shaft rotates counterclockwise CCW (the codes a, b, and c move to the left in FIG. 4), and when the electrical angle rotates 10 degrees, the code pattern c Is detected, the excitation of the C phase is stopped and the A phase is excited from the above logical expression. Figure 8
As can be seen from (a), since the salient rotor poles and the A-phase magnetic poles of the stator slightly overlap each other at the position where the electrical angle is 10 degrees, the inductance is small and the exciting current rapidly rises to rapidly generate torque.

【0017】次に、ロータがさらに120度回転し、コ
ード板1からコードパターンbが検出され、コードパタ
ーンaが検出されなくなると、上記論理式より、A相の
励磁は停止され、B相の励磁が開始される。A相の磁極
とロータ突極は電気角130度の位置まで重なり合って
いるため、インダクタンスは大きいため、励磁電流は急
激に減少しないが、図8(b)に示される電気角180
度の位置に達していないから、逆トルクを発生すること
はない。同様に、ロータが反時計方向に回転しコードパ
ターンcが検出されコードパターンbが検出されなくな
るとC相が励磁され、さらにロータが回転すると再びA
相が励磁される。以後この動作を繰り返し、ロータは反
時計方向に回転することになる。また時計方向のトルク
指令(CW=1)が出力されている場合には、図4
(ニ),(ホ)に示すように各相が励磁され、ロータは
時計方向に回転することになる。
Next, when the rotor further rotates 120 degrees and the code pattern b is detected from the code plate 1 and the code pattern a is no longer detected, the excitation of the A phase is stopped and the B phase of the B phase is detected from the above logical expression. Excitation is started. Since the A-phase magnetic pole and the rotor salient pole overlap each other up to a position at an electrical angle of 130 degrees, the inductance is large, and therefore the exciting current does not suddenly decrease, but the electrical angle 180 shown in FIG.
Since it has not reached the position of the degree, the reverse torque is not generated. Similarly, when the rotor rotates counterclockwise and the code pattern c is detected and the code pattern b is no longer detected, the C phase is excited, and when the rotor further rotates, A
The phases are excited. Thereafter, this operation is repeated and the rotor rotates counterclockwise. If a clockwise torque command (CW = 1) is output,
As shown in (d) and (e), each phase is excited and the rotor rotates clockwise.

【0018】図5は、さらにこの動作を詳細に説明する
ための、ステータの磁極,ロータの突極を展開した展開
図で、図5において(イ)はステータの磁極A,B,C
を展開した図を示し、(ロ)〜(ホ)はロータの突極と
コード板のコードパターンを示す図で、コードパターン
を検出する検出素子が図5中、基準相Aに対し電気角0
度の位置Pに配置されているとする。ロータが図5
(ロ)の状態(電気角10度の状態)で、反時計方向の
トルク指令(CCW=1)が出力されると、コードパタ
ーンaが検出されるので、上記論理式より磁極Aが励磁
され、ロータ突極が吸引され、ロータ及びコード板1は
反時計方向に回転し、コードパターンは図5中左方向に
移動し、120度回転して図(ハ)の状態となりコード
パターンaが検出されなくなりコードパターンbが検出
されるとA相の励磁は停止し、B相が励磁される。ロー
タ及びコード板1は反時計方向に回転し(図5中コード
パターンは左方向に移動)、さらに120度回転し、図
(ニ)の状態になり、コードパターンbが検出されなく
なりコードパターンcが検出されると、B相の励磁は停
止し、C相が励磁されロータは反時計方向に回転する。
そして、図(ホ)の状態になると、コードパターンaが
検出されコードパターンcが検出されなくなると、C相
の励磁は停止し、A相が励磁されることになる。以下こ
の動作を繰り返し、ロータは反時計方向に回転すること
になる。
FIG. 5 is a development view in which the magnetic poles of the stator and the salient poles of the rotor are developed in order to explain this operation in more detail. In FIG. 5, (a) shows the magnetic poles A, B and C of the stator.
4B is a developed view of FIG. 5B, in which (B) to (E) are diagrams showing the code pattern of the salient poles of the rotor and the code plate.
It is assumed that it is arranged at the position P of degrees. The rotor is shown in Figure 5.
When the counterclockwise torque command (CCW = 1) is output in the state (b) (state where the electrical angle is 10 degrees), the code pattern a is detected, so that the magnetic pole A is excited from the above logical expression. , The rotor salient pole is attracted, the rotor and the code plate 1 rotate counterclockwise, the code pattern moves to the left in FIG. 5, rotates 120 degrees and becomes the state of FIG. 5C, and the code pattern a is detected. When the code pattern b is detected and the code pattern b is detected, the excitation of the A phase is stopped and the B phase is excited. The rotor and the code plate 1 rotate counterclockwise (the code pattern moves to the left in FIG. 5) and further rotate 120 degrees to reach the state shown in FIG. 5D, and the code pattern b is no longer detected and the code pattern c is detected. When is detected, the B phase excitation is stopped, the C phase is excited, and the rotor rotates counterclockwise.
Then, when the code pattern a is detected and the code pattern c is no longer detected in the state of FIG. 5 (e), the excitation of the C phase is stopped and the A phase is excited. After that, this operation is repeated and the rotor rotates counterclockwise.

【0019】図6は、時計方向のトルク指令(CW=
1)が出力された場合の動作説明図で、例えば、ロータ
が図5(ロ)の状態と同じ状態の図6(ロ)であると、
コードパターンaが検出されコードパターンbは検出さ
れないので上記論理式よりB相が励磁されロータ及びコ
ード板は時計方向に回転し(図6中コードパターンは右
方向に移動)、電気角20度回転し図6(ハ)の状態に
なり、コードパターンaは検出されなくなりコードパタ
ーンcが検出されると上記論理式より、B相の励磁は停
止し、A相が励磁されロータは時計方向(図6中コード
パターンが右方向)に回転し、120度回転し、図6
(ニ)の状態になるとコードパターンcが検出されなく
なりコードパターンbが検出されるとC相が励磁され、
ロータは時計方向に回転し120度回転すると図6
(ホ)の状態になりコードパターンbが検出されなくな
りコードパターンaが検出されるのでB相が励磁されロ
ータが120度回転し図6(ハ)の状態になる。以下こ
の動作を繰り返すことになる。
FIG. 6 shows a clockwise torque command (CW =
1) is an operation explanatory view in the case of being output. For example, when the rotor is in the state shown in FIG. 5B, which is the same as the state shown in FIG.
Since the code pattern a is detected but the code pattern b is not detected, the B phase is excited from the above logical expression, the rotor and the code plate rotate clockwise (the code pattern moves to the right in FIG. 6), and the electrical angle rotates 20 degrees. Then, in the state of FIG. 6C, when the code pattern a is not detected and the code pattern c is detected, the excitation of the B phase is stopped, the A phase is excited, and the rotor is rotated clockwise (see the figure). 6 middle code pattern is rotated to the right) and rotated by 120 degrees.
In the state of (d), the code pattern c is not detected, and when the code pattern b is detected, the C phase is excited,
When the rotor rotates clockwise and rotates 120 degrees, the
Since the state of (e) is entered and the code pattern b is not detected and the code pattern a is detected, the B phase is excited and the rotor rotates 120 degrees, resulting in the state of FIG. 6 (c). Hereinafter, this operation will be repeated.

【0020】以上のように本実施例は動作するが、付加
電気角α=10度がコードパターンに付加されているの
で、励磁相が切り替わるときにモータの出力トルクの谷
間が「0」になることはない。例えば、ロータが図5
(ロ)の状態より時計方向(図5において右方向)に1
0度移動している状態で、A相を励磁すると、A相の磁
極に対してロータの突極が両側に等距離にあることにな
り両突極を同一の力で吸引することになりトルクが発生
しなくなるが、本実施例では、この状態ではC相が励磁
され、ロータが反時計方向に10度回転し、図5(ロ)
の状態になった後にA相が励磁されるので、ロータは確
実に反時計方向に励磁されることになる。このように、
付加電気角は反トルクが発生しない範囲内で付加される
ものである。
Although the present embodiment operates as described above, since the additional electrical angle α = 10 degrees is added to the code pattern, the valley of the output torque of the motor becomes "0" when the excitation phase is switched. There is no such thing. For example, the rotor is
1 from the state of (b) clockwise (to the right in FIG. 5)
When the A-phase is excited while moving 0 degrees, the salient poles of the rotor are equidistant to both sides of the A-phase magnetic pole, and both salient poles are attracted with the same force. However, in this embodiment, the C phase is excited and the rotor rotates 10 degrees counterclockwise in this state, as shown in FIG.
Since the A-phase is excited after the above state, the rotor is certainly excited in the counterclockwise direction. in this way,
The additional electrical angle is added within a range where anti-torque is not generated.

【0021】図7は本実施例を実施する3相リラクタン
スモータの制御部の要部ブロック図である。リラクタン
スモータ6のロータ軸には本実施例のロータリエンコー
ダの図3に示すようなコード板1が取り付けられ、さら
にロータの回転と共にパルスを発生するパルスコータ5
が取り付けられている。発光素子2からの光は上記コー
ド板1を介して受光素子3で受光できるようになってお
り、コードパターンa,b,cにに従って受光し、信号
増幅器4で増幅されてA〜B相用の通電制御回路13A
〜13Bに入力されるようになっている。上記通電制御
回路13A〜13Bにはトルク指令Tcの符号より指令
トルク方向を判別するトルク方向判別回路12からの信
号(1=CCW,反転信号1=CW)をも入力されてい
る。 通電制御回路13Aは上述した CCW*a*c- +CW*a- *c 通電制御回路13Bは CCW*b*a- +CW*b- *a 通電制御回路13Cは CCW*c*b- +CW*c- *b の論理演算を行い「1」または「0」の信号を出力す
る。
FIG. 7 is a block diagram of essential parts of a control unit of a three-phase reluctance motor for carrying out this embodiment. A code plate 1 as shown in FIG. 3 of the rotary encoder of this embodiment is attached to the rotor shaft of the reluctance motor 6, and a pulse coater 5 that generates pulses as the rotor rotates.
Is attached. The light from the light emitting element 2 can be received by the light receiving element 3 through the code plate 1, is received according to the code patterns a, b, c and is amplified by the signal amplifier 4 for the A to B phases. Energization control circuit 13A
13B to 13B. A signal (1 = CCW, inversion signal 1 = CW) from the torque direction determination circuit 12 that determines the command torque direction from the sign of the torque command Tc is also input to the energization control circuits 13A to 13B. Energization control circuit 13A described above CCW * a * c - + CW * a - * c energization control circuit 13B is CCW * b * a - + CW * b - * a conduction control circuit 13C is CCW * c * b - + CW * c - * b performs logical operation of the outputs a signal of "1" or "0".

【0022】また、パルスコーダ5の出力は周波数/電
圧変換器14に入力され電圧に変換されている。速度ル
ープ補償回路7は、速度指令Vcと周波数/電圧変換器
14から出力される可変リラクタンスモータ6の実速度
に対応する電圧との差、即ち、速度偏差を増幅し、トル
ク指令Tcを出力し、乗算器(アナログスイッチ)8
A,8B,8Cは該トルク指令TcとA,B,C相の通
電制御回路13A〜13Bから出力される信号とを各々
乗じて相電流指令ir(A) ,ir(B) ,ir(C) を出力
する。電流ループ補償回路9A,9B,9Cは各相電流
指令ir(A) ,ir(B) ,ir(C) と電流検出器11
A,11B,11Cで検出された対応する相電流ic
(A) ,ic(B) ,ic(C) との差、即ち、電流偏差を増
幅し、相電圧指令er(A),er(B) ,er(C) を各々
電力増幅器10A,10B,10Cへ出力する。
The output of the pulse coder 5 is input to the frequency / voltage converter 14 and converted into a voltage. The speed loop compensating circuit 7 amplifies the difference between the speed command Vc and the voltage corresponding to the actual speed of the variable reluctance motor 6 output from the frequency / voltage converter 14, that is, the speed deviation, and outputs the torque command Tc. , Multiplier (analog switch) 8
A, 8B, and 8C are multiplied by the torque command Tc and the signals output from the A, B, and C phase energization control circuits 13A to 13B, respectively, to obtain phase current commands ir (A), ir (B), and ir (C ) Is output. The current loop compensating circuits 9A, 9B and 9C are configured so that the current commands ir (A), ir (B), ir (C) for each phase and the current detector 11
Corresponding phase current ic detected by A, 11B, 11C
(A), ic (B), ic (C), that is, the current deviation is amplified, and the phase voltage commands er (A), er (B), er (C) are respectively supplied to the power amplifiers 10A, 10B, Output to 10C.

【0023】電力増幅器10A,10B,10Cは、P
WMインバータ回路等で構成され、相電圧指令er(A)
,er(B) ,er(C) を受信し、相電圧er'(A),e
r'(B),er'(C)をモータ6の各相に印加し、モータ6
を駆動するものである。
The power amplifiers 10A, 10B and 10C have P
Comprised of WM inverter circuit, etc., phase voltage command er (A)
, Er (B), er (C) are received and phase voltage er '(A), e
r '(B) and er' (C) are applied to each phase of the motor 6,
Is to drive.

【0024】なお、G1(S)は速度ループ補償回路1
の伝達関数で、G2(S)は電流ループ補償回路9A,
9B,9Cの伝達関数である。また、G3は電力増幅器
10A,10B,10Cのゲインである。上記制御回路
は従来のリラクタンスモータの制御回路と同等である
が、ロータ回転位置を検出するために上述したコード板
1等で構成されるロータリエンコーダを用いた点と、こ
のロータリエンーダの出力により通電制御回路13A〜
13Cで上述した論理演算を行って励磁相を選択してい
る点が異なるのみである。
G1 (S) is a speed loop compensation circuit 1
G2 (S) is a current loop compensation circuit 9A,
9B and 9C are transfer functions. G3 is the gain of the power amplifiers 10A, 10B, 10C. The control circuit is equivalent to the control circuit of a conventional reluctance motor, but the rotary encoder configured by the code plate 1 or the like described above is used to detect the rotor rotation position, and the energization control is performed by the output of the rotary encoder. Circuit 13A ~
The only difference is that the excitation phase is selected by performing the above-described logical operation in 13C.

【0025】すなわち、上記通電制御回路13A〜13
Cで論理演算が行われ、その出力が「1」になった相の
コイルのみが通電され、リラクタンスモータは前述した
ようにして駆動制御されるものである。
That is, the above energization control circuits 13A to 13
The logical operation is performed in C, and only the coil of the phase whose output becomes "1" is energized, and the reluctance motor is drive-controlled as described above.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明は、従来のように細かな角を検出
して励磁相を選択するものと異なり、単にモータの総数
だけのコードパターンだけで、リラクタンスモータを方
向の誤りもなく正確に制御することができるものであ
る。また、付加電気角が各コードパターンに付加されて
いるから、励磁の切換え時に発生トルクが「0」になる
ようなことがない。
According to the present invention, unlike the conventional method of detecting a fine angle and selecting an excitation phase, the reluctance motor can be accurately operated without a directional error by using only the code pattern of the total number of motors. It is something that can be controlled. Moreover, since the additional electrical angle is added to each code pattern, the generated torque does not become "0" at the time of switching the excitation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のコード板の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a cord plate of the present invention.

【図2】本発明のコード板を使用して各相を励磁したと
きの各相の出力トルクを図示した説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating output torque of each phase when each phase is excited using the code plate of the present invention.

【図3】本発明の一実施例の3相リラクタンスモータよ
うのコード板の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a code plate for a three-phase reluctance motor according to an embodiment of the present invention.

【図4】同実施例のコード板を使用して各相を励磁した
ときの各相の出力トルクを図示した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating output torque of each phase when each phase is excited using the code plate of the embodiment.

【図5】同実施例のコード板を使用してリラクタンスモ
ータを反時計方向に駆動したときの動作説明図である。
FIG. 5 is an operation explanatory diagram when the reluctance motor is driven counterclockwise by using the cord plate of the embodiment.

【図6】同実施例のコード板を使用してリラクタンスモ
ータを時計方向に駆動したときの動作説明図である。
FIG. 6 is an operation explanatory diagram when the reluctance motor is driven in the clockwise direction using the cord plate of the embodiment.

【図7】同実施例のコード板を使用したリラクタンスモ
ータの制御装置の要部ブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram of a main part of a reluctance motor control device using the code plate of the embodiment.

【図8】リラクタンスモータにおけるトルク発生を説明
する説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating torque generation in a reluctance motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コード板 2 発光素子 3 受光素子 4 信号増幅器 5 パルスコーダ 6 リラクタンスモータ 7 速度ループ補償回路 8A〜8C 乗算器 9A〜9C 電流ループ補償回路 10A〜10C 電力増幅器 11A〜11C 電流検出器 12 トルク方向判定回路 7 パルスコーダ 13A〜13C 通電制御回路 a,b,c,…x コードパターン 1 code board 2 light emitting element 3 light receiving element 4 signal amplifier 5 pulse coder 6 reluctance motor 7 speed loop compensation circuit 8A to 8C multiplier 9A to 9C current loop compensation circuit 10A to 10C power amplifier 11A to 11C current detector 12 torque direction determination circuit 7 pulse coder 13A to 13C energization control circuit a, b, c, ... x code pattern

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リラクタンスモータのロータ軸に結合さ
れ、ロータの回転角度を検出するロータリエンコーダで
あって、該ロータリエンコーダは、上記リラクタンスモ
ータの電気角360度をモータコイルの相数で分割し、
各分割された角度の両側に付加電気角を付加した各相毎
のコードパターンを設けたコード板を有し、上記コード
板のコードパターンで検出される信号に基づいてリラク
タンスモータの各相コイルの励磁切換え位置を検出する
ようにしたリラクタンスモータ用ロータリエンコーダ
1. A rotary encoder that is coupled to a rotor shaft of a reluctance motor and detects a rotation angle of a rotor, the rotary encoder dividing an electrical angle of 360 degrees of the reluctance motor by a number of phases of a motor coil,
It has a code plate provided with a code pattern for each phase to which an additional electrical angle is added on both sides of each divided angle, and based on the signal detected by the code pattern of the code plate, the coil of each phase of the reluctance motor Rotary encoder for reluctance motor that detects excitation switching position
【請求項2】 上記ロータリエンコーダから得られる信
号とトルク指令方向により励磁すべきコイルを選択する
励磁相選択回路を有し、該励磁相選択回路で選択された
相のコイルを励磁してリラクタンスモータを駆動するこ
とを特徴とするリラクタンスモータ用駆動装置
2. A reluctance motor having an excitation phase selection circuit for selecting a coil to be excited according to a signal obtained from the rotary encoder and a torque command direction, and exciting a coil of a phase selected by the excitation phase selection circuit. Drive device for reluctance motor characterized by driving
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5939280A (en) * 1994-12-15 1999-08-17 Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd. Immunological assay for quantifying peg-modified human granulocyte colony stimulating factor and monoclonal antibodies used in the assay
KR20030038187A (en) * 2001-11-09 2003-05-16 에스알텍 주식회사 Compound encoder for srm drive
JP2010093889A (en) * 2008-10-06 2010-04-22 Mitsuba Corp Device for controlling switched reluctance motor

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