JPH05284780A - Controller for dc motor - Google Patents
Controller for dc motorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は直流モータ制御装置に関
し、特に直流モータの発生トルクの変動を減少させる制
御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC motor controller, and more particularly to a controller for reducing fluctuations in torque generated by a DC motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】直流モータの出力を制御する制御装置と
して、図2に示す定電圧方式或いは図3に示す定電流方
式によるものがある。2. Description of the Related Art As a control device for controlling the output of a DC motor, there is a constant voltage system shown in FIG. 2 or a constant current system shown in FIG.
【0003】図2において、Mは3相バイポーラ型のブ
ラシレスモータで、その整流回路等の記載は省略してい
る。Q1 はモータ電流を制御する主電流制御回路をなし
たトランジスタで、該トランジスタQ1 は、エミッタに
電源+Vを受け、コレクタがモータMの一方の入力端に
接続されている。Q2 はトランジスタQ1 の制御量信号
を調節するトランジスタである。OP1 は演算増幅器
で、+端子が接地され、−端子に、抵抗R1 を介する電
流Ii によるトルク指令値VS (=Ii R1 )とモータ
端子電圧VM との差電圧を抵抗R1 とR2 とで分圧して
なる分電圧を受け、その出力をトランジスタQ2 のベー
スに与えている。+V1 ,−V2 は制御電圧である。A
r はモータMの電機子、Ra は電機子Ar の抵抗、EM
は電機子Ar の速度起電力である。In FIG. 2, M is a three-phase bipolar brushless motor, and its rectifying circuit and the like are omitted. Q1 is a transistor forming a main current control circuit for controlling the motor current. The transistor Q1 receives the power source + V at its emitter, and its collector is connected to one input end of the motor M. Q2 is a transistor for adjusting the controlled variable signal of the transistor Q1. OP1 is an operational amplifier whose + terminal is grounded and whose − terminal divides the voltage difference between the torque command value VS (= Ii R1) due to the current Ii through the resistor R1 and the motor terminal voltage VM with the resistors R1 and R2. The voltage corresponding to the above is received and its output is given to the base of the transistor Q2. + V1 and -V2 are control voltages. A
r is the armature of the motor M, Ra is the resistance of the armature Ar, EM
Is the speed electromotive force of the armature Ar.
【0004】図2の制御回路においては、モータ端子電
圧VM は、VM =−Vi R2/R1 となってトルク指令値
VS に対して一定である。そして発生トルクτは、 τ=KT sinθ×IM …(1) になる。ここでKT は、モータMの界磁磁極の磁束分布
特性が正弦波形をなしているものとし、その最大磁束に
よって生ずるトルク定数である。該発生トルクτの単位
は、モータMの回転数をn(krpm)として、回転数
n当たりの速度起電力KE (V/n)を用いて電流A毎
の値として、KE (N・m/A)で表わされる。θは電
気角で、モータMの回転に伴う整流周期(60゜)毎に
60゜から120゜の値を繰り返す。IM は電機子電流
であり、 IM =(VM −EM sinθ)/Ra …(2) で表される。尚、EM は先の最大磁束に対応の速度起電
力である。In the control circuit of FIG. 2, the motor terminal voltage VM becomes VM = -Vi R2 / R1 and is constant with respect to the torque command value VS. The generated torque τ is τ = KT sin θ × IM (1) Here, KT is a torque constant generated by the maximum magnetic flux, assuming that the magnetic flux distribution characteristic of the field magnetic poles of the motor M has a sinusoidal waveform. The unit of the generated torque τ is KE (Nm / m /), where n is the number of revolutions of the motor M and k is a value for each current A using the velocity electromotive force KE (V / n) per number of revolutions n. It is represented by A). θ is an electrical angle and repeats a value of 60 ° to 120 ° at every commutation period (60 °) accompanying the rotation of the motor M. IM is an armature current and is represented by IM = (VM-EM sin .theta.) / Ra (2). EM is the speed electromotive force corresponding to the maximum magnetic flux.
【0005】次に図3について説明する。図3において
は図2と同等の部分には同一の符号を付して示し、以下
に異なる部分について説明する。Next, FIG. 3 will be described. In FIG. 3, the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and different parts will be described below.
【0006】DはモータMの電流IM を検出する電流検
出部である。Rd はその電流検出用抵抗で、モータMの
他方の入力端と接地電位間に接続されている。OP2 は
演算増幅器で、+端子に、電流検出用抵抗Rd の電位を
抵抗R4 とR5 とで分圧してなる分電圧を受け、−端子
に、その出力電位VI を抵抗R4 とR5 とで分圧してな
る分電圧を受け、抵抗R3 を介して該出力電位VI を演
算増幅器OP1 の−端子に与えている。D is a current detector for detecting the current IM of the motor M. Rd is a current detecting resistor, which is connected between the other input end of the motor M and the ground potential. OP2 is an operational amplifier which receives a voltage divided by the resistors R4 and R5 of the potential of the current detecting resistor Rd at its + terminal, and divides its output potential VI by resistors R4 and R5 at its-terminal. The output voltage VI is applied to the negative terminal of the operational amplifier OP1 via the resistor R3.
【0007】図3の制御回路においては、出力電位VI
は、VI =−Vi R3/R1 、VI =IM Rd R5 /R4
で表わされて、電機子電流IM は、 IM =−Vi R3 R4 /(R5 Rd )…(3) 或いはまた(2)式に代えて、 IM =(VM −EM sinθ)/(Ra +Rd )…(4) となる。発生トルクτは図2におけると同様に(1)式
で表わされる。In the control circuit of FIG. 3, the output potential VI
Is VI = -Vi R3 / R1 and VI = IM Rd R5 / R4.
The armature current IM is expressed as follows: IM = -Vi R3 R4 / (R5 Rd) (3) Alternatively, in place of the formula (2), IM = (VM-EM sin .theta.) / (Ra + Rd). … (4) The generated torque τ is represented by the equation (1) as in FIG.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながらモータ特
性を良好にするために一般に電機子抵抗Ra が小さい値
になっているので、図2の制御装置においては、モータ
端子電圧VM が一定であることにより、sinθの値が
小となる相の切り替わり時点において、(2)式による
電機子電流IM が(1)式によるKT sinθの減少に
比して著しく増大して、発生トルクτが増大する。よっ
てこの繰り返しによるトルク変動が大になる。However, since the armature resistance Ra is generally a small value in order to improve the motor characteristics, in the control device of FIG. 2, the motor terminal voltage VM is constant. , And the value of sin θ becomes small, the armature current IM according to the equation (2) significantly increases compared to the decrease of KT sin θ according to the equation (1), and the generated torque τ increases. Therefore, the torque fluctuation due to this repetition becomes large.
【0009】また、図3の制御装置においては、電機子
電流IM が一定であるために、(1)式による発生トル
クτがsinθによって変動する。Further, in the control device of FIG. 3, since the armature current IM is constant, the torque τ generated by the equation (1) varies depending on sin θ.
【0010】例えばレーザプリンタのミラー走査用の機
構のように円滑な回転を要求される負荷に対しては、こ
れらのトルク変動を極力減少させる必要がある。For a load such as a mechanism for scanning a mirror of a laser printer, which requires smooth rotation, it is necessary to reduce these torque fluctuations as much as possible.
【0011】本発明の目的は、簡単な回路を付加するの
みでトルク変動を減少し得る直流モータ制御装置を提供
することにある。It is an object of the present invention to provide a DC motor control device that can reduce torque fluctuations by adding a simple circuit.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、モータの一方の入力端に接続されモータ
電流を制御する主電流制御回路と、モータに対する出力
指令信号に基づいて主電流制御回路の制御量信号を調節
する制御量調節回路とを備えた直流モータ制御装置にお
いて、モータの他方の入力端に接続されモータ電流を検
出する電流検出用抵抗と、電流検出用抵抗によって検出
された電流信号を前記の制御量信号に負帰還する第1の
帰還回路と、モータの一方の入力端の電圧信号を前記制
御量信号に負帰還する第2の帰還回路と、前記制御量信
号に対する前記第1と第2の帰還回路の負帰還量の配分
を設定している帰還量配分器とを備えた。In order to solve the above problems, the present invention provides a main current control circuit connected to one input terminal of a motor for controlling a motor current, and a main current control circuit based on an output command signal to the motor. In a DC motor control device including a control amount adjusting circuit for adjusting a control amount signal of a current control circuit, a current detecting resistor connected to the other input end of the motor to detect a motor current and a current detecting resistor A first feedback circuit that negatively feeds back the generated current signal to the control amount signal; a second feedback circuit that negatively feeds back a voltage signal at one input end of the motor to the control amount signal; and the control amount signal. A feedback amount distributor that sets the distribution of the negative feedback amounts of the first and second feedback circuits with respect to.
【0013】[0013]
【作用】 本発明によれば、第1の帰還回路は、電流検
出用抵抗に流れるモータ電流を定電流化傾向に制御動作
し、第2の帰還回路は、モータの端子電圧を定電圧化傾
向に制御動作する。そして帰還量配分器によるこれら各
負帰還量の配分比に基づいて該各動作が相殺される。According to the present invention, the first feedback circuit controls the motor current flowing through the current detection resistor so as to have a constant current, and the second feedback circuit causes the motor terminal voltage to have a constant voltage. Control operation. Then, the respective operations are canceled based on the distribution ratio of each of the negative feedback amounts by the feedback amount distributor.
【0014】[0014]
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す直流モータ制
御装置の回路図である。この回路は、図2の回路と図3
の回路とに共通していない回路要素をこれらの回路に対
して補って構成されている。1 is a circuit diagram of a DC motor controller showing an embodiment of the present invention. This circuit is similar to that of FIG. 2 and FIG.
These circuits are supplemented with circuit elements that are not common to these circuits.
【0015】同図において、C1 は第1の帰還回路、C
2 は第2の帰還回路の構成要素、抵抗R2 ,抵抗R3 の
組は該各帰還回路の帰還量配分器をなす。In the figure, C1 is the first feedback circuit, and C1 is
2 is a constituent element of the second feedback circuit, and the set of the resistors R2 and R3 forms a feedback amount distributor of each of the feedback circuits.
【0016】図1の構成において、電機子電流IM は、
IM =VM −EM sinθ)/(Ra +Rd )で表わさ
れ、そしてモータ端子電圧VM は、VM =R2 (Ii −
VI/R3 )、出力電位VI は、VI =IM Rd R5 /
R4 であるから、電機子電流IM は、 IM =(R2 Ii −EM sinθ)/[Ra +Rd {1+(R5 /R4 )(R2 /R3 )}]…(5) となる。発生トルクτは図2におけると同様に(1)式
で表わされる。In the configuration of FIG. 1, the armature current IM is
IM = VM-EM sin .theta.) / (Ra + Rd), and the motor terminal voltage VM is VM = R2 (Ii-).
VI / R3), the output potential VI is VI = IM Rd R5 /
Since it is R4, the armature current IM becomes IM = (R2 Ii -EM sin .theta.) / [Ra + Rd {1+ (R5 / R4) (R2 / R3)}] ... (5). The generated torque τ is represented by the equation (1) as in FIG.
【0017】本実施例においては例えば、モータMの回
転数をnが1krpm、抵抗Ra が18Ω、抵抗Rd が
2Ωであって、且つ発生トルクτの変動を少なくするた
めに、抵抗R2 が15KΩ、抵抗R3 が30KΩ、抵抗
比R5 /R4 が50に設定されているものとする。尚、
トルク指令値VS (=Ii R1 )は、適宜の抵抗R1に
対してトルク指令電流Ii によって定まる。トルク指令
電流Ii が例えば1mAのときのモータ端子電圧VM の
最大値は、(5)式のsinθを1としたときの電機子
電流IM を用いて、(4)式に基づいて計算すると、約
10Vになる。そして発生トルクτは、この電機子電流
IM を用いて(1)式によって計算すると、約0.008 N
・mになる。In the present embodiment, for example, the rotation speed of the motor M is 1 krpm, the resistance Ra is 18Ω, the resistance Rd is 2Ω, and the resistance R2 is 15 KΩ in order to reduce the fluctuation of the generated torque τ. It is assumed that the resistance R3 is set to 30 KΩ and the resistance ratio R5 / R4 is set to 50. still,
The torque command value VS (= Ii R1) is determined by the torque command current Ii for an appropriate resistor R1. When the torque command current Ii is, for example, 1 mA, the maximum value of the motor terminal voltage VM is calculated based on the formula (4) using the armature current IM when sin θ in the formula (5) is set to 1, It becomes 10V. The generated torque τ is about 0.008 N when calculated by the equation (1) using this armature current IM.
・ It becomes m.
【0018】次にモータMの回転位相θの変化に応じた
モータ端子電圧VM は、(5)式による電気角θを60
゜から120゜に順次変化させ、且つ(4)式に基づい
て求められる。図4の(a)はそのモータ端子電圧VM
の特性を示す図である。同様にして発生トルクτは、
(5)式と(1)式とから求められる。図4の(b)は
その発生トルクτの特性を示す図である。同図に示すよ
うに発生トルクτは、モータMの回転位相θが変化して
もほぼ一定になっている。このようなトルク特性をを得
るために、上記の各要素の値が試算されて設定されてい
る。Next, the motor terminal voltage VM in accordance with the change of the rotation phase θ of the motor M is calculated as follows:
It is obtained by sequentially changing from ° to 120 ° and based on the equation (4). FIG. 4A shows the motor terminal voltage VM
It is a figure which shows the characteristic of. Similarly, the generated torque τ is
It is obtained from the equations (5) and (1). FIG. 4B is a diagram showing the characteristic of the generated torque τ. As shown in the figure, the generated torque τ is substantially constant even if the rotation phase θ of the motor M changes. In order to obtain such torque characteristics, the values of the above-mentioned elements are calculated and set.
【0019】図4の(a),(b)には、図2の回路の
抵抗R2 を10KΩとしたときの各特性が破線により、
そして、図3の回路の抵抗R3 を10KΩ,抵抗比R5
/R4 を30としたときの各特性が二点鎖線により、そ
れぞれ電気角θが90゜における値を一致させて併記さ
れている。図2の回路においては、モータ端子電圧VM
を定電圧に制御しているために、発生トルクτは電気角
θが90゜から偏るにつれて増大し、そして図3の回路
においては、モータ電流を定電流に制御しているため
に、電気角θが90゜から偏るにつれて減少している
が、本実施例においてはほぼ一定になる。In FIGS. 4A and 4B, the broken lines show the respective characteristics when the resistance R2 of the circuit of FIG. 2 is 10 KΩ.
Then, the resistance R3 of the circuit of FIG.
The characteristics when / R4 is set to 30 are also shown by the alternate long and two short dashes line with the values at the electrical angle θ of 90 ° being the same. In the circuit of FIG. 2, the motor terminal voltage VM
Is controlled to a constant voltage, the generated torque τ increases as the electrical angle θ deviates from 90 °, and in the circuit of FIG. 3, the motor current is controlled to a constant current. Although θ decreases as it deviates from 90 °, it becomes almost constant in this embodiment.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ータの電流検出信号とモータの端子電圧信号とを或る配
分比をもって制御量信号に負帰還するようにしたので、
該配分比を適性に設定しておくことにより、モータ回転
に伴うトルク変動を減少させることが可能になる。そし
て該配分比は単純な抵抗要素等によって設定することが
できるので、簡単な構成で成し得る。As described above, according to the present invention, the motor current detection signal and the motor terminal voltage signal are negatively fed back to the control amount signal with a certain distribution ratio.
By setting the distribution ratio appropriately, it becomes possible to reduce torque fluctuations associated with motor rotation. Since the distribution ratio can be set by a simple resistance element or the like, it can be configured with a simple configuration.
【図1】本発明の一実施例を示す直流モータ制御装置の
回路図FIG. 1 is a circuit diagram of a DC motor control device showing an embodiment of the present invention.
【図2】従来の直流モータ制御装置の回路図FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional DC motor control device.
【図3】従来の直流モータ制御装置の回路図FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional DC motor control device.
【図4】モータ端子電圧の特性と発生トルクの特性とを
示す図FIG. 4 is a diagram showing a characteristic of a motor terminal voltage and a characteristic of a generated torque.
M…モータ、Q1 ,Q2 …トランジスタ、OP1 ,OP
2 …演算増幅器、Ra…電機子抵抗、Rd …電流検出用
抵抗、R2 ,R3 …帰還量配分用抵抗、VS …トルク指
令値、Ii …トルク指令電流、VM …モータ端子電圧、
EM …速度起電力。M ... Motor, Q1, Q2 ... Transistor, OP1, OP
2 ... Operational amplifier, Ra ... Armature resistance, Rd ... Current detection resistance, R2, R3 ... Feedback amount distribution resistance, VS ... Torque command value, Ii ... Torque command current, VM ... Motor terminal voltage,
EM ... speed electromotive force.
Claims (1)
電流を制御する主電流制御回路と、モータに対する出力
指令信号に基づいて主電流制御回路の制御量信号を調節
する制御量調節回路とを備えた直流モータ制御装置にお
いて、 モータの他方の入力端に接続されモータ電流を検出する
電流検出用抵抗と、 電流検出用抵抗によって検出された電流信号を前記制御
量信号に負帰還する第1の帰還回路と、 モータの一方の入力端の電圧信号を前記制御量信号に負
帰還する第2の帰還回路と、 前記制御量信号に対する前記第1と第2の帰還回路の負
帰還量の配分を設定している帰還量配分器とを備えた、 ことを特徴とする直流モータ制御装置。1. A main current control circuit connected to one input end of a motor for controlling a motor current, and a control amount adjustment circuit for adjusting a control amount signal of the main current control circuit based on an output command signal to the motor. A DC motor control device provided with: a current detection resistor connected to the other input end of the motor for detecting a motor current; and a first current feedback resistor for negatively feeding back a current signal detected by the current detection resistor to the control amount signal. A feedback circuit; a second feedback circuit that negatively feeds back a voltage signal at one input terminal of the motor to the control amount signal; and a distribution of negative feedback amounts of the first and second feedback circuits to the control amount signal. A direct current motor control device comprising: a set feedback amount distributor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4074671A JPH05284780A (en) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | Controller for dc motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4074671A JPH05284780A (en) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | Controller for dc motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05284780A true JPH05284780A (en) | 1993-10-29 |
Family
ID=13553931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4074671A Pending JPH05284780A (en) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | Controller for dc motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05284780A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112649755A (en) * | 2020-11-27 | 2021-04-13 | 斯泰宝机电科技(昆山)有限公司 | Brushless motor controller self-checking method and device and brushless motor |
-
1992
- 1992-03-30 JP JP4074671A patent/JPH05284780A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112649755A (en) * | 2020-11-27 | 2021-04-13 | 斯泰宝机电科技(昆山)有限公司 | Brushless motor controller self-checking method and device and brushless motor |
CN112649755B (en) * | 2020-11-27 | 2024-02-06 | 斯泰宝机电科技(昆山)有限公司 | Brushless motor controller self-checking method and device and brushless motor |
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