JPH0572197B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0572197B2
JPH0572197B2 JP60028063A JP2806385A JPH0572197B2 JP H0572197 B2 JPH0572197 B2 JP H0572197B2 JP 60028063 A JP60028063 A JP 60028063A JP 2806385 A JP2806385 A JP 2806385A JP H0572197 B2 JPH0572197 B2 JP H0572197B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
armature coil
phase
excitation
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60028063A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61189185A (en
Inventor
Masami Nagata
Yasusuke Sedaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP60028063A priority Critical patent/JPS61189185A/en
Priority to US06/780,970 priority patent/US4641066A/en
Priority to BR8504804A priority patent/BR8504804A/en
Publication of JPS61189185A publication Critical patent/JPS61189185A/en
Publication of JPH0572197B2 publication Critical patent/JPH0572197B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/187Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using the star point voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20Arrangements for starting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、特に起動動作制御を効果的に実行
させるように改良した、固定子巻線の誘起電圧の
信号によつて励磁相の切換えを行うブラシレスモ
ータの制御装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) This invention provides switching of the excitation phase using a signal of the induced voltage in the stator winding, which has been improved to effectively execute starting operation control. The present invention relates to a control device for a brushless motor.

(従来の技術) ブラシレスモータは、ブラシ、コンミテータ等
が存在しないものであるため、その構造が簡単な
ものとなるものであり、また動作時に火花が発生
するこもなく、安全性に富むものである。このた
め、直流機と比べてその用途は充分に広範囲とな
るものと予想される。
(Prior Art) Brushless motors do not have brushes, commutators, etc., so they have a simple structure, and they do not generate sparks during operation, making them highly safe. Therefore, it is expected that its applications will be sufficiently wide-ranging compared to DC machines.

このブラシレスモータでは、固定子巻線の誘起
電圧によつて励磁相の切換えを行う。従つて、そ
の起動時にあつては上記誘起電圧が発生していな
いものであるため、外部より強制的に回転磁界を
与え、回転子が所定の回転数に達した状態となつ
た後に誘起電圧を検出して、励磁相の切換えを実
行させるようにしている。しかし、このような起
動手段では、回転数が上昇するまでに時間を要す
る状態となるものであり、従つて起動応答性の悪
い状態となる。
In this brushless motor, the excitation phase is switched by the induced voltage in the stator winding. Therefore, since the above-mentioned induced voltage is not generated at the time of startup, a rotating magnetic field is forcibly applied from the outside, and the induced voltage is reduced after the rotor reaches a predetermined rotational speed. This is detected and the excitation phase is switched. However, with such a starting means, it takes time for the rotational speed to rise, resulting in poor starting response.

第17図は、従来のブラシレスモータの回転制
御手段を説明するための概略的な構成を示すもの
で、モータ11の回転軸12に対して永久磁石か
らなる回転子13が設けられ、この回転子13に
対して電機子コイル14が巻装設定されている。
そして、上記回転軸12に対しては、回転子13
と同軸的に回転するように位置検出用の回転板1
5を設け、この回転板15に対向する位置に、検
出素子16を固定設定するものである。この場
合、上記検出素子16としては、ホール素子、磁
気抵抗素子等が使用されるもので、これに対向す
る状態となる位置検出用の回転板15は、特定回
転角位置に磁極を設定した永久磁石によつて構成
され、電機子コイル14の特定回転角位置を検出
できるように構成している。また、検出素子16
を光源および受光素子で構成し、回転板15を特
定回転角位置で光を透過させるスリツト板、ある
いは反射器等で構成することも行われる。
FIG. 17 shows a schematic configuration for explaining the rotation control means of a conventional brushless motor. An armature coil 14 is wound around the armature coil 13 .
A rotor 13 is connected to the rotating shaft 12.
Rotating plate 1 for position detection so as to rotate coaxially with
5 is provided, and a detection element 16 is fixedly set at a position facing this rotary plate 15. In this case, a Hall element, a magnetoresistive element, etc. is used as the detection element 16, and the rotary plate 15 for position detection that faces this is a permanent one with a magnetic pole set at a specific rotation angle position. It is composed of a magnet and is configured to be able to detect a specific rotation angle position of the armature coil 14. In addition, the detection element 16
It is also possible to construct the rotating plate 15 by a slit plate or a reflector that transmits light at a specific rotational angle position.

すなわち、回転子13の位置を回転板15およ
び検出素子16による位置検出機構17によつ
て、回転子13と固定子との相対位置関係を検出
し、この検出された位置関係に対応して所定の電
機子コイルに対して励磁電流を供給して、このモ
ータ11を駆動制御しているものである。
That is, the relative positional relationship between the rotor 13 and the stator is detected by the position detection mechanism 17 including the rotary plate 15 and the detection element 16, and the position of the rotor 13 is detected at a predetermined position corresponding to the detected positional relationship. The motor 11 is driven and controlled by supplying an exciting current to the armature coil.

第18図は上記のように構成される位置検出機
構17を備えるブラシレスモータ11の駆動制御
回路を示しているもので、この位置検出機構17
で検出された回転子13の位置検出信号によつ
て、3相インバータ18のスイツチング素子を開
閉制御して、モータ11の3相の電機子コイルに
対して励磁電流を分配供給するものである。
FIG. 18 shows a drive control circuit for the brushless motor 11 equipped with the position detection mechanism 17 configured as described above.
The switching elements of the three-phase inverter 18 are controlled to open and close according to the position detection signal of the rotor 13 detected by the rotor 13, and excitation current is distributed and supplied to the three-phase armature coils of the motor 11.

従つて、このような従来のブラシレスモータの
制御手段にあつては、回転子13の回転角位置を
検出するホール素子等を使用した位置検出機構1
7が必要となるものであり、電動装置の構成が複
雑となる。また、その位置検出機構17を構成す
るために、ホール素子、磁気抵抗素子等の検出素
子が用いられるものであり、このような検出素子
の耐環境性から、利用範囲が必然的に限定される
状態となつているものである。
Therefore, in the case of such conventional brushless motor control means, the position detection mechanism 1 using a Hall element or the like for detecting the rotational angular position of the rotor 13 is used.
7 is required, and the configuration of the electric device becomes complicated. Further, in order to configure the position detection mechanism 17, a detection element such as a Hall element or a magnetoresistive element is used, and the range of use is inevitably limited due to the environmental resistance of such a detection element. It has become a state of affairs.

そこで、ホール素子、磁気抵抗素子等の位置検
出素子を使用する必要がないものに、ナインス
アニユアル シンポジウム 「インクリメンタル
モーシヨン コントロール システムズ アン
ド デバイス」(Ninth Annual Symposium
「incremental motion control systems snd
device」、発行社インクリメンタル モーシヨン
コントロール システムズ ソサイエテイ
(Incremental Motion Control Systems
Society)におけるP.M.ブラシレス モータ ド
ライブズ(P.M.BRUSHLESS MOTOR
DRIVES)(305ページ)に示すように、3相Y
結線に設定された電機子コイルそれぞれに対して
並列状態で接続する抵抗回路を設け、この抵抗回
路の中性点と上記電機子コイルの中性点との間の
電位差変動を検出し、インバータ回路により、こ
の電位差変動に対応して上記電機子コイルに対す
る励磁電流を切換え制御するものがある。
Therefore, Ninth
Ninth Annual Symposium “Incremental Motion Control Systems and Devices”
``incremental motion control systems snd
device”, published by Incremental Motion Control Systems Society.
PM Brushless Motor Drives (PM Brushless Motor
DRIVES) (page 305), the three-phase Y
A resistance circuit is provided that is connected in parallel to each of the armature coils set in the wiring, and fluctuations in potential difference between the neutral point of this resistance circuit and the neutral point of the armature coil are detected, and the inverter circuit Therefore, there is a device that switches and controls the excitation current to the armature coil in response to this potential difference variation.

そして、この場合の起動手段として、回転磁界
を与える場合に、回転子と固定子との相対位置関
係によつて、起動当初、逆回転トルクが発生し、
回転子が逆方向に回転を開始した後、この回転子
が正方向に回転方向を変えるといつた現象が生ず
る。そして、この回転方向の逆転の際に振動が発
生して正常に起動制御ができない。
When a rotating magnetic field is applied as a starting means in this case, a reverse rotational torque is generated at the beginning of starting depending on the relative positional relationship between the rotor and stator.
After the rotor starts rotating in the opposite direction, the following phenomenon occurs when the rotor changes its direction of rotation in the forward direction. When the rotational direction is reversed, vibrations occur and normal startup control cannot be performed.

このような起動当初における回転子の逆転を防
ぐために、電機子コイルの特定の相に対して所定
時間励磁電流を供給し、起動時回転子を定位置に
固定する。そして、その後インバータ回路により
電機子コイルに対する励磁電流を切換えて、回転
子を回転させることによつて、この回転子の逆転
動作を防止し、安定した起動を行う。
In order to prevent such reverse rotation of the rotor at the beginning of startup, an excitation current is supplied to a specific phase of the armature coil for a predetermined period of time to fix the rotor in a fixed position at the time of startup. Thereafter, the inverter circuit switches the excitation current to the armature coil to rotate the rotor, thereby preventing the rotor from rotating in reverse and providing stable startup.

(発明が解決しようとする問題点) ところが上述した従来のものでは、電機子コイ
ルの特定の相に対して励磁電流を供給して、回転
子を定位置に固定する際、回転子は振動した後に
安定点に対して収束する状態となり、安定するま
でに時間を要し、ブラシレスモータを起動するま
でに時間がかかるという問題がある。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the conventional system described above, when the rotor is fixed in a fixed position by supplying exciting current to a specific phase of the armature coil, the rotor vibrates. There is a problem in that it later converges to a stable point, takes time to stabilize, and takes time to start the brushless motor.

そこで本発明は、起動時において、円滑で速や
かな起動制御を行うことである。
Therefore, the object of the present invention is to perform smooth and quick startup control at the time of startup.

(問題点を解決するための手段) 3相Y結線に接続された電機子コイルと、 この電機子コイルに対して並列状態でY結線に
接続される抵抗回路と、 前記電機子コイルの中性点と前記抵抗回路の中
性点との間の電位差変動に対応して前記電機子コ
イルに対する励磁電流を切換え制御する励磁切換
え信号を発生する信号発生手段と、 この信号発生手段の励磁切換え信号に対応し
て、前記電機子コイルに対する励磁電流を切換え
制御するインバータ回路と、 このインバータ回路により前記電機子コイルに
対する励磁電流を切換えて回転するとともに、複
数極の永久磁石からなる回転子と、 起動時に2相の前記電機子コイルに励磁電流を
流し、残りの1相の前記電機子コイルに前記回転
子の振動により発生する誘起電圧の極性を検出す
る第1の検出手段と、 この第1の検出手段による誘起電圧の特定の極
性と、前記信号発生手段の励磁切換え信号とか
ら、前記回転子の起動位置を検出し、前記インバ
ータ回路にモータ起動信号を入力する第2の検出
手段と、 を有するブラシレスモータの制御装置とすること
である。
(Means for Solving the Problem) An armature coil connected to a three-phase Y connection, a resistance circuit connected to the Y connection in parallel with the armature coil, and a neutral of the armature coil. signal generating means for generating an excitation switching signal for switching and controlling the excitation current to the armature coil in response to fluctuations in potential difference between a neutral point of the armature coil and a neutral point of the resistor circuit; Correspondingly, an inverter circuit that switches and controls the excitation current to the armature coil; and a rotor that rotates by switching the excitation current to the armature coil by the inverter circuit and is made of a multi-pole permanent magnet; a first detection means for passing an excitation current through the armature coils of two phases and detecting the polarity of the induced voltage generated by the vibration of the rotor in the armature coil of the remaining one phase; a second detection means for detecting a starting position of the rotor from a specific polarity of the induced voltage by the means and an excitation switching signal of the signal generating means, and inputting a motor starting signal to the inverter circuit; The present invention is intended to be a control device for a brushless motor.

(作用) 1相の電機子コイルの誘起電圧の極性と、3相
の電機子コイルの励磁切換え信号とから、回転子
が起動する位置を検出し、インバータ回路を介し
て、電機子コイルに対する励磁電流を切換えて、
モータを起動する。
(Function) The position at which the rotor starts is detected from the polarity of the induced voltage of the 1-phase armature coil and the excitation switching signal of the 3-phase armature coil, and the armature coil is excited via the inverter circuit. Switch the current,
Start the motor.

(実施例) 以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。第1図はブラシレスモータの制御装置を示す
もので、ブラシレスモータ11は、2極の永久磁
石からなる回転子13に対して、電機子コイル1
4を巻装している。この電機子コイル14は、そ
れぞれU相、V相、W相の電機子コイル14a,
14b,14cがY結線されている。
(Example) The present invention will be described below with reference to an example shown in the drawings. FIG. 1 shows a control device for a brushless motor, in which a brushless motor 11 has an armature coil 1 and a rotor 13 made of two-pole permanent magnets.
4 is wrapped. This armature coil 14 includes U-phase, V-phase, and W-phase armature coils 14a,
14b and 14c are Y-connected.

そして、直流電源19は、起動スイツチ19a
を介して、3相のインバータ回路20に接続され
ている。この3相のインバータ回路20は、それ
ぞれ直流電源19の正極側にエミツタが接続され
た3つのpnp型のトランジスタ20a,20b,
20cと、それぞれ直流電源19の負極側にエミ
ツタが接続された3つのnpn型トランジスタ20
d,20e,20fとから構成される。そして、
トランジスタ20a,20dとの間にU相の電機
子コイル14aが接続され、またトランジスタ2
0b,20eとの間にV相の電機子コイル14b
が接続され、さらにトランジスタ20c,20f
との間にW相の電機子コイル14cが接続されて
いる。また、3相のインバータ回路20と電機子
コイル14との間には、3相の電機子コイル14
の各相にそれぞれ対応するように、抵抗22a〜
22cをY結線した抵抗回路22が接続されてい
る。この抵抗回路22は、回転子13の位置検出
用として用いられる。
Then, the DC power supply 19 is activated by a start switch 19a.
It is connected to a three-phase inverter circuit 20 via. This three-phase inverter circuit 20 includes three PNP type transistors 20a, 20b, each having an emitter connected to the positive side of a DC power supply 19.
20c, and three npn type transistors 20 each having an emitter connected to the negative electrode side of the DC power supply 19.
d, 20e, and 20f. and,
A U-phase armature coil 14a is connected between the transistors 20a and 20d, and the transistor 2
V-phase armature coil 14b between 0b and 20e
are connected, and further transistors 20c and 20f
A W-phase armature coil 14c is connected between the two. Further, between the three-phase inverter circuit 20 and the armature coil 14, the three-phase armature coil 14
The resistors 22a to 22a correspond to each phase of
A resistor circuit 22 in which 22c is Y-connected is connected. This resistance circuit 22 is used for detecting the position of the rotor 13.

また、抵抗回路22の中性点の電圧VMおよび
電機子コイル14の中性点の電圧VNを差動増幅
器31に入力している。そして、この差動増幅器
31により、上記中性点間の電圧VNMを検出して
いる。また、この検出した電圧を積分器32に入
力し、積分した出力を零クロスコンパレータ33
に入力する。ここで、差動増幅器31と積分器3
2と零クロスコンパレータ33とで信号発生手段
を構成している。そして、零クロスコンパレータ
33の出力をリングカウンタ回路35に入力す
る。このリングカウンタ回路35は、零クロスコ
ンパレータ33の出力に応じて、ベース駆動回路
36を介して、3相のインバータ回路20のトラ
ンジスタ20a〜20fの通電(励磁パターン)
を制御する。また、ベース駆動回路36はリング
カウンタ回路35の出力を増幅するものである。
Further, the voltage V M at the neutral point of the resistance circuit 22 and the voltage V N at the neutral point of the armature coil 14 are input to the differential amplifier 31 . The differential amplifier 31 detects the voltage V NM between the neutral points. In addition, this detected voltage is input to the integrator 32, and the integrated output is input to the zero cross comparator 33.
Enter. Here, the differential amplifier 31 and the integrator 3
2 and the zero cross comparator 33 constitute a signal generating means. Then, the output of the zero cross comparator 33 is input to the ring counter circuit 35. This ring counter circuit 35 conducts energization (excitation pattern) of the transistors 20a to 20f of the three-phase inverter circuit 20 via the base drive circuit 36 according to the output of the zero cross comparator 33.
control. Further, the base drive circuit 36 amplifies the output of the ring counter circuit 35.

そして、W相の電機子コイル14cの両端に
は、第1の検出手段をなすコンパレータ41が接
続されている。このコンパレータ41は、回転子
13の振動に伴い発生する誘起電圧EWの極性を
検出する。また、コンパレータ41の出力を第2
の検出手段をなすDフリツプ・フロツプ42のD
端子(データ)に入力している。そして、CP端
子(クロツクパルス)には、零クロスコンパレー
タ33の出力が入力されている。また、Dフリツ
プ・フロツプ42の初期状態はリセツト回路43
の出力により、1レベルにプリセツトされる。さ
らに、Dフリツプ・フロツプ42のQ端子(出
力)は、起動タイマ回路44に入力されている。
そして、リセツト回路43と起動タイマ回路44
とで起動回路40を構成する。また、リセツト回
路43は起動スイツチ19aの投入時および零ク
ロスコンパレータ33の出力信号が一定時間得ら
れない時、ブラシレスモータ11を再起動するた
めに、リセツト信号を発生し、Dフリツプ・フロ
ツプ42および起動タイマ回路44に出力する。
起動タイマ回路44は、リセツト回路43のリセ
ツト信号により、リングカウンタ回路35を初期
励磁パターンにセツトする信号をリングカウンタ
回路35に入力する。同時に、タイマが動作し、
Dフリツプ・フロツプ42の出力の立ち下がり、
またはタイマ終了時にはリングカウンタ回路35
の励磁パターンを2ステツプ進める信号をリング
カウンタ回路35に入力する。
A comparator 41 serving as a first detection means is connected to both ends of the W-phase armature coil 14c. This comparator 41 detects the polarity of the induced voltage E W generated as the rotor 13 vibrates. Also, the output of the comparator 41 is
D of the D flip-flop 42 which constitutes the detection means of
Input to terminal (data). The output of the zero cross comparator 33 is input to the CP terminal (clock pulse). Further, the initial state of the D flip-flop 42 is set to the reset circuit 43.
The output is preset to 1 level. Furthermore, the Q terminal (output) of the D flip-flop 42 is input to a start-up timer circuit 44.
Then, the reset circuit 43 and the start timer circuit 44
A starting circuit 40 is configured with the above. Further, the reset circuit 43 generates a reset signal in order to restart the brushless motor 11 when the start switch 19a is turned on and when the output signal of the zero cross comparator 33 is not obtained for a certain period of time, and the reset circuit 43 generates a reset signal to restart the brushless motor 11. It is output to the start timer circuit 44.
The start timer circuit 44 inputs a signal to the ring counter circuit 35 to set the ring counter circuit 35 to the initial excitation pattern in response to a reset signal from the reset circuit 43. At the same time, the timer runs
The fall of the output of D flip-flop 42,
Or when the timer ends, the ring counter circuit 35
A signal for advancing the excitation pattern by two steps is input to the ring counter circuit 35.

ここで、インバータ回路20からの各U相、V
相、W相の端子電圧をそれぞれVu,Vv,Vw、
ブラシレスモータ11の電機子コイル14の各U
相、V相、W相の誘起電圧をEu,Ev,Ew、電機
子コイル14の中性点電位をVN、抵抗回路22
の中性点電位をVM、上記両中性点相互間の電位
差をVNMとすると、その各電位は、 VM=(1/3)(Vu+Vv+Vw) VN=(1/3){(Vu−Eu)+(Vv−Ev)+(Vw
−Ew)} となる。また、中性点相互間の電位差は、 VNM=(1/3)(Eu+Ev+Ew) となり、これは電機子コイル14各相の誘起電圧
の総和となり、インバータ20からの印加電圧を
除去できる。
Here, each U phase from the inverter circuit 20, V
The terminal voltages of phase and W phase are Vu, Vv, Vw, respectively.
Each U of the armature coil 14 of the brushless motor 11
The induced voltages of phase, V phase, and W phase are Eu, Ev, Ew, the neutral point potential of the armature coil 14 is V N , and the resistance circuit 22
Let the neutral point potential of Vu − Eu) + (Vv − Ev) + (Vw
−Ew)}. Further, the potential difference between the neutral points is V NM = (1/3) (Eu+Ev+Ew), which is the sum of the induced voltages of each phase of the armature coil 14, and the voltage applied from the inverter 20 can be removed.

ここで、電機子コイル14の各相の誘起電圧
Eu,Ev,Ewがそれぞれ第2図A〜Cで示すよう
に120度台形波とすると、差動増幅器31により
得られる電位差VNMは第2図Dに示すように誘起
電圧の3倍の周波数の三角波の状態となる。この
ような電圧波形の状態で、電機子コイル14に通
電する区間は、各誘起電圧の平坦状態となる部分
(第2図A〜Cで斜線で示す部分)となるもので
あり、励磁相の切換え点は、電位差VNMのピーク
点と一致する状態となる。しかし、上記VNMのピ
ーク点を検出することは、モータ回転数によつて
電位差VNMの振幅が変動するため、ピーク点を正
確に検出することが困難である。また、ノイズ信
号が存在するような場合には、VNMのピーク点を
正確に捕えることが難しい。
Here, the induced voltage of each phase of the armature coil 14 is
If Eu, Ev, and Ew are respectively 120 degree trapezoidal waves as shown in Figure 2 A to C, the potential difference V NM obtained by the differential amplifier 31 has a frequency three times the induced voltage as shown in Figure 2 D. It becomes a triangular wave state. In such a voltage waveform state, the section where the armature coil 14 is energized is the section where each induced voltage is in a flat state (the section shown with diagonal lines in FIG. The switching point coincides with the peak point of the potential difference V NM . However, it is difficult to accurately detect the peak point of the V NM because the amplitude of the potential difference V NM varies depending on the motor rotation speed. Furthermore, when a noise signal is present, it is difficult to accurately capture the peak point of V NM .

このため、この電位差VNMは積分器32におい
て積分して、第4図Eに示すような積分波形と
し、その零クロス点を検出するようにする。この
ようにすれば、モータの回転数に対して振幅の変
化しない波形となり、低速回転時においてその検
出が容易になる状態となり、しかもノイズに対し
て強い状態となる。また、誘起電圧が鎖交磁束の
変化率に比例することから、電機子コイル14の
各相の鎖交磁束をそれぞれ、φu,φv,φwとする
と、 VNM=(1/3)(Eu+Ev+Ew) =(1/3){−k(φu/dt)−k(φu/dt)−k
(φw/dt)} となり、電位差VNMの積分は、 ∫VNMdt=−(k/3)(φu+φv+φw) となり、ブラシレスモータ11の回転数には関係
なく、低速から一定の振幅で検出できる。
Therefore, this potential difference V NM is integrated by an integrator 32 to form an integrated waveform as shown in FIG. 4E, and its zero crossing point is detected. If this is done, the waveform will have an amplitude that does not change with respect to the number of revolutions of the motor, making it easy to detect when the motor rotates at low speed, and being resistant to noise. Also, since the induced voltage is proportional to the rate of change of the flux linkage, if the flux linkage of each phase of the armature coil 14 is φu, φv, and φw, then V NM = (1/3) (Eu + Ev + Ew) = (1/3) {-k(φu/dt)-k(φu/dt)-k
(φw/dt)}, and the integral of the potential difference V NM is ∫V NM dt = - (k/3) (φu + φv + φw), and it can be detected with a constant amplitude from low speeds, regardless of the rotation speed of the brushless motor 11. .

そして、積分器32で得た波形を、零クロスコ
ンパレータ33に入力して、第2図Fに示す短波
形を出力する。この短波形は励磁切換え信号とな
り、リングカウンタ回路35に入力する。また、
このリングカウンタ回路35は、零クロスコンパ
レータ33の短波形の立ち上がり、立ち下がりに
同期して、3相のインバータ回路20の各トラン
ジスタ20a〜20fの駆動信号を順次発生す
る。ここで、第2図G〜Lは、各トランジスタ2
0a〜20fの通電信号を示すものである。ま
た、第2図Mの番号は導通しているトランジスタ
を示すものである。
The waveform obtained by the integrator 32 is then input to the zero cross comparator 33, which outputs the short waveform shown in FIG. 2F. This short waveform becomes an excitation switching signal and is input to the ring counter circuit 35. Also,
This ring counter circuit 35 sequentially generates drive signals for each of the transistors 20a to 20f of the three-phase inverter circuit 20 in synchronization with the rise and fall of the short waveform of the zero cross comparator 33. Here, in FIG. 2 G to L, each transistor 2
It shows energization signals of 0a to 20f. Further, the numbers in FIG. 2M indicate transistors that are conducting.

まず、3相インバータ回路20の各トランジス
タ20a〜20fを導通させることによるブラシ
レスモータ11の電機子コイル14の励磁パター
ンを示す。励磁パターンは、Y結線された3相
(U相、V相、W相)の内の任意の2相にその双
方向に電流を供給するため、第3図A〜Fに示す
6種類の励磁パターンがある。図中に示した〔u
−v〕は、第1図のトランジスタ20aおよび2
0eを導通させ、U相からV相へと電流を流し、
励磁することを示しており、コイル部の矢印は電
流の向きを示す。ここで、第3図A〜Fに示すよ
うに、〔u−v〕→〔u−w〕→〔v−w〕→
〔v−u〕→〔w−v〕→〔w−v〕→〔u−v〕
の順序で励磁を切換えれば、一定の方向の回転磁
界が発生する。この順次を逆にすれば、前記の場
合と反対方向の回転磁界が発生する。
First, an excitation pattern of the armature coil 14 of the brushless motor 11 by making each transistor 20a to 20f of the three-phase inverter circuit 20 conductive will be shown. The excitation pattern is designed to supply current in both directions to any two of the three Y-connected phases (U phase, V phase, W phase), so six types of excitation patterns are used as shown in Figure 3 A to F. There's a pattern. [u] shown in the figure
-v] are transistors 20a and 2 in FIG.
0e is made conductive, current flows from U phase to V phase,
This indicates that the coil is excited, and the arrow on the coil section indicates the direction of the current. Here, as shown in FIG. 3 A to F, [u-v] → [u-w] → [v-w] →
[v-u] → [w-v] → [w-v] → [u-v]
If the excitation is switched in this order, a rotating magnetic field in a fixed direction will be generated. If this order is reversed, a rotating magnetic field in the opposite direction to that in the above case will be generated.

以下、第3図に示す励磁順次を行つた場合につ
いて説明する。前述の中性点間電位差VNMの積分
波形のゼロクロス点(零クロスコンパレータ33
の出力の立ち上がりまたは立ち下がり)を検出す
ると、この励磁パターンが1ステツプ進む。つま
り〔u−v〕という励磁パターンであつたものが
〔u−w〕という励磁パターンに1ステツプ移行
するわけで、以後、ゼロクロス点を検出するごと
に、〔v−w〕→〔v−u〕→〔w−u〕……と
励磁を進める。この様にゼロクロス点に同期し
て、第2図G〜Lに示す励磁パターンをつくるの
が、リングカウンタ回路35である。そして、こ
のリングカウンタ回路35の出力に対応して、第
2図Mに示すように各トランジスタ20a〜20
fを導通させ、回転子13の位置に同期した回転
磁界を各電機子コイル14a〜14cに発生させ
れば、ブラシレスモータ11を運転できる。
Hereinafter, a case will be described in which the excitation sequence shown in FIG. 3 is performed. The zero- crossing point (zero-crossing comparator 33
When a rising or falling edge of the output is detected, this excitation pattern advances by one step. In other words, the excitation pattern [u-v] shifts one step to the excitation pattern [u-w], and from then on, every time a zero-crossing point is detected, [v-w] → [v-u ]→[w-u]... Proceed with excitation. The ring counter circuit 35 creates the excitation patterns shown in FIG. 2 G to L in synchronization with the zero-crossing points in this manner. Then, in response to the output of the ring counter circuit 35, each transistor 20a to 20 is connected as shown in FIG.
The brushless motor 11 can be operated by making the armature coil f conductive and generating a rotating magnetic field synchronized with the position of the rotor 13 in each of the armature coils 14a to 14c.

第4図において、13は永久磁石からなる2極
の回転子、10a〜10cは3相固定子歯部、1
0はハウジング、14aはU相電機子コイル、1
4bはV相電機子コイル、14cはW相電機子コ
イルである。このモデルにおいて、第3図Aに示
す〔u−v〕励磁パターンを行うと、電機子コイ
ル14aおよび14bにN極およびS極が設定さ
れる。
In FIG. 4, 13 is a two-pole rotor made of permanent magnets, 10a to 10c are three-phase stator teeth, 1
0 is the housing, 14a is the U-phase armature coil, 1
4b is a V-phase armature coil, and 14c is a W-phase armature coil. In this model, when the [u-v] excitation pattern shown in FIG. 3A is performed, north and south poles are set in armature coils 14a and 14b.

そして、モータ11を起動する前には、回転子
13の永久磁石と固定子との間に働く吸引力(デ
イテントトルク)により、回転子13は第5図A
〜Fに示した6通りの位置のいずれか1つの状態
に必ず静止設定される。第4図に示した状態とす
る〔u−v〕励磁パターンによる安定点を原点p
とすると、回転子13は±30度、±90度、±150度
の位置に静止する。
Before starting the motor 11, the rotor 13 is moved by the attraction force (detent torque) acting between the permanent magnet of the rotor 13 and the stator as shown in FIG.
It is always set to stand still in one of the six positions shown in ~F. Set the state shown in Fig. 4 [u-v] The stable point according to the excitation pattern to the origin p
Then, the rotor 13 comes to rest at positions of ±30 degrees, ±90 degrees, and ±150 degrees.

起動時において、特定の例えば第4図に示す
〔u−v〕励磁パターンを行うと、回転子13は
第5図に示す起動前の静止位置(±30°、±90°、±
150°)より移動する。そして、第6図に示すよう
に、前記安定点を中心に減衰振動をした後に、収
束する。この図では、安定点に対して左右対象で
あるため、この片側(−30°、−90°、−150°)につ
いてのみ示している。また、この図は、横軸に時
間、縦軸に角度をとつて示した実験結果である。
At the time of startup, if a specific [u-v] excitation pattern as shown in FIG.
150°). Then, as shown in FIG. 6, the vibration oscillates attenuated around the stable point and then converges. In this figure, only one side (-30°, -90°, -150°) is shown because it is symmetrical with respect to the stable point. Additionally, this figure shows the experimental results with time plotted on the horizontal axis and angle plotted on the vertical axis.

そこで、本発明においては、振動している回転
子13を収束する位置を通過した時に、回転子1
3が回転させたい方向と同じ方向の速度をもつて
いれば、その時にインバータ回路20により、電
機子コイル14に対する励磁電流を切換え制御
し、モータ11の滑らかな起動を実現するもので
ある。
Therefore, in the present invention, when the rotor 1 passes through a position where the vibrating rotor 13 converges,
3 has a speed in the same direction as the desired direction of rotation, the inverter circuit 20 switches and controls the excitation current to the armature coil 14, thereby realizing smooth startup of the motor 11.

以下、ブラシレスモータ11の起動について説
明する。第7図は第5図E,Fに示すように回転
子13の初期状態が±150°の時を示すもので、こ
の第7図において、回転子13の安定点にあり、
かつ回転方向と同じ速度成分を持つている点は、
図中b1,b2……bo(起動点)である。従つて、従
来、回転子13の振動が収束するa点まで、位置
決めした後、ブラシレスモータ11を起動してい
たものを、上記b1,b2…boの点で起動することに
より、モータ11を起動するまでの時間を短縮す
ることができる。また、第7図中のb1点で、モー
タ11を起動すれば、モータ11を起動するまで
の時間が最も短縮できる。そこで、b1点の検出に
ついて説明する。
Hereinafter, starting of the brushless motor 11 will be explained. FIG. 7 shows the initial state of the rotor 13 at ±150° as shown in FIGS. 5E and F. In this FIG. 7, the rotor 13 is at a stable point,
And the point that has the same velocity component as the rotation direction is
In the figure, b 1 , b 2 ... b o (starting point). Therefore, conventionally, the brushless motor 11 was started after positioning to point a, where the vibrations of the rotor 13 converge, but by starting at the points b 1 , b 2 . . . b o described above, the motor can be started. 11 can be started up. Furthermore, if the motor 11 is started at point b in FIG. 7, the time required to start the motor 11 can be shortened the most. Therefore, detection of one point b will be explained.

ブラシレスモータ11を起動する時、特定の励
磁パターン〔u−v〕より、U相およびV相の電
機子コイル14a,14bを励磁する。この時、
第4図に示すように、固定子歯部10a,10b
がそれぞれN極、S極に励磁され、回転子13が
振動する。この回転子13の振動により、残りの
W相の巻線には誘起電圧Ewが発生する。第8図
A,Bは、起動前の回転子13の位置が±150度
の点に停止していた場合に、U相およびV相に励
磁電流を流した後の、それぞれ時間に対する回転
子13の位置と、W相に誘起される誘起電圧Ew
を示している。
When starting the brushless motor 11, the U-phase and V-phase armature coils 14a and 14b are excited using a specific excitation pattern [u-v]. At this time,
As shown in FIG. 4, stator teeth 10a, 10b
are excited to the north and south poles, respectively, and the rotor 13 vibrates. This vibration of the rotor 13 generates an induced voltage Ew in the remaining W-phase winding. FIGS. 8A and 8B show the rotor 13 relative to time after the excitation current is applied to the U-phase and V-phase, respectively, when the rotor 13 is stopped at a position of ±150 degrees before starting. and the induced voltage Ew induced in the W phase.
It shows.

また、第9図に示す波形モデルにより、b1点の
検出原理を詳細に説明する。そして、電機子コイ
ル14の各相の誘起電圧を120度台形波とすると、
電機子コイル14の各相の鎖交磁束φu,φv,φw
は第9図Aとなる。ここで、原点0°は、初期励磁
パターン〔u−v〕における回転子13の安定点
であり、回転子13が振動中にこの点を正方向に
通過する点が起動点b1である。W相の電機子コイ
ル14cの誘起電圧Ewは、θを回転子13の原
点に対する回転角とすると、 Ew=−k(dφw/dt) =−k(dφw/dθ)・(dθ/dt) となり、W相の鎖交磁束の変化率(dφw/dθ)
と回転子13の回転速度の積になる。ここで、
dφw/dθを第9図Cに示す。
Furthermore, the principle of detection of one point b will be explained in detail using the waveform model shown in FIG. If the induced voltage of each phase of the armature coil 14 is a 120 degree trapezoidal wave, then
Interlinkage magnetic flux φu, φv, φw of each phase of armature coil 14
is shown in Figure 9A. Here, the origin 0° is the stable point of the rotor 13 in the initial excitation pattern [uv], and the point where the rotor 13 passes through this point in the positive direction during vibration is the starting point b1 . The induced voltage Ew of the W-phase armature coil 14c is as follows, where θ is the rotation angle of the rotor 13 with respect to the origin, Ew=-k(dφw/dt) =-k(dφw/dθ)・(dθ/dt) , rate of change of interlinkage magnetic flux of W phase (dφw/dθ)
and the rotational speed of the rotor 13. here,
dφw/dθ is shown in FIG. 9C.

ここで、回転子13の振動時における回転速度
に関係なく、起動点b1を検出するため、W相に発
生する誘起電圧Ewの極性に着目すると、回転子
13が正方向に振動するときのW相の誘起電圧
Ewの極性は、第9図Dに示すように負となり、
負方向に振動する場合、第9図Fに示すように正
となる。
Here, in order to detect the starting point b 1 regardless of the rotational speed when the rotor 13 vibrates, focusing on the polarity of the induced voltage Ew generated in the W phase, we can find that when the rotor 13 vibrates in the positive direction, W phase induced voltage
The polarity of Ew is negative as shown in Figure 9D,
When the vibration is in the negative direction, the vibration becomes positive as shown in FIG. 9F.

また、回転子13の位置検出に用いられている
中性点間電位差VNMの積分は ∫VNMdt=−(3/k)(φu+φv+φw)となり、
この波形を第9図Bに示す。そして、上記積分波
形から零クロスコンパレータ33により整形した
励磁切換信号を、回転子13が正方向に振動する
ときを第9図Eに、負方向に振動する場合を第9
図Gに示す。
In addition, the integral of the potential difference V NM between the neutral points used to detect the position of the rotor 13 is ∫V NM dt = - (3/k) (φu + φv + φw),
This waveform is shown in FIG. 9B. Then, the excitation switching signal shaped by the zero cross comparator 33 from the above integral waveform is shown in FIG. 9E when the rotor 13 vibrates in the positive direction, and in FIG.
Shown in Figure G.

また、回転子13が永久磁石からなるブラシレ
スモータ11には、デイテントトルクがあるた
め、起動時に特定相励磁(この例では〔u−v〕
励磁パターン)する以前の回転子13の位置は、
前記第5図に示す±30°、±90°、±150°の6点であ
るため、振動する回転子13の角度θの範囲は−
150°<θ<150°でよい。
In addition, since the brushless motor 11 whose rotor 13 is made of a permanent magnet has a detent torque, specific phase excitation (in this example [uv]
The position of the rotor 13 before the excitation pattern is
Since the six points shown in FIG. 5 are ±30°, ±90°, and ±150°, the range of the angle θ of the vibrating rotor 13 is -
150°<θ<150° is sufficient.

第9図D,EおよびF,Gの示す無励磁相(W
相)の誘起電圧Ewの極性と、中性点間電位差
VNMより得られる励磁切換信号の組合せを、励磁
切換信号のパルスエツジに着目すると、第9図中
,,,,,,,,,の10点
となり、この組合せを第10図に示す。
Figure 9 shows non-excited phases (W
polarity of induced voltage Ew of phase) and potential difference between neutral points
When the combination of excitation switching signals obtained from V NM is focused on the pulse edge of the excitation switching signal, there are 10 points, , , , , , , in Fig. 9, and these combinations are shown in Fig. 10.

前記振動起動法を実現するための検出すべく起
動点(安定点を正方向に通過する点)はであ
り、このとき無励磁相(W相)の誘起電圧Ewの
極性が負でかつ、中性点間電位VNMによる励磁切
換信号の立ち上がりとなる。そして、上記組合せ
は、〜の組合せ中唯一となる。
The starting point (the point passing through the stable point in the positive direction) to be detected in order to realize the vibration starting method is , and at this time, the polarity of the induced voltage Ew of the non-excited phase (W phase) is negative and This is the rise of the excitation switching signal due to the sexual point potential V NM . The above combination is the only one among the combinations.

以上、起動時の特定相励磁中、無励磁相となる
電機子コイルに回転子13の振動に伴い発生する
誘起電圧の極性と、電機子コイルの中性点と電機
子コイルに並列にY結線された検出抵抗の中性点
電位から得られる励磁切換信号のパルスエツジを
組合せることで、回転子13の振動中に起動点を
検出できる。
The above describes the polarity of the induced voltage generated in the armature coil, which is a non-excited phase, due to the vibration of the rotor 13 during specific phase excitation at startup, and the Y connection between the neutral point of the armature coil and the armature coil in parallel. By combining the pulse edges of the excitation switching signal obtained from the neutral point potential of the detected resistor, the starting point can be detected while the rotor 13 is vibrating.

次に、ブラシレスモータ11の起動について説
明する。第1図および第13図において、起動ス
イツチ19aを閉じると、リセツト回路43のリ
セツト信号が起動タイマ回路44に入力される。
このリセツト信号により、起動タイマ回路44は
リングカウンタ回路35を初期励磁パターン〔u
−v〕にセツトする信号を発生する。この信号に
より、リングカウンタ回路35は、ベース駆動回
路36を介して、トランジスタ20a,20eを
導通する。そして、このトランジスタ20a,2
0eの導通により、U相の電機子コイル14aと
V相の電機子コイル14bに電源19より、電流
を流す。また、上述したように、回転子13の振
動により、W相の電機子コイル14cに発生する
誘起電圧Ewをコンパレータ41に入力する。そ
して、回転子13を右方向(第1図に示す矢印方
向)に回転させたい時には、第11図Cおよび第
13図Dに示すEwの極性が負であるため、Dフ
リツプ・フロツプ42のD(データ)端子に、0
レベルが入力され、また、第11図Dおよび第1
3図E示す零クロスコンパレータ33の出力であ
る励磁切換信号の立ち上がりを検出して、Dフリ
ツプ・フロツプ42のCP(クロツクパルス)端子
に1レベルが入力される。従つて、第11図Eに
示すように、Dフリツプ・フロツプ42のQ端子
(出力)は1レベルから0レベルを出力する。こ
の時の立ち下がりの信号を、起動点b1の検出信号
として、起動タイマ回路35に入力する。この信
号により、リングカウンタ回路35の出力が立ち
下がり、リングカウンタ回路35の励磁パターン
を2ステツプ進める。つまり、第12図Aに示す
〔u−v〕の励磁パターンを〔v−w〕の励磁パ
ターンに移す。
Next, starting of the brushless motor 11 will be explained. In FIGS. 1 and 13, when the start switch 19a is closed, a reset signal from the reset circuit 43 is input to the start timer circuit 44.
This reset signal causes the start timer circuit 44 to set the ring counter circuit 35 to the initial excitation pattern [u
-v]. This signal causes the ring counter circuit 35 to conduct the transistors 20a and 20e via the base drive circuit 36. And these transistors 20a, 2
0e causes current to flow from the power source 19 to the U-phase armature coil 14a and the V-phase armature coil 14b. Further, as described above, the induced voltage Ew generated in the W-phase armature coil 14c due to the vibration of the rotor 13 is input to the comparator 41. When it is desired to rotate the rotor 13 in the right direction (in the direction of the arrow shown in FIG. 1), since the polarity of Ew shown in FIGS. 11C and 13D is negative, the D flip-flop 42 is (data) terminal, 0
The level is entered, and also the
The rising edge of the excitation switching signal, which is the output of the zero cross comparator 33 shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 11E, the Q terminal (output) of the D flip-flop 42 outputs the 0 level from the 1 level. The falling signal at this time is input to the starting timer circuit 35 as the starting point b1 detection signal. This signal causes the output of the ring counter circuit 35 to fall, and the excitation pattern of the ring counter circuit 35 is advanced by two steps. That is, the excitation pattern [uv] shown in FIG. 12A is transferred to the excitation pattern [vw].

つまり、リングカウンタ回路35により、3相
のインバータ回路20のトランジスタ20b,2
0fを導通させる。これにより、回転子13は右
回転し、第12図Cに示すように、この励磁パタ
ーンの安定位置に向つて移動する。そして、第1
3図Eに示すように、零クロスコンパレータ33
の立ち下がりに応じて、リングカウンタ回路35
は励磁パターンを〔v−w〕から〔v−u〕に変
える。この励磁パターン切換え直後の状態では第
12図Dに示すような状態になる。そして、第1
3図Eに示すように、零クロスコンパレータ33
の立ち上がりおよび立ち下がり(60度毎)に応じ
て、リングカウンタ回路35により、3相のイン
バータ回路20を介して、電機子コイル14に流
れる各相の電流を切り換え、第13図Hに示すよ
うに順次励磁パターンを変える。
In other words, the ring counter circuit 35 controls the transistors 20b and 2 of the three-phase inverter circuit 20.
Makes 0f conductive. As a result, the rotor 13 rotates clockwise and moves toward the stable position of this excitation pattern, as shown in FIG. 12C. And the first
As shown in Figure 3E, the zero cross comparator 33
The ring counter circuit 35
changes the excitation pattern from [v-w] to [v-u]. Immediately after this excitation pattern switching, the state is as shown in FIG. 12D. And the first
As shown in Figure 3E, the zero cross comparator 33
According to the rise and fall (every 60 degrees) of The excitation pattern is changed sequentially.

そして、回転子13を回転させて、ブラシレス
モータ11を起動させる。
Then, the rotor 13 is rotated to start the brushless motor 11.

従つて、第13図に示すように、電機子コイル
14のU相およびV相に励磁して、回転子13の
位置決めを行い、その際回転子13が回転方向と
同一の方向の速度をもつて収束位置を通過する点
を検出し、リングカウンタ回路35に信号を送
り、3相のインバータ回路20を介してすぐ回転
子13を回転させて、ブラシレスモータ11を起
動しているため、回転子13が収束位置に落ち着
くまでの時間を持つ必要がなく、応答性の向上を
計ることができる。
Therefore, as shown in FIG. 13, the U-phase and V-phase of the armature coil 14 are excited to position the rotor 13, and at this time, the rotor 13 has a speed in the same direction as the rotation direction. The rotor 13 is immediately rotated via the 3-phase inverter circuit 20, and the brushless motor 11 is started. There is no need to allow time for 13 to settle at the convergence position, and responsiveness can be improved.

また、W相の電機子コイル13cに発生する誘
起電圧の極性と、中性点電位の零クロス点とを検
出して、ブラシレスモータ11の起動点b1を決定
しているので、回転子13が回転方向と同一の方
向の速度をもつて収束位置を通過する点を、確実
に検出することができる。
Furthermore, since the starting point b1 of the brushless motor 11 is determined by detecting the polarity of the induced voltage generated in the W-phase armature coil 13c and the zero crossing point of the neutral point potential, the rotor 13 It is possible to reliably detect the point at which the convergent position passes through the convergence position with a speed in the same direction as the rotational direction.

また、第14図においては、回転子13の停止
位置が初期励磁パターン〔u−v〕により安定す
る位置に対し、最も近い+30°の位置にあり、か
つ負荷条件等の原因で起動時の初期励磁パターン
〔u−v〕を行つても、回転子13が振動せずに
安定点に移動し、本発明による起動点を検出でき
ない場合の例である。この場合、回転子13は安
定点近傍に収束しているため、起動点にいるもの
とみなし起動可能である。そこで、第14図Aの
起動スイツチ19aの投入により発生するリセツ
ト信号第14図Bにより、起動タイマ回路44は
イニシヤライズされ、T1時間の計測を始める。
この時、起動タイマ回路44の出力第14図Gは
1レベルとなり、リングカウンタ回路35は、初
期励磁パターン〔u−v〕第14図Hとなる。そ
して、起動時の初期励磁〔u−v〕を行つてから
定められた一定時間T内に、起動点検出信号が得
られない場合に、T1時間のタイマ終了により、
図中B点で、起動タイマ回路44の出力は0レベ
ルに変化する。次に、リングカウンタ回路35に
信号を発生し、強制的に励磁パターンを2ステツ
プ〔v−w〕進める。そして、回転子13を回転
させ、零クロスコンパレータ33の変位によつ
て、順次励磁パターンを切換えてブラシレスモー
タ11を起動する。従つて、回転子13が振動せ
ずに安定点に止まつてしまつた場合にも確実にブ
ラシレスモータ11の起動を行うことができる。
In addition, in Fig. 14, the stopping position of the rotor 13 is at the closest +30° position to the stable position due to the initial excitation pattern [u-v], and due to load conditions etc. This is an example in which the rotor 13 moves to a stable point without vibrating even if the excitation pattern [u-v] is performed, and the starting point according to the present invention cannot be detected. In this case, since the rotor 13 has converged near the stable point, it can be considered to be at the starting point and can be started. Therefore, the start timer circuit 44 is initialized by the reset signal shown in FIG. 14B generated by turning on the start switch 19a shown in FIG. 14A, and starts measuring the time T1 .
At this time, the output G of the start timer circuit 44 in FIG. 14 becomes 1 level, and the ring counter circuit 35 becomes the initial excitation pattern [u-v] H in FIG. 14. If the starting point detection signal is not obtained within a predetermined period T after the initial excitation [u-v] at starting, the timer for T1 hours ends.
At point B in the figure, the output of the startup timer circuit 44 changes to 0 level. Next, a signal is generated to the ring counter circuit 35 to forcibly advance the excitation pattern by two steps [vw]. Then, the rotor 13 is rotated, and the excitation pattern is sequentially switched according to the displacement of the zero cross comparator 33 to start the brushless motor 11. Therefore, even if the rotor 13 does not vibrate and stops at a stable point, the brushless motor 11 can be reliably started.

なお、第15図に示す他の実施例においては、
マイクロコンピユータ(MPU)60を用いてい
る。そして、零クロスコンパレータ33の出力で
ある励磁切換え信号は、マイクロコンピユータ6
0の外部割込む端子と入力ポートに接続され、割
込みは上記励磁切換え信号の立ち上がりおよび立
ち下がり時に行われる。また、コンパレータ41
の出力および起動スイツチ19aはとマイクロコ
ンピユータ60の入力ポートに接続されている。
さらに、マイクロコンピユータ60の出力ポート
は、ベース駆動回路36に接続されている。
In addition, in the other embodiment shown in FIG.
A microcomputer (MPU) 60 is used. The excitation switching signal, which is the output of the zero cross comparator 33, is sent to the microcomputer 6.
It is connected to an external interrupt terminal of 0 and an input port, and interrupts are performed at the rise and fall of the excitation switching signal. In addition, the comparator 41
The output and start switch 19a of the microcomputer 60 are connected to the input port of the microcomputer 60.
Furthermore, the output port of the microcomputer 60 is connected to the base drive circuit 36.

ここで、第16図A,Bに示すフローチヤート
で作動を説明する。ステツプS1で、起動スイツ
チ19aの状態を入力し、ステツプS2で起動ス
イツチがONならばステツプS4に進み、ONして
いない場合はステツプ3に進み、ベース駆動回路
への出力をすべてOFFしてステツプS1に戻り起
動スイツチがONされるのを待つ。ステツプS4で
は、起動タイマT1により所定時間t1をセツトする
と共に、ステツプS5で、3相のインバータ回路
20に初期励磁パターン〔u−v〕を入力する。
その後、ステツプS6で起動フラグを1として、
ステツプS7に進み、ここで割込み許可をする。
そして、第15図に示す零クロスコンパレータ3
3の出力の立ち上がりまたは立ち下がりでMPU
60に割込みが発生し、第16図Bに示す割込み
が始まり、起動フラグ1より、ステツプS61に進
む。このステツプS61では零クロスコンパレータ
33の出力が1レベルである時に、ステツプS62
に進み、ここでコンパレータ41の出力が0レベ
ルの時に、ステツプS63に進む。また、ステツプ
S63では、起動タイマをT1として、ステツプS8に
進んで、ここで、起動タイマがT1であるため、
さらにステツプS9に進む。また、ステツプS61で
零クロスコンパレータ33の出力が1レベルでな
い場合や、ステツプS62でコンパレータ41の出
力で0レベルでない場合には、起動フラグ1に戻
る。そして、ステツプS8では、起動タイマがT1
に達するまで、起動フラグ1を行う。また、零ク
ロスコンパレータ33の出力が1レベルでなく、
コンパレータ41の出力が0レベルでない場合で
も起動タイマがT1になつた場合には、ステツプ
S9に進む。このステツプS9で起動フラグを0と
して、第16図Bの起動フラグ0に進む。また、
ステツプS10に進み、3相のインバータ回路20
を初期励磁パターン〔u−v〕に対して、2ステ
ツプ進んだ励磁パターン(v−w〕にする。ここ
では、ステツプS91において、零クロスコンパレ
ータ33の出力が0の時に、ステツプS92で起動
フラグを2とすると共に、ステツプS93で、3相
のインバータ回路20を励磁パターン〔v−w〕
より1ステツプ進んだ励磁パターン〔v−u〕に
する。そして、起動フラグ2で、順次3相のイン
バータ回路20の励磁パターンを1ステツプ毎進
める。従つて、ブラシレスモータ11を起動する
ことができる。また、〔v−w〕励磁した後、ス
テツプS11に進んで、このステツプS11で再起動
タイマT2をセツトする。そして、ステツプS94で
励磁パターンを1ステツプ進める毎に、ステツプ
S95で、再起動タイマT2を初期状態t2にセツトす
る。また、ステツプS12で、零クロスコンパレー
タ33の出力が0にならずに、順次励磁パターン
が進まない時に、所定時間t2をカウントし、再起
動タイマT2が0になつた場合(ブラシレスモー
タ11の起動が行われないと判断する)に、ステ
ツプS13に進む。そして、ステツプS13で割込み
禁止を行い、再起動するために、ステツプS1に
戻る。
Here, the operation will be explained using the flowchart shown in FIGS. 16A and 16B. In step S1, input the state of the start switch 19a, and if the start switch is ON in step S2, proceed to step S4; if not, proceed to step 3, turn off all outputs to the base drive circuit, and proceed to step S2. Return to S1 and wait for the startup switch to be turned on. At step S4, a predetermined time t1 is set by the start timer T1 , and at the same time, at step S5, an initial excitation pattern [u-v] is input to the three-phase inverter circuit 20.
Then, in step S6, set the startup flag to 1,
Proceed to step S7 and enable interrupts here.
Then, the zero cross comparator 3 shown in FIG.
At the rising or falling edge of the output of 3, the MPU
An interrupt occurs at step S60, and the interrupt shown in FIG. 16B starts, and from the start flag 1, the process proceeds to step S61. In this step S61, when the output of the zero cross comparator 33 is at the 1 level, the step S62
When the output of the comparator 41 is at 0 level, the process advances to step S63. Also, step
In S63, the startup timer is set to T 1 and the process proceeds to step S8. Here, since the startup timer is T 1 ,
Then proceed to step S9. Further, if the output of the zero cross comparator 33 is not at the 1 level in step S61, or if the output of the comparator 41 is not at the 0 level in step S62, the start flag returns to 1. Then, in step S8, the startup timer is set to T1.
The start flag 1 is executed until the start flag is reached. Also, the output of the zero cross comparator 33 is not at 1 level,
Even if the output of the comparator 41 is not at 0 level, if the start timer reaches T1 , the step
Proceed to S9. In step S9, the start flag is set to 0, and the process proceeds to start flag 0 in FIG. 16B. Also,
Proceeding to step S10, the three-phase inverter circuit 20
is set to an excitation pattern (vw) that is two steps ahead of the initial excitation pattern [uv].Here, when the output of the zero cross comparator 33 is 0 in step S91, the activation flag is set in step S92. is set to 2, and in step S93, the three-phase inverter circuit 20 is set to an excitation pattern [v-w].
The excitation pattern [vu] is set one step further. Then, with the start flag 2, the excitation pattern of the three-phase inverter circuit 20 is sequentially advanced one step at a time. Therefore, the brushless motor 11 can be started. Further, after the [vw] excitation, the process proceeds to step S11, and in this step S11, a restart timer T2 is set. Then, each time the excitation pattern advances one step in step S94,
At S95, the restart timer T2 is set to the initial state t2 . Further, in step S12, when the output of the zero cross comparator 33 does not become 0 and the excitation pattern does not advance sequentially, a predetermined time t2 is counted, and if the restart timer T2 becomes 0 (the brushless motor 11 If it is determined that the startup is not performed), the process advances to step S13. Then, in step S13, interrupts are disabled, and the process returns to step S1 for restarting.

また、上述した実施例においては、第4図に示
すように、回転子13の回転方向を矢印方向に決
めたために、第9図に示すの時(W相の電気子
コイル14cの誘起電圧Ewである第9図Dの極
性が負で、励磁切換え信号である第9図Eの立ち
上がりの時)を検出して、モータ11を起動した
が、回転子13の回転が矢印方向と反対の時に
は、第9図に示すの時(W相の電機子コイル1
4cの誘起電圧Ewである第9図Fの極性が負で、
励磁切換信号である第9図Fの立ち下がりの時)
を検出すればよい。
In addition, in the embodiment described above, since the rotation direction of the rotor 13 is determined in the direction of the arrow as shown in FIG. When the polarity of Fig. 9 D is negative and the excitation switching signal Fig. 9 E rises), the motor 11 is started, but when the rotor 13 rotates in the opposite direction to the arrow direction , as shown in Fig. 9 (W-phase armature coil 1
The polarity of Figure 9F, which is the induced voltage Ew of 4c, is negative,
(at the falling edge of Fig. 9 F, which is the excitation switching signal)
All you have to do is detect it.

さらに、3相2極のブラシレスモータを例とし
て示しているが、回転子13の永久磁石の極数は
6の倍数を除く偶数倍であればよい。
Further, although a three-phase, two-pole brushless motor is shown as an example, the number of poles of the permanent magnets of the rotor 13 may be an even number excluding a multiple of six.

また、第1図において、起動タイマ回路44を
用いているが、起動タイマ回路44を用いずに、
リセツト回路43の信号およびDフリツプ・フロ
ツプ42の信号をリングカウンタ回路35に入力
してもよい。
In addition, although the startup timer circuit 44 is used in FIG. 1, the startup timer circuit 44 is not used;
The signal from reset circuit 43 and the signal from D flip-flop 42 may be input to ring counter circuit 35.

そして、上述した実施例ではDフリツプ・フロ
ツプ42を用いているが、例えばRSフリツプ・
フロツプ、JKフリツプ・フロツプ等、起動点b1
の検出が出来るものであればよい。
In the embodiment described above, the D flip-flop 42 is used, but for example, the RS flip-flop 42 is used.
Flop, JK flip/flop, etc., starting point b 1
It suffices as long as it can detect.

また、3相のインバータ回路20にパワートラ
ンジスタ20a〜20fを用いたが、例えばサイ
リスタやリレー等でもよい。
Moreover, although the power transistors 20a to 20f are used in the three-phase inverter circuit 20, for example, thyristors, relays, etc. may be used.

(発明の効果) 以上述べたように本発明においては、起動時の
回転子の位置決めの際に、第1の検出手段により
検出した電機子コイルに誘起される誘起電圧の極
性と、励磁切換え信号とから、第2の検出手段に
より、起動信号を検出し、インバータ回路を介し
て、電機子コイルの励磁電流を変えて、モータを
起動するため、起動時に、回転子の振動が収束す
るまでの時間が不要となり、応答性を非常によく
することができるという優れた効果がある。
(Effects of the Invention) As described above, in the present invention, when positioning the rotor at startup, the polarity of the induced voltage induced in the armature coil detected by the first detection means and the excitation switching signal Therefore, the second detection means detects the starting signal and changes the excitation current of the armature coil via the inverter circuit to start the motor. This has the excellent effect of eliminating the need for time and improving responsiveness.

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

第1図は本発明の一実施例に係るブラシレスモ
ータの制御回路を説明する図、第2図は上記制御
回路における各部の信号電圧の状態を示す図、第
3図はこのモータ起動時の電機子コイルに対する
励磁順序を説明する図、第4図は3相ブラシレス
モータの視覚的モデルを示す図、第5図は起動前
の回転子の静止点の状態の例を示す図、第6図お
よび第7図は回転子の振動減衰状態を示す図、第
8図A,Bは回転子の振動状態と誘起電圧の状態
を示す波形図、第9図は第7図および第8図にお
ける起動点を検出するための信号を示す図、第1
0図は励磁切換信号のパルスエツジと誘起電圧
Ewとの間の対応図、第11図は起動点を検出す
るための作動図、第12図は第4図に示す視覚的
モデルに対応して示した起動順序を説明する図、
第13図はブラシレスモータの起動を示す作動
図、第14図は回転子が振動しない状態でのブラ
シレスモータの起動を示す作動図、第15図は本
発明におけるブラシレスモータの制御装置の他の
実施例を示す回路図、第16図A,Bは、第15
図におけるマイクロコンピユータの作動を示すフ
ローチヤート、第17図は従来のブラシレスモー
タの位置検出機構を説明する図、第18図は第1
7図におけるモータの駆動制御回路を示す図であ
る。 11……ブラシレスモータ、13……回転子、
14……電機子コイル、20……3相のインバー
タ回路、22……抵抗回路。
FIG. 1 is a diagram illustrating a control circuit of a brushless motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing signal voltage states of various parts in the control circuit, and FIG. 3 is a diagram showing the electric motor at the time of starting the motor. A diagram explaining the excitation order for the child coils, FIG. 4 is a diagram showing a visual model of a three-phase brushless motor, FIG. 5 is a diagram showing an example of the state of the rotor's rest point before starting, Fig. 7 is a diagram showing the rotor vibration damping state, Fig. 8 A and B are waveform diagrams showing the rotor vibration state and induced voltage state, and Fig. 9 is the starting point in Figs. 7 and 8. Diagram 1 showing signals for detecting
Figure 0 shows the pulse edge of the excitation switching signal and the induced voltage.
Ew, FIG. 11 is an operation diagram for detecting the starting point, and FIG. 12 is a diagram explaining the starting order shown in correspondence with the visual model shown in FIG. 4.
FIG. 13 is an operation diagram showing startup of the brushless motor, FIG. 14 is an operation diagram showing startup of the brushless motor in a state where the rotor does not vibrate, and FIG. 15 is another embodiment of the brushless motor control device according to the present invention. The circuit diagrams illustrating the examples, FIGS.
17 is a flowchart showing the operation of the microcomputer in the figure, FIG. 17 is a diagram explaining the position detection mechanism of a conventional brushless motor, and FIG.
8 is a diagram showing a drive control circuit for the motor in FIG. 7. FIG. 11...Brushless motor, 13...Rotor,
14...armature coil, 20...3-phase inverter circuit, 22...resistance circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 3相Y結線に接続された電機子コイルと、 この電機子コイルに対して並列状態でY結線に
接続される抵抗回路と、 前記電機子コイルの中性点と前記抵抗回路の中
性点との間の電位差変動に対応して前記電機子コ
イルに対する励磁電流を切換え制御する励磁切換
え信号を発生する信号発生手段と、 この信号発生手段の励磁切換え信号に対応し
て、前記電機子コイルに対する励磁電流を切換え
制御するインバータ回路と、 このインバータ回路により前記電機子コイルに
対する励磁電流を切換えて回転するとともに、複
数極の永久磁石からなる回転子と、 起動時に2相の前記電機子コイルに励磁電流を
流し、残りの1相の前記電機子コイルに前記回転
子の振動により発生する誘起電圧の極性を検出す
る第1の検出手段と、 この第1の検出手段による誘起電圧の特定の極
性と、前記信号発生手段の励磁切換え信号とか
ら、前記回転子の起動位置を検出し、前記インバ
ータ回路にモータ起動信号を入力する第2の検出
手段と、 を有するブラシレスモータの制御装置。
[Scope of Claims] 1. An armature coil connected to a three-phase Y connection, a resistance circuit connected to the Y connection in parallel with the armature coil, and a neutral point of the armature coil and the signal generating means for generating an excitation switching signal for switching and controlling the excitation current to the armature coil in response to fluctuations in potential difference between the resistor circuit and the neutral point; , an inverter circuit that switches and controls the excitation current to the armature coil; a rotor that rotates by switching the excitation current to the armature coil by the inverter circuit; and a rotor consisting of a multi-pole permanent magnet; a first detection means for passing an excitation current through the armature coil and detecting the polarity of an induced voltage generated by vibration of the rotor in the armature coil of the remaining one phase; and induced voltage by the first detection means. a second detection means for detecting a starting position of the rotor from a specific polarity of voltage and an excitation switching signal of the signal generating means and inputting a motor starting signal to the inverter circuit; Control device.
JP60028063A 1984-10-04 1985-02-14 Controller of brushless motor Granted JPS61189185A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60028063A JPS61189185A (en) 1985-02-14 1985-02-14 Controller of brushless motor
US06/780,970 US4641066A (en) 1984-10-04 1985-09-27 Control apparatus for brushless motor
BR8504804A BR8504804A (en) 1984-10-04 1985-09-30 CONTROL UNIT FOR AN ELECTRIC MOTOR WITHOUT BRUSHES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60028063A JPS61189185A (en) 1985-02-14 1985-02-14 Controller of brushless motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61189185A JPS61189185A (en) 1986-08-22
JPH0572197B2 true JPH0572197B2 (en) 1993-10-08

Family

ID=12238304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60028063A Granted JPS61189185A (en) 1984-10-04 1985-02-14 Controller of brushless motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61189185A (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2573071B2 (en) * 1989-11-30 1997-01-16 日本電産株式会社 Starting method of sensorless motor
JP2573075B2 (en) * 1989-12-28 1997-01-16 日本電産株式会社 Starting method of sensorless motor
JP2002034280A (en) * 2000-07-18 2002-01-31 Daikin Ind Ltd Method and device for controlling brushless dc motor
JP4789647B2 (en) * 2006-02-20 2011-10-12 パナソニック株式会社 Motor drive device
JP5159465B2 (en) * 2008-06-24 2013-03-06 株式会社東芝 Motor control device and semiconductor integrated circuit device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61189185A (en) 1986-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4641066A (en) Control apparatus for brushless motor
JPH11356088A (en) Driver of brushless motor
JPS59149780A (en) Drive device for motor
WO1995027328A1 (en) Method of controlling driving of brushless dc motor, and apparatus therefor, and electric machinery and apparatus used therefor
JPH0847285A (en) Control circuit for brushless motor
JPH01308192A (en) Starting method for sensorless brushless motor
JPH0572197B2 (en)
JPH10146086A (en) Inverter drive circuit for motor
JP2002186283A (en) Switched reluctance motor and its drive circuit without sensor
JPH08191591A (en) Device for controlling drive of brushless motor
JPS6188784A (en) Controller of brushless motor
JPS60194782A (en) Controller of brushless motor
JP3742291B2 (en) Brushless motor device
JPH04312390A (en) Starter for brushless motor
JPS6220789B2 (en)
JP3244853B2 (en) DC brushless motor drive controller
JP3243884B2 (en) Brushless motor and its stopping method
JP3362150B2 (en) Brushless DC motor driving method and device
JPH07245983A (en) Sensorless brushless motor
JPH04197099A (en) Step motor driving system
JP3254056B2 (en) Sensorless brushless motor
JPH0670578A (en) Brushless motor control circuit
JPH0817595B2 (en) Starting method of brushless DC motor
JPH0336237Y2 (en)
JP2002199777A (en) Drive circuit for motor, and blower provided therewith

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term