JPH0588076B2 - - Google Patents
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- JPH0588076B2 JPH0588076B2 JP61173926A JP17392686A JPH0588076B2 JP H0588076 B2 JPH0588076 B2 JP H0588076B2 JP 61173926 A JP61173926 A JP 61173926A JP 17392686 A JP17392686 A JP 17392686A JP H0588076 B2 JPH0588076 B2 JP H0588076B2
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- JP
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- rotor
- brushless motor
- speed
- current
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 24
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 4
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/185—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using inductance sensing, e.g. pulse excitation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/20—Arrangements for starting
- H02P6/22—Arrangements for starting in a selected direction of rotation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Impression-Transfer Materials And Handling Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はプリンタ等に用いられる直流ブラシレ
スモータの駆動方法に関し、特に直流ブラシレス
モータの原点位置決めに関するものである。
スモータの駆動方法に関し、特に直流ブラシレス
モータの原点位置決めに関するものである。
（従来の技術）
従来のこの種の直流ブラシレスモータの構造を
第３図，，及びに示す。第３図のは断
面図、はステータの平面図、はロータ平面
図、は電機子コイルの結線図である。これらの
図において１はステータで、磁性材料より成るス
テータヨーク２上に絶縁板３を介して基板４を設
け、該基板４上に複数の電機子コイル５を実装す
ると共に、所定の電機子コイル５の中心部にホー
ル素子６を配し、かつこれらの電機子コイル５を
囲うように前記基板４上に速度検出用パターン７
（以下FGパターンと略記する）を形成した構造と
なつている。本例の場合、前記電機子コイル５
は、第３図に示すように５−１，５−２，５−
３，５−１′，５−２′，５−３′の如く円形に６
個配されていて、第３図に示すように３相
（φ1，φ2，φ3）結線されており、また前記ホール
素子６は電気角で120゜ずつ位相がずれるように３
個接続されている。８は前記ステータ１の中心部
に設けた軸受で、この軸受８は後述するロータの
シヤフトを回転可能に支持している。９はロータ
で、第３図に示す如く磁性材料より成るロータ
ヨーク１０に、扇形にＮ，Ｓ極交互に８等分割着
磁された円板状のマグネツト１１と、前記FGパ
ターン７のピツチと同じ間隔で分割されてＮ，Ｓ
極交互に着磁されたリング状のマグネツト１２と
を取付けると共に、ロータヨーク１０の中心部に
シヤフト１３を設けた構造となつている。前記マ
グネツト１１はステータ１の電機子コイル５と対
向し、またマグネツト１２はFGパターン７と対
向してい。
第３図，，及びに示す。第３図のは断
面図、はステータの平面図、はロータ平面
図、は電機子コイルの結線図である。これらの
図において１はステータで、磁性材料より成るス
テータヨーク２上に絶縁板３を介して基板４を設
け、該基板４上に複数の電機子コイル５を実装す
ると共に、所定の電機子コイル５の中心部にホー
ル素子６を配し、かつこれらの電機子コイル５を
囲うように前記基板４上に速度検出用パターン７
（以下FGパターンと略記する）を形成した構造と
なつている。本例の場合、前記電機子コイル５
は、第３図に示すように５−１，５−２，５−
３，５−１′，５−２′，５−３′の如く円形に６
個配されていて、第３図に示すように３相
（φ1，φ2，φ3）結線されており、また前記ホール
素子６は電気角で120゜ずつ位相がずれるように３
個接続されている。８は前記ステータ１の中心部
に設けた軸受で、この軸受８は後述するロータの
シヤフトを回転可能に支持している。９はロータ
で、第３図に示す如く磁性材料より成るロータ
ヨーク１０に、扇形にＮ，Ｓ極交互に８等分割着
磁された円板状のマグネツト１１と、前記FGパ
ターン７のピツチと同じ間隔で分割されてＮ，Ｓ
極交互に着磁されたリング状のマグネツト１２と
を取付けると共に、ロータヨーク１０の中心部に
シヤフト１３を設けた構造となつている。前記マ
グネツト１１はステータ１の電機子コイル５と対
向し、またマグネツト１２はFGパターン７と対
向してい。
次に、動作原理を簡単に説明する。まず３個の
ホール素子６の検出出力によりロータ９の位置を
検知し、その位置での電流の電機子コイル５に通
電する。この通電により電機子コイル５はフレミ
ングの左手の法則により電流力を受けるが、電機
子コイル５は固定されているため、マグネツト１
１に反力が作用してロータ９が回転する。ロータ
９が回転すると、リング状のマグネツト１２によ
つてFGパターン７に交流電流が誘起される。そ
こで誘起された交流電流をパルス状信号に変換
し、そのパルス幅、つまり誘起電流の周期を計測
することにより、直流ブラシレスモータの加速、
減速、定速制御を行なう。
ホール素子６の検出出力によりロータ９の位置を
検知し、その位置での電流の電機子コイル５に通
電する。この通電により電機子コイル５はフレミ
ングの左手の法則により電流力を受けるが、電機
子コイル５は固定されているため、マグネツト１
１に反力が作用してロータ９が回転する。ロータ
９が回転すると、リング状のマグネツト１２によ
つてFGパターン７に交流電流が誘起される。そ
こで誘起された交流電流をパルス状信号に変換
し、そのパルス幅、つまり誘起電流の周期を計測
することにより、直流ブラシレスモータの加速、
減速、定速制御を行なう。
ところが、上記従来の直流ブラシレスモータで
は、位置検出と速度検出のために、それぞれ３個
のホール素子６と１個のFGパターン７を設け、
これらの出力する４種類の信号に基づいて駆動制
御が行なわれる。このため回路部品の数が多くな
り、しかもホール素子６の性能のバラツキとか組
立時の取付誤差が問題となつてくる。
は、位置検出と速度検出のために、それぞれ３個
のホール素子６と１個のFGパターン７を設け、
これらの出力する４種類の信号に基づいて駆動制
御が行なわれる。このため回路部品の数が多くな
り、しかもホール素子６の性能のバラツキとか組
立時の取付誤差が問題となつてくる。
また、電機子コイル５の中心部にホール素子６
を配置する構造としているために、電機子コイル
５の内側にコイルを充分に巻くことができなくな
り、そのためトルクが充分出せなかつたり、組立
が複雑になるという欠点がある。
を配置する構造としているために、電機子コイル
５の内側にコイルを充分に巻くことができなくな
り、そのためトルクが充分出せなかつたり、組立
が複雑になるという欠点がある。
このような欠点を解消するため、本出願人は、
位置検出素子を取除き速度検出素子だけで制御を
行なう直流ブラシレスモータの駆動方法を提案し
ている（特開昭59−194692号公報）。以下の方法
について第４図ないし第７図を参照して説明す
る。
位置検出素子を取除き速度検出素子だけで制御を
行なう直流ブラシレスモータの駆動方法を提案し
ている（特開昭59−194692号公報）。以下の方法
について第４図ないし第７図を参照して説明す
る。
第４図，はこの方法が適用される直流ブラ
シレスモータのロータ９′の構成を示す断面図及
び平面図で、同図に示すようにロータ９′はロー
タヨーク１０′と円板状マグネツト１１′とシヤフ
ト１３′及び速度検出用スリツト板１４で構成さ
れている。スリツト板１４には周方向に複数のス
リツト１４ａが形成されている。ステータ１′は、
第３図においてホール素子６及びFGパターン
７を削除したものと同じであるので、ここでは図
を省略している。
シレスモータのロータ９′の構成を示す断面図及
び平面図で、同図に示すようにロータ９′はロー
タヨーク１０′と円板状マグネツト１１′とシヤフ
ト１３′及び速度検出用スリツト板１４で構成さ
れている。スリツト板１４には周方向に複数のス
リツト１４ａが形成されている。ステータ１′は、
第３図においてホール素子６及びFGパターン
７を削除したものと同じであるので、ここでは図
を省略している。
第５図は３相モータの簡易回路図で、図におい
て１５〜２０はトランジスタ、２１〜２３は電機
子コイルであり、ここで電機子コイル２１は第１
図における電機子コイル５−１，５−１′に、２
２は同じく５−２，５−２′に、２３は同じく５
−３，５−３′にそれぞれ対応する。２４ａは電
源の正側端子、２４ｂは電源の負側端子を示して
いる。
て１５〜２０はトランジスタ、２１〜２３は電機
子コイルであり、ここで電機子コイル２１は第１
図における電機子コイル５−１，５−１′に、２
２は同じく５−２，５−２′に、２３は同じく５
−３，５−３′にそれぞれ対応する。２４ａは電
源の正側端子、２４ｂは電源の負側端子を示して
いる。
前記電機子コイル２１〜２３に流す電流の方向
は、２相励磁の場合、第５図における，，
と、図示はしていないがこれらと反対方向の −
１ ， −２ ， −３ の６種類である。各電機子
コイル２１，２２，２３に矢印，，， −
１ ， −２ ， −３ 方向の定電流を流した場合
の出力トルク波形を示したものが第６図である。
第６図において、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，
a′は、各出力トルク波形と点線Ｐ−P′との交点で
あり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，A′は、前記ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，a′点のトルクを発生するロ
ータ９′の位置である。
は、２相励磁の場合、第５図における，，
と、図示はしていないがこれらと反対方向の −
１ ， −２ ， −３ の６種類である。各電機子
コイル２１，２２，２３に矢印，，， −
１ ， −２ ， −３ 方向の定電流を流した場合
の出力トルク波形を示したものが第６図である。
第６図において、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，
a′は、各出力トルク波形と点線Ｐ−P′との交点で
あり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，A′は、前記ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，a′点のトルクを発生するロ
ータ９′の位置である。
これら６種類の波形は、電気角で60゜ずつずれ
た相似形であり、図示したａ点からｂ点では〓，
ｂ点からｃ点では、，ｃ点からｄ点では…と
いう具合に電流の流す方向を60゜ごとに切換える
と、点線Ｐ−P′の上の部分のリツプルの最も少な
い出力トルクが得られ、ロータ９′は正回転（第
４図の矢印Ｋ方向から見て時計方向）する。逆
回転（反時計方向）の場合は、第６図の点線Ｑ−
Q′の下の部分を利用すればよい。
た相似形であり、図示したａ点からｂ点では〓，
ｂ点からｃ点では、，ｃ点からｄ点では…と
いう具合に電流の流す方向を60゜ごとに切換える
と、点線Ｐ−P′の上の部分のリツプルの最も少な
い出力トルクが得られ、ロータ９′は正回転（第
４図の矢印Ｋ方向から見て時計方向）する。逆
回転（反時計方向）の場合は、第６図の点線Ｑ−
Q′の下の部分を利用すればよい。
以上のように、電気角60゜ごとに電流を切換え
ると、１周期（ａ〜a′）では６回切換えることに
なる。また、この１周期はマグネツト１１′のＮ，
Ｓ極ピツチであり、第４図から明らかなよう
に、ロータ９′の１回転につき４周期となるので、
ロータ９′の１回転当り６×４＝24回の電流切換
えが必要となる。このとき、例えば速度検出用ス
リツト板１４に96個のスリツト１４ａが等間隔で
配列されていると、１回の通電期間、例えば第６
図のａ点からｂ点では、96÷24＝４個のパルス、
またはビツト情報の０か１かでは２倍の８個の状
態が現われる。
ると、１周期（ａ〜a′）では６回切換えることに
なる。また、この１周期はマグネツト１１′のＮ，
Ｓ極ピツチであり、第４図から明らかなよう
に、ロータ９′の１回転につき４周期となるので、
ロータ９′の１回転当り６×４＝24回の電流切換
えが必要となる。このとき、例えば速度検出用ス
リツト板１４に96個のスリツト１４ａが等間隔で
配列されていると、１回の通電期間、例えば第６
図のａ点からｂ点では、96÷24＝４個のパルス、
またはビツト情報の０か１かでは２倍の８個の状
態が現われる。
起動時において、ロータ９′のマグネツト１
１′とステータ１′の電機子コイル２１〜２３との
位置の相対関係は、第６図のＡ点からA′点まで
の間のどれかである。従つて、初めに方向の電
流を流し、マグネツト１１′が停止するまでの充
分な時間を置き、次の方向の電流を流し、同様
に充分な時間を置くと、方向の電流を流した場
合に、Ａ点（またはA′点）でつり合つた状態で
あつても、またＤ点でロツクされた状態であつて
も、方向の電流を流すことにより、Ｅ点でロツ
ク状態にさせることができる。
１′とステータ１′の電機子コイル２１〜２３との
位置の相対関係は、第６図のＡ点からA′点まで
の間のどれかである。従つて、初めに方向の電
流を流し、マグネツト１１′が停止するまでの充
分な時間を置き、次の方向の電流を流し、同様
に充分な時間を置くと、方向の電流を流した場
合に、Ａ点（またはA′点）でつり合つた状態で
あつても、またＤ点でロツクされた状態であつて
も、方向の電流を流すことにより、Ｅ点でロツ
ク状態にさせることができる。
このようにすれば、起動時にマグネツト１１′
がどの位置にあつても→の順で電流を流すこ
とにより、マグネツト１１の位置をＥ点に設定で
きる。そして、それから正回転に駆動する場合に
は、 −１ → −２ → −３ →→→→ −
１ …の順番に、また逆回転に駆動する場合には、
−３ → −２ → −１ →→→→ −３
…の順番に電流を流してやればよいわけである。
そして、その際電流の方向を切換えるタイミング
は、前述したように速度検出用スリツト板１４か
らの出力の４個のパルス、また８個の状態が検知
されたときに切換えればよい。起動後は、速度検
出用スリツト板１４に対応して設けられた速度検
出器（図示せず）からのパルス数をカウンタ（図
示せず）でカウントし、その数が所定数となるま
でモータを駆動する。これにより目的位置までモ
ータを回転駆動させることができる。
がどの位置にあつても→の順で電流を流すこ
とにより、マグネツト１１の位置をＥ点に設定で
きる。そして、それから正回転に駆動する場合に
は、 −１ → −２ → −３ →→→→ −
１ …の順番に、また逆回転に駆動する場合には、
−３ → −２ → −１ →→→→ −３
…の順番に電流を流してやればよいわけである。
そして、その際電流の方向を切換えるタイミング
は、前述したように速度検出用スリツト板１４か
らの出力の４個のパルス、また８個の状態が検知
されたときに切換えればよい。起動後は、速度検
出用スリツト板１４に対応して設けられた速度検
出器（図示せず）からのパルス数をカウンタ（図
示せず）でカウントし、その数が所定数となるま
でモータを駆動する。これにより目的位置までモ
ータを回転駆動させることができる。
次に、モータを正・逆両回転させる場合の方法
について説明する。その場合、回転方向を検知す
るために、速度検出用スリツト板１４に対応して
設けられる２つの速度検出器を電気角90゜ずらし
て配置する。そのときの検出出力φA，φBは第７
図のようになり、該φA，φB ２ビツト（φB：上
位ビツト、φA：下位ビツト）を用いてデジタル
的に検出器出力を表わしたのが、第７図の下に示
した値である。
について説明する。その場合、回転方向を検知す
るために、速度検出用スリツト板１４に対応して
設けられる２つの速度検出器を電気角90゜ずらし
て配置する。そのときの検出出力φA，φBは第７
図のようになり、該φA，φB ２ビツト（φB：上
位ビツト、φA：下位ビツト）を用いてデジタル
的に検出器出力を表わしたのが、第７図の下に示
した値である。
よつて、速度検出器のデジタル出力値０→２→
３→１→０…が正回転とすると、０→１→３→２
→０…が逆回転となる。従つて、前述の電流切換
えタイミングは、速度検出用スリツト板１４が同
じものとすると、４個のパルスの４倍の16個の検
出器出力値によつて決定されることになる。この
場合の駆動方法では、最初の設定は前述と同様な
ので省略する。
３→１→０…が正回転とすると、０→１→３→２
→０…が逆回転となる。従つて、前述の電流切換
えタイミングは、速度検出用スリツト板１４が同
じものとすると、４個のパルスの４倍の16個の検
出器出力値によつて決定されることになる。この
場合の駆動方法では、最初の設定は前述と同様な
ので省略する。
次に、回転方向の切り換え方法や、やはり第６
図によつて説明する。今、正回転に駆動を開始し
たとすると、正回転方向の電流の情報と、それと
逆方向の電流の情報とを用意する。後者は逆回転
方向の電流の情報である。例えば方向の電流を
正回転方向として流している場合、 −２ の電流
方向を逆回転方向として用意すればよい。
図によつて説明する。今、正回転に駆動を開始し
たとすると、正回転方向の電流の情報と、それと
逆方向の電流の情報とを用意する。後者は逆回転
方向の電流の情報である。例えば方向の電流を
正回転方向として流している場合、 −２ の電流
方向を逆回転方向として用意すればよい。
また、速度検出器の出力をカウンタでカウント
し、正回転方向のときはインクリメントして、カ
ウント値が16になれば０にもどし、逆回転方向の
ときにはデクリメントし、カウント値が０になれ
ば16に設定するようにする。
し、正回転方向のときはインクリメントして、カ
ウント値が16になれば０にもどし、逆回転方向の
ときにはデクリメントし、カウント値が０になれ
ば16に設定するようにする。
そして、第６図のＦ点において回転方向を切換
えるならば、Ｄ点において方向の電流を流し
て、後は検出器出力のみを検知し、Ｅ点にな(1)れ
ば、正回転方向の電流 −１ と逆回転方向の電流
の情報の用意だけし、実際に流す電流はのま
まとする。そして、Ｆ点でロツク状態になつて停
止すれば、用意されている逆回転方向の電流か
ら流して駆動すればよい。もし、Ｆ点を通過して
も、検出器出力さえ確実に検知すれば、次の正回
転方向は〓、逆回転方向はの情報が用意される
ので、位置ずれは生じない。
えるならば、Ｄ点において方向の電流を流し
て、後は検出器出力のみを検知し、Ｅ点にな(1)れ
ば、正回転方向の電流 −１ と逆回転方向の電流
の情報の用意だけし、実際に流す電流はのま
まとする。そして、Ｆ点でロツク状態になつて停
止すれば、用意されている逆回転方向の電流か
ら流して駆動すればよい。もし、Ｆ点を通過して
も、検出器出力さえ確実に検知すれば、次の正回
転方向は〓、逆回転方向はの情報が用意される
ので、位置ずれは生じない。
これらを連続して行うことにより、ホール素子
６がなくてもロータ９′の位置制御が可能である。
６がなくてもロータ９′の位置制御が可能である。
速度制御については、従来と同様の方式で行え
ばよい。
ばよい。
以上のようにして、位置検出用のホホール素子
６を使用することなく、ロータ９′の原点位置決
めが可能となつた。
６を使用することなく、ロータ９′の原点位置決
めが可能となつた。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、前述の本出願人が先に提案した
方法にも更に改良すべき点があることが判明し
た。ここでこの改良すべき点について説明する。
方法にも更に改良すべき点があることが判明し
た。ここでこの改良すべき点について説明する。
第８図は本出願人が先に提案した方法が適用さ
れる直流ブラシレスモータを含むプリンタの一部
を示す図である。同図において、２５がその直流
ブラシレスモータである。このモータ２５は既に
述べたように位置検出用のホール素子は備えてい
ない。モータ２５のシヤフト２６にはプーリ２７
が回転自在に固定されている。プーリ２７とプー
リ２８との間には駆動ベルト２９が巻掛けられて
いる。駆動ベルト２９には図示しないキヤリツジ
が連結されており、このキヤリツジには印字ヘツ
ド３０が搭載されている。またモータ２５はイン
クリボン巻取りギヤ３１にも連結されており、イ
ンクリボン３２のリボン送りのための駆動力を伝
達する。
れる直流ブラシレスモータを含むプリンタの一部
を示す図である。同図において、２５がその直流
ブラシレスモータである。このモータ２５は既に
述べたように位置検出用のホール素子は備えてい
ない。モータ２５のシヤフト２６にはプーリ２７
が回転自在に固定されている。プーリ２７とプー
リ２８との間には駆動ベルト２９が巻掛けられて
いる。駆動ベルト２９には図示しないキヤリツジ
が連結されており、このキヤリツジには印字ヘツ
ド３０が搭載されている。またモータ２５はイン
クリボン巻取りギヤ３１にも連結されており、イ
ンクリボン３２のリボン送りのための駆動力を伝
達する。
このような構成のプリンタにおいて、上述の方
法により、モータ２５の起動を行なう場合、モー
タ２５の停止位置近傍のトルクが小さくなつてい
る。すなわち、例えば第５図のＦ点を停止位置と
するとＦ点の近傍でトルクが小さくなつているこ
とがわかる。このため、インクリボン側の負荷に
より、ロータ９′が正規の停止点に正確に位置づ
けができなくなつてしまう。この負荷による位置
決め誤差がその後のモータ駆動において比較的大
きなトルクリツプルを生じさせる原因となり、そ
の結果、定速駆動が困難になるという問題があつ
た。
法により、モータ２５の起動を行なう場合、モー
タ２５の停止位置近傍のトルクが小さくなつてい
る。すなわち、例えば第５図のＦ点を停止位置と
するとＦ点の近傍でトルクが小さくなつているこ
とがわかる。このため、インクリボン側の負荷に
より、ロータ９′が正規の停止点に正確に位置づ
けができなくなつてしまう。この負荷による位置
決め誤差がその後のモータ駆動において比較的大
きなトルクリツプルを生じさせる原因となり、そ
の結果、定速駆動が困難になるという問題があつ
た。
本発明は以上述べた従来技術の問題点を解決す
るとともに本出願人が先に提案した方法を更に改
良するためになされたものであつて、正確に原点
位置決めを行なうことのできる直流ブラシレスモ
ータの駆動方法を提供することを目的とする。
るとともに本出願人が先に提案した方法を更に改
良するためになされたものであつて、正確に原点
位置決めを行なうことのできる直流ブラシレスモ
ータの駆動方法を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、ステータヨーク上に複数の電機子コ
イルを設けて成るステータと、円周方向にＮ極、
Ｓ極を交互に分割着磁した円板状のマグネツトを
前記電機子コイルと対向するようにロータヨーク
に設けて成る回転自在なロータを備え、前記電機
子に所定の励磁方式で通電することにより回転力
を得る直流ブラシレスモータの駆動を制御する方
法であつて、前記ロータの位置検出のための位置
検出素子を設けず、速度検出のための複数のスリ
ツトが形成されたスリツト板を前記ロータに設
け、前記スリツト板から回転速度に比例した周波
数のパルス信号を得る２つの速度検出器を電気角
で90゜位相をずらして配置し、起動時には前記電
機子への通電電流を切換えて数相の励磁をするこ
とにより原点位置決めを行ない、その後前記速度
検出器の出力するパルス数をカウントすることに
より前記ロータの位置検出を行なつて回転駆動の
制御を行ない、さらに前記２つの速度検出器の出
力及びそのパルス数のカウンント結果に基づいて
正、逆回転及び回転方向の切換えの制御を行なう
直流ブラシレスモータの駆動方法を対象とし、前
記従来技術の問題点を解決するため、原点位置決
めの際、少なくとも最後の相を励磁する前に前記
直流ブラシレスモータの負荷を取り除いて原点位
置決めを行なようにしたものである。
イルを設けて成るステータと、円周方向にＮ極、
Ｓ極を交互に分割着磁した円板状のマグネツトを
前記電機子コイルと対向するようにロータヨーク
に設けて成る回転自在なロータを備え、前記電機
子に所定の励磁方式で通電することにより回転力
を得る直流ブラシレスモータの駆動を制御する方
法であつて、前記ロータの位置検出のための位置
検出素子を設けず、速度検出のための複数のスリ
ツトが形成されたスリツト板を前記ロータに設
け、前記スリツト板から回転速度に比例した周波
数のパルス信号を得る２つの速度検出器を電気角
で90゜位相をずらして配置し、起動時には前記電
機子への通電電流を切換えて数相の励磁をするこ
とにより原点位置決めを行ない、その後前記速度
検出器の出力するパルス数をカウントすることに
より前記ロータの位置検出を行なつて回転駆動の
制御を行ない、さらに前記２つの速度検出器の出
力及びそのパルス数のカウンント結果に基づいて
正、逆回転及び回転方向の切換えの制御を行なう
直流ブラシレスモータの駆動方法を対象とし、前
記従来技術の問題点を解決するため、原点位置決
めの際、少なくとも最後の相を励磁する前に前記
直流ブラシレスモータの負荷を取り除いて原点位
置決めを行なようにしたものである。
直流ブラシレスモータの負荷を取り除く方法と
しては、例えばインクリボンの巻取り機構が負荷
となる場合には、一定方向へのリボン巻取りのた
めに設けられる遊星ギヤ機構の動作を利用する方
法がある。この方法では、電源投入後の原点位置
決め時に遊星ギヤがどちらかのアイドルギヤと完
全に噛み合うようにモータを駆動し（第１図参
照）、その後逆方向に駆動する。ただし、このと
き、遊星ギヤがいずれのアイドルギヤとも噛み合
うとがないように駆動する（第１図参照）。こ
れにより、遊星ギヤがフリーとなり、すなわち負
荷がゼロとなり、ロータを正確に位置付けできる
ようになる。
しては、例えばインクリボンの巻取り機構が負荷
となる場合には、一定方向へのリボン巻取りのた
めに設けられる遊星ギヤ機構の動作を利用する方
法がある。この方法では、電源投入後の原点位置
決め時に遊星ギヤがどちらかのアイドルギヤと完
全に噛み合うようにモータを駆動し（第１図参
照）、その後逆方向に駆動する。ただし、このと
き、遊星ギヤがいずれのアイドルギヤとも噛み合
うとがないように駆動する（第１図参照）。こ
れにより、遊星ギヤがフリーとなり、すなわち負
荷がゼロとなり、ロータを正確に位置付けできる
ようになる。
（作用）
本発明の方法によれば原点位置決めに行う際、
直流ブラシレスモータの負荷を解除するので、負
荷による位置決め誤差がなくなり、ロータを常に
正規の停止点に位置づけることが可能となる。こ
のため、その後のモータ駆動において比較的大き
なトルクリツプルが発生せず、良好な定速駆動が
可能となる。
直流ブラシレスモータの負荷を解除するので、負
荷による位置決め誤差がなくなり、ロータを常に
正規の停止点に位置づけることが可能となる。こ
のため、その後のモータ駆動において比較的大き
なトルクリツプルが発生せず、良好な定速駆動が
可能となる。
（実施例）
以下、本発明の一実施例について第１図及び第
２図を参照して詳細に説明する。
２図を参照して詳細に説明する。
本実施例の方法は第４図ないし第７図により既
に説明した直流ブラシレスモータに適用される。
ここではこの直流ブラシレスモータを第８図のよ
うな機構中で使用する場合を例に述べる。本方法
は、原点位置決めの際、少なくとも最後の相を励
磁する前に直流ブラシレスモータ２５の負荷を取
り除いたことに特徴がある。
に説明した直流ブラシレスモータに適用される。
ここではこの直流ブラシレスモータを第８図のよ
うな機構中で使用する場合を例に述べる。本方法
は、原点位置決めの際、少なくとも最後の相を励
磁する前に直流ブラシレスモータ２５の負荷を取
り除いたことに特徴がある。
第１図は本実施例の方法を説明するためのもの
で、直流ブラシレスモータ５５の回転力を利用し
てインクリボン３２（第８図）を一定方向に巻取
るための遊星ギヤ機構を示す図である。この遊星
ギヤ機構は、直流ブラシレスモータ２５の駆動軸
（シヤフト）にとりつけられたモータギヤ３５と、
３個のアイドルギヤ３６，３７，３８と、遊星ギ
ヤ３９と、リボン巻取りギヤ４０（第８図の３１
に対応）とから構成される。
で、直流ブラシレスモータ５５の回転力を利用し
てインクリボン３２（第８図）を一定方向に巻取
るための遊星ギヤ機構を示す図である。この遊星
ギヤ機構は、直流ブラシレスモータ２５の駆動軸
（シヤフト）にとりつけられたモータギヤ３５と、
３個のアイドルギヤ３６，３７，３８と、遊星ギ
ヤ３９と、リボン巻取りギヤ４０（第８図の３１
に対応）とから構成される。
ここで遊星ギヤ機構の動作を説明する。第１図
でモータギヤ３５が左回転している場合、遊星
ギヤ３９はアイドルギヤ３６を介してリボン巻取
りギヤ４０を右回転させる。
でモータギヤ３５が左回転している場合、遊星
ギヤ３９はアイドルギヤ３６を介してリボン巻取
りギヤ４０を右回転させる。
また第１図ではモータギヤ３５が右回転して
いる場合、遊星ギヤ３９はアイドルギヤ３７及び
３８を介してリボン巻取りギヤ４０を右回転させ
る。
いる場合、遊星ギヤ３９はアイドルギヤ３７及び
３８を介してリボン巻取りギヤ４０を右回転させ
る。
第１図はからへの移行する部分を示した
もので、のモータギヤ３５が左回転から右回転
に変わつた際、遊星ギヤ３９がアイドルギヤ３６
と噛合する位置からアイドルギヤ３７と噛合する
位置まで移動する間、リボン巻取りギヤ４０は止
まつている。言いかえると、直流ブラシレスモー
タ２５が回転方向を変え、遊星ギヤ３９が移動す
る間、モータ２５にとつてのリボン駆駆動負荷は
“ゼロ”になる。本実施例ではこれを利用して直
流ブラシレスモータ２５の起動時の原点位置わせ
を行なう。以下この原点位置合わせにつき第２図
を参照して説明する。
もので、のモータギヤ３５が左回転から右回転
に変わつた際、遊星ギヤ３９がアイドルギヤ３６
と噛合する位置からアイドルギヤ３７と噛合する
位置まで移動する間、リボン巻取りギヤ４０は止
まつている。言いかえると、直流ブラシレスモー
タ２５が回転方向を変え、遊星ギヤ３９が移動す
る間、モータ２５にとつてのリボン駆駆動負荷は
“ゼロ”になる。本実施例ではこれを利用して直
流ブラシレスモータ２５の起動時の原点位置わせ
を行なう。以下この原点位置合わせにつき第２図
を参照して説明する。
第２図は直流ブラシレスモータ２５の出力トル
ク波形を示すもので第６図と同様の図である。図
中の太線は起動時のトルク変化を表わしたもので
ある。今、遊星ギヤ２９の移動する為に、直流ブ
ラシレスモータ２５の駆動、言いかえると駆動電
流の切換え数が３回となる様な機構であるとす
る。
ク波形を示すもので第６図と同様の図である。図
中の太線は起動時のトルク変化を表わしたもので
ある。今、遊星ギヤ２９の移動する為に、直流ブ
ラシレスモータ２５の駆動、言いかえると駆動電
流の切換え数が３回となる様な機構であるとす
る。
直流ブラシレスモータ２５の起動時に原点位置
合わせをする方法について述べると、第２図の太
線の様にまず正回転方向（右回転）に３回以上
（たとえば→→→ −１ 、直流ブラシレス
モータ２５が安定するに十分な時間をとりながら
電流を切り換える。その結果、最初の遊星ギヤ３
９の位置にかかわらず、遊星ギヤ機構は第１図
の状態になる。またロータ９′はリボン巻取り機
構の負荷のため −１ の電流によりＧ点で安定す
る。この時点ではロータ９′が最適に安定すべき
A′点とＧ点との間には図示の如くαの誤差が生
じている。この誤差αをほぼゼロにしなければ以
後の定速駆動制御に支障をきたしてしまう。そこ
でロータ９′がＧ点に安定した後、逆回転方向
（左回転）に３回以下（たとえば→）直流ブ
ラシレスモータ２５が安定するに十分な時間をと
りながら電流を切換える。すると、遊星ギヤ機構
は第１図の状態となるため、直流ブラシレスモ
ータ２５に加わるリボン巻取機構の負荷は“ゼ
ロ”となり、ロータ９′は最適な位置Ｅ点にくる。
したがつて前記の誤差αはほぼゼロとすることが
できる。その後の駆動制御は前述の方法と同様に
行なえばよく、安定なモータ駆動制御が行なえる
ようになる。
合わせをする方法について述べると、第２図の太
線の様にまず正回転方向（右回転）に３回以上
（たとえば→→→ −１ 、直流ブラシレス
モータ２５が安定するに十分な時間をとりながら
電流を切り換える。その結果、最初の遊星ギヤ３
９の位置にかかわらず、遊星ギヤ機構は第１図
の状態になる。またロータ９′はリボン巻取り機
構の負荷のため −１ の電流によりＧ点で安定す
る。この時点ではロータ９′が最適に安定すべき
A′点とＧ点との間には図示の如くαの誤差が生
じている。この誤差αをほぼゼロにしなければ以
後の定速駆動制御に支障をきたしてしまう。そこ
でロータ９′がＧ点に安定した後、逆回転方向
（左回転）に３回以下（たとえば→）直流ブ
ラシレスモータ２５が安定するに十分な時間をと
りながら電流を切換える。すると、遊星ギヤ機構
は第１図の状態となるため、直流ブラシレスモ
ータ２５に加わるリボン巻取機構の負荷は“ゼ
ロ”となり、ロータ９′は最適な位置Ｅ点にくる。
したがつて前記の誤差αはほぼゼロとすることが
できる。その後の駆動制御は前述の方法と同様に
行なえばよく、安定なモータ駆動制御が行なえる
ようになる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、位置検
出のためにホール素子を用いた従来の方法の問題
点を解決するとができるとともに、直流ブラシレ
スモータの原点位置決め時に負荷を取り除くため
に負荷の影響によるトルクリツプルに起因する定
速駆動の支障をなくすことが可能となる。したが
つて、部品コストを小さくかつ組立工数を少なく
できるので低価格な直流ブラシレスモータが提供
できる。また、トルクも充分出せ、かつ安定した
定速駆動ができるようになる利点がある。
出のためにホール素子を用いた従来の方法の問題
点を解決するとができるとともに、直流ブラシレ
スモータの原点位置決め時に負荷を取り除くため
に負荷の影響によるトルクリツプルに起因する定
速駆動の支障をなくすことが可能となる。したが
つて、部品コストを小さくかつ組立工数を少なく
できるので低価格な直流ブラシレスモータが提供
できる。また、トルクも充分出せ、かつ安定した
定速駆動ができるようになる利点がある。
第１図〜は本発明の一実施例の方法を説明
するためのもので遊星ギヤ機構の動作を示す図で
ある。第２図は直流ブラシレスモータの原点位置
決め動作の説明図である。第３図は従来の直流ブ
ラシレスモータを示す構造図であり、は断面
図、はステータの平面図、はロータの平面
図、は電機子コイルの結線図である。第４図は
本出願人が先に提案した直流ブラシレスモータを
示す構造図であり、はロータの断面図、はロ
ータの平面図である。第５図は３相モータの回路
図、第６図はその出力トルク波形を示す図、第７
図は第４図の直流ブラシレスモータにおける速度
検出用スリツトの動作説明図、第８図は第４図の
直流ブラシレスモータを使用したプリンタの一部
を示す構造図である。 １……ステータ、２……ステータヨーク、３…
…絶縁板、４……基板、５……電機子コイル、８
……軸受、９，９′……ロータ、１０，１０′……
ロータヨーク、１１，１１′……マグネツト、１
３……シヤフト、１４……速度検出用スリツト
板、１５〜２０……トランジスタ、２１〜２３…
…電機子コイル、２４ａ……電源の正側端子、２
４ｂ……電源の負側端子、２５……直流ブラシレ
スモータ、２６……シヤフト、２７，２８……プ
ーリ、２９……駆動ベルト、３０……印字ヘツ
ド、３１……巻取りギヤ、３２……インクリボ
ン、３５……モータギヤ、３６，３７，３８……
アイドルギヤ、３９……遊星ギヤ、４０……リボ
ン巻取りギヤ。
するためのもので遊星ギヤ機構の動作を示す図で
ある。第２図は直流ブラシレスモータの原点位置
決め動作の説明図である。第３図は従来の直流ブ
ラシレスモータを示す構造図であり、は断面
図、はステータの平面図、はロータの平面
図、は電機子コイルの結線図である。第４図は
本出願人が先に提案した直流ブラシレスモータを
示す構造図であり、はロータの断面図、はロ
ータの平面図である。第５図は３相モータの回路
図、第６図はその出力トルク波形を示す図、第７
図は第４図の直流ブラシレスモータにおける速度
検出用スリツトの動作説明図、第８図は第４図の
直流ブラシレスモータを使用したプリンタの一部
を示す構造図である。 １……ステータ、２……ステータヨーク、３…
…絶縁板、４……基板、５……電機子コイル、８
……軸受、９，９′……ロータ、１０，１０′……
ロータヨーク、１１，１１′……マグネツト、１
３……シヤフト、１４……速度検出用スリツト
板、１５〜２０……トランジスタ、２１〜２３…
…電機子コイル、２４ａ……電源の正側端子、２
４ｂ……電源の負側端子、２５……直流ブラシレ
スモータ、２６……シヤフト、２７，２８……プ
ーリ、２９……駆動ベルト、３０……印字ヘツ
ド、３１……巻取りギヤ、３２……インクリボ
ン、３５……モータギヤ、３６，３７，３８……
アイドルギヤ、３９……遊星ギヤ、４０……リボ
ン巻取りギヤ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ステータヨーク上に複数の電機子コイルを設
けて成るステータと、円周方向にＮ極、Ｓ極を交
互に分割着磁した円板状のマグネツトを前記電機
子コイルと対向するようにロータヨークに設けて
成る回転自在なロータを備え、前記電機子に所定
の励磁方式で通電することにより回転力を得る直
流ブラシレスモータの駆動を制御する方法であつ
て、 前記ロータの位置検出のための位置検出素子を
設けず、 速度検出のための複数のスリツトが形成された
スリツト板を前記ロータに設け、 前記スリツト板から回転速度に比例した周波数
のパルス信号を得る２つの速度検出器を電気角で
90゜位相をずらして配置し、 起動時には前記電機子への通電電流を切換えて
数相の励磁をすることにより原点位置決めを行な
い、その後前記速度検出器の出力するパルス数を
カウントすることにより前記ロータの位置検出を
行なつて回転駆動の制御を行ない、 さらに前記２つの速度検出器の出力及びそのパ
ルス数のカウント結果に基づいて正、逆回転及び
回転方向の切換えの制御を行なう直流ブラシレス
モータの駆動方法において、 原点位置決めの際、少なくとも最後の相を励磁
する前に前記直流ブラシレスモータの負荷を取り
除いて原点位置決めを行なうことを特徴とする直
流ブラシレスモータの駆動方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61173926A JPS6331488A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 直流ブラシレスモ−タの駆動方法 |
| US07/075,034 US4748387A (en) | 1986-07-25 | 1987-07-17 | DC brushless motor driving method and apparatus for accurately controlling starting position of rotor |
| DE8787306448T DE3783674T2 (de) | 1986-07-25 | 1987-07-21 | Verfahren zum antreiben eines buerstenlosen gleichstrommotors und geraet zum praezisen steuern der rotor-startposition. |
| EP87306448A EP0254537B1 (en) | 1986-07-25 | 1987-07-21 | Dc brushless motor driving method and apparatus for accurately controlling starting position of rotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61173926A JPS6331488A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 直流ブラシレスモ−タの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6331488A JPS6331488A (ja) | 1988-02-10 |
| JPH0588076B2 true JPH0588076B2 (ja) | 1993-12-20 |
Family
ID=15969633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61173926A Granted JPS6331488A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 直流ブラシレスモ−タの駆動方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4748387A (ja) |
| EP (1) | EP0254537B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6331488A (ja) |
| DE (1) | DE3783674T2 (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0746915B2 (ja) * | 1988-05-30 | 1995-05-17 | 沖電気工業株式会社 | モータの駆動方法 |
| SE8802394D0 (sv) * | 1988-06-27 | 1988-06-27 | Electrolux Mecatronik Ab | Reluktansmotor |
| US4926099A (en) * | 1989-04-07 | 1990-05-15 | General Motors Corporation | Bimodal controller for a multi-phase brushless DC motor |
| US4986614A (en) * | 1989-08-10 | 1991-01-22 | General Motors Corporation | Motor-driven antilock brake pressure modulator having differential motor performance characteristics |
| DE4012546A1 (de) * | 1990-04-19 | 1991-10-24 | Siemens Ag | Drehmelder |
| US5572097A (en) * | 1991-10-03 | 1996-11-05 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Method and apparatus for starting polyphase dc motor |
| KR100234731B1 (ko) * | 1992-02-21 | 1999-12-15 | 구자홍 | 에스알엠의 위치 검출장치 |
| US5179307A (en) * | 1992-02-24 | 1993-01-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Direct current brushless motor |
| JP2833401B2 (ja) * | 1993-03-23 | 1998-12-09 | 三菱電機株式会社 | 駆動制御装置 |
| GB9311694D0 (en) * | 1993-06-07 | 1993-07-21 | Switched Reluctance Drives Ltd | Electric machine rotor prosition encoder |
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| GB9506460D0 (en) * | 1995-03-29 | 1995-05-17 | Switched Reluctance Drives Ltd | Apparatus and method for starting a single-phase variable reluctance motor |
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| KR200170195Y1 (ko) * | 1997-03-18 | 2000-02-01 | 윤종용 | 스위치드 릴럭턴스 모터의 위치 감지 장치 |
| US6163123A (en) * | 1997-10-20 | 2000-12-19 | Smc Kabushiki Kaisha | Method for controlling electric actuator and apparatus for the same |
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| GB0012226D0 (en) * | 2000-05-19 | 2000-07-12 | Fast Technology Gmbh | Magnetic-based torque/speed sensor |
| US6476879B1 (en) | 2000-06-19 | 2002-11-05 | Airshow, Inc. | Direct drive LCD retractor |
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| DE10316878B4 (de) * | 2003-04-11 | 2008-04-17 | Diehl Ako Stiftung & Co. Kg | Waschmaschine mit bürstenlos kommutierendem Antriebsmotor |
| DE10337564A1 (de) * | 2003-08-14 | 2005-03-10 | Bosch Gmbh Robert | Einrichtung und Verfahren zur Rotorpositionsbestimmung einer elektrischen Maschine |
| DE102004037584B4 (de) * | 2004-08-03 | 2008-05-08 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit |
| WO2018072810A1 (de) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur ausrichtung einer drehstrommaschine mit sanftanlauf und drehstrommaschine |
| CN108476008B (zh) * | 2017-04-25 | 2023-03-10 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 用于驱动电机转动的控制方法、电子调速器、动力套装和无人飞行器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3324369A (en) * | 1964-10-06 | 1967-06-06 | Ampex | Control system for incremental motors having winding condition sensing including photocells |
| JPS5128322B1 (ja) * | 1970-11-14 | 1976-08-18 | ||
| DE2912232A1 (de) * | 1979-03-28 | 1980-10-23 | Teldix Gmbh | Kollektorloser gleichstrommotor |
| JPS5740357A (en) * | 1980-08-19 | 1982-03-05 | Sony Corp | Brushless motor |
| US4516060A (en) * | 1982-11-19 | 1985-05-07 | Nahum Guzik | Digital motor speed control |
| JPS60118086A (ja) * | 1983-11-01 | 1985-06-25 | Oki Electric Ind Co Ltd | 直流ブラシレスモ−タの原点位置決め方法 |
-
1986
- 1986-07-25 JP JP61173926A patent/JPS6331488A/ja active Granted
-
1987
- 1987-07-17 US US07/075,034 patent/US4748387A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-21 EP EP87306448A patent/EP0254537B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-21 DE DE8787306448T patent/DE3783674T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3783674T2 (de) | 1993-08-19 |
| DE3783674D1 (de) | 1993-03-04 |
| US4748387A (en) | 1988-05-31 |
| JPS6331488A (ja) | 1988-02-10 |
| EP0254537A2 (en) | 1988-01-27 |
| EP0254537A3 (en) | 1988-10-12 |
| EP0254537B1 (en) | 1993-01-20 |
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