JPH06269192A - Dc brushless motor - Google Patents

Dc brushless motor

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Publication number
JPH06269192A
JPH06269192A JP5050472A JP5047293A JPH06269192A JP H06269192 A JPH06269192 A JP H06269192A JP 5050472 A JP5050472 A JP 5050472A JP 5047293 A JP5047293 A JP 5047293A JP H06269192 A JPH06269192 A JP H06269192A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
signal
phases
brushless
motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP5050472A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Inaji
稲治  利夫
Eiji Ueda
英司 上田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP5050472A priority Critical patent/JPH06269192A/en
Publication of JPH06269192A publication Critical patent/JPH06269192A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a DC brushless motor which can be driven with high efficiency without requiring any position detecting element. CONSTITUTION:The DC brushless motor comprises a frequency generator 1 generating frequency signals for a plurality of phases in proportion to the r.p.m. of a rotor 20, a circuit 3 for detecting the rotational direction of the rotor 20 based on the frequency signals for the plurality of phases and outputting a directional signal, a circuit 4 for counting the number of pulses of at least one frequency signal generated from the frequency generator 1 depending on the directional signal, a phase detection circuit 10 outputting a phase signal corresponding to the phase of voltage or current of at least one phase of stator winding having a plurality of phases, a phase regulation circuit 5 for adding/ subtracting the count of the count circuit 4 by a predetermined value corresponding to the rotational direction command and outputting a command value obtained through regulation depending on a phase signal, and a circuit 6 generating waveform signals for the plurality of phases corresponding to the command value.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石回転子の回転
位置を検出するための位置検出素子を不要としたブラシ
レス直流モータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless DC motor which does not require a position detecting element for detecting the rotational position of a permanent magnet rotor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ブラシレス直流モータは、ブラシ付の直
流モータに比べ機械的接点を持たないため長寿命であ
り、電気的雑音も少ない。このため、近年、高信頼性が
要求される産業用機器や映像・音響機器に広く応用され
ている。
2. Description of the Related Art A brushless DC motor has a longer life and less electrical noise than a DC motor with a brush because it has no mechanical contacts. Therefore, in recent years, it has been widely applied to industrial equipment and video / audio equipment that require high reliability.

【0003】従来、この種のブラシレス直流モータは、
固定子巻線の通電相の切換えのためにブラシに相当する
位置検出素子(例えばホール素子)を使用している。し
かしながら、位置検出素子自体決して安価なものではな
く、さらに素子の取付け位置の調整の煩雑さや配線数の
増加により、ブラシレス直流モータはブラシ付直流モー
タに比べて大幅にコストが上昇する欠点がある。また、
モータ内部に位置検出素子を取り付けなければならない
ため、モータの構造上の制約が起こることがしばしばあ
る。近年、機器の小型化に伴い使用されるモータも小型
かつ薄型化され、ホール素子等の位置検出素子を取り付
ける場所的な余裕がなくなってきているのが実状であ
る。そこで、ホール素子の如き位置検出素子の全くない
ブラシレス直流モータが、従来よりいくつか提案されて
いる。
Conventionally, this type of brushless DC motor has been
A position detecting element (for example, a hall element) corresponding to a brush is used for switching the energizing phase of the stator winding. However, the position detection element itself is not inexpensive at all, and the brushless DC motor has a drawback that the cost is significantly increased as compared with the brushed DC motor due to the complexity of adjusting the mounting position of the element and the increase in the number of wires. Also,
Since the position detection element has to be mounted inside the motor, structural restrictions of the motor often occur. In recent years, the motors used have become smaller and thinner along with the downsizing of equipment, and the actual situation is that there is no room for mounting a position detecting element such as a Hall element. Therefore, some brushless DC motors having no position detecting element such as a Hall element have been proposed.

【0004】この種の位置検出素子の全く有していない
ブラシレス直流モータとしては、モータに取り付けられ
た周波数発電機の出力パルスを利用するものがある。こ
れは、回転子の回転に応じたパルスを発生する周波数発
電機の出力パルスをカウンタで計数し、その計数値に対
応して予め設定された電流パターンの駆動電流を3相の
固定子巻線に順次通電させ、永久磁石回転子を回転させ
るものである(例えば、特開昭63−262088号公
報参照)。
As a brushless DC motor having no position detecting element of this kind, there is a brushless DC motor which utilizes an output pulse of a frequency generator attached to the motor. The counter counts the output pulses of a frequency generator that generates pulses according to the rotation of the rotor, and the driving current of a preset current pattern corresponding to the count value is applied to the three-phase stator winding. In order to rotate the permanent magnet rotor (see, for example, JP-A-63-262088).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、電源投入時には回転子の初期位置が分か
らない。そこで、上述した従来技術に示されるブラシレ
ス直流モータでは、特別なリセット信号発生回路を設
け、電源投入時にはリセット信号を用いて上記カウンタ
をリセットし、同時に固定子巻線に所定のリセット電流
を供給して予め回転子と固定子巻線とを所定の位置関係
になるようにしている。
However, in the above structure, the initial position of the rotor cannot be known when the power is turned on. Therefore, in the brushless DC motor shown in the above-mentioned prior art, a special reset signal generation circuit is provided, and when the power is turned on, the counter is reset by using the reset signal, and at the same time, a predetermined reset current is supplied to the stator winding. In advance, the rotor and the stator winding are arranged in a predetermined positional relationship.

【0006】しかし、初期位置を決定するために固定子
巻線に所定のリセット電流を供給すると回転子は回転を
始め、所定の位置を中心に回転子の位置は振動的とな
り、短時間では所定の位置に静止しない。そのため、電
源投入時における固定子巻線に所定のリセット電流を供
給して回転子を所定の位置に静止させるリセットモード
から、回転子の回転に応じて周波数発電機の出力パルス
を計数する正規の位置検出モードには短時間では移行で
きない。その結果、起動時間が長くなるという問題点を
有していた。
However, when a predetermined reset current is supplied to the stator winding in order to determine the initial position, the rotor starts to rotate and the position of the rotor becomes oscillatory around the predetermined position, so that the predetermined position is maintained for a short time. Does not stand still. Therefore, from the reset mode in which a predetermined reset current is supplied to the stator winding when the power is turned on and the rotor is stopped at a predetermined position, a regular generator that counts the output pulse of the frequency generator according to the rotation of the rotor is used. It cannot move to the position detection mode in a short time. As a result, there is a problem that the startup time becomes long.

【0007】したがって、従来技術に示されるブラシレ
ス直流モータは、回転・停止を頻繁に繰り返し、短時間
に起動する必要がある用途には使用できない。
Therefore, the brushless DC motor shown in the prior art cannot be used for applications where it is necessary to start up in a short time by frequently repeating rotation and stop.

【0008】しかも、上述した従来技術に示されるブラ
シレス直流モータでは、電源投入時において回転子の初
期位置を検出するために、固定子巻線にリセット電流を
供給して回転子と固定子巻線とを所定の位置関係になる
ように構成したとしても、回転子が負荷を負った状態に
ある場合には、回転子と固定子巻線との位置関係は負荷
の大きさにより大きく変化する。そのため、リセットモ
ードにおいて回転子を所定の位置に固定することができ
ない。
Further, in the brushless DC motor shown in the above-mentioned prior art, in order to detect the initial position of the rotor when the power is turned on, a reset current is supplied to the stator winding to rotate the rotor and the stator winding. Even if the and are configured to have a predetermined positional relationship, when the rotor is under a load, the positional relationship between the rotor and the stator winding largely changes depending on the magnitude of the load. Therefore, the rotor cannot be fixed at a predetermined position in the reset mode.

【0009】したがって、上述した従来技術に示される
ブラシレス直流モータにあっては、リセットモードから
回転子の回転に応じて周波数発電機の出力パルスを計数
して行う正規の位置検出モードに移行しても、固定子巻
線に供給される電流位相が正規の位相から大きくずれて
いるため高効率な駆動を実現することができない。
Therefore, in the brushless DC motor shown in the above-mentioned prior art, the mode is changed from the reset mode to the normal position detection mode in which the output pulse of the frequency generator is counted according to the rotation of the rotor. However, since the phase of the current supplied to the stator winding deviates greatly from the normal phase, highly efficient driving cannot be realized.

【0010】したがって、従来技術に示されるブラシレ
ス直流モータは、電源投入時においてモータが無負荷状
態である用途にしか適用できないという問題点を有して
いた。
Therefore, the brushless DC motor shown in the prior art has a problem that it can be applied only to applications where the motor is in a no-load state when the power is turned on.

【0011】また、上述した従来技術に示されるよう
な、回転子の回転に応じたパルスを発生する周波数発電
機の出力パルスをカウンタで計数し、その計数値に対応
して駆動電流を3相の固定子巻線に順次通電させて永久
磁石回転子を回転させるブラシレス直流モータでは、連
続駆動中に何らかの原因で周波数発電機の出力にノイズ
が重畳したときカウンタの計数値に誤差を発生し、この
カウント誤差によりモータの効率は低下し、トルクリッ
プルも増加する。さらに、このカウント誤差が累積すれ
ば、モータが停止してしまうという最悪状態を引き起こ
す可能性もあり、上述した従来技術に示されるブラシレ
ス直流モータは信頼性に欠けるという問題点を有してい
た。
Further, as shown in the above-mentioned prior art, the counter counts the output pulses of the frequency generator that generates the pulses according to the rotation of the rotor, and the drive currents corresponding to the counted values are divided into three phases. In a brushless DC motor that sequentially energizes the stator windings of the above to rotate the permanent magnet rotor, when noise is superimposed on the output of the frequency generator for some reason during continuous driving, an error occurs in the count value of the counter. This counting error reduces the motor efficiency and increases the torque ripple. Further, if the count error accumulates, it may cause a worst case of stopping the motor, and the brushless DC motor described in the above-mentioned prior art has a problem of lack of reliability.

【0012】本発明は、電源投入時における回転子と固
定子巻線との位置関係を短時間に検出することができ、
電源投入時における位相合わせモードから回転子の回転
に応じて出力される出力パルスを計数して行う正規の位
置検出モードに速やかに切換えることができるブラシレ
ス直流モータを提供することを目的とする。
According to the present invention, the positional relationship between the rotor and the stator winding when the power is turned on can be detected in a short time.
An object of the present invention is to provide a brushless DC motor capable of promptly switching from a phase matching mode when the power is turned on to a normal position detection mode performed by counting output pulses output according to the rotation of a rotor.

【0013】また本発明は、電源投入時にモータがすで
に負荷を負っている状態であっても、負荷の大きさには
無関係に極めて精度よく回転子の位置を検出することが
可能なブラシレス直流モータを提供することを目的とす
る。
Further, the present invention is a brushless DC motor capable of detecting the position of the rotor with extremely high accuracy regardless of the magnitude of the load even when the motor is already under load when the power is turned on. The purpose is to provide.

【0014】また本発明は、モータが通常回転している
ときに固定子巻線に誘起される誘起電圧の位相と各相の
固定子巻線に通電される電流位相とがそれぞれ一致する
ように位相補正処理を行うことにより、モータを常に高
効率で駆動することが可能なブラシレス直流モータを提
供することを目的とする。
Further, according to the present invention, the phase of the induced voltage induced in the stator winding while the motor is normally rotating and the phase of the current supplied to the stator winding of each phase match. An object of the present invention is to provide a brushless DC motor that can always drive a motor with high efficiency by performing a phase correction process.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のブラシレス直流モータは、永久磁石回転子
の回転数に比例した複数相の周波数信号を発生する周波
数発電機と、前記複数相の周波数信号より永久磁石回転
子の回転方向を検出して方向信号を出力する方向検出手
段と、周波数発電機の少なくとも1つの周波数信号のパ
ルス数を前記方向信号に応じてアップカウントもしくは
ダウンカウントするカウント手段と、前記カウント手段
の計数値に応じた複数相の波形信号を発生する波形発生
手段と、前記複数相の波形信号に応じて固定子巻線に電
力を供給し回転磁界を発生する電力供給手段と、回転磁
界を正逆方向に回転させることにより永久磁石回転子の
磁極の初期位置を検出する初期位置検出手段と、複数相
の固定子巻線に通電される電流位相もしくは固定子巻線
に誘起される誘起電圧の位相を検出する位相検出手段
と、回転方向指令に応じて回転磁界の位相を初期位置か
ら正方向もしくは逆方向に所定の値だけシフトさせ、位
相検出手段の出力に応じて固定子巻線に通電される電流
と固定子巻線に誘起される誘起電圧の位相を補正する位
相調整手段とを含み、電源投入時には固定子の発生する
回転磁界を正逆方向に回転させて永久磁石回転子の初期
位相を合わせ、通常回転時には固定子巻線に通電される
電流と固定子巻線に誘起される誘起電圧の位相が常に一
致するように位相補正するという構成を備えたものであ
る。
In order to solve the above problems, a brushless DC motor according to the present invention comprises a frequency generator that generates frequency signals of a plurality of phases proportional to the number of revolutions of a permanent magnet rotor, and a plurality of the frequency generators. Direction detecting means for detecting the rotation direction of the permanent magnet rotor from the phase frequency signal and outputting a direction signal, and the number of pulses of at least one frequency signal of the frequency generator is up-counted or down-counted according to the direction signal. Counting means, waveform generating means for generating a plurality of phase waveform signals according to the count value of the counting means, and electric power is supplied to the stator windings according to the plurality of phase waveform signals to generate a rotating magnetic field. The power supply means, the initial position detection means for detecting the initial position of the magnetic poles of the permanent magnet rotor by rotating the rotating magnetic field in the forward and reverse directions, and the multi-phase stator winding Detecting means for detecting the current phase or the phase of the induced voltage induced in the stator winding, and the phase of the rotating magnetic field is shifted from the initial position in the forward or reverse direction by a predetermined value according to the rotation direction command. And a phase adjusting means for correcting the phase of the current applied to the stator winding and the induced voltage induced in the stator winding according to the output of the phase detecting means, and the stator is generated when the power is turned on. Rotate the rotating magnetic field in the forward and reverse directions to match the initial phase of the permanent magnet rotor so that during normal rotation, the phase of the current flowing in the stator winding and the phase of the induced voltage induced in the stator winding will always match. It is equipped with a configuration for phase correction.

【0016】[0016]

【作用】本発明は上記した構成によって、本発明のブラ
シレス直流モータは、回転子の回転に応じて発生する周
波数発電機の出力パルスをカウント回路で計数する。そ
の計数値をもとに位置信号を作成しているので、従来の
ブラシレス直流モータに必要とされた位置検出素子が不
要となる。したがって、素子の取付け位置の調整の煩雑
さや配線数が削減され、大幅にモータのコストが低減さ
れる。さらに、モータ内部に位置検出素子を取付ける必
要がないため、モータは構造上の制約を受けず小型化、
薄型化が可能となる。
According to the present invention, the brushless DC motor of the present invention has the above-described structure, and the output pulse of the frequency generator generated according to the rotation of the rotor is counted by the counting circuit. Since the position signal is created based on the count value, the position detecting element required in the conventional brushless DC motor is not necessary. Therefore, the complexity of adjusting the mounting position of the element and the number of wires are reduced, and the cost of the motor is significantly reduced. Furthermore, because it is not necessary to mount a position detection element inside the motor, the motor is not constrained by the structure and can be made compact.
Thinning is possible.

【0017】さらに、通常回転時には固定子巻線に通電
される電流と固定子巻線に誘起される誘起電圧の位相が
一致するように常に位相補正されるので、モータは効率
の高い駆動が可能となる。
Further, during normal rotation, the phase is constantly corrected so that the phase of the current applied to the stator winding and the phase of the induced voltage induced in the stator winding match, so the motor can be driven with high efficiency. Becomes

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の一実施例のブラシレス直流モ
ータについて、図面を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A brushless DC motor according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1は本発明の一実施例におけるブラシレ
ス直流モータの構成を示すブロック図である。図1にお
いて、20は永久磁石回転子、11,12,13は3相
の固定子巻線である。1は周波数発電機で、永久磁石回
転子20の回転に比例した互いに位相の異なる2相の周
波数信号m1,m2を発生する。この2相の周波数信号
m1,m2は、波形整形回路2に入力されて矩形波信号
s1,s2に変換された後、方向検出回路3に入力され
る。方向検出回路3は、永久磁石回転子20の正逆の回
転方向に応じた方向信号dを出力する。4はカウント回
路で、波形整形回路2の出力する矩形波信号s1と方向
検出回路3の出力する方向信号dが入力され、永久磁石
回転子20の回転に応じて発生する矩形波信号s1のパ
ルス数をその回転方向に応じてアップカウントあるいは
ダウンカウントを行う。8は初期位置検出回路で、カウ
ント回路4の計数値cが入力され、位相合わせ時には固
定子の発生する回転磁界を正逆方向に回転させて永久磁
石回転子の初期位置を求め、初期値qをカウント回路4
に出力する。初期位置検出回路8は初期値qをカウント
回路4に出力するだけでなく、位相合わせ時にはアドレ
ス指令bを選択回路9に出力する。10は位相検出回路
で、固定子巻線11,12,13に印加される2相の電
圧の大きさを比較して位相信号gを出力する。5は位相
調整回路で、入力端子14に入力される方向指令rに応
じてカウント回路4の計数値cに所定値の加算もしくは
減算処理を行い、また位相検出回路10の出力する位相
信号gに応じて位相補正を行った後、アドレス信号aを
選択回路9に出力する。選択回路9は、端子15に入力
される位相合わせ指令tに応じてアドレス信号aまたは
アドレス指令bのいずれかを選択してアドレスfを波形
発生回路6に出力する。波形発生回路6は、選択回路9
の出力するアドレスfに応じて3相の位置信号p1,p
2,p3を出力する。7は電力供給回路で、入力された
3相の位置信号p1,p2,p3をそれぞれ増幅して、
位置信号p1,p2,p3の大きさに比例した電流i
1,i2,i3をそれぞれ固定子巻線11,12,13
に供給する。
FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a brushless DC motor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 20 is a permanent magnet rotor and 11, 12, 13 are three-phase stator windings. Reference numeral 1 is a frequency generator, which generates two-phase frequency signals m1 and m2 having different phases proportional to the rotation of the permanent magnet rotor 20. The two-phase frequency signals m1 and m2 are input to the waveform shaping circuit 2 and converted into rectangular wave signals s1 and s2, and then input to the direction detection circuit 3. The direction detection circuit 3 outputs a direction signal d according to the forward and reverse rotation directions of the permanent magnet rotor 20. Reference numeral 4 denotes a count circuit, which receives the rectangular wave signal s1 output from the waveform shaping circuit 2 and the direction signal d output from the direction detection circuit 3 and generates a pulse of the rectangular wave signal s1 generated according to the rotation of the permanent magnet rotor 20. The number is counted up or down depending on the direction of rotation. Reference numeral 8 denotes an initial position detection circuit, which receives the count value c of the counting circuit 4 and rotates the rotating magnetic field generated by the stator in the forward and reverse directions during phase matching to obtain the initial position of the permanent magnet rotor. Counting circuit 4
Output to. The initial position detection circuit 8 not only outputs the initial value q to the count circuit 4, but also outputs the address command b to the selection circuit 9 during phase matching. Reference numeral 10 denotes a phase detection circuit, which compares the magnitudes of the two-phase voltages applied to the stator windings 11, 12, and 13 and outputs a phase signal g. Reference numeral 5 denotes a phase adjustment circuit, which adds or subtracts a predetermined value from the count value c of the count circuit 4 in accordance with the direction command r input to the input terminal 14, and outputs the phase signal g output from the phase detection circuit 10. After performing the phase correction accordingly, the address signal a is output to the selection circuit 9. The selection circuit 9 selects either the address signal a or the address command b according to the phase adjustment command t input to the terminal 15 and outputs the address f to the waveform generation circuit 6. The waveform generation circuit 6 includes a selection circuit 9
Position signals p1 and p of three phases according to the address f output by
2 and p3 are output. A power supply circuit 7 amplifies the input three-phase position signals p1, p2, p3,
The current i proportional to the magnitude of the position signals p1, p2, p3
1, i2 and i3 are respectively connected to stator windings 11, 12, 13
Supply to.

【0020】以上のように構成された一実施例をもとに
して本発明のブラシレス直流モータの動作について詳し
く説明する。
The operation of the brushless DC motor of the present invention will be described in detail with reference to the embodiment constructed as described above.

【0021】まず、永久磁石回転子20が通常状態で回
転しているときについて説明する。図2は方向検出回路
3の一実施例の回路構成図で、その各部信号波形図を図
3に示す。
First, the case where the permanent magnet rotor 20 is rotating in a normal state will be described. 2 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the direction detection circuit 3, and FIG. 3 shows a signal waveform diagram of each part thereof.

【0022】図2において、21はデータ入力型のフリ
ップフロップ回路で、波形整形回路2の出力する2相の
矩形波信号s1,s2が入力される。フリップフロップ
回路21のデータ入力端子Dには矩形波信号s1が入力
され、クロック入力端子CKには矩形波信号s2が入力
される。
In FIG. 2, reference numeral 21 is a data input type flip-flop circuit to which the two-phase rectangular wave signals s1 and s2 output from the waveform shaping circuit 2 are input. The rectangular wave signal s1 is input to the data input terminal D of the flip-flop circuit 21, and the rectangular wave signal s2 is input to the clock input terminal CK.

【0023】図3(a)に、永久磁石回転子20が正方
向に回転しているときの矩形波信号s1,s2の波形を
示し、図3(b)には永久磁石回転子20が逆方向に回
転しているときの矩形波信号s1,s2の波形を示す。
データ入力型のフリップフロップ回路21は、クロック
入力端子CKに入力された信号の立上がりエッジ毎に、
データ入力端子Dの状態を保持し、その状態を出力端子
Qより出力するので、図3(a)のように永久磁石回転
子20が正方向に回転しているときは、データ入力型の
フリップフロップ回路21の出力Qは、常に高電位状態
(以下、”H”状態と呼ぶ)となる。一方、永久磁石回
転子20が逆方向に回転しているときは、図3(b)の
如く矩形波信号s1が矩形波信号s2より位相が90度
だけ遅れるので、出力Qは常に低電位状態(以下、”
L”状態と呼ぶ)となる。
FIG. 3 (a) shows the waveforms of the rectangular wave signals s1 and s2 when the permanent magnet rotor 20 is rotating in the positive direction, and FIG. The waveforms of the rectangular wave signals s1 and s2 when rotating in the direction are shown.
The data input type flip-flop circuit 21 receives the rising edge of the signal input to the clock input terminal CK at each rising edge.
Since the state of the data input terminal D is held and the state is output from the output terminal Q, when the permanent magnet rotor 20 is rotating in the positive direction as shown in FIG. The output Q of the pull-up circuit 21 is always in a high potential state (hereinafter referred to as "H" state). On the other hand, when the permanent magnet rotor 20 is rotating in the opposite direction, the phase of the rectangular wave signal s1 lags behind the rectangular wave signal s2 by 90 degrees as shown in FIG. (Less than,"
This is called the L "state).

【0024】以上より明らかなように、図2の方向検出
回路3により永久磁石回転子20の回転方向を検出する
ことができる。すなわち、方向検出回路3の出力する方
向信号dは、永久磁石回転子20が正方向に回転してい
るときは、”H”状態となり、逆方向に回転していると
きは、”L”状態となる。カウント回路4には、波形整
形回路2の出力する矩形波信号s1と方向検出回路3の
方向信号dとが入力され、カウント回路4は方向信号d
に応じて矩形波信号s1をアップカウントもしくはダウ
ンカウントを行う。すなわち、永久磁石回転子20の回
転に応じて発生する矩形波信号s1のパルス数を回転方
向に応じてアップカウントあるいはダウンカウカウント
を行うので、カウント回路4の計数値より永久磁石回転
子20の回転移動量を得ることができる。ただし、カウ
ント回路4は、電源投入時の初期状態では不定であり、
初期値の与える方法については、図10および図11に
て説明する位相合わせの動作のところで詳細に説明す
る。
As is clear from the above, the direction of rotation of the permanent magnet rotor 20 can be detected by the direction detection circuit 3 of FIG. That is, the direction signal d output from the direction detection circuit 3 is in the "H" state when the permanent magnet rotor 20 is rotating in the forward direction, and is in the "L" state when rotating in the reverse direction. Becomes The rectangular wave signal s1 output from the waveform shaping circuit 2 and the direction signal d from the direction detection circuit 3 are input to the count circuit 4, and the count circuit 4 receives the direction signal d.
The rectangular wave signal s1 is up-counted or down-counted according to That is, the number of pulses of the rectangular wave signal s1 generated according to the rotation of the permanent magnet rotor 20 is up-counted or down-counted according to the rotation direction. The amount of rotational movement can be obtained. However, the count circuit 4 is undefined in the initial state when the power is turned on,
The method of giving the initial value will be described in detail in the phase matching operation described in FIGS. 10 and 11.

【0025】図4は位相検出回路10の一実施例の回路
構成図で、その各部信号波形図を図5に示す。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the phase detection circuit 10, and FIG. 5 shows a signal waveform diagram of each part thereof.

【0026】図4において、31は比較器で、比較器3
1の2つの入力端子は固定子巻線11の両端に接続され
る。比較器31の非反転入力(+)には固定子巻線11
の端子電圧v1が接続され、比較器31の反転入力
(−)には3相の固定子巻線11、12、13の中性点
Oが接続される。比較器31は固定子巻線11の相電圧
に応じた位相信号gを位相調整回路5に出力する。
In FIG. 4, reference numeral 31 denotes a comparator, which is a comparator 3.
The two input terminals 1 are connected to both ends of the stator winding 11. The stator winding 11 is connected to the non-inverting input (+) of the comparator 31.
Of the three-phase stator windings 11, 12, and 13 is connected to the inverting input (-) of the comparator 31. The comparator 31 outputs a phase signal g corresponding to the phase voltage of the stator winding 11 to the phase adjustment circuit 5.

【0027】図5において、aは永久磁石回転子20が
回転しているときの3相の端子電圧v1,v2,v3の
各電圧波形を示している。端子電圧v1は比較器31の
非反転入力(+)に接続され、3相の固定子巻線11、
12、13の中性点Oが比較器31の反転入力(−)に
接続されているので、比較器31は固定子巻線1に発生
する相電圧の符号を検出したことになる。波形bより明
らかなように位相信号gの立ち上がりエッジは端子電圧
v1の中性点電位Oとのゼロクロス点と一致する。すな
わち、位相検出回路10の出力する位相信号gは、固定
子巻線11、12、13のうち1相の相電圧のゼロクロ
ス点のタイミングを出力することになり、位相検出回路
10により固定子巻線11の相電圧の位相を検出するこ
とができる。なお、位相信号gをもとに行う操作につい
ては、図12および図13にて説明する位相補正の動作
のところで詳細に説明する。
In FIG. 5, a shows the respective voltage waveforms of the three-phase terminal voltages v1, v2, v3 when the permanent magnet rotor 20 is rotating. The terminal voltage v1 is connected to the non-inverting input (+) of the comparator 31, the three-phase stator winding 11,
Since the neutral points O of 12 and 13 are connected to the inverting input (-) of the comparator 31, the comparator 31 has detected the sign of the phase voltage generated in the stator winding 1. As is clear from the waveform b, the rising edge of the phase signal g coincides with the zero cross point with the neutral point potential O of the terminal voltage v1. That is, the phase signal g output from the phase detection circuit 10 outputs the timing of the zero-cross point of the phase voltage of one phase of the stator windings 11, 12, and 13. The phase of the phase voltage on line 11 can be detected. The operation performed based on the phase signal g will be described in detail in the phase correction operation described in FIGS. 12 and 13.

【0028】まず、本発明のブラシレス直流モータが定
常状態で回転している時の動作について説明する。
First, the operation when the brushless DC motor of the present invention is rotating in a steady state will be described.

【0029】図6は本発明のブラシレス直流モータの定
常回転時の各部信号波形図である。図6において、aは
固定子巻線11,12,13のそれぞれに誘起される誘起
電圧e1,e2,e3の波形である。bは、波形発生回路
6で発生される3相の位置信号p1,p2,p3であ
り、永久磁石回転子20の回転位置に応じて出力され、
誘起電圧e1,e2,e3と同位相の関係となる。c
は、固定子巻線11,12,13の各相に供給される3
相駆動電流i1,i2,i3で、正弦波状の位置信号p
1,p2,p3を電力供給回路7によりそれぞれ増幅さ
れたものである。dは、固定子巻線11,12,13の
各相の端子電圧v1,v2,v3で、固定子巻線11,
12,13のそれぞれに誘起される誘起電圧e1,e
2,e3と各相に駆動電流i1,i2,i3が流れるこ
とにより発生した巻線抵抗による電圧降下分(電圧波形
v1のみ斜線で示した部分)を合成した波形である。
FIG. 6 is a signal waveform diagram of each part during steady rotation of the brushless DC motor of the present invention. In FIG. 6, a is the waveform of the induced voltages e1, e2, e3 induced in the stator windings 11, 12, 13, respectively. b is a three-phase position signal p1, p2, p3 generated by the waveform generation circuit 6, which is output according to the rotational position of the permanent magnet rotor 20,
It has the same phase as the induced voltages e1, e2, e3. c
Is supplied to each phase of the stator windings 11, 12, 13
The phase drive currents i1, i2, i3 are used to generate a sinusoidal position signal p
1, p2 and p3 are amplified by the power supply circuit 7, respectively. d is the terminal voltage v1, v2, v3 of each phase of the stator windings 11, 12, 13 and
Induced voltages e1 and e induced in 12 and 13 respectively
2 and e3 are waveforms in which a voltage drop due to the winding resistance generated by the drive currents i1, i2, and i3 flowing in each phase (a portion in which only the voltage waveform v1 is shaded) is combined.

【0030】図6より明らかなように、誘起電圧e1,
e2,e3、位置信号p1,p2,p3、駆動電流i
1,i2,i3および端子電圧v1,v2,v3はすべ
て同位相にあり、誘起電圧e1,e2,e3と駆動電流
i1,i2,i3とがそれぞれ同位相のときモータは最
大効率で駆動される。3相駆動電流i1,i2,i3に
より固定子巻線11、12、13には回転磁界が発生
し、永久磁石回転子20の磁極と固定子巻線11、1
2、13により発生した回転磁界との相互作用により、
永久磁石回転子20は回転力を受けて回転を始める。
As is apparent from FIG. 6, the induced voltage e1,
e2, e3, position signals p1, p2, p3, drive current i
1, i2, i3 and terminal voltages v1, v2, v3 are all in phase, and when the induced voltages e1, e2, e3 and drive currents i1, i2, i3 are in phase, the motor is driven with maximum efficiency. . A rotating magnetic field is generated in the stator windings 11, 12, 13 by the three-phase drive currents i1, i2, i3, and the magnetic poles of the permanent magnet rotor 20 and the stator windings 11, 1 are generated.
By the interaction with the rotating magnetic field generated by 2 and 13,
The permanent magnet rotor 20 receives a rotational force and starts rotating.

【0031】図7は永久磁石回転子20の磁極と固定子
巻線11,12,13により発生した回転磁界の位相関
係を示したベクトル図である。図7において、Φは永久
磁石回転子20の磁極を示す磁極ベクトル、Iは固定子
巻線11,12,13により発生した回転磁界を示す起
磁力ベクトル、Eは固定子巻線11,12,13に誘起
される誘起電圧を示す誘起電圧ベクトルである。
FIG. 7 is a vector diagram showing the phase relationship between the magnetic poles of the permanent magnet rotor 20 and the rotating magnetic fields generated by the stator windings 11, 12, and 13. In FIG. 7, Φ is a magnetic pole vector indicating the magnetic pole of the permanent magnet rotor 20, I is a magnetomotive force vector indicating the rotating magnetic field generated by the stator windings 11, 12, and 13, and E is the stator windings 11, 12, and 13 is an induced voltage vector indicating an induced voltage induced in No. 13.

【0032】図7(a)はモータが正方向(時計方向)
に回転している様子を、図7(b)はモータが逆方向
(反時計方向)に回転している様子をベクトル図で表現
したもので、起磁力ベクトルIと磁極ベクトルΦはそれ
ぞれ図示した方向に回転する。図より明らかなように、
永久磁石回転子20を連続して回転させるためには、固
定子巻線11、12、13で発生される起磁力ベクトル
Iの位相を永久磁石回転子20の磁極ベクトルΦの位相
より常に90度だけ回転方向に進めてやればよい。すな
わち、正方向に回転させるには起磁力ベクトルIを時計
方向に90度だけ進め、逆方向に回転させるには起磁力
ベクトルIを反時計方向に90度だけ進めればよい。
In FIG. 7A, the motor is in the forward direction (clockwise direction).
7B is a vector diagram showing that the motor is rotating in the reverse direction (counterclockwise direction), and the magnetomotive force vector I and the magnetic pole vector Φ are shown respectively. Rotate in the direction. As is clear from the figure,
In order to rotate the permanent magnet rotor 20 continuously, the phase of the magnetomotive force vector I generated in the stator windings 11, 12, 13 is always 90 degrees from the phase of the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor 20. Just proceed in the direction of rotation. That is, the magnetomotive force vector I may be advanced by 90 degrees in the clockwise direction to rotate in the positive direction, and the magnetomotive force vector I may be advanced by 90 degrees in the counterclockwise direction to rotate in the opposite direction.

【0033】また図7より明らかなように、モータの回
転方向とは無関係に起磁力ベクトルIと誘起電圧ベクト
ルEとは位相が一致している。この状態のときモータは
最大効率で駆動されることになる。
As is apparent from FIG. 7, the magnetomotive force vector I and the induced voltage vector E are in phase with each other regardless of the rotation direction of the motor. In this state, the motor will be driven with maximum efficiency.

【0034】このような信号処理を行う本発明の一実施
例の各部の動作について、詳しく説明する。
The operation of each part of the embodiment of the present invention that performs such signal processing will be described in detail.

【0035】図8は、本発明のブラシレス直流モータを
構成する位相調整回路5、波形発生回路6、初期位置検
出回路8、選択回路9の一実施例を示す構成図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of the phase adjusting circuit 5, the waveform generating circuit 6, the initial position detecting circuit 8 and the selecting circuit 9 which constitute the brushless DC motor of the present invention.

【0036】本実施例では、位相調整回路5、波形発生
回路6、初期位置検出回路8、選択回路9は、演算器6
1とメモリ62とディジタル/アナログ変換器63,6
4,65とで構成される。演算器61は、メモリ62の
ROM(リードオンリメモリ)領域に格納されている後
述の所定の内臓プログラムに従って動作し、端子14に
入力される方向指令rと端子15に入力される位相合わ
せ指令tと位相補正回路10の出力する位相信号gおよ
びカウント回路4の計数値cをRAM(ランダムアクセ
スメモリ)領域に取り込み、所定の演算を施してアドレ
スfを求める。次に、演算器61はアドレスfに応じ
て、メモリ62のROM領域に予め格納されている1周
期分の正弦波の関数テーブルを参照することによりアド
レスfに応じた3相のディジタル位置信号dp1,dp
2,dp3を求め、それぞれディジタル/アナログ変換
器63,64,65に出力する。ディジタル/アナログ
変換器63,64,65は、3相のディジタル位置信号
dp1,dp2,dp3をそれぞれアナログ値に変換し
て3相の位置信号p1,p2,p3を出力する。
In this embodiment, the phase adjusting circuit 5, the waveform generating circuit 6, the initial position detecting circuit 8 and the selecting circuit 9 are the arithmetic unit 6
1, memory 62, and digital / analog converters 63 and 6
4, 65. The arithmetic unit 61 operates according to a predetermined internal program stored in a ROM (Read Only Memory) area of the memory 62, and a direction command r input to the terminal 14 and a phase adjustment command t input to the terminal 15 are operated. Then, the phase signal g output from the phase correction circuit 10 and the count value c of the count circuit 4 are taken into a RAM (random access memory) area, and a predetermined calculation is performed to obtain an address f. Next, the computing unit 61 refers to the function table of the sine wave for one cycle, which is stored in advance in the ROM area of the memory 62, according to the address f, and thereby the three-phase digital position signal dp1 corresponding to the address f. , Dp
2 and dp3 are obtained and output to the digital / analog converters 63, 64 and 65, respectively. The digital / analog converters 63, 64, 65 convert the three-phase digital position signals dp1, dp2, dp3 into analog values and output three-phase position signals p1, p2, p3.

【0037】次に、メモリ62のROM領域に格納され
ている内臓プログラムについて説明する。
Next, a built-in program stored in the ROM area of the memory 62 will be described.

【0038】まず、通常回転時に処理の行われる通常モ
ードについて、図9に示した基本フローチャートに沿っ
て説明する。
First, the normal mode in which processing is performed during normal rotation will be described with reference to the basic flow chart shown in FIG.

【0039】処理71では、カウント回路4の計数値c
の変化したときの割り込みを待っている。割り込みが入
ると処理72に移行する。
In process 71, the count value c of the count circuit 4
Waiting for an interrupt when it changes. When an interrupt occurs, the process proceeds to process 72.

【0040】処理72では、カウント回路4の計数値c
と端子14に入力される方向指令rを取り込みメモリ6
2のRAM領域に格納する。
In the process 72, the count value c of the count circuit 4
And the direction command r input to the terminal 14 are fetched and the memory 6
2 RAM area.

【0041】処理73では、方向指令rが正方向指令で
あるか逆方向指令であるかを判定する。方向指令rが正
方向指令であるときには処理74でカウント回路4の計
数値cに所定の値(位相に換算して90度相当)を加算
してアドレスfを演算する。方向指令rが逆方向指令で
あるときにはカウント回路4の計数値cに所定の値(位
相に換算して90度相当)を減算してアドレスfを演算
する。処理71,72,73,74,75が位相調整回
路5の行う演算処理である。
In process 73, it is determined whether the direction command r is a forward direction command or a reverse direction command. When the direction command r is a forward direction command, a predetermined value (corresponding to 90 degrees in terms of phase) is added to the count value c of the count circuit 4 in step 74 to calculate the address f. When the direction command r is a reverse direction command, a predetermined value (corresponding to 90 degrees in terms of phase) is subtracted from the count value c of the counting circuit 4 to calculate the address f. Processes 71, 72, 73, 74, and 75 are arithmetic processes performed by the phase adjustment circuit 5.

【0042】処理76は、処理74または処理75で得
られたアドレスfをもとに、つぎの処理77で必要な3
相のアドレスf1,f2,f3を求める。
The processing 76 is based on the address f obtained in the processing 74 or the processing 75, and the required 3 in the next processing 77.
The phase addresses f1, f2, f3 are determined.

【0043】すなわち、位置信号p1,p2,p3の位
相はそれぞれ120度ずつずれているので(図6)、お
よび以下に示す(数1),(数2),(数3)より、f
1,f2,f3の3相の各アドレス値を計算する。
That is, since the phases of the position signals p1, p2 and p3 are shifted by 120 degrees (FIG. 6), and from the following (Equation 1), (Equation 2), (Equation 3), f
The respective address values of the three phases of 1, f2 and f3 are calculated.

【0044】[0044]

【数1】 [Equation 1]

【0045】[0045]

【数2】 [Equation 2]

【0046】[0046]

【数3】 [Equation 3]

【0047】なお、(数1)(数2)において、(12
0)という値は、位相に換算して120度相当のアドレ
ス計数値である。
In (Equation 1) and (Equation 2), (12
The value 0) is an address count value equivalent to 120 degrees when converted into a phase.

【0048】処理77では、処理76で得られた3相の
アドレス値f1、f2,f3をもとにメモリ62のRO
M領域に格納されている正弦波の関数テーブルを参照
し、3相のディジタル位置信号dp1,dp2,dp3
を求める。
In process 77, the RO of the memory 62 is RO based on the three-phase address values f1, f2 and f3 obtained in process 76.
Referring to the sine wave function table stored in the M region, the three-phase digital position signals dp1, dp2, dp3
Ask for.

【0049】処理78では、処理77で得られた3相の
ディジタル位置信号dp1,dp2,dp3を図8に示
したディジタル/アナログ変換器63,64,65に出
力する。ディジタル/アナログ変換器63,64,65
はディジタル位置信号dp1,dp2,dp3をそれぞ
れアナログ値に変換し、図6に示すような位置信号p
1,p2,p3を出力する。処理76,77,78が波
形発生回路6の行う演算処理である。本処理のあとは、
処理71に移行し、以上の処理を繰り返す。
In process 78, the three-phase digital position signals dp1, dp2, dp3 obtained in process 77 are output to the digital / analog converters 63, 64, 65 shown in FIG. Digital / analog converters 63, 64, 65
Converts the digital position signals dp1, dp2, dp3 into analog values, and outputs the position signals p as shown in FIG.
1, p2 and p3 are output. Processes 76, 77 and 78 are arithmetic processes performed by the waveform generation circuit 6. After this process,
The process moves to process 71 and the above process is repeated.

【0050】位相調整回路5、波形発生回路6で以上の
処理を行うことにより、永久磁石回転子20の回転に応
じて位置信号p1,p2,p3を電力供給回路7に出力
する。電力供給回路7は、固定子巻線1、12、13に
正弦波状の駆動電流i1,i2,i3を供給する。すな
わち、永久磁石回転子20の回転量を検出し、その回転
量だけ固定子巻線11、12、13により発生する磁界
を回転させる。その結果、固定子巻線は回転磁界を発生
し、回転磁界の起磁力ベクトルIは、永久磁石回転子2
0の磁極ベクトルΦとは図7に示すように常に90度だ
け位相が異なるように形成される。そして磁極ベクトル
Iと磁極ベクトルΦとの相互作用により、永久磁石回転
子20は回転力を受けて回転を持続する。
By performing the above processing in the phase adjusting circuit 5 and the waveform generating circuit 6, the position signals p1, p2 and p3 are output to the power supply circuit 7 according to the rotation of the permanent magnet rotor 20. The power supply circuit 7 supplies the stator windings 1, 12, 13 with sinusoidal drive currents i1, i2, i3. That is, the amount of rotation of the permanent magnet rotor 20 is detected, and the magnetic field generated by the stator windings 11, 12, and 13 is rotated by that amount of rotation. As a result, the stator windings generate a rotating magnetic field, and the magnetomotive force vector I of the rotating magnetic field causes the permanent magnet rotor 2 to rotate.
As shown in FIG. 7, the magnetic pole vector Φ of 0 is always formed so as to have a phase difference of 90 degrees. Then, due to the interaction between the magnetic pole vector I and the magnetic pole vector Φ, the permanent magnet rotor 20 receives the rotational force and continues to rotate.

【0051】しかしながら、電源投入などの初期状態で
はカウント回路4の計数値は不定であり計数値の初期値
csを与える必要がある。
However, the count value of the count circuit 4 is indefinite in the initial state such as power-on, and it is necessary to give the initial value cs of the count value.

【0052】次に、本発明のブラシレス直流モータでカ
ウント回路4に初期値を与えるための位相合わせの動作
について詳しく説明する。
Next, the phase matching operation for giving the initial value to the counting circuit 4 in the brushless DC motor of the present invention will be described in detail.

【0053】電源投入時には、図1の選択回路の端子1
5には位相合わせ指令tが入力され、初期位置検出回路
8の出力bが選択されてアドレスfとして波形発生回路
6に入力される。そして、初期位置検出回路8は、固定
子巻線11,12,13により発生される回転磁界を強
制的に正逆方向に回転させ、永久磁石回転子20の磁極
と固定子巻線11,12,13によって生じる回転磁界
との位相関係を検出する。
When the power is turned on, the terminal 1 of the selection circuit shown in FIG.
A phase alignment command t is input to 5, and an output b of the initial position detection circuit 8 is selected and input to the waveform generation circuit 6 as an address f. Then, the initial position detection circuit 8 forcibly rotates the rotating magnetic fields generated by the stator windings 11, 12, and 13 in the forward and reverse directions, and the magnetic poles of the permanent magnet rotor 20 and the stator windings 11 and 12 are rotated. , 13 to detect the phase relationship with the rotating magnetic field.

【0054】図10は、本発明の位相合わせの動作を説
明するために永久磁石回転子20の発生する磁極ベクト
ルΦと固定子巻線11,12,13により発生した起磁
力ベクトルIの関係をベクトルで表現したベクトル図で
ある。
FIG. 10 shows the relationship between the magnetic pole vector Φ generated by the permanent magnet rotor 20 and the magnetomotive force vector I generated by the stator windings 11, 12, 13 in order to explain the phase matching operation of the present invention. It is a vector diagram represented by a vector.

【0055】位相合わせ時には、選択回路9は初期位置
検出回路8のアドレス指令bを波形発生回路6に入力す
るので、波形発生回路6に入力されるアドレスfは永久
磁石回転子20の回転とは無関係に強制的に変更され、
それに応じて固定子巻線の起磁力ベクトルΦの方向が変
化される。その結果、磁極ベクトルIと磁極ベクトルΦ
との相互作用により、永久磁石回転子20は回転力を受
けてそれに応じて移動を始める。モータが無負荷状態で
あると仮定すれば、起磁力ベクトルIと磁極ベクトルΦ
とは完全に一致する(そのときモータの発生トルクはゼ
ロ)。その様子を図10(a)に示す。
At the time of phase matching, the selection circuit 9 inputs the address command b of the initial position detection circuit 8 to the waveform generation circuit 6, so the address f input to the waveform generation circuit 6 is not the rotation of the permanent magnet rotor 20. Forced to change regardless of
The direction of the magnetomotive force vector Φ of the stator winding is changed accordingly. As a result, the magnetic pole vector I and the magnetic pole vector Φ
Due to the interaction with the permanent magnet rotor 20, the permanent magnet rotor 20 receives a rotational force and accordingly starts to move. Assuming that the motor is unloaded, the magnetomotive force vector I and the magnetic pole vector Φ
And are exactly the same (at that time, the torque generated by the motor is zero). The situation is shown in FIG.

【0056】しかし、モータが負荷状態にあるときには
起磁力ベクトルIと磁極ベクトルΦとは一致せず、負荷
の大きさに応じてある位相角θを保つ。しかもその位相
ずれの方向は、モータを正方向(時計方向)に回転させ
たときには、図10(b)に示すように磁極ベクトルΦ
は起磁力ベクトルIから反時計方向に角度θだけずれ、
モータを逆方向(反時計方向)に回転させたときには、
図10(c)に示すように磁極ベクトルΦは起磁力ベク
トルIから時計方向に角度θだけずれる。ところが、カ
ウント回路4は方向信号dに応じて矩形波信号s1をア
ップカウントもしくはダウンカウントを行っているの
で、常に永久磁石回転子20の初期値からの回転移動量
を検出していることになる。いま、カウント回路4の初
期値をcsとして、固定子巻線の起磁力ベクトルIを正
方向にΔfだけ回転させたとすると、カウント回路4の
計数値は、
However, when the motor is in a loaded state, the magnetomotive force vector I and the magnetic pole vector Φ do not match, and a certain phase angle θ is maintained according to the magnitude of the load. Moreover, the direction of the phase shift is such that when the motor is rotated in the forward direction (clockwise direction), the magnetic pole vector Φ is as shown in FIG.
Deviates from the magnetomotive force vector I in the counterclockwise direction by an angle θ,
When the motor is rotated in the opposite direction (counterclockwise),
As shown in FIG. 10C, the magnetic pole vector Φ is displaced from the magnetomotive force vector I by the angle θ in the clockwise direction. However, since the count circuit 4 counts up or counts down the rectangular wave signal s1 according to the direction signal d, it means that the rotation amount of the permanent magnet rotor 20 from the initial value is always detected. . Now, assuming that the initial value of the count circuit 4 is cs and the magnetomotive force vector I of the stator winding is rotated in the positive direction by Δf, the count value of the count circuit 4 is

【0057】[0057]

【数4】 [Equation 4]

【0058】となる。ただし、hは位相に換算して図1
0の位相角θに相当する計数値である。
It becomes However, h is converted to the phase in Fig. 1.
It is a count value corresponding to a phase angle θ of 0.

【0059】また、固定子巻線の起磁力ベクトルIを逆
方向にΔfだけ回転させたとすると、カウント回路4の
計数値は、
If the magnetomotive force vector I of the stator winding is rotated in the opposite direction by Δf, the count value of the counting circuit 4 becomes

【0060】[0060]

【数5】 [Equation 5]

【0061】となる。したがって、カウント回路4の初
期値は、(数4),(数5)式より、
It becomes Therefore, the initial value of the count circuit 4 is given by the following equations (4) and (5):

【0062】[0062]

【数6】 [Equation 6]

【0063】で計算することができる。このような位相
合わせの処理を行う本発明の一実施例の動作について、
さらに詳しく説明する。
It can be calculated by Regarding the operation of one embodiment of the present invention that performs such phase matching processing,
This will be described in more detail.

【0064】位相合わせの処理の行われる位相合わせモ
ードについて、図11に示したフローチャートに沿って
説明する。
The phase matching mode in which the phase matching process is performed will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0065】図11において、処理91では波形発生回
路6に入力されるアドレスfを1だけ増加させ、処理9
2に移行する。なお、位相合わせ時のアドレスfの初期
値はゼロとする。
In FIG. 11, in the process 91, the address f input to the waveform generating circuit 6 is incremented by 1, and the process 9 is performed.
Move to 2. The initial value of the address f at the time of phase matching is zero.

【0066】処理92では、アドレスfが所定値Δfを
越えたかを判定する。アドレスfがΔf以内のときは、
再び処理91に移行し、アドレスfをさらに1だけ増加
させる。そしてアドレスfがΔfを越えたときには処理
93に移行する。
In the process 92, it is determined whether the address f exceeds the predetermined value Δf. When the address f is within Δf,
The process shifts to the process 91 again, and the address f is further increased by 1. When the address f exceeds Δf, the process 93 is entered.

【0067】処理93では、カウント回路4の計数値c
を取り込み、第1の計数値c1としてメモリ62のRA
M領域に格納した後、処理94に移行する。
In the process 93, the count value c of the count circuit 4
Is taken in and RA is stored in the memory 62 as the first count value c1.
After storing in the M area, the processing shifts to the processing 94.

【0068】処理94では、波形発生回路6に入力され
るアドレスfを今度は1だけ減少させ、処理95に移行
する。
In process 94, the address f input to the waveform generating circuit 6 is decremented by 1 this time, and the process shifts to process 95.

【0069】処理95では、アドレスfが−Δfを越え
たかを判定する。アドレスfが−Δf以内のときは、再
び処理94に移行し、アドレスfをさらに1だけ減少さ
せる。そして、アドレスfが−Δfを越えたときには処
理96に移行する。
In process 95, it is determined whether the address f exceeds -Δf. When the address f is within -Δf, the processing shifts to the processing 94 again, and the address f is further decreased by 1. Then, when the address f exceeds −Δf, the processing shifts to processing 96.

【0070】処理96では、カウント回路4の計数値c
を取り込み、第2の計数値c2としてメモリ62のRA
M領域に格納した後、処理97に移行する。
In process 96, the count value c of the count circuit 4
Is stored in the memory 62 as the second count value c2.
After storing in the M area, the processing shifts to the processing 97.

【0071】処理97では、処理93および処理96で
それぞれ得られた第1の計数値c1と第2の計数値c2
をもとに(数6)の演算を行い、カウント回路4の初期
値csを求める。処理97の演算処理終了後、処理98
に移行する。
In process 97, the first count value c1 and the second count value c2 obtained in process 93 and process 96, respectively.
Based on the above, the calculation of (Equation 6) is performed to obtain the initial value cs of the count circuit 4. After the calculation process of process 97 ends, process 98
Move to.

【0072】処理98では、処理97の演算で求めたc
sを初期値としてカウント回路4に転送する。
In process 98, c obtained by the calculation of process 97
The value s is transferred to the count circuit 4 as an initial value.

【0073】以上の処理91から処理98までが、電源
投入時などの初期状態における位相合わせモードの動作
で、永久磁石回転子20の磁極ベクトルΦと固定子巻線
11,12,13により発生した起磁力ベクトルIの位
相合わせが完了する(図10(a))。
The above processings 91 to 98 are generated by the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor 20 and the stator windings 11, 12 and 13 in the operation of the phase matching mode in the initial state when the power is turned on. The phase matching of the magnetomotive force vector I is completed (FIG. 10A).

【0074】位相合わせが完了した後は、図9で説明し
た通常モードに移行して、永久磁石回転子20を回転さ
せる。
After the phase matching is completed, the normal mode described with reference to FIG. 9 is entered to rotate the permanent magnet rotor 20.

【0075】次に、本発明のブラシレス直流モータで通
常回転時に行われる位相補正の動作について詳しく説明
する。
Next, a detailed description will be given of the phase correction operation performed during normal rotation in the brushless DC motor of the present invention.

【0076】図12は固定子巻線11,12,13に誘
起される誘起電圧e1,e2,e3と各相に通電される
駆動電流i1,i2,i3の位相がずれた場合の各部電
圧・電流波形と位相検出回路10の出力する位相信号g
を示した波形図である。
FIG. 12 shows the induced voltages e1, e2, e3 induced in the stator windings 11, 12, 13 and the voltage of each part when the drive currents i1, i2, i3 applied to each phase are out of phase. Current waveform and phase signal g output from the phase detection circuit 10
It is the waveform diagram which showed.

【0077】図12において、aは固定子巻線11,1
2,13に誘起された誘起電圧e1,e2,e3、bは
波形発生回路6の出力する正弦波状の位置信号p1,p
2,p3、cは固定子巻線11,12,13に通電され
る駆動電流i1,i2,i3である。位置信号p1,p
2,p3は正弦波状の信号波形であり、電力供給回路7
はこれらをそれぞれ増幅して正弦波状の3相駆動電流i
1,i2,i3に変換し固定子巻線11,12,13の
各相に供給するので、位置信号p1,p2,p3と駆動
電流i1,i2,i3とは同位相の関係となる。dのv
1,v2,v3は固定子巻線11,12,13の各相の
端子電圧で、各相に誘起される誘起電圧e1,e2,e
3と各相に駆動電流i1,i2,i3が流れることによ
り発生する巻線抵抗の電圧降下分(電圧波形v1のみ斜
線で示した部分)を合成した波形である。図12より明
らかなように、誘起電圧e1,e2,e3と駆動電流i
1,i2,i3および端子電圧v1,v2,v3はすべ
て位相が異なる。特に誘起電圧e1,e2,e3と駆動
電流i1,i2,i3との位相がずれているので、モー
タは最大効率では駆動されない。eは図4に示す位相検
出回路10の出力する位相信号gを示し、図5と同様に
位置信号gの立ち上がりエッジが端子電圧v1の中性点
電位Oを下から上へクロスするゼロクロス点と一致し、
位相信号gの立ち下がりエッジが端子電圧v1の中性点
電位Oを上から下へクロスするゼロクロス点と一致す
る。図12より明らかなように、位相信号gの立ち上が
りエッジは位置信号p1(または駆動電流i1)のゼロ
クロス点とΔgだけ位相がずれている。
In FIG. 12, a is a stator winding 11, 1.
The induced voltages e1, e2, e3, and b induced in 2 and 13 are sinusoidal position signals p1 and p output from the waveform generation circuit 6.
2, p3, c are drive currents i1, i2, i3 which are supplied to the stator windings 11, 12, 13. Position signals p1, p
2 and p3 have a sinusoidal signal waveform, and the power supply circuit 7
Respectively amplify each of these to generate a sinusoidal three-phase drive current i
1, i2, i3 are converted and supplied to the respective phases of the stator windings 11, 12, 13, so that the position signals p1, p2, p3 and the drive currents i1, i2, i3 have the same phase relationship. v of d
1, v2, v3 are terminal voltages of each phase of the stator windings 11, 12, 13 and are induced voltages e1, e2, e induced in each phase.
3 is a waveform obtained by synthesizing the voltage drop amount of the winding resistance (the voltage waveform v1 is indicated by hatching) generated by the driving currents i1, i2, and i3 flowing in each phase. As is clear from FIG. 12, the induced voltages e1, e2, e3 and the drive current i
1, i2, i3 and terminal voltages v1, v2, v3 all have different phases. In particular, since the induced voltages e1, e2, e3 and the drive currents i1, i2, i3 are out of phase with each other, the motor cannot be driven at maximum efficiency. e represents the phase signal g output from the phase detection circuit 10 shown in FIG. 4, and the rising edge of the position signal g is a zero-cross point at which the neutral point potential O of the terminal voltage v1 crosses from the bottom to the top as in FIG. Match and
The falling edge of the phase signal g coincides with the zero-cross point where the neutral point potential O of the terminal voltage v1 crosses from the top to the bottom. As is clear from FIG. 12, the rising edge of the phase signal g is out of phase with the zero cross point of the position signal p1 (or the drive current i1) by Δg.

【0078】次に、位相検出回路10の出力する位相信
号gをもとに誘起電圧e1,e2,e3と駆動電流i
1,i2,i3との位相を図6に示すように一致させる
位相補正の処理を行う本発明の一実施例の動作につい
て、詳しく説明する。
Next, based on the phase signal g output from the phase detection circuit 10, the induced voltages e1, e2, e3 and the drive current i
The operation of the embodiment of the present invention for performing the phase correction process for matching the phases of 1, 1, 2 and i3 as shown in FIG. 6 will be described in detail.

【0079】図13は位相補正の処理を行う位相補正モ
ードの一実施例のフローチャートである。以下、図13
に示したフローチャートに沿って説明する。
FIG. 13 is a flowchart of an embodiment of the phase correction mode for performing the phase correction processing. Below, FIG.
A description will be given along the flowchart shown in FIG.

【0080】図13において、処理131では、位相検
出回路10の出力する位相信号gの立ち上がりエッジの
発生による割り込みを待っている。位相信号gの立ち上
がりエッジの発生がない場合は、処理は通常モードに移
行し、位相信号gの立ち上がりの発生がある場合は処理
132に移行する。処理132では、位相信号gの立ち
上がりエッジの発生する時点における波形発生回路6に
入力されるアドレス値fと波形発生回路6の出力する位
置信号p1のゼロクロス点に相当するアドレス値fpと
の差(Δg=f−fp)を演算して位相差Δgを求め、
メモリ62のRAM領域に格納し、処理133に移行す
る。処理133では、処理132で求めた位相差Δgの
大きさが所定値Gの範囲内にあるかどうかを判定する。
位相差Δgの大きさが所定値Gより小さいときは、処理
は通常モードに移行し、位相差Δgの大きさが所定値G
より大きいときは処理134に移行する。処理134で
は、処理132で得られた位相差Δgの符号を判定す
る。位相差Δgの符号が正のときは処理135に移行
し、アドレス値fを1だけ加算させた後、通常モードに
移行する。処理134で位相差Δgの符号が正でないと
きは処理136に移行し、アドレス値fを1だけ減算さ
せた後、通常モードに移行する。
In FIG. 13, the process 131 waits for an interrupt due to the occurrence of the rising edge of the phase signal g output from the phase detection circuit 10. If the rising edge of the phase signal g has not occurred, the processing shifts to the normal mode, and if the rising edge of the phase signal g has occurred, shifts to the processing 132. In process 132, the difference between the address value f input to the waveform generating circuit 6 and the address value fp corresponding to the zero cross point of the position signal p1 output from the waveform generating circuit 6 at the time when the rising edge of the phase signal g occurs ( Δg = f−fp) is calculated to obtain the phase difference Δg,
It is stored in the RAM area of the memory 62, and the processing shifts to the processing 133. In process 133, it is determined whether or not the magnitude of the phase difference Δg obtained in process 132 is within the range of the predetermined value G.
When the magnitude of the phase difference Δg is smaller than the predetermined value G, the processing shifts to the normal mode, and the magnitude of the phase difference Δg is the predetermined value G.
When it is larger, the processing shifts to processing 134. In process 134, the sign of the phase difference Δg obtained in process 132 is determined. When the sign of the phase difference Δg is positive, the processing shifts to the processing 135, the address value f is incremented by 1, and then shifts to the normal mode. When the sign of the phase difference Δg is not positive in the process 134, the process shifts to the process 136, the address value f is subtracted by 1, and then the normal mode is shifted.

【0081】以上の処理131から処理136までが、
位相補正モードの動作である。図13のフローチャート
に示す処理を行うことにより、端子電圧v1,v2,v
3の中性点電位Oとのゼロクロス点が波形発生回路6の
出力する位置信号p1,p2,p3のゼロクロス点と一
致するするように処理が行われる。すなわち、図12の
eに示すように、端子電圧v1のゼロクロス点が位置信
号p1のゼロクロス点に相当するアドレス値fpより進
んだ位置にあるときは波形発生回路6の出力する位置信
号のアドレス値fを小さくすることにより、位置信号p
1,p2,p3の位相を進める。逆に、端子電圧v1の
ゼロクロス点が位置信号p1のゼロクロス点に相当する
アドレス値fpより遅延した位置にあるときは、波形発
生回路6の出力する位置信号のアドレス値fを大きくす
ることにより、位置信号p1,p2,p3の位相を遅延
させる。その結果、波形発生回路6の出力する位置信号
p1,p2,p3の位相(駆動電流i1,i2,i3と
同位相)と端子電圧v1,v2,v3との位相が一致
し、誘起電圧e1,e2,e3の位相と駆動電流i1,
i2,i3の位相が図6に示すごとく一致するので、モ
ータは最大効率で駆動される。
The above processing 131 to processing 136
This is the operation in the phase correction mode. By performing the processing shown in the flowchart of FIG. 13, the terminal voltages v1, v2, v
The processing is performed so that the zero-cross point with the neutral point potential O of 3 coincides with the zero-cross points of the position signals p1, p2, p3 output from the waveform generating circuit 6. That is, as shown in e of FIG. 12, when the zero cross point of the terminal voltage v1 is at a position advanced from the address value fp corresponding to the zero cross point of the position signal p1, the address value of the position signal output from the waveform generation circuit 6 is reached. By reducing f, the position signal p
Advance the phase of 1, p2, p3. On the contrary, when the zero-cross point of the terminal voltage v1 is at a position delayed from the address value fp corresponding to the zero-cross point of the position signal p1, the address value f of the position signal output from the waveform generation circuit 6 is increased, The phase of the position signals p1, p2, p3 is delayed. As a result, the phases of the position signals p1, p2, p3 output from the waveform generation circuit 6 (in phase with the drive currents i1, i2, i3) and the terminal voltages v1, v2, v3 match, and the induced voltage e1, e2, e3 phase and drive current i1,
Since the phases of i2 and i3 match as shown in FIG. 6, the motor is driven with maximum efficiency.

【0082】したがって、仮に図11の位相合わせモー
ドで正確な初期位置を検出することができなくても、図
13の位相補正モードによりモータの通常回転時に誘起
電圧e1,e2,e3の位相と駆動電流i1,i2,i
3の位相を一致させることができる。またモータの駆動
中に何らかの原因で周波数発電機1にノイズが重畳し、
カウント回路4の計数値に誤差を発生しても図13の位
相補正モードによりモータの通常回転時に自動的に誘起
電圧e1,e2,e3の位相と駆動電流i1,i2,i
3の位相を一致させることができる。したがって、周波
数発電機1に重畳したノイズによりカウント回路4の計
数値の誤差が累積してモータが停止してしまうという最
悪状態を未然に防止することができる。
Therefore, even if the accurate initial position cannot be detected in the phase matching mode of FIG. 11, the phase and driving of the induced voltages e1, e2, and e3 during normal rotation of the motor by the phase correction mode of FIG. Current i1, i2, i
The phases of 3 can be matched. In addition, noise is superimposed on the frequency generator 1 for some reason while the motor is being driven.
Even if an error occurs in the count value of the count circuit 4, the phase of the induced voltages e1, e2, e3 and the drive currents i1, i2, i are automatically generated during normal rotation of the motor by the phase correction mode of FIG.
The phases of 3 can be matched. Therefore, it is possible to prevent a worst case in which the error of the count value of the count circuit 4 is accumulated due to the noise superimposed on the frequency generator 1 and the motor stops.

【0083】以上の説明では、電力供給回路7は、波形
発生回路6の出力する位置信号p1,p2,p3に比例
した3相駆動電流を発生させる、いわゆる電流制御型の
電力供給回路である。しかしながら、入力された位置信
号p1,p2,p3にそれぞれ比例した大きさの電流を
発生させる電流増幅回路は、一般に相間ばらつきを発生
しやすく単なる電圧増幅回路に比べれば回路構成が複雑
になるという欠点を有する。入力された位置信号p1,
p2,p3にそれぞれ比例した3相駆動電圧を発生させ
る、いわゆる電圧制御型の電力供給回路を用いる場合に
は、図4に示した位相検出回路10の代わりに図14に
示すような位相検出回路を使用すればよい。
In the above description, the power supply circuit 7 is a so-called current control type power supply circuit that generates a three-phase drive current proportional to the position signals p1, p2, p3 output from the waveform generation circuit 6. However, a current amplifier circuit that generates a current having a magnitude proportional to each of the input position signals p1, p2, and p3 is generally prone to phase-to-phase variation, and the circuit configuration is complicated as compared with a simple voltage amplifier circuit. Have. The input position signal p1,
When a so-called voltage control type power supply circuit that generates three-phase drive voltages proportional to p2 and p3 is used, the phase detection circuit shown in FIG. 14 is used instead of the phase detection circuit 10 shown in FIG. Should be used.

【0084】図14は位相検出回路10の他の実施例の
回路構成図で、その各部信号波形図を図15に示す。
FIG. 14 is a circuit configuration diagram of another embodiment of the phase detection circuit 10, and FIG. 15 shows a signal waveform diagram of each part thereof.

【0085】図14において、41は1相の固定子巻線
11に直列接続された電流検出用の抵抗で、固定子巻線
11に通電される相電流i1を電圧に変換する。42は
比較器で、比較器42の2つの入力端子は抵抗41の両
端に接続される。比較器42は抵抗41に流れる電流の
方向に応じて位相信号gを位相調整回路5に出力する。
In FIG. 14, reference numeral 41 denotes a current detection resistor connected in series to the one-phase stator winding 11 to convert the phase current i1 supplied to the stator winding 11 into a voltage. Reference numeral 42 is a comparator, and two input terminals of the comparator 42 are connected to both ends of the resistor 41. The comparator 42 outputs the phase signal g to the phase adjustment circuit 5 according to the direction of the current flowing through the resistor 41.

【0086】図15において、aは永久磁石回転子20
が回転しているときの3相の固定子巻線11、12、1
3に流れる電流i1,i2,i3の各電流波形を示して
いる。固定子巻線11に流れる電流i1は抵抗41によ
り電流に応じた電圧に変換され、抵抗41の両端の電圧
は比較器42の非反転入力(+)と反転入力に接続され
ているので、比較器42は固定子巻線1に通電される相
電流の符号を検出したことになる。波形bより明らかな
ように、位置信号gの立ち上がりエッジは電流i1のゼ
ロクロス点と一致する。すなわち、位相検出回路10の
出力する位相信号gは、固定子巻線11、12、13の
うち1相の電流のゼロクロス点のタイミングを出力する
ことになり、位相検出回路10により固定子巻線11の
電流の位相を検出することができる。
In FIG. 15, a is a permanent magnet rotor 20.
Three-phase stator windings 11, 12, 1 when rotating
3 shows the respective current waveforms of the currents i1, i2, i3 flowing in No. 3. The current i1 flowing through the stator winding 11 is converted into a voltage corresponding to the current by the resistor 41, and the voltage across the resistor 41 is connected to the non-inverting input (+) and the inverting input of the comparator 42. The container 42 has detected the sign of the phase current passed through the stator winding 1. As is clear from the waveform b, the rising edge of the position signal g coincides with the zero cross point of the current i1. That is, the phase signal g output from the phase detection circuit 10 outputs the timing of the zero crossing point of the current of one phase of the stator windings 11, 12, and 13. The phase of the current of 11 can be detected.

【0087】位相検出回路10の出力する位相信号gを
もとに誘起電圧e1,e2,e3と駆動電流i1,i
2,i3との位相を一致させる位相補正の処理は図12
に示した電流制御型の電力供給回路の場合とほぼ同じ操
作であるので重複した説明は省略する。
Based on the phase signal g output from the phase detection circuit 10, the induced voltages e1, e2, e3 and the drive currents i1, i
The phase correction process for matching the phases of 2 and i3 is shown in FIG.
Since the operation is almost the same as in the case of the current control type power supply circuit shown in FIG.

【0088】以上より、本発明のブラシレス直流モータ
は、周波数発電機の出力する互いに位相の異なる2相の
周波数信号をもとに3相の位置信号を作成するので、ホ
ール素子の如き位置検出素子を設けなくてもよい。
As described above, since the brushless DC motor of the present invention creates the three-phase position signals based on the two-phase frequency signals output from the frequency generator and having different phases, a position detecting element such as a Hall element is used. Need not be provided.

【0089】なお、本発明に係わる波形発生回路6で
は、1周期のみの正弦波の関数テーブルをメモリに記憶
させておき、位相の異なる分だけアドレス値を変えて関
数テーブルを参照することにより3相の位置信号を図8
に示すような3個のディジタル/アナログ変換器63,
64,65に出力しているが、1個のディジタル/アナ
ログ変換器を使用して逐次アナログ値に変換した後、得
られたアナログ値を3個のサンプルホールド回路(図示
しない)で保持して3相の位置信号として出力しても可
能であることは言うまでもない。
In the waveform generating circuit 6 according to the present invention, the function table of the sine wave of only one cycle is stored in the memory, and the address table is changed by the amount corresponding to the difference in phase to refer to the function table. Figure 8 shows the phase position signals.
3 digital / analog converters 63,
It outputs to 64 and 65, but after sequentially converting into an analog value using one digital / analog converter, the obtained analog value is held by three sample hold circuits (not shown). It goes without saying that it is also possible to output as a three-phase position signal.

【0090】また、正弦波関数は対称周期関数であるの
で、1周期分すべてを関数テーブルに記憶させておく必
要はなく、1/2周期分もしくは1/4周期分のみを記
憶させておいて、後はアドレス値に応じて適当な処理を
行い3相の位置信号に相当するディジタル値を求めるよ
うに構成してもよい。この場合は、関数テーブル用に必
要なメモリを少なく構成することができるという利点が
ある。また、逆に1周期のみの正弦波の関数テーブルだ
けをメモリに記憶させておくのでなく、3相分の正弦波
をそれぞれ関数テーブルに記憶させておいて、直接3相
の位置信号に相当するディジタル値を3個のディジタル
/アナログ変換器63,64,65に出力しても可能で
あることは言うまでもない。
Further, since the sine wave function is a symmetric periodic function, it is not necessary to store all one cycle in the function table, but only one half cycle or one quarter cycle. After that, appropriate processing may be performed according to the address value to obtain a digital value corresponding to the three-phase position signal. In this case, there is an advantage that the memory required for the function table can be reduced. On the contrary, not only the function table of the sine wave having only one cycle is stored in the memory, but the sine waves for the three phases are stored in the function table respectively and correspond to the position signals of the three phases directly. It goes without saying that the digital value can be output to the three digital / analog converters 63, 64, 65.

【0091】また、本発明の実施例では、3相のモータ
に限ったが、相数は3相に限らず何相であってもよいこ
とは言うまでもない。その他、本発明の主旨を変えず種
々の変更が可能である。
Further, although the embodiment of the present invention is limited to the three-phase motor, it goes without saying that the number of phases is not limited to three and may be any number of phases. Besides, various modifications can be made without changing the gist of the present invention.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上のように本発明は、従来のブラシレ
ス直流モータのような位置検出素子が不要のため、素子
の取付け位置調整の煩雑さや配線数が削減され、大幅に
コストが低減される。またモータ内部に位置検出素子を
取付ける必要がないため、モータは構造上の制約を受け
ず小型化、薄型化が可能となる。
As described above, according to the present invention, since the position detecting element such as the conventional brushless DC motor is unnecessary, the complexity of adjusting the mounting position of the element and the number of wirings are reduced, and the cost is greatly reduced. . Further, since it is not necessary to mount a position detection element inside the motor, the motor can be downsized and thinned without structural restrictions.

【0093】さらに本発明のブラシレス直流モータは、
上記構成により位相合わせ動作時にも特に無負荷状態で
ある必要はなく、モータが負荷を負った状態であっても
永久磁石回転子と固定子巻線の位置関係を正確に検出す
ることができる。また、電源投入後はモータを駆動して
いないときでも周波数発電機は永久磁石回転子の回転を
検出しているので、永久磁石回転子が何らかの原因で外
部から回転されたとしても常に磁極位置が判るので、位
相合わせ動作は電源投入時のみでよい。したがって、位
相合わせ動作の完了後は、起動、停止の動作は従来の位
置検出素子付きのブラシレス直流モータと比べても何ら
変わることはない。
Furthermore, the brushless DC motor of the present invention is
With the above configuration, there is no particular need for a no-load state during the phase matching operation, and the positional relationship between the permanent magnet rotor and the stator winding can be accurately detected even when the motor is under load. In addition, after the power is turned on, the frequency generator detects the rotation of the permanent magnet rotor even when the motor is not being driven, so the magnetic pole position is always maintained even if the permanent magnet rotor is externally rotated for some reason. As can be seen, the phase matching operation only needs to be performed when the power is turned on. Therefore, after the completion of the phase matching operation, the starting and stopping operations are the same as those of the conventional brushless DC motor with the position detecting element.

【0094】また、モータが回転しているときに固定子
巻線に誘起される誘起電圧の位相と各相の固定子巻線に
通電される電流位相とがそれぞれ一致するように位相補
正操作を行うことにより、モータの駆動中に何らかの原
因で周波数発電機の出力にノイズが重畳しても自動的に
誘起電圧の位相と駆動電流の位相を一致させることがで
きるので、モータが停止してしまうという最悪状態を未
然に防止することができ、モータを常に高効率で駆動す
ることができる。
Further, the phase correction operation is performed so that the phase of the induced voltage induced in the stator winding while the motor is rotating and the phase of the current supplied to the stator winding of each phase match. By doing so, even if noise is superimposed on the output of the frequency generator for some reason while the motor is being driven, the phase of the induced voltage and the phase of the drive current can be automatically matched, and the motor will stop. It is possible to prevent such a worst situation and to always drive the motor with high efficiency.

【0095】したがって、位置検出素子が不要でありな
がら効率の高い駆動が可能で、しかも広い用途に応用可
能なブラシレス直流モータを提供することができる。
Therefore, it is possible to provide a brushless DC motor which does not require a position detecting element, can be driven with high efficiency, and can be applied to a wide range of purposes.

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

【図1】本発明のブラシレス直流モータの一実施例の構
成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a brushless DC motor of the present invention.

【図2】本発明に係わる方向検出回路の一実施例を示す
回路構成図
FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a direction detection circuit according to the present invention.

【図3】図2に示す方向検出回路の各部信号波形図3 is a signal waveform diagram of each part of the direction detection circuit shown in FIG.

【図4】本発明に係わる位相検出回路の一実施例を示す
回路構成図
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a phase detection circuit according to the present invention.

【図5】図4に示す位相検出回路の各部信号波形図5 is a signal waveform diagram of each part of the phase detection circuit shown in FIG.

【図6】本発明のブラシレス直流モータの定常回転時の
各部信号波形図
FIG. 6 is a signal waveform diagram of each part during steady rotation of the brushless DC motor of the present invention.

【図7】本発明のブラシレス直流モータの定常回転時に
おける永久磁石回転子の磁極ベクトルΦと固定子巻線の
発生する起磁力ベクトルIと固定子巻線に誘起される誘
起電圧Eの関係を示すベクトル図
FIG. 7 shows the relationship between the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor, the magnetomotive force vector I generated by the stator winding, and the induced voltage E induced in the stator winding during steady rotation of the brushless DC motor of the present invention. Vector illustration

【図8】本発明のブラシレス直流モータを構成する位相
調整回路、波形発生回路、初期位置検出回路、選択回路
の構成を示すブロック図
FIG. 8 is a block diagram showing the configurations of a phase adjusting circuit, a waveform generating circuit, an initial position detecting circuit, and a selecting circuit which constitute the brushless DC motor of the present invention.

【図9】本発明のブラシレス直流モータの通常モードの
処理を説明するためのフローチャート図
FIG. 9 is a flow chart for explaining the processing in the normal mode of the brushless DC motor of the present invention.

【図10】本発明のブラシレス直流モータの位相合わせ
動作時における永久磁石回転子の磁極ベクトルΦと固定
子巻線の発生する起磁力ベクトルIとの関係を示すベク
トル図
FIG. 10 is a vector diagram showing the relationship between the magnetic pole vector Φ of the permanent magnet rotor and the magnetomotive force vector I generated by the stator winding during the phase matching operation of the brushless DC motor of the present invention.

【図11】本発明のブラシレス直流モータの位相合わせ
動作を行う一実施例のフローチャート図
FIG. 11 is a flow chart of an embodiment for performing a phase matching operation of the brushless DC motor of the present invention.

【図12】図4に示す位相検出回路を使用し、固定子巻
線に誘起される誘起電圧と各相に通電される駆動電流の
位相がずれた場合の各部信号波形図
FIG. 12 is a signal waveform diagram of each part when the phase detection circuit shown in FIG. 4 is used and the phase of the induced voltage induced in the stator winding and the phase of the drive current supplied to each phase are deviated.

【図13】本発明のブラシレス直流モータの位相補正の
操作を行う一実施例のフローチャート図
FIG. 13 is a flowchart of one embodiment for performing a phase correction operation of the brushless DC motor of the present invention.

【図14】本発明に係わる位相検出回路の他の一実施例
を示す回路構成図
FIG. 14 is a circuit configuration diagram showing another embodiment of the phase detection circuit according to the present invention.

【図15】図14に示す位相検出回路の各部信号波形図FIG. 15 is a signal waveform diagram of each part of the phase detection circuit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 周波数発電機 2 波形整形回路 3 方向検出回路 4 カウント回路 5 位相調整回路 6 波形発生回路 7 電力供給回路 8 初期位置検出回路 9 選択回路 10 位相検出回路 1 frequency generator 2 waveform shaping circuit 3 direction detection circuit 4 count circuit 5 phase adjustment circuit 6 waveform generation circuit 7 power supply circuit 8 initial position detection circuit 9 selection circuit 10 phase detection circuit

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数個の磁極を有する回転子と、前記回転
子に所定の空隙を有して配設された複数相の固定子巻線
と、前記回転子の回転数に比例した複数相の周波数信号
を発生する周波数発電機と、前記複数相の周波数信号よ
り前記回転子の回転方向を検出し方向信号を出力する方
向検出手段と、前記方向信号に応じて前記周波数発電機
の少なくとも1つの周波数信号のパルスをアップカウン
トもしくはダウンカウントを行うカウント手段と、前記
複数相の固定子巻線の少なくとも1相の電圧もしくは電
流の位相に応じた位相信号を出力する位相検出手段と、
前記カウント手段の計数値を、回転方向指令に応じて所
定の値だけ加減算し、さらに前記位相信号に応じて調整
して得られた指令値を出力する位相調整手段と、前記指
令値に応じた複数相の波形信号を発生する波形発生手段
と、前記複数相の波形信号に応じた駆動電流もしくは駆
動電圧を固定子巻線に供給する電力供給手段とにより構
成されたブラシレス直流モータ。
1. A rotor having a plurality of magnetic poles, a plurality of phases of stator windings arranged in the rotor with a predetermined air gap, and a plurality of phases proportional to the rotational speed of the rotor. A frequency generator for generating a frequency signal, a direction detecting means for detecting a rotation direction of the rotor from the frequency signals of the plurality of phases and outputting a direction signal, and at least one of the frequency generators according to the direction signal. Counting means for up-counting or down-counting the pulses of one frequency signal, and phase detecting means for outputting a phase signal according to the phase of the voltage or current of at least one phase of the stator windings of the plurality of phases,
Phase adjustment means for adding and subtracting the count value of the counting means by a predetermined value according to the rotation direction command, and further outputting a command value obtained by adjusting according to the phase signal, and according to the command value A brushless DC motor comprising: waveform generating means for generating waveform signals of a plurality of phases; and power supply means for supplying a driving current or a driving voltage according to the waveform signals of the plurality of phases to a stator winding.
【請求項2】複数個の磁極を有する回転子と、前記回転
子に所定の空隙を有して配設された複数相の固定子巻線
と、前記回転子の回転数に比例した複数相の周波数信号
を発生する周波数発電機と、前記複数相の周波数信号よ
り前記回転子の回転方向を検出し方向信号を出力する方
向検出手段と、前記方向信号に応じて前記周波数発電機
の少なくとも1つの周波数信号のパルスをアップカウン
トもしくはダウンカウントを行うカウント手段と、前記
カウント手段の計数値より回転子の初期値を演算し初期
値を前記カウント手段に出力する初期位置検出手段と、
前記複数相の固定子巻線の少なくとも1相の電圧、もし
くは電流の位相に応じた位相信号を出力する位相検出手
段と、前記カウント手段の計数値を、回転方向指令に応
じて所定の値だけ加減算し、さらに前記位相信号に応じ
て調整して得られた指令値を出力する位相調整手段と、
前記指令値に応じた複数相の波形信号を発生する波形発
生手段と、前記複数相の波形信号に応じた駆動電流もし
くは駆動電圧を固定子巻線に供給する電力供給手段とに
より構成されたブラシレス直流モータ。
2. A rotor having a plurality of magnetic poles, a plurality of phases of stator windings arranged in the rotor with a predetermined gap, and a plurality of phases proportional to the rotational speed of the rotor. A frequency generator for generating a frequency signal, a direction detecting means for detecting a rotation direction of the rotor from the frequency signals of the plurality of phases and outputting a direction signal, and at least one of the frequency generators according to the direction signal. Counting means for up-counting or down-counting pulses of one frequency signal; initial position detecting means for calculating an initial value of the rotor from the count value of the counting means and outputting the initial value to the counting means;
The phase detection means for outputting a phase signal corresponding to the phase of at least one phase voltage or current of the stator windings of the plurality of phases, and the count value of the counting means are set to a predetermined value according to the rotation direction command. Phase adjusting means for adding and subtracting, and further outputting a command value obtained by adjusting according to the phase signal,
Brushless composed of waveform generating means for generating waveform signals of a plurality of phases according to the command value and power supply means for supplying a driving current or a driving voltage according to the waveform signals of the plurality of phases to the stator winding. DC motor.
【請求項3】初期位置検出手段は、正方向に回転させた
ときのカウント手段の第1の計数値と逆方向に回転させ
たときのカウント手段の第2の計数値を検出し、前記第
1の計数値と前記第2の計数値との平均値を前記カウン
ト手段の初期値となす請求項2記載のブラシレス直流モ
ータ。
3. The initial position detecting means detects a first count value of the counting means when it is rotated in the forward direction and a second count value of the counting means when it is rotated in the opposite direction, The brushless DC motor according to claim 2, wherein an average value of the count value of 1 and the second count value is used as an initial value of the counting means.
【請求項4】初期位置検出手段は、電源投入時のみ動作
する請求項1または請求項2記載のブラシレス直流モー
タ。
4. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the initial position detecting means operates only when the power is turned on.
【請求項5】位相調整手段は、固定子巻線の電圧と電流
の位相差の大きさが所定値より小さい時は、位相信号に
応じてカウント手段の計数値の調整を行わないようにし
た請求項1または請求項2記載のブラシレス直流モー
タ。
5. The phase adjusting means does not adjust the count value of the counting means according to the phase signal when the magnitude of the phase difference between the voltage and the current of the stator winding is smaller than a predetermined value. The brushless DC motor according to claim 1 or 2.
【請求項6】位相調整手段は、回転方向指令に応じてカ
ウント手段の計数値より所定値を加減算することによ
り、固定子巻線の発生する回転磁界の位相を回転子の磁
極の位相から電気角で90度だけ回転させるようにした
請求項1または請求項2記載のブラシレス直流モータ。
6. The phase adjusting means adds or subtracts a predetermined value from a count value of the counting means in response to a rotation direction command, so that the phase of the rotating magnetic field generated by the stator winding is electrically changed from the phase of the magnetic pole of the rotor. The brushless DC motor according to claim 1 or 2, wherein the brushless DC motor is rotated at an angle of 90 degrees.
【請求項7】波形発生手段は、正弦波状の信号を予め記
憶させたメモリ手段と、前記メモリ手段から読み出され
るディジタル値をアナログ値に変換するディジタル/ア
ナログ変換器を含む請求項1または請求項2記載のブラ
シレス直流モータ。
7. The waveform generating means includes a memory means for storing a sinusoidal signal in advance and a digital / analog converter for converting a digital value read from the memory means into an analog value. 2. The brushless DC motor described in 2.
【請求項8】波形発生手段は、1周期のみの正弦波状の
信号を予め記憶させた請求項1または請求項2記載のブ
ラシレス直流モータ。
8. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the waveform generating means stores a sinusoidal signal having only one cycle in advance.
【請求項9】波形発生手段は、1/2周期もしくは1/
4周期のみの正弦波状の信号を予め記憶させた請求項1
または請求項2記載のブラシレス直流モータ。
9. The waveform generating means comprises 1/2 cycle or 1 / cycle.
The sinusoidal signal having only four cycles is stored in advance.
Alternatively, the brushless DC motor according to claim 2.
【請求項10】初期位置検出手段、カウント手段、位相
調整手段、波形発生手段は、処理内容に従ったプログラ
ム・データを保存するメモリ手段と、前記プログラム・
データに従って処理を実行する演算処理ユニットとを含
んで構成される請求項1または請求項2記載のブラシレ
ス直流モータ。
10. An initial position detecting means, a counting means, a phase adjusting means and a waveform generating means, a memory means for storing program data according to processing contents, and the program.
The brushless DC motor according to claim 1 or 2, which is configured to include an arithmetic processing unit that executes processing in accordance with data.
JP5050472A 1993-03-11 1993-03-11 Dc brushless motor Pending JPH06269192A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002354876A (en) * 2001-05-21 2002-12-06 Toyota Motor Corp Apparatus and method for detecting deflection of sensor reference point, control apparatus and method of motor, motor fault judging method and sensor mounting position adjusting method

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JP2002354876A (en) * 2001-05-21 2002-12-06 Toyota Motor Corp Apparatus and method for detecting deflection of sensor reference point, control apparatus and method of motor, motor fault judging method and sensor mounting position adjusting method

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