JPH0642793B2 - Brushless DC motor - Google Patents

Brushless DC motor

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JPH0642793B2
JPH0642793B2 JP60248093A JP24809385A JPH0642793B2 JP H0642793 B2 JPH0642793 B2 JP H0642793B2 JP 60248093 A JP60248093 A JP 60248093A JP 24809385 A JP24809385 A JP 24809385A JP H0642793 B2 JPH0642793 B2 JP H0642793B2
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voltage
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健一 飯塚
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ブラシレス直流モータに係り、特に、モータ
端子電圧からフィルターとコンパレータとを用いて位置
検出信号を得るようにしたブラシレス直流モータに関す
るものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless DC motor, and more particularly to a brushless DC motor that obtains a position detection signal from a motor terminal voltage by using a filter and a comparator. is there.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

従来、モータ端子電圧から位置検出信号を作成する、フ
イルターとコンパレータとからなる逆起電圧位置検出回
路を備えた、逆起電圧検出形の3相のブラシレス直流モ
ータに関しては、例えば、特開昭59-162793号公報、特
公昭59-36519号公報、電気学会論文誌B,105巻,5
号(1985年)"Brushless Motor without a Shaft Posit
ion Sensor"(ブラシレス モータ ウイズアウト ア
シヤフト ポジシヨン センサ)等に述べられてい
る。
A conventional three-phase brushless DC motor of the back electromotive force detection type, which has a back electromotive force position detection circuit including a filter and a comparator, which creates a position detection signal from a motor terminal voltage, has been disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. -162793, Japanese Patent Publication No. 59-36519, The Institute of Electrical Engineers of Japan, B, 105, 5
Issue (1985) "Brushless Motor without a Shaft Posit
ion Sensor "(brushless motor with position adjustment sensor).

これら従来一般の逆起電圧位置検出回路によるブラシレ
ス直流モータでは、上記の論文にも明らかにされている
ように、モータ誘起電圧Eを基準に考えたとき、負荷
増大による巻線電流増加とともに位置検出信号位相、換
言すると、これと同相の巻線電流位相が進んで、モータ
効率低下をもたらし、更には、その進み角が、およそ3
0°程度になると、位置検出不能となつて、モータが停
止する欠点があつた。
In these conventional brushless DC motors based on the general back electromotive force position detection circuit, when the motor induced voltage E o is considered as a reference, the position of the brushless DC motor increases as the winding current increases due to an increase in load, as is clear from the above-mentioned paper. The detection signal phase, in other words, the winding current phase of the same phase as this, leads to a decrease in motor efficiency, and further, the lead angle is about 3
If the angle is about 0 °, the position cannot be detected and the motor stops.

これを、従来一般の逆起電圧位置検出によりブラシレス
直流モータを逆転した場合の電圧ベクトル図である第5
図を参照して説明すると、次のとおりである。
FIG. 5 is a voltage vector diagram of the case where the brushless DC motor is rotated in the reverse direction by the conventional general back electromotive force position detection.
It will be described below with reference to the drawings.

図で、印加電圧Vは、モータ誘起電圧E,抵抗降下電
圧γI及び、リアクタンス降下電圧XIのベクトル
和に等しい。そして、ベクトル図上の位置検出信号位相
PS及び、巻線電流Iの位置は、逆起電圧位置検出回
路の原理上、印加電圧Vの位相と同相の関係にある。
In the figure, the applied voltage V is equal to the vector sum of the motor induced voltage E o , the resistance drop voltage γI M, and the reactance drop voltage XI M. The position PS of the position detection signal and the position of the winding current I M on the vector diagram are in phase with the phase of the applied voltage V on the principle of the counter electromotive voltage position detection circuit.

ここで、巻線電流Iが増加すると、そのベクトル図
は、同図実線から破線で示したベクトル図となる。
Here, when the winding current I M increases, the vector diagram changes from a solid line to a broken line.

すなわち、モータ誘起電圧Eと巻線電流Iとの位相
差である制御進み角γは、巻線電流増加とともに増大す
るものである。
That is, the control advance angle γ, which is the phase difference between the motor induced voltage E o and the winding current I M , increases as the winding current increases.

更に、この制御進み角γが、上述のおよそ30°以上にな
ると、一定の負荷であつても、制御進み角γの増大にと
もなう巻線電流増加があり、このため、制御進み角増大
→巻線電流増加→制御進み角増大、という正帰還が発生
して、制御進み角γは、ますます増大し、ついには、モ
ータ出力トルクが負荷トルク以下になつてモータが停止
するものである。
Further, when the control advance angle γ is about 30 ° or more as described above, the winding current increases with the increase of the control advance angle γ even with a constant load. Therefore, the control advance angle increases → Positive feedback of increase in line current → increase in control advance angle occurs, the control advance angle γ further increases, and finally the motor output torque becomes equal to or less than the load torque, and the motor stops.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、従来一般の逆起電圧位置検出回路がも
つ欠点を無くし、負荷増大による位置検出信号の位相変
化を補正し、位置検出不能となってモータが停止するこ
とのない位置検出手段を備えたブラシレス直流モータ、
特に、負荷増大による位置検出信号の位相変化を、負荷
電流であるモータ電流の大きさに応じて連続的に補正し
てその精度を高めることのできる位置検出手段を備えた
ブラシレス直流モータを提供することにある。
The object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the conventional general back electromotive force position detection circuit, to correct the phase change of the position detection signal due to the increase in load, and to prevent the position detection means from stopping the motor. Brushless DC motor,
In particular, the present invention provides a brushless DC motor equipped with a position detecting means capable of continuously correcting a phase change of a position detection signal due to an increase in load according to the magnitude of a motor current which is a load current and improving its accuracy. Especially.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、モータ端子電圧からフィルターとコンパレー
タとを用いて位置検出信号を得る形式のブラシレス直流
モータにおいて、前記位置検出信号の位相に対して、モ
ータ電流の基本波成分の位相がモータ巻線に誘起される
電圧の位相とほぼ同位相とする位相補正量を、モータに
流れる電流に係る量に応じて、モータ定数を用いて作成
する位置検出信号位相補正手段を備え、この位相補正手
段の出力である補正後位置検出信号に基づいて前記ブラ
シレス直流モータを運転する構成に加え、前記コンパレ
ータはヒステリシス特性を有したコンパレータであり、
位置検出信号位相補正手段は、前記コンパレータと互い
に符号の異なる、少なくとも一組の電流検出電圧を出力
する巻線電流検出回路と、前記補正後位置検出信号によ
って前記符号の異なる電流検出電圧を切り替えるアナロ
グスイッチとから構成され、前記コンパレータのヒステ
リシス幅を前記電流検出電圧によって変化させ、そのヒ
ステリシス幅と電流検出電圧との関係をモータ定数に基
づいて決定し、補正位相量を作成する構成としたことを
特徴とするものである。
The present invention is a brushless DC motor of a type that obtains a position detection signal from a motor terminal voltage by using a filter and a comparator. A position detection signal phase correction means for creating a phase correction amount that is substantially the same as the phase of the induced voltage by using a motor constant according to the amount related to the current flowing through the motor is provided, and the output of this phase correction means In addition to the configuration for operating the brushless DC motor based on the corrected position detection signal is, the comparator is a comparator having a hysteresis characteristic,
The position detection signal phase correction means includes a winding current detection circuit that outputs at least one set of current detection voltages having different signs from the comparator, and an analog that switches the current detection voltages having different signs according to the corrected position detection signal. And a switch, the hysteresis width of the comparator is changed by the current detection voltage, the relationship between the hysteresis width and the current detection voltage is determined based on the motor constant, and the correction phase amount is created. It is a feature.

〔発明の実施例〕Example of Invention

本発明に係るブラシレス直流モータの実施例を、各図を
参照して説明する。
An embodiment of a brushless DC motor according to the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、第1図は、本発明の一実施例に係るブラシレス直
流モータにおける制御回路の要部構成図、第2図は、一
般例示のブラシレス直流モータの構成図、第3図は、第
1図に示すもののの各部波形図、第4図は、同じく動作
説明図である。
First, FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a control circuit in a brushless DC motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a general example brushless DC motor, and FIG. 3 is FIG. FIG. 4 is a waveform chart of each part of the above, and FIG.

すなわち、まず、モータ端子電圧からフイルターとコン
パレータを用いて位置検出信号を得る形式に係るものの
第2図で、図示の交流電源1から整流回路2及び平滑コ
ンデンサ3より直流電圧Eを得て、インバータ4に供
給するものである。
That is, first, in FIG. 2 relating to a format in which a position detection signal is obtained from a motor terminal voltage using a filter and a comparator, a DC voltage E d is obtained from a rectifier circuit 2 and a smoothing capacitor 3 from an AC power source 1 shown in FIG. It is supplied to the inverter 4.

このインバータ4は、トランジスタTR〜TRと還
流ダイオードD〜Dとから構成された120°通電
形のインバータであり、その交流出力電圧は直流電圧E
の正電位側トランジスタTR〜TRの通流期間
(電気角120°)がパルス幅変調を受けてチヨツパ動
作することにより制御されるものとしている。
The inverter 4 is a 120 ° conduction type inverter composed of transistors TR 1 to TR 6 and free wheeling diodes D 1 to D 6, and its AC output voltage is a DC voltage E.
It is assumed that the conduction period (electrical angle 120 °) of the positive potential side transistors TR 1 to TR 3 of d is controlled by the pulse width modulation and the chipper operation.

また、トランジスタTR〜TRの共通エミツタ端子
と、還流ダイオードD〜Dとの共通アノード端子間
に、低抵抗Rが接続されているものである。
Further, the common emitter terminal of the transistor TR 4 to Tr 6, between the common anode terminal of the freewheeling diode D 4 to D 6, in which low resistance R 1 is connected.

5は、ブラシレス直流モータ本体に係る同期モータであ
り、回転子5−1と電機子巻線5−2とから構成され、
この電機子を巻線5−2に流れる3相の巻線電流は、前
記の低抵抗Rにも流れ、この低抵抗Rの電圧降下と
して、モータ電流I(3相の巻線電流Iを全波整流
した電流)が検出できるものである。
Reference numeral 5 denotes a synchronous motor related to the brushless DC motor body, which is composed of a rotor 5-1 and an armature winding 5-2,
Winding current of 3-phase flowing in the armature winding 5-2, wherein the well flow to a low resistance R 1, the voltage drop of the low-resistance R 1, the motor current I L (3-phase winding current the I M in which the full-wave rectified current) can be detected.

同期モータ5の速度を制御するようにした制御回路は、
マイクロコンピユータ7、同期モータ5の回転子5−1
の磁極位置を検出する逆起電圧位置検出回路6、モータ
電流Iを制御するチヨツパ信号10を作成する電流制
御部8、トランジスタTR〜TRに対するベースド
ライバ9から構成されるものである。
The control circuit for controlling the speed of the synchronous motor 5 is
Microcomputer 7, rotor 5-1 of synchronous motor 5
The counter electromotive force position detection circuit 6 for detecting the magnetic pole position, the current control unit 8 for generating the chipper signal 10 for controlling the motor current I L, and the base driver 9 for the transistors TR 1 to TR 6 .

前記のマイクロコンピユータ7は、CPU7−1,RO
M7−2,RAM7−3,タイマー7−4などから構成
され、それぞれアドレスバス,データバス及びコントロ
ールバス(図示せず)によつて接続されるものである。
The microcomputer 7 is composed of the CPU 7-1, RO
It is composed of an M7-2, a RAM 7-3, a timer 7-4, etc., and is connected by an address bus, a data bus and a control bus (not shown), respectively.

そして、前記のROM7−2には、同期モータ5を駆動
するのに必要な各種処理プログラム、例えば速度制御処
理に係るものなどが記憶されている。
The ROM 7-2 stores various processing programs necessary for driving the synchronous motor 5, for example, those related to speed control processing.

一方、マイクロコンピユータ7には、前記逆起電圧位置
検出回路6の出力である位置検出信号a,b,cが入力
され、またベースドライバ9へのドライブ信号11及
び、電流制御部8への電流指令ILCが出力される。
On the other hand, the position detection signals a, b and c which are the outputs of the back electromotive force position detection circuit 6 are input to the micro computer 7, and the drive signal 11 to the base driver 9 and the current to the current control unit 8 are input. The command I LC is output.

前記の逆起電圧位置検出回路6は、電機子巻線5−2の
端子電圧V,V,Vより、フイルター回路とコン
パレータとを用いて、回転子位置に対応した位置検出信
号a,b,cを形成する回路である。
The counter electromotive force position detection circuit 6 uses the filter circuit and the comparator based on the terminal voltages V A , V B , and V C of the armature winding 5-2 to detect the position detection signal a corresponding to the rotor position. , B, c.

以上の構成をもつブラシレス直流モータに対して、本発
明に係る構成としたブラシレス直流モータの一実施例
を、第1図,第3図及び第4図により、以下説明する。
With respect to the brushless DC motor having the above structure, one embodiment of the brushless DC motor having the structure according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 3, and 4.

第1図は、逆起電圧位置検出回路12に位置検出信号補
正回路13を付加した回路を示す、要部構成に係るもの
である。
FIG. 1 shows a circuit configuration in which a position detection signal correction circuit 13 is added to the counter electromotive voltage position detection circuit 12 and is related to a main part configuration.

すなわち、本実施例は、第2図の逆起電圧位置検出回路
6に、位置検出信号補正手段に係る位置検出信号補正回
路13を付加したものを備えるようにして、その全体を
構成するようにしたものであり、他は同様である。
That is, in this embodiment, the counter electromotive voltage position detection circuit 6 of FIG. 2 is provided with the position detection signal correction circuit 13 related to the position detection signal correction means, and the entire configuration is provided. The other things are the same.

この第1図において、インバータ4の出力である端子電
圧V,V,Vは、逆起電圧位置検出回路12に入
力され、それぞれ、2つのコンデンサC,C
,C,C,Cと2つの抵抗R,R
,R,R,Rとから成るフイルター回路18
−3,18−1,18−2を通過し、フイルター通過電
圧VAF,VBF,VCFが作成されるものである。
In FIG. 1, the terminal voltages V A , V B , and V C , which are the outputs of the inverter 4, are input to the counter electromotive voltage position detection circuit 12, and the two capacitors C 5 , C 6 , and
C 1 , C 2 , C 3 , C 4 and two resistors R 6 , R 7 ,
A filter circuit 18 composed of R 2 , R 3 , R 4 and R 5.
Filter passing voltages V AF , V BF and V CF are created by passing through −3, 18-1 and 18-2.

これら3相のフイルター通過電圧VAF,VBF,VCF
り、抵抗R,R,R10及びバツフア17を用い
て、中性点電圧Vを作成し、この中性点電圧Vと前
記のフイルター通過電圧VAF,VBF,VCFとを、それぞ
れコンパレータCP−3,CP−1,CP−2で比較
し、位置検出信号a,b,cを作成する。
These 3-phase filters pass voltage V AF in, V BF, from V CF, using the resistor R 8, R 9, R 10 and buffer 17, to create a neutral point voltage V N, the neutral point voltage V N and wherein the filter pass voltage V AF, V BF, and V CF, respectively compared in the comparator CP-3, CP-1, CP-2, to create the position detection signal a h, b h, the c h.

そして、前記のコンパレータCP−1〜CP−3は、そ
れぞれ抵抗R11,R12,R13,R14,及びR
15とR16を備えたヒステリシス特性を有したコンパ
レータであり、兼ねて位置検出信号補正回路13の一部
を成している。
The comparator CP-1~CP-3 of the each resistor R 11, R 12, R 13, R 14, and R
This is a comparator having a hysteresis characteristic including 15 and R 16 , and also serves as a part of the position detection signal correction circuit 13.

しかして、この位置検出信号補正回路13は、更に、抵
抗R17とコンデンサCとから成つてモータ電流I
の検出用の低抵抗Rの電圧を平均化する電流平均化回
路19と、電流増幅器14と、符号反転器15及びアナ
ログスイツチ16−1〜16−3とから構成されるもの
である。
Then, the position detection signal correction circuit 13 further includes a resistor R 17 and a capacitor C 7, and the motor current I L
Is composed of a current averaging circuit 19 for averaging the voltage of the low resistance R 1 for detection, a current amplifier 14, a sign inverter 15 and analog switches 16-1 to 16-3.

ここで、前記の電流増幅器14、符号反転器15とは、
互いに符号の異なる、少なくとも一組の電流検出電圧を
出力する巻線電流検出回路に係るものであり、また、ア
ナログスイツチ16−1〜16−3は、各コンパレータ
の出力によつて前記の符号の異なる電流検出電圧を切替
えるアナログスイツチに係るものである。
Here, the current amplifier 14 and the sign inverter 15 are
The present invention relates to a winding current detection circuit that outputs at least one set of current detection voltages having different signs, and the analog switches 16-1 to 16-3 have the above-mentioned signs depending on the output of each comparator. The present invention relates to an analog switch that switches different current detection voltages.

すなわち、前記アナログスイツチ16−1〜16−3に
は、前記電流増幅器14の出力+VILと符号反転器15
の出力−VILとの2つの電圧が入力され、これらの2つ
の電圧を切替えて前記ヒステリシス特性を有したコンパ
レータCP−1〜CP−3に伝えるものである。
That is, the analog switches 16-1 to 16-3 have the output + V IL of the current amplifier 14 and the sign inverter 15 respectively.
Output -V IL and the two voltages are switched, and these two voltages are switched and transmitted to the comparators CP-1 to CP-3 having the hysteresis characteristic.

ただし、同図では、アナログスイツチ16−1〜16−
3の動作は、各コンパレータの出力がHighレベルのとき
に、電流増幅器14の出力+VILがコンパレータCP−
1〜CP−3側に伝えられるものであり、Lowレベル
のときは、その逆としている。
However, in the figure, analog switches 16-1 to 16-
In the operation of No. 3, when the output of each comparator is at the high level, the output + V IL of the current amplifier 14 is equal to the comparator CP-
1 to CP-3, and vice versa when it is Low level.

次に、インバータ4の端子電圧Vから位置検出信号a
を作成する過程を例示として、第3図により、以下説
明する。
Next, from the terminal voltage V B of the inverter 4, the position detection signal a
The process of creating h will be described below with reference to FIG.

第3図は、既述のように、第1図の逆起電圧位相検出回
路12の各部波形を示したもので、端子電圧Vから、
三角波状の、さきに述べたフイルター通過電圧VBFが得
られる。
As described above, FIG. 3 shows the waveform of each part of the counter electromotive voltage phase detection circuit 12 of FIG. 1, and from the terminal voltage V B ,
The filter passing voltage V BF described above which has a triangular waveform is obtained.

このフイルター通過電圧VBFは、コンパレータCP−1
のマイナス入力端子に入力されることから、中性点電圧
と、電流増幅器14の出力+VIL及び符号反転器1
5の出力−VILとより作成されたコンパレータCP−1
のプラス端子入力電圧と比較されて、補正された位置検
出信号aが得られるものである。
This filter passing voltage V BF is the comparator CP-1.
Of the neutral point voltage V N , the output + V IL of the current amplifier 14 and the sign inverter 1
5 output-V IL and comparator CP-1 created from
And the corrected position detection signal a h is obtained by comparison with the positive terminal input voltage of.

ここで、コンパレータCP−1の、第3図に示すステリ
シス幅ΔVILは、次式により与えられる。
Here, the sterisis width ΔV IL of the comparator CP-1 shown in FIG. 3 is given by the following equation.

更に、上式のVIL(電流増幅器14の出力)は、モータ
電流検出用低抵抗Rと電流増幅器14のゲインK、及
びモータ電流Iの平均値とにより、次式として与
えられる。
Further, V IL (output of the current amplifier 14) in the above equation is given as the following equation by the motor current detecting low resistance R 1 , the gain K of the current amplifier 14 and the average value L of the motor current I L.

IL=K・R …(2) この結果、モータ電流Iが増加すると、このモータ電
流Iに比例してヒステリシス幅ΔVILが増加する。
V IL = K · R 1 · L (2) As a result, when the motor current I L increases, the hysteresis width ΔV IL increases in proportion to the motor current I L.

一方、ヒステリシス幅ΔVILの増加とともに、位置検出
信号は遅れ位相となり、補正位相量に係る遅れ角Δθ
は、フイルター通過電圧VBFを三角波として、その波高
値を、第3図図示のVTPとすれば、高さをVTP、底辺が
π/2の珍客三角形と高さΔVIL/2、底辺がΔθの同
三角形との比較から、次式として得られるものである。
On the other hand, as the hysteresis width ΔV IL increases, the position detection signal becomes a delay phase, and the delay angle Δθ related to the correction phase amount
If the filter passing voltage V BF is a triangular wave and its peak value is V TP shown in FIG. 3, the height is V TP , the rare triangle with a base of π / 2 and the height ΔV IL / 2, the base Is obtained as the following equation from the comparison with the same triangle of Δθ.

以上のように、逆起電圧位置検出回路を構成するコンパ
レータにヒステリシス特性を持たせ、そのヒステリシス
幅を、モータ電流に応じて比例的に変え、位置検出信号
の位相を遅らせることにより、モータ電流増加による位
置検出信号の位相進み現象を補正することができるもの
であって、特に本発明によれば、コンパレータのヒステ
リシス幅を、負荷電流であるモータ電流の大きさに応じ
て変化させることにより、位相補正を連続的におこなっ
てその精度を高めることができる。
As described above, the comparator that configures the back electromotive force position detection circuit has a hysteresis characteristic, the hysteresis width is proportionally changed according to the motor current, and the phase of the position detection signal is delayed to increase the motor current. It is possible to correct the phase lead phenomenon of the position detection signal due to, and particularly according to the present invention, by changing the hysteresis width of the comparator in accordance with the magnitude of the motor current that is the load current, The accuracy can be improved by continuously performing the correction.

なお、特開昭57−160386号公報には、モータの
端子電圧からフイルターとコンパレータとを用いて位置
検出をおこなうブラシレス直流モータにおいて、モータ
電流値により検出位置を補正する技術が開示されてい
る。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-160386 discloses a technique of correcting a detected position by a motor current value in a brushless DC motor which detects a position from a terminal voltage of the motor using a filter and a comparator.

しかし、同公報に記載の技術にあっては、逆起電圧位置
検出回路を構成するコンパレータにヒステリシス特性を
もたせ、そのシステリシス幅を、負荷電流であるモータ
電流に応じて比例的に変えることにより、位相補正を連
続的におこなってその精度を高めることはできず、位相
補正が不連続となることは否めない。
However, in the technique described in the publication, the comparator constituting the back electromotive force position detection circuit is provided with a hysteresis characteristic, and its systemic width is proportionally changed according to the motor current which is a load current, It cannot be denied that the phase correction cannot be continuously performed to improve its accuracy, and the phase correction becomes discontinuous.

次に、上記(3)式で与えられる遅れ角Δθとモータ電流
との関連について、第4図の動作説明図により説明
する。同図は、上述の補正位置検出信号によりブラシレ
ス直流モータを運転した場合に得られる電圧ベクトル図
である。
Next, the relationship between the delay angle Δθ given by the above equation (3) and the motor current I L will be described with reference to the operation explanatory diagram of FIG. This figure is a voltage vector diagram obtained when the brushless DC motor is driven by the above-mentioned corrected position detection signal.

補正位置検出信号の位相と等しい巻線電流Iの位相を
モータ誘起電圧E上に選ぶとすると、印加電圧Vと前
記誘起電圧Eとの位相差δは、次のように与えられ
る。
When choosing the phase of equal winding current I M of the correction position detection signal on the motor induced voltage E o, the phase difference δ between the applied voltage V and the induced voltage E o, is given as follows.

そして、巻線抵抗分rを無視して、tanθ=θという近
似を行えば、次式が得られる。
Then, by ignoring the winding resistance r and performing an approximation of tan θ = θ, the following equation is obtained.

ここに、kはモータ発電定数、Lは巻線インダクタン
スであり、(5)式で与えられる負荷角δと、(3)式で与え
られる遅れ角Δθとが等しい関係となるように、位置検
出信号補正回路の各定数を決定すれば、逆に第4図の電
圧ベクトル図が得られるようにブラシレス直流モータを
運転できるものである。
Here, k E is the motor power generation constant, L is the winding inductance, and the position is set so that the load angle δ given by equation (5) and the delay angle Δθ given by equation (3) are equal. On the contrary, if each constant of the detection signal correction circuit is determined, the brushless DC motor can be operated so that the voltage vector diagram of FIG. 4 is obtained.

以上示した実施例では、増加するモータ電流Iととも
に遅れ角Δθが増大するため、巻線電流Iは、モータ
誘起電圧Eの位相と同相もしくは、その近傍に常に存
在することになる。
In the embodiment described above, the delay angle Δθ increases with the increasing motor current I L , so that the winding current I M always exists in the same phase as the motor induced voltage E o or in the vicinity thereof.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、従来一般の逆起電圧位置検出回路がも
つ欠点を無くし、負荷増大による位置検出信号の位相変
化を補正し、位置検出不能となってモータが停止するこ
とのない位置検出手段を備えたブラシレス直流モータ、
特に、逆起電圧位置検出回路を構成するコンパレータに
ヒステリシス特性をもたせ、そのヒステリシス幅を、負
荷電流であるモータ電流に応じて比例的に変えることに
より、位相補正を連続的におこなってその精度を高める
ことのできる位置検出手段を備えたブラシレス直流モー
タを提供できるものであって、優れた効果を奏する発明
ということができる。
According to the present invention, the drawbacks of the conventional general back electromotive force position detection circuit are eliminated, the phase change of the position detection signal due to the increase of the load is corrected, and the position detection means does not stop the position detection and the motor does not stop. Brushless DC motor,
In particular, the comparator that constitutes the back electromotive force position detection circuit has hysteresis characteristics, and the hysteresis width is proportionally changed according to the motor current, which is the load current, to continuously perform phase correction and improve its accuracy. It is possible to provide a brushless DC motor including a position detecting means that can be increased, and it can be said that the invention has an excellent effect.

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

第1図は、本発明の一実施例に係るブラシレス直流モー
タにおける制御回路の要部構成図、第2図は、一般例示
のブラシレス直流モータの構成図、第3図は、第1図に
示すものの各部波形図、第4図は、同じく動作説明図、
第5図は、従来の逆起電圧位置検出によりブラシレス直
流モータを逆転した場合の電圧ベクトル図である。 1…交流電源、2…整流回路、3…平滑コンデンサ、4
…インバータ、5…同期モータ、6,12…逆起電圧位
置検出回路、7…マイクロコンピユータ、7−1…CP
U、7−2…ROM、7−3…RAM、7−4…タイマ
ー、8…電流制御部、9…ベースドライバー、10…チ
ヨツパ信号、11…ドライブ信号、13…位置検出信号
補正回路、14…電流増幅器、15…符号反転器、16
−1〜16−3…アナログスイッチ、17…バツフア、
18−1〜18−3…フィルタ回路、19…電流平均化
回路、CP−1〜CP−3…コンパレータ、TR〜T
…トランジスタ、D〜D…還流ダイオード、R
…低抵抗、R〜R17…抵抗、C〜C…コンデ
ンサ、E…モータ誘起電圧、V…印加電圧、rI
抵抗降下電圧、xI…リアクタンス降下電圧、PS…
位置検出信号位相、I…巻線電流、γ…制御進み角、
Ed…直流電圧、I…モータ電流、a,b,c…位置
検出信号、a,b,c…補正された位置検出信
号、V〜V…端子電圧、VAF,VBF,VCF
フィルタ通過電圧、V…中性点電圧、+VIL…電流
増幅器の出力、−VIL…符号反転器の出力、ΔVIL
…ヒステリシス幅、δ…負荷角、Δθ…遅れ角。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a control circuit in a brushless DC motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a general example brushless DC motor, and FIG. 3 is shown in FIG. Waveform diagram of each part of the thing, FIG. 4 is the same operation explanatory diagram,
FIG. 5 is a voltage vector diagram when the brushless DC motor is reversed by conventional back electromotive force position detection. 1 ... AC power supply, 2 ... rectifier circuit, 3 ... smoothing capacitor, 4
... Inverter, 5 ... Synchronous motor, 6, 12 ... Back electromotive force position detection circuit, 7 ... Microcomputer, 7-1 ... CP
U, 7-2 ... ROM, 7-3 ... RAM, 7-4 ... Timer, 8 ... Current control section, 9 ... Base driver, 10 ... Chip signal, 11 ... Drive signal, 13 ... Position detection signal correction circuit, 14 ... current amplifier, 15 ... sign inverter, 16
-1 to 16-3 ... analog switch, 17 ... buffer,
18-1 to 18-3 ... Filter circuit, 19 ... Current averaging circuit, CP- 1 to CP-3 ... Comparator, TR 1 to T
R 6 ... Transistor, D 1 to D 6 ... Reflux diode, R
1 ... low resistance, R 2 to R 17 ... resistors, C 1 -C 7 ... capacitor, E 0 ... motor induced voltage, V ... applied voltage, rI M ...
Resistance drop voltage, xI M ... Reactance drop voltage, PS ...
Position detection signal phase, I M ... Winding current, γ ... Control lead angle,
Ed ... DC voltage, I L ... motor current, a, b, c ... position detection signal, a h, b h, c h ... corrected position detection signal, V A ~V C ... terminal voltage, V AF, V BF , V CF ...
Filter pass voltage, V N ... neutral point voltage, the + V IL ... current amplifier output, the output of -V IL ... sign inverter, [Delta] V IL
... Hysteresis width, δ ... Load angle, Δθ ... Delay angle.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田島 文男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 飯塚 健一 栃木県下都賀郡大平町富田800番地 株式 会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者 井上 徹 栃木県下都賀郡大平町富田800番地 株式 会社日立製作所栃木工場内 (56)参考文献 特開 昭57−160386(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Fumio Tajima 4026 Kujicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture, Hitachi Research Institute, Ltd. In Tochigi Plant (72) Inventor Toru Inoue 800 Tomita, Ohira-cho, Shimotsuga-gun, Tochigi Prefecture Tochigi Plant, Hitachi Ltd. (56) Reference JP-A-57-160386 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】モータ端子電圧からフィルターとコンパレ
ータとを用いて位置検出信号を得る形式のブラシレス直
流モータにおいて、 前記位置検出信号の位相に対して、モータ電流の基本波
成分の位相がモータ巻線に誘起される電圧の位相とほぼ
同位相とする位相補正量を、モータに流れる電流に係る
量に応じて、モータ定数を用いて作成する位置検出信号
位相補正手段を備え、この位相補正手段の出力である補
正後位置検出信号に基づいて前記ブラシレス直流モータ
を運転する構成に加え、前記コンパレータはヒステリシ
ス特性を有したコンパレータであり、位置検出信号位相
補正手段は、前記コンパレータと互いに符号の異なる、
少なくとも一組の電流検出電圧を出力する巻線電流検出
回路と、前記補正後位置検出信号によって前記符号の異
なる電流検出電圧を切り替えるアナログスイッチとから
構成され、前記コンパレータのヒステリシス幅を前記電
流検出電圧によって変化させ、そのヒステリシス幅と電
流検出電圧との関係をモータ定数に基づいて決定し、補
正位相量を作成する構成としたことを特徴とするブラシ
レス直流モータ。
1. A brushless DC motor of a type that obtains a position detection signal from a motor terminal voltage by using a filter and a comparator, wherein a phase of a fundamental wave component of a motor current is a motor winding with respect to a phase of the position detection signal. The phase correction amount that makes the phase substantially the same as the phase of the voltage induced in the motor is created by using the motor constant according to the amount related to the current flowing in the motor. In addition to the configuration for operating the brushless DC motor based on the corrected position detection signal which is the output, the comparator is a comparator having a hysteresis characteristic, the position detection signal phase correction means, the sign of the comparator and different from each other,
A winding current detection circuit that outputs at least one set of current detection voltages, and an analog switch that switches the current detection voltages having different signs according to the corrected position detection signal, and the hysteresis width of the comparator is set to the current detection voltage. The brushless DC motor is characterized in that the correction phase amount is created by determining the relationship between the hysteresis width and the current detection voltage based on the motor constant.
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