JPH0739185A - Rotor position detecting method for brushless motor and detecting circuit therefor - Google Patents

Rotor position detecting method for brushless motor and detecting circuit therefor

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JPH0739185A
JPH0739185A JP5202914A JP20291493A JPH0739185A JP H0739185 A JPH0739185 A JP H0739185A JP 5202914 A JP5202914 A JP 5202914A JP 20291493 A JP20291493 A JP 20291493A JP H0739185 A JPH0739185 A JP H0739185A
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JP
Japan
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signal
brushless motor
frequency
voltage
rotor
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JP5202914A
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Inventor
Hiroyuki Yamamoto
裕幸 山本
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu General Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enhance an efficiency of rotation of a brushless motor and to conduct power conservation by maintaining a phase delay of an output signal (position detection signal) to a signal (input signal) by an armature voltage in a rotor position detector for the motor. CONSTITUTION:A rotor position detector for a brushless motor 1 which detects a position of a rotor of the motor 1 based on a terminal voltage of an armature winding of the motor 1, inputs terminal voltages U, V, W of armature windings of the motor 1 to first to third phase delay point detectors 20, 21, 22 to detect frequencies of voltages to be applied to the windings with spike pulses included in the voltages U, V, W and to detect predetermined phase (60 degrees) delay points from the pulses. These detected points and the frequencies of the pulses are input to a calculator 23, which calculates position detection signals Ua, Va, Wa delayed at 90 degrees (ideal value) in phase from the voltages U, V, W of the respective armature windings with a neutral point as a reference.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は空気調和機等のモータ
に用いるセンサレスDCブラシレスモータの回転子の位
置検出技術に係り、特に詳しくは回転周波数によらず位
置検出信号の位相ずれを抑え、回転の高効率化や省電力
化を図るブラシレスモータの回転子位置検出方法および
その検出回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotor position detection technique for a sensorless DC brushless motor used in a motor of an air conditioner, etc., and more specifically, it suppresses a phase shift of a position detection signal irrespective of the rotation frequency to rotate the rotor. The present invention relates to a rotor position detecting method for a brushless motor and a detecting circuit therefor for improving efficiency and saving power.

【0002】[0002]

【従来の技術】このセンサレスDCブラシレスモータ
(以下ブラシレスモータと記す)を回転制御するには、
例えば4極のブラシレスモータの場合、図5に示すブラ
シレスモータ1の回転子位置検出回路を必要とする。
2. Description of the Related Art In order to control the rotation of this sensorless DC brushless motor (hereinafter referred to as brushless motor),
For example, in the case of a 4-pole brushless motor, the rotor position detection circuit of the brushless motor 1 shown in FIG. 5 is required.

【0003】同図において、この回転子位置検出回路
は、ブラシレスモータ1の電機子巻線の端子電圧(12
0度位相の異なる電機子電圧)U,V,Wをそれぞれ積
分するLPF(ローパスフィルタ)2ないし4と、これ
ら積分した信号のうち2つの信号を所定抵抗比で合成す
るための分圧抵抗回路5ないし7と、各端子電圧U,
V,Wと分圧抵抗回路5ないし7で合成した信号とをそ
れぞれ比較し、この比較結果の信号(位置検出信号)U
a,Va,Waを出力するコンパレータ部8,9,10
とを備えている。
In FIG. 1, this rotor position detecting circuit is composed of a terminal voltage (12) of the armature winding of the brushless motor 1.
LPFs (low-pass filters) 2 to 4 for integrating armature voltages U, V, and W having different 0 ° phases, and a voltage dividing resistor circuit for combining two signals of these integrated signals at a predetermined resistance ratio. 5 to 7, each terminal voltage U,
V and W are compared with the signals synthesized by the voltage dividing resistance circuits 5 to 7, respectively, and the signal (position detection signal) U of this comparison result is compared.
Comparator units 8, 9, 10 for outputting a, Va, Wa
It has and.

【0004】具体的に説明すると、各LPF2ないし4
で積分した信号をコンパレータ部8ないし10のオペレ
ーショナルアンプの正入力端子にそれぞれ入力する一
方、各オペレーショナルアンプの負入力端子には正入力
端子への入力信号以外の他の信号を組み合わせて合成し
た信号を入力する。この2つの信号をそれぞれ合成する
分圧抵抗回路5ないし7は所定値の抵抗R1ないしR6
からなり、この分圧抵抗回路5ないし7の抵抗比は電機
子巻線の端子電圧の中性点a(図6に示す)を基準とし
て出力信号の位相遅れを補正するように設定してある。
Specifically, each LPF 2 to 4 will be described.
While inputting the signals integrated by the above into the positive input terminals of the operational amplifiers of the comparator sections 8 to 10, the signals input to the negative input terminals of each operational amplifier are combined and combined with signals other than the input signal to the positive input terminals. Enter. The voltage dividing resistor circuits 5 to 7 for synthesizing these two signals respectively have resistors R1 to R6 of a predetermined value.
The resistance ratio of the voltage dividing resistor circuits 5 to 7 is set so as to correct the phase delay of the output signal with reference to the neutral point a (shown in FIG. 6) of the terminal voltage of the armature winding. .

【0005】これにより、図6に示すように、ブラシレ
スモータ1の電機子電圧(電機子巻線の端子電圧)U,
V,W(同図(a)ないし(c)に示す)が上記構成の
位置検出回路に入力しているものとすると、同図(d)
ないし(f)に示すように、当該位置検出回路からの出
力信号Ua,Va,Waは各電機子巻線の端子電圧U,
V,Wに対して中性点aを基準としてそれぞれ位相90
度(理想値)遅れたところで変化したものとなる。
As a result, as shown in FIG. 6, the armature voltage (terminal voltage of the armature winding) U of the brushless motor 1,
Assuming that V and W (shown in (a) to (c) of the same figure) are input to the position detection circuit having the above-mentioned configuration, the same figure (d) is shown.
As shown in (f) to (f), the output signals Ua, Va, Wa from the position detection circuit are the terminal voltages U,
For V and W, the phase 90 with respect to the neutral point a
It will change after a delay (ideal value).

【0006】また、上記90度位相遅れの信号Ua,V
a,Waを制御回路(図示せず)に入力し、同制御回路
はブラシレスモータ1を120度通電形の駆動方式で制
御するために、入力信号Ua,Va,Waをブラシレス
モータ1の回転子の位置検出信号として用い、駆動回路
11のトランジスタを所定にオン、オフ駆動する。
Further, the signals Ua, V having the 90-degree phase delay are also provided.
a and Wa are input to a control circuit (not shown), and the control circuit controls the brushless motor 1 by a 120-degree energization type drive system so that the input signals Ua, Va and Wa are input to the rotor of the brushless motor 1. Is used as a position detection signal for driving the transistor of the drive circuit 11 on and off in a predetermined manner.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ブ
ラシレスモータの回転子位置検出回路にあっては、ブラ
シレスモータ1の回転周波数により(回転周波数の可変
により)電機子巻線の端子電圧U,V,Wに対する出力
信号Ua,Va,Waの位相遅れが中性点を基準として
理想の90度より大きく変化し、例えばその位相遅れが
70度ないし110度の範囲で変化するため、ブラシレ
スモータの回転効率低下、ひいては消費電力が大きくな
るという問題点があった。
However, in the rotor position detecting circuit of the brushless motor, the terminal voltages U, V, V of the armature winding are changed by the rotation frequency of the brushless motor 1 (by changing the rotation frequency). Since the phase delay of the output signals Ua, Va, Wa with respect to W changes more than the ideal 90 degrees with reference to the neutral point, and the phase delay changes in the range of 70 degrees to 110 degrees, the rotation efficiency of the brushless motor is increased. There is a problem that the power consumption is lowered and eventually the power consumption is increased.

【0008】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的はブラシレスモータの回転子の位置を検
出する際、入力信号に対する出力信号の位相遅れを一定
に保ち、同ブラシレスモータの回転の高効率化を図るこ
とができ、ひいては省電力化を図ることができるように
したブラシレスモータの回転子位置検出方法およびその
回路を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to maintain a constant phase delay of an output signal with respect to an input signal when detecting the position of a rotor of a brushless motor, and to maintain the rotation of the brushless motor. It is an object of the present invention to provide a method for detecting a rotor position of a brushless motor and a circuit for the same, which can achieve high efficiency and eventually power saving.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明はブラシレスモータの電機子巻線の端子電
圧に基づいて同ブラシレスモータの回転子の位置を検出
するブラシレスモータの回転子位置検出方法であって、
前記ブラシレスモータの電機子巻線の特定相に順次励磁
をかけ、同ブラシレスモータを回転制御するとき、同電
機子巻線に印加する電圧の立ち上がり、および立ち下が
りで発生するスパイクパルスにより、同電機子巻線に印
加する電圧の周波数を検出するとともに、同スパイクパ
ルスから所定位相遅れ点を検出し、該検出した周波数お
よび所定位相遅れ点に基づいて前記電機子巻線に印加す
る電圧に対して所定位相遅れの位置検出信号を得るよう
にしたことをことを要旨とする。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a rotor position of a brushless motor for detecting the position of the rotor of the brushless motor based on a terminal voltage of an armature winding of the brushless motor. A detection method,
When a specific phase of the armature winding of the brushless motor is sequentially excited to control the rotation of the brushless motor, a spike pulse generated at the rise and fall of the voltage applied to the armature winding causes the same motor to rotate. Detects the frequency of the voltage applied to the child winding, detects the predetermined phase delay point from the spike pulse, and detects the frequency applied to the armature winding based on the detected frequency and the predetermined phase delay point. The gist is that a position detection signal with a predetermined phase delay is obtained.

【0010】[0010]

【作用】上記手段としたので、ブラシレスモータの電機
子巻線の端子電圧の周波数がスパイクパルスを基準とし
て検出され、この検出周波数の信号が所定(1/2)に
分周されて矩形波(電圧波形)とされる。このようにし
て得た信号の振幅がその検出周波数に応じて可変され、
例えばブラシレスモータの回転周波数(電機子巻線の端
子電圧の周波数)が大きいときには同信号の振幅が小さ
くされ、同入力電圧の信号の周波数が小さいときには同
信号の振幅が大きくされる。
With the above means, the frequency of the terminal voltage of the armature winding of the brushless motor is detected with the spike pulse as a reference, and the signal of this detection frequency is divided into a predetermined (1/2) and a rectangular wave ( Voltage waveform). The amplitude of the signal thus obtained is varied according to its detection frequency,
For example, when the rotation frequency of the brushless motor (the frequency of the terminal voltage of the armature winding) is high, the amplitude of the signal is reduced, and when the frequency of the signal of the input voltage is low, the amplitude of the signal is increased.

【0011】上記振幅可変された信号を積分器(LP
F)に通してのこぎり波を作り、その信号と所定しきい
値電圧とが比較され、この比較結果によってスパイクパ
ルスから所定位相遅れ点が得られる。このとき、所定し
きい値電圧はそのレベル可変された信号の周波数に応じ
て変えられる。
The signal whose amplitude has been changed is converted into an integrator (LP
A sawtooth wave is passed through F), the signal is compared with a predetermined threshold voltage, and a predetermined phase delay point is obtained from the spike pulse by the comparison result. At this time, the predetermined threshold voltage is changed according to the frequency of the signal whose level is changed.

【0012】したがって、例えば4極のブラシレスモー
タの場合、ブラシレスモータ1の電機子巻線の端子電圧
(120度位相の異なる電圧)U,V,Wに対して位相
60度点が検出される。また、ブラシレスモータの回転
周波数が変わった場合、上記分周した信号の振幅および
所定しきい値電圧が可変され、上記スパイクパルスから
所定位相遅れ点が電機子巻線の端子電圧U,V,Wに対
して位相60度にされる。
Therefore, in the case of a four-pole brushless motor, for example, the 60-degree phase point is detected with respect to the terminal voltages (voltages with 120-degree phase difference) U, V, and W of the armature winding of the brushless motor 1. When the rotation frequency of the brushless motor is changed, the amplitude of the divided signal and the predetermined threshold voltage are changed, and the predetermined phase delay point from the spike pulse is the terminal voltage U, V, W of the armature winding. The phase is set to 60 degrees.

【0013】そして、上記検出されたスパイクパルスの
周波数および位相60度点により、各電機子巻線の端子
電圧U,V,Wに対して位相が中性点aを基準として9
0度(理想値)遅れた信号が得られる。したがって、ブ
ラシレスモータ1の回転周波数が変化しても、各電機子
電圧による信号U,V,Wに対して中性点aを基準とし
て90度(理想値)遅れた位置検出信号Ua,Va,W
aの位相ずれの偏差が小さく、つまりその位相遅れがブ
ラシレスモータの回転周波数によらず90度付近に保た
れる。
The frequency and phase of the detected spike pulse are 60 degrees, and the phase is 9 with respect to the terminal voltage U, V, W of each armature winding with reference to the neutral point a.
A signal delayed by 0 degrees (ideal value) can be obtained. Therefore, even if the rotation frequency of the brushless motor 1 changes, the position detection signals Ua, Va, which are delayed by 90 degrees (ideal value) from the neutral point a with respect to the signals U, V, W by each armature voltage, W
The deviation of the phase shift of a is small, that is, the phase delay is kept near 90 degrees regardless of the rotation frequency of the brushless motor.

【0014】[0014]

【実施例】この発明のブラシレスモータの回転子位置検
出方法およびその回路は、センサレスDCブラシレスモ
ータ(以下ブラシレスモータと記す)の電機子巻線の特
定相に順次励磁をかけ、同ブラシレスモータを回転制御
するとき、同電機子巻線に印加する電圧の立ち上がり、
および立ち下がりで発生するスパイクパルスb(図3お
よび図6に示す)を利用しており、このスパイクパルス
bにより同電機子巻線に印加する電圧の周波数を検出す
るとともに、同スパイクパルスbから所定位相遅れ点を
検出し、この検出した周波数および所定位相遅れ点に基
づいて同電機子巻線に印加する電圧に対して同電機子巻
線の端子電圧の中性点aを基準として所定位相だけ遅ら
せたブラシレスモータの回転子の位置検出信号を得る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A brushless motor rotor position detecting method and its circuit according to the present invention apply a sequential excitation to a specific phase of an armature winding of a sensorless DC brushless motor (hereinafter referred to as a brushless motor) to rotate the brushless motor. When controlling, the rise of the voltage applied to the armature winding,
And a spike pulse b (shown in FIGS. 3 and 6) generated at the falling edge is used. The frequency of the voltage applied to the armature winding is detected by the spike pulse b, and A predetermined phase delay point is detected, and based on the detected frequency and the predetermined phase delay point, the voltage applied to the armature winding has a predetermined phase based on the neutral point a of the armature winding terminal voltage. The position detection signal of the rotor of the brushless motor delayed only by this is obtained.

【0015】そのため、この発明のブラシレスモータの
回転子位置検出回路は図1および図2に示す構成をして
いる。なお、図中、図5と同一部分には同一符号を付し
重複説明を省略する。
Therefore, the rotor position detecting circuit of the brushless motor of the present invention has the structure shown in FIGS. 1 and 2. In the figure, the same parts as those in FIG.

【0016】図1において、この回転子位置検出回路
は、4極のブラシレスモータ1の電機子巻線に印加する
電圧の立ち上がり、および立ち下がりで発生するスパイ
クパルスbにより、同電機子巻線に印加する電圧の周波
数を検出するとともに、同スパイクパルスbから所定位
相遅れ点を検出する第1ないし第3の位相遅れ点検出部
20,21,22と、この検出した周波数および所定位
相遅れ点を入力し、各電機子巻線の端子電圧U,V,W
に対して中性点aを基準としてそれぞれ所定位相(例え
ば90度)遅れた位置検出信号Ua,Va,Waを算出
する演算部23とを備えている。
In FIG. 1, this rotor position detecting circuit causes the armature winding of the 4-pole brushless motor 1 to generate a spike pulse b generated at the rise and fall of the voltage applied to the armature winding. The first to third phase delay point detection units 20, 21, 22 which detect the frequency of the applied voltage and also detect the predetermined phase delay point from the spike pulse b, and the detected frequency and predetermined phase delay point Input and the terminal voltage U, V, W of each armature winding
On the other hand, an arithmetic unit 23 for calculating position detection signals Ua, Va, Wa delayed by a predetermined phase (for example, 90 degrees) with respect to the neutral point a is provided.

【0017】第1の位相遅れ点検出部20は、入力信号
(電機子巻線の端子電圧Uに含まれているスパイクパル
スb;図3および図6に示す)により同電機子巻線に印
加する電圧の周波数(基本周波数)を検出する基本周波
数検出部20aと、この検出した基本周波数を所定に
(例えば1/2に)分周する分周部20bと、この分周
した信号の周波数を電圧に変換するf/V(周波数/電
圧)変換部20cと、この変換した電圧の信号をその周
波数に応じてレベル可変するレベル変換部20dと、こ
のレベル変換した信号を積分し、かつ同レベル変換した
信号により所定しきい値電圧を得、その積分した信号と
所定しきい値電圧とを比較し、分周した信号に対して位
相60度遅れの点を検出する位相60度点検出部20e
とを備えている。
The first phase delay point detection section 20 applies the input signal (spike pulse b included in the terminal voltage U of the armature winding; shown in FIGS. 3 and 6) to the armature winding. The basic frequency detecting section 20a for detecting the frequency (fundamental frequency) of the voltage, the frequency dividing section 20b for dividing the detected basic frequency by a predetermined (for example, 1/2), and the frequency of the divided signal. An f / V (frequency / voltage) converter 20c for converting the voltage, a level converter 20d for varying the level of the converted voltage signal according to the frequency, and an integration of the level-converted signal and the same level. A predetermined threshold voltage is obtained from the converted signal, the integrated signal is compared with a predetermined threshold voltage, and a phase 60-degree point detection unit 20e for detecting a point delayed by 60 degrees with respect to the divided signal.
It has and.

【0018】また、位相60度点検出部20eは、入力
信号(レベル変換した電圧の信号)を積分するためのL
PF(ローパスフィルタ)20fと、同入力信号により
所定しきい値電圧を得、かつ同所定しきい値電圧をその
分周した信号の周波数に応じて可変するしきい値電圧制
御部20gと、その積分した信号としきい値電圧とを比
較して分周した信号に対して所定位相(60度)遅れの
点を得るコンパレータ部20hとを備えている。
The phase 60-degree point detecting section 20e has an L level for integrating the input signal (level-converted voltage signal).
A PF (low-pass filter) 20f, a threshold voltage control section 20g for obtaining a predetermined threshold voltage from the same input signal, and varying the predetermined threshold voltage according to the frequency of a signal obtained by dividing the predetermined threshold voltage, and A comparator section 20h is provided to obtain a point delayed by a predetermined phase (60 degrees) from the signal obtained by comparing the integrated signal with the threshold voltage and dividing the frequency.

【0019】なお、第2および第3の位相遅れ点検出部
21,22は第1の位相遅れ点検出部20と同じ構成で
あり、基本周波数検出部21a,22aは基本周波数検
出部20aと、分周部21b,22bは分周部20b
と、f/V(周波数/電圧)変換部21c,22cはf
/V(周波数/電圧)変換部20cと、レベル変換部2
1d,22dはレベル変換部20dと、位相60度検出
部21e,22eは位相60度検出部20eと同じであ
る。また、位相60度検出部21e,22eは図2に示
す構成と同じである。
The second and third phase delay point detectors 21 and 22 have the same structure as the first phase delay point detector 20, and the fundamental frequency detectors 21a and 22a are the fundamental frequency detector 20a. The frequency dividers 21b and 22b are the frequency dividers 20b.
And f / V (frequency / voltage) converters 21c and 22c are f
/ V (frequency / voltage) converter 20c and level converter 2
1d and 22d are the same as the level converting unit 20d, and 60 ° phase detecting units 21e and 22e are the same as the 60 ° phase detecting unit 20e. Further, the 60-degree phase detectors 21e and 22e have the same configuration as shown in FIG.

【0020】次に、上記ブラシレスモータの位置検出回
路の動作を図3のタイムチャート図および図4の説明図
を参照して詳しく説明すると、まず4極のブラシレスモ
ータ1の回転制御する。
Next, the operation of the position detecting circuit of the brushless motor will be described in detail with reference to the time chart of FIG. 3 and the explanatory view of FIG. 4. First, rotation control of the 4-pole brushless motor 1 is performed.

【0021】この場合、駆動回路11は従来同様にブラ
シレスモータ1の電機子巻線に印加する電圧を出力し、
同ブラシレスモータ1の電機子巻線の特定相に順次励磁
をかける。すると、ブラシレスモータ1の電機子巻線の
端子電圧U,V,Wは図3(a)に示す電圧波形とな
る。
In this case, the drive circuit 11 outputs the voltage applied to the armature winding of the brushless motor 1 as in the conventional case,
Excitation is sequentially applied to a specific phase of the armature winding of the brushless motor 1. Then, the terminal voltages U, V, W of the armature winding of the brushless motor 1 have the voltage waveforms shown in FIG.

【0022】電機子巻線の端子電圧Uは基本周波数検出
部20aに入力しており、基本周波数検出部20aは電
機子巻線の端子電圧Uに含まれているスパイクパルスb
により周波数(電機子巻線の印加電圧の基本周波数)を
検出する(図3(b)に示す)。なお、この基本周波数
の検出は電機子巻線の印加電圧の立ち上がりで発生する
スパイクパルスbに基づいて行われる。
The terminal voltage U of the armature winding is input to the fundamental frequency detecting section 20a, and the fundamental frequency detecting section 20a is the spike pulse b included in the terminal voltage U of the armature winding.
To detect the frequency (the basic frequency of the voltage applied to the armature winding) (shown in FIG. 3B). The detection of the fundamental frequency is performed based on the spike pulse b generated at the rising of the voltage applied to the armature winding.

【0023】分周部20bはその周波数の信号を入力し
て1/2に分周し、f/V変換部20cはその1/2に
分周した周波数の信号を電圧の信号に変換する。この電
圧の信号を入力したレベル変換部20dは同信号の振幅
を周波数に応じて可変する。
The frequency division section 20b inputs the signal of that frequency and divides it into 1/2, and the f / V conversion section 20c converts the signal of the frequency divided into 1/2 into a voltage signal. The level conversion unit 20d that receives the signal of this voltage changes the amplitude of the signal according to the frequency.

【0024】例えば、入力電圧の信号の周波数が大きい
ときには同信号の振幅を小さくし、同入力電圧の信号の
周波数が小さいには同信号の振幅を大きくする。そし
て、このレベル変換した信号を位相60度点検出部20
eに入力し、電機子巻線の印加電圧の立ち上がり(スパ
イクパルスb)に対して60度遅れた点を検出する。
For example, when the frequency of the signal of the input voltage is high, the amplitude of the signal is reduced, and when the frequency of the signal of the input voltage is low, the amplitude of the signal is increased. Then, this level-converted signal is used as the phase 60-degree point detection unit 20.
It is input to e, and a point delayed by 60 degrees with respect to the rise of the voltage applied to the armature winding (spike pulse b) is detected.

【0025】図4を参照して具体的に説明すると、しき
い値電圧制御部20gは入力信号cの周波数に応じて出
力のしきい値電圧を可変する。例えば、上記レベル変換
部20dで同入力信号cの振幅が小さくされている場
合、LPF20fによって積分した信号dの傾きが緩く
なる。そこで、しきい値電圧制御部20gは入力信号の
周波数が大きいほど出力しきい値電圧を小さくする。逆
に、上記レベル変換部20dで同入力信号cの振幅が大
きくされている場合、LPF20fによって積分した信
号dの傾きが急峻となる。そこで、しきい値電圧制御部
20gは入力信号の周波数が大きいほど出力しきい値電
圧を大きくする。
More specifically with reference to FIG. 4, the threshold voltage control unit 20g varies the threshold voltage of the output according to the frequency of the input signal c. For example, when the amplitude of the input signal c is reduced by the level converter 20d, the slope of the signal d integrated by the LPF 20f becomes gentle. Therefore, the threshold voltage control unit 20g decreases the output threshold voltage as the frequency of the input signal increases. Conversely, when the level converter 20d increases the amplitude of the input signal c, the slope of the signal d integrated by the LPF 20f becomes steep. Therefore, the threshold voltage control unit 20g increases the output threshold voltage as the frequency of the input signal increases.

【0026】このようなことから、スパイクパルスbの
周波数(つまり電機子巻線の印加電圧の周波数)が可変
しても、しきい値電圧制御部20gの出力しきい値電圧
が可変するため、位相60度点検出部20eのコンパレ
ータ部20hの出力は常にスパイクパルスbから所定位
相の60度遅れた信号を出力する。
From the above, even if the frequency of the spike pulse b (that is, the frequency of the voltage applied to the armature winding) is changed, the output threshold voltage of the threshold voltage control unit 20g is changed. The output of the comparator section 20h of the phase 60-degree point detection section 20e always outputs a signal delayed by 60 degrees of a predetermined phase from the spike pulse b.

【0027】この所定位相の60度は電機子電圧による
信号Uに対して位相が中性点aを基準として90度(理
想値)遅れたところに位置し、しかもコンパレータ部2
0hの出力信号はブラシレスモータ1の回転子の位置検
出信号Uaのタイミングに対応する。
This predetermined phase of 60 degrees is located where the phase is delayed by 90 degrees (ideal value) with respect to the neutral point a with respect to the signal U due to the armature voltage, and the comparator section 2
The output signal of 0h corresponds to the timing of the rotor position detection signal Ua of the brushless motor 1.

【0028】このようにして、上記第1の位相遅れ点検
出部20は、スパイクパルスbから所定位相の60度遅
れ点および同スパイクパルスbの周波数(基本周波数;
電機子巻線の印加電圧の周波数)を出力する。
In this way, the first phase delay point detection unit 20 has a 60 degree delay point of a predetermined phase from the spike pulse b and the frequency of the spike pulse b (fundamental frequency;
The frequency of the voltage applied to the armature winding is output.

【0029】また、電機子巻線の端子電圧V,Wによ
り、つまり同端子電圧V,Wに含まれているスパイクパ
ルスbにより、第2および第3の位相遅れ点検出部2
1,22は、上述同様の動作を行い、スパイクパルスb
から所定位相の60度遅れ点および同スパイクパルスb
の周波数をそれぞれ出力する。
Further, the second and third phase delay point detecting sections 2 are generated by the terminal voltages V and W of the armature winding, that is, by the spike pulse b included in the terminal voltages V and W.
1 and 22 perform the same operation as described above, and the spike pulse b
From the predetermined phase to the 60-degree delay point and the spike pulse b
The frequencies of are output respectively.

【0030】第1ないし第3の位相遅れ点検出部20,
21,22からの信号、つまりスパイクパルスbから所
定位相の60度遅れ点および同スパイクパルスbの周波
数が演算部23に入力し、この演算部23は所定位相の
60度遅れ点の情報に基づき、スパイクパルスbの周波
数のタイミングで信号を出力する。したがって、演算部
23からの出力信号は各電機子巻線の端子電圧U,V,
Wに対して中性点aを基準として位相90度(理想値)
遅れた信号となり、つまりブラシレスモータ1の回転子
の位置検出信号Ua,Va,Wa(図3(d)および図
6(d)ないし(f)に示す。)である。
The first to third phase delay point detection units 20,
The signals from 21, 22 that is, the 60-degree delay point of the predetermined phase from the spike pulse b and the frequency of the spike pulse b are input to the calculation unit 23, and the calculation unit 23 is based on the information of the 60-degree delay point of the predetermined phase. , A signal is output at the timing of the frequency of the spike pulse b. Therefore, the output signal from the arithmetic unit 23 is the terminal voltage U, V,
90 degree phase with respect to W based on neutral point a (ideal value)
The signals are delayed, that is, the position detection signals Ua, Va, Wa of the rotor of the brushless motor 1 (shown in FIG. 3D and FIGS. 6D to 6F).

【0031】このように、ブラシレスモータ1の回転周
波数が変化すれば、レベル変換部20d,21d,22
dにおけるレベル変換が変わり、また位相60度点検出
部20eのしきい値電圧制御部20fにおけるしきい値
電圧が変わるため、同コンパレータ部20h,21h,
22hによる比較結果、各電機子電圧による信号U,
V,Wに含まれるスパイクパルスbに対して60度位相
遅れの信号がそれぞれ得られる。
As described above, if the rotation frequency of the brushless motor 1 changes, the level converters 20d, 21d, 22.
Since the level conversion in d changes and the threshold voltage in the threshold voltage control unit 20f of the phase 60-degree point detection unit 20e changes, the comparator units 20h, 21h,
22h, the result of the comparison, signal U by each armature voltage,
Signals having a phase delay of 60 degrees with respect to the spike pulse b included in V and W are obtained.

【0032】したがって、ブラシレスモータ1の回転周
波数が変化しても、コンパレータ部20h,21h,2
2hの出力信号、つまり出力信号Ua,Va,Wa(位
置検出信号)の位相遅れが90度付近(例えば±10度
の範囲内)に安定することになる。つまり、各電機子電
圧による信号U,V,Wに対して中性点aを基準として
位相90度(理想値)遅れた位置検出信号Ua,Va,
Waの位相ずれの偏差が小さくなり、ひいてはブラシレ
スモータ1の回転効率が上がり、消費電力を小さくする
ことができる。
Therefore, even if the rotation frequency of the brushless motor 1 changes, the comparator units 20h, 21h, 2
The phase delay of the output signal of 2h, that is, the output signals Ua, Va, Wa (position detection signals) becomes stable near 90 degrees (for example, within ± 10 degrees). That is, the position detection signals Ua, Va, which are delayed by 90 degrees (ideal value) in phase with respect to the neutral point a with respect to the signals U, V, W by each armature voltage,
The deviation of the phase shift of Wa is reduced, and the rotation efficiency of the brushless motor 1 is increased, and the power consumption can be reduced.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、この発明のブラシ
レスモータの回転子位置検出方法およびその回路によれ
ば、ブラシレスモータの電機子巻線の特定相に順次励磁
をかけ、同ブラシレスモータを回転制御するとき、同電
機子巻線に印加する電圧の立ち上がり、および立ち下が
りで発生するスパイクパルスb(図3および図6に示
す)を利用し、このスパイクパルスbにより同電機子巻
線に印加する電圧の周波数を検出するとともに、同スパ
イクパルスbから所定位相遅れ点を検出し、この検出し
た周波数および所定位相遅れ点に基づいて同電機子巻線
に印加する電圧に対して同電機子巻線の端子電圧の中性
点aを基準として所定位相だけ遅らせたブラシレスモー
タの回転子の位置検出信号を得るようにしたので、ブラ
シレスモータ1の回転周波数の変動にかかわらず、入力
信号(電機子巻線の端子電圧)に対して中性点を基準と
して一定の位相(90度付近)遅れとすることができ、
その位相遅れが常に一定値(90度±10)付近とな
り、つまり位相ずれの偏差が小さくなり、ブラシレスモ
ータの回転の高効率化を図ることができ、ひいては省電
力化を図ることができる。
As described above, according to the rotor position detecting method for a brushless motor and its circuit of the present invention, a specific phase of the armature winding of the brushless motor is sequentially excited to rotate the brushless motor. At the time of control, a spike pulse b (shown in FIGS. 3 and 6) generated at the rise and fall of the voltage applied to the armature winding is used, and the spike pulse b is applied to the armature winding. The frequency of the voltage to be applied is detected, a predetermined phase delay point is detected from the spike pulse b, and the armature winding is applied to the voltage applied to the armature winding based on the detected frequency and the predetermined phase delay point. Since the position detection signal of the rotor of the brushless motor delayed by a predetermined phase with respect to the neutral point a of the terminal voltage of the line is obtained, the rotation of the brushless motor 1 is reduced. Regardless of variations in the frequency can be a constant phase (90 ° near) delayed the neutral point as a reference to the input signal (the terminal voltage of the armature winding),
The phase delay is always near a constant value (90 degrees ± 10), that is, the deviation of the phase shift is small, the rotation efficiency of the brushless motor can be improved, and the power consumption can be saved.

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

【図1】この発明の一実施例を示すブラシレスモータの
回転子位置検出回路の概略的ブロック線図。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a rotor position detection circuit of a brushless motor showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すブラシレスモータの回転子位置検出
回路の概略的部分回路図。
FIG. 2 is a schematic partial circuit diagram of a rotor position detection circuit of the brushless motor shown in FIG.

【図3】図1に示すブラシレスモータの回転子位置検出
回路の動作を説明する概略的タイムチャート図。
3 is a schematic time chart diagram for explaining the operation of a rotor position detection circuit of the brushless motor shown in FIG.

【図4】図1に示すブラシレスモータの回転子位置検出
回路の動作を説明する説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an operation of a rotor position detection circuit of the brushless motor shown in FIG.

【図5】従来のブラシレスモータの回転子位置検出回路
の概略的ブロック線図。
FIG. 5 is a schematic block diagram of a rotor position detection circuit of a conventional brushless motor.

【図6】図5に示すブラシレスモータの回転子位置検出
回路の動作を説明する概略的タイムチャート図。
6 is a schematic time chart diagram for explaining the operation of the rotor position detection circuit of the brushless motor shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ブラシレスモータ(センサレスDCブラシレスモー
タ) 11 駆動回路 20 第1の位相遅れ点検出部 20a,21a,22a 基本周波数検出部 20b,21b,22b 分周部 20c,21c,22c f/V(周波数/電圧)変換
部 20d,21d,22d レベル変換部 20e,21e,22e 位相60度点検出部 20f LPF(ローパスフィルタ) 20g しきい値電圧制御部 20h コンパレータ部 21 第2の位相遅れ点検出部 22 第3の位相遅れ点検出部 23 演算部 a 中性点 b スパイクパルス U,V,W 電機子巻線の端子電圧(電機子電圧による
信号) Ua,Va,Wa 出力信号(位置検出信号)
1 Brushless Motor (Sensorless DC Brushless Motor) 11 Drive Circuit 20 First Phase Delay Point Detector 20a, 21a, 22a Basic Frequency Detector 20b, 21b, 22b Frequency Divider 20c, 21c, 22c f / V (Frequency / Voltage) ) Conversion unit 20d, 21d, 22d Level conversion unit 20e, 21e, 22e Phase 60 degree point detection unit 20f LPF (low pass filter) 20g Threshold voltage control unit 20h Comparator unit 21 Second phase delay point detection unit 22 Third Phase lag point detection unit 23 Calculation unit a Neutral point b Spike pulse U, V, W Armature winding terminal voltage (signal by armature voltage) Ua, Va, Wa output signal (position detection signal)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ブラシレスモータの電機子巻線の端子電
圧に基づいて同ブラシレスモータの回転子の位置を検出
するブラシレスモータの回転子位置検出方法であって、 前記ブラシレスモータの電機子巻線の特定相に順次励磁
をかけ、同ブラシレスモータを回転制御するとき、同電
機子巻線に印加する電圧の立ち上がり、および立ち下が
りで発生するスパイクパルスにより、同電機子巻線に印
加する電圧の周波数を検出するとともに、同スパイクパ
ルスから所定位相遅れ点を検出し、該検出した周波数お
よび所定位相遅れ点に基づいて前記電機子巻線に印加す
る電圧に対して所定位相遅れの位置検出信号を得るよう
にしたことを特徴とするブラシレスモータの回転子位置
検出方法。
1. A rotor position detecting method for a brushless motor for detecting the position of a rotor of the brushless motor based on a terminal voltage of the armature winding of the brushless motor, comprising: When the brushless motor is rotationally controlled by sequentially exciting specific phases, the frequency of the voltage applied to the armature winding is increased by the spike pulse generated at the rise and fall of the voltage applied to the armature winding. And a predetermined phase delay point is detected from the spike pulse, and a position detection signal having a predetermined phase delay with respect to the voltage applied to the armature winding is obtained based on the detected frequency and the predetermined phase delay point. A method for detecting the rotor position of a brushless motor, characterized in that
【請求項2】 ブラシレスモータの電機子巻線の端子電
圧に基づいて同ブラシレスモータの回転子の位置を検出
するブラシレスモータの回転子位置検出方法であって、 前記ブラシレスモータの電機子巻線に印加する電圧の立
ち上がり、および立ち下がりで発生するスパイクパルス
に基づいて前記端子電圧の周波数を検出し、該検出した
信号の周波数を所定に分周した信号を得、該得た信号の
周波数を電圧に変換し、該変換した電圧の信号の振幅を
周波数の大きさに応じて可変し、該可変した振幅の信号
に対応する所定しきい値電圧を得るとともに、同可変し
た振幅の信号を積分した信号と同所定しきい値電圧とを
比較して前記スパイクパルスからの所定位相遅れ点を検
出し、かつ該検出した所定位相遅れ点およびスパイクパ
ルスの周波数に基づいて同ブラシレスモータの回転子の
位置検出信号を得、該得た位置検出信号を前記端子電圧
に対して所定位相遅れとしたことを特徴とするブラシレ
スモータの回転子位置検出方法。
2. A brushless motor rotor position detecting method for detecting the position of the rotor of the brushless motor based on the terminal voltage of the armature winding of the brushless motor, wherein the armature winding of the brushless motor comprises: The frequency of the terminal voltage is detected based on the spike pulse generated at the rise and fall of the applied voltage, a signal obtained by dividing the frequency of the detected signal by a predetermined frequency is obtained, and the frequency of the obtained signal is converted into a voltage. And the amplitude of the converted voltage signal is varied according to the magnitude of the frequency to obtain a predetermined threshold voltage corresponding to the varied amplitude signal, and the variable amplitude signal is integrated. A signal is compared with the predetermined threshold voltage to detect a predetermined phase delay point from the spike pulse, and the detected predetermined phase delay point and the frequency of the spike pulse are used as the basis. There obtaining the position detection signal of the rotor of the brushless motor, a rotor position detecting method for a brushless motor, characterized in that the position detection signal was 該得 was predetermined phase lag with respect to the terminal voltage.
【請求項3】 ブラシレスモータの電機子巻線の端子電
圧に基づいて同ブラシレスモータの回転子の位置を検出
するブラシレスモータの回転子位置検出回路であって、 前記ブラシレスモータの電機子巻線に印加する電圧の立
ち上がり、および立ち下がりで発生するスパイクパルス
に基づいて前記端子電圧の周波数を検出し、該検出した
信号の周波数を所定に分周した信号を得、該得た信号の
周波数を電圧に変換し、該変換した電圧の信号の振幅を
周波数の大きさに応じて可変し、該可変した振幅の信号
に対応する所定しきい値電圧を得るとともに、同可変し
た振幅の信号を積分した信号と同所定しきい値電圧とを
比較して前記スパイクパルスから所定位相点を検出する
位相遅れ点検出手段と、該第位相遅れ点検出手段によっ
て検出したスパイクパルスから所定位相遅れ点およびス
パイクパルスの周波数に基づいて同ブラシレスモータの
回転子の位置検出信号を得るとともに、同位置検出信号
を前記端子電圧に対して所定位相遅れとする演算手段と
を備えたことを特徴とするブラシレスモータの回転子位
置検出回路。
3. A rotor position detection circuit for a brushless motor, which detects the position of the rotor of the brushless motor based on the terminal voltage of the armature winding of the brushless motor, the armature winding of the brushless motor comprising: The frequency of the terminal voltage is detected based on the spike pulse generated at the rise and fall of the applied voltage, a signal obtained by dividing the frequency of the detected signal by a predetermined frequency is obtained, and the frequency of the obtained signal is converted into a voltage. And the amplitude of the converted voltage signal is varied according to the magnitude of the frequency to obtain a predetermined threshold voltage corresponding to the varied amplitude signal, and the variable amplitude signal is integrated. Phase delay point detection means for detecting a predetermined phase point from the spike pulse by comparing the signal with the predetermined threshold voltage, and spy detected by the first phase delay point detection means The position detection signal of the rotor of the brushless motor is obtained from the pulse on the basis of the predetermined phase delay point and the frequency of the spike pulse, and the position detection signal is delayed by a predetermined phase with respect to the terminal voltage. A rotor position detection circuit for a brushless motor characterized by the above.
【請求項4】 4極のブラシレスモータの電機子巻線の
端子電圧に基づいて同ブラシレスモータの回転子の位置
を検出するブラシレスモータの回転子位置検出回路であ
って、 前記ブラシレスモータの電機子巻線に印加する電圧の立
ち上がり、および立ち下がりで発生するスパイクパルス
に基づいて前記端子電圧の周波数をそれぞれ検出し、該
検出した周波数の信号をそれぞれ所定に分周した信号を
得、該得た信号の周波数を電圧に変換し、該変換した電
圧の信号の振幅をそれぞれ周波数の大きさに応じて可変
し、該可変した振幅の信号に対応する所定しきい値電圧
をそれぞれ得るとともに、同可変した振幅の信号を積分
した信号と同所定しきい値電圧とをそれぞれ比較して前
記スパイクパルスから位相60度点を検出する第1ない
し第3の位相遅れ点検出手段と、該第位相遅れ点検出手
段によって検出したスパイクパルスから位相60度遅れ
点およびスパイクパルスの周波数に基づいて同ブラシレ
スモータの回転子の位置検出信号を得るとともに、同位
置検出信号を前記端子電圧の中性点に対して位相90度
遅れとする演算手段とを備えたことを特徴とするブラシ
レスモータの回転子位置検出回路。
4. A rotor position detection circuit for a brushless motor that detects the position of the rotor of the brushless motor based on the terminal voltage of the armature winding of the 4-pole brushless motor, the armature of the brushless motor. The frequency of the terminal voltage is detected based on the spike pulse generated at the rise and fall of the voltage applied to the winding, and the signal of the detected frequency is divided into predetermined signals to obtain the obtained signals. The frequency of the signal is converted into a voltage, the amplitude of the signal of the converted voltage is varied according to the magnitude of the frequency, and a predetermined threshold voltage corresponding to the signal of the varied amplitude is obtained and the same variable. The first to third positions for detecting the phase 60 degree point from the spike pulse by comparing the signal obtained by integrating the signal having the given amplitude with the predetermined threshold voltage. From the delay point detection means and the spike pulse detected by the phase delay point detection means, a position detection signal of the rotor of the brushless motor is obtained based on the phase 60 degree delay point and the frequency of the spike pulse, and the same position detection signal is obtained. And a calculation means for delaying the phase of the terminal voltage by 90 degrees with respect to the neutral point of the terminal voltage.
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