JPH0787779A

JPH0787779A - ブラシレスモータの駆動回路

Info

Publication number: JPH0787779A
Application number: JP5176115A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Momose; 哲夫百瀬
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1995-03-31
Anticipated expiration: 2014-05-24
Also published as: JP2895355B2

Abstract

(57)【要約】【目的】センサレスブラシレスモータにおいて、回転子
をほとんど動かすことなく初期設定動作を行うことがで
き、初期設定動作中に外乱トルクが加わっていても正確
な初期位置を検出することができる駆動回路を得る。【構成】オーバー回転検出手段からの出力を入力として
回転子が所定量以上回転し始める位置を検出すると共
に、検出位置から回転子の初期位置θ₀を演算する論理
演算手段と、演算して求めた回転子の上記初期位置θ₀
に、任意の値Δθを加算した推定位置θ₁を用いて電流
制御を行う場合のトルク指令Ｔｒｅｆｐと任意の値Δθ
を減算した推定位置θ₂を用いて電流制御を行う場合の
トルク指令Ｔｒｅｆｎとを比較し、トルク指令が最小と
なる回転子の位置を推定してこれを回転子の初期位置と
して補正する補正手段を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、センサレスブラシレス
モータの駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】駆動コイルの逆起電力を検出することに
より回転子の回転位置を検出し、この検出信号に応じて
駆動コイルを通電制御するようにしたセンサレスブラシ
レスモータは、センサが不要であることに基づく各種の
利点がある。しかし、一旦停止してしまうと逆起電力が
得られず、起動時に、回転子の位置検出動作すなわち初
期設定動作を行うに際し、回転子を大きく動かす必要が
あるため、例えばロボットや工作機械などのように、モ
ータと負荷とが直結されていて回転子位置検出動作時に
モータが動いては困る場合には使用することができなか
った。

【０００３】そこで、本出願人は、エンコーダから回転
子の回転に応じた回転信号を出力させ、エンコーダ出力
に基づき、回転子が所定量以上回転したことをオーバー
回転検出手段で検出し、この検出出力によって回転子が
所定量以上回転し始める位置を検出するとともに、この
検出位置から回転子の初期位置を演算するようにしたブ
ラシレスモータの駆動回路に関して先に特許出願した
（特公平２−２９０１８８号公報参照）。この出願にか
かる発明によれば、回転子の初期位置を演算するに際し
て、回転子はエンコーダの出力レベルで僅かに数パルス
出力される程度回転させればよく、これはほとんど動い
ていないに等しいものであるから、例えばロボットや工
作機械などのように、回転子位置検出動作時にモータが
動いてはならないようなものにも適用することができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記出願
にかかる発明は優れた効果を奏するが、まだ改良すべき
余地がある。すなわち、上記出願にかかる発明は、図１
３に示すように、発生トルクＴｇ（θｄ）が０となるポ
イントａを検出することにより回転子の初期位置（具体
的には磁極の初期位置）を演算によって推定し、これを
初期位置として設定するものである。ところが、初期位
置設定動作中にモータに外乱トルクＴｌが加わっている
と、正確な初期位置を検出することができないという難
点がある。その理由を具体的に説明すると次のとおりで
ある。

【０００５】いま、図１３に示すように、外乱トルクＴ
ｌがＴｌ＝３／２・Ｔｒｅｆ′・β・Ｋｔ／２であったと仮定する。Ｔｒｅｆ′はトルク指令Ｔｒｅｆ
の最大値であり、モータが焼損しない範囲に設定され
る。本来なら、図１３においてポイントａを初期位置θ
₀として検出しなければならないのであるが、外乱トル
クＴｌが加わっていることで初期位置θ₀からずれたポ
イントｂを検出してしまう。従って、初期位置θ₀の誤
差θｅｒは数１のとおりとなる。

【数１】

【０００６】本発明は、かかる従来技術の問題点を解消
するためになされたもので、回転子の磁極を検出する手
段を持たないブラシレスモータにおいて、初期設定動作
中に外乱トルクが加わっていても正確な初期位置を検出
することができる駆動回路を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転子の回転
に応じた回転信号を出力するエンコーダと、エンコーダ
から出力された回転信号によって回転子の回転位置を検
出する位置検出手段と、位置検出手段の出力と位置指令
信号とを入力として回転子の回転位置を制御する位置制
御手段と、回転子の初期位置（θ₀）を演算する論理演
算手段と、演算より推定した回転子の上記初期位置（θ
₀）に、任意の値（Δθ）を加算した推定位置（θ₁）を
用いて電流制御を行う場合のトルク指令（Ｔｒｅｆｐ）
と任意の値（Δθ）を減算した推定位置（θ₂）を用い
て電流制御を行う場合のトルク指令（Ｔｒｅｆｎ）とを
比較し、トルク指令が最小となる回転子の位置を推定し
てこれを回転子の初期位置として補正する補正手段とを
具備してなる。

【０００８】

【作用】電源投入前の回転子の初期位置は不定であるた
め、電源投入時の励磁電流パターンと回転子位置との間
には対応関係がなく、回転子は回転できない。第１の論
理演算手段によって通電手段が順次制御されて励磁電流
が順次制御されることによりやがて回転子は回転し始め
る。回転子が所定量以上回転するとこれをオーバー回転
手段が検出する。第２の論理演算手段は、オーバー回転
検出手段からの検出出力によって回転子が所定量以上回
転し始める位置を検出すると共に、この検出位置から回
転子の初期位置（θ₀）を演算する。補正手段は、この
初期位置（θ₀）に、任意の値（Δθ）を加算した推定
位置（θ₁）を用いて電流制御を行う場合のトルク指令
（Ｔｒｅｆｐ）と任意の値（Δθ）を減算した推定位置
（θ₂）を用いて電流制御を行う場合のトルク指令（Ｔ
ｒｅｆｎ）とを比較し、トルク指令が最小となる回転子
の位置を推定し、これを回転子の初期位置として補正す
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明にかかるブラシレスモータの駆
動回路の実施例について説明することにするが、その前
に、本発明の概要を説明しておく。電源投入前の回転子
の初期位置θ₀は不定であるため、駆動コイルへの励磁
電流の通電パターンと回転子位置θfとは所定の対応関
係からずれている。この状態でコイルに通電すると、初
期状態では位置指令が０で、停止させる位置制御ループ
がかかっているため、回転子は回転することができな
い。厳密には、回転子は正方向と逆方向に交互に微小角
度ずつ回転を繰り返すが、本発明ではこの状態を「停
止」と定義する。

【００１０】励磁電流パターンを決める指令信号θcを
変えて駆動コイルへの励磁電流の通電パターンを変化さ
せると、位置制御ループの電流指令からトルク出力まで
の伝達関数が変化し、ある点に達すると位置制御ループ
は正帰還、即ち発振状態となってモータは位置制御が効
かず暴走する。本発明では、この状態を、ある一定以上
回転したという意味で「回転」と定義する。

【００１１】本発明では、上記θcを変化させて位置制
御ループが負帰還から正帰還に変化する点のθｃを検出
し、その点をθｄとするとθｄ＝９０°であり、θｄ＝
θｃ−θｆの関係から、回転子位置の初期位置θ₀を求
める。回転子の初期位置θ₀が決定すれば、励磁電流パ
ターンを決める指令信号θｃをθｃ＝θｆとすることが
でき、指令信号θｃを順次変化させてモータを自由に回
転させることができる。

【００１２】図１において、符号１で示す回転子は、説
明の簡略化のためにＮＳの一対の磁極を有する永久磁石
で構成されているものとして描かれている。そして、固
定子は２ｕ，２ｖ，２ｗの３極構成になっていて、各固
定子には駆動コイル３ｕ，３ｖ，３ｗが巻かれている。
各駆動コイル３ｕ，３ｖ，３ｗには通電手段としてのア
ンプＡ₁，Ａ₂，Ａ₃を通じて励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ
が通電され、これにより固定子２ｕ，２ｖ，２ｗに回転
磁界を発生させるようになっている。

【００１３】回転子１にはエンコーダＥが連結されてお
り、エンコーダＥは回転子１の回転に応じて位相が例え
ば９０°ずれた２相のパルス状の回転信号を出力する。
ここでは、説明を簡単化するために、エンコーダＥの分
解能を３６０ＲＰＭ、即ち回転角度１°に対して１パル
スが出力されるものとする。エンコーダＥから出力され
る回転信号はアップ・ダウンカウンタＣ₁に入力される
と共に、アップ・ダウンカウンタで構成される位置検出
手段Ｃ₂と速度検出器Ｓｄに入力される。位置検出手段
Ｃ₂は、上記回転信号によって回転子の回転位置を検出
する。位置検出手段Ｃ₂の出力ｅは位置フィードバック
信号として位置制御手段５に入力され、位置指令信号ｄ
との偏差が求められる。位置指令信号ｄは、第１の切換
手段ＳＷ₁が接点を選択しているときは位置指令Ｐref
であり、切換手段ＳＷ₁が接点を選択しているときは
初期設定時の位置指令Ｐref₀（＝０）である。位置検出
手段Ｃ₂の出力ｅはまたオーバー回転検出手段Ｆに入力
される。オーバー回転検出手段Ｆは上記出力ｅから回転
子が所定量以上回転したか否かを検出し、その検出出力
ｆは中央処理装置（ＣＰＵ）でなる第２の論理演算手段
Ｂ₂に入力される。

【００１４】上記第２の論理演算手段Ｂ₂は、オーバー
回転検出手段Ｆからの出力ｆによって前記回転子１が所
定量以上回転する位置を検出すると共に、この検出位置
から回転子１の初期位置θ₀を演算する。第２の論理演
算手段Ｂ₂は、演算された上記初期位置θ₀によって前記
カウンタＣ₁の初期値を設定すると共に、前記位置検出
手段Ｃ₂にリセット信号ｇを入力する。第２の論理演算
手段Ｂ₂は第１の論理演算手段Ｂ₁との間でデータの授受
を行う。第１の論理演算手段Ｂ₁は、通電手段としての
前記アンプＡ₁，Ａ₂，Ａ₃を順次制御して駆動コイル３
ｕ，３ｖ，３ｗへの励磁電流を制御するためのもので、
励磁電流パターンを決めるための指令信号θｃ₂を出力
する。この指令信号θｃ₂は第２の切換手段ＳＷ₂が接点
を選択することによって指令信号θｃとしてメモリＲ
₁，Ｒ₂，Ｒ₃に入力される。第２の切換手段ＳＷ₂が接点
を選択しているときは、カウンタＣ₁による計数信号
θｃ₁を指令信号θｃとしてメモリＲ₁，Ｒ₂，Ｒ₃に入力
する。メモリＲ₁，Ｒ₂，Ｒ₃は、各駆動コイル３ｕ，３
ｖ，３ｗに通電する励磁電流波形をデータとして記憶し
ているもので、そのデータはそれぞれ数２のようになっ
ている。

【数２】各メモリの出力ａ，ｂ，ｃはデジタル・アナログ変換器
Ｄ₂，Ｄ₃，Ｄ₄でアナログ信号に変換される。

【００１５】前記位置制御手段５によって求められた位
置検出手段Ｃ₂の出力ｅと位置指令信号ｄとの偏差信号
はデジタル・アナログ変換器Ｄ₁でアナログ信号に変換
された後、位置偏差増幅器Ｃom₁で増幅される。この位
置偏差増幅器Ｃom₁の出力はさらに速度偏差検出手段６
によって速度検出器Ｓdからの速度信号との偏差が求め
られる。この偏差信号は速度偏差増幅器Ｃom₂によって
増幅され、トルク指令Ｔrefとして三つの乗算器Ｍ₁，Ｍ
₂，Ｍ₃に入力される。各乗算器Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃ではトル
ク指令Ｔrefと上記デジタル・アナログ変換器Ｄ₂，
Ｄ₃，Ｄ₄でアナログ信号に変換された前記各メモリの出
力ａ，ｂ，ｃとの商が求められ、それぞれ前記アンプＡ
₁，Ａ₂，Ａ₃に入力される。第１の切換手段ＳＷ₁の切換
制御は第２の論理演算手段Ｂ₂によって行われ、第２の
切換手段ＳＷ₁の切換制御は第１の論理演算手段Ｂ₁によ
って行われる。

【００１６】速度偏差増幅器Ｃom₂から出力されるトル
ク指令ＴrefはローパスフィルタＨを経てアナログ・デ
ジタル変換器Ｇに入力され、デジタル信号Ｔref₁に変換
される。アナログ・デジタル変換器Ｇの出力Ｔref₁は上
記第２の論理演算手段Ｂ₂に入力される。第２の論理演
算手段Ｂ₂は、モータに加わる外乱トルクによる初期位
置検出のずれを補正する補正手段を有している。この補
正手段は、演算して求めた回転子の初期位置θ₀に、任
意の値Δθを加算した推定位置θ₁を用いて電流制御を
行う場合のトルク指令Ｔrefpと任意の値Δθを減算した
推定位置θ₂を用いて電流制御を行う場合のトルク指令
Ｔrefnとを比較し、トルク指令が最小となる回転子の位
置を推定してこれを回転子の初期位置θ₀として補正す
る。

【００１７】次に、上記実施例の動作を図２ないし図１
２を参照しながら説明する。本発明では、電源の投入に
よってまず初期設定動作が行われ、そのあと通常の動作
が行われるが、ここでは説明の都合上、まず、通常の動
作について説明する。

【００１８】各駆動コイル３u，３v，３wに通電する電
流波形として各メモリＲ₁，Ｒ₂，Ｒ₃に記憶されている
データは前述の数２の通りである。また、回転子の位置
θfに対する各相のトルク定数Ｋtu，Ｋtv，Ｋtwは数３
のように考えることができる。

【数３】ここで、数２より、各相に流れる電流はそれぞれ数４の
ようになる。

【数４】

【００１９】モータが発生するトルクＴgはトルク定数
と相電流の積であり、従って

【数５】のようになる。

【数５】Ｔg(θf,θc)＝Ｔref・β・Ｋt{sinθc・sinθf＋ sin(θc−120)・sin(θf−120)＋ sin(θc＋120)・sin(θf＋120)} ここで、θc＝θfと仮定すれば、Ｔgは数６のようにな
る。

【数６】Ｔg＝(３／２)・Ｔref・β・Ｋt 故に、モータはθc＝θfのとき最大トルクを発生する。

【００２０】次に、カウンタＣ₁の動作を説明する。カ
ウンタＣ₁の入出力関係は図６に示すようになってい
て、回転子１が１回転してエンコーダＥから出力される
パルス数が３６０になるとカウンタＣ₁はクリヤーさ
れ、その出力θc₁は０となる。また、エンコーダＥの２
相の出力パルスの位相差から回転子の回転方向を検出
し、回転方向によりアップカウントかダウンカウントか
を切り換え、正回転ならアップカウント、逆回転ならダ
ウンカウントを行う。このようなカウンタＣ₁の動作に
よりカウンタＣ₁の出力θc₁と回転子の位置θfは常に１
対１の対応関係になる。そこで、第２の切換手段ＳＷ₂
を接点側に切り換えておけば、メモリＲ₁，Ｒ₂，Ｒ₃
は回転子の位置θfに応じた電流パターンの信号を出力
し、このパターンに応じて各駆動コイル３u，３v，３w
に励磁電流が通電されるため、回転子１が回転駆動され
る。なお、通常の運転では第１の切換手段ＳＷ₁は接点
側にあって位置指令Ｐrefが入力され、この指令に応
じた位置まで回転駆動される。

【００２１】次に、初期設定動作について説明する。初
期設定動作の流れを図２に、タイミングチャートを図９
に示す。電源投入時は、カウンタＣ₁の初期値と回転子
１の位置とが所定の対応関係、即ちθc＝θfとはなって
いないため、初期動作を行って回転子の位置を検出し、
回転子の位置に対応した値θ₀をカウンタＣ₁に入力し、
カウンタＣ₁の初期値を上記の値θ₀に設定する。以下、
この初期設定動作を具体的に説明する。

【００２２】通常動作では第１、第２の切換手段Ｓ
Ｗ₁、ＳＷ₂は共に接点側であるが、電源投入時は側
に切り換えられる。従って、位置指令は初期動作時の位
置指令Ｐref₀となり、その値は０となる。また、電源投
入時は位置検出手段Ｃ₂はリセットされ、その出力は０
となる。回転子の位置θfとコイルへの通電電流の指令
信号θcとの差、即ちθc−θfをθdとする。このθdと
発生トルクＴgの関係を示したのが図７であり、数７の
ように表すことができる。

【数７】Ｔg＝(3/2)・Ｔref・β・Ｋt・cosθd

【００２３】ここで、図１に示す実施例を簡単なブロッ
ク図に表すと図８のようになる。図８においてＨは位置
偏差増幅器Ｃom₁の伝達関数、Ｉは速度偏差増幅器Ｃom₂
の伝達関数、Ｎは位置検出手段Ｃ₂の利得、Ｍは速度検
出器Ｓdの伝達関数、Ｊはモータ及び負荷の慣性であ
る。図７、図８から明らかなように、θdが９０°から
２７０°の間にあるときは速度及び位置の帰還がポジテ
ィブとなって制御系は発振し不安定となり、モータは暴
走してしまう。モータの暴走によってオーバー回転検出
手段Ｆはオンになる。

【００２４】本実施例では、位置制御ループによりモー
タを停止させながらθcの値をスイープさせ、上記θdの
値を変える。そして、図７に「イ」で示すポイントを境に
してθdが９０°から２７０°の範囲に入ると暴走が始
まるので、この暴走が始まるポイントをオーバー回転検
出手段Ｆによって検出し、そのときのθcの値θc´をと
る。第２の論理演算手段Ｂ₂は上記の値θc´を数８に適
用し、そのときの回転子の位置θfを求め、その値をカ
ウンタＣ₁の初期設定値θ₀とする。

【数８】θo＝θc´−９０

【００２５】数８で求められた値は第１の論理演算手段
Ｂ₁を経て指令信号θc₂として出力され、回転子は再び
位置制御により停止する。停止を確認後、第２の論理演
算手段Ｂ₂によりカウンタＣ₁は初期値θ₀がセットされ
る。そのあと、第１、第２切換手段ＳＷ₁，ＳＷ₂は接点
側に切り換えられ、通常の動作に移行する。なお、図
９に示すＦthはオーバー回転検出手段Ｆのしきい値であ
る。しきい値Ｆthは、位置制御が正常に作動していると
きのノイズの最大値より若干大きく、例えば２パルス程
度に設定し、多くてもせいぜい５パルス程度とする。

【００２６】次に、上記の動作が具体的なケースにおい
てどのように行われるかを図１０を参照しながら説明す
る。ケース１）として、θf＝−６０°（３００°）で
あったとする。当初、θｃ₂＝０であるからθｄ＝０−
（−６０）＝６０となる。図１０では点「イ」であり、
Ｔgの符号は＋で回転子は停止する。θc₂が１ずつ増え
てθｃ₂＝３０＋１となると回転子は回転を始める。従
って、回転子の初期位置θ₀はθ₀＝３０−９０＝−６０
(°)となる。しかし、θ₀＝６０°＜０のため、θ₀＝３
６０−６０＝３００（°）となる。故に、θ₀＝θｆと
なる。ここでは、数８の−９０を、確実に暴走の始まる
点、−（９０＋１）＝−９１としている。

【００２７】ケース２）として、θｆ＝−１２０°（２
４０°）であったとする。当初、θｃ₂＝０であるから
θｄ＝０−（−１２０）＝１２０となる。図１０では点
「ロ」であり、Ｔgの符号は−で回転子は回転する。θ
ｃ₂が１８０となると、θｄ＝１８０−（−１２０）＝
３００となる。図１０では点「ハ」である。θｃ₂が１
ずつ増えてθｃ₂＝（１５０＋１８０＋１）＝３３１
(°)となると回転子は回転を始める。故に、回転子の位
置θ₀＝３３１−９０＝２４０(°)となり、θ₀＝θfと
なる。

【００２８】ケース３）として、θｆ＝−２００°（１
６０°）であったとする。当初、θｃ₂＝０であるから
θｄ＝０−（−２００）＝２００となる。図１０では点
「ニ」であり、Ｔgの符号は−で回転子は回転する。θ
ｃ₂が１８０となると、θｄ＝１８０−（−２００）＝
３８０となる。図１０では点「ホ」である。θｃ₂が１
ずつ増えてθｃ₂＝１８０＋７０＝２５０(°)となると
回転子は回転を始める。故に、回転子の位置θ₀＝２５
１−９１＝１６０(°)となり、θ₀＝θｆとなる。

【００２９】ケース４）として、θｆ＝−３４５°（１
５°）であったとする。当初、θc₂＝０であるからθd
＝０−（−３４５）＝３４５となる。図１０では点
「ヘ」であり、Ｔgの符号は＋で回転子は停止する。θc
₂が１ずつ増えてθc₂＝１０５＋１となると回転子は回
転を始める。故に、回転子の位置θ₀＝１０６−９０＝
１５（°）となり、θ₀＝θｆとなる。

【００３０】このようにして、回転子が極僅か回転する
ことによって初期設定動作が行われるのであるが、この
ままでは、初めに説明したとおり、外乱トルクが加わっ
ていると初期位置を正確に検出することができない。Ｃ
ＰＵ内の第２の論理演算手段Ｂ₂に含まれる補正手段
が、求められた初期位置θ₀に外乱トルクに応じた補正
を行い、補正された値を改めて初期位置θ₀として設定
する。この補正の基本的な考え方は、Ｔｇ（θｄ）＝
（３／２）Ｔｒｅｆ・β・ｃｏｓθｄが偶関数であるこ
と、すなわち、図１３に示すようにＴ（θｄ）軸に対し
て線対称であることに着目して、外乱（負荷）トルクＴ
ｌによって生じた誤差Δθを補正するものである。以
下、これをさらに詳細に説明する。

【００３１】外乱トルクが加わった状態で初期位置θ₀
の演算が終了し、メモリＲ₁，Ｒ₂，Ｒ₃のアドレス入力
をθｃ₂＝θ₀とした後（従って回転子が停止している状
態）について検討する。トルク指令Ｔｒｅｆに注目する
と、Ｔｒｅｆは回転子を停止させるために外乱トルクＴ
ｌに対応した値となっているはずである。すなわち、数
９のようになる。

【数９】Ｔｌ＝Ｔｒｅｆ・β・Ｋｔ・ｃｏｓθｄ ∴Ｔｒｅｆ＝Ｔｌ／β・Ｋｔ・ｃｏｓθｄ

【００３２】ここで、図１３について説明した例につい
て考えると、θｄは−３０°（すなわち、０°−θｅｒ
＝−３０°）になっている。そこで、このθｄにに任意
の値Δθを加減算してみる。もし、θｅｒ＝０であれば
θｄ＝０となるので、数９から、数１０のようになるは
ずである。なぜなら、ｃｏｓθｄは偶関数であるからで
ある。

【数１０】

【００３３】ところが、上記の例のようにθｅｒ＝３０
°であると、数１１のようになり、数１０は成立しない
（図１２参照）。

【数１１】そこで、数１０が成立するような新たなθｃ₂を求め、
これをθ₀にすれば、外乱トルクＴｌによって生じた誤
差θｅｒを消去することができる。この外乱トルク補正
動作は図３に示す順序で行われる。まず、回転子の推定
位置θ₀を求めてメモリのアドレス入力θ₂とする。上記
θ₀に任意の値Δθを加算してこれをアドレス入力θｃ₂
とし位置制御を行う。位置制御系が安定するまで一定時
間待ち、トルク指令Ｔｒｅｆ₁を入力し、これをＴｒｅ
ｆｐとする。これらの動作を図３でステップ２〜４に示
す。次に、上記θ₀から任意の値Δθを減算してこれを
アドレス入力θｃ₂とし位置制御を行う。位置制御系が
安定するまで一定時間待ち、トルク指令Ｔｒｅｆ₁を入
力し、これをＴｒｅｆｎとする。これらの動作を図３で
ステップ５〜７に示す。次に、ＴｒｅｆｐとＴｒｅｆｎ
の差の絶対値を求め、これが許容値ΔＴｒｅｆより大き
いか否かをステップ８で判断する。図５は上記θ₀にΔ
θを加減算する様子を示す。

【００３４】ＴｒｅｆｐとＴｒｅｆｎの差の絶対値が上
記許容値ΔＴｒｅｆより小さいときはステップ９でθ₀
をθｃ₂として位置制御を行い、回転子が停止した時点
でカウンタＣ₁へθ₀をセットし、回転子の推定値θ₀を
磁極位置検出カウンタの初期設定値とする。もし、外乱
トルクがなければ、ＴｒｅｆｐとＴｒｅｆｎの差の絶対
値が上記許容値ΔＴｒｅｆよりも小さい場合に相当す
る。

【００３５】ＴｒｅｆｐとＴｒｅｆｎの差の絶対値が上
記許容値ΔＴｒｅｆより大きいときは、図４に示すよう
に、θ₀の値を更新する。すなわち、Ｔｒｅｆｐ−Ｔｒ
ｅｆｎの正負を判断し、正であればθ₀から１を減じた
値をθ₀とし、負であればθ₀に１を加えた値をθ₀とす
る。こうして更新したθ₀に基づき、ＴｒｅｆｐとＴｒ
ｅｆｎの差の絶対値が上記許容値ΔＴｒｅｆより小さく
なるまで図３のステップ２から８までを繰り返す。

【００３６】以上の動作によりトルク指令Ｔｒｅｆ₁が
最低の値となるθ₀を求めることができる。こうして求
めたθ₀は、外乱トルクと釣り合うモータのトルクを得
るためのトルク指令を最も小さくする値、という物理的
な意味をもつ。これを図１１を用いて式で説明する。回
転子は停止しているので、外乱トルクをＴｌとすれば、Ｔｌ＝Ｔｇとなる。また、Ｔｇ＝３・β・ｃｏｓθｄ／２・Ｔｒｅｆ₁ よって、Ｔｒｅｆ₁＝Ｔｌ・２／（３・β・ｃｏｓθｄ）が得られる。

【００３７】以上説明した実施例によれば、センサレス
ブラシレスモータにおいて、回転子の初期位置を演算す
るに際して、回転子はエンコーダの出力レベルで僅かに
数パルス出力される程度回転させればよく、これはほと
んど動いていないに等しいものであるから、駆動対象が
初期動作において動いてはならないものにも適用するこ
とができるし、演算して求めた回転子の上記初期位置θ
₀に、任意の値Δθを加算した推定位置θ₁を用いて電流
制御を行う場合のトルク指令Ｔｒｅｆｐと任意の値Δθ
を減算した推定位置θ₂を用いて電流制御を行う場合の
トルク指令Ｔｒｅｆｎとを比較し、トルク指令が最小と
なる回転子の位置を推定してこれを回転子の初期位置と
して補正する補正手段を設けたため、初期動作時に外乱
トルクが加わっていても、外乱トルクに関係なく正確な
初期位置を検出することができる。

【００３８】なお、他の実施例として、図１の実施例に
おけるオーバー回転検出手段Ｆには、単位時間内の速度
信号のパルス数をカウントして速度検出する速度検出器
Ｓｄの出力を位置検出手段Ｃ₂を介してに接続してもよ
いし、位置検出手段Ｃ₂に速度検出器Ｓｄと同じ機能を
もたせてもよい。また、速度検出器Ｓｄとしては、アナ
ログ信号を検出し、規定速度を上回るときにオンする信
号を出力するものであってもよい。また、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。例
えば、あらかじめ回転子の初期位置を演算より推定する
方法については、特公昭５８−１１９７９４号公報に記
載されているような、少なくとも一つの所定のコイルに
通電し、回転子を所定の安定位置まで回転させ、上記安
定位置を特定の回転子初期位置と定める方法でもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、論理演算手段によって
通電手段が順次制御されて励磁電流が制御され、やがて
回転子が回転し始めて所定量以上回転したときこの位置
を検出して回転子の初期位置を演算するようにするとと
もに、演算して求めた回転子の上記初期位置θ₀に、任
意の値Δθを加算した推定位置θ₁を用いて電流制御を
行う場合のトルク指令Ｔｒｅｆｐと任意の値Δθを減算
した推定位置θ₂を用いて電流制御を行う場合のトルク
指令Ｔｒｅｆｎとを比較し、トルク指令が最小となる回
転子の位置を推定してこれを回転子の初期位置として補
正する補正手段を設けたため、回転子の初期位置を演算
するに際して回転子はエンコーダの出力レベルで僅かに
数パルス出力される程度回転させればよく、これはほと
んど動いていないに等しいものであるから、例えば、駆
動対象がロボットや工作機械のような初期動作において
動いてはならないようなものにも適用することが可能で
あり、かつ、初期動作時に外乱トルクが加わっていて
も、外乱トルクに関係なく正確な初期位置を検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるブラシレスモータの駆動回路の
実施例を示すブロック図。

【図２】同上実施例における初期設定動作を示すフロー
チャート。

【図３】同上初期設定動作における外乱トルク補正動作
を示すフローチャート。

【図４】同上外乱トルク補正動作に付随する初期値更新
動作を示すフローチャート。

【図５】上記外乱トルク補正の考え方を示す波形図。

【図６】上記実施例中のカウンタの動作を示すタイミン
グチャート。

【図７】励磁電流パターンと回転子位置との差に対する
トルクの関係を示す線図。

【図８】上記実施例を簡略化して示すブロック図。

【図９】上記実施例の動作を示すタイミングチャート。

【図１０】上記実施例の動作をより具体的なケースで説
明するための線図。

【図１１】上記実施例における外乱トルク補正を示す線
図。

【図１２】上記実施例における初期値更新動作を示す線
図。

【図１３】外乱トルクによる初期値のずれを示す線図。

【符号の説明】

１回転子５位置制御手段ＥエンコーダＥオーバー回転検出手段ｄ位置指令信号Ｂ₁第１の論理演算手段Ｂ₂第２の論理演算手段Ｃ₂位置検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】あらかじめ演算より推定した回転子の初
期位置（θ₀）に、任意の値（Δθ）を加算した推定位
置（θ₁）を用いて電流制御を行う場合のトルク指令
（Ｔｒｅｆｐ）と任意の値（Δθ）を減算した推定位置
（θ₂）を用いて電流制御を行う場合のトルク指令（Ｔ
ｒｅｆｎ）とを比較し、トルク指令が最小となる回転子
の位置を推定してこれを回転子の初期位置として補正す
る補正手段とを具備してなるブラシレスモータの駆動回
路。