JPH08331883A - Driver of brushless dc motor - Google Patents

Driver of brushless dc motor

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JPH08331883A
JPH08331883A JP8002690A JP269096A JPH08331883A JP H08331883 A JPH08331883 A JP H08331883A JP 8002690 A JP8002690 A JP 8002690A JP 269096 A JP269096 A JP 269096A JP H08331883 A JPH08331883 A JP H08331883A
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brushless
line voltage
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修 新川
Akihito Uetake
昭仁 植竹
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Abstract

PURPOSE: To detect a rotor position always accurately without being influenced by the variation of a rotation frequency and a load by a method wherein the rotor position is detected in accordance with line voltages between armature windings. CONSTITUTION: Line voltage generators 50a-50c generate line voltages between armature windings in accordance with terminal voltages Vu , Vv and Vw . The line voltages are amplified by amplifiers 80a-80c. A comparator 66a compares the output of the line voltage generator 50a with the output of the amplifier 80b. A comparator 66b compares the output of the line voltage generator 50b with the output of time amplifier 80c. A comparator 66c compares the output of the line voltage generator 50c with the output of the amplifier 80a. The outputs of the respective comparators 66a-66c are used as rotor position detection outputs. With this constitution, the rotor position can be detected always accurately without being influenced by the variation of a rotation frequency and a load.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスDCモ
ータの駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless DC motor driving device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の位置センサレスブラシレスDCモ
ータの駆動装置を説明する。図1は、従来の位置センサ
レスブラシレスDCモータの駆動装置を示すブロック図
である。
2. Description of the Related Art A conventional position sensorless brushless DC motor drive device will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a conventional position sensorless brushless DC motor drive device.

【0003】同図に示すように、従来の位置センサレス
ブラシレスDCモータの駆動装置は、整流回路2、6個
の半導体スイッチング素子で構成された120度通電型
の電圧型インバータ(インバータ)3、ブラシレスDC
モータ4、ロータ位置検出手段5および駆動制御手段7
で構成されている。
As shown in FIG. 1, a conventional position sensorless brushless DC motor drive device includes a rectifier circuit 2, a 120-degree conduction type voltage inverter (inverter) 3 composed of six semiconductor switching elements, and a brushless. DC
Motor 4, rotor position detection means 5 and drive control means 7
It is composed of

【0004】インバータ3の入力端には、商用電源1か
ら整流回路2によって整流平滑された直流電源が供給さ
れている。また、インバータ3の出力端は、ブラシレス
DCモータ4のステータ電機子巻き線に接続され、前記
直流電源を導通、遮断することによって、ブラシレスD
Cモータ4を回転させるようになっている。
A DC power source rectified and smoothed by the rectifier circuit 2 is supplied from the commercial power source 1 to the input terminal of the inverter 3. The output end of the inverter 3 is connected to the stator armature winding of the brushless DC motor 4, and the brushless D is obtained by connecting and disconnecting the DC power supply.
The C motor 4 is adapted to rotate.

【0005】ブラシレスDCモータ4は、多相の電機子
巻き線をスター結線したステータと、永久磁石によって
磁極対を構成するロータとで構成され、ロータが回転す
ることによってステータ電機子巻き線端6に逆起電力が
発生する。
The brushless DC motor 4 is composed of a stator in which polyphase armature windings are star-connected and a rotor forming a magnetic pole pair by permanent magnets, and the stator armature winding end 6 is formed by rotating the rotor. Back electromotive force is generated.

【0006】ロータ位置検出手段5には、ステータ電機
子巻き線端6から前記逆起電力が入力され、そのロータ
位置検出手段5により、ロータの位置検出が行われ、パ
ルス信号として駆動制御手段7に入力される。
The counter electromotive force is input to the rotor position detecting means 5 from the stator armature winding end 6, the rotor position detecting means 5 detects the rotor position, and the drive control means 7 is provided as a pulse signal. Entered in.

【0007】駆動制御手段7は、インバータドライブ回
路8、出力パターン発生回路9およびPWM制御回路1
0で構成される。
The drive control means 7 includes an inverter drive circuit 8, an output pattern generation circuit 9 and a PWM control circuit 1.
It consists of 0.

【0008】出力パターン発生回路9は、ロータ位置検
出手段5から入力された検出タイミングに合わせ、イン
バータ3の各スイッチング素子のゲートを駆動するパタ
ーンを決定する。さらに、出力パターン発生回路9は、
このパターンと、回転数指令11に従ってPWMチョッ
パ制御の導通、遮断のデューティ比を決定するPWM制
御回路10の出力とを合成して信号を生成し、その信号
をインバータドライブ回路8に入力する。そして、この
インバータドライブ回路8により、インバータ3の各ゲ
ートが駆動される。
The output pattern generation circuit 9 determines a pattern for driving the gate of each switching element of the inverter 3 in accordance with the detection timing input from the rotor position detection means 5. Furthermore, the output pattern generation circuit 9
This pattern is combined with the output of the PWM control circuit 10 that determines the duty ratio of PWM chopper control conduction / interruption according to the rotation speed command 11 to generate a signal, and the signal is input to the inverter drive circuit 8. Then, each gate of the inverter 3 is driven by the inverter drive circuit 8.

【0009】次に、前記従来の位置センサレスブラシレ
スDCモータの駆動装置のロータ位置検出手段5を説明
する。図2は、ロータ位置検出手段5のうちの1相分を
示す回路図である。
Next, the rotor position detecting means 5 of the conventional position sensorless brushless DC motor driving device will be described. FIG. 2 is a circuit diagram showing one phase of the rotor position detecting means 5.

【0010】同図に示すように、ロータ位置検出手段5
は、抵抗21,22で構成された分圧回路20と、直流
成分除去のためのコンデンサ23と、抵抗25およびコ
ンデンサ26で構成された一次遅れフィルタ回路24
と、抵抗28,29,30および比較器31で構成され
た比較回路27とで構成されている。
As shown in the figure, the rotor position detecting means 5
Is a voltage dividing circuit 20 including resistors 21 and 22, a capacitor 23 for removing a DC component, and a first-order lag filter circuit 24 including a resistor 25 and a capacitor 26.
And a comparison circuit 27 including resistors 28, 29, 30 and a comparator 31.

【0011】分圧回路20には、入力端32からステー
タ電機子巻き線端6の端子電圧が入力され、その端子電
圧が、前記直流電源の0Vを基準として抵抗21と抵抗
22との分圧比によって検出される。
The terminal voltage of the stator armature winding end 6 is input from the input terminal 32 to the voltage dividing circuit 20, and the terminal voltage is divided by the resistors 21 and 22 with 0 V of the DC power source as a reference. Detected by.

【0012】この検出された端子電圧には、逆起電力の
基本波成分以外に前記PWMチョッパ制御による高周波
成分、転流後の還流モードで生じるスパイク電圧、分圧
回路20の抵抗21,22のばらつきによる直流分のオ
フセット等が含まれている。これらを軽減するために、
直流成分カットのためコンデンサ23の接続を介し、さ
らに一次遅れフィルタ24によって高調波成分の低減を
行うとともに90度位相シフトを行っている。
In addition to the fundamental wave component of the back electromotive force, the detected terminal voltage has a high frequency component under the PWM chopper control, a spike voltage generated in the return mode after commutation, and resistors 21 and 22 of the voltage dividing circuit 20. DC offset due to variations is included. To mitigate these,
In order to cut the DC component, the first-order lag filter 24 is used to reduce the harmonic component through the connection of the capacitor 23, and the phase is shifted by 90 degrees.

【0013】比較回路27は、一次遅れフィルタ24の
出力と基準電圧34を比較することによって、出力端3
3にパルス信号としてロータ位置検出信号を出力する。
基準電圧34は、直接ステータ電機子巻き線の中性点電
圧や、前記一次遅れフィルタ24後の端子電圧を合成し
て得られる中性点電圧が用いられている。
The comparison circuit 27 compares the output of the first-order lag filter 24 with the reference voltage 34 to output the output terminal 3
A rotor position detection signal is output to 3 as a pulse signal.
As the reference voltage 34, a neutral point voltage directly used for the stator armature winding or a neutral point voltage obtained by combining the terminal voltage after the primary delay filter 24 is used.

【0014】90度位相シフトされた検出信号は、検出
した自身の相より120度遅れた相のロータ位置検出信
号として用いられるため、電流位相角は、ほぼ0度の位
置で駆動される。例えばU,V,Wの3相で駆動されて
いる場合、U相の端子電圧で検出された検出信号は、W
相のロータ位置検出信号として使用されている。
Since the detection signal which is phase-shifted by 90 degrees is used as the rotor position detection signal of the phase which is delayed by 120 degrees from the detected own phase, the current phase angle is driven at a position of approximately 0 degrees. For example, when driving in three phases of U, V and W, the detection signal detected by the terminal voltage of U phase is W
It is used as a phase rotor position detection signal.

【0015】ブラシレスDCモータ4のロータとして
は、一般に、図3に示されるように、磁路を形成するヨ
ーク12と、カワラ状の界磁用永久磁石13とを有し、
ヨーク12の外周表面に前記カワラ状の界磁用永久磁石
13を張り付けて形成された表面磁石型と、図4に示さ
れるように、ロータが磁路を形成するヨーク15と、界
磁用永久磁石16とを有し、ヨーク15に設けられたス
ロットに前記界磁用永久磁石16を挿入して形成されて
いる埋め込み磁石型とが使用されている。これらの制御
方式として最適な方法が提案されている(森本、上野、
武田「埋込磁石型構造PMモータの広範囲可変速制御」
平成6年電気学会論文誌D、114巻6号、p662−
p667)。
As shown in FIG. 3, the rotor of the brushless DC motor 4 generally has a yoke 12 forming a magnetic path and a rocker-shaped permanent magnet 13 for field magnetism.
A surface magnet type formed by sticking the above-mentioned permanent magnet 13 for field magnet on the outer peripheral surface of the yoke 12, a yoke 15 in which a rotor forms a magnetic path, and a permanent magnet for field magnet as shown in FIG. An embedded magnet type having a magnet 16 and having the field permanent magnet 16 inserted into a slot provided in the yoke 15 is used. Optimal methods have been proposed for these control methods (Morimoto, Ueno,
Takeda "Wide range variable speed control of embedded magnet type PM motor"
1994 IEEJ Transactions, Vol. 114, No. 6, p662-
p667).

【0016】一般にd−q座標で表した永久磁石を用い
たブラシレスDCモータのトルク式は次式で与えられ
る。
Generally, the torque equation of a brushless DC motor using permanent magnets represented by dq coordinates is given by the following equation.

【0017】 T=p・{φmag ・iq +(Ld −Lq )・id ・iq } ...(1) ここで、Tはトルク、pは極対数、φmag は永久磁石に
よる電機子鎖交磁束、id 、iq はそれぞれ電機子電流
のd軸成分、q軸成分、Ld 、Lq はそれぞれd軸イン
ダクタンス、q軸インダクタンスを示す。
T = p · {φmag · iq + (Ld−Lq) · id · iq}. . . (1) where T is the torque, p is the number of pole pairs, φmag is the armature flux linkage by the permanent magnets, id and iq are the d-axis component and q-axis component of the armature current, and Ld and Lq are the d-axis, respectively. Inductance and q-axis inductance are shown.

【0018】電機子電流の振幅をIとし、q軸に対する
電機子電流の位相角(電流位相角)をθとした場合、i
d 、iq は、それぞれ以下のように定義される。
When the amplitude of the armature current is I and the phase angle (current phase angle) of the armature current with respect to the q axis is θ, i
d and iq are defined as follows, respectively.

【0019】 id =−I・sinθ ...(2) iq = I・cosθ ...(3) ここで、Iは、電機子電流の振幅、θはq軸から見た電
流位相角を示す。
I d = −I · sin θ. . . (2) iq = I · cos θ. . . (3) Here, I represents the amplitude of the armature current, and θ represents the current phase angle viewed from the q axis.

【0020】定義式(2)、(3)式からトルク式
(1)は次式に変換できる。
The torque equation (1) can be converted from the equations (2) and (3) into the following equation.

【0021】[0021]

【数1】 [Equation 1]

【0022】ここで、L1 は、次式の通りである。Here, L1 is as follows.

【0023】 L1 =(Lq −Ld )/2 ...(5) 図3に示す表面磁石型ロータの場合、d軸インダクタン
スとq軸インダクタンスが等しい非突極性(Ld =Lq
)を示すため、トルク式(1)における第2項は0と
なり、モータのトルクはq軸電流iq に比例して発生す
る。さらに、(4)式においても同様に、第2項は0と
なり電流位相角θを0度とすることが最大のトルクを得
ることが解る。すなわち、(2)、(3)式より電流位
相角θを0度とし、id =0とすることが、非突極性で
ある表面磁石型ロータ構造のブラシレスDCモータにと
って、最適な運転制御法である。これは一般にd軸電流
を0に保つ制御法でid=0制御と呼ばれている。
L1 = (Lq-Ld) / 2. . . (5) In the case of the surface magnet type rotor shown in FIG. 3, the d-axis inductance and the q-axis inductance are equal and non-salient (Ld = Lq
), The second term in the torque equation (1) becomes 0, and the motor torque is generated in proportion to the q-axis current iq. Further, also in the equation (4), similarly, it is understood that the second term becomes 0 and the maximum torque is obtained when the current phase angle θ is 0 degree. That is, according to the equations (2) and (3), setting the current phase angle θ to 0 degree and id = 0 is an optimum operation control method for the brushless DC motor having the non-salient surface magnet type rotor structure. is there. This is a control method that generally keeps the d-axis current at 0, and is called id = 0 control.

【0024】表面磁石型ロータは、図3に示すように、
外周面を非磁性のスリーブ14によって覆われており、
高回転による永久磁石の飛散を防止している。
The surface magnet type rotor, as shown in FIG.
The outer peripheral surface is covered with a non-magnetic sleeve 14,
Prevents scattering of permanent magnets due to high rotation.

【0025】一方、埋め込み磁石型ロータは、図4に示
すように、多数の珪素鋼板を積層してなるヨーク15の
外周に界磁用永久磁石16によって生ずる磁極が設けら
れているため、磁石の飛散等の心配がなく、特に高回転
化が可能とされている。この埋め込み磁石型ロータは、
d軸方向の磁気的等価エアギャップに比べてq軸方向の
磁気的等価エアギャップが小さくなるため、d軸インダ
クタンスよりもq軸インダクタンスが大きい逆突極性
(Ld <Lq )を示す。
On the other hand, in the embedded magnet type rotor, as shown in FIG. 4, the magnetic pole generated by the field permanent magnet 16 is provided on the outer periphery of the yoke 15 formed by laminating a large number of silicon steel plates. There is no concern about scattering, etc., and particularly high rotation speeds are possible. This embedded magnet rotor
Since the magnetically equivalent air gap in the q-axis direction is smaller than the magnetically equivalent air gap in the d-axis direction, the q-axis inductance is larger than the d-axis inductance, and the reverse saliency (Ld <Lq) is shown.

【0026】このため発生するモータのトルクは、トル
ク式(1)から、第1項のq軸電流iq に比例する磁石
によるトルクと、第2項の逆突極性により生じるリラク
タンストルクによって得られている。従って、トルク式
(4)より、磁石によるトルクとリラクタンストルクの
合成が最大となる電流位相角θ(以下、進角θと呼ぶ)
で制御されるのが、逆突極性である埋め込み磁石型ロー
タ構造のブラシレスDCモータにとって、最適な運転制
御法である。これは一般にリラクタンストルクを有効に
活用する制御法で最大トルク制御と呼ばれている。図5
に最大トルク制御を行ったときの、進角θとモータトル
クTの関係を示す。
Therefore, the torque of the motor generated is obtained from the torque equation (1) by the torque by the magnet proportional to the q-axis current iq of the first term and the reluctance torque generated by the reverse saliency of the second term. There is. Therefore, from the torque equation (4), the current phase angle θ (hereinafter referred to as the advance angle θ) that maximizes the combination of the torque by the magnet and the reluctance torque.
Is the optimum operation control method for the brushless DC motor having the embedded magnet type rotor structure having the reverse salient polarity. This is a control method that effectively utilizes reluctance torque and is called maximum torque control. Figure 5
The relationship between the advance angle θ and the motor torque T when the maximum torque control is performed is shown in FIG.

【0027】さらに埋め込み磁石タイプの制御法とし
て、リラクタンストルクを積極的に利用した等価弱め界
磁制御によって高速回転域を拡大させる方法が提案され
ている。この方式では、モータに印加させる最大印加電
圧とモータの逆起電圧が等しくなる運転領域までは、前
記最大トルク制御によって最適な運転を行う。通常これ
以上の高速回転領域では、最大印加電圧とモータの逆起
電圧が等しくなるため運転することができない。しか
し、さらに進角θを進めることによってd軸電流を積極
的に流し、d軸電機子反作用によって永久磁石の電機子
鎖交磁束を等価的に弱めることができる。この等価弱め
界磁制御をモータ出力が定出力となるように制御すれ
ば、高速回転域の運転範囲を拡大させることができる。
これは一般に最大出力制御と呼ばれている。
Further, as an embedded magnet type control method, there has been proposed a method of expanding the high speed rotation range by equivalent field weakening control which positively utilizes reluctance torque. In this method, the optimum torque is controlled by the maximum torque control up to an operation range where the maximum applied voltage applied to the motor is equal to the back electromotive force of the motor. Normally, in a high speed rotation region higher than this, the maximum applied voltage and the back electromotive force of the motor become equal, so that the motor cannot be operated. However, by advancing the advance angle θ further, it is possible to positively flow the d-axis current and equivalently weaken the armature flux linkage of the permanent magnet by the d-axis armature reaction. If this equivalent field weakening control is controlled so that the motor output becomes a constant output, the operating range in the high speed rotation range can be expanded.
This is generally called maximum output control.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のロータ
位置検出手段5では、一次遅れフィルタ24によって、
ステータ電機子巻き線端6の端子電圧から高周波成分を
カットするとともに、端子電圧の90度位相シフトを行
っているため、一次遅れフィルタ24のカットオフ周波
数が数Hzから数十Hz以下に設定されている。
In the above-mentioned conventional rotor position detecting means 5, the first-order lag filter 24 is used.
Since the high frequency component is cut from the terminal voltage of the stator armature winding end 6 and the terminal voltage is phase shifted by 90 degrees, the cutoff frequency of the first-order lag filter 24 is set to several Hz to several tens Hz or less. ing.

【0029】一方、ロータが回転することによってステ
ータ電機子巻き線端6に発生する逆起電力の基本波成分
は、モータ回転範囲により一般的に数百Hz程度まで可
変されるため、一次遅れフィルタ24を通過したロータ
位置検出信号の位相は、ブラシレスDCモータ4の回転
周波数の増加によって検出遅れを生じてしまうことや、
転流後の還流モードでスパイク電圧が発生し、負荷電流
の状況によりパルス幅が増加するため検出に進みが生じ
てしまう等、正確な転流位相が得られない。特に、高回
転で駆動する場合に遅れ位相での運転となるため、運転
範囲が制限されるとともにモータ効率の低下をまねいて
いた。
On the other hand, the fundamental wave component of the back electromotive force generated at the stator armature winding end 6 due to the rotation of the rotor is generally variable up to about several hundred Hz depending on the motor rotation range, so that the first-order lag filter is used. The phase of the rotor position detection signal that has passed through 24 causes a detection delay due to an increase in the rotation frequency of the brushless DC motor 4, and
An accurate commutation phase cannot be obtained because a spike voltage is generated in the recirculation mode after commutation, and the pulse width increases depending on the condition of the load current, leading to advance in detection. In particular, when driving at high rotation, the operation is performed in a lag phase, so that the operating range is limited and the motor efficiency is reduced.

【0030】従って、従来のロータ位置検出手段5の構
成ではブラシレスDCモータ4の最適な運転制御を行う
ことが困難であり、特に埋め込み磁石型ロータ構造の場
合、図5に示すようにモータトルクに対して進角θが進
むように制御していくことが必要であり、モータ性能を
十分に生かしきれないという問題がある。
Therefore, it is difficult to optimally control the operation of the brushless DC motor 4 with the conventional rotor position detecting means 5. Especially, in the case of the embedded magnet type rotor structure, as shown in FIG. On the other hand, it is necessary to control the advance angle θ so as to advance, and there is a problem that the motor performance cannot be fully utilized.

【0031】また、埋め込み磁石型ロータ構造の位置セ
ンサレスブラシレスDCモータで、運転範囲の拡大を行
うためには前述したような最大出力制御法が用いられ
る。
Further, in the position sensorless brushless DC motor having the embedded magnet type rotor structure, the maximum output control method as described above is used to extend the operating range.

【0032】しかし、進角θを精密に制御するため高分
解能のエンコーダが必要であり、コスト的に高価なこと
や、多くの位置センサレスブラシレスDCモータの駆動
用途が、特殊環境下でのものであり、高分解能のエンコ
ーダやホール素子等のロータ位置検出用のセンサを用い
ることができないといった問題がある。
However, since a high-resolution encoder is required to precisely control the advance angle θ, the cost is high, and many position sensorless brushless DC motors are used under a special environment. However, there is a problem that a sensor for detecting the rotor position, such as a high resolution encoder or a Hall element, cannot be used.

【0033】本発明の目的は、ブラシレスDCモータの
回転周波数や負荷の変化に左右されることなく、常に正
確なロータ位置での検出を行うことが可能なロータ位置
検出手段によって、特に、埋め込み磁石型ロータ構造の
ブラシレスDCモータの運転範囲を簡易的に拡大させる
ことができるブラシレスDCモータの駆動装置を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a rotor position detecting means capable of always detecting an accurate rotor position without being influenced by a change in a rotation frequency or a load of a brushless DC motor. It is an object of the present invention to provide a brushless DC motor drive device capable of simply expanding the operating range of a brushless DC motor having a die rotor structure.

【0034】[0034]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(12)の本発明により達成される。
This and other objects are achieved by the present invention which is defined below as (1) to (12).

【0035】(1) 3相の電機子巻き線U、V、Wを
スター結線したステータと、永久磁石によって磁極対を
構成するロータと、複数個の半導体スイッチング素子を
備えた120度通電型のインバータと、前記ステータの
電機子巻き線端に発生する端子電圧を検出し前記ロータ
の磁極位置に対応する信号を生成するロータ位置検出手
段と、前記ロータ位置検出手段からの信号に基づいて、
前記インバータでPWMチョッパ制御による速度調整を
行う駆動制御手段とを有するブラシレスDCモータの駆
動装置において、前記ロータ位置検出手段は、前記ステ
ータの電機子巻き線端の端子電圧に基づいて、電機子巻
き線W−U間の線間電圧Vw−uを生成する第1の線間
電圧生成手段と、電機子巻き線U−V間の線間電圧Vu
−vを生成する第2の線間電圧生成手段と、電機子巻き
線V−W間の線間電圧Vv−wを生成する第3の線間電
圧生成手段と、前記第1の線間電圧生成手段から出力さ
れた線間電圧Vw−uに関する信号を増幅する第1の増
幅手段と、前記第2の線間電圧生成手段から出力された
線間電圧Vu−vに関する信号を増幅する第2の増幅手
段と、前記第3の線間電圧生成手段から出力された線間
電圧Vv−wに関する信号を増幅する第3の増幅手段
と、前記線間電圧Vw−uに関する信号と前記第2の増
幅手段から出力された信号とを比較する第1の比較手段
と、前記線間電圧Vu−vに関する信号と前記第3の増
幅手段から出力された信号とを比較する第2の比較手段
と、前記線間電圧Vv−wに関する信号と前記第1の増
幅手段から出力された信号とを比較する第3の比較手段
とを有することを特徴とするブラシレスDCモータの駆
動装置。
(1) A 120-degree conduction type equipped with a stator in which three-phase armature windings U, V, and W are star-connected, a rotor forming a magnetic pole pair with permanent magnets, and a plurality of semiconductor switching elements. An inverter, rotor position detection means for detecting a terminal voltage generated at the armature winding end of the stator and generating a signal corresponding to the magnetic pole position of the rotor, and based on the signal from the rotor position detection means,
In a drive device for a brushless DC motor having drive control means for performing speed adjustment by PWM chopper control by the inverter, the rotor position detection means includes armature winding based on a terminal voltage of an armature winding end of the stator. A first line voltage generation means for generating a line voltage Vw-u between the lines W-U and a line voltage Vu between the armature windings U-V.
Second line voltage generating means for generating -v, third line voltage generating means for generating a line voltage Vv-w between the armature windings V-W, and the first line voltage First amplification means for amplifying a signal related to the line voltage Vw-u output from the generation means, and second amplification means for amplifying a signal related to the line voltage Vu-v output from the second line voltage generation means. Amplifying means, third amplifying means for amplifying a signal relating to the line voltage Vv-w output from the third line voltage generating means, a signal relating to the line voltage Vw-u, and the second First comparing means for comparing the signal output from the amplifying means, and second comparing means for comparing the signal related to the line voltage Vu-v with the signal output from the third amplifying means, The signal related to the line voltage Vv-w and the signal from the first amplifying means are output. Brushless DC motor driving device, characterized in that a third comparison means for comparing the signal.

【0036】(2) 前記ステータの電機子巻き線を流
れる電流のd−q座標系におけるq軸に対する位相角を
電流位相角θとした場合、前記ロータ位置検出手段は、
前記電流位相角θが電気角で30度以上進んだ所定の前
記ロータの磁極位置を検出するよう構成されている上記
(1)に記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
(2) When the phase angle of the current flowing through the armature winding of the stator with respect to the q axis in the dq coordinate system is the current phase angle θ, the rotor position detecting means is:
The brushless DC motor drive device according to (1), which is configured to detect a predetermined magnetic pole position of the rotor in which the current phase angle θ advances by an electrical angle of 30 degrees or more.

【0037】(3) 前記第1の比較手段は、前記線間
電圧Vw−uに関する信号が前記第2の増幅手段から出
力された信号より大の場合にハイレベルの信号を出力
し、前記第2の比較手段は、前記線間電圧Vu−vに関
する信号が前記第3の増幅手段から出力された信号より
大の場合にハイレベルの信号を出力し、前記第3の比較
手段は、前記線間電圧Vv−wに関する信号が前記第1
の増幅手段から出力された信号より大の場合にハイレベ
ルの信号を出力するように構成されている上記(1)ま
たは(2)に記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
(3) The first comparing means outputs a high level signal when the signal relating to the line voltage Vw-u is larger than the signal output from the second amplifying means, and the first comparing means outputs the high level signal. The second comparing means outputs a high level signal when the signal related to the line voltage Vu-v is larger than the signal output from the third amplifying means, and the third comparing means outputs the high level signal. The signal related to the inter-voltage Vv-w is the first signal.
The brushless DC motor drive device according to (1) or (2), which is configured to output a high-level signal when the signal is larger than the signal output from the amplification means.

【0038】(4) 前記ロータ位置検出手段は、モー
タ印加電圧を判別する印加電圧判別手段と、この印加電
圧判別手段からの信号に基づいて前記第1、第2、およ
び第3の増幅手段のゲインを変える、第1、第2および
第3のゲイン切り替え手段とを有する上記(1)ないし
(3)のいずれかに記載のブラシレスDCモータの駆動
装置。
(4) The rotor position detecting means determines an applied voltage determining means for determining a motor applied voltage, and the first, second and third amplifying means based on a signal from the applied voltage determining means. The brushless DC motor drive device according to any one of (1) to (3), further including first, second, and third gain switching means for changing a gain.

【0039】(5) 前記ロータ位置検出手段は、モー
タ印加電圧を判別するn個(nは2以上の整数)の印加
電圧判別手段と、この印加電圧判別手段からの信号に基
づいて前記第1、第2および第3の増幅手段のゲインを
変える、n個のゲイン切り替え手段とを有する上記
(1)ないし(3)のいずれかに記載のブラシレスDC
モータの駆動装置。
(5) The rotor position detecting means determines the motor applied voltage by n (n is an integer of 2 or more) applied voltage determining means, and the first voltage based on the signal from the applied voltage determining means. The brushless DC according to any one of (1) to (3) above, including n gain switching means for changing the gains of the second and third amplifying means.
Motor drive device.

【0040】(6) 前記印加電圧判別手段に、ヒステ
リシス回路が付設されている上記(4)または(5)に
記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
(6) The brushless DC motor drive device according to (4) or (5), wherein a hysteresis circuit is attached to the applied voltage determining means.

【0041】(7) 前記駆動制御手段は、前記ロータ
位置検出手段からの信号を、PWMチョッパ制御のチョ
ップオン時に合わせて検出するチョップオン検出手段
と、前記チョップオン検出手段からの信号を開放相に合
わせて選択する開放相選択手段と、前記開放相選択手段
からの信号に基づいて所定のエッジを検出するエッジ検
出手段とを有する上記(1)ないし(6)のいずれかに
記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
(7) The drive control means detects the signal from the rotor position detection means at the same time as the chop-on of the PWM chopper control, and the signal from the chop-on detection means in the open phase. Brushless DC according to any one of the above (1) to (6), further comprising open phase selection means for selecting in accordance with the above, and edge detection means for detecting a predetermined edge based on a signal from the open phase selection means. Motor drive device.

【0042】(8) 前記ロータ位置検出手段により所
定の前記ロータの磁極位置が検出されたとき、この検出
に同期して、転流信号を出力するよう構成されている上
記(1)ないし(7)のいずれかに記載のブラシレスD
Cモータの駆動装置。
(8) When the rotor position detecting means detects a predetermined magnetic pole position of the rotor, the commutation signal is output in synchronization with the detection. ) Brushless D according to any one of
C motor drive device.

【0043】(9) 前記ロータ位置検出手段により所
定の前記ロータの磁極位置が検出されたときから、前記
ロータが所定の位相シフト量回転した後に、転流信号を
出力するよう構成されている上記(1)ないし(7)の
いずれかに記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
(9) The commutation signal is output after the rotor has rotated a predetermined amount of phase shift since the predetermined magnetic pole position of the rotor was detected by the rotor position detecting means. The brushless DC motor drive device according to any one of (1) to (7).

【0044】(10) 前記位相シフト量を設定するシフ
ト量設定手段を有する上記(9)に記載のブラシレスD
Cモータの駆動装置。
(10) The brushless D described in (9) above, which has shift amount setting means for setting the phase shift amount.
C motor drive device.

【0045】(11) 前記シフト量設定手段による位相
シフト量の設定は、少なくとも前記ロータの回転数に応
じて変更される上記(10)に記載のブラシレスDCモー
タの駆動装置。
(11) The brushless DC motor drive device according to (10), wherein the setting of the phase shift amount by the shift amount setting means is changed at least according to the rotation speed of the rotor.

【0046】(12) 前記シフト量設定手段による位相
シフト量の設定は、前記ロータの回転数およびモータ電
流に応じて変更される上記(10)に記載のブラシレスD
Cモータの駆動装置。
(12) The setting of the phase shift amount by the shift amount setting means is changed according to the rotation speed of the rotor and the motor current.
C motor drive device.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】以下、本発明のブラシレスDCモ
ータ(位置センサレスブラシレスDCモータ)の駆動装
置を添付図面に示す好適実施例に基づき詳細に説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A brushless DC motor (position sensorless brushless DC motor) drive device according to the present invention will be described below in detail with reference to the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

【0048】(実施例1)以下に本発明の実施例1につ
いて添付図面を参照して説明する。
(Embodiment 1) Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0049】図6は、本発明のブラシレスDCモータの
駆動装置の構成例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of a brushless DC motor drive device according to the present invention.

【0050】同図に示すように、ブラシレスDCモータ
の駆動装置は、3相の電機子巻き線(励磁コイル)をス
ター結線したステータ41と永久磁石によって磁極(磁
極対)を構成するロータ42とで構成されたブラシレス
DCモータ(モータ)40と、チョッパ制御による速度
調整を行う120度通電型の電圧型インバータ(以下、
インバータと呼ぶ)43と、チョップオン時の逆起電力
を利用したロータ位置検出手段44と、このロータ位置
検出手段44の出力(信号と同義)によってインバータ
43を駆動制御する駆動制御手段45とで構成されてい
る。
As shown in the drawing, the brushless DC motor drive device includes a stator 41 in which three-phase armature windings (excitation coils) are star-connected, and a rotor 42 which forms magnetic poles (magnetic pole pairs) by permanent magnets. A brushless DC motor (motor) 40 configured as described above, and a 120-degree conduction type voltage inverter (hereinafter, referred to as
43), the rotor position detecting means 44 utilizing the back electromotive force at the time of chop-on, and the drive control means 45 for controlling the drive of the inverter 43 by the output (synonymous with a signal) of the rotor position detecting means 44. It is configured.

【0051】3相の電機子巻き線をスター結線したステ
ータ41の各相励磁コイルU、V、Wは、インバータ4
3の出力側に接続されている。このインバータ43の入
力側には直流電源Edが印加されており、各トランジス
タのP側に直流電源EdのEd+、N側にEdのEd−
が接続されている。このインバータ43は、各々P側の
還流ダイオードDa+ 、Db+ 、Dc+ が接続されたP
側のトランジスタ(半導体スイッチング素子)Ta+ 、
Tb+ 、Tc+ と、各々N側の還流ダイオードDa- 、
Db- 、Dc- が接続されたN側のトランジスタ(半導
体スイッチング素子)Ta- 、Tb- 、Tc- とから構
成されている。
The exciting coils U, V, W of each phase of the stator 41 in which the three-phase armature windings are star-connected are the inverters 4
3 is connected to the output side. A direct current power source Ed is applied to the input side of the inverter 43, and the P side of each transistor has Ed + of the direct current power source Ed and the N side has Ed− of Ed.
Is connected. The inverter 43 has a P-side feedback diode Da +, Db +, Pc
Side transistor (semiconductor switching element) Ta +,
Tb +, Tc +, and N-side freewheeling diode Da-, respectively.
It is composed of N-side transistors (semiconductor switching elements) Ta-, Tb-, and Tc- connected to Db- and Dc-.

【0052】駆動制御手段45は、図7に示すように、
各相の励磁コイルのうち2つの巻き線を選択して、P側
トランジスタとN側トランジスタを一組組み合わせた励
磁パターンで順次導通させ、これによりステータ41に
回転磁界を形成しロータ42を回転させる。さらに、前
記励磁パターンのP側トランジスタあるいはN側トラン
ジスタのいずれか一方について、PWMチョッパ制御に
より導通、遮断(以下、導通をチョップオン、遮断をチ
ョップオフと呼ぶ)を交互に繰り返し、チョップオン、
チョップオフのデューティ比を可変することによって投
入電力を調整し速度調整を行っている。この時ステータ
41の各相励磁コイルU、V、Wには、直流電源Edの
Ed−側を基準にして端子電圧Vu ,Vv ,Vw が得ら
れる(基準は直流電源EdのEd+側あるいはEd−側
どちらをとってもよいが、本実施例ではEd−側を基準
にする)。
The drive control means 45, as shown in FIG.
Two windings are selected from the exciting coils of each phase, and the P-side transistor and the N-side transistor are sequentially connected in an exciting pattern in a combined manner, thereby forming a rotating magnetic field in the stator 41 and rotating the rotor 42. . Further, for either one of the P-side transistor and the N-side transistor of the excitation pattern, conduction and interruption (hereinafter, conduction is referred to as chop-on and interruption is referred to as chop-off) are alternately repeated by PWM chopper control, and chop-on,
The input power is adjusted by varying the chop-off duty ratio to adjust the speed. At this time, the terminal voltages Vu, Vv, and Vw are obtained in the excitation coils U, V, and W of the stator 41 on the basis of the Ed- side of the DC power source Ed (the reference is the Ed + side or Ed- side of the DC power source Ed. Either side may be used, but in the present embodiment, the Ed− side is used as a reference.

【0053】次に、これらの端子電圧波形について述べ
る。図8は、ブラシレスDCモータ40における進角0
度の場合のU相、V相、W相の逆起電力(逆起電圧)e
a 、eb 、ec と、駆動信号との関係を示す図である。
この場合、いかなる位相においても、各トランジスタの
うち、P側の所定の一相と、それとは異なるN側の所定
の一相の2つのトランジスタのみが作動している。従っ
て、各相の端子電圧には、1周期内で2回(電気角で6
0度区間が2回)、P側とN側両方のトランジスタがと
もに作動しない期間が存在する。以下、この期間を「開
放期間」、この状態にある相を「開放相」と呼ぶ。
Next, the waveforms of these terminal voltages will be described. FIG. 8 shows the advance angle 0 in the brushless DC motor 40.
Degree, U-phase, V-phase, W-phase counter electromotive force (back electromotive force) e
It is a figure which shows the relationship between a, eb, ec, and a drive signal.
In this case, in any of the phases, only two transistors of a predetermined one phase on the P side and a predetermined one phase on the N side, which are different from that, are operating among the respective transistors. Therefore, the terminal voltage of each phase is twice in one cycle (6 in electrical angle).
There is a period in which neither the P-side transistor nor the N-side transistor operates at the same time. Hereinafter, this period is referred to as an "open period" and the phase in this state is referred to as an "open phase".

【0054】前記「進角」とは、ステータの電機子巻き
線(励磁コイル)を流れる電流のd−q座標系における
q軸に対する位相角(電流位相角)をいう。
The term "advance angle" means a phase angle (current phase angle) of the current flowing through the armature winding (excitation coil) of the stator with respect to the q axis in the dq coordinate system.

【0055】ここで、開放期間のチョップオン時の端子
電圧について検討する。図9は、チョッパ制御でTa+
−Tb- が導通時の等価回路を示す回路図である。同図
に示すように、Ta+ とTb- に駆動信号が入力され、
Ta+ からTb- に電流iが導通した、いわゆるU相と
V相が導通したチョップオン時を仮定する。この時、開
放相であるW相の端子電圧Vw は以下のように表せる。
なお、図9中、Lは、インダクタンス、rは、抵抗値、
VCEは、トランジスタのコレクタ−エミッタ間飽和電圧
である。
Here, the terminal voltage at the time of chop-on in the open period will be examined. Figure 9 shows Ta + with chopper control
It is a circuit diagram showing an equivalent circuit when -Tb- is conductive. As shown in the figure, drive signals are input to Ta + and Tb-,
It is assumed that the current i conducts from Ta + to Tb-, that is, the so-called U-phase and V-phase conduct, and the chop is on. At this time, the terminal voltage Vw of the W phase which is the open phase can be expressed as follows.
In FIG. 9, L is the inductance, r is the resistance value,
VCE is the collector-emitter saturation voltage of the transistor.

【0056】まず、電流iが流れるループから次式が成
立する。
First, the following equation holds from the loop through which the current i flows.

【0057】 Ed=2(L・di/dt+ri)+ea −eb +2・VCE ...(6) L・di/dt+ri=Ed/2−(ea −eb )/2−VCE...(7) この時、開放相であるW相の端子電圧Vw は、下記式で
表される。
Ed = 2 (L · di / dt + ri) + ea−eb + 2 · VCE. . . (6) L.di / dt + ri = Ed / 2- (ea-eb) / 2-VCE. . . (7) At this time, the terminal voltage Vw of the W phase which is an open phase is expressed by the following formula.

【0058】 Vw =VCE+L・di/dt+ri−eb +ec ...(8) 上記(7)式を(8)式に代入すると次式が得られる。Vw = VCE + L.di / dt + ri-eb + ec. . . (8) Substituting the equation (7) into the equation (8), the following equation is obtained.

【0059】 Vw =Ed/2+ec −(ea +eb )/2 ...(9) ここで、図10(a)に示すように、逆起電力が完全な
対称波形であると仮定すると、開放相であるW相の逆起
電力ec が0VとなるP点付近では、ea =−eb であ
るので(9)式は、次式のようになる。
Vw = Ed / 2 + ec- (ea + eb) / 2. . . (9) Here, as shown in FIG. 10A, assuming that the counter electromotive force has a completely symmetrical waveform, near the point P where the counter electromotive force ec of the open phase W phase is 0V, Since ea = -eb, the equation (9) becomes the following equation.

【0060】 Vw =Ed/2+ec ...(10) この関係は、P側チョッパあるいはN側チョッパといっ
たPWMチョッパ制御の方式には関係なく成立し、いず
れのチョッパでもチョップオン時であれば上記(10)
式を満足する開放相端子電圧が得られる。
Vw = Ed / 2 + ec. . . (10) This relationship is established regardless of the PWM chopper control method such as the P-side chopper or the N-side chopper.
An open phase terminal voltage that satisfies the formula is obtained.

【0061】さらに上記(10)式から、開放相端子電
圧Vw は、直流電源Edの1/2の電位を基準に、逆起
電力ec に応じて変化する(上下に振れる)ことが判
る。すなわち、チョップオン時において、開放相端子電
圧Vw がEd/2となる時点(ec =0となる時点)
が、進角0度の転流点よりも電気角で30度進んだ検出
タイミングとなっている。
Further, from the equation (10), it is understood that the open phase terminal voltage Vw changes (swings up and down) according to the counter electromotive force ec with reference to the potential of 1/2 of the DC power source Ed. That is, at the time of chop-on, the open phase terminal voltage Vw becomes Ed / 2 (the time when ec = 0).
However, the detection timing is 30 degrees ahead of the commutation point where the advance angle is 0 degrees.

【0062】次に、この開放相端子電圧Vw の逆起電力
ec が0VとなるP点を検出する方法について述べる。
この例の場合、W相の開放期間中、他のU,V相のチョ
ップオン時の状態、すなわち、U相端子電圧Vu は、 Vu =Ed−VCE ...(11) であり、V相端子電圧Vv は、 Vv =0+VCE ...(12) となっている。図10(b)に示すように、W相に対す
るV相の端子電圧は、 Vv −Vw =−ec −(Ed/2−VCE)...(13) となり、U相に対するW相の端子電圧は、 Vw −Vu =ec −(Ed/2−VCE) ...(14) となる。上記(13)式、(14)式に、それぞれec
=0を代入し逆起電力ec のP点を求めると、−(Ed
/2−VCE)の点で、Vv −Vw とVw −Vu とが一致
する。一般にVCEは小さな値であり、(13)式、(1
4)式の両方に含まれているためec のP点の検出には
影響しない。
Next, a method for detecting the point P at which the back electromotive force ec of the open phase terminal voltage Vw becomes 0V will be described.
In the case of this example, during the open period of the W phase, the state of the other U and V phases at the time of chop-on, that is, the U phase terminal voltage Vu is Vu = Ed-VCE. . . (11) and the V-phase terminal voltage Vv is Vv = 0 + VCE. . . (12) As shown in FIG. 10B, the terminal voltage of the V phase with respect to the W phase is Vv-Vw = -ec- (Ed / 2-VCE). . . (13), and the terminal voltage of the W phase with respect to the U phase is Vw-Vu = ec- (Ed / 2-VCE). . . (14) In equations (13) and (14) above, ec
If the point P of the counter electromotive force ec is found by substituting = 0,-(Ed
/ 2-VCE), Vv-Vw and Vw-Vu coincide. Generally, VCE is a small value, and equation (13), (1
Since it is included in both equations (4), it does not affect the detection of the point P of ec.

【0063】次に、前述したチョプオン時の逆起電力を
利用したロータ位置検出手段44について説明する。図
11は、ロータ位置検出手段44の構成例を示す回路図
である。
Next, the rotor position detecting means 44 utilizing the above-mentioned counter electromotive force at the time of chop-on will be described. FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration example of the rotor position detecting means 44.

【0064】同図に示すように、ステータ41の各電機
子巻き線端の端子電圧Vu 、Vv 、Vw は、それぞれ、
第1の線間電圧生成手段50a、第2の線間電圧生成手
段50b、第3の線間電圧生成手段50cに入力され、
線間電圧Vw-u 、Vu-v 、Vv-w に変換される。
As shown in the figure, the terminal voltages Vu, Vv, Vw at each armature winding end of the stator 41 are
The voltage is input to the first line voltage generation means 50a, the second line voltage generation means 50b, and the third line voltage generation means 50c,
It is converted into line voltages Vw-u, Vu-v, Vv-w.

【0065】前記各線間電圧は、それぞれ、第1の増幅
手段80a、第2の増幅手段80b、第3の増幅手段8
0cに入力され、これら増幅手段80a、80b、80
cからの信号(出力)と、前記線間電圧生成手段50
a、50b、50cからの信号(出力)は、第1の比較
手段66a、第2の比較手段66b、第3の比較手段6
6cに入力される。前記比較手段66a、66b、66
cでは、これらを直接比較し合い、進角0度の転流点よ
りも電気角で30度以上進んだロータ42の磁極位置を
検出し、そのロータ42の磁極位置に対応する信号(磁
極位置信号)Up、Vp 、Wp を生成する。
The respective line voltages are respectively amplified by the first amplifying means 80a, the second amplifying means 80b and the third amplifying means 8.
0c, and these amplification means 80a, 80b, 80
The signal (output) from c and the line voltage generating means 50.
The signals (outputs) from a, 50b, and 50c are the first comparison means 66a, the second comparison means 66b, and the third comparison means 6.
6c is input. The comparison means 66a, 66b, 66
In c, these are directly compared with each other to detect the magnetic pole position of the rotor 42 which is advanced by 30 degrees or more in electrical angle from the commutation point of 0 degree advance angle, and a signal corresponding to the magnetic pole position of the rotor 42 (magnetic pole position Signal) Up, Vp, Wp.

【0066】このロータ42の磁極位置信号Up 、Vp
、Wp は、ロータ位置検出手段44から駆動制御手段
45に入力され、駆動制御手段45は、その磁極位置信
号に基づいて、インバータ43の駆動を制御する。
Magnetic pole position signals Up and Vp of the rotor 42
, Wp are input to the drive control means 45 from the rotor position detection means 44, and the drive control means 45 controls the drive of the inverter 43 based on the magnetic pole position signal.

【0067】次に、各線間電圧生成手段の構成および動
作について詳細に述べる。
Next, the configuration and operation of each line voltage generating means will be described in detail.

【0068】第1の線間電圧生成手段50aは、抵抗5
1,52,53,54と、増幅器55とで構成されてい
る。
The first line voltage generating means 50a includes a resistor 5
1, 52, 53, 54 and an amplifier 55.

【0069】そして、U相の端子電圧Vu とW相の端子
電圧Vw は、この第1の線間電圧生成手段50aに入力
(印加)される。
The U-phase terminal voltage Vu and the W-phase terminal voltage Vw are input (applied) to the first line voltage generating means 50a.

【0070】すなわち、端子電圧Vw は、抵抗51を介
して増幅器55の+入力端子に入力され、端子電圧Vu
は、抵抗52を介して増幅器55の−入力端子に入力さ
れ、U相に対するW相の端子電圧が出力される。
That is, the terminal voltage Vw is input to the + input terminal of the amplifier 55 via the resistor 51, and the terminal voltage Vu
Is input to the-input terminal of the amplifier 55 via the resistor 52, and the W-phase terminal voltage with respect to the U-phase is output.

【0071】この第1の線間電圧生成手段50aは、抵
抗53が増幅器55の出力端子と−入力端子との間に接
続され、抵抗54が増幅器55の+入力端子から直流電
源Edの負側に接地するように接続された、いわゆる差
動増幅器である。ここで、抵抗51=抵抗52=R1,
抵抗53=抵抗54=R2とすると、第1の線間電圧生
成手段50aの出力(電圧)Vw-u は、 Vw-u =R2/R1・(Vw −Vu )...(15a) となる。結果として、R2/R1の比で定まる増幅率で
増幅されたW相−U相間の線間電圧を得ている。
In the first line voltage generating means 50a, the resistor 53 is connected between the output terminal and the-input terminal of the amplifier 55, and the resistor 54 is connected from the + input terminal of the amplifier 55 to the negative side of the DC power source Ed. It is a so-called differential amplifier connected to ground. Here, resistor 51 = resistor 52 = R1,
Assuming that the resistance 53 = the resistance 54 = R2, the output (voltage) Vw-u of the first line voltage generation means 50a is Vw-u = R2 / R1. (Vw-Vu). . . (15a). As a result, the line voltage between the W phase and the U phase amplified with the amplification factor determined by the ratio of R2 / R1 is obtained.

【0072】同様に、第2の線間電圧生成手段50b
は、抵抗56,57,58,59と、増幅器60とで構
成されている。
Similarly, the second line voltage generating means 50b.
Is composed of resistors 56, 57, 58 and 59, and an amplifier 60.

【0073】そして、V相の端子電圧Vv とU相の端子
電圧Vu は、この第2の線間電圧生成手段50bに入力
される。
Then, the V-phase terminal voltage Vv and the U-phase terminal voltage Vu are input to the second line voltage generating means 50b.

【0074】すなわち、端子電圧Vu は、抵抗56を介
して増幅器60の+入力端子に入力され、端子電圧Vv
は、抵抗57を介して増幅器60の−入力端子に入力さ
れ、V相に対するU相の端子電圧が出力される。
That is, the terminal voltage Vu is input to the + input terminal of the amplifier 60 via the resistor 56, and the terminal voltage Vv
Is input to the-input terminal of the amplifier 60 via the resistor 57, and the U-phase terminal voltage with respect to the V-phase is output.

【0075】この第2の線間電圧生成手段50bは、抵
抗58が増幅器60の出力端子と−入力端子との間に接
続され、抵抗59が増幅器60の+入力端子から直流電
源Edの負側に接地するように接続された、いわゆる差
動増幅器である。ここで、抵抗56=抵抗57=R1,
抵抗58=抵抗59=R2とすると、第2の線間電圧生
成手段50bの出力Vu-v は、 Vu-v =R2/R1・(Vu −Vv )...(15b) となる。結果として、R2/R1の比で定まる増幅率で
増幅されたU相−V相間の線間電圧を得ている。
In the second line voltage generating means 50b, the resistor 58 is connected between the output terminal and the-input terminal of the amplifier 60, and the resistor 59 is connected from the + input terminal of the amplifier 60 to the negative side of the DC power source Ed. It is a so-called differential amplifier connected to ground. Here, resistor 56 = resistor 57 = R1,
Assuming that the resistance 58 = the resistance 59 = R2, the output Vu-v of the second line voltage generating means 50b is Vu-v = R2 / R1. (Vu-Vv). . . (15b) As a result, the line voltage between the U-phase and the V-phase amplified with the amplification factor determined by the ratio of R2 / R1 is obtained.

【0076】同様に、第3の線間電圧生成手段50c
は、抵抗61,62,63,64と、増幅器65とで構
成されている。
Similarly, the third line voltage generating means 50c.
Is composed of resistors 61, 62, 63, 64 and an amplifier 65.

【0077】そして、W相の端子電圧Vw とV相の端子
電圧Vv は、この第3の線間電圧生成手段50cに入力
される。
Then, the W-phase terminal voltage Vw and the V-phase terminal voltage Vv are input to the third line voltage generating means 50c.

【0078】すなわち、端子電圧Vv は、抵抗61を介
して増幅器65の+入力端子に入力され、端子電圧Vw
は、抵抗62を介して増幅器65の−入力端子に入力さ
れ、W相に対するV相の端子電圧が出力される。
That is, the terminal voltage Vv is input to the + input terminal of the amplifier 65 via the resistor 61, and the terminal voltage Vw
Is input to the-input terminal of the amplifier 65 via the resistor 62, and the V-phase terminal voltage with respect to the W-phase is output.

【0079】この第3の線間電圧生成手段50cは、抵
抗63が増幅器65の出力端子と−入力端子との間に接
続され、抵抗64が増幅器65の+入力端子から直流電
源Edの負側に接地するように接続された、いわゆる差
動増幅器である。ここで、抵抗61=抵抗62=R1,
抵抗63=抵抗64=R2とすると、第3の線間電圧生
成手段50cの出力Vv-w は、 Vv-w =R2/R1・(Vv −Vw )...(15c) となる。結果として、R2/R1の比で定まる増幅率で
増幅されたV相−W相間の線間電圧を得ている。
In the third line voltage generating means 50c, the resistor 63 is connected between the output terminal and the-input terminal of the amplifier 65, and the resistor 64 is connected from the + input terminal of the amplifier 65 to the negative side of the DC power source Ed. It is a so-called differential amplifier connected to ground. Here, resistor 61 = resistor 62 = R1,
When the resistance 63 = the resistance 64 = R2, the output Vv-w of the third line voltage generating means 50c is Vv-w = R2 / R1. (Vv-Vw). . . (15c). As a result, the line voltage between the V phase and the W phase amplified with the amplification factor determined by the ratio of R2 / R1 is obtained.

【0080】次に、各増幅手段の構成および動作につい
て詳細に述べる。
Next, the configuration and operation of each amplifying means will be described in detail.

【0081】第1の線間電圧生成手段50aの出力Vw-
u は、第1の増幅手段80aに入力される。第1の増幅
手段80aは、抵抗81、82と、増幅器83とで構成
されている。すなわち、第1の増幅手段80aは、前記
第1の線間電圧生成手段50aの出力側が増幅器83の
+入力端子に接続され、抵抗81が増幅器83の−入力
端子から直流電源Edの負側に接地するように接続さ
れ、抵抗82が増幅器83の出力端子と−入力端子との
間に接続された、いわゆる同相増幅器である。ここで、
抵抗81=R3、抵抗82=R4とすると、第1の増幅
手段80aの出力Vw-u(gain) は、 Vw-u(gain) =(1+R4/R3)・Vw-u ...(16a) となる。結果として、(1+R4/R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vw-u <Vw-u(gain) となる線間電
圧を得ている。
Output Vw- of first line voltage generating means 50a
u is input to the first amplification means 80a. The first amplifying means 80a is composed of resistors 81 and 82 and an amplifier 83. That is, in the first amplification means 80a, the output side of the first line voltage generation means 50a is connected to the + input terminal of the amplifier 83, and the resistor 81 is connected from the − input terminal of the amplifier 83 to the negative side of the DC power supply Ed. It is a so-called common-mode amplifier which is connected so as to be grounded and in which the resistor 82 is connected between the output terminal and the-input terminal of the amplifier 83. here,
Assuming that the resistor 81 = R3 and the resistor 82 = R4, the output Vw-u (gain) of the first amplifying means 80a is Vw-u (gain) = (1 + R4 / R3) .Vw-u. . . (16a) is obtained. As a result, the line voltage that is amplified by the amplification factor determined by the ratio of (1 + R4 / R3) and satisfies Vw-u <Vw-u (gain) is obtained.

【0082】同様にして、第2の線間電圧生成手段50
bの出力Vu-v は、第2の増幅手段80bに入力され
る。第2の増幅手段80bは、抵抗84、85と、増幅
器86とで構成されている。すなわち、第2の増幅手段
80bは、前記第2の線間電圧生成手段50bの出力側
が増幅器86の+入力端子に接続され、抵抗84が増幅
器86の−入力端子から直流電源Edの負側に接地する
ように接続され、抵抗85が増幅器86の出力端子と−
入力端子との間に接続された、いわゆる同相増幅器であ
る。ここで、抵抗84=R3、抵抗85=R4とする
と、第2の増幅手段80bの出力Vu-v(gain) は、 Vu-v(gain) =(1+R4/R3)・Vu-v ...(16b) となる。結果として、(1+R4/R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vu-v <Vu-v(gain) となる線間電
圧を得ている。
Similarly, the second line voltage generating means 50.
The output Vu-v of b is input to the second amplification means 80b. The second amplifying means 80b is composed of resistors 84 and 85 and an amplifier 86. That is, in the second amplification means 80b, the output side of the second line voltage generation means 50b is connected to the + input terminal of the amplifier 86, and the resistor 84 is connected from the − input terminal of the amplifier 86 to the negative side of the DC power supply Ed. The resistor 85 is connected to the ground, and the resistor 85 is connected to the output terminal of the amplifier 86.
It is a so-called in-phase amplifier connected between the input terminal and the input terminal. Here, assuming that the resistor 84 = R3 and the resistor 85 = R4, the output Vu-v (gain) of the second amplifying means 80b is Vu-v (gain) = (1 + R4 / R3) .Vu-v. . . (16b) is obtained. As a result, the line voltage which is amplified by the amplification factor determined by the ratio of (1 + R4 / R3) and satisfies Vu-v <Vu-v (gain) is obtained.

【0083】同様にして、第3の線間電圧生成手段50
cの出力Vv-w は、第3の増幅手段80cに入力され
る。第3の増幅手段80cは、抵抗87、88と、増幅
器89とで構成されている。すなわち、第3の増幅手段
80cは、前記第3の線間電圧生成手段50cの出力側
が増幅器89の+入力端子に接続され、抵抗87が増幅
器89の−入力端子から直流電源Edの負側に接地する
ように接続され、抵抗88が増幅器89の出力端子と−
入力端子との間に接続された、いわゆる同相増幅器であ
る。ここで、抵抗87=R3、抵抗88=R4とする
と、第3の増幅手段80cの出力Vv-w(gain) は、 Vv-w(gain) =(1+R4/R3)・Vv-w ...(16c) となる。結果として、(1+R4/R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vv-w <Vv-w(gain) となる線間電
圧を得ている。
Similarly, the third line voltage generating means 50
The output Vv-w of c is input to the third amplifying means 80c. The third amplification means 80c is composed of resistors 87 and 88 and an amplifier 89. That is, in the third amplifying means 80c, the output side of the third line voltage generating means 50c is connected to the + input terminal of the amplifier 89, and the resistor 87 is connected from the − input terminal of the amplifier 89 to the negative side of the DC power source Ed. The resistor 88 is connected to the ground, and the resistor 88 is connected to the output terminal of the amplifier 89.
It is a so-called in-phase amplifier connected between the input terminal and the input terminal. Here, assuming that the resistor 87 = R3 and the resistor 88 = R4, the output Vv-w (gain) of the third amplifying means 80c is Vv-w (gain) = (1 + R4 / R3) .Vv-w. . . (16c). As a result, a line voltage that is amplified by an amplification factor determined by the ratio of (1 + R4 / R3) and satisfies Vv-w <Vv-w (gain) is obtained.

【0084】次に、各比較手段の動作について詳細に述
べる。
Next, the operation of each comparison means will be described in detail.

【0085】第1の比較手段66aでは、第2の増幅手
段80bの出力Vu-v(gain) と第1の線間電圧生成手段
50aの出力Vw-u とが比較され、Vu-v(gain) ≧Vw-
u の時にLow電圧(ローレベルの電圧)が出力され、
Vu-v(gain) <Vw-u の時にHigh電圧(ハイレベル
の電圧)が出力され、これによりパルス信号(磁極位置
信号)Up が生成される。
In the first comparing means 66a, the output Vu-v (gain) of the second amplifying means 80b and the output Vw-u of the first line voltage generating means 50a are compared and Vu-v (gain ) ≧ Vw-
When u, Low voltage (low level voltage) is output,
When Vu-v (gain) <Vw-u, a high voltage (high level voltage) is output, and a pulse signal (magnetic pole position signal) Up is thereby generated.

【0086】同様にして、第2の比較手段66bでは、
第3の増幅手段80cの出力Vv-w(gain) と第2の線間
電圧生成手段50bの出力Vu-v とが比較され、Vv-w
(gain) ≧Vu-v の時にLow電圧が出力され、Vv-w(g
ain) <Vu-v の時にHigh電圧が出力され、これに
よりパルス信号(磁極位置信号)Vp が生成される。
Similarly, in the second comparing means 66b,
The output Vv-w (gain) of the third amplifying means 80c and the output Vu-v of the second line voltage generating means 50b are compared to obtain Vv-w.
When (gain) ≥ Vu-v, Low voltage is output, and Vv-w (g
When ain) <Vu-v, the High voltage is output, and thereby the pulse signal (magnetic pole position signal) Vp is generated.

【0087】同様にして、第3の比較手段66cでは、
第1の増幅手段80aの出力Vw-u(gain) と第3の線間
電圧生成手段50cの出力Vv-w とが比較され、Vw-u
(gain) ≧Vv-w の時にLow電圧が出力され、Vw-u(g
ain) <Vv-w の時にHigh電圧が出力され、これに
よりパルス信号(磁極位置信号)Wp が生成される。
Similarly, in the third comparing means 66c,
The output Vw-u (gain) of the first amplification means 80a and the output Vv-w of the third line voltage generation means 50c are compared, and Vw-u
When (gain) ≥ Vv-w, Low voltage is output and Vw-u (g
When ain) <Vv-w, the High voltage is output, and thereby the pulse signal (magnetic pole position signal) Wp is generated.

【0088】なお、各比較手段66a、66b、66c
としては、それぞれ、主に、コンパレータ等の比較器を
用いるのが好ましい(以下、比較手段を比較器とも呼
ぶ)。
The comparison means 66a, 66b, 66c
It is preferable to mainly use a comparator such as a comparator (hereinafter, the comparing means is also referred to as a comparator).

【0089】図12は、第1の比較手段66aにより、
第1の線間電圧生成手段50aの出力Vw-u と、(1+
R4/R3)の増幅率で増幅された第2の増幅手段80
bの出力Vu-v(gain) とを比較したときのロータ位置検
出の検出タイミングを示す図である。
FIG. 12 shows that the first comparing means 66a
The output Vw-u of the first line voltage generating means 50a and (1+
R4 / R3) second amplification means 80 amplified by the amplification factor
It is a figure which shows the detection timing of rotor position detection when comparing with output Vu-v (gain) of b.

【0090】同図に示すように、点Hから点Jまでの期
間(電気角60度)が開放期間である。Vu-v(gain) が
ピークを示す点Jが進角0度を示す。この点Jを基準に
点H方向を進角θとすると、Vw-u とVu-v(gain) との
交点で決まる進角θは次式で表せる。
As shown in the figure, the period from the point H to the point J (60 electrical degrees) is the open period. A point J at which Vu-v (gain) shows a peak indicates a lead angle of 0 degree. Assuming that the direction of the point H is the advance angle θ with reference to this point J, the advance angle θ determined by the intersection of Vw-u and Vu-v (gain) can be expressed by the following equation.

【0091】 θ={A/(1+A)}・60...(17) ここで、(17)式中のAは、増幅率を示す。上記(1
7)式から増幅率Aによって進角θが決定されることが
判る。例えば、A=1の場合、進角θ=30度で検出さ
れる。また、A=2とすれば、進角θ=40度となり、
容易にロータ位置検出の位相を(電気角で進角30度以
上に)進ませることができる。
Θ = {A / (1 + A)} · 60. . . (17) Here, A in the equation (17) indicates an amplification factor. Above (1
From equation (7), it can be seen that the advance angle θ is determined by the amplification factor A. For example, when A = 1, the lead angle θ is detected at 30 °. If A = 2, the advance angle θ = 40 degrees,
The phase of rotor position detection can be easily advanced (advanced angle of 30 degrees or more).

【0092】このロータ位置検出では、電気角で進角θ
を30度以上進むように設定するのが好ましく、40度
以上進むように設定するのがより好ましく、50度以上
進むように設定するのがさらに好ましい。
In this rotor position detection, the electrical angle is the advance angle θ.
Is preferably set to advance 30 degrees or more, more preferably set to 40 degrees or more, and further preferably set to advance 50 degrees or more.

【0093】ロータ位置検出の位相を前記のように進ま
せることにより、特に、モータの運転範囲が広がり、こ
れにより、例えば、ブラシレスDCモータの駆動装置を
用いたシステム設計の自由度が向上する。
By advancing the rotor position detection phase as described above, the operating range of the motor is particularly widened, which improves the degree of freedom in system design using, for example, a drive device of a brushless DC motor.

【0094】図13は、図11に示す回路図における各
部の信号波形を示すタイミングチャートである。なお、
図13中、Vw-u(gain) 、Vu-v(gain) 、Vv-w(gain)
は、それぞれ、増幅率Aを約4倍とした場合を示してい
る。
FIG. 13 is a timing chart showing the signal waveform of each part in the circuit diagram shown in FIG. In addition,
In FIG. 13, Vw-u (gain), Vu-v (gain), Vv-w (gain)
Shows the case where the amplification factor A is set to about 4 times, respectively.

【0095】同図に示すように、ロータ位置検出手段4
4により、進角θが30度以上進むように設定された磁
極位置信号Up 、Vp 、Wp が生成される。
As shown in the figure, the rotor position detecting means 4
4, the magnetic pole position signals Up, Vp, Wp set so that the advance angle θ advances by 30 degrees or more are generated.

【0096】ここで得られた前記30度以上進んでいる
信号Up 、Vp 、Wp を基準にして、モータの特性に合
わせた進角θへシフトすることによって(例えば、転流
のタイミングを所定の進角θまで遅らせることによっ
て)、最適な運転制御が可能となる。
The signals Up, Vp, and Wp that have advanced by 30 degrees or more obtained here are used as a reference to shift to an advance angle θ according to the characteristics of the motor (for example, the commutation timing is set to a predetermined value). Optimum operation control becomes possible by delaying to the advance angle θ.

【0097】シフトの方法としては、特に限定されず、
例えば、検出信号をトリガに用い、基準パルスをカウン
トするカウンタを用いた方法や、マイコンを用い、所望
のシフト量をROM等の記憶装置に記憶させ瞬時の回転
数に対応したシフト量を読み出し付加する方法等いずれ
の方法を用いても良い。
The shifting method is not particularly limited,
For example, a method using a counter that counts reference pulses using a detection signal as a trigger, or a microcomputer is used to store a desired shift amount in a storage device such as a ROM, and the shift amount corresponding to the instantaneous rotation speed is read and added. Any method such as a method of doing may be used.

【0098】また、シフト量は、回転数のみ、モータ電
流値のみ、回転数とモータ電流値、等のいずれかに対比
させモータ特性に最適な値に可変しても良い。例えば、
図5の関係を満足するようにモータ電流値に対応させて
シフト量を可変させることができる。いずれにおいて
も、本発明におけるロータ位置検出手段44を用いるこ
とによって、検出信号を正確に30度以上進むように設
定できるため、進角設定のレンジが広がり、運転範囲の
拡大に寄与する。
Further, the shift amount may be varied to the optimum value for the motor characteristics by comparing the number of revolutions only, the motor current value only, the number of revolutions and the motor current value, or the like. For example,
The shift amount can be changed corresponding to the motor current value so as to satisfy the relationship of FIG. In any case, since the detection signal can be set to advance accurately by 30 degrees or more by using the rotor position detecting means 44 in the present invention, the advance angle setting range is widened and contributes to the expansion of the operating range.

【0099】(実施例2)以下に本発明の実施例2につ
いて添付図面を参照して説明する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0100】図14は、本発明のブラシレスDCモータ
の駆動装置のロータ位置検出手段の他の構成例の主要部
を示す回路図である。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a main part of another configuration example of the rotor position detecting means of the brushless DC motor driving device of the present invention.

【0101】同図に示すように、このロータ位置検出手
段44は、前述した実施例1のロータ位置検出手段44
の第1の増幅手段80a、第2の増幅手段80b、第3
の増幅手段80cに、それぞれ、第1のゲイン切り替え
手段90a、第2のゲイン切り替え手段90b、第3の
ゲイン切り替え手段90cを接続したものである。これ
らゲイン切り替え手段90a、90b、90cは、それ
ぞれ、その切り替えを、モータ印加電圧を判別する印加
電圧判別手段101の出力L1に基づいて、所定のタイ
ミングで行うようになっている。
As shown in the figure, the rotor position detecting means 44 is the rotor position detecting means 44 of the first embodiment described above.
First amplifying means 80a, second amplifying means 80b, third
The first gain switching means 90a, the second gain switching means 90b, and the third gain switching means 90c are connected to the amplification means 80c. These gain switching means 90a, 90b, 90c are each switched at a predetermined timing based on the output L1 of the applied voltage determination means 101 for determining the motor applied voltage.

【0102】次に、モータ印加電圧を判別する印加電圧
判別手段101の動作について詳細に述べる。図15
は、印加電圧判別手段101の構成例を示す回路図であ
る。
Next, the operation of the applied voltage discriminating means 101 for discriminating the motor applied voltage will be described in detail. FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of applied voltage discriminating means 101.

【0103】モータの印加電圧は、PWMチョッパ制御
により、トランジスタのチョップオン、チョップオフの
デューティ比を可変することによって調整されているの
で、本実施例では、そのチョップオン、チョップオフの
デューティ比によって、モータ印加電圧を判別する。
The voltage applied to the motor is adjusted by varying the duty ratio of chop-on and chop-off of the transistor by PWM chopper control. Therefore, in the present embodiment, the applied voltage of the chop-on and chop-off is changed. , Determine the motor applied voltage.

【0104】図15に示すように、三角波発生回路20
4からは、チョッピング周波数の三角波、またはノコギ
リ波が出力されている。そして、所望のデューティ比を
決定する指令電圧V0と、この三角波発生回路204の
出力とが比較器205に入力され、該比較器205によ
り、前記指令電圧V0と三角波発生回路204の出力と
が比較され、所望のデューティ比に対応する矩形波が出
力される。
As shown in FIG. 15, the triangular wave generation circuit 20
From 4, the triangular wave of the chopping frequency or the sawtooth wave is output. Then, the command voltage V0 that determines the desired duty ratio and the output of the triangular wave generation circuit 204 are input to the comparator 205, and the comparator 205 compares the command voltage V0 with the output of the triangular wave generation circuit 204. Then, a rectangular wave corresponding to the desired duty ratio is output.

【0105】本実施例では、所望のデューティ比を決定
する指令電圧V0は、比較器208にも入力される。そ
して、比較器208により、その指令電圧V0と、各ゲ
イン切り替え手段90a、90b、90cの切り替えタ
イミングを設定する基準電圧V1とが比較され、Hig
h電圧または、Low電圧の出力信号L1が出力され
る。
In this embodiment, the command voltage V0 that determines the desired duty ratio is also input to the comparator 208. Then, the comparator 208 compares the command voltage V0 with the reference voltage V1 that sets the switching timing of each of the gain switching means 90a, 90b, 90c, and becomes High.
The output signal L1 of the h voltage or the low voltage is output.

【0106】なお、所望のデューティ比を決定する方法
は、特に限定されず、本発明では、前述した方法の他、
例えば、基準発振器と、マイコン内部のタイマ等とを用
いた方法を採用しても良い。
The method of determining the desired duty ratio is not particularly limited, and in the present invention, in addition to the method described above,
For example, a method using a reference oscillator and a timer inside the microcomputer may be adopted.

【0107】次に、各ゲイン切り替え手段の構成および
動作について詳細に述べる。
Next, the configuration and operation of each gain switching means will be described in detail.

【0108】図14に示すように、第1のゲイン切り替
え手段90aは、抵抗91とアナログスイッチ92が直
列に接続され、第2のゲイン切り替え手段90bは、抵
抗93とアナログスイッチ94が直列に接続され、第3
のゲイン切り替え手段90cは、抵抗95とアナログス
イッチ96が直列に接続されたものである。この場合、
アナログスイッチ92、94、96は、モータ印加電圧
を判別する印加電圧判別手段101の出力信号L1によ
って同時にオン、オフし、これらアナログスイッチ9
2、94、96のオン、オフにより、抵抗91、93、
95が導通、非導通する。
As shown in FIG. 14, the first gain switching means 90a has a resistor 91 and an analog switch 92 connected in series, and the second gain switching means 90b has a resistor 93 and an analog switch 94 connected in series. And the third
The gain switching means 90c has a resistor 95 and an analog switch 96 connected in series. in this case,
The analog switches 92, 94 and 96 are turned on and off at the same time by the output signal L1 of the applied voltage determination means 101 that determines the motor applied voltage, and the analog switches 9
By turning on and off 2, 94 and 96, resistors 91, 93,
95 conducts and does not conduct.

【0109】アナログスイッチ92、94、96として
は、オン抵抗の低いMOSFET等のスイッチング素子
や図16に示すような、フォトモススイッチを用いるの
が好ましい。
As the analog switches 92, 94 and 96, it is preferable to use a switching element such as MOSFET having a low on-resistance or a photo-moss switch as shown in FIG.

【0110】フォトモススイッチは、LED206の光
で電気的に絶縁されたMOSFET207を直接スイッ
チングすることが可能であり、マイコンのポート等から
直接LED202をトリガできるため、印加電圧判別手
段101をマイコンで構成した場合等、ロータ位置検出
手段44とグランドラインが異なるアプリケーションに
おいて都合がよい。
The photoMOS switch can directly switch the MOSFET 207 electrically insulated by the light of the LED 206, and can directly trigger the LED 202 from the port of the microcomputer. Therefore, the applied voltage discriminating means 101 is composed of the microcomputer. This is convenient in applications where the rotor position detection means 44 and the ground line are different, such as when.

【0111】図14に示すように、第1の増幅手段80
aは、抵抗81、82と、増幅器83とで構成されてい
る。この場合、前記第1の線間電圧生成手段50aの出
力側が増幅器83の+入力端子に接続され、抵抗81が
増幅器83の−入力端子から直流電源Edの負側に接地
するように接続され、抵抗82が増幅器83の出力端子
と−入力端子との間に接続され、直列接続された抵抗9
1とアナログスイッチ92が、抵抗82と並列に増幅器
83の出力端子と−入力端子との間に接続された、いわ
ゆる同相増幅器が構成される。ここで、抵抗81=R
3、抵抗82=R4、抵抗91=R5とすると、第1の
増幅手段80aの出力Vw-u(gain) は、 Vw-u(gain) =(1+Rz /R3)・Vw-u ...(18a) Rz =(R4・R5)/(R4+R5)...(19) となる。結果として、(1+Rz /R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vw-u <Vw-u(gain) となる線間電
圧を得ている。従って、抵抗91=R5を、アナログス
イッチ92によって導通、非導通に切り替えることによ
って(19)式の合成抵抗Rz を可変させ、(1+Rz
/R3)の比で定まる増幅率を変えることができる。
As shown in FIG. 14, the first amplification means 80
A is composed of resistors 81 and 82 and an amplifier 83. In this case, the output side of the first line voltage generating means 50a is connected to the + input terminal of the amplifier 83, and the resistor 81 is connected from the − input terminal of the amplifier 83 to the negative side of the DC power source Ed so as to be grounded. The resistor 82 is connected between the output terminal and the-input terminal of the amplifier 83, and the resistor 9 is connected in series.
1 and the analog switch 92 are connected in parallel with the resistor 82 between the output terminal and the-input terminal of the amplifier 83, forming a so-called common-mode amplifier. Here, the resistor 81 = R
3, the resistor 82 = R4, and the resistor 91 = R5, the output Vw-u (gain) of the first amplifying means 80a is Vw-u (gain) = (1 + Rz / R3) .Vw-u. . . (18a) Rz = (R4.R5) / (R4 + R5). . . (19) As a result, the line voltage which is amplified by the amplification factor determined by the ratio of (1 + Rz / R3) and satisfies Vw-u <Vw-u (gain) is obtained. Therefore, the resistance 91 = R5 is switched to conductive or non-conductive by the analog switch 92 to change the combined resistance Rz of the equation (19) to obtain (1 + Rz
The amplification factor determined by the ratio of / R3) can be changed.

【0112】同様にして、第2の増幅手段80bは、抵
抗84、85と、増幅器86とで構成されている。この
場合、前記第2の線間電圧生成手段50bの出力側が増
幅器86の+入力端子に接続され、抵抗84が増幅器8
6の−入力端子から直流電源Edの負側に接地するよう
に接続され、抵抗85が増幅器86の出力端子と−入力
端子との間に接続され、直列接続された抵抗93とアナ
ログスイッチ94が、抵抗85と並列に増幅器86の出
力端子と−入力端子との間に接続された、いわゆる同相
増幅器が構成される。ここで、抵抗84=R3、抵抗8
5=R4、抵抗93=R5とすると、第2の増幅手段8
0bの出力Vu-v(gain) は、 Vu-v(gain) =(1+Rz /R3)・Vu-v ...(18b) となる。結果として、(1+Rz /R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vu-v <Vu-v(gain) となる線間電
圧を得ている。従って、抵抗93=R5を、アナログス
イッチ94によって導通、非導通に切り替えることによ
って(19)式の合成抵抗Rz を可変させ、(1+Rz
/R3)の比で定まる増幅率を変えることができる。
Similarly, the second amplifying means 80b is composed of resistors 84 and 85 and an amplifier 86. In this case, the output side of the second line voltage generating means 50b is connected to the + input terminal of the amplifier 86, and the resistor 84 is connected to the amplifier 8
6 is connected to the negative side of the DC power supply Ed so as to be grounded, the resistor 85 is connected between the output terminal of the amplifier 86 and the − input terminal, and the resistor 93 and the analog switch 94 connected in series are connected. , A so-called common-mode amplifier is connected in parallel with the resistor 85 between the output terminal and the-input terminal of the amplifier 86. Here, resistor 84 = R3, resistor 8
5 = R4 and resistor 93 = R5, the second amplification means 8
The output Vu-v (gain) of 0b is Vu-v (gain) = (1 + Rz / R3) .Vu-v. . . (18b). As a result, the line voltage which is amplified by the amplification factor determined by the ratio of (1 + Rz / R3) and satisfies Vu-v <Vu-v (gain) is obtained. Therefore, the resistance 93 = R5 is switched between conductive and non-conductive by the analog switch 94 to change the combined resistance Rz of the equation (19) to obtain (1 + Rz
The amplification factor determined by the ratio of / R3) can be changed.

【0113】同様にして、第3の増幅手段80cは、抵
抗87、88と、増幅器89とで構成されている。この
場合、前記第3の線間電圧生成手段50cの出力側が増
幅器89の+入力端子に接続され、抵抗87が増幅器8
9の−入力端子から直流電源Edの負側に接地するよう
に接続され、抵抗88が増幅器89の出力端子と−入力
端子との間に接続され、直列接続された抵抗95とアナ
ログスイッチ96が、抵抗88と並列に増幅器89の出
力端子と−入力端子との間に接続された、いわゆる同相
増幅器が構成される。ここで、抵抗87=R3、抵抗8
8=R4、抵抗95=R5とすると、第3の増幅手段8
0cの出力Vv-w(gain) は、 Vv-w(gain) =(1+Rz /R3)・Vv-w ...(18c) となる。結果として、(1+Rz /R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vv-w <Vv-w(gain) となる線間電
圧を得ている。従って、抵抗93=R5を、アナログス
イッチ94によって導通、非導通に切り替えることによ
って(19)式の合成抵抗Rz を可変させ、(1+Rz
/R3)の比で定まる増幅率を変えることができる。
Similarly, the third amplifying means 80c is composed of resistors 87 and 88 and an amplifier 89. In this case, the output side of the third line voltage generating means 50c is connected to the + input terminal of the amplifier 89, and the resistor 87 is connected to the amplifier 8
9 is connected to the negative side of the DC power supply Ed so as to be grounded, the resistor 88 is connected between the output terminal of the amplifier 89 and the − input terminal, and the resistor 95 and the analog switch 96 connected in series are connected. , So-called common-mode amplifier connected in parallel with the resistor 88 between the output terminal and the-input terminal of the amplifier 89. Here, resistor 87 = R3, resistor 8
8 = R4 and resistance 95 = R5, the third amplifying means 8
The output Vv-w (gain) of 0c is Vv-w (gain) = (1 + Rz / R3) .Vv-w. . . (18c). As a result, the line voltage which is amplified by the amplification factor determined by the ratio of (1 + Rz / R3) and satisfies Vv-w <Vv-w (gain) is obtained. Therefore, the resistance 93 = R5 is switched between conductive and non-conductive by the analog switch 94 to change the combined resistance Rz of the equation (19) to obtain (1 + Rz
The amplification factor determined by the ratio of / R3) can be changed.

【0114】また、第1、第2、第3のゲイン切り替え
手段90a、90b、90cを、それぞれ、第1、第
2、第3の増幅手段80a、80b、80cの抵抗8
1、84、87に並列接続しても同様に増幅率を変える
ことができる。
The first, second and third gain switching means 90a, 90b and 90c are respectively connected to the resistor 8 of the first, second and third amplifying means 80a, 80b and 80c.
The gain can be similarly changed by connecting in parallel to 1, 84, and 87.

【0115】この場合、第1の増幅手段80aの出力V
w-u(gain) は、 Vw-u(gain) =(1+R4/Rz1)・Vw-u ...(20) Rz1=(R3・R5)/(R3+R5)...(21) となる。結果として、(1+R4/Rz1)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vw-u <Vw-u(gain) となる線間電
圧を得ている。従って、抵抗91=R5を、アナログス
イッチ92によって導通、非導通に切り替えることによ
って(21)式の合成抵抗Rz1を可変させ、(1+R4
/Rz1)の比で定まる増幅率を変えることができる。
In this case, the output V of the first amplifying means 80a
wu (gain) is Vw-u (gain) = (1 + R4 / Rz1) .Vw-u. . . (20) Rz1 = (R3 · R5) / (R3 + R5). . . (21) As a result, the line voltage which is amplified by the amplification factor determined by the ratio of (1 + R4 / Rz1) and satisfies Vw-u <Vw-u (gain) is obtained. Therefore, the resistance 91 = R5 is switched between conductive and non-conductive by the analog switch 92 to change the combined resistance Rz1 of the equation (21), and (1 + R4
The amplification factor determined by the ratio / Rz1) can be changed.

【0116】図17は、図5の特性をもつ埋め込み磁石
型ロータ構造のブラシレスDCモータを用いて、実際に
本発明の構成でゲインを可変させたときのモータ裸特性
の変化を測定したときのグラフである。
FIG. 17 shows a change in bare motor characteristics when the gain of the brushless DC motor having the embedded magnet type rotor structure having the characteristics shown in FIG. 5 is actually changed with the configuration of the present invention. It is a graph.

【0117】同図に示すように、裸特性S1は、進角0
度を、S2は進角20度を、S3は進角30度を、S4
は進角40度を測定した結果である。但し、進角30度
未満の裸特性S1、S2については、本発明のロータ位
置検出手段44の出力をシフトすることによって得られ
ている。
As shown in the figure, the nakedness characteristic S1 shows that the advance angle is 0.
Degrees, S2 is 20 degrees advance, S3 is 30 degrees advance, S4
Is the result of measuring an advance angle of 40 degrees. However, the bare characteristics S1 and S2 with an advance angle of less than 30 degrees are obtained by shifting the output of the rotor position detecting means 44 of the present invention.

【0118】裸特性S1は、ロータ位置検出手段44の
出力を進角30度とし、シフト量を固定で−30度付加
した(30度遅らせた)ものである。裸特性S2は、ロ
ータ位置検出手段44の出力を進角30度とし、シフト
量を固定で−10度付加したものである。
The bare characteristic S1 is obtained by setting the output of the rotor position detecting means 44 to an advance angle of 30 degrees and adding a fixed shift amount of -30 degrees (delayed by 30 degrees). The bare characteristic S2 is obtained by setting the output of the rotor position detecting means 44 to an advance angle of 30 degrees and adding a fixed shift amount of -10 degrees.

【0119】また、実験においては、印加電圧判別手段
101の出力L1を手動で動作させ、裸特性S3とS4
を個別に測定している。
Further, in the experiment, the output L1 of the applied voltage discriminating means 101 is manually operated and the naked characteristics S3 and S4 are obtained.
Are measured individually.

【0120】図17の結果から、回転数は進角0度の最
大値8000rpmから進角40度で9500rpmへ
と1500rpmアップしている。また、トルクとして
は、7800rpmで比較すると、進角0度の最大トル
クを1(0.4N・m)とすると進角40度では、それ
の約5倍(1.98N・m)のトルクを得ている。
From the result of FIG. 17, the number of revolutions is increased by 1500 rpm from the maximum value of 8000 rpm at 0 degree of advance to 9500 rpm at 40 degree of advance. As for the torque, when comparing at 7800 rpm, assuming that the maximum torque at an advancing angle of 0 degree is 1 (0.4 N · m), a torque of about 5 times (1.98 N · m) at an advancing angle of 40 degree is obtained. It has gained.

【0121】図18は、6000rpmで進角θを変更
したときのモータ効率を示すグラフであり、図19は、
6000rpmで進角θを変更したときのインバータ効
率を示すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing the motor efficiency when the advance angle θ is changed at 6000 rpm, and FIG. 19 is
It is a graph which shows the inverter efficiency when advancing angle (theta) is changed at 6000 rpm.

【0122】この場合、図18中のE1は、モータ負荷
トルク1N・mで、E2は、モータ負荷トルク2N・m
で、E3は、モータ負荷トルク3N・mで、それぞれ、
進角を20度から40度まで振った時のモータ効率であ
る。
In this case, E1 in FIG. 18 is the motor load torque of 1 N · m, and E2 is the motor load torque of 2 N · m.
E3 is the motor load torque of 3 Nm,
It is the motor efficiency when the advance angle is changed from 20 degrees to 40 degrees.

【0123】また、図19中のF1は、モータ負荷トル
ク1N・mで、F2は、モータ負荷トルク2N・mで、
F3は、モータ負荷トルク3N・mで、それぞれ、進角
を20度から40度まで振った時のインバータ効率であ
る。
Further, in FIG. 19, F1 is a motor load torque of 1 N · m, F2 is a motor load torque of 2 N · m,
F3 is the inverter efficiency when the motor load torque is 3 N · m and the advance angle is swung from 20 degrees to 40 degrees.

【0124】これらの結果から、進角を20度から40
度へ進めた時のモータ効率は、1.5%程度低下し、イ
ンバータ効率は、0.5%程度低下するため総合効率で
およそ2%程度低下していることが判る。
From these results, the advance angle is 20 degrees to 40 degrees.
It can be seen that the motor efficiency at the time of advancing to about 1% decreases by about 1.5%, and the inverter efficiency decreases by about 0.5%, so that the total efficiency decreases by about 2%.

【0125】以上から判るように、通常の運転では効率
等を考慮して、定格点で出力トルク当たりのモータ電流
が少なくなるような進角θ、すなわち定格トルクでモー
タの出力トルクが最大となる進角θで運転されることが
好ましいが、モータ運転中に多少効率を犠牲にしても、
ワンポイントでもう少し回転数とトルクを必要とする場
合等に、設定したモータ印加電圧によって進角を進む側
に切り替えることにより、運転範囲の拡大を行うことが
できる。
As can be seen from the above, in normal operation, in consideration of efficiency and the like, the output angle of the motor becomes maximum at the advance angle θ at which the motor current per output torque decreases at the rated point, that is, at the rated torque. It is preferable to drive at an advance angle θ, but even if the efficiency is sacrificed to some extent during motor operation,
When a little more rotation speed and torque are required at one point, the operating range can be expanded by switching to the advance side by the set motor applied voltage.

【0126】なお、本実施例においては、ゲイン切り換
え手段をアナログスイッチと抵抗とを用いて構成してい
るが、この他、例えば、アナログスイッチと抵抗の代わ
りに、FETを用い、そのFETを能動領域で動作させ
抵抗値を連続して可変させる方法を採用することができ
る。
In this embodiment, the gain switching means is composed of an analog switch and a resistor. However, in addition to this, for example, an FET is used instead of the analog switch and the resistor, and the FET is activated. It is possible to employ a method of operating in a region and continuously changing the resistance value.

【0127】また、モータ印加電圧によってゲインを切
り換えているが、モータ回転数、モータ電流によっても
ゲインを切り換えることができる。
Further, although the gain is switched by the voltage applied to the motor, the gain can also be switched by the motor rotation speed and the motor current.

【0128】(実施例3)以下に本発明の実施例3につ
いて添付図面を参照して説明する。
(Embodiment 3) Embodiment 3 of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0129】図20は、本発明における1相分の増幅手
段(第1の増幅手段)80aの他の構成例を示す回路図
である。なお、第2、第3の増幅手段80b、80cに
ついては、この第1の増幅手段80aと同様に構成され
るため、以降説明を省略する。
FIG. 20 is a circuit diagram showing another configuration example of the amplifying means (first amplifying means) 80a for one phase in the present invention. Note that the second and third amplifying means 80b and 80c are configured in the same manner as the first amplifying means 80a, and therefore description thereof will be omitted hereinafter.

【0130】同図に示すように、本実施例におけるロー
タ位置検出手段44は、前述した実施例1のロータ位置
検出手段44の第1の増幅手段80aの抵抗82に対
し、並列に、n個(nは2以上の整数)のゲイン切り替
え手段901、902...90nを接続したものであ
る。これらゲイン切り替え手段901、902...9
0nは、それぞれ、その切り替えを、個別に設けたn個
の印加電圧判別手段101、102...10nの出力
L1、L2...Lnに基づいて、所定のタイミングで
行うようになっている。
As shown in the figure, the rotor position detecting means 44 in the present embodiment is n in parallel with the resistor 82 of the first amplifying means 80a of the rotor position detecting means 44 of the first embodiment. (N is an integer of 2 or more) gain switching means 901, 902. . . 90n are connected. These gain switching means 901, 902. . . 9
0n, the switching of each of the n applied voltage determination means 101, 102. . . 10n outputs L1, L2. . . It is designed to be performed at a predetermined timing based on Ln.

【0131】次に、モータ印加電圧を判別するn個の印
加電圧判別手段101、102...10nについて説
明する。図21は、印加電圧判別手段の構成例を示す回
路図である。
Next, n applied voltage discriminating means 101, 102. . . 10n will be described. FIG. 21 is a circuit diagram showing a configuration example of the applied voltage determining means.

【0132】同図に示すように、所望のデューティ比を
決定する指令電圧V0は、n個の比較器301、30
2...30nに入力される。そして、n個の比較器3
01、302...30nにより、その指令電圧V0
と、n個のゲイン切り替え手段901、902...9
0nの切り替えタイミングを設定するn個の基準電圧V
1、V2...Vnとが比較され、High電圧また
は、Low電圧の出力信号L1、L2...Lnが出力
される。
As shown in the figure, the command voltage V0 for determining the desired duty ratio is n comparators 301, 30.
2. . . It is input to 30n. And n comparators 3
01, 302. . . The command voltage V0 by 30n
, And n gain switching means 901, 902. . . 9
N reference voltages V for setting the switching timing of 0n
1, V2. . . Vn are compared, and the output signals L1, L2. . . Ln is output.

【0133】図20に示すように、ゲイン切り替え手段
901は、抵抗911と、アナログスイッチ921とが
直列に接続されたものである。同様に、この他のゲイン
切り替え手段902..90nも、それぞれ、抵抗91
2..91nと、アナログスイッチ922..92nと
が直列に接続されたものである。アナログスイッチ92
1..92nは、それぞれ、モータ印加電圧を判別する
印加電圧判別手段101..10nの出力信号L1..
Lnによってオン、オフし、これにより抵抗911..
91nが導通、非導通する。ここで、抵抗81=R3、
抵抗82=R4、n個の抵抗911..91n=R51
1..R51nとすると、第1の増幅手段80aの出力
Vw-u(gain) は、 Vw-u(gain) =(1+Rz2/R3)・Vw-u ...(22) Rz2=1/(1/R4+1/R511+..+1/R51n)...(23) となる。結果として、(1+Rz2/R3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vw-u <Vw-u(gain) となる線間電
圧を得ている。従って、n個の抵抗911..91n=
R511..R51nを、アナログスイッチ921..
92nによって導通、非導通に切り替えることによって
(23)式の合成抵抗Rz2を可変させ、(1+Rz2/R
3)の比で定まる増幅率を連続的に変えることができ
る。
As shown in FIG. 20, the gain switching means 901 has a resistor 911 and an analog switch 921 connected in series. Similarly, other gain switching means 902. . 90n also has a resistance 91
2. . 91n and analog switches 922. . 92n are connected in series. Analog switch 92
1. . 92n are applied voltage determining means 101. . 10n output signal L1. .
It is turned on and off by Ln, which causes resistors 911. .
91n is conductive and non-conductive. Here, the resistor 81 = R3,
Resistor 82 = R4, n resistors 911. . 91n = R51
1. . If R51n, the output Vw-u (gain) of the first amplifying means 80a is Vw-u (gain) = (1 + Rz2 / R3) .Vw-u. . . (22) Rz2 = 1 / (1 / R4 + 1 / R511 + ... + 1 / R51n). . . (23) As a result, the line voltage that is amplified by the amplification factor determined by the ratio of (1 + Rz2 / R3) and satisfies Vw-u <Vw-u (gain) is obtained. Therefore, the n resistors 911. . 91n =
R511. . R51n to the analog switch 921. .
By switching between conducting and non-conducting by 92n, the combined resistance Rz2 of the formula (23) is changed to (1 + Rz2 / R).
The amplification factor determined by the ratio of 3) can be continuously changed.

【0134】また、n個のゲイン切り替え手段90
1..90nを、第1の増幅手段80aの抵抗81に並
列接続しても同様に増幅率を変えることができる。
Also, n gain switching means 90
1. . Even if 90n is connected in parallel to the resistor 81 of the first amplifying means 80a, the amplification factor can be similarly changed.

【0135】この場合、第1の増幅手段80aの出力V
w-u(gain) は、 Vw-u(gain) =(1+R4/Rz3)・Vw-u ...(24) Rz3=1/(1/R3+1/R511+..+1/R5n)...(25) となる。結果として、(1+R4/Rz3)の比で定まる
増幅率で増幅され、Vw-u <Vw-u(gain) となる線間電
圧を得ている。従って、n個の抵抗911..91n=
R511..R51nを、アナログスイッチ921..
92nによって導通、非導通に切り替えることによって
(25)式の合成抵抗Rz3を可変させ、(1+R4/R
z3)の比で定まる増幅率を変えることができる。なお、
これを図20の構成と組合わせて用いてもよい。これに
よってモータ運転中に、運転範囲を段階的に拡大させる
ことが可能となる。
In this case, the output V of the first amplifying means 80a
wu (gain) is Vw-u (gain) = (1 + R4 / Rz3) .Vw-u. . . (24) Rz3 = 1 / (1 / R3 + 1 / R511 + ... + 1 / R5n). . . (25) As a result, the line voltage that is amplified by the amplification factor determined by the ratio of (1 + R4 / Rz3) and satisfies Vw-u <Vw-u (gain) is obtained. Therefore, the n resistors 911. . 91n =
R511. . R51n to the analog switch 921. .
The combined resistance Rz3 of the formula (25) is changed by switching the conductive state and the non-conductive state by 92n, and (1 + R4 / R
The amplification factor, which is determined by the ratio of z3), can be changed. In addition,
This may be used in combination with the configuration of FIG. This makes it possible to gradually expand the operation range during the operation of the motor.

【0136】(実施例4)以下に本発明の実施例4につ
いて添付図面を参照して説明する。
(Fourth Embodiment) A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0137】図22は、本発明における印加電圧判別手
段およびその近傍の回路の他の構成例を示す回路図であ
る。
FIG. 22 is a circuit diagram showing another example of the structure of the applied voltage discriminating means and the circuit in the vicinity thereof in the present invention.

【0138】同図に示すように、本実施例では、前述し
た実施例2の印加電圧判別手段101に、ヒステリシス
回路110が付加されている。
As shown in the figure, in this embodiment, a hysteresis circuit 110 is added to the applied voltage discriminating means 101 of the second embodiment described above.

【0139】このヒステリシス回路110は、主に、比
較器402とフリップフロップ501とによって構成さ
れる。
The hysteresis circuit 110 is mainly composed of a comparator 402 and a flip-flop 501.

【0140】比較器402の+入力端子には、所望のデ
ューティ比を決定する指令電圧V0が入力され、−入力
端子には、ヒステリシスレベルを設定する基準電圧VH1
が入力される。そして、比較器402では、指令電圧V
0と基準電圧VH1とが比較され、VH1<V0の時にHi
gh電圧が出力され、VH1≧V0の時にLow電圧が出
力される。
The command voltage V0 for determining the desired duty ratio is input to the + input terminal of the comparator 402, and the reference voltage VH1 for setting the hysteresis level is input to the-input terminal.
Is entered. Then, in the comparator 402, the command voltage V
0 and the reference voltage VH1 are compared, and when VH1 <V0, Hi
The gh voltage is output, and when VH1 ≧ V0, the Low voltage is output.

【0141】フリップフロップ501は、プリセットと
クリア付きのD型フリップフロップで、独立したデータ
(D)、プリセット(PR)、クリア(CL)、クロッ
ク(CLK)入力と、コンプリメンタリ出力Q,NOT
Qを持っている。
The flip-flop 501 is a D-type flip-flop with preset and clear, and has independent data (D), preset (PR), clear (CL), clock (CLK) inputs, and complementary outputs Q and NOT.
I have a Q.

【0142】データ(D)とクロック(CLK)は、G
NDに入力され、Low電圧に固定されている。プリセ
ット(PR)には、印加電圧判別手段101の比較器3
01の出力C1が入力され、クリア(CL)には、比較
器402の出力C2が入力され、出力NOTQが次段の
第1、第2、第3のゲイン切り替え手段90a、90
b、90cへ入力される。各電圧値V0、V1、VH1
は、V0(最大値)>V1>VH1の関係になるよう設定
する。
Data (D) and clock (CLK) are G
It is input to ND and fixed at the low voltage. For the preset (PR), the comparator 3 of the applied voltage discrimination means 101 is used.
The output C1 of 01 is input, the output C2 of the comparator 402 is input to the clear (CL), and the output NOTQ is the first, second, and third gain switching means 90a, 90 of the next stage.
b, 90c. Each voltage value V0, V1, VH1
Is set so that V0 (maximum value)>V1> VH1.

【0143】図23は、比較器301、401およびフ
リップフロップ501の入出力の関係を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing an input / output relationship between the comparators 301 and 401 and the flip-flop 501.

【0144】同図に示すように、指令電圧V0がLow
レベルから上昇し、V1、VH1より低い場合(状態1)
には、比較器301の出力はHigh電圧(H)とな
り、比較器402の出力はLow電圧(L)となり、フ
リップフロップ501の出力NOTQはHigh電圧と
なる。
As shown in the figure, the command voltage V0 is Low.
When rising from the level and lower than V1 and VH1 (state 1)
In addition, the output of the comparator 301 becomes the high voltage (H), the output of the comparator 402 becomes the low voltage (L), and the output NOTQ of the flip-flop 501 becomes the high voltage.

【0145】次に、指令電圧V0がVH1より高くなった
場合(状態2)には、比較器301の出力はHigh電
圧、比較器402の出力もHigh電圧となり、フリッ
プフロップ501の出力NOTQはHigh電圧とな
る。
Next, when the command voltage V0 becomes higher than VH1 (state 2), the output of the comparator 301 becomes a high voltage, the output of the comparator 402 also becomes a high voltage, and the output NOTQ of the flip-flop 501 becomes high. It becomes a voltage.

【0146】ここで、NOTQがHigh電圧の場合を
第1のゲイン(切り替える以前のゲイン)とし、Low
電圧の場合を第2のゲイン(切り替えられたゲイン)と
する。
Here, the case where NOTQ is the high voltage is the first gain (gain before switching), and Low
The case of voltage is the second gain (switched gain).

【0147】さらに指令電圧V0が上昇し、V1、VH1
より高くなった場合(状態3)には、比較器301の出
力はLow電圧となり、比較器402の出力はHigh
電圧となり、フリップフロップ501の出力NOTQは
Low電圧となる。このとき、次段のゲイン切り替え手
段によって、第2のゲインに切り替えられ、V0の最大
値までこの第2のゲインで運転される。
Further, the command voltage V0 increases and V1, VH1
When it becomes higher (state 3), the output of the comparator 301 becomes a Low voltage and the output of the comparator 402 becomes High.
And the output NOTQ of the flip-flop 501 becomes a low voltage. At this time, the gain is switched to the second gain by the gain switching means in the next stage, and the operation is performed at the second gain up to the maximum value of V0.

【0148】次に、指令電圧V0がHighレベルから
下昇し、V1より低い場合(状態4)には、比較器30
1の出力はHigh電圧となり、比較器402の出力は
High電圧となり、フリップフロップ501の出力N
OTQはLow電圧にラッチされる。
Next, when the command voltage V0 rises from the high level and is lower than V1 (state 4), the comparator 30
The output of 1 becomes the high voltage, the output of the comparator 402 becomes the high voltage, and the output N of the flip-flop 501 becomes
OTQ is latched at the Low voltage.

【0149】さらに指令電圧V0が下昇し、V1、VH1
より低くなった場合(状態5)には、比較器301の出
力はHigh電圧となり、比較器402の出力はLow
電圧となり、フリップフロップ501の出力NOTQは
High電圧となる。このとき、次段のゲイン切り替え
手段によって、第1のゲインに切り替えられ、V0の最
小値までこの第1のゲインで運転される。
Further, the command voltage V0 rises to V1, VH1
When it becomes lower (state 5), the output of the comparator 301 becomes a high voltage and the output of the comparator 402 becomes low.
Then, the output NOTQ of the flip-flop 501 becomes a high voltage. At this time, the gain is switched to the first gain by the gain switching means in the next stage, and the operation is performed at the first gain up to the minimum value of V0.

【0150】図24は、本実施例のT−N特性を示すグ
ラフである。なお、このグラフには、指令電圧V0の最
大値をデューティ比100%としたとき、第1のゲイン
切り替え手段90aの切り替えタイミングを設定する基
準電圧V1=90%、ヒステリシスレベルを設定する基
準電圧VH1=80%とし、増幅率Aの変更によって30
度から40度へ進角を進めた場合を示す。
FIG. 24 is a graph showing the TN characteristics of this embodiment. In the graph, when the maximum value of the command voltage V0 is 100%, the reference voltage V1 = 90% for setting the switching timing of the first gain switching means 90a, and the reference voltage VH1 for setting the hysteresis level. = 80%, 30 by changing the amplification factor A
The case where the advance angle is advanced from 40 degrees to 40 degrees is shown.

【0151】図24中、A1は、デューティ比90%、
進角30度におけるモータ裸特性、A2は、デューティ
比90%、進角40度におけるモータ裸特性、A3は、
デューティ比100%、進角40度におけるモータ裸特
性、A4は、デューティ比80%、進角40度における
モータ裸特性、A5は、デューティ比80%、進角30
度におけるモータ裸特性である。
In FIG. 24, A1 is a duty ratio of 90%,
Motor bare characteristics at an advancing angle of 30 degrees, A2 is a duty ratio of 90%, motor bare characteristics at an advancing angle of 40 degrees, and A3 is
Motor bare characteristics at a duty ratio of 100% and an advance angle of 40 degrees; A4 is a duty ratio of 80%; motor bare characteristics at an advance angle of 40 degrees; A5 is a duty ratio of 80% and an advance angle of 30.
It is a motor naked characteristic in degrees.

【0152】同図に示すように、デューティ比を上昇さ
せていく場合には、デューティ比が0%から90%にな
るまで、モータは、進角30度で運転される。すなわ
ち、デューティ比が90%未満のときは、モータは、A
1の内側(グラフの原点側)の領域で運転される。
As shown in the figure, when the duty ratio is increased, the motor is operated at an advance angle of 30 degrees until the duty ratio changes from 0% to 90%. That is, when the duty ratio is less than 90%, the motor is
It is operated in the area inside 1 (the origin side of the graph).

【0153】デューティ比が90%になると、進角が3
0度から40度に切り替わり、これにより、デューティ
比が90%のまま、モータの回転数が上昇してA2の裸
特性上に移行する。すなわち、デューティ比が90%の
場合には、モータは、A2上で運転される。
When the duty ratio becomes 90%, the advance angle becomes 3
Switching from 0 degree to 40 degrees, whereby the rotation speed of the motor rises and shifts to the bare characteristic of A2 while the duty ratio remains 90%. That is, when the duty ratio is 90%, the motor operates on A2.

【0154】そして、デューティ比が90%から100
%まで、モータは、進角40度で運転される。この場合
には、モータは、A2とA3の間の領域で運転される。
Then, the duty ratio is 90% to 100.
Up to%, the motor is operated with an advance angle of 40 degrees. In this case, the motor is operated in the region between A2 and A3.

【0155】デューティ比を下降させていく場合には、
ヒステリシス回路110により、進角の切り替えタイミ
ングが、上昇時のデューティ比90%から80%に変更
される。
When decreasing the duty ratio,
The hysteresis circuit 110 changes the timing for switching the advance angle from 90% to 80% when the duty ratio is increased.

【0156】従って、デューティ比を下降させていく場
合には、デューティ比が100%から80%になるま
で、モータは、進角40度で運転される。すなわち、デ
ューティ比が80%を超えるときは、モータは、A3と
A4の間の領域で運転される。
Therefore, when the duty ratio is decreased, the motor is operated at the advance angle of 40 degrees until the duty ratio changes from 100% to 80%. That is, when the duty ratio exceeds 80%, the motor is operated in the region between A3 and A4.

【0157】デューティ比が80%になると、進角が4
0度から30度に切り替わり、これにより、デューティ
比が80%のまま、モータの回転数が下降してA5の裸
特性上に移行する。すなわち、デューティ比が80%の
場合には、モータは、A5上で運転される。
When the duty ratio reaches 80%, the advance angle becomes 4
Switching from 0 degrees to 30 degrees, whereby the rotation speed of the motor decreases and the characteristics shift to the bare characteristic of A5 while the duty ratio remains 80%. That is, when the duty ratio is 80%, the motor operates on A5.

【0158】そして、デューティ比が80%から0%ま
で、モータは、進角30度で運転される。この場合に
は、モータは、A5の内側(グラフの原点側)の領域で
運転される。
Then, from the duty ratio of 80% to 0%, the motor is operated with the advance angle of 30 degrees. In this case, the motor is operated in the area inside A5 (on the origin side of the graph).

【0159】このように、本実施例では、指令電圧V0
の上昇、下降で印加電圧判別手段の出力タイミングにヒ
ステリシスをもたせることによって、運転範囲の拡大を
行うとともに、拡大した領域を任意に運転することが可
能となる。
As described above, in this embodiment, the command voltage V0
By giving a hysteresis to the output timing of the applied voltage determination means by the rise and fall of, the operating range can be expanded and the expanded region can be operated arbitrarily.

【0160】なお、本実施例では、実施例2の印加電圧
判別手段101にヒステリシス回路110が付加されて
いるが、本発明では、図示の構成に限らず、例えば、前
述した実施例3のn個の印加電圧判別手段101..1
0nに対してn個のヒステリシス回路を付加してもよ
い。
Although the hysteresis circuit 110 is added to the applied voltage discriminating means 101 of the second embodiment in the present embodiment, the present invention is not limited to the illustrated configuration, and for example, n of the above-mentioned third embodiment is used. Individual applied voltage determining means 101. . 1
You may add n hysteresis circuits to 0n.

【0161】(実施例5)以下に本発明の実施例5につ
いて添付図面を参照して説明する。
(Fifth Embodiment) The fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0162】図25は、本発明のブラシレスDCモータ
の駆動装置の駆動制御手段45の構成例を示すブロック
図である。
FIG. 25 is a block diagram showing an example of the structure of the drive control means 45 of the brushless DC motor drive device of the present invention.

【0163】同図に示すように、駆動制御手段45は、
インバータ43を駆動するインバータドライブ回路8
と、ロータ位置検出手段44の検出タイミングに合わせ
てブラシレスDCモータ40の駆動信号パターンを出力
する出力パターン発生回路9と、回転数指令11に従っ
てPWMチョッパ制御のチョップオン、チョップオフの
比率を設定する(チョップオン、チョップオフの比率は
可変)PWM信号P1を出力するPWM制御回路(PW
M発生回路)10と、チョップオン検出手段71と、開
放相選択手段72と、エッジ検出手段73とで構成され
ている。
As shown in the figure, the drive control means 45 is
Inverter drive circuit 8 for driving the inverter 43
And an output pattern generation circuit 9 for outputting a drive signal pattern of the brushless DC motor 40 in accordance with the detection timing of the rotor position detection means 44, and a chop-on / chop-off ratio of PWM chopper control is set in accordance with the rotation speed command 11. (The ratio of chop-on and chop-off is variable) PWM control circuit (PW that outputs PWM signal P1
M generation circuit) 10, chop-on detection means 71, open phase selection means 72, and edge detection means 73.

【0164】本実施例では、ロータ位置検出手段44の
出力(磁極位置信号)Up 、Vp 、Wp が、それぞれ、
チョップオン検出手段71によってPWMチョッパ制御
のチョップオン時に合わせて検出される。
In this embodiment, the outputs (magnetic pole position signals) Up, Vp, Wp of the rotor position detecting means 44 are respectively
It is detected by the chop-on detecting means 71 at the time of chop-on in the PWM chopper control.

【0165】そして、開放相選択手段72により、出力
パターン発生回路9の現在の駆動信号パターン出力に合
わせて、チョップオン検出手段71の出力の開放相が選
択される。
Then, the open phase selecting means 72 selects the open phase of the output of the chop-on detecting means 71 in accordance with the current drive signal pattern output of the output pattern generating circuit 9.

【0166】エッジ検出手段73は、この開放相選択手
段72の出力(開放相信号)P2のうちの必要とする任
意の一点でのエッジを保持させる(検出する)。このエ
ッジ検出手段73の出力(検出信号)P4およびPWM
制御回路10の出力(PWM信号)P1は、それぞれ、
出力パターン発生回路9に入力される。
The edge detecting means 73 holds (detects) the edge at any one desired point of the output (open phase signal) P2 of the open phase selecting means 72. The output (detection signal) P4 and PWM of this edge detection means 73
The output (PWM signal) P1 of the control circuit 10 is
It is input to the output pattern generation circuit 9.

【0167】そして、出力パターン発生回路9から、次
の駆動信号パターンがインバータドライブ回路8に入力
され、その駆動信号パターンに基づき、該インバータド
ライブ回路8により、インバータ43の各トランジスタ
Ta+ 、Tb+ 、Tc+ 、Ta- 、Tb- 、Tc- がそ
れぞれ駆動される。
Then, the next drive signal pattern is input from the output pattern generation circuit 9 to the inverter drive circuit 8, and based on the drive signal pattern, the inverter drive circuit 8 causes the respective transistors Ta + and Tb + of the inverter 43 to be driven. , Tc +, Ta-, Tb-, and Tc- are driven.

【0168】図26は、チョップオン検出手段71、開
放相選択手段72およびエッジ検出手段73の構成例を
示す回路図、図27は、図26に示す回路の動作を示す
タイミングチャートである。
FIG. 26 is a circuit diagram showing a configuration example of the chop-on detecting means 71, the open phase selecting means 72 and the edge detecting means 73, and FIG. 27 is a timing chart showing the operation of the circuit shown in FIG.

【0169】これらの図に示すように、チョップオン検
出手段71は、前記ロータ位置検出手段44の出力Up
、Vp 、Wp を直流電源Edと絶縁した検出信号Up
s、Vps、Wpsに変換するための絶縁カプラ70a、7
0b、70cと、3つのAND回路101、102、1
03からなるANDゲート100と、3つのEX−OR
回路111、112、113からなるEX−ORゲート
110とで構成される。ANDゲート100には、前記
検出信号Ups、Vps、Wpsと、前記PWM信号P1が入
力される。ANDゲート100からは、PWM信号P1
のチョップオン期間の信号成分としてデータ信号(パル
ス信号)Ups+ 、Vps+ 、Wps+ が出力される。その論
理式は、下記(26a)、(26b)、(26c)式の
通りである。
As shown in these figures, the chop-on detecting means 71 has the output Up of the rotor position detecting means 44.
, Up, Vp, Wp isolated from DC power source Ed
Isolation couplers 70a, 7 for converting to s, Vps, Wps
0b, 70c and three AND circuits 101, 102, 1
AND gate 100 consisting of 03 and three EX-ORs
The EX-OR gate 110 is composed of circuits 111, 112, and 113. The detection signals Ups, Vps, Wps and the PWM signal P1 are input to the AND gate 100. From the AND gate 100, the PWM signal P1
The data signals (pulse signals) Ups +, Vps +, Wps + are output as the signal components in the chop-on period. The logical formulas are as shown in the following formulas (26a), (26b) and (26c).

【0170】Ups+ =Ups・P1...(26a) Vps+ =Vps・P1...(26b) Wps+ =Wps・P1...(26c) EX−ORゲート110には、前記データ信号Ups+ 、
Vps+ 、Wps+ と、前記PWM信号P1が入力される。
EX−ORゲート110からは、前記PWM信号P1の
チョップオン期間の信号成分Ups+ 、Vps+ 、Wps+ に
対して電気角でそれぞれ180度位相の遅れたチョップ
オン期間の信号成分として、データ信号Ups- 、Vps-
、Wps- が出力される。その論理式は、下記(27
a)、(27b)、(27c)式の通りである。
Ups + = Ups · P1. . . (26a) Vps + = Vps.P1. . . (26b) Wps + = Wps · P1. . . (26c) The EX-OR gate 110 has the data signal Ups +,
Vps +, Wps + and the PWM signal P1 are input.
From the EX-OR gate 110, a data signal Ups- is output as a signal component in the chop-on period that is delayed by 180 degrees in electrical angle from the signal components Ups +, Vps +, and Wps + in the chop-on period of the PWM signal P1. Vps-
, Wps- are output. The logical formula is (27)
This is as shown in equations (a), (27b) and (27c).

【0171】[0171]

【数2】 [Equation 2]

【0172】ここで、NOT(Ups+ )、NOT(Vps
+ )、NOT(Wps+ )、NOT(P1)は、それぞ
れ、Ups+ 、Vps+ 、Wps+ 、P1の否定を表す。
Here, NOT (Ups +), NOT (Vps
+), NOT (Wps +), and NOT (P1) represent negation of Ups +, Vps +, Wps +, and P1, respectively.

【0173】これらデータ信号Ups+ 、Vps+ 、Wps+
、Ups- 、Vps- 、Wps- は、チョップオン期間に現
れる逆起電圧と、スパイク電圧とに対応する信号であ
る。
These data signals Ups +, Vps +, Wps +
, Ups-, Vps-, Wps- are signals corresponding to the counter electromotive voltage appearing during the chop-on period and the spike voltage.

【0174】開放相選択手段72は、データ選択器12
1と、3つのAND回路201、202、203からな
るANDゲート200と、ORゲート210とで構成さ
れる。
The open phase selecting means 72 is the data selector 12
1, an AND gate 200 including three AND circuits 201, 202, and 203, and an OR gate 210.

【0175】データ信号Ups+ 、Vps+ 、Wps+ 、Ups
- 、Vps- 、Wps- は、データ選択器121のデータ信
号としてデータ選択器121に入力される。
Data signals Ups +, Vps +, Wps +, Ups
-, Vps-, and Wps- are input to the data selector 121 as data signals of the data selector 121.

【0176】一方、この開放相選択手段72では、出力
パターン発生回路9から出力される駆動信号パターンT
ad+ 、Tbd+ 、Tcd+ 、Tad- 、Tbd- 、T
cd- に基づいて、開放相選択信号S1、S2、S3が
生成される。
On the other hand, in the open phase selecting means 72, the drive signal pattern T output from the output pattern generating circuit 9 is output.
ad +, Tbd +, Tcd +, Tad-, Tbd-, T
The open phase selection signals S1, S2, S3 are generated based on cd-.

【0177】この場合、出力パターン発生回路9から出
力される駆動信号パターンTad+、Tbd+ 、Tcd+
、Tad- 、Tbd- 、Tcd- は、ANDゲート2
00に入力され、このANDゲート200により、信号
K1、K2、K3が生成される。これら信号K1、K
2、K3は、ORゲート210に入力され、ORゲート
210により、開放相選択信号S1が生成される。ま
た、開放相選択信号S2として、駆動信号パターンTb
d+ を使用し、開放相選択信号S3として、Tcd+ を
使用する。K1、K2、K3およびS1の論理式は、そ
れぞれ、(28a)、(28b)、(28c)および
(29)式の通りである。
In this case, the drive signal patterns Tad +, Tbd +, Tcd + output from the output pattern generating circuit 9 are output.
, Tad-, Tbd-, Tcd- are AND gates 2
00, and the AND gate 200 generates signals K1, K2, and K3. These signals K1, K
2, K3 are input to the OR gate 210, and the OR gate 210 generates the open phase selection signal S1. Further, as the open phase selection signal S2, the drive signal pattern Tb
d + is used, and Tcd + is used as the open phase selection signal S3. The logical expressions of K1, K2, K3 and S1 are as shown in expressions (28a), (28b), (28c) and (29), respectively.

【0178】 K1=Tad+ ・Tcd- ...(28a) K2=Tbd+ ・Tad- ...(28b) K3=Tcd+ ・Tbd- ...(28c) S1=K1+K2+K3 ...(29) これら開放相選択信号S1、S2、S3は、それぞれ、
データ選択器121に入力され、データ選択器121に
より、図28に示す真理値表に従って、前記データ信号
Ups+ 、Vps+ 、Wps+ 、Ups- 、Vps- 、Wps- の各
々の開放期間のみが選択され、開放相信号P2が出力さ
れる。この開放相信号P2は、エッジ検出手段73に入
力される。
K1 = Tad + .Tcd-. . . (28a) K2 = Tbd + .Tad-. . . (28b) K3 = Tcd + .Tbd-. . . (28c) S1 = K1 + K2 + K3. . . (29) These open phase selection signals S1, S2, S3 are respectively
The data selector 121 inputs the data signals Ups +, Vps +, Wps +, Ups-, Vps-, and Wps- to each open period according to the truth table shown in FIG. 28. The open phase signal P2 is output. The open phase signal P2 is input to the edge detecting means 73.

【0179】エッジ検出手段73は、主に、モノマルチ
311と、モノマルチ312とで構成される。
The edge detecting means 73 is mainly composed of a mono-multi 311 and a mono-multi 312.

【0180】前記開放相信号P2は、まず、モノマルチ
311に入力される。該モノマルチ311は、開放相信
号P2の最初のパルスのエッジ(立ち上がりエッジ)に
同期してトリガされ、さらに、順次入力されるパルスの
エッジに同期してリトリガされ、これにより、外付け抵
抗R1と外付けコンデンサC1の時定数t1によって決
定されるパルス幅のパルス信号P3を出力する。
The open phase signal P2 is first input to the monomulti 311. The mono-multi 311 is triggered in synchronization with the edge (rising edge) of the first pulse of the open phase signal P2, and is further retriggered in synchronization with the edges of the pulses that are sequentially input, whereby the external resistor R1 is connected. And a pulse signal P3 having a pulse width determined by the time constant t1 of the external capacitor C1.

【0181】このモノマルチ311の出力、すなわち、
パルス信号P3は、モノマルチ312に入力される。該
モノマルチ312は、パルス信号P3の最初のパルスの
エッジに同期してトリガされ、これにより、外付け抵抗
R2と外付けコンデンサC2の時定数t2によって決定
されるパルス幅のパルス信号(検出信号)P4を出力す
る。
The output of this monomulti 311, that is,
The pulse signal P3 is input to the monomulti 312. The monomulti 312 is triggered in synchronization with the edge of the first pulse of the pulse signal P3, whereby a pulse signal (detection signal) having a pulse width determined by the time constant t2 of the external resistor R2 and the external capacitor C2. ) Output P4.

【0182】ここで、開放相信号P2は、前記PWM信
号P1のチョッピング周期のオン期間に同期した信号と
して検出される。開放相信号P2には、検出エッジとス
パイク電圧によるエッジとが含まれている。このスパイ
ク電圧もチョッピング周期のオン期間に同期して現れ、
ブラシレスDCモータの負荷運転によって、モータ電流
が増加するのに従いチョッピング周期のオン期間以内で
時間幅が増加し、パルスエッジも増加する。
Here, the open phase signal P2 is detected as a signal synchronized with the ON period of the chopping cycle of the PWM signal P1. The open phase signal P2 includes a detection edge and an edge due to a spike voltage. This spike voltage also appears in synchronization with the on period of the chopping cycle,
Due to the load operation of the brushless DC motor, the time width increases within the ON period of the chopping cycle as the motor current increases, and the pulse edge also increases.

【0183】このスパイク電圧の発生タイミングは、転
流タイミングと一致しているため、隣接する検出エッジ
とスパイク電圧によるエッジとは、発生時間にチョッピ
ング周期以下の時間差がある。従って、モノマルチ31
1によって、開放相信号P2に対し時定数t1のパルス
幅を持たせた波形成形を行う。モノマルチ311の時定
数t1の設定条件は、下記(30)式の通りとするのが
好ましい。
Since the generation timing of this spike voltage coincides with the commutation timing, there is a time difference of less than the chopping cycle in the generation time between the adjacent detection edge and the edge due to the spike voltage. Therefore, Mono Multi 31
By 1, waveform shaping is performed with the open phase signal P2 having a pulse width of time constant t1. It is preferable that the setting condition of the time constant t1 of the monomulti 311 is as shown in the following formula (30).

【0184】 1.5T<t1(=C1・R1)<2.0T...(30) なお、Tは、PWM信号P1のチョッピング周波数fc
によって決定されるチョッピング周期T(T=1/fc
)を表す。
1.5T <t1 (= C1 · R1) <2.0T. . . (30) where T is the chopping frequency fc of the PWM signal P1
Chopping cycle T (T = 1 / fc
) Represents.

【0185】結果としてパルス信号P3を得る。このパ
ルス信号P3の立ち上がりエッジが、進角θが30度以
上進んだロータ位置検出信号に対応する。
As a result, the pulse signal P3 is obtained. The rising edge of the pulse signal P3 corresponds to the rotor position detection signal with the advance angle θ advanced by 30 degrees or more.

【0186】ここで、進角θが30度進んだ検出位置を
30度シフトした転流を行った場合を仮定すると、パル
ス信号P3の立ち上がりエッジから次の立ち下がりエッ
ジまでの期間(パルス信号P3のパルス幅)は、30度
進んだ検出エッジと、転流後の還流モードで現れるスパ
イク電圧の影響とによって定まる。
Here, assuming that the detection position where the advance angle θ advances by 30 degrees is shifted by 30 degrees, commutation is performed, the period from the rising edge of the pulse signal P3 to the next falling edge (pulse signal P3 Pulse width) is determined by the detection edge advanced by 30 degrees and the effect of the spike voltage appearing in the return mode after commutation.

【0187】モノマルチ312は、パルス信号P3の立
ち上がりエッジのみを検出し、時定数t2によって決定
されるパルス幅の検出信号P4を出力する。
The monomulti 312 detects only the rising edge of the pulse signal P3 and outputs a detection signal P4 having a pulse width determined by the time constant t2.

【0188】結果として、開放相信号P2の最初のパル
スの立ち上がりエッジ、すなわち、最初の検出エッジの
みが検出され、ブラシレスDCモータの運転で負荷の有
無に影響なく、常に正確な30度以上進んだロータ位置
検出信号、すなわち、検出信号P4が得られる。
As a result, only the rising edge of the first pulse of the open phase signal P2, that is, only the first detection edge is detected, and the brushless DC motor operation always advances accurately by 30 degrees or more regardless of the presence or absence of the load. The rotor position detection signal, that is, the detection signal P4 is obtained.

【0189】このように本実施例では、ロータ位置検出
手段44の出力に、検出すべきロータ磁極位置の信号に
加え、転流後の還流モードで現れるスパイク電圧が含ま
れている場合でも、ロータ磁極位置を適正かつ確実に検
出することができ、これにより、常に正常な運転を行う
ことができる。
As described above, in this embodiment, even if the output of the rotor position detecting means 44 includes the signal of the rotor magnetic pole position to be detected and the spike voltage appearing in the recirculation mode after commutation, the rotor is detected. It is possible to detect the magnetic pole position properly and surely, so that normal operation can always be performed.

【0190】なお、本実施例では、論理素子により開放
相を選択しているが、本発明では、図示の構成に限定さ
れない。例えば、マイコン等を使用する場合、開放相
は、出力される駆動信号パターンにおいて一義的に決ま
るため、駆動パターンの出力と同時にマイコンから開放
相選択信号を出力し、この開放相選択信号に基づいて、
データ選択器121が、データ信号Ups+ 、Vps+ 、W
ps+ 、Ups- 、Vps- 、Wps- の各々開放期間のみを選
択し、開放相信号P2を出力するように構成してもよ
い。
Although the open phase is selected by the logic element in the present embodiment, the present invention is not limited to the illustrated configuration. For example, when using a microcomputer or the like, the open phase is uniquely determined by the output drive signal pattern, so the open phase selection signal is output from the microcomputer at the same time as the output of the drive pattern, and based on this open phase selection signal. ,
The data selector 121 outputs the data signals Ups +, Vps +, W
The open phase signal P2 may be output by selecting only the open period of each of ps +, Ups−, Vps−, and Wps−.

【0191】また、前記データ信号をマイコンに直接取
り込み、マイコン内部ですべて処理するような構成であ
ってもよい。
Further, the data signal may be directly taken in by the microcomputer and processed entirely in the microcomputer.

【0192】(実施例6)以下に本発明の実施例6つい
て添付図面を参照して説明する。
(Sixth Embodiment) A sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0193】図29は、本発明のブラシレスDCモータ
の駆動装置の他の構成例を示すブロック図である。な
お、前述した実施例5との共通点については説明を省略
し、相違点を説明する。
FIG. 29 is a block diagram showing another example of the configuration of the brushless DC motor drive device of the present invention. The description of the common points with the above-described fifth embodiment will be omitted, and the different points will be described.

【0194】同図に示すように、本実施例のブラシレス
DCモータの駆動装置は、ロータ位置検出手段44から
の磁極位置信号Up 、Vp 、Wp に基づいて生成された
検出信号P4から、ブラシレスDCモータ40の回転数
を検出し、この回転数に基づいて、適切な位相シフト量
を設定することによって、高効率で広範囲な運転を可能
としたものである。
As shown in the figure, in the brushless DC motor drive device of this embodiment, the brushless DC is generated from the detection signal P4 generated based on the magnetic pole position signals Up, Vp and Wp from the rotor position detecting means 44. By detecting the rotation speed of the motor 40 and setting an appropriate phase shift amount based on this rotation speed, a highly efficient and wide-range operation is possible.

【0195】本実施例では、エッジ検出手段73の出力
側に、制御部(シフト量設定手段)400が接続され、
制御部400の出力側に、出力パターン発生回路9が接
続されている。この場合、エッジ検出手段73から制御
部400に検出信号P4が入力され、制御部400は、
この検出信号P4に基づいて、出力パターン発生回路9
の作動を制御する。
In this embodiment, the control section (shift amount setting means) 400 is connected to the output side of the edge detecting means 73,
The output pattern generation circuit 9 is connected to the output side of the control unit 400. In this case, the detection signal P4 is input from the edge detection unit 73 to the control unit 400, and the control unit 400
Based on this detection signal P4, the output pattern generation circuit 9
Control the operation of.

【0196】この制御部400は、例えば、各入力信号
をデジタル信号に変換するA/D変換器、I/Oポー
ト、タイマカウンタ(タイマ)、CPUおよびROMや
EEPROM等のメモリ等を備えたマイクロコンピュー
タで構成されており、エッジ検出手段73からの検出信
号P4等に基づき適切な位相シフト量を設定するように
なっている。
The control unit 400 is provided with, for example, an A / D converter for converting each input signal into a digital signal, an I / O port, a timer counter (timer), a CPU, and a micro memory including a memory such as a ROM and an EEPROM. It is composed of a computer and is adapted to set an appropriate phase shift amount based on the detection signal P4 from the edge detection means 73 and the like.

【0197】この場合、制御部400からの最終的に補
正処理された位相シフト量によって決定されるタイミン
グで、転流信号が出力され、この転流信号に基づき、出
力パターン発生回路9から、次の駆動信号パターンTa
d+ 、Tbd+ 、Tcd+ 、Tad- 、Tbd- 、Tc
d- が出力されるようになっている。
In this case, the commutation signal is output at the timing determined by the finally corrected phase shift amount from the control unit 400, and based on this commutation signal, the output pattern generation circuit 9 outputs the next signal. Drive signal pattern Ta
d +, Tbd +, Tcd +, Tad-, Tbd-, Tc
d- is output.

【0198】具体的には、表面磁石型ロータ構造のブラ
シレスDCモータの駆動(id=0制御)をする場合に
は、例えば、ロータ位置検出手段44による検出点(検
出時点)を電気角で30度進むように設定し、制御部4
00により30度シフトする(遅らせる)。これによ
り、常に進角0度の位置での駆動(転流)が可能とな
る。
Specifically, when the brushless DC motor having the surface magnet type rotor structure is driven (id = 0 control), for example, the detection point (detection time point) by the rotor position detection means 44 is 30 in electrical angle. Set to advance once, control unit 4
00 shifts 30 degrees (delays). As a result, driving (commutation) at a position where the advance angle is 0 degrees is always possible.

【0199】また、磁石埋め込み型ロータ構造のブラシ
レスDCモータの駆動において、高回転領域での運転範
囲を拡大させる場合(弱め界磁制御)には、例えば、下
記のようにすればよい。
Further, in driving the brushless DC motor having the magnet embedded rotor structure, when the operating range in the high rotation region is expanded (field weakening control), for example, the following may be performed.

【0200】ロータ位置検出手段44による検出点を電
気角で40度以上進むように設定し、低・中回転領域で
は、制御部400により所定角度シフトし、例えば、進
角が20度進む位置で駆動し、リラクタンストルクを活
かした効率の良い運転を行う。一方、高回転領域では、
制御部400により回転数に応じて所定角度シフトす
る。これにより、シフト0、すなわち、進角が40度以
上進む位置まで、運転範囲が拡大される。
The detection point by the rotor position detecting means 44 is set to advance by 40 degrees or more in electrical angle, and in the low / medium rotation region, the control section 400 shifts by a predetermined angle, for example, at the position where the advance angle advances by 20 degrees. Drive and perform efficient operation utilizing reluctance torque. On the other hand, in the high rotation range,
The control unit 400 performs a predetermined angle shift according to the rotation speed. As a result, the operating range is expanded to shift 0, that is, to a position where the advance angle advances by 40 degrees or more.

【0201】なお、前記低・中回転領域での位相シフト
量(シフト量)は、本来、モータ電流、または負荷トル
ク等に基づいて決定しなければならないが、本実施例で
は、定格負荷での効率が良くなるような位相シフト量を
低・中回転領域において設定している。
The amount of phase shift (shift amount) in the low / medium rotation range should be determined based on the motor current, load torque, etc. The amount of phase shift that improves efficiency is set in the low / medium rotation range.

【0202】次に、ブラシレスDCモータ40の駆動制
御における転流タイミングの制御について説明する。
Next, control of commutation timing in drive control of the brushless DC motor 40 will be described.

【0203】図30は、1転流サイクルにおける制御部
400の動作を示すフローチャートである。以下、この
フローチャートに基づいて説明する。
FIG. 30 is a flow chart showing the operation of the control section 400 in one commutation cycle. Hereinafter, description will be given based on this flowchart.

【0204】まず、ロータ位置検出手段44からの磁極
位置信号Up 、Vp 、Wp に基づいて生成された検出信
号P4から、ブラシレスDCモータ40の回転数(ロー
タ42の回転数)を計測し、その回転数を読み込む(ス
テップS101)。
First, the rotational speed of the brushless DC motor 40 (rotational speed of the rotor 42) is measured from the detection signal P4 generated based on the magnetic pole position signals Up, Vp and Wp from the rotor position detecting means 44, and The number of rotations is read (step S101).

【0205】このステップS101では、隣接する2つ
の検出信号P4の間隔、すなわち、検出信号P4の立ち
上がりから次の検出信号P4の立ち上がりまでの時間を
計測し、その計測値に基づいて、ブラシレスDCモータ
40の回転数を算出する。
In step S101, the interval between two adjacent detection signals P4, that is, the time from the rise of the detection signal P4 to the rise of the next detection signal P4 is measured, and the brushless DC motor is measured based on the measured value. The number of rotations of 40 is calculated.

【0206】次いで、この回転数に基づいて、制御部4
00に内蔵されたメモリから位相シフト量のデータを読
み出す(ステップS102)。
Then, based on this rotation speed, the control unit 4
The data of the phase shift amount is read out from the memory built in 00 (step S102).

【0207】この場合、前記メモリには、予め、実験等
により収集された回転数に対応する位相シフト量のデー
タがテーブル化されて記憶されており、このステップS
102では、そのメモリから回転数に対応した適切な位
相シフト量のデータが読み出される。なお、前記位相シ
フト量のデータは、時間に換算されたデータとして記憶
されている。
In this case, in the memory, the data of the phase shift amount corresponding to the rotation speed collected by the experiment or the like is tabulated and stored in advance, and this step S
At 102, data of an appropriate phase shift amount corresponding to the rotation speed is read from the memory. The phase shift amount data is stored as time-converted data.

【0208】次いで、前記読み出された位相シフト量に
基づいて、タイマ時間を設定する(ステップS10
3)。
Next, the timer time is set based on the read phase shift amount (step S10).
3).

【0209】次いで、タイマカウントを開始する(ステ
ップS104)。
Then, the timer count is started (step S104).

【0210】次いで、タイマ時間が経過した(タイムア
ップ)か否かを判定する(ステップS105)。
Next, it is determined whether or not the timer time has elapsed (time-up) (step S105).

【0211】前記ステップS105において、タイマ時
間経過前と判断した場合には、ステップS104に戻
り、タイマカウントを続行し(ステップS104)、再
度、タイマ時間が経過したか否かを判定する(ステップ
S105)。
When it is determined in step S105 that the timer time has not yet elapsed, the process returns to step S104, the timer count is continued (step S104), and it is determined again whether the timer time has elapsed (step S105). ).

【0212】前記ステップS105において、タイマ時
間経過と判断した場合には、転流信号を出力する(ステ
ップS106)。
If it is determined in step S105 that the timer time has elapsed, a commutation signal is output (step S106).

【0213】以上で、この1転流サイクルのプログラム
(制御動作)を終了する。
This completes the program (control operation) for this one commutation cycle.

【0214】このように、本実施例では、ロータ位置検
出手段44による検出点が電気角で30度以上進むよう
に設定できるので、ブラシレスDCモータ40の運転範
囲が広がる。
As described above, in this embodiment, since the detection point by the rotor position detecting means 44 can be set so as to advance by an electrical angle of 30 degrees or more, the operating range of the brushless DC motor 40 is expanded.

【0215】また、制御部400により転流のポイント
を所定角度シフトする(遅らせる)ことができるので、
低・中回転領域での運転効率を向上させることができ
る。
Further, since the commutation point can be shifted (delayed) by a predetermined angle by the control unit 400,
It is possible to improve the operating efficiency in the low / medium speed range.

【0216】そして、位相シフト量(転流を遅らせる時
間)が、回転数に応じて自動的に設定されるので、より
精密な運転制御を容易、かつ確実に行うことができる。
Since the phase shift amount (time for delaying commutation) is automatically set according to the number of revolutions, more precise operation control can be performed easily and reliably.

【0217】なお、本実施例では、制御部400は、主
に、回転数の読み込み、位相シフトのデータの記憶、タ
イマカウント等を行っているが、本発明では、これらの
他、PWM制御回路10、出力パターン発生回路9の動
作、回転数指令11の読み込み、その他デジタル信号の
処理等を制御部400が一括して行うように構成しても
よい。
In the present embodiment, the control unit 400 mainly reads the number of revolutions, stores the data of the phase shift, counts the timer, etc., but in the present invention, in addition to these, the PWM control circuit. 10. The control unit 400 may collectively perform the operation of the output pattern generation circuit 9, the reading of the rotation speed command 11, and the processing of other digital signals.

【0218】(実施例7)以下に本発明の実施例7つい
て添付図面を参照して説明する。
(Embodiment 7) Embodiment 7 of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0219】図31は、本発明のブラシレスDCモータ
の駆動装置の他の構成例を示すブロック図である。な
お、前述した実施例6との共通点については説明を省略
し、相違点を説明する。
FIG. 31 is a block diagram showing another structural example of the drive device for the brushless DC motor of the present invention. The description of the common points with the above-described sixth embodiment will be omitted, and the different points will be described.

【0220】同図に示すように、本実施例のブラシレス
DCモータの駆動装置は、前記実施例6の構成に加え、
モータ電流を検出する電流検出手段401を有してい
る。この場合、モータ電流は、電流検出手段401によ
って検出され、そのモータ電流の検出値(モータ電流
値)は、電流検出手段401から制御部400に入力さ
れる。
As shown in the figure, the brushless DC motor drive device of the present embodiment has the configuration of the sixth embodiment,
It has a current detection means 401 for detecting the motor current. In this case, the motor current is detected by the current detection unit 401, and the detected value of the motor current (motor current value) is input from the current detection unit 401 to the control unit 400.

【0221】次に、ブラシレスDCモータ40の駆動制
御における転流タイミングの制御について説明する。
Next, commutation timing control in the drive control of the brushless DC motor 40 will be described.

【0222】図32は、1転流サイクルにおける制御部
400の動作を示すフローチャートである。以下、この
フローチャートに基づいて説明する。
FIG. 32 is a flow chart showing the operation of the control section 400 in one commutation cycle. Hereinafter, description will be given based on this flowchart.

【0223】まず、ロータ位置検出手段44からの磁極
位置信号Up 、Vp 、Wp に基づいて生成された検出信
号P4から、ブラシレスDCモータ40の回転数(ロー
タ42の回転数)を計測し、その回転数を読み込む(ス
テップP101)。
First, the rotation speed of the brushless DC motor 40 (rotation speed of the rotor 42) is measured from the detection signal P4 generated based on the magnetic pole position signals Up, Vp and Wp from the rotor position detecting means 44, and The number of rotations is read (step P101).

【0224】このステップP101では、隣接する2つ
の検出信号P4の間隔、すなわち、検出信号P4の立ち
上がりから次の検出信号P4の立ち上がりまでの時間を
計測し、その計測値に基づいて、ブラシレスDCモータ
40の回転数を算出する。
In step P101, the interval between two adjacent detection signals P4, that is, the time from the rise of the detection signal P4 to the rise of the next detection signal P4 is measured, and the brushless DC motor is measured based on the measured value. The number of rotations of 40 is calculated.

【0225】次いで、モータ電流値を読み込む(ステッ
プP102)。
Then, the motor current value is read (step P102).

【0226】次いで、前記回転数とモータ電流値とに基
づいて、制御部400に内蔵されたメモリから位相シフ
ト量のデータを読み出す(ステップP103)。
Next, based on the rotation speed and the motor current value, the data of the phase shift amount is read from the memory built in the control section 400 (step P103).

【0227】この場合、前記メモリには、予め、実験等
により収集された回転数およびモータ電流値に対応する
位相シフト量のデータがテーブル化されて記憶されてお
り、このステップP103では、そのメモリから回転数
およびモータ電流値に対応した適切な位相シフト量のデ
ータが読み出される。なお、前記位相シフト量のデータ
は、時間に換算されたデータとして記憶されている。
In this case, in the memory, the data of the phase shift amount corresponding to the rotation speed and the motor current value collected by the experiment or the like is tabulated and stored in advance, and in step P103, the memory is stored. Data of an appropriate phase shift amount corresponding to the rotation speed and the motor current value is read from. The phase shift amount data is stored as time-converted data.

【0228】次いで、前記読み出された位相シフト量に
基づいて、タイマ時間を設定する(ステップP10
4)。
Then, the timer time is set based on the read phase shift amount (step P10).
4).

【0229】次いで、タイマカウントを開始する(ステ
ップP105)。
Then, the timer count is started (step P105).

【0230】次いで、タイマ時間が経過した(タイムア
ップ)か否かを判定する(ステップP106)。
Then, it is determined whether or not the timer time has elapsed (time-up) (step P106).

【0231】前記ステップP106において、タイマ時
間経過前と判断した場合には、ステップP105に戻
り、タイマカウントを続行し(ステップP105)、再
度、タイマ時間が経過したか否かを判定する(ステップ
P106)。
If it is determined in step P106 that the timer time has not elapsed, the process returns to step P105, the timer count is continued (step P105), and it is again determined whether the timer time has elapsed (step P106). ).

【0232】前記ステップP106において、タイマ時
間経過と判断した場合には、転流信号を出力する(ステ
ップP107)。
When it is determined in step P106 that the timer time has elapsed, a commutation signal is output (step P107).

【0233】以上で、この1転流サイクルのプログラム
(制御動作)を終了する。
This completes the program (control operation) for this one commutation cycle.

【0234】このように、本実施例でも前述した実施例
6と同様に、ロータ位置検出手段44による検出点が電
気角で30度以上進むように設定できるので、ブラシレ
スDCモータ40の運転範囲が広がり、制御部400に
より転流のポイントを所定角度シフトする(遅らせる)
ことができるので、低・中回転領域での運転効率を向上
させることができる。
As described above, also in this embodiment, as in the case of the above-described sixth embodiment, the detection point by the rotor position detecting means 44 can be set so as to advance by 30 electrical degrees or more, so that the operating range of the brushless DC motor 40 is increased. Spread, and the control unit 400 shifts (delays) the commutation point by a predetermined angle.
Therefore, the operating efficiency in the low / medium speed range can be improved.

【0235】また、本実施例では、位相シフト量(転流
を遅らせる時間)が、回転数およびモータ電流値に応じ
て自動的に設定されるので、より精密な運転制御を容
易、かつ確実に行うことができる。
Further, in this embodiment, since the phase shift amount (time to delay commutation) is automatically set according to the rotation speed and the motor current value, more precise operation control can be performed easily and reliably. It can be carried out.

【0236】よって、高回転領域での運転範囲が拡大さ
れるとともに、特に、低・中回転領域での運転効率が向
上する。また、運転範囲全般に渡って(弱め界磁運転を
しない場合)、高効率運転が可能となる(特に、埋め込
み磁石型ロータ構造のモータの場合に有利である)。
Therefore, the operating range in the high rotation speed range is expanded, and the operating efficiency is improved especially in the low / medium speed rotation speed range. In addition, high efficiency operation becomes possible over the entire operating range (when field weakening operation is not performed) (particularly advantageous in the case of a motor having an embedded magnet type rotor structure).

【0237】なお、本実施例では、制御部400は、主
に、回転数の読み込み、位相シフトのデータの記憶、タ
イマカウント、モータ電流値の読み込み(A/D変換)
等を行っているが、本発明では、これらの他、PWM制
御回路10、出力パターン発生回路9の動作、回転数指
令11の読み込み、その他デジタル信号の処理等を制御
部400が一括して行うように構成してもよい。
In this embodiment, the control unit 400 mainly reads the rotation speed, stores the phase shift data, the timer count, and reads the motor current value (A / D conversion).
However, in the present invention, in addition to the above, the control unit 400 collectively performs operations of the PWM control circuit 10 and the output pattern generation circuit 9, reading of the rotation speed command 11, and other processing of digital signals. It may be configured as follows.

【0238】[0238]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のブラシレ
スDCモータの駆動装置によれば、ロータ位置検出信号
を正確に電気角で30度以上進むように設定することが
できる。このため、進角を設定し得る範囲(角度範囲)
が広がり、これにより、ブラシレスDCモータの運転範
囲を拡大させることができ、また、効率を改善すること
ができる。
As described above, according to the brushless DC motor drive device of the present invention, the rotor position detection signal can be set so as to accurately advance by 30 degrees or more in electrical angle. For this reason, the range in which the lead angle can be set (angle range)
, Thereby expanding the operating range of the brushless DC motor and improving the efficiency.

【0239】また、印加電圧判別手段と、第1、第2、
第3のゲイン切り替え手段とを有する場合には、第1、
第2、第3の増幅手段による線間電圧の増幅率を変更す
ることができるので、さらに運転範囲を拡大させること
ができる。
Further, the applied voltage discriminating means and the first, second,
If the third gain switching means is included, the first,
Since the amplification factor of the line voltage by the second and third amplifying means can be changed, the operating range can be further expanded.

【0240】また、n個の印加電圧判別手段(nは2以
上の整数)と、n個のゲイン切り替え手段とを有する場
合には、モータ運転中に、運転範囲を段階的に拡大させ
ることが可能となる。
Further, in the case of having n applied voltage discriminating means (n is an integer of 2 or more) and n gain switching means, the operating range can be expanded stepwise during motor operation. It will be possible.

【0241】また、前記印加電圧判別手段にヒステリシ
ス回路を付設した場合には、運転範囲を拡大し、拡大し
た領域を任意に運転することが可能となる。
When a hysteresis circuit is attached to the applied voltage determining means, the operating range can be expanded and the expanded area can be operated arbitrarily.

【0242】また、ロータ位置検出手段からの信号を、
PWMチョッパ制御のチョップオン時に合わせて検出す
るチョップオン検出手段と、チョップオン検出手段から
の信号を開放相に合わせて選択する開放相選択手段と、
開放相選択手段からの信号に基づいて所定のエッジを検
出するエッジ検出手段とを有する場合には、特に、ロー
タの磁極位置を適正かつ確実に検出することができ、よ
って、正常な運転を行うことができる。
Further, the signal from the rotor position detecting means is
A chop-on detecting means for detecting at the time of chop-on of PWM chopper control, and an open-phase selecting means for selecting a signal from the chop-on detecting means according to an open phase,
In the case of having the edge detecting means for detecting a predetermined edge based on the signal from the open phase selecting means, in particular, the magnetic pole position of the rotor can be detected properly and surely, thus performing normal operation. be able to.

【0243】また、ロータ位置検出手段により所定のロ
ータの磁極位置が検出され、ロータが所定の位相シフト
量回転した後に、転流信号を出力するよう構成されてい
る場合には、容易に、ブラシレスDCモータの運転範囲
を拡大し、また、効率を向上させることができる。
If the rotor position detecting means detects the magnetic pole position of a predetermined rotor and outputs the commutation signal after the rotor has rotated a predetermined amount of phase shift, brushless operation can be easily performed. The operating range of the DC motor can be expanded and the efficiency can be improved.

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

【図1】従来のセンサレスブラシレスDCモータの駆動
装置を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a conventional sensorless brushless DC motor drive device.

【図2】従来のセンサレスブラシレスDCモータの駆動
装置のロータ位置検出手段のうちの位相分を示す回路図
である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing phases of a rotor position detecting means of a conventional sensorless brushless DC motor driving device.

【図3】表面磁石型ロータを模式的に示す平面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view schematically showing a surface magnet type rotor.

【図4】埋め込み磁石型ロータを模式的に示す平面図で
ある。
FIG. 4 is a plan view schematically showing an embedded magnet type rotor.

【図5】最大トルク制御を行ったときの進角θ−トルク
T特性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an advance angle θ-torque T characteristic when maximum torque control is performed.

【図6】本発明のブラシレスDCモータの駆動装置の構
成例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of a brushless DC motor drive device of the present invention.

【図7】本発明におけるブラシレスDCモータの励磁パ
ターンを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an excitation pattern of a brushless DC motor according to the present invention.

【図8】本発明において、ブラシレスDCモータにおけ
る進角0度の場合のU相、V相、W相の逆起電力ea 、
eb 、ec と、駆動信号との関係を示す図である。
FIG. 8 is a back electromotive force ea of U phase, V phase, and W phase when the advance angle is 0 degree in the brushless DC motor according to the present invention;
It is a figure which shows the relationship between eb and ec, and a drive signal.

【図9】本発明におけるチョッパ制御でTa+ −Tb-
が導通時の等価回路を示す回路図である。
FIG. 9 shows Ta + -Tb- in the chopper control of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing an equivalent circuit when is conductive.

【図10】本発明における逆起電力の検出タイミングを
示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a detection timing of a back electromotive force in the present invention.

【図11】本発明におけるロータ位置検出手段の構成例
を示す回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration example of rotor position detecting means in the present invention.

【図12】本発明におけるロータ位置検出の検出タイミ
ングを示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing the detection timing of rotor position detection in the present invention.

【図13】図11に示す回路図における各部の信号波形
を示すタイミングチャートである。
13 is a timing chart showing signal waveforms of various parts in the circuit diagram shown in FIG.

【図14】本発明におけるロータ位置検出手段の他の構
成例の主要部を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing a main part of another configuration example of the rotor position detecting means in the present invention.

【図15】本発明における印加電圧判別手段の構成例を
示す回路図である。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration example of an applied voltage determining means in the present invention.

【図16】本発明におけるフォトモススイッチの構成例
を示す回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration example of a photo MOS switch according to the present invention.

【図17】本発明におけるモータ裸特性を示すグラフで
ある。
FIG. 17 is a graph showing a motor bare characteristic according to the present invention.

【図18】本発明におけるモータ効率を示すグラフであ
る。
FIG. 18 is a graph showing motor efficiency in the present invention.

【図19】本発明におけるインバータ効率を示すグラフ
である。
FIG. 19 is a graph showing the inverter efficiency in the present invention.

【図20】本発明における第1の増幅手段の他の構成例
を示す回路図である。
FIG. 20 is a circuit diagram showing another configuration example of the first amplifying means in the present invention.

【図21】本発明における印加電圧判別手段の他の構成
例を示す回路図である。
FIG. 21 is a circuit diagram showing another configuration example of the applied voltage determining means in the present invention.

【図22】本発明における印加電圧判別手段およびその
近傍の回路の他の構成例を示す回路図である。
FIG. 22 is a circuit diagram showing another configuration example of the applied voltage determining means and circuits in the vicinity thereof in the present invention.

【図23】本発明における比較器およびフリップフロッ
プの入出力の関係を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a relationship between inputs and outputs of a comparator and a flip-flop in the present invention.

【図24】本発明におけるT−N特性を示すグラフであ
る。
FIG. 24 is a graph showing TN characteristics in the present invention.

【図25】本発明における駆動制御手段の構成例を示す
ブロック図である。
FIG. 25 is a block diagram showing a configuration example of drive control means in the present invention.

【図26】本発明におけるチョップオン検出手段、開放
相選択手段およびエッジ検出手段の構成例を示す回路図
である。
FIG. 26 is a circuit diagram showing a configuration example of chop-on detection means, open-phase selection means, and edge detection means in the present invention.

【図27】図26に示す回路の動作を示すタイミングチ
ャートである。
27 is a timing chart showing the operation of the circuit shown in FIG.

【図28】本発明における真理値表を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing a truth table according to the present invention.

【図29】本発明のブラシレスDCモータの駆動装置の
他の構成例を示すブロック図である。
FIG. 29 is a block diagram showing another configuration example of the drive device for the brushless DC motor of the present invention.

【図30】1転流サイクルにおける制御部の動作を示す
フローチャートである。
FIG. 30 is a flowchart showing the operation of the control unit in one commutation cycle.

【図31】本発明のブラシレスDCモータの駆動装置の
他の構成例を示すブロック図である。
FIG. 31 is a block diagram showing another configuration example of the drive device for the brushless DC motor of the present invention.

【図32】1転流サイクルにおける制御部の動作を示す
フローチャートである。
FIG. 32 is a flowchart showing the operation of the control unit in one commutation cycle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 商用電源 2 整流回路 3 電圧型インバータ 4 ブラシレスDCモータ 5 ロータ位置検出手段 6 ステータ電機子巻き線端 7 駆動制御手段 8 インバータドライブ回路 9 出力パターン発生回路 10 PWM制御回路 11 回転数指令 12 ヨーク 13 界磁用永久磁石 14 スリーブ 15 ヨーク 16 界磁用永久磁石 20 分圧回路 21、22 抵抗 23 コンデンサ 24 一次遅れフィルタ回路 25 抵抗 26 コンデンサ 27 比較回路 28〜30 抵抗 31 比較器 32 入力端 33 出力端 34 基準電圧 35 基準電圧 40 ブラシレスDCモータ 41 ステータ 42 ロータ 43 電圧型インバータ 44 ロータ位置検出手段 45 駆動制御手段 50a 第1の線間電圧生成手段 50b 第2の線間電圧生成手段 50c 第3の線間電圧生成手段 51〜54 抵抗 55 増幅器 56〜59 抵抗 60、65 増幅器 61〜64 抵抗 61〜64 抵抗 66a 第1の比較手段 66b 第2の比較手段 66c 第3の比較手段 70a、70b、70c 絶縁カプラ 71 チョップオン検出手段 72 開放相選択手段 73 エッジ検出手段 80a 第1の増幅手段 80b 第2の増幅手段 80c 第3の増幅手段 81、82 抵抗 83 増幅器 84、85 抵抗 86 増幅器 87、88 抵抗 89 増幅器 90a 第1のゲイン切り替え手段 90b 第2のゲイン切り替え手段 90c 第3のゲイン切り替え手段 91、93、95 抵抗 92、94、96 アナログスイッチ 101〜10n 印加電圧判別手段 100 ANDゲート 101〜103 AND回路 110 EX−ORゲート 111〜113 EX−OR回路 121 データ選択器 200 ANDゲート 201〜203 AND回路 204 三角波発生回路 205 比較器 206 LED 207 MOSFET 208 比較器 210 ORゲート 301〜30n 比較器 311、312 モノマルチ 400 制御部 401 電流検出手段 402 比較器 501 フリップフロップ S101〜S106 ステップ P101〜P107 ステップ 1 Commercial Power Supply 2 Rectifier Circuit 3 Voltage Inverter 4 Brushless DC Motor 5 Rotor Position Detection Means 6 Stator Armature Winding End 7 Drive Control Means 8 Inverter Drive Circuit 9 Output Pattern Generation Circuit 10 PWM Control Circuit 11 Rotation Speed Command 12 Yoke 13 Field permanent magnet 14 Sleeve 15 Yoke 16 Field permanent magnet 20 Voltage dividing circuit 21, 22 Resistor 23 Capacitor 24 First-order lag filter circuit 25 Resistor 26 Capacitor 27 Comparison circuit 28-30 Resistor 31 Comparator 32 Input end 33 Output end 34 reference voltage 35 reference voltage 40 brushless DC motor 41 stator 42 rotor 43 voltage type inverter 44 rotor position detecting means 45 drive control means 50a first line voltage generating means 50b second line voltage generating means 50c third line Voltage generator 51-54 resistance 55 amplifier 56-59 resistance 60, 65 amplifier 61-64 resistance 61-64 resistance 66a 1st comparison means 66b 2nd comparison means 66c 3rd comparison means 70a, 70b, 70c isolation coupler 71 chop-on Detecting means 72 Open phase selecting means 73 Edge detecting means 80a First amplifying means 80b Second amplifying means 80c Third amplifying means 81,82 Resistor 83 Amplifier 84,85 Resistor 86 Amplifier 87,88 Resistor 89 Amplifier 90a First Gain switching means 90b Second gain switching means 90c Third gain switching means 91, 93, 95 Resistors 92, 94, 96 Analog switch 101-10n Applied voltage discriminating means 100 AND gates 101-103 AND circuit 110 EX-OR Gate 111-113 EX- R circuit 121 Data selector 200 AND gates 201 to 203 AND circuit 204 Triangular wave generation circuit 205 Comparator 206 LED 207 MOSFET 208 Comparator 210 OR gates 301 to 30n Comparator 311, 312 Monomulti 400 Control unit 401 Current detection means 402 Comparison Device 501 flip-flop S101 to S106 steps P101 to P107 steps

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3相の電機子巻き線U、V、Wをスター
結線したステータと、永久磁石によって磁極対を構成す
るロータと、複数個の半導体スイッチング素子を備えた
120度通電型のインバータと、前記ステータの電機子
巻き線端に発生する端子電圧を検出し前記ロータの磁極
位置に対応する信号を生成するロータ位置検出手段と、
前記ロータ位置検出手段からの信号に基づいて、前記イ
ンバータでPWMチョッパ制御による速度調整を行う駆
動制御手段とを有するブラシレスDCモータの駆動装置
において、 前記ロータ位置検出手段は、前記ステータの電機子巻き
線端の端子電圧に基づいて、電機子巻き線W−U間の線
間電圧Vw−uを生成する第1の線間電圧生成手段と、 電機子巻き線U−V間の線間電圧Vu−vを生成する第
2の線間電圧生成手段と、 電機子巻き線V−W間の線間電圧Vv−wを生成する第
3の線間電圧生成手段と、 前記第1の線間電圧生成手段から出力された線間電圧V
w−uに関する信号を増幅する第1の増幅手段と、 前記第2の線間電圧生成手段から出力された線間電圧V
u−vに関する信号を増幅する第2の増幅手段と、 前記第3の線間電圧生成手段から出力された線間電圧V
v−wに関する信号を増幅する第3の増幅手段と、 前記線間電圧Vw−uに関する信号と前記第2の増幅手
段から出力された信号とを比較する第1の比較手段と、 前記線間電圧Vu−vに関する信号と前記第3の増幅手
段から出力された信号とを比較する第2の比較手段と、 前記線間電圧Vv−wに関する信号と前記第1の増幅手
段から出力された信号とを比較する第3の比較手段とを
有することを特徴とするブラシレスDCモータの駆動装
置。
1. A 120-degree conduction type inverter comprising a stator in which three-phase armature windings U, V, W are star-connected, a rotor forming a magnetic pole pair by permanent magnets, and a plurality of semiconductor switching elements. And rotor position detection means for detecting a terminal voltage generated at the armature winding end of the stator and generating a signal corresponding to the magnetic pole position of the rotor,
A drive device for a brushless DC motor, comprising: a drive control unit that performs speed adjustment by PWM chopper control by the inverter based on a signal from the rotor position detection unit, wherein the rotor position detection unit is an armature winding of the stator. First line voltage generating means for generating a line voltage Vw-u between the armature windings W and U based on the terminal voltage at the line ends, and a line voltage Vu between the armature windings U and V. Second line voltage generating means for generating -v, third line voltage generating means for generating a line voltage Vv-w between the armature windings V-W, and the first line voltage Line voltage V output from the generation means
a first amplifying means for amplifying a signal relating to w-u, and a line voltage V outputted from the second line voltage generating means.
second amplifying means for amplifying a signal relating to u-v, and the line voltage V outputted from the third line voltage generating means.
third amplifying means for amplifying a signal regarding vw, first comparing means for comparing a signal regarding the line voltage Vw-u with a signal output from the second amplifying means, Second comparing means for comparing a signal relating to the voltage Vu-v and a signal outputted from the third amplifying means, a signal relating to the line voltage Vv-w and a signal outputted from the first amplifying means And a third comparing means for comparing the following.
【請求項2】 前記ステータの電機子巻き線を流れる電
流のd−q座標系におけるq軸に対する位相角を電流位
相角θとした場合、前記ロータ位置検出手段は、前記電
流位相角θが電気角で30度以上進んだ所定の前記ロー
タの磁極位置を検出するよう構成されている請求項1に
記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
2. When the phase angle of the current flowing through the armature winding of the stator with respect to the q axis in the dq coordinate system is the current phase angle θ, the rotor position detecting means determines that the current phase angle θ is electric. The brushless DC motor drive device according to claim 1, wherein the drive device is configured to detect a predetermined magnetic pole position of the rotor advanced by 30 degrees or more in angle.
【請求項3】 前記第1の比較手段は、前記線間電圧V
w−uに関する信号が前記第2の増幅手段から出力され
た信号より大の場合にハイレベルの信号を出力し、前記
第2の比較手段は、前記線間電圧Vu−vに関する信号
が前記第3の増幅手段から出力された信号より大の場合
にハイレベルの信号を出力し、前記第3の比較手段は、
前記線間電圧Vv−wに関する信号が前記第1の増幅手
段から出力された信号より大の場合にハイレベルの信号
を出力するように構成されている請求項1または2に記
載のブラシレスDCモータの駆動装置。
3. The first comparison means includes the line voltage V
When the signal relating to w-u is larger than the signal output from the second amplifying means, a high level signal is output, and the second comparing means outputs the signal relating to the line voltage Vu-v to the first signal. And outputs a high level signal when the signal is larger than the signal output from the amplifying means of No. 3, and the third comparing means is
The brushless DC motor according to claim 1 or 2, which is configured to output a high-level signal when a signal related to the line voltage Vv-w is larger than a signal output from the first amplifying means. Drive.
【請求項4】 前記ロータ位置検出手段は、モータ印加
電圧を判別する印加電圧判別手段と、この印加電圧判別
手段からの信号に基づいて前記第1、第2、および第3
の増幅手段のゲインを変える、第1、第2および第3の
ゲイン切り替え手段とを有する請求項1ないし3のいず
れかに記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
4. The rotor position detecting means includes an applied voltage determining means for determining a motor applied voltage, and the first, second and third means based on a signal from the applied voltage determining means.
4. The brushless DC motor drive device according to claim 1, further comprising first, second and third gain switching means for changing the gain of the amplifying means.
【請求項5】 前記ロータ位置検出手段は、モータ印加
電圧を判別するn個(nは2以上の整数)の印加電圧判
別手段と、この印加電圧判別手段からの信号に基づいて
前記第1、第2および第3の増幅手段のゲインを変え
る、n個のゲイン切り替え手段とを有する請求項1ない
し3のいずれかに記載のブラシレスDCモータの駆動装
置。
5. The rotor position detecting means includes n (n is an integer of 2 or more) applied voltage determining means for determining a motor applied voltage, and the first, based on a signal from the applied voltage determining means. 4. The brushless DC motor drive device according to claim 1, further comprising n number of gain switching means for changing the gains of the second and third amplifying means.
【請求項6】 前記印加電圧判別手段に、ヒステリシス
回路が付設されている請求項4または5に記載のブラシ
レスDCモータの駆動装置。
6. The brushless DC motor drive device according to claim 4, wherein a hysteresis circuit is attached to the applied voltage determining means.
【請求項7】 前記駆動制御手段は、前記ロータ位置検
出手段からの信号を、PWMチョッパ制御のチョップオ
ン時に合わせて検出するチョップオン検出手段と、前記
チョップオン検出手段からの信号を開放相に合わせて選
択する開放相選択手段と、前記開放相選択手段からの信
号に基づいて所定のエッジを検出するエッジ検出手段と
を有する請求項1ないし6のいずれかに記載のブラシレ
スDCモータの駆動装置。
7. The drive control means detects a signal from the rotor position detection means at the time of chop-on of PWM chopper control, and a signal from the chop-on detection means in an open phase. 7. The brushless DC motor drive device according to claim 1, further comprising: an open phase selecting means for selecting in combination and edge detecting means for detecting a predetermined edge based on a signal from the open phase selecting means. .
【請求項8】 前記ロータ位置検出手段により所定の前
記ロータの磁極位置が検出されたとき、この検出に同期
して、転流信号を出力するよう構成されている請求項1
ないし7のいずれかに記載のブラシレスDCモータの駆
動装置。
8. A commutation signal is output in synchronization with the detection of a predetermined magnetic pole position of the rotor by the rotor position detecting means.
8. The brushless DC motor drive device according to any one of 1 to 7.
【請求項9】 前記ロータ位置検出手段により所定の前
記ロータの磁極位置が検出されたときから、前記ロータ
が所定の位相シフト量回転した後に、転流信号を出力す
るよう構成されている請求項1ないし7のいずれかに記
載のブラシレスDCモータの駆動装置。
9. A commutation signal is output after the rotor has rotated a predetermined amount of phase shift after the predetermined magnetic pole position of the rotor is detected by the rotor position detecting means. 8. The brushless DC motor drive device according to any one of 1 to 7.
【請求項10】 前記位相シフト量を設定するシフト量
設定手段を有する請求項9に記載のブラシレスDCモー
タの駆動装置。
10. The drive device for the brushless DC motor according to claim 9, further comprising shift amount setting means for setting the phase shift amount.
【請求項11】 前記シフト量設定手段による位相シフ
ト量の設定は、少なくとも前記ロータの回転数に応じて
変更される請求項10に記載のブラシレスDCモータの
駆動装置。
11. The brushless DC motor drive device according to claim 10, wherein the setting of the phase shift amount by the shift amount setting means is changed at least according to the rotation speed of the rotor.
【請求項12】 前記シフト量設定手段による位相シフ
ト量の設定は、前記ロータの回転数およびモータ電流に
応じて変更される請求項10に記載のブラシレスDCモ
ータの駆動装置。
12. The brushless DC motor drive device according to claim 10, wherein the setting of the phase shift amount by the shift amount setting means is changed according to the rotation speed of the rotor and the motor current.
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