JPH09121581A - Control method of synchronous motor - Google Patents

Control method of synchronous motor

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JPH09121581A
JPH09121581A JP7275406A JP27540695A JPH09121581A JP H09121581 A JPH09121581 A JP H09121581A JP 7275406 A JP7275406 A JP 7275406A JP 27540695 A JP27540695 A JP 27540695A JP H09121581 A JPH09121581 A JP H09121581A
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JP
Japan
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synchronous motor
phase
signal
output signal
speed
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Application number
JP7275406A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Kondo
康宏 近藤
Yasufumi Ichiumi
康文 一海
Satoshi Tamaki
悟史 玉木
Tomokuni Iijima
友邦 飯島
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the control method of a synchronous motor with which the synchronous motor can be controlled by an economical controller. SOLUTION: Output signals are taken out from a commutation sensor 2 and a speed generator 3. In a low revolution state wherein the revolution of a synchronous motor 1 is not higher than a predetermined value or the output level of the speed generator 3 is not higher than a predetermined value, energization of the synchronous motor 1 is controlled in accordance with the output signal of the commutation sensor 2. In a high revolution state wherein the revolution of the synchronous motor 1 exceeds the predetermined value or the output level of the speed generator 3 exceeds the predetermined value, energization of the synchronous motor 1 is controlled in accordance with the output signal of the speed generator 3.

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】この発明は、電気自動車用メ
インモータ、産業用制御モータ等の同期電動機を駆動す
るための同期電動機の制御方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronous motor control method for driving a synchronous motor such as a main motor for an electric vehicle or an industrial control motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7に従来の同期電動機の制御装置のブ
ロック図を示す。この同期電動機の制御装置は、図7に
示すように、電気自動車用メインモータ、産業用制御モ
ータ等として使用される同期電動機51に回転子の回転
位置を検出するためのエンコーダ52を付設している。
このエンコーダ52は、回転子と連動回転する例えば遮
光皮膜を設けたガラス製の円盤の周縁部に全周にわたっ
てA相信号およびA相信号に対して位相が90度ずれた
B相信号を作成するための多数個の透光部を等間隔に形
成するとともに、上記円盤の周縁部に回転子の基準位置
に対応したZ相信号(零相信号)を作成するための1個
の透光部を形成してあり、円盤の両透光部形成部位を両
側から挾むように発光ダイオード等の発光素子およびホ
トダイオード等の受光素子をそれぞれ対向状態で固定配
置した構造となっている。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a block diagram of a conventional controller for a synchronous motor. As shown in FIG. 7, the control device for the synchronous motor includes a synchronous motor 51 used as a main motor for an electric vehicle, an industrial control motor, etc., and an encoder 52 for detecting a rotational position of a rotor. There is.
This encoder 52 creates an A-phase signal and a B-phase signal whose phase is deviated by 90 degrees with respect to the A-phase signal over the entire circumference on the peripheral portion of a glass disk provided with a light-shielding film, which rotates in conjunction with the rotor. A large number of light-transmitting parts for forming a Z-phase signal (zero-phase signal) corresponding to the reference position of the rotor are formed on the peripheral edge of the disk. It is formed such that a light emitting element such as a light emitting diode and a light receiving element such as a photodiode are fixedly arranged so as to face each other at both light transmitting portion forming portions of the disk.

【0003】そして、エンコーダ52から出力されるA
相信号ENA,B相信号ENBおよびZ相信号ENZは
後述の波形メモリ54のアドレス発生手段となるアップ
ダウンカウンタ53に送られる。なお、同期電動機51
の回転子が一方向に回転しているときは、例えばA相信
号ENAがB相信号ENBに比べて90度進相となり、
回転子が反対方向に回転しているときは、例えばA相信
号ENAがB相信号ENBに比べて90度遅相となる。
The A output from the encoder 52
The phase signal ENA, the B-phase signal ENB and the Z-phase signal ENZ are sent to an up / down counter 53 which is an address generating means of a waveform memory 54 described later. The synchronous motor 51
When the rotor of is rotating in one direction, for example, the A-phase signal ENA is advanced by 90 degrees compared with the B-phase signal ENB,
When the rotor is rotating in the opposite direction, for example, the A-phase signal ENA is delayed by 90 degrees with respect to the B-phase signal ENB.

【0004】アップダウンカウンタ53は、エンコーダ
52から送られるA相信号ENA,B相信号ENBおよ
びZ相信号ENZを入力とし、Z相信号ENZのパルス
入力に応答してカウント値をリセットするとともに、A
相信号ENAがB相信号ENBより90度進んでいると
きにA相信号ENAおよびB相信号ENBのパルスの立
ち上がりおよび立ち下がりでアップカウントし、A相信
号ENAがB相信号ENBより90度遅れているときに
A相信号ENAおよびB相信号ENBの立ち上がりおよ
び立ち下がりでパルスでダウンカウントし、出力として
のカウント値は、上記したように波形メモリ54に対し
てアドレスとして供給されるが、同期電動機51の回転
子の基準位置からの回転角度に対応して増加もしくは減
少する。
The up / down counter 53 receives the A phase signal ENA, the B phase signal ENB and the Z phase signal ENZ sent from the encoder 52, resets the count value in response to the pulse input of the Z phase signal ENZ, and A
When the phase signal ENA leads the B-phase signal ENB by 90 degrees, it counts up at the rising and falling edges of the pulses of the A-phase signal ENA and the B-phase signal ENB, and the A-phase signal ENA lags the B-phase signal ENB by 90 degrees. While the A-phase signal ENA and the B-phase signal ENB rise and fall, the pulse counts down, and the count value as an output is supplied as an address to the waveform memory 54 as described above. It increases or decreases according to the rotation angle of the rotor of the electric motor 51 from the reference position.

【0005】波形メモリ54は、1サイクル分の3相の
正弦波のうちの2相分の波形データを書き込んだROM
からなり、アップダウンカウンタ53のカウント値をア
ドレス入力として同期電動機51の回転子の基準位置か
らの回転角度に対応した2相分(例えば、U相およびV
相)の波形データを読み出す。なお、この波形メモリ5
4には3相分の波形データを書き込んでおいてもよい。
The waveform memory 54 is a ROM in which waveform data for two phases of three-phase sine waves for one cycle is written.
And the count value of the up / down counter 53 is used as an address input for two phases (for example, U phase and V phase) corresponding to the rotation angle of the rotor of the synchronous motor 51 from the reference position.
Phase) waveform data is read. In addition, this waveform memory 5
Waveform data for three phases may be written in No. 4.

【0006】デジタル・アナログ変換器55,56は、
波形メモリ54から逐次読み出される2相分(例えば、
U相およびV相)の波形データをアナログ電圧値に変換
することにより正弦波形のU相およびV相の通電目標電
流信号iU * ,iv * を作成する。信号合成器57は、
U相およびV相の通電目標電流信号iU * ,iv * を加
算合成して正弦波形のW相の通電目標電流信号iW *
作成する。波形メモリ54に3相分の波形データを書き
込んである場合においては、波形メモリ54からW相の
波形データを読み出し、もう一つ追加したデジタル・ア
ナログ変換器に入力することでW相の通電目標電流信号
W * を作成することができ、信号合成器57は不要と
なる。
The digital / analog converters 55 and 56 are
Two phases (eg, for example, sequentially read from the waveform memory 54)
Waveform data of (U-phase and V-phase) are converted into analog voltage values to generate energization target current signals i U * , iv * of U-phase and V-phase having sine waveforms. The signal synthesizer 57
The U-phase and V-phase energization target current signals i U * and iv * are added and synthesized to create a sinusoidal W-phase energization target current signal i W * . When the waveform data for three phases is written in the waveform memory 54, the W-phase waveform data is read from the waveform memory 54 and is input to the additional digital-analog converter, so that the W-phase energization target is obtained. The current signal i W * can be generated, and the signal synthesizer 57 is unnecessary.

【0007】ドライバ58は、デジタル・アナログ変換
器55,56および信号合成器57より供給されるU
相,V相およびW相の通電目標電流信号iU *
v * ,iW * に基づいて同期電動機51にU相,V相
およびW相の各相の駆動電流iU ,i v ,iW を供給す
る。通常は駆動電流iU ,iv ,iW としては通電目標
電流信号iU * ,iv * ,iW * とそれぞれ同相の電流
成分のみが同期電動機51に供給されるが、通電目標電
流信号iU * ,iv * ,iW * に対して90度ずれた電
流成分も合わせて供給し、同相成分と90度位相差成分
との振幅比を調整することにより弱め界磁制御を行うこ
とができ、同期電動機51の回転数−トルク特性を通常
駆動時とは変更することができる。
The driver 58 is a digital / analog converter.
U supplied from the devices 55 and 56 and the signal synthesizer 57
Target current signal i for phase V, phase V and phase WU *,
iv *, IW *To the synchronous motor 51 based on
And the drive current i of each phase of W phaseU, I v, IWSupply
You. Usually drive current iU, Iv, IWAs the energization target
Current signal iU *, Iv *, IW *And in-phase current respectively
Only the components are supplied to the synchronous motor 51,
Stream signal iU *, Iv *, IW *90 degrees away from the voltage
Flow component is also supplied, in-phase component and 90 degree phase difference component
The field weakening control can be performed by adjusting the amplitude ratio of
And the rotational speed-torque characteristic of the synchronous motor 51 is normally set.
It can be changed when driving.

【0008】なお、同期電動機51の回転検出のために
エンコーダに代えて、レゾルバが使用される場合もあ
る。
A resolver may be used in place of the encoder for detecting the rotation of the synchronous motor 51.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、同期電
動機51を例えば弱め界磁制御を行う場合等のように、
正弦波で駆動制御しようとすると、波形メモリ54から
波形データ読み出すために、同期電動機51の回転子の
回転位置に対応した細かい位相情報が必要であり、その
ために、エンコーダ52あるいはレゾルバが必要となっ
ている。しかしながら、エンコーダ52やレゾルバは高
価であり、同期電動機の制御装置が高価になり、したが
って同期電動機51を組み込んだ電気自動車や産業用機
器等のコストを高いものとしていた。
As described above, as in the case of performing the field weakening control of the synchronous motor 51, for example,
When drive control is performed with a sine wave, detailed phase information corresponding to the rotational position of the rotor of the synchronous motor 51 is required to read the waveform data from the waveform memory 54. Therefore, the encoder 52 or the resolver is required. ing. However, the encoder 52 and the resolver are expensive, and the control device for the synchronous motor becomes expensive, so that the cost of the electric vehicle or the industrial equipment in which the synchronous motor 51 is incorporated is high.

【0010】したがって、この発明の目的は、同期電動
機の制御装置を安価なものとすることができる同期電動
機の制御方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a control method for a synchronous motor, which can make the control device for the synchronous motor inexpensive.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の同期電動
機の制御方法は、同期電動機に付設した整流センサおよ
び速度発電機から出力信号を取り出し、同期電動機の回
転数が所定回転数以下の低速回転時に整流センサの出力
信号に基づいて同期電動機を通電制御し、同期電動機の
回転数が所定回転数を超える高速回転時に速度発電機の
出力信号に基づいて同期電動機を通電制御する。同期電
動機の回転数が所定回転数以下の低速回転時には、速度
発電機の出力信号のレベルが十分でないので、回転速度
にかかわらず必要なレベルが得られる整流センサの出力
信号に基づいて同期電動機を通電制御する。一方、同期
電動機の回転数が所定回転数を超える高速回転時には、
速度発電機の出力信号のレベルが十分に増加するので、
速度発電機の出力信号に基づいて同期電動機を通電制御
する。この際、速度発電機の出力信号からは細かな回転
位相情報が得られるので、同期電動機の駆動電流の高速
応答・高精度の位相制御が可能となる。
A method of controlling a synchronous motor according to claim 1, wherein an output signal is taken out from a commutation sensor and a speed generator attached to the synchronous motor, and the rotational speed of the synchronous motor is a predetermined low speed or less. Energization of the synchronous motor is controlled based on the output signal of the commutation sensor during rotation, and energization of the synchronous motor is controlled based on the output signal of the speed generator during high-speed rotation when the rotational speed of the synchronous motor exceeds a predetermined rotational speed. When the number of revolutions of the synchronous motor is lower than a predetermined number of revolutions, the output signal level of the speed generator is not sufficient.Therefore, the synchronous motor can be operated based on the output signal of the commutation sensor to obtain the required level regardless of the rotational speed. Energize control. On the other hand, when the number of revolutions of the synchronous motor exceeds the predetermined number of revolutions at high speed,
Since the level of the output signal of the speed generator is increased sufficiently,
Energization of the synchronous motor is controlled based on the output signal of the speed generator. At this time, since detailed rotation phase information can be obtained from the output signal of the speed generator, high-speed response and high-precision phase control of the drive current of the synchronous motor becomes possible.

【0012】請求項2記載の同期電動機の制御方法は、
同期電動機に付設した整流センサおよび速度発電機から
出力信号を取り出し、速度発電機の出力信号が所定レベ
ル以下の低レベルとなるときに整流センサの出力信号に
基づいて同期電動機を通電制御し、速度発電機の出力信
号が所定レベルを超える高レベルとなるときに速度発電
機の出力信号に基づいて同期電動機を通電制御する。同
期電動機の回転数が所定回転数以下の低速回転時には、
速度発電機の出力信号のレベルが十分でないので、回転
速度にかかわらず必要なレベルが得られる整流センサの
出力信号に基づいて同期電動機を通電制御する。一方、
同期電動機の回転数が所定回転数を超える高速回転時に
は、速度発電機の出力信号のレベルが十分に増加するの
で、速度発電機の出力信号に基づいて同期電動機を通電
制御する。この際、速度発電機の出力信号からは細かな
回転位相情報が得られるので、同期電動機の駆動電流の
高速応答・高精度の位相制御が可能となる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a synchronous motor control method.
The output signal is taken out from the rectification sensor attached to the synchronous motor and the speed generator, and when the output signal of the speed generator falls below a predetermined level, the synchronous motor is energized and controlled based on the output signal of the rectification sensor, When the output signal of the generator becomes a high level exceeding a predetermined level, energization control of the synchronous motor is performed based on the output signal of the speed generator. When the number of revolutions of the synchronous motor is lower than the predetermined number of revolutions,
Since the level of the output signal of the speed generator is not sufficient, the energization control of the synchronous motor is performed based on the output signal of the rectification sensor that provides the required level regardless of the rotation speed. on the other hand,
When the rotational speed of the synchronous motor is higher than a predetermined rotational speed, the output signal level of the speed generator is sufficiently increased, so that the synchronous motor is energized based on the output signal of the speed generator. At this time, since detailed rotation phase information can be obtained from the output signal of the speed generator, high-speed response and high-precision phase control of the drive current of the synchronous motor becomes possible.

【0013】請求項3記載の同期電動機の制御方法は、
請求項1または請求項2記載の同期電動機の制御方法に
おいて、速度発電機の出力信号による同期電動機の通電
制御における零相信号を、整流センサの出力信号を基準
として作成する。速度発電機の出力信号は同期電動機の
回転に応答した周波数の信号を発生するだけであり、速
度発電機の出力信号による同期電動機の通電制御には、
回転子の基準位置に対応した零相信号が必要となるが、
この零相信号を整流センサの出力信号から得ることがで
き、専用の零相信号の検出手段は不要である。
A method of controlling a synchronous motor according to claim 3 is
In the control method for the synchronous motor according to claim 1 or 2, the zero-phase signal in the energization control of the synchronous motor by the output signal of the speed generator is created with reference to the output signal of the rectification sensor. The output signal of the speed generator only generates the signal of the frequency in response to the rotation of the synchronous motor, and the energization control of the synchronous motor by the output signal of the speed generator is
A zero-phase signal corresponding to the reference position of the rotor is required,
This zero-phase signal can be obtained from the output signal of the rectification sensor, and a dedicated zero-phase signal detecting means is unnecessary.

【0014】請求項4記載の同期電動機の制御方法は、
請求項3記載の同期電動機の制御方法において、零相信
号は基準相の30度の位相に相当するタイミングで発生
させる。基準相の30度の位相に相当するタイミングで
零相信号を発生させるものとすると、整流センサの出力
信号の基準相の波形に対して遅延処理を施すことなく立
ち上がりもしく立ち下がりを検出する処理をするだけで
零相信号を作成することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a synchronous motor control method.
In the method for controlling a synchronous motor according to claim 3, the zero-phase signal is generated at a timing corresponding to a phase of 30 degrees of the reference phase. Assuming that the zero-phase signal is generated at the timing corresponding to the phase of 30 degrees of the reference phase, the process of detecting the rising or falling without delaying the waveform of the reference phase of the output signal of the rectification sensor. A zero-phase signal can be created simply by performing.

【0015】請求項5記載の同期電動機の制御方法は、
請求項1または請求項2記載の同期電動機の制御方法に
おいて、整流センサの出力信号に基づいて作成する制御
信号が矩形波信号であり、速度発電機の出力信号に基づ
いて作成する制御信号が正弦波信号である。したがっ
て、同期発電機は、低速回転時は矩形波駆動され、高速
回転時は正弦波駆動されることになる。
A method for controlling a synchronous motor according to claim 5 is
The control method for a synchronous motor according to claim 1 or 2, wherein the control signal generated based on the output signal of the rectification sensor is a rectangular wave signal, and the control signal generated based on the output signal of the speed generator is a sine wave. It is a wave signal. Therefore, the synchronous generator is driven with a rectangular wave at low speed rotation and is driven with a sine wave at high speed rotation.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、この発明の同期電動機の制
御方法における実施の形態を図1に基づいて説明する。
図1にこの発明の実施の形態における同期電動機の制御
方法を実施する同期電動機の制御装置のブロック図を示
す。この同期電動機の制御装置は、図1に示すように、
電気自動車用メインモータ、産業用制御モータ等として
使用される同期電動機1の回転子の回転位置を検出する
ための整流センサ(Commutation Sensor)2と速度発電
機(FG;Frequency Generator )3とを付設してい
る。整流センサ2としては、例えば同期電動機1のメイ
ンマグネットの回転に伴う磁束の変化をホール素子で検
出する構造、あるいは後述する電磁的な手段で同期電動
機1の回転子の回転位置を検出する構造のものが採用さ
れる。また、速度発電機3としては、多極の発電機、例
えばステップモータを発電機として利用する構造、また
は通常のパターンコイル形式のFGが採用される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a control method for a synchronous motor according to the present invention will be described below with reference to FIG.
FIG. 1 shows a block diagram of a synchronous motor control device for carrying out a synchronous motor control method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the control device for this synchronous motor is
A commutation sensor 2 for detecting the rotational position of a rotor of a synchronous motor 1 used as a main motor for an electric vehicle, an industrial control motor, etc. and a speed generator (FG; Frequency Generator) 3 are attached. doing. The commutation sensor 2 has, for example, a structure in which a Hall element detects a change in magnetic flux accompanying the rotation of the main magnet of the synchronous motor 1, or a structure in which the rotational position of the rotor of the synchronous motor 1 is detected by an electromagnetic means described later. Things are adopted. Further, as the speed generator 3, a multi-pole generator, for example, a structure using a step motor as a generator, or an ordinary pattern coil type FG is adopted.

【0017】整流センサ2は、回転子の回転位置に応じ
た3相の出力信号CS1,CS2,CS3を出力する。
この整流センサ2の3相の出力信号CS1,CS2,C
S3は、図3(a),(b),(c)に示すような矩形
波信号に波形整形されて利用される。3相の出力信号C
S1,CS2,CS3は矩形波信号として出力されるも
のもあり、この場合は波形整形は省ける。同図におい
て、基準相(U相)に対応した出力信号CS1は、0度
から180度までは“1”レベルとなり、180度から
360度までは“0”レベルとなる。また、出力信号C
S2は、0度から120度までは“0”レベルとなり、
120度から300度までは“1”レベルとなり、30
0度から360度までは“0”レベルとなる。また、出
力信号CS3は、0度から60度までは“1”レベル
で、60度から240度までは“0”レベルで、240
度から360度までは“1”レベルとなる。つまり、3
相の出力信号CS1,CS2,CS3は互いに120度
の位相差をもっている。
The rectification sensor 2 outputs three-phase output signals CS1, CS2, CS3 corresponding to the rotational position of the rotor.
Three-phase output signals CS1, CS2, C of this rectification sensor 2
S3 is used after being shaped into a rectangular wave signal as shown in FIGS. 3 (a), 3 (b) and 3 (c). Three-phase output signal C
Some of S1, CS2, and CS3 are output as rectangular wave signals, and in this case, waveform shaping can be omitted. In the figure, the output signal CS1 corresponding to the reference phase (U phase) has a "1" level from 0 to 180 degrees and a "0" level from 180 to 360 degrees. Also, the output signal C
S2 is "0" level from 0 to 120 degrees,
From 120 degrees to 300 degrees, the level is "1", 30
The level is "0" from 0 to 360 degrees. The output signal CS3 is at the "1" level from 0 to 60 degrees and at the "0" level from 60 to 240 degrees, and is 240.
From 1 degree to 360 degrees, the level is "1". That is, 3
The phase output signals CS1, CS2, CS3 have a phase difference of 120 degrees with each other.

【0018】一方、速度発電機3は、同期電動機1と連
動回転することにより発電を行うもので、多極構造(極
数は50〜300程度)となっており、そのA相,B相
の2相の出力信号FGA,FGBは、回転子の回転速度
に比例した周波数で、かつ回転速度が増加するにつれて
振幅が増大する正弦波状の信号であり、図2(d),
(e)に示すように、矩形波信号に波形整形されて利用
され、回転子が一方向に回転しているときはA相信号F
GAがB相信号FGBに比べて90度進相となり、回転
子が反対方向に回転しているときはA相信号FGAがB
相信号FGBに比べて90度遅相となり、A相信号FG
AとB相信号FGBの位相関係で同期電動機1の回転方
向を判別できるようになっている。なお、2相の出力信
号FGA,FGBとしては、矩形波信号が出力されるも
のもあり、この場合は波形整形は省ける。
On the other hand, the speed generator 3 generates electric power by rotating in conjunction with the synchronous motor 1 and has a multi-pole structure (the number of poles is about 50 to 300). The two-phase output signals FGA and FGB are sinusoidal signals whose frequency is proportional to the rotation speed of the rotor and whose amplitude increases as the rotation speed increases, as shown in FIG.
As shown in (e), the waveform is shaped into a rectangular wave signal for use, and when the rotor is rotating in one direction, the A-phase signal F
GA is advanced by 90 degrees compared with the B-phase signal FGB, and when the rotor is rotating in the opposite direction, the A-phase signal FGA is B
The phase is delayed by 90 degrees compared to the phase signal FGB, and the A phase signal FG
The rotation direction of the synchronous motor 1 can be determined based on the phase relationship between the A and B phase signals FGB. Note that some of the two-phase output signals FGA and FGB output rectangular wave signals, and in this case, waveform shaping can be omitted.

【0019】電圧判定回路4は、速度発電機3から出力
される例えばA相の出力信号FGAの整形前のレベルを
所定のしきい値と比較する。このしきい値は、S/N比
が十分に得られて速度発電機3の出力信号FGA,FG
Bを同期電動機1の制御に供することが可能となるレベ
ルに設定される。そして、速度発電機3の出力信号FG
Aの出力レベルがしきい値以下のとき、つまり速度発電
機3の回転数が所定回転数以下のときに、ゲート5を導
通させ、ゲート6,7を遮断する。また、速度発電機3
の出力信号FGAの出力レベルがしきい値を超えたと
き、つまり速度発電機3の回転数が所定回転数を超えた
ときに、ゲート5を遮断し、ゲート6,7を導通させ
る。つまり、速度発電機3の出力信号FGAの出力レベ
ルがしきい値以下のとき、つまり速度発電機3の回転数
が所定回転数以下のときには、整流センサ2から出力さ
れる3相の出力信号CS1,CS2,CS3に基づいて
同期電動機1を制御し、速度発電機3の出力信号FGA
の出力レベルがしきい値を超えたとき、つまり速度発電
機3の回転数が所定回転数を超えたときには、速度発電
機3から出力される2相の出力信号FGA,FGBに基
づいて同期電動機1を制御することになる。以下、この
点について詳しく説明する。
The voltage determination circuit 4 compares the level of the A-phase output signal FGA output from the speed generator 3 before shaping with a predetermined threshold value. As for this threshold value, a sufficient S / N ratio is obtained and the output signals FGA, FG of the speed generator 3 are
B is set to a level at which it can be used to control the synchronous motor 1. Then, the output signal FG of the speed generator 3
When the output level of A is equal to or lower than the threshold value, that is, when the rotation speed of the speed generator 3 is equal to or lower than the predetermined rotation speed, the gate 5 is turned on and the gates 6 and 7 are turned off. In addition, speed generator 3
When the output level of the output signal FGA of 1 exceeds a threshold value, that is, when the rotation speed of the speed generator 3 exceeds a predetermined rotation speed, the gate 5 is cut off and the gates 6 and 7 are made conductive. That is, when the output level of the output signal FGA of the speed generator 3 is equal to or lower than the threshold value, that is, when the rotation speed of the speed generator 3 is equal to or lower than the predetermined rotation speed, the three-phase output signal CS1 output from the rectification sensor 2 is output. , CS2, CS3 to control the synchronous motor 1 to output the output signal FGA of the speed generator 3.
When the output level of the speed generator 3 exceeds a threshold value, that is, when the rotation speed of the speed generator 3 exceeds a predetermined rotation speed, the synchronous motor is generated based on the two-phase output signals FGA and FGB output from the speed generator 3. 1 will be controlled. Hereinafter, this point will be described in detail.

【0020】波形メモリ8は、例えばROMから構成さ
れており、同期電動機1を駆動制御するための1サイク
ル分の3相の矩形波のうちの2相(例えば、U相および
V相)の波形データと同じく1サイクル分の3相の正弦
波のうちの2相(例えば、U相およびV相)の波形デー
タとが異なるアドレスに格納されている。当然、3相分
の波形データを格納してあってもよい。
The waveform memory 8 is composed of, for example, a ROM, and the waveform of two phases (for example, U phase and V phase) of the three-phase rectangular wave for one cycle for controlling the drive of the synchronous motor 1. Similarly to the data, the waveform data of two phases (for example, U phase and V phase) of the sine wave of three phases for one cycle are stored at different addresses. Of course, waveform data for three phases may be stored.

【0021】矩形波アドレス発生回路9は、整流センサ
2から出力される3相の出力信号CS1,CS2,CS
3を入力として、波形メモリ8に対して矩形波の波形デ
ータを読み出すためのアドレスを出力する。このアドレ
スは、整流センサ2の3相の出力信号CS1,CS2,
CS3の1サイクル期間における各相のレベルの
“1”,“0”の組み合わせに対応して異なる値をと
り、図3において、60度ずつのからまでの区間毎
に異なるアドレスを発生することになる。
The rectangular wave address generation circuit 9 outputs the three-phase output signals CS1, CS2, CS output from the rectification sensor 2.
3 is input, and an address for reading the rectangular wave waveform data is output to the waveform memory 8. This address is a three-phase output signal CS1, CS2 of the rectification sensor 2.
It takes different values corresponding to the combination of "1" and "0" of the levels of each phase in one cycle period of CS3, and in FIG. 3, generates different addresses for each interval of 60 degrees. Become.

【0022】矩形波アドレス発生回路9から出力される
アドレスは、速度発電機3の出力信号FGAの出力レベ
ルがしきい値以下のとき、つまり速度発電機3の回転数
が所定回転数以下のときには、ゲート5が導通するの
で、オアゲート10を通して波形メモリ8に入力される
ことになる。この結果、波形メモリ8から同期電動機1
の回転に応じた位相で矩形波の波形データが出力される
ことになる。
The address output from the rectangular wave address generating circuit 9 is an address when the output level of the output signal FGA of the speed generator 3 is below a threshold value, that is, when the rotation speed of the speed generator 3 is below a predetermined rotation speed. , The gate 5 becomes conductive, so that it is input to the waveform memory 8 through the OR gate 10. As a result, from the waveform memory 8 to the synchronous motor 1
The waveform data of the rectangular wave is output in the phase corresponding to the rotation of the.

【0023】デジタル・アナログ変換器11,12は、
波形メモリ8から逐次読み出される2相分(例えば、U
相およびV相)の波形データをアナログ電圧値に変換す
ることにより矩形波形のU相およびV相の通電目標電流
信号iU * ,iv * を作成する。信号合成器13は、U
相およびV相の通電目標電流信号iU * ,iv * を加算
合成して矩形波形のW相の通電目標電流信号iW * を作
成する。波形メモリ8に3相分の波形データを書き込ん
である場合においては、波形メモリ8からW相の波形デ
ータを読み出し、もう一つ追加したデジタル・アナログ
変換器に入力することでW相の通電目標電流信号iW *
を作成することができ、信号合成器13は不要となる。
図3(d),(e),(f)には図3(a),(b),
(c)の3相の矩形波信号CS1,CS2,CS3に基
づいて作成されるU相,V相およびW相の通電目標電流
信号iU * ,iv * ,iW * を示している。
The digital-analog converters 11 and 12 are
Two phases (for example, U
Phase and V phase) waveform data are converted into analog voltage values to generate rectangular waveform U-phase and V-phase energization target current signals i U * , iv * . The signal synthesizer 13 is U
Phase- and V-phase energization target current signals i U * and iv * are added and combined to create a rectangular waveform W-phase energization target current signal i W * . When the waveform data for the three phases is written in the waveform memory 8, the W-phase waveform data is read from the waveform memory 8 and is input to the additional digital-analog converter to obtain the W-phase energization target. Current signal i W *
Can be created, and the signal synthesizer 13 is unnecessary.
3 (d), 3 (e) and 3 (f), FIGS.
(C) shows the energization target current signals i U * , iv * , and i W * for the U-phase, V-phase, and W-phase, which are created based on the three-phase rectangular wave signals CS1, CS2, CS3.

【0024】ドライバ14は、デジタル・アナログ変換
器11,12および信号合成器13より供給されるU
相,V相およびW相の通電目標電流信号iU *
v * ,iW * に基づいて同期電動機1にU相,V相お
よびW相の各相の駆動電流iU ,iv,iW を供給す
る。このとき、同期電動機1は、図3(d),(e),
(f)の波形でわかるように、180度のうちの両側の
30度期間は通電を停止し中央の120度期間は一定電
流を通電する120度通電の矩形波駆動が行われる。
The driver 14 is a digital / analog converter.
U supplied from the devices 11 and 12 and the signal synthesizer 13.
Target current signal i for phase V, phase V and phase WU *,
iv *, IW *To the synchronous motor 1 based on
And drive current i of each phase of W phaseU, Iv, IWSupply
You. At this time, the synchronous motor 1 has a structure shown in FIGS.
As you can see from the waveform in (f),
De-energization is stopped during the 30 degree period and constant power is maintained during the central 120 degree period.
A rectangular wave drive of 120-degree energization for energizing the flow is performed.

【0025】一方、速度発電機3の出力信号FGAの出
力レベルがしきい値を超えたとき、つまり速度発電機3
の回転数が所定回転数を超えたときには、ゲート6,7
が導通するので、図2(d),(e)に示すような速度
発電機3から出力される2相の出力信号FGA,FGB
がアップダウンカウンタ15に入力される。零相パルス
発生回路16には、整流センサ2からは基準相であるA
相の出力信号CS1が常時入力されていて、図3(g)
に示すように、A相の出力信号CS1の立ち上がりのタ
イミングで1個のパルスを生じるZ相信号CSZを出力
することになり、このZ相信号CSZもアップダウンカ
ウンタ15に入力される。
On the other hand, when the output level of the output signal FGA of the speed generator 3 exceeds the threshold value, that is, the speed generator 3
When the number of rotations exceeds the specified number of rotations, the gates 6, 7
Is conducted, the two-phase output signals FGA and FGB output from the speed generator 3 as shown in FIGS.
Is input to the up / down counter 15. The zero-phase pulse generation circuit 16 has a reference phase A from the rectification sensor 2.
The output signal CS1 of the phase is always input, and the output signal CS1 of FIG.
As shown in, the Z-phase signal CSZ that produces one pulse is output at the rising timing of the output signal CS1 of the A-phase, and this Z-phase signal CSZ is also input to the up / down counter 15.

【0026】この結果、アップダウンカウンタ15は、
Z相信号CSZのパルス入力に応答してカウント値をリ
セットするとともに、A相信号FGAがB相信号FGB
より90度進んでいるときにA相信号FGAおよびB相
信号FGBのパルスの立ち上がりおよび立ち下がりでア
ップカウントし、A相信号FGAがB相信号FGBより
90度遅れているときにA相信号FGAおよびB相信号
FGBのパルスの立ち上がりおよび立ち下がりでダウン
カウントし、出力としてのカウント値は、オアゲート1
0を通し波形メモリ8に対してアドレスとして供給され
るが、同期電動機1の回転子の基準位置からの回転角度
に対応して増加もしくは減少することになる。この結
果、波形メモリ8からアップダウンカウンタ15のカウ
ント値をアドレス入力として同期電動機1の回転子の基
準位置からの回転角度に対応した2相分(例えば、U相
およびV相)の波形データが読み出される。
As a result, the up / down counter 15 is
The count value is reset in response to the pulse input of the Z-phase signal CSZ, and the A-phase signal FGA changes to the B-phase signal FGB.
When it is advanced by 90 degrees, it counts up at the rising and falling edges of the pulses of the A-phase signal FGA and the B-phase signal FGB, and when the A-phase signal FGA is behind the B-phase signal FGB by 90 degrees, the A-phase signal FGA. And the count value as the output is counted down at the rising and falling edges of the pulse of the B-phase signal FGB.
Although it is supplied as an address to the waveform memory 8 through 0, it increases or decreases according to the rotation angle of the rotor of the synchronous motor 1 from the reference position. As a result, waveform data of two phases (for example, U phase and V phase) corresponding to the rotation angle from the reference position of the rotor of the synchronous motor 1 is obtained from the waveform memory 8 using the count value of the up / down counter 15 as an address input. Read out.

【0027】デジタル・アナログ変換器11,12は、
波形メモリ8から逐次読み出される2相分(例えば、U
相およびV相)の波形データをアナログ電圧値に変換す
ることにより正弦波形のU相およびV相の通電目標電流
信号iU * ,iv * を作成する。信号合成器13は、U
相およびV相の通電目標電流信号iU * ,iv * を加算
合成して正弦波形のW相の通電目標電流信号iW * を作
成する。波形メモリ8に3相分の波形データを書き込ん
である場合においては、波形メモリ8からW相の波形デ
ータを読み出し、もう一つ追加したデジタル・アナログ
変換器に入力することでW相の通電目標電流信号iW *
を作成することができ、信号合成器13は不要となる。
図2(f),(g),(h)に、デジタル・アナログ変
換器11,12および信号合成器13から出力される正
弦波状のU相,V相およびW相の通電目標電流信号iU
* ,iv * ,iv * の波形を示す。なお、図2(a),
(b),(c)には、矩形波状のU相,V相およびW相
の通電目標電流信号iU *,iv * ,iv * の波形を合
わせて示し、同期電動機1の低速回転時と高速回転時と
における通電目標電流信号iU * ,iv * ,iv * の位
相関係が明確になるようにしている。
The digital / analog converters 11 and 12 are
Two phases (for example, U
Phase and V phase) waveform data are converted into analog voltage values to generate sine waveform U-phase and V-phase energization target current signals i U * , iv * . The signal synthesizer 13 is U
Phase- and V-phase energization target current signals i U * and iv * are added and combined to create a sinusoidal W-phase energization target current signal i W * . When the waveform data for the three phases is written in the waveform memory 8, the W-phase waveform data is read from the waveform memory 8 and is input to the additional digital-analog converter to obtain the W-phase energization target. Current signal i W *
Can be created, and the signal synthesizer 13 is unnecessary.
2F, 2G, and 2H, sinusoidal U-phase, V-phase, and W-phase energization target current signals i U output from the digital / analog converters 11 and 12 and the signal combiner 13.
* Indicates a i v *, i v * of the waveform. In addition, FIG.
In (b) and (c), the waveforms of the rectangular-wave-shaped U-phase, V-phase, and W-phase energization target current signals i U * , iv * , and iv * are also shown, and the low-speed rotation of the synchronous motor 1 is shown. energizing the target current signal at the time of time and high speed i U *, i v *, i v * of the phase relation is set to be clarified.

【0028】ドライバ14は、デジタル・アナログ変換
器11,12および信号合成器13より供給されるU
相,V相およびW相の通電目標電流信号iU *
v * ,iW * に基づいて同期電動機1にU相,V相お
よびW相の各相の駆動電流iU ,iv,iW を供給す
る。通常は駆動電流iU ,iv ,iW としては通電目標
電流信号iU * ,iv * ,iW * とそれぞれ同相の電流
成分のみが同期電動機1に供給される。なお、通電目標
電流信号iU * ,iv * ,iW * に対して90度ずれた
電流成分も合わせて供給し、同相成分と90度位相差成
分との振幅比を調整することにより正弦波の位相制御に
よる弱め界磁制御を行うことができ、同期電動機1の回
転数−トルク特性を通常時とは変更することができる。
The driver 14 is a digital / analog converter.
U supplied from the devices 11 and 12 and the signal synthesizer 13.
Target current signal i for phase V, phase V and phase WU *,
iv *, IW *To the synchronous motor 1 based on
And drive current i of each phase of W phaseU, Iv, IWSupply
You. Usually drive current iU, Iv, IWAs the energization target
Current signal iU *, Iv *, IW *And in-phase current respectively
Only the components are supplied to the synchronous motor 1. The energization target
Current signal iU *, Iv *, IW *Shifted by 90 degrees
The current component is also supplied, and the in-phase component and 90-degree phase difference are generated.
For phase control of sine wave by adjusting the amplitude ratio with minute
Field weakening control can be performed by the synchronous motor 1.
The number-of-turns-torque characteristic can be changed from that at the normal time.

【0029】図4は図1の同期電動機の制御装置に使用
する速度発電機の構造の一例を示す概略図である。この
速度発電機は、同期電動機の回転軸と連動回転する外周
縁に多数の櫛歯状の凹凸を有する磁石回転子31と、こ
の磁石回転子31を包囲する状態に固定配置したリング
状のヨーク32と、このヨーク32に内向きに突設され
て磁石回転子31に対向しかつ先端部に磁石回転子31
と同じピッチの櫛歯状の凹凸を有する4個の磁極33〜
36と、4個の磁極に巻装した4個の巻線37〜40と
からなる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the structure of a speed generator used in the control device for the synchronous motor of FIG. The speed generator includes a magnet rotor 31 having a large number of comb tooth-shaped concavities and convexities on the outer periphery that rotates in conjunction with the rotary shaft of the synchronous motor, and a ring-shaped yoke fixedly arranged so as to surround the magnet rotor 31. 32, and the magnet rotor 31 is provided on the yoke 32 so as to project inwardly so as to face the magnet rotor 31 and at the tip end thereof.
4 magnetic poles 33 having comb tooth-shaped irregularities with the same pitch as
36 and four windings 37 to 40 wound around four magnetic poles.

【0030】4個の磁極33〜36のうち、2個の磁極
33,35は磁石回転子31の凹凸に対して同じ位相関
係に配置され、残りの2個の磁極34,36も磁石回転
子31の凹凸に対して同じ位相関係に配置され、磁極3
3と磁極34および磁極35と磁極36とは磁石回転子
31の凹凸に対して90度ずれた位相関係に配置されい
る。
Of the four magnetic poles 33 to 36, the two magnetic poles 33 and 35 are arranged in the same phase relationship with the irregularities of the magnet rotor 31, and the remaining two magnetic poles 34 and 36 are also magnet rotors. The magnetic poles 3 are arranged in the same phase relationship with respect to the unevenness of 31
The magnetic pole 3 and the magnetic pole 34, and the magnetic pole 35 and the magnetic pole 36 are arranged in a phase relationship that is deviated by 90 degrees with respect to the irregularities of the magnet rotor 31.

【0031】磁極33,35に巻装された巻線37,3
9はA相信号を取り出すもので、直列接続され、それら
の両端には同期電動機の回転子の回転速度に比例した周
波数で、かつ回転速度の増加とともに振幅が増大する交
流電圧が現れることになる。また、磁極34,36に巻
装された巻線38,40はB相信号を取り出すもので、
直列接続されており、それらの両端には同期電動機の回
転子の回転速度に比例した周波数で、かつ回転速度の増
加とともに振幅が増大する交流電圧が現れることにな
り、この電圧は巻線37,39に現れる電圧とは位相が
90度ずれている。
Windings 37, 3 wound around the magnetic poles 33, 35
Reference numeral 9 is for extracting the A-phase signal, which are connected in series, and an AC voltage whose frequency is proportional to the rotation speed of the rotor of the synchronous motor and whose amplitude increases with the increase of the rotation speed appears at both ends thereof. . The windings 38 and 40 wound around the magnetic poles 34 and 36 are for extracting B-phase signals.
They are connected in series, and an AC voltage whose frequency is proportional to the rotation speed of the rotor of the synchronous motor and whose amplitude increases as the rotation speed increases appears at both ends of the winding 37, The phase is 90 degrees out of phase with the voltage appearing at 39.

【0032】上記した周波数発電機は、ある程度回転数
が上がった高速回転時の使用を前提にしているため、パ
ルスの多い、つまり分解能の高い構造のものでも、十分
高い信号レベルを得ることができ、S/N比は良好であ
り、同期電動機の制御の際に、パルスの検出抜け等が生
じることはなく、精度よく同期電動機の制御を行うこと
ができるものである。しかも、コスト的には、エンコー
ダに比べて十分に低く、また電磁式であって半導体素子
を使用しないため、耐熱性も良好である。
Since the above-mentioned frequency generator is premised on use at high speed rotation in which the rotation speed has increased to some extent, a sufficiently high signal level can be obtained even with a structure having a large number of pulses, that is, high resolution. , The S / N ratio is good, and when the synchronous motor is controlled, the detection of a pulse is not missed and the synchronous motor can be controlled with high accuracy. Moreover, in terms of cost, it is sufficiently lower than the encoder, and because it is electromagnetic and does not use a semiconductor element, it has good heat resistance.

【0033】図5は図1の同期電動機の制御装置に使用
する整流センサの構造の一例を示す概略図である。この
整流センサは、同期電動機の回転軸と連動回転する磁性
体の回転子20と、この回転子20を包囲する状態に固
定配置したリング状のヨーク21と、ヨーク21に内向
きに突設されて回転子20に対向した3個の励磁用磁極
22A,22B,22Cと、ヨーク21に内向きに突設
されて回転子20に対向した3個の検出用磁極23A,
23B,23Cと、励磁用磁極22A,22B,22C
に巻装した励磁用巻線24A,24B,24Cと、検出
用磁極22A,22B,22Cに巻装した検出用巻線2
5A,25B,25Cとからなる。
FIG. 5 is a schematic view showing an example of the structure of a rectifying sensor used in the control device for the synchronous motor of FIG. This commutation sensor has a rotor 20 made of a magnetic material that rotates in conjunction with the rotary shaft of a synchronous motor, a ring-shaped yoke 21 fixedly arranged so as to surround the rotor 20, and protrudes inward from the yoke 21. The three exciting magnetic poles 22A, 22B and 22C facing the rotor 20, and the three detecting magnetic poles 23A protruding inward from the yoke 21 and facing the rotor 20.
23B, 23C and magnetic poles 22A, 22B, 22C for excitation
Excitation windings 24A, 24B, 24C wound around the coil and the detection winding 2 wound around the detection magnetic poles 22A, 22B, 22C.
It consists of 5A, 25B and 25C.

【0034】3個の励磁用磁極22A,22B,22C
は、同期電動機の電機子に対して所定の位相関係に配置
され、互いに120度の位相差をもって配置されてい
る。同様に、3個の検出用磁極23A,23B,23C
は、同期電動機の電機子に対して所定の位相関係に配置
され、互いに120度の位相差をもって配置されてい
る。3個の励磁用磁極22A,22B,22Cと3個の
検出用磁極23A,23B,23Cは、60度の位相差
を互いに60度の位相差をもって配置されている。つま
り、6個の磁極を60度ずつずらして配置し、そのうち
の1つおきの3個を励磁磁極22A,22B,22Cと
し、残りの3個を検出用磁極23A,23B,23Cと
している。
Three exciting magnetic poles 22A, 22B, 22C
Are arranged in a predetermined phase relationship with the armature of the synchronous motor, and are arranged with a phase difference of 120 degrees from each other. Similarly, three detection magnetic poles 23A, 23B, 23C
Are arranged in a predetermined phase relationship with the armature of the synchronous motor, and are arranged with a phase difference of 120 degrees from each other. The three excitation magnetic poles 22A, 22B and 22C and the three detection magnetic poles 23A, 23B and 23C are arranged with a phase difference of 60 degrees and a phase difference of 60 degrees. That is, six magnetic poles are arranged 60 degrees apart, and every other three magnetic poles are excitation magnetic poles 22A, 22B and 22C, and the remaining three magnetic poles are detection magnetic poles 23A, 23B and 23C.

【0035】そして、励磁用巻線24A,24B,24
Cを並列に接続し、これらの励磁用巻線24A,24
B,24Cに高周波電源26から高周波電流を流して励
磁用磁極22A,22B,22Cを高周波励磁すると、
回転子20と検出用磁極23A,23B,23Cとの位
置関係によって決まる高周波電圧W1,W2,W3が検
出用巻線25A,25B,25Cから誘起し、回転子2
0が回転すると、図6(a),(b),(c)に示すよ
うに、誘起する高周波電圧W1,W2,W3の包絡線が
正弦波状に変化し、検出用巻線25A,25B,25C
から誘起する高周波電圧W1,W2,W3の包絡線の位
相は、ちょうど120ずつ位相のずれたものとなる。こ
の図6(a),(b),(c)の波形を検波し、所定の
しきい値で波形整形することにより、図3(a),
(b),(c)に示したような整流センサ3の出力信号
CS1,CS2,CS3のような波形が得られる。
Excitation windings 24A, 24B, 24
C is connected in parallel, and these excitation windings 24A, 24
When a high-frequency current is applied to B and 24C from the high-frequency power source 26 to excite the exciting magnetic poles 22A, 22B and 22C with high frequency,
The high frequency voltages W1, W2, W3 determined by the positional relationship between the rotor 20 and the detection magnetic poles 23A, 23B, 23C are induced from the detection windings 25A, 25B, 25C, and the rotor 2
When 0 rotates, as shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, the envelopes of the induced high-frequency voltages W1, W2, and W3 change in a sinusoidal shape, and the detection windings 25A and 25B, 25C
The phases of the envelopes of the high-frequency voltages W1, W2, and W3 induced from are shifted by exactly 120. By detecting the waveforms of FIGS. 6A, 6B, and 6C and shaping the waveforms with a predetermined threshold value, the waveforms of FIGS.
Waveforms such as the output signals CS1, CS2, CS3 of the rectification sensor 3 shown in (b) and (c) are obtained.

【0036】速度発電機は回転が止まると出力電圧も無
くなるが、上記図5のような構造にすると、同期電動機
の回転速度とは無関係に、同期電動機の回転子の位置の
みによってに出力レベルが変化するものであり、回転子
が静止していても位置に応じた出力を取り出すことがで
き、整流センサとして使用することができるのである。
Although the output voltage of the speed generator disappears when the rotation stops, if the structure shown in FIG. 5 is adopted, the output level is changed only by the position of the rotor of the synchronous motor, regardless of the rotational speed of the synchronous motor. The output varies depending on the position of the rotor even when the rotor is stationary, and the sensor can be used as a commutation sensor.

【0037】このように、図5の構造の整流センサは、
分解能は低いが、静止状態でも出力を取り出すことがで
き、電磁式の構造であり、安価であり、耐熱性も十分に
あり、高温下でも使用が可能である。以上に述べたよう
に、この同期電動機の制御装置では、同期電動機1に付
設した整流センサ2から3相の出力信号CS1,CS
2,CS3を取り出すとともに、速度発電機3から2相
の出力信号FGA,FGBを取り出し、同期電動機1の
回転数が所定回転数以下の低速回転時、つまり出力信号
FGAが所定レベル以下のときに3相の出力信号CS
1,CS2,CS3に基づいて同期電動機1を通電制御
し、同期電動機1の回転数が所定回転数を超える高速回
転時、つまり速度発電機3の出力信号FGAが所定レベ
ルを超えるときに2相の出力信号FGA,FGBに基づ
いて同期電動機1を通電制御する。
As described above, the rectification sensor having the structure shown in FIG.
Although the resolution is low, the output can be taken out even in a stationary state, the structure is electromagnetic, the cost is low, the heat resistance is sufficient, and it can be used even at high temperature. As described above, in this synchronous motor control device, the three-phase output signals CS1, CS from the rectification sensor 2 attached to the synchronous motor 1 are output.
2, CS3 is taken out, two-phase output signals FGA, FGB are taken out from the speed generator 3, and when the rotation speed of the synchronous motor 1 is a low speed rotation below a predetermined rotation speed, that is, when the output signal FGA is below a predetermined level. Three-phase output signal CS
1, CS2, CS3 to control the energization of the synchronous motor 1, and when the rotational speed of the synchronous motor 1 exceeds a predetermined rotation speed, that is, when the output signal FGA of the speed generator 3 exceeds a predetermined level, two-phase The energization control of the synchronous motor 1 is performed based on the output signals FGA and FGB.

【0038】つまり、同期電動機1の回転数が所定回転
数以下の低速回転時には、速度発電機3の出力信号FG
A,FGBのレベルが十分でないので、同期電動機1の
制御には使用せず、このときは回転速度にかかわらず必
要なレベルが得られる整流センサ2の出力信号CS1,
CS2,CS3に基づいて同期電動機1を通電制御す
る。この整流センサ2の出力信号CS1,CS2,CS
3からは細かな回転位相情報は得られないので、低速回
転時は同期電動機1の駆動電流の高速応答・高精度の位
相制御は行わない。一方、同期電動機1の回転数が所定
回転数を超える高速回転時には、速度発電機3の出力信
号FGA,FGBのレベルが十分に増加するので、速度
発電機3の出力信号FGA,FGBを同期電動機1の制
御に使用可能となり、速度発電機3の出力信号FGA,
FGBに基づいて同期電動機1を通電制御する。この
際、速度発電機3の出力信号FGA,FGBからは細か
な回転位相情報が得られるので、同期電動機1の駆動電
流の高速応答・高精度の位相制御が可能となる。
That is, the output signal FG of the speed generator 3 is generated when the rotational speed of the synchronous motor 1 is lower than the predetermined rotational speed.
Since the levels of A and FGB are not sufficient, they are not used for the control of the synchronous motor 1. At this time, the output signal CS1,
Energization of the synchronous motor 1 is controlled based on CS2 and CS3. Output signals CS1, CS2, CS of this rectification sensor 2
Since detailed rotation phase information cannot be obtained from 3, the high-speed response and high-accuracy phase control of the drive current of the synchronous motor 1 is not performed during low-speed rotation. On the other hand, when the rotational speed of the synchronous motor 1 exceeds a predetermined rotational speed, the levels of the output signals FGA and FGB of the speed generator 3 are sufficiently increased, so that the output signals FGA and FGB of the speed generator 3 are set to the synchronous motor. 1 can be used to control the output signal FGA of the speed generator 3,
The energization of the synchronous motor 1 is controlled based on the FGB. At this time, since detailed rotation phase information is obtained from the output signals FGA and FGB of the speed generator 3, high-speed response and high-accuracy phase control of the drive current of the synchronous motor 1 is possible.

【0039】以上のように、整流センサ2の出力信号C
S1,CS2,CS3と速度発電機3の出力信号FG
A,FGBとを用いて同期発電機1を制御しており、従
来例のエンコーダに比べて整流センサ2および速度発電
機3は安価に製造できるので、同期電動機の制御装置を
安価に製造することができる。また、整流センサと速度
発電機は、互いの欠点を補う形で使用するので、エンコ
ーダに劣らない分解能を得ることができる。また、整流
センサ2と速度発電機3はともに耐熱性のあるモータの
構造と類似したもので半導体素子を内蔵しないものを採
用することが可能で、同期電動機の制御装置として耐熱
性に優れたものを得ることができ、高い信頼性を得るこ
とができ、高温環境でも使用が可能となり、同期電動機
に内蔵することも可能となる。
As described above, the output signal C of the rectification sensor 2
Output signal FG of S1, CS2, CS3 and speed generator 3
Since the synchronous generator 1 is controlled using A and FGB, and the rectification sensor 2 and the speed generator 3 can be manufactured at lower cost than the encoder of the conventional example, the control device for the synchronous motor can be manufactured at low cost. You can Further, since the rectification sensor and the speed generator are used in a form of compensating each other's drawbacks, it is possible to obtain a resolution comparable to that of the encoder. Further, both the rectification sensor 2 and the speed generator 3 can have a structure similar to that of a heat-resistant motor and do not have a built-in semiconductor element, and have excellent heat resistance as a control device for a synchronous motor. Therefore, it is possible to obtain high reliability, it can be used even in a high temperature environment, and it can be incorporated in a synchronous motor.

【0040】また、速度発電機3の出力信号FGA,F
GBによる同期電動機1の通電制御におけるZ相信号
を、整流センサ2の出力信号CS1を基準として作成す
る。速度発電機3の出力信号FGA,FGBは同期電動
機1の回転に応答した周波数の信号を発生するだけであ
り、速度発電機3の出力信号FGA,FGBによる同期
電動機1の通電制御には、回転子の基準位置に対応した
Z相信号が必要となるが、このZ相信号を整流センサの
出力信号CS1から得ることができ、専用の零相信号の
検出手段は不要であり、低コストになる。
Further, the output signals FGA, F of the speed generator 3
The Z-phase signal in the energization control of the synchronous motor 1 by GB is created based on the output signal CS1 of the rectification sensor 2. The output signals FGA, FGB of the speed generator 3 only generate a signal of a frequency in response to the rotation of the synchronous motor 1, and the energization control of the synchronous motor 1 by the output signals FGA, FGB of the speed generator 3 is used for rotation. A Z-phase signal corresponding to the reference position of the child is required, but this Z-phase signal can be obtained from the output signal CS1 of the rectification sensor, a dedicated zero-phase signal detecting means is unnecessary, and the cost is low. .

【0041】また、Z相信号は基準相の30度の位相に
相当するタイミングで発生させているが、このように基
準相の30度の位相に相当するタイミングでZ相信号を
発生させるものとすると、整流センサ2の出力信号CS
1の波形に対して遅延処理を施すことなく立ち上がりも
しく立ち下がりを検出する処理をするだけでZ相信号を
作成することができる。したがって、Z相信号を作成す
る回路を安価に製造できる。
Further, the Z-phase signal is generated at the timing corresponding to the phase of 30 degrees of the reference phase, but the Z-phase signal is generated at the timing corresponding to the phase of 30 degrees of the reference phase. Then, the output signal CS of the rectification sensor 2
The Z-phase signal can be created only by performing the process of detecting the rising edge or the falling edge without performing the delay process on the waveform of 1. Therefore, the circuit for generating the Z-phase signal can be manufactured at low cost.

【0042】なお、上記実施の形態では、速度発電機3
の2相の出力信号FGA,FGBをそのままアップダウ
ンカウンタ15に加えて、2相の出力信号FGA,FG
Bの立ち上がりおよび立ち下がりでカウントアップおよ
びカウントダウンを行い、2相の出力信号FGA,FG
Bの立ち上がりおよび立ち下がりで波形メモリ8から波
形データを読み出すもので、速度発電機3の極数によっ
て決まる周期でしか波形データを読み出すことができな
かったが、ソフトウェアにより構成されるタイマを用い
て、2相の出力信号FGA,FGBの立ち上がりおよび
立ち下がりを補間するパルスを作成し、この補間により
作成したパルスもをアップダウンカウンタに加え、補間
パルスを含めた短い周期で波形メモリ8から波形データ
を読み出すことにより、きめ細かい制御を行うことが可
能である。なお、この場合、波形メモリ8に書き込む波
形データも、当然補間に対応させて、波形データを細か
く記憶させておく必要がある。
In the above embodiment, the speed generator 3 is used.
The two-phase output signals FGA and FGB are directly added to the up / down counter 15 to output the two-phase output signals FGA and FG.
Counts up and down at the rising and falling edges of B, and outputs two-phase output signals FGA, FG
The waveform data is read from the waveform memory 8 at the rising and falling edges of B, and the waveform data could only be read at a cycle determined by the number of poles of the speed generator 3. However, using a timer configured by software A pulse that interpolates the rising and falling edges of the two-phase output signals FGA and FGB is created, and the pulse created by this interpolation is also added to the up / down counter, and the waveform data is stored from the waveform memory 8 at a short cycle including the interpolation pulse. By reading out, it is possible to perform fine control. In this case, the waveform data to be written in the waveform memory 8 also needs to be stored finely corresponding to the interpolation.

【0043】また、上記実施の形態では、速度発電機3
の出力信号FGAを電圧判定回路4でレベル判定を行っ
てゲート5〜7を制御したが、電圧判定回路4に代え
て、例えば整流センサ2の出力信号の周波数を測定する
手段を設け、整流センサ2の出力信号の周波数が所定の
周波数より高いか低いかを判定し、その判定結果に基づ
いてゲート5〜7を制御してもよい。つまり、同期電動
機1の回転数を検出し、回転数の高低を判別し、その判
別結果に基づき、同期電動機の回転数が所定回転数以下
の低速回転時に整流センサの出力信号に基づいて同期電
動機を通電制御し、同期電動機の回転数が所定回転数を
超える高速回転時に速度発電機の出力信号に基づいて同
期電動機を通電制御するようにしてもよい。
In the above embodiment, the speed generator 3 is used.
Of the output signal FGA is controlled by the voltage determination circuit 4 to control the gates 5 to 7. However, instead of the voltage determination circuit 4, for example, a means for measuring the frequency of the output signal of the rectification sensor 2 is provided. It may be determined whether the frequency of the output signal 2 is higher or lower than a predetermined frequency, and the gates 5 to 7 may be controlled based on the determination result. That is, the number of revolutions of the synchronous motor 1 is detected, whether the number of revolutions is high or low is determined, and based on the result of the determination, the synchronous motor is generated based on the output signal of the commutation sensor when the number of revolutions of the synchronous motor is a predetermined number of revolutions or less. May be energized, and the synchronous motor may be energized based on the output signal of the speed generator when the rotational speed of the synchronous motor exceeds a predetermined rotational speed.

【0044】[0044]

【発明の効果】請求項1または請求項2記載の同期電動
機の制御方法によれば、整流センサの出力信号と速度発
電機の出力信号とを用いて同期発電機を制御するので、
同期電動機の制御装置を安価に製造することができる。
また、整流センサと速度発電機は互いの欠点を互いに補
う形で使用するので、エンコーダに劣らない分解能を得
ることができる。また、整流センサと速度発電機は耐熱
性のあるものを利用でき、同期電動機の制御装置として
耐熱性に優れたものを得ることができ、高い信頼性を得
ることができ、高温環境でも使用が可能となる。
According to the synchronous motor control method of the first or second aspect, the synchronous generator is controlled by using the output signal of the rectification sensor and the output signal of the speed generator.
The control device for the synchronous motor can be manufactured at low cost.
Further, since the rectification sensor and the speed generator are used in such a manner as to complement each other's drawbacks, it is possible to obtain a resolution comparable to that of the encoder. In addition, the rectification sensor and the speed generator can use those with heat resistance, and it is possible to obtain the one with excellent heat resistance as the control device of the synchronous motor, which can obtain high reliability and can be used even in high temperature environment. It will be possible.

【0045】請求項3記載の同期電動機の制御方法によ
れば、請求項1の効果に加え、速度発電機の出力信号に
よる同期電動機の通電制御には、回転子の基準位置に対
応した零相信号が必要となるが、この零相信号を整流セ
ンサの出力信号から得ることができ、専用の零相信号の
検出手段は不要であり、低コストになる。請求項4記載
の同期電動機の制御方法によれば、請求項1の効果に加
え、零相信号を作成する回路を安価に製造できる。
According to the synchronous motor control method of the third aspect, in addition to the effect of the first aspect, in the energization control of the synchronous motor by the output signal of the speed generator, the zero phase corresponding to the reference position of the rotor. Although a signal is required, this zero-phase signal can be obtained from the output signal of the rectification sensor, and a dedicated zero-phase signal detection means is unnecessary, resulting in low cost. According to the synchronous motor control method of the fourth aspect, in addition to the effect of the first aspect, the circuit for producing the zero-phase signal can be manufactured at low cost.

【0046】請求項5記載の同期電動機の制御方法によ
れば、請求項1と同様の効果を奏する。
According to the synchronous motor control method of the fifth aspect, the same effect as that of the first aspect can be obtained.

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

【図1】この発明の実施の形態における同期電動機の制
御方法を実施するための同期電動機の制御装置を構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a synchronous motor control device for carrying out a synchronous motor control method according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した同期電動機の制御装置の各部のタ
イミング図である。
FIG. 2 is a timing chart of each part of the control device for the synchronous motor shown in FIG.

【図3】図1に示した同期電動機の制御装置の各部のタ
イミング図である。
FIG. 3 is a timing diagram of each part of the control device for the synchronous motor shown in FIG.

【図4】図1の同期電動機の制御装置に用いられる速度
発電機の構造を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of a speed generator used in the control device for the synchronous motor of FIG.

【図5】図1の同期電動機の制御装置に用いられる整流
センサの構造を示す概略図である。
5 is a schematic diagram showing the structure of a commutation sensor used in the control device for the synchronous motor of FIG.

【図6】図5の整流センサの出力信号波形の一例を示す
波形図である。
6 is a waveform diagram showing an example of an output signal waveform of the rectification sensor of FIG.

【図7】従来の同期電動機の制御方法を実施する同期電
動機の制御装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a control device for a synchronous motor that implements a conventional method for controlling a synchronous motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 同期電動機 2 整流センサ 3 速度発電機 4 電圧判定回路 5 ゲート 6 ゲート 7 ゲート 8 波形メモリ 9 矩形波アドレス発生回路 10 オアゲート 11 デジタル・アナログ変換器 12 デジタル・アナログ変換器 13 信号合成器 14 ドライバ 15 アップダウンカウンタ 16 零相パルス発生回路 1 Synchronous Motor 2 Rectifier Sensor 3 Speed Generator 4 Voltage Judgment Circuit 5 Gate 6 Gate 7 Gate 8 Waveform Memory 9 Rectangular Wave Address Generation Circuit 10 OR Gate 11 Digital / Analog Converter 12 Digital / Analog Converter 13 Signal Synthesizer 14 Driver 15 Up-down counter 16 Zero-phase pulse generation circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯島 友邦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tomokuni Iijima 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同期電動機に付設した整流センサおよび
速度発電機から出力信号を取り出し、前記同期電動機の
回転数が所定回転数以下の低速回転時に前記整流センサ
の出力信号に基づいて前記同期電動機を通電制御し、前
記同期電動機の回転数が前記所定回転数を超える高速回
転時に前記速度発電機の出力信号に基づいて前記同期電
動機を通電制御することを特徴とする同期電動機の制御
方法。
1. An output signal is taken out from a commutation sensor and a speed generator attached to the synchronous motor, and the synchronous motor is controlled based on the output signal of the commutation sensor when the rotational speed of the synchronous motor is a low speed rotation of a predetermined rotational speed or less. A method for controlling a synchronous motor, wherein energization is controlled, and the synchronous motor is energized based on an output signal of the speed generator when the rotational speed of the synchronous motor exceeds the predetermined rotational speed.
【請求項2】 同期電動機に付設した整流センサおよび
速度発電機から出力信号を取り出し、前記速度発電機の
出力信号が所定レベル以下の低レベルとなるときに前記
整流センサの出力信号に基づいて前記同期電動機を通電
制御し、前記速度発電機の出力信号が所定レベルを超え
る高レベルとなるときに前記速度発電機の出力信号に基
づいて前記同期電動機を通電制御することを特徴とする
同期電動機の制御方法。
2. An output signal is taken out from a rectification sensor and a speed generator attached to a synchronous motor, and when the output signal of the speed generator becomes a low level below a predetermined level, the output signal is output based on the output signal of the rectification sensor. Energizing control of the synchronous motor, and energizing control of the synchronous motor based on the output signal of the speed generator when the output signal of the speed generator becomes a high level exceeding a predetermined level. Control method.
【請求項3】 速度発電機の出力信号による同期電動機
の通電制御における零相信号を、整流センサの出力信号
を基準として作成することを特徴とする請求項1または
請求項2記載の同期電動機の制御方法。
3. The synchronous motor according to claim 1, wherein a zero-phase signal in energization control of the synchronous motor based on the output signal of the speed generator is created with reference to the output signal of the rectification sensor. Control method.
【請求項4】 零相信号は基準相の30度の位相に相当
するタイミングで発生させることを特徴とする請求項3
記載の同期電動機の制御方法。
4. The zero-phase signal is generated at a timing corresponding to a phase of 30 degrees of the reference phase.
The control method of the synchronous motor as described in the above.
【請求項5】 整流センサの出力信号に基づいて作成す
る制御信号が矩形波信号であり、速度発電機の出力信号
に基づいて作成する制御信号が正弦波信号である請求項
1または請求項2記載の同期電動機の制御方法。
5. The control signal generated based on the output signal of the rectification sensor is a rectangular wave signal, and the control signal generated based on the output signal of the speed generator is a sine wave signal. A method for controlling the synchronous motor described.
JP7275406A 1995-10-24 1995-10-24 Control method of synchronous motor Pending JPH09121581A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107074260A (en) * 2014-08-22 2017-08-18 克诺尔-布莱姆斯轨道系统(英国)有限公司 Axle-driven generator for railway brake system

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