JPH09121584A - Device for detecting position of magnetic pole and device for driving brushless dc motor using it - Google Patents

Device for detecting position of magnetic pole and device for driving brushless dc motor using it

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JPH09121584A
JPH09121584A JP7280016A JP28001695A JPH09121584A JP H09121584 A JPH09121584 A JP H09121584A JP 7280016 A JP7280016 A JP 7280016A JP 28001695 A JP28001695 A JP 28001695A JP H09121584 A JPH09121584 A JP H09121584A
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magnetic pole
detection
detecting
signal
digital
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Inventor
Takeo Konno
Takuya Mayuzumi
Kunio Miyashita
Kazuo Tawara
Toshiyuki Yasujima
猛夫 今野
俊幸 安島
邦夫 宮下
和雄 田原
黛  拓也
Original Assignee
Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the absolute positions of continuous magnetic poles with high accuracy by detecting the absolute positions from the section of prescribed one selected out of three converted and corrected magnetic pole position detecting signals. SOLUTION: A converting and correcting means 6 converts and corrects three magnetic pole position detecting signals the phases of which are generated and outputted by means of a detecting signal generating section 12 so that their phases can be shifted from each other by 120 deg.. A signal selecting means 103 selects prescribed one out of the three converted and corrected magnetic pole position detecting signals. A relative magnetic pole position detecting means 104 detects a relative magnetic pole position from the value of the selected detecting signal. An absolute magnetic pole position detecting means 105 detects the absolute positions of continuous magnetic poles from the section of the selected detecting signal and relative magnetic pole position. Therefore, the absolute positions of continuous magnetic poles can be detected with high accuracy by maintaining the magnetic pole position detecting accuracy at a high level regardless of the magnetizing waveform of the magnetic poles, whether a sine waveform or a trapezoidal waveform.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明に属する技術分野】本発明は、磁極位置検出装置
及びブラシレス直流モータの駆動装置に関し、特に、ホ
ール素子を用いて磁極位置を検出する磁極位置検出装置
と、該磁極位置検出装置とブラシレス直流モータを正弦
波PWM駆動する180度通電形インバータを用いたブ
ラシレス直流モータの駆動装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic pole position detecting device and a brushless DC motor driving device, and more particularly, to a magnetic pole position detecting device for detecting a magnetic pole position using a Hall element, the magnetic pole position detecting device and a brushless DC motor. The present invention relates to a brushless DC motor driving device using a 180-degree conduction type inverter that drives a motor in sine wave PWM.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のホール素子を用いたブラシレス直
流モータの駆動装置の磁極位置検出装置は、特開平4―
295293号公報記載のように、電気角で90位相を
ずらして配置した2つのホール素子等の磁極位置検出素
子からの出力信号の直線近似領域によって磁極位置を検
出し、ブラシレス直流モータを駆動するものであった。
磁極位置の検出は、90度位相のずれた2つの正弦波検
出信号の各々反転信号を作成し、非反転信号と反転信号
の4つの正弦波信号との交点区間である直線近似領域を
用いて絶対磁極位置を検出するものであった。
2. Description of the Related Art A conventional magnetic pole position detecting device for a brushless DC motor driving device using a Hall element is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 4 (1998) -1998.
As described in Japanese Patent No. 295293, a magnetic pole position is detected by a linear approximation area of an output signal from two magnetic pole position detection elements such as two Hall elements arranged with a 90 electrical phase shift, and a brushless DC motor is driven. Met.
The magnetic pole position is detected by creating an inverted signal of each of two sine wave detection signals that are 90 degrees out of phase, and using a linear approximation region that is an intersection section between the non-inverted signal and the four sine wave signals of the inverted signal. The absolute magnetic pole position was detected.
【0003】また、別の方式として、サーボモータ等で
はエンコーダを用いてブラシレス直流モータを駆動する
方式が広く用いられている。
As another method, a method of driving a brushless DC motor using an encoder is widely used in servo motors and the like.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は、正弦波信号の90度区間の直線近似領域を使
用するため、切り換え点付近が非線形となるとともに、
反転回路などを構成する素子のばらつきの影響が生じ、
位置検出精度が低下する恐れがあった。また、モータの
磁極が台形波着磁されたものにおいて、台形波の上底が
電気角で90度以上となる場合には、磁極位置の検出が
困難であった。
However, since the above-mentioned conventional technique uses the linear approximation region of the 90-degree section of the sine wave signal, the vicinity of the switching point becomes non-linear, and
The influence of variations in the elements that make up the inverting circuit, etc.
The position detection accuracy might be reduced. Further, in the case where the magnetic poles of the motor are trapezoidal-wave magnetized, it is difficult to detect the magnetic pole position when the upper base of the trapezoidal wave has an electrical angle of 90 degrees or more.
【0005】本発明の目的は、磁極着磁波形が正弦波、
台形波に関わらず、磁極位置の検出精度を精度良く保
ち、高精度な連続した絶対磁極位置を検出する磁極位置
検出装置を提供することにある。
An object of the present invention is that the magnetic pole magnetizing waveform is a sine wave,
An object of the present invention is to provide a magnetic pole position detection device that maintains a high detection accuracy of a magnetic pole position regardless of a trapezoidal wave and detects highly accurate continuous absolute magnetic pole positions.
【0006】さらに、本発明の目的は、ディジタル処理
により回路を構成する素子等による検出精度のばらつき
の影響をなくし、マイクロコンピュータとのインターフ
ェースを容易に取ることができる磁極位置検出装置を提
供することにある。
A further object of the present invention is to provide a magnetic pole position detecting device which eliminates the influence of variations in detection accuracy due to elements or the like constituting a circuit by digital processing and can easily interface with a microcomputer. It is in.
【0007】さらに、本発明の目的は、上記磁極位置検
出装置をブラシレス直流モータの駆動装置の磁極位置検
出に用いることにより、連続した磁極位置を検出し、正
弦波駆動あるいは矩形波駆動できる安価で低振動・低騒
音のブラシレス直流モータの駆動装置を提供することに
ある。
Further, an object of the present invention is to use the above magnetic pole position detecting device for detecting a magnetic pole position of a brushless DC motor driving device so that continuous magnetic pole positions can be detected and sine wave driving or rectangular wave driving can be performed at low cost. An object of the present invention is to provide a drive device for a brushless DC motor with low vibration and low noise.
【0008】また、本発明の目的は、上記ブラシレス直
流モータの駆動装置を洗濯機の洗濯槽やパルセータの駆
動機とすることにより、洗濯槽等の共振により発生する
振動や騒音を低減することにある。また、ブラシレス直
流モータを用いたファンモータの低振動化を図ることに
ある。
Another object of the present invention is to reduce the vibration and noise generated by the resonance of the washing tub by using the driving device for the brushless DC motor as a driving device for a washing tub of a washing machine or a pulsator. is there. Another object is to reduce the vibration of a fan motor using a brushless DC motor.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、磁気変化を利用して3つの磁極位置検出
素子により回転体の磁極位置を検出する磁極位置検出素
子部と、前記磁極位置に基づいて磁極位置検出信号を生
成する検出信号生成部と、前記磁極位置検出信号に基づ
き前記磁極位置検出を制御する制御部を有する磁極位置
検出装置において、前記制御部は、前記検出信号生成部
が生成し出力した120度づつ位相のずれた3つの磁極
位置検出信号を変換補正する変換補正手段と、前記変換
補正した3つの磁極位置検出信号の内から所定の1つの
磁極位置検出信号を選択する信号選択手段と、前記選択
した前記磁極位置検出信号の値から相対磁極位置を検出
する相対磁極位置検出手段と、前記選択した前記磁極位
置検出信号の区間と前記相対磁極位置とから連続した絶
対磁極位置を検出する絶対磁極位置検出手段とを有する
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a magnetic pole position detecting element portion for detecting the magnetic pole position of a rotating body by means of three magnetic pole position detecting elements utilizing magnetic changes, and In a magnetic pole position detection device having a detection signal generation unit that generates a magnetic pole position detection signal based on a magnetic pole position and a control unit that controls the magnetic pole position detection based on the magnetic pole position detection signal, the control unit includes the detection signal. Conversion correcting means for converting and correcting the three magnetic pole position detection signals generated and output by the generator and having a phase difference of 120 degrees from each other, and one predetermined magnetic pole position detection signal from among the three magnetic pole position detection signals subjected to the conversion correction. Signal selection means, a relative magnetic pole position detection means for detecting a relative magnetic pole position from the value of the selected magnetic pole position detection signal, and a section of the selected magnetic pole position detection signal And having an absolute magnetic pole position detection means for detecting a consecutive absolute magnetic pole position from said relative magnetic pole position.
【0010】また、本発明の他の特徴は、磁気変化を利
用して2つの磁極位置検出素子により回転体の磁極位置
を検出する磁極位置検出素子部と、前記磁極位置に基づ
いて磁極位置検出信号を生成する検出信号生成部と、前
記磁極位置検出信号の基づき前記磁極位置検出を制御す
る制御部を有する磁極位置検出装置において、前記制御
部は、前記検出信号生成部が生成し出力した120度位
相のずれた2つの磁極位置検出信号をアナログ/ディジ
タル変換器にてディジタル検出値に変換するディジタル
変換手段と、前記変換した2つのディジタル検出値から
3つ目のディジタル検出値を演算により求め、3相分の
ディジタル検出値を得る推定位置検出手段と、前記3相
分のディジタル検出値の内から所定の1つのディジタル
検出値を選択する信号選択手段と、前記選択した前記デ
ィジタル検出値から相対磁極位置を検出する相対磁極位
置検出手段と、前記選択した前記ディジタル検出値に相
当する磁極位置検出信号の区間と前記相対磁極位置とか
ら連続した絶対磁極位置を検出する絶対磁極位置検出手
段とを有することにある。
Another feature of the present invention is to detect a magnetic pole position based on the magnetic pole position, and a magnetic pole position detecting element portion for detecting the magnetic pole position of a rotating body by two magnetic pole position detecting elements utilizing magnetic changes. In a magnetic pole position detection device having a detection signal generation unit that generates a signal and a control unit that controls the magnetic pole position detection based on the magnetic pole position detection signal, the control unit outputs 120 generated and output by the detection signal generation unit. A digital converting means for converting two magnetic pole position detection signals whose phases are shifted by an analog / digital converter into a digital detected value, and a third digital detected value is calculated from the converted two digital detected values. Estimated position detecting means for obtaining digital detection values for three phases, and a predetermined one digital detection value is selected from the digital detection values for the three phases. Signal selection means, relative magnetic pole position detection means for detecting a relative magnetic pole position from the selected digital detection value, and a section of the magnetic pole position detection signal corresponding to the selected digital detection value and the relative magnetic pole position. And an absolute magnetic pole position detecting means for detecting the absolute magnetic pole position.
【0011】また、本発明の他の特徴は、前記磁極位置
検出装置を用いたブラシレス直流モータの駆動装置にお
いて、前記磁極位置検出装置で検出された前記絶対磁極
位置を基に、PWM駆動信号を作成しインバータに出力
してブラシレス直流モータを駆動する駆動信号作成手段
を備えることにある。
Another feature of the present invention is that in a brushless DC motor driving device using the magnetic pole position detecting device, a PWM drive signal is generated based on the absolute magnetic pole position detected by the magnetic pole position detecting device. It is provided with a drive signal creating means for creating and outputting to the inverter to drive the brushless DC motor.
【0012】また、本発明の他の特徴は、ファンや洗濯
機の洗濯槽及びパルセータ等の回転駆動部に前記ブラシ
レス直流モータの駆動装置を用いることにある。
Another feature of the present invention is that the drive device of the brushless DC motor is used in a rotation drive unit such as a fan, a washing tub of a washing machine, and a pulsator.
【0013】さらに、本発明の他の特徴は、磁気変化を
利用して3つの磁極位置検出素子により回転体の磁極位
置を検出する磁極位置検出素子ステップと、前記磁極位
置に基づいて磁極位置検出信号を生成する検出信号生成
ステップと、前記磁極位置検出信号に基づき前記磁極位
置検出を制御する制御ステップを有する磁極位置検出方
法において、前記制御ステップは、前記検出信号生成ス
テップが生成し出力した120度づつ位相のずれた3つ
の磁極位置検出信号を変換補正する変換補正ステップ
と、前記変換補正した3つの磁極位置検出信号の内から
所定の1つの磁極位置検出信号を選択する信号選択ステ
ップと、前記選択した前記磁極位置検出信号の値から相
対磁極位置を検出する相対磁極位置検出ステップと、前
記選択した前記磁極位置検出信号の区間と前記相対磁極
位置とから連続した絶対磁極位置を検出する絶対磁極位
置検出ステップとを有することにある。
Further, another feature of the present invention is that a magnetic pole position detecting element step for detecting the magnetic pole position of the rotating body by three magnetic pole position detecting elements by utilizing magnetic change, and magnetic pole position detection based on the magnetic pole position. In the magnetic pole position detecting method including a detection signal generating step of generating a signal and a control step of controlling the magnetic pole position detection based on the magnetic pole position detecting signal, the control step is generated and output by the detection signal generating step. A conversion correction step of converting and correcting three magnetic pole position detection signals whose phases are shifted by degrees, and a signal selecting step of selecting a predetermined one magnetic pole position detection signal from the three magnetic pole position detection signals subjected to the conversion correction, A relative magnetic pole position detecting step of detecting a relative magnetic pole position from the value of the selected magnetic pole position detection signal; and the selected magnetic pole. Lies in having an absolute magnetic pole position detection step of detecting the absolute magnetic pole position continuous from the 置検 detection signal of the section and the relative magnetic pole position.
【0014】さらに、本発明の他の特徴は、磁気変化を
利用して2つの磁極位置検出素子により回転体の磁極位
置を検出する磁極位置検出素子ステップと、前記磁極位
置に基づいて磁極位置検出信号を生成する検出信号生成
ステップと、前記磁極位置検出信号の基づき前記磁極位
置検出を制御する制御ステップを有する磁極位置検出方
法において、前記制御ステップは、前記検出信号生成ス
テップが生成し出力した120度位相のずれた2つの磁
極位置検出信号をアナログ/ディジタル変換器にてディ
ジタル検出値に変換するディジタル変換ステップと、前
記変換した2つのディジタル検出値から3つ目のディジ
タル検出値を演算により求め、3相分のディジタル検出
値を得る推定位置検出ステップと、前記3相分のディジ
タル検出値の内から所定の1つのディジタル検出値を選
択する信号選択ステップと、前記選択した前記ディジタ
ル検出値から相対磁極位置を検出する相対磁極位置検出
ステップと、前記選択した前記ディジタル検出値に相当
する磁極位置検出信号の区間と前記相対磁極位置とから
連続した絶対磁極位置を検出する絶対磁極位置検出ステ
ップとを有することにある。
Further, another feature of the present invention is that a magnetic pole position detecting element step in which two magnetic pole position detecting elements detect the magnetic pole position of a rotating body by utilizing a magnetic change, and magnetic pole position detection based on the magnetic pole position. In the magnetic pole position detecting method including a detection signal generating step of generating a signal and a control step of controlling the magnetic pole position detection based on the magnetic pole position detecting signal, the control step is generated and output by the detection signal generating step. A digital conversion step of converting two magnetic pole position detection signals whose phases are shifted by an analog / digital converter into a digital detection value, and a third digital detection value is calculated from the converted two digital detection values. An estimated position detecting step for obtaining digital detection values for three phases, and A signal selection step of selecting a predetermined one digital detection value, a relative magnetic pole position detection step of detecting a relative magnetic pole position from the selected digital detection value, and a magnetic pole position detection signal corresponding to the selected digital detection value. And an absolute magnetic pole position detecting step of detecting a continuous absolute magnetic pole position from the relative magnetic pole position.
【0015】本発明によれば、磁極位置検出素子部は、
磁気変化を利用して3つの磁極位置検出素子により回転
体の磁極位置を検出する。検出信号生成部は、磁極位置
に基づいて磁極位置検出信号を生成する。制御部の変換
補正手段は、検出信号生成部が生成し出力した120度
づつ位相のずれた3つの磁極位置検出信号を変換補正す
る。信号選択手段は、変換補正した3つの磁極位置検出
信号の内から所定の1つの磁極位置検出信号を選択す
る。相対磁極位置検出手段は、選択した前記磁極位置検
出信号の値から相対磁極位置を検出する。絶対磁極位置
検出手段は、選択した前記磁極位置検出信号の区間と前
記相対磁極位置とから連続した絶対磁極位置を検出す
る。
According to the present invention, the magnetic pole position detecting element portion is
The magnetic pole position of the rotating body is detected by the three magnetic pole position detecting elements by utilizing the magnetic change. The detection signal generation unit generates a magnetic pole position detection signal based on the magnetic pole position. The conversion correction means of the control unit performs conversion correction of the three magnetic pole position detection signals generated and output by the detection signal generation unit and having a phase shift of 120 degrees. The signal selection means selects one predetermined magnetic pole position detection signal from the three magnetic pole position detection signals that have been converted and corrected. The relative magnetic pole position detecting means detects the relative magnetic pole position from the value of the selected magnetic pole position detection signal. The absolute magnetic pole position detecting means detects a continuous absolute magnetic pole position from the selected section of the magnetic pole position detection signal and the relative magnetic pole position.
【0016】これにより、磁極位置検出素子の出力信号
波形が正弦波あるいは台形波に関わらず、磁極位置検出
信号波形の所定の電気角の範囲となる検出値を用いて相
対磁極位置を高精度に検出し、選択した磁極位置検出信
号の区間と相対磁極位置とから高精度な連続した絶対磁
極位置を得ることができる。
As a result, regardless of whether the output signal waveform of the magnetic pole position detection element is a sine wave or a trapezoidal wave, the relative magnetic pole position can be accurately determined by using the detection value within the predetermined electrical angle range of the magnetic pole position detection signal waveform. A highly accurate continuous absolute magnetic pole position can be obtained from the detected and selected magnetic pole position detection signal section and the relative magnetic pole position.
【0017】さらに、磁極位置検出素子の出力信号波形
をディジタルサンプリングし、ディジタル処理にて高精
度な連続したディジタルの絶対磁極位置を得ることがで
き、回路を構成する素子の出力ばらつきの影響を抑える
とともに、コンピュータに容易に接続してデータを処理
することができる。
Furthermore, the output signal waveform of the magnetic pole position detecting element can be digitally sampled to obtain a highly accurate continuous digital absolute magnetic pole position by digital processing, and the influence of the output variation of the elements constituting the circuit can be suppressed. At the same time, the data can be easily processed by connecting to a computer.
【0018】さらに、各磁極位置検出素子の出力信号波
形の振幅やオフセット量の出力ばらつきをディジタル検
出値の最大、最小値を用いて検出し、ディジタル検出値
の補正量を決定して、補正することにより、磁極位置検
出素子などの回路構成素子の出力ばらつきの影響を除去
した高精度な磁極位置検出を行うことができる。
Further, the output variation of the amplitude and offset amount of the output signal waveform of each magnetic pole position detecting element is detected by using the maximum and minimum values of the digital detection value, and the correction amount of the digital detection value is determined and corrected. As a result, it is possible to perform highly accurate magnetic pole position detection by eliminating the influence of variations in the output of circuit component elements such as the magnetic pole position detection element.
【0019】さらに、小型・低コストのホール素子から
なる磁極位置検出装置を用いてブラシレス直流モータの
磁極位置を高精度に検出できるため、ブラシレス直流モ
ータの正弦波PWM駆動あるいは矩形波PWM駆動が容
易にでき、低振動・低騒音の運転を実現することができ
る。
Furthermore, since the magnetic pole position of the brushless DC motor can be detected with high accuracy by using the magnetic pole position detecting device composed of a small and low-cost Hall element, the sine wave PWM drive or the rectangular wave PWM drive of the brushless DC motor is easy. It is possible to realize low vibration and low noise operation.
【0020】また、正弦波PWM駆動あるいは矩形波P
WM駆動できるブラシレス直流モータの駆動装置を用い
て可変速のファン用ブラシレス直流モータや全自動洗濯
機用ブラシレス直流モータの運転を行うことにより、機
械的な共振点を避けずに連続的な可変速運転を実現する
ことができる。
Further, sine wave PWM drive or rectangular wave P
By operating a brushless DC motor for a variable speed fan or a brushless DC motor for a fully automatic washing machine using a brushless DC motor drive device capable of WM driving, continuous variable speed without avoiding mechanical resonance points. Driving can be realized.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係る磁
極位置検出装置及びこれを用いたブラシレス直流モータ
の駆動装置を、図を用いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A magnetic pole position detecting device and a brushless DC motor driving device using the same according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0022】図1は、本発明の一実施例に係る磁極位置
検出装置及びブラシレス直流モータの駆動装置の機能構
成を示す。本発明の一実施例のモータには、例えば、永
久磁石界磁の2極のブラシレス直流モータ1を用い、3
相巻線1Bと、2極の永久磁石ロータ1Aと、磁極位置
検出素子部2を備えている。
FIG. 1 shows a functional configuration of a magnetic pole position detecting device and a brushless DC motor driving device according to an embodiment of the present invention. As the motor of one embodiment of the present invention, for example, a brushless DC motor 1 having two poles of a permanent magnet field is used.
A phase winding 1B, a two-pole permanent magnet rotor 1A, and a magnetic pole position detecting element unit 2 are provided.
【0023】ブラシレス直流モータの駆動装置10は、
磁極位置検出装置100、速度制御器300、駆動信号
作成手段200、インバータ3で構成されている。
The drive device 10 for the brushless DC motor is
The magnetic pole position detecting device 100, the speed controller 300, the drive signal generating means 200, and the inverter 3 are included.
【0024】磁極位置検出装置100は、磁極位置検出
素子部2、検出信号生成部12、制御部5で構成されて
いる。磁極位置検出素子部2は、検出信号(Sa+とSa-,Sb
+とSb-,Sc+とSc-)を出力する3つの磁極位置検出素子、
例えばホール素子(1Ha,1Hb,1Hc)を持つ。磁極位置検出
素子部2で出力された検出信号(Sa+とSa-,Sb+とSb-,Sc+
とSc-)は、検出信号生成部12の増幅器(12a,12b,12c)
により電気角で120度ずつ位相ずれた3つの増幅信号
(S2a,S2b,S2c)となる。
The magnetic pole position detecting device 100 comprises a magnetic pole position detecting element section 2, a detection signal generating section 12, and a control section 5. The magnetic pole position detection element unit 2 detects the detection signals (Sa + and Sa-, Sb
Three magnetic pole position detecting elements that output + and Sb-, Sc + and Sc-),
For example, it has Hall elements (1Ha, 1Hb, 1Hc). Detection signals (Sa + and Sa-, Sb + and Sb-, Sc +) output by the magnetic pole position detection element unit 2
And Sc-) are amplifiers (12a, 12b, 12c) of the detection signal generation unit 12
Three amplified signals with a phase difference of 120 degrees in electrical angle due to
(S2a, S2b, S2c).
【0025】また、制御部5は、変換補正手段6、信号
選択手段103、相対磁極位置検出手段104、絶対磁
極位置検出手段105で構成されており、これらは、ワ
ンチップのマイクロコンピュータ4(以下、マイコンと
称す)内のROMにプログラムとして、あるいはハード
ウェアのアナログ/ディジタル変換器として構成されて
いる。
The control section 5 is composed of a conversion correction means 6, a signal selection means 103, a relative magnetic pole position detection means 104, and an absolute magnetic pole position detection means 105, which are the one-chip microcomputer 4 (hereinafter , Which is referred to as a microcomputer) as a program or as a hardware analog / digital converter.
【0026】変換補正手段6は、ディジタル変換手段1
01と補正手段102とを備えている。ディジタル変換
手段101は、アナログ/ディジタル変換器にて増幅信
号(S2a,S2b,S2c)をディジタルサンプリングし、3相分
のディジタル検出値B1を出力する。補正手段102
は、ホール素子(1Ha,1Hb,1Hc)や増幅器(12a,12b,12c)の
回路構成素子の出力ばらつきの影響を補正し、補正検出
値B2を信号選択手段103に出力する。
The conversion correction means 6 is the digital conversion means 1
01 and the correction means 102. The digital conversion means 101 digitally samples the amplified signals (S2a, S2b, S2c) by an analog / digital converter, and outputs digital detection values B1 for three phases. Correction means 102
Corrects the influence of the output variations of the circuit elements such as the Hall elements (1Ha, 1Hb, 1Hc) and the amplifiers (12a, 12b, 12c), and outputs the correction detection value B2 to the signal selecting means 103.
【0027】信号選択手段103は、3つの検出値の中
から選択した所定の1つの検出値B3を、相対磁極位置
検出手段104に出力すると共に、選択した検出信号の
区間を示す区間信号B4を出力する。絶対磁極位置検出
手段105は、相対磁極位置検出手段104が出力する
相対磁極位置B5と区間信号B4を受けて絶対磁極位置
B6を出力する。
The signal selection means 103 outputs one predetermined detection value B3 selected from the three detection values to the relative magnetic pole position detection means 104, and also outputs a section signal B4 indicating the section of the selected detection signal. Output. The absolute magnetic pole position detection means 105 receives the relative magnetic pole position B5 output by the relative magnetic pole position detection means 104 and the section signal B4, and outputs the absolute magnetic pole position B6.
【0028】速度制御器300は、絶対磁極位置B6か
ら速度演算し、電圧指令Vordを出力する。駆動信号作成
手段200は、電圧指令Vordから正弦波PWM信号器2
01あるいは矩形波PWM信号器202を選択し、絶対
磁極位置検出手段105のディジタルの絶対磁極位置信
号B6を用いてインバータ3を駆動するドライブ信号DR
Vを出力し、ブラシレス直流モータ1を運転する。
The speed controller 300 calculates the speed from the absolute magnetic pole position B6 and outputs the voltage command Vord. The drive signal creating means 200 uses the sine wave PWM signal device 2 based on the voltage command Vord.
01 or the rectangular wave PWM signal device 202 is selected, and the drive signal DR for driving the inverter 3 using the digital absolute magnetic pole position signal B6 of the absolute magnetic pole position detection means 105.
Outputs V and operates the brushless DC motor 1.
【0029】次に、磁極位置検出の動作を詳細に説明す
る。
Next, the operation of detecting the magnetic pole position will be described in detail.
【0030】各部のホール素子(1Ha,1Hb,1Hc)の出力信
号は、永久磁石ロータの磁極及び磁束量に比例する信号
波形(Sa+とSa-,Sb+とSb-,Sc+とSc-)を出力し、増幅器(1
2a,12b,12c)によりマイコン4内のディジタル変換検出
手段101を構成するアナログ/ディジタル変換器に入
力することができる0〜5Vの増幅信号(S2a,S2b,S2c)
としてディジタル変換手段101に入力される。
The output signals of the Hall elements (1Ha, 1Hb, 1Hc) of each part output signal waveforms (Sa + and Sa-, Sb + and Sb-, Sc + and Sc-) proportional to the magnetic poles and magnetic flux of the permanent magnet rotor. Amplifier (1
2a, 12b, 12c) can input to the analog / digital converter constituting the digital conversion detecting means 101 in the microcomputer 4 0-5V amplified signal (S2a, S2b, S2c)
Is input to the digital conversion means 101.
【0031】ディジタル変換手段101は、3つの増幅
信号(S2a,S2b,S2c)を一定時間間隔にてアナログ/ディ
ジタル変換器でサンプリングする。サンプリングした3
つのディジタル検出値B1は、補正手段102にて各相
毎に最大、最小値を基に増幅信号(S2a,S2b,S2c)のオフ
セット量、あるいは振幅誤差を検出し、ディジタル検出
値B1に補正を加え、ホール素子や回路を構成する素子
の出力ばらつきの影響を除去した補正検出値B2を出力
する。
The digital converting means 101 samples the three amplified signals (S2a, S2b, S2c) by the analog / digital converter at fixed time intervals. Sampled 3
With respect to one digital detection value B1, the offset amount or amplitude error of the amplified signals (S2a, S2b, S2c) is detected by the correction means 102 based on the maximum and minimum values for each phase, and the digital detection value B1 is corrected. In addition, the correction detection value B2 from which the influence of the output variation of the Hall element or the elements constituting the circuit is removed is output.
【0032】信号選択手段103では、磁極位置検出に
最も適した電気角で−30〜30度あるいは150〜2
10度の値の範囲内となる3つの補正検出値B2の内の
所定の1つを選択し、選択検出値B3として出力すると
ともに、選択した検出信号の相と区間を示す区間信号B
4を出力する。
In the signal selecting means 103, the electrical angle most suitable for detecting the magnetic pole position is -30 to 30 degrees or 150 to 2
A predetermined one of the three correction detection values B2 within the range of 10 degrees is selected and output as the selection detection value B3, and the section signal B indicating the phase and section of the selected detection signal is selected.
4 is output.
【0033】相対磁極位置検出手段104では、電気角
で−30〜30度の磁極位置の範囲で検出される選択検
出値B3の値と角度との関係(150〜210度の範囲
においても同様な値となる)を予めROMテーブル上に
マッピングしておき、選択検出値B3の値からテーブル
サーチして−30〜30度の範囲の相対的な相対磁極位
置B5を求める。
In the relative magnetic pole position detecting means 104, the relationship between the angle and the value of the selected detection value B3 detected in the magnetic pole position range of −30 to 30 degrees in electrical angle (the same applies in the range of 150 to 210 degrees). Values) are preliminarily mapped on the ROM table, and a table search is performed from the value of the selected detection value B3 to obtain a relative relative magnetic pole position B5 in the range of -30 to 30 degrees.
【0034】絶対磁極位置検出手段105では、区間信
号B4により絶対角度の角度基準値(0,60,120,
180,240,300度の内の1つの値)を検出し、角
度基準値と−30〜30度の値である相対磁極位置B5
とを加算(角度基準値が60,180,300度の時は選
択検出値B3と角度の関係が反転するため減算)し、電
気角1周期分の−30〜330度の絶対磁極位置を求
め、更にオフセット量として30度を加算して絶対磁極
位置B6を求める。
In the absolute magnetic pole position detecting means 105, the angle reference value (0, 60, 120,
One of 180,240,300 degrees) is detected, and the relative magnetic pole position B5 which is the angle reference value and the value of -30 to 30 degrees
And (when the angle reference value is 60, 180, 300 degrees, subtraction is performed because the relationship between the selected detection value B3 and the angle is reversed), and the absolute magnetic pole position of -30 to 330 degrees for one electrical angle cycle is obtained. Further, the absolute magnetic pole position B6 is obtained by adding 30 degrees as the offset amount.
【0035】これにより、小形・軽量で安価なホール素
子を用いて高精度な絶対磁極位置を求めることができ
る。さらに、求めた絶対磁極位置はディジタル量である
ため、コンピュータでのデータ処理が容易である。
This makes it possible to obtain a highly accurate absolute magnetic pole position by using a small, lightweight, inexpensive Hall element. Further, since the obtained absolute magnetic pole position is a digital quantity, data processing by a computer is easy.
【0036】さらに、本実施例では、絶対磁極位置B6
を用いてブラシレス直流モータの駆動信号を作成し、運
転している。速度制御器300では、速度指令Nordと絶
対磁極位置B6の時間当たりの変化量から算出した回転
速度とが一致するように電圧指令Vordを出力する。
Further, in this embodiment, the absolute magnetic pole position B6
Is used to create a drive signal for a brushless DC motor and drive it. The speed controller 300 outputs the voltage command Vord so that the speed command Nord and the rotation speed calculated from the change amount of the absolute magnetic pole position B6 per time match.
【0037】駆動信号作成手段200には、ブラシレス
直流モータの2つの駆動方法であるPWM信号を作成す
るための正弦波PWM信号器201と矩形波PWM信号
器202とを持っており、速度指令Nordから運転状態を
検出し、運転状態に合わせて正弦波PWM信号器201
と矩形波PWM信号器202とを切り替えて用いること
により低振動・低騒音でブラシレス直流モータを運転す
ることができる。
The drive signal creating means 200 has a sine wave PWM signal device 201 and a rectangular wave PWM signal device 202 for creating a PWM signal, which are two driving methods of the brushless DC motor, and has a speed command Nord. The operating state is detected from the sine wave PWM signal device 201 according to the operating state.
The brushless DC motor can be operated with low vibration and low noise by switching between the rectangular wave PWM signal device 202 and the rectangular wave PWM signal device 202.
【0038】図2は、図1の磁極位置検出装置における
角度範囲を示すもので電気角1周期の−30〜330度
の範囲の区間を示す。選択信号は3つの検出信号の大小
関係から信号選択手段103により選択した信号で、角
度範囲の角度と区間信号B4に対応する。角度基準値は
角度範囲の中心値であり、角度基準値と相対磁極位置B
5とから加減算により絶対磁極位置B6を求める基準角
度である。ここで、電気角で30度あるいは150度の
ときの値をUR、−30度あるは210度のときの値を
DRとしている。大小関係の比較には3つの検出信号を
それぞれ比較し、大小関係を求めても良いが、各検出信
号とUR、あるいはDRとの比較でも求めることができ
る。
FIG. 2 shows an angular range in the magnetic pole position detecting device of FIG. 1, and shows a section of a range of −30 to 330 degrees in one cycle of electrical angle. The selection signal is a signal selected by the signal selection means 103 based on the magnitude relation of the three detection signals, and corresponds to the angle of the angle range and the section signal B4. The angle reference value is the center value of the angle range, and the angle reference value and the relative magnetic pole position B
5 is a reference angle for obtaining the absolute magnetic pole position B6 by addition and subtraction. Here, the value when the electrical angle is 30 degrees or 150 degrees is UR, and the value when the electrical angle is -30 degrees or 210 degrees is DR. For comparison of the magnitude relationship, the three detection signals may be compared with each other to obtain the magnitude relationship, but it is also possible to obtain by comparing each detection signal with UR or DR.
【0039】図3は、図1の磁極位置検出装置における
磁極位置検出の動作を示すもので、モータの磁極を正弦
波着磁した時のものである。(a)に示すように、ホー
ル素子の検出信号波形(Sa,Sb,Sc)は、ホール素子からの
2つの信号(Sa+とSa-,Sb+とSb-,Sc+とSc-)の電位差(数
百mV)を示している。(b)に示すように、増幅信号(S2
a,S2b,S2c)は、正負に変化する正弦波状のホール素子の
検出信号(Sa,Sb,Sc)をアナログ/ディジタル変換器で検
出できるように0〜5Vの範囲となるよう増幅するとと
もにオフセットレベルを与える。(f)の相対磁極位置
B5は、(c),(d),(e)に示す3相各相のディ
ジタル検出値B1a,B1b,B1cから太線で示したU
R〜DRの範囲となる部分のみを選択してくる。さら
に、図2に示した関係と、相対磁極位置B5とから、
(g)に示すように、連続した絶対磁極位置B6を得る
ことができる。
FIG. 3 shows the operation of detecting the magnetic pole position in the magnetic pole position detecting device of FIG. 1, when the magnetic pole of the motor is magnetized with a sine wave. As shown in (a), the detected signal waveform (Sa, Sb, Sc) of the Hall element is the potential difference (number) between the two signals (Sa + and Sa-, Sb + and Sb-, Sc + and Sc-) from the Hall element. 100 mV) is shown. As shown in (b), the amplified signal (S2
a, S2b, S2c) are amplified and offset in the range of 0 to 5V so that the detection signal (Sa, Sb, Sc) of the sine wave Hall element that changes to positive or negative can be detected by the analog / digital converter. Give a level. The relative magnetic pole position B5 in (f) is U indicated by a thick line from the digital detection values B1a, B1b, B1c of the three phases shown in (c), (d) and (e).
Only the part within the range of R to DR is selected. Further, from the relationship shown in FIG. 2 and the relative magnetic pole position B5,
As shown in (g), continuous absolute magnetic pole positions B6 can be obtained.
【0040】図4、図5、図6は、図1の磁極位置検出
装置における補正方法を示すもので、図4はオフセット
量の検出、図5は振幅誤差の検出、図6は補正方法のフ
ローチャートを示す。
FIGS. 4, 5, and 6 show a correction method in the magnetic pole position detection device of FIG. 1, in which FIG. 4 shows the offset amount detection, FIG. 5 shows the amplitude error detection, and FIG. 6 shows the correction method. A flow chart is shown.
【0041】図4、図5では1相分のみを示している
が、他の2相も同様である。また、図中の破線は予めマ
イコン4に記憶されている理想増幅信号、実線は実際の
増幅信号S2a、太線は理想的な相対磁極位置を得るた
めのURとDRの範囲に入る区間を示している。Zeroは
URとDRとの中間の値である。図4のオフセット量の
検出では、理想的な最大値RMax、最小値Rminを予め求
めておき、検出した増幅信号の最大値Max、最小値Minと
から(数1)を用いてオフセット量を検出する。
Although only one phase is shown in FIGS. 4 and 5, the same applies to the other two phases. Also, the broken line in the figure shows the ideal amplified signal stored in advance in the microcomputer 4, the solid line shows the actual amplified signal S2a, and the thick line shows the section within the range of UR and DR for obtaining the ideal relative magnetic pole position. There is. Zero is an intermediate value between UR and DR. In the detection of the offset amount in FIG. 4, the ideal maximum value RMax and the minimum value Rmin are obtained in advance, and the offset amount is detected from the maximum value Max and the minimum value Min of the detected amplified signal using (Equation 1). To do.
【0042】[0042]
【数1】 (Equation 1)
【0043】図5の振幅誤差の検出では、理想的な最大
値RMax、最小値Rminと、検出した増幅信号の最大値Ma
x、最小値Minとから(数2)を用いて振幅誤差を検出す
る。
In the amplitude error detection shown in FIG. 5, the ideal maximum value RMax and minimum value Rmin and the maximum value Ma of the detected amplified signal are detected.
The amplitude error is detected by using (Equation 2) from x and the minimum value Min.
【0044】[0044]
【数2】 (Equation 2)
【0045】図6において、モータ起動直後の低速回転
時かどうかの判定を行い(ステップ501)、低速時にの
みオフセット補正量と振幅補正量の検出を行い、それ以
外では検出したディジタル検出値にオフセット補正(5
10)と振幅補正(511)を行う。これらの検出と補正
は、3相分、各相毎に行う。
In FIG. 6, it is judged whether or not the motor is rotating at a low speed immediately after the motor is started (step 501), the offset correction amount and the amplitude correction amount are detected only at the low speed, and in other cases, the detected digital detection value is offset. Correction (5
10) and amplitude correction (511) are performed. These detections and corrections are performed for each of the three phases.
【0046】モータが低速時には3相各相の最大値Ma
x、最小値Minを検出し(502)、オフセット量を演算に
より求める(503)。求めたオフセット量が所定の許容
範囲内かどうかを判定し(504)、許容誤差範囲内なら
オフセット補正量をクリアする(512)。許容誤差範囲
外なら、オフセット補正量をセットし(505)、最大値
Maxと最小値Minのオフセット補正をする(506)。
When the motor is at low speed, the maximum value Ma for each of the three phases is
x and the minimum value Min are detected (502), and the offset amount is calculated (503). It is judged whether the obtained offset amount is within a predetermined allowable range (504), and if it is within the allowable error range, the offset correction amount is cleared (512). If it is outside the allowable error range, set the offset correction amount (505) and set the maximum value.
Offset correction of Max and minimum value Min is performed (506).
【0047】次に、振幅誤差を演算により求め(50
7)、振幅誤差が所定の許容範囲内であるかを判定し(5
08)、許容誤差範囲内なら振幅補正量をクリアする(5
13)。許容誤差範囲外なら、振幅補正量をセットする
(509)。
Next, the amplitude error is calculated (50
7), it is judged whether the amplitude error is within a predetermined allowable range (5
08), if it is within the allowable error range, the amplitude correction amount is cleared (5
13). If it is outside the allowable error range, set the amplitude correction amount
(509).
【0048】以上のように、各ホール素子の出力信号波
形の振幅やオフセット量をディジタル検出値の最大、最
小値を用いて検出し、ディジタル検出値の補正量を決定
して、補正することにより、ホール素子などの回路構成
素子のばらつきの影響を除去した高精度な磁極位置検出
ができる。ここで、許容範囲は、予め実験により求めた
値で、マイコン4のROMに記憶してある。
As described above, the amplitude and the offset amount of the output signal waveform of each Hall element are detected by using the maximum and minimum values of the digital detection value, and the correction amount of the digital detection value is determined and corrected. It is possible to detect the magnetic pole position with high accuracy by eliminating the influence of variations in the circuit components such as the Hall element. Here, the allowable range is a value obtained by an experiment in advance and stored in the ROM of the microcomputer 4.
【0049】図7は、図1のブラシレス直流モータのモ
ータ特性を示す。120度通電駆動をする矩形波PWM
信号器202を用いた矩形波駆動時は、電源電圧Edを
有効に使用できるため、大きな出力トルクを必要とする
起動時や加速運転時に適している。一方、180度通電
駆動する正弦波PWM信号器201を用いた正弦波駆動
時は、正弦波状の電圧を印加し、トルクリプルを小さく
できるため、低振動・低騒音運転を必要とする場合に適
している。
FIG. 7 shows motor characteristics of the brushless DC motor shown in FIG. Rectangular wave PWM with 120 degree energization drive
Since the power supply voltage Ed can be effectively used during rectangular wave driving using the signal device 202, it is suitable during startup or acceleration operation that requires a large output torque. On the other hand, at the time of sine wave driving using the sine wave PWM signal device 201 which is energized by 180 degrees, a sinusoidal voltage can be applied to reduce the torque ripple, which is suitable when low vibration / low noise operation is required. There is.
【0050】正弦波PWM信号器201と矩形波PWM
信号器202との切り換えには、図1の速度制御器30
0の速度指令Nordによって運転状態を判定し、起動時及
び高負荷運転時に矩形波PWM信号器202を選択し、
それ以外は正弦波PWM信号器201を用いるようにす
る。これにより、大きな出力トルクを必要とするもので
も低振動・低騒音の運転が実現できる。
Sine wave PWM signal device 201 and rectangular wave PWM
For switching to the signal device 202, the speed controller 30 of FIG.
The operating condition is determined by the speed command Nord of 0, and the rectangular wave PWM signal device 202 is selected at the time of startup and high load operation,
Otherwise, the sine wave PWM signal device 201 is used. As a result, low vibration and low noise operation can be realized even for those requiring a large output torque.
【0051】本発明の実施例では3つのホール素子を用
いた場合を示したが、ホール素子の出力信号が電気角で
−30〜30度あるいは150〜210度の範囲でSa+S
b+Sc=0となるように着磁されたものにおいて、2つのホ
ール素子を用いて2相分の検出を行い、検出した2相分
の値からオペアンプ等を用いて3相目の信号を求め、3
相の検出信号を得るようにしたものでも良い。また、相
対磁極位置検出手段にてROMテーブルを用いて相対磁
極位置を求めるようにしているが、直線近似式等の近似
式を用いても良い。
In the embodiment of the present invention, the case where three Hall elements are used is shown. However, when the output signal of the Hall element is in the range of −30 to 30 degrees or 150 to 210 degrees in electrical angle, Sa + S.
In the magnetized so that b + Sc = 0, two Hall elements are used to detect the two phases, and from the detected values of the two phases, the signal of the third phase is output using an operational amplifier or the like. Seek 3
A phase detection signal may be obtained. Further, although the relative magnetic pole position detection means uses the ROM table to obtain the relative magnetic pole position, an approximate expression such as a linear approximate expression may be used.
【0052】図8は、本発明の他の実施例に係る磁極位
置検出装置の機能構成を示す。図8の磁極位置検出装置
150は、電気角で120度位相をずらして配置した2
つのホール素子(1Ha,1Hb)により2相の検出信号を制御
部50のディジタル変換手段101にて検出し、推定位
置検出手段107によって検出した2つのディジタル検
出値を用いて3つ目のディジタル検出値を演算により求
めることが、図1の磁極位置検出装置100とは異な
り、その他の同一符号の動作は同じである。
FIG. 8 shows a functional configuration of a magnetic pole position detecting device according to another embodiment of the present invention. The magnetic pole position detection device 150 of FIG. 8 is arranged with a phase shift of 120 degrees in electrical angle.
Two Hall elements (1Ha, 1Hb) detect two-phase detection signals by the digital conversion means 101 of the control unit 50, and use the two digital detection values detected by the estimated position detection means 107 to perform a third digital detection. The calculation of the value is different from that of the magnetic pole position detecting device 100 of FIG. 1, and other operations with the same reference numerals are the same.
【0053】本実施例では、二つの増幅信号(S2a,S2b)
をディジタル変換手段にてディジタルサンプリングし、
検出した2つのディジタル検出値(B7a,B7b)を推定位置
検出手段107に出力する。推定位置検出手段107で
は、1つの推定ディジタル検出値B7cを−(B7a+
B7b)により求め、3つのディジタル検出値(B1a,B1b,
B1c)として出力する。これにより、ホール素子数が2つ
の場合でも効率よく連続した絶対磁極位置を検出でき
る。
In this embodiment, two amplified signals (S2a, S2b)
Is digitally sampled by digital conversion means,
The detected two digital detection values (B7a, B7b) are output to the estimated position detection means 107. In the estimated position detection means 107, one estimated digital detection value B7c is-(B7a +
B7b) and three digital detection values (B1a, B1b,
Output as B1c). As a result, even if the number of Hall elements is two, continuous absolute magnetic pole positions can be efficiently detected.
【0054】図9は、本発明のブラシレス直流モータの
駆動装置を用いた洗濯機の構成の一実施例を示す。本実
施例において、運転制御装置810は、洗濯コースによ
って、強洗い,ソフト洗い等の運転パターンをモータの
速度指令Nordとして保持し、洗濯機を可変速運転する。
すなわち、洗濯物の量に応じて速度指令Nordのパターン
を変えて運転を行うものである。ブラシレス直流モータ
の駆動装置10は運転制御装置810から出力された速
度指令に一致するようにブラシレス直流モータ1の速度
を制御し、洗濯槽801やパルセータ803をプーリー
804とベルト805を介して駆動する。本実施例では
洗濯時の可変速運転の他、脱水時の回転数を連続的に変
化させた場合にも、ホール素子を用いた安価な構成に
て、トルクリプルの少ない正弦波駆動運転ができ、低振
動・低騒音な運転を実現することができる。
FIG. 9 shows an embodiment of the construction of a washing machine using the brushless DC motor driving device of the present invention. In the present embodiment, the operation control device 810 holds the operation pattern of strong washing, soft washing, etc. as the motor speed command Nord according to the washing course, and operates the washing machine at a variable speed.
That is, the operation is performed by changing the pattern of the speed command Nord according to the amount of laundry. The brushless DC motor driving device 10 controls the speed of the brushless DC motor 1 so as to match the speed command output from the operation control device 810, and drives the washing tub 801 and the pulsator 803 via the pulley 804 and the belt 805. . In the present embodiment, in addition to the variable speed operation during washing, even when the rotation speed during dehydration is continuously changed, a sine wave drive operation with less torque ripple can be performed with an inexpensive configuration using a Hall element, It is possible to realize low vibration and low noise operation.
【0055】さらに、上述の実施例においては、本発明
の磁極位置検出装置をブラシレス直流モータの駆動装置
に適用した場合と、これを用いた洗濯機の場合について
述べたが、電気掃除機、エアコン、ファン等に、本発明
の磁極位置検出装置を有するブラシレス直流モータの駆
動装置を用いれば、低振動化、低騒音化を容易に図るこ
とができる。また、本発明はこれに限らず、他の種々の
回転体の磁極位置検出装置に広く適用することができる
他に、永久磁石を用いたリニアモータ等線形移動する動
力源の駆動制御における位置測定にも適用することがで
きる。
Further, in the above-described embodiments, the case where the magnetic pole position detecting device of the present invention is applied to the drive device of the brushless DC motor and the case of the washing machine using the brushless DC motor are described. By using the drive device of the brushless DC motor having the magnetic pole position detection device of the present invention for a fan or the like, it is possible to easily achieve low vibration and low noise. Further, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to magnetic pole position detection devices for various other rotating bodies, and position measurement in drive control of a linearly moving power source such as a linear motor using a permanent magnet. Can also be applied to.
【0056】[0056]
【発明の効果】本発明によれば、エンコーダ等を用いる
ことなく、小形・低コストなホール素子の出力信号を用
いて検出信号の電気角で−30〜30度あるいは150
〜210度の範囲となる検出値を選択し、選択した検出
値を用いることにより、相対磁極位置を高精度に検出
し、選択した検出信号の区間と相対磁極位置とから高精
度な連続した絶対磁極位置を得ることができる。
According to the present invention, the electrical angle of the detection signal is -30 to 30 degrees or 150 using the output signal of the small and low-cost Hall element without using an encoder or the like.
By selecting a detection value in the range of up to 210 degrees and using the selected detection value, the relative magnetic pole position is detected with high accuracy, and a highly accurate continuous absolute position is detected from the selected detection signal section and the relative magnetic pole position. The magnetic pole position can be obtained.
【0057】また、本発明によれば、トルクリプルの小
さい正弦波PWM駆動と起動トルクの大きい矩形波PW
M駆動とができるブラシレス直流モータの駆動装置を用
いて洗濯機の可変速運転を行うことにより、脱水運転時
等の高速回転到達までに機械的な共振点を避けずに連続
的な低騒音の可変速運転を実現することができる。
Further, according to the present invention, the sine wave PWM drive with a small torque ripple and the rectangular wave PW with a large starting torque are used.
By performing variable speed operation of the washing machine using the drive device of the brushless DC motor capable of M drive, continuous low noise can be achieved without avoiding mechanical resonance point until reaching high speed during dehydration operation. Variable speed operation can be realized.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の一実施例に係る磁極位置検出装置及び
ブラシレス直流モータの駆動装置の機能構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a magnetic pole position detection device and a brushless DC motor drive device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の磁極位置検出装置における角度範囲を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an angular range in the magnetic pole position detection device of FIG.
【図3】図1の磁極位置検出装置における磁極位置検出
の動作を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a magnetic pole position detection operation in the magnetic pole position detection device of FIG.
【図4】図3の増幅信号のオフセット量の検出を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing detection of an offset amount of the amplified signal of FIG.
【図5】図3の増幅信号の振幅誤差の検出を示す図であ
る。
5 is a diagram showing detection of an amplitude error of the amplified signal of FIG.
【図6】図3の増幅信号の補正処理のフローチャート図
である。
FIG. 6 is a flowchart of the correction process of the amplified signal of FIG.
【図7】図1のブラシレス直流モータのモータ特性を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing motor characteristics of the brushless DC motor of FIG.
【図8】本発明の他の実施例に係る磁極位置検出装置の
機能構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a functional configuration of a magnetic pole position detection device according to another embodiment of the present invention.
【図9】本発明のブラシレス直流モータの駆動装置を用
いた洗濯機の構成の一実施例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of the structure of a washing machine using the brushless DC motor drive device of the present invention.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1…ブラシレス直流モータ、2,20…磁極位置検出素
子部、3…インバータ、4…マイクロコンピュータ、
5,50…制御部、6…変換補正手段、10…駆動装
置、12,120…検出信号生成部、100,150…
磁極位置検出装置、101…ディジタル変換手段、10
2…補正手段、103…信号選択手段、104…相対磁
極位置検出手段、105…絶対磁極位置検出手段、10
7…推定位置検出手段、300…速度制御器、200…
駆動信号作成手段、201…正弦波PWM信号器、20
2…矩形波PWM信号器。
1 ... Brushless DC motor, 2, 20 ... Magnetic pole position detection element section, 3 ... Inverter, 4 ... Microcomputer,
5, 50 ... Control unit, 6 ... Conversion correcting means, 10 ... Driving device, 12, 120 ... Detection signal generating unit, 100, 150 ...
Magnetic pole position detecting device, 101 ... Digital converting means, 10
2 ... Correction means, 103 ... Signal selection means, 104 ... Relative magnetic pole position detection means, 105 ... Absolute magnetic pole position detection means, 10
7 ... Estimated position detection means, 300 ... Speed controller, 200 ...
Drive signal generating means, 201 ... Sine wave PWM signal device, 20
2 ... Square wave PWM signal device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮下 邦夫 茨城県日立市東多賀町一丁目1番1号 株 式会社日立製作所電化機器事業部内 (72)発明者 今野 猛夫 茨城県日立市東多賀町一丁目1番1号 株 式会社日立製作所電化機器事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kunio Miyashita 1-1-1 Higashitaga-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Electric Appliances Division (72) Inventor Takeo Konno 1-chome, Higashi-taga-cho, Ibaraki No. 1 No. 1 Company within Hitachi, Ltd. Electric Appliance Division

Claims (10)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】磁気変化を利用して3つの磁極位置検出素
    子により回転体の磁極位置を検出する磁極位置検出素子
    部と、前記磁極位置に基づいて磁極位置検出信号を生成
    する検出信号生成部と、前記磁極位置検出信号に基づき
    前記磁極位置検出を制御する制御部を有する磁極位置検
    出装置において、 前記制御部は、前記検出信号生成部が生成し出力した1
    20度づつ位相のずれた3つの磁極位置検出信号を変換
    補正する変換補正手段と、前記変換補正した3つの磁極
    位置検出信号の内から所定の1つの磁極位置検出信号を
    選択する信号選択手段と、前記選択した前記磁極位置検
    出信号の値から相対磁極位置を検出する相対磁極位置検
    出手段と、前記選択した前記磁極位置検出信号の区間と
    前記相対磁極位置とから連続した絶対磁極位置を検出す
    る絶対磁極位置検出手段とを有することを特徴とする磁
    極位置検出装置。
    1. A magnetic pole position detecting element portion for detecting a magnetic pole position of a rotating body by three magnetic pole position detecting elements utilizing magnetic changes, and a detection signal generating portion for generating a magnetic pole position detection signal based on the magnetic pole position. And a magnetic pole position detection device having a control unit that controls the magnetic pole position detection based on the magnetic pole position detection signal, wherein the control unit outputs 1 generated by the detection signal generation unit.
    Conversion correction means for converting and correcting three magnetic pole position detection signals whose phases are shifted by 20 degrees, and signal selecting means for selecting one predetermined magnetic pole position detection signal from the three corrected and corrected magnetic pole position detection signals. A relative magnetic pole position detecting means for detecting a relative magnetic pole position from the value of the selected magnetic pole position detection signal, and an absolute magnetic pole position which is continuous from the section of the selected magnetic pole position detection signal and the relative magnetic pole position. A magnetic pole position detecting device, comprising: absolute magnetic pole position detecting means.
  2. 【請求項2】請求項1において、前記変換補正手段は、
    前記磁極位置検出信号をアナログ/ディジタル変換器に
    てディジタル検出値に変換するディジタル変換手段と、
    前記変換された前記ディジタル検出値の最大及び最小値
    から、前記磁極位置検出素子部の出力ばらつきを検出
    し、該検出された出力ばらつきから補正量を求め、前記
    ディジタル検出値を補正する補正手段を備えることを特
    徴とする磁極位置検出装置。
    2. The conversion correction means according to claim 1,
    Digital conversion means for converting the magnetic pole position detection signal into a digital detection value by an analog / digital converter;
    A correction unit that detects the output variation of the magnetic pole position detection element unit from the maximum and minimum values of the converted digital detection value, obtains a correction amount from the detected output variation, and corrects the digital detection value. A magnetic pole position detecting device comprising:
  3. 【請求項3】磁気変化を利用して2つの磁極位置検出素
    子により回転体の磁極位置を検出する磁極位置検出素子
    部と、前記磁極位置に基づいて磁極位置検出信号を生成
    する検出信号生成部と、前記磁極位置検出信号の基づき
    前記磁極位置検出を制御する制御部を有する磁極位置検
    出装置において、 前記制御部は、前記検出信号生成部が生成し出力した1
    20度位相のずれた2つの磁極位置検出信号をアナログ
    /ディジタル変換器にてディジタル検出値に変換するデ
    ィジタル変換手段と、前記変換した2つのディジタル検
    出値から3つ目のディジタル検出値を演算により求め、
    3相分のディジタル検出値を得る推定位置検出手段と、
    前記3相分のディジタル検出値の内から所定の1つのデ
    ィジタル検出値を選択する信号選択手段と、前記選択し
    た前記ディジタル検出値から相対磁極位置を検出する相
    対磁極位置検出手段と、前記選択した前記ディジタル検
    出値に相当する磁極位置検出信号の区間と前記相対磁極
    位置とから連続した絶対磁極位置を検出する絶対磁極位
    置検出手段とを有することを特徴とする磁極位置検出装
    置。
    3. A magnetic pole position detection element section for detecting the magnetic pole position of a rotating body by two magnetic pole position detection elements utilizing magnetic changes, and a detection signal generation section for generating a magnetic pole position detection signal based on the magnetic pole position. And a magnetic pole position detection device having a control unit for controlling the magnetic pole position detection based on the magnetic pole position detection signal, wherein the control unit generates and outputs 1
    A digital converting means for converting two magnetic pole position detection signals having a phase difference of 20 degrees into a digital detection value by an analog / digital converter, and a third digital detection value calculated from the converted two digital detection values. Seeking,
    Estimated position detecting means for obtaining digital detection values for three phases;
    The signal selection means for selecting a predetermined one digital detection value from the three-phase digital detection values, the relative magnetic pole position detection means for detecting the relative magnetic pole position from the selected digital detection value, and the selection. A magnetic pole position detecting device comprising: an absolute magnetic pole position detecting means for detecting a continuous absolute magnetic pole position from a section of a magnetic pole position detection signal corresponding to the digital detection value and the relative magnetic pole position.
  4. 【請求項4】請求項1ないし請求項3において、前記磁
    極位置検出装置で検出された前記絶対磁極位置を基に、
    PWM駆動信号を作成しインバータに出力してブラシレ
    ス直流モータを駆動する駆動信号作成手段を備えること
    を特徴とするブラシレス直流モータの駆動装置。
    4. The magnetic pole position detecting device according to claim 1, wherein the absolute magnetic pole position is detected based on the absolute magnetic pole position.
    A drive device for a brushless DC motor, comprising drive signal creation means for creating a PWM drive signal and outputting it to an inverter to drive the brushless DC motor.
  5. 【請求項5】請求項4において、前記駆動信号作成手段
    は、正弦波のPWM駆動信号を作成する正弦波PWM信
    号器と、矩形波のPWM駆動信号を作成する矩形波PW
    M信号器とを備えることを特徴とするブラシレス直流モ
    ータの駆動装置。
    5. The sine wave PWM signal generator for generating a sine wave PWM drive signal, and the rectangular wave PW for generating a rectangular wave PWM drive signal according to claim 4.
    An apparatus for driving a brushless DC motor, comprising: an M signal device.
  6. 【請求項6】請求項5において、前記矩形波PWM信号
    器は、前記ブラシレス直流モータ起動時や加速時の出力
    を必要とする場合に用い、前記正弦波PWM信号器は、
    前記ブラシレス直流モータが目標回転速度に達し、低振
    動で前記ブラシレス直流モータを運転する場合に用いる
    ことを特徴とするブラシレス直流モータの駆動装置。
    6. The rectangular wave PWM signal device according to claim 5, wherein the rectangular wave PWM signal device is used when an output at the time of starting the brushless DC motor or acceleration is required, and the sine wave PWM signal device is
    A drive device for a brushless DC motor, which is used when the brushless DC motor reaches a target rotation speed and is driven with low vibration.
  7. 【請求項7】請求項4ないし請求項6において、前記ブ
    ラシレス直流モータの駆動装置を洗濯槽やパルセータの
    駆動機として全自動洗濯機に使用することを特徴とする
    洗濯機。
    7. The washing machine according to claim 4, wherein the drive device for the brushless DC motor is used as a drive machine for a washing tub or a pulsator in a fully automatic washing machine.
  8. 【請求項8】磁気変化を利用して3つの磁極位置検出素
    子により回転体の磁極位置を検出する磁極位置検出素子
    ステップと、前記磁極位置に基づいて磁極位置検出信号
    を生成する検出信号生成ステップと、前記磁極位置検出
    信号に基づき前記磁極位置検出を制御する制御ステップ
    を有する磁極位置検出方法において、 前記制御ステップは、前記検出信号生成ステップが生成
    し出力した120度づつ位相のずれた3つの磁極位置検
    出信号を変換補正する変換補正ステップと、前記変換補
    正した3つの磁極位置検出信号の内から所定の1つの磁
    極位置検出信号を選択する信号選択ステップと、前記選
    択した前記磁極位置検出信号の値から相対磁極位置を検
    出する相対磁極位置検出ステップと、前記選択した前記
    磁極位置検出信号の区間と前記相対磁極位置とから連続
    した絶対磁極位置を検出する絶対磁極位置検出ステップ
    とを有することを特徴とする磁極位置検出方法。
    8. A magnetic pole position detecting element step of detecting magnetic pole positions of a rotating body by three magnetic pole position detecting elements by utilizing magnetic changes, and a detection signal generating step of generating a magnetic pole position detection signal based on the magnetic pole positions. And a magnetic pole position detection method having a control step of controlling the magnetic pole position detection based on the magnetic pole position detection signal, the control step comprising three phase shifts of 120 degrees generated and output by the detection signal generation step. A conversion correction step of converting and correcting the magnetic pole position detection signal; a signal selection step of selecting a predetermined one magnetic pole position detection signal from the three converted and corrected magnetic pole position detection signals; and the selected magnetic pole position detection signal. Relative magnetic pole position detection step of detecting the relative magnetic pole position from the value of An absolute magnetic pole position detecting step of detecting a continuous absolute magnetic pole position from the magnetic pole position.
  9. 【請求項9】請求項8において、前記変換補正ステップ
    は、前記磁極位置検出信号をアナログ/ディジタル変換
    器にてディジタル検出値に変換するディジタル変換ステ
    ップと、前記変換された前記ディジタル検出値の最大及
    び最小値から、前記磁極位置検出素子部の出力ばらつき
    を検出し、該検出された出力ばらつきから補正量を求
    め、前記ディジタル検出値を補正する補正ステップを備
    えることを特徴とする磁極位置検出方法。
    9. The digital conversion step according to claim 8, wherein the conversion correction step converts the magnetic pole position detection signal into a digital detection value by an analog / digital converter, and a maximum of the converted digital detection value. And a minimum value, an output variation of the magnetic pole position detection element unit is detected, a correction amount is obtained from the detected output variation, and a correction step of correcting the digital detection value is provided. .
  10. 【請求項10】磁気変化を利用して2つの磁極位置検出
    素子により回転体の磁極位置を検出する磁極位置検出素
    子ステップと、前記磁極位置に基づいて磁極位置検出信
    号を生成する検出信号生成ステップと、前記磁極位置検
    出信号の基づき前記磁極位置検出を制御する制御ステッ
    プを有する磁極位置検出方法において、 前記制御ステップは、前記検出信号生成ステップが生成
    し出力した120度位相のずれた2つの磁極位置検出信
    号をアナログ/ディジタル変換器にてディジタル検出値
    に変換するディジタル変換ステップと、前記変換した2
    つのディジタル検出値から3つ目のディジタル検出値を
    演算により求め、3相分のディジタル検出値を得る推定
    位置検出ステップと、前記3相分のディジタル検出値の
    内から所定の1つのディジタル検出値を選択する信号選
    択ステップと、前記選択した前記ディジタル検出値から
    相対磁極位置を検出する相対磁極位置検出ステップと、
    前記選択した前記ディジタル検出値に相当する磁極位置
    検出信号の区間と前記相対磁極位置とから連続した絶対
    磁極位置を検出する絶対磁極位置検出ステップとを有す
    ることを特徴とする磁極位置検出装置。
    10. A magnetic pole position detecting element step of detecting a magnetic pole position of a rotating body by two magnetic pole position detecting elements by utilizing a magnetic change, and a detection signal generating step of generating a magnetic pole position detection signal based on the magnetic pole position. And a magnetic pole position detection method having a control step of controlling the magnetic pole position detection based on the magnetic pole position detection signal, wherein the control step comprises two magnetic poles that are 120 degrees out of phase generated and output by the detection signal generation step. A digital conversion step of converting the position detection signal into a digital detection value by an analog / digital converter;
    An estimated position detection step of obtaining a digital detection value for three phases by calculating a third digital detection value from one digital detection value, and a predetermined one digital detection value from the digital detection values for the three phases. And a relative magnetic pole position detecting step of detecting a relative magnetic pole position from the selected digital detection value,
    A magnetic pole position detecting device comprising: an absolute magnetic pole position detecting step of detecting a continuous absolute magnetic pole position from a section of the magnetic pole position detection signal corresponding to the selected digital detection value and the relative magnetic pole position.
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