JPH10170307A - Device for detecting position of magnetic pole of rotary electric machine - Google Patents

Device for detecting position of magnetic pole of rotary electric machine

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JPH10170307A
JPH10170307A JP8331795A JP33179596A JPH10170307A JP H10170307 A JPH10170307 A JP H10170307A JP 8331795 A JP8331795 A JP 8331795A JP 33179596 A JP33179596 A JP 33179596A JP H10170307 A JPH10170307 A JP H10170307A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic pole
signal
state
electric machine
reference position
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8331795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazutoshi Nagayama
和俊 永山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP8331795A priority Critical patent/JPH10170307A/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for detecting the position of magnetic pole of a rotary electric machine which can continuously detect the position of the magnetic pole of the rotary electric machine even when the signal line of a sensor is disconnected. SOLUTION: In a device for detecting the position of magnetic pole which is provided with a disk 2 and three regularly positioned sensors 3A, 3B, and 3C so that the device can detect the position of the magnetic pole of a rotary electric machine by detecting the reference position of the magnetic pole at every 60 deg. electrical angle from a combination of output pulses PU, PV, and PW and the relative position of the pole with a rotary encoder, an arithmetic means is constituted so that the means can compute the position of the magnetic pole by using the present electrical-angle rotating speed based on the output signal of the encoder and control sample time by software on the basis of the position of the magnetic pole detected at the preceding time when one of signal lines for electrically transmitting the signals P1 , P2 , and P3 of the sensors is disconnected or from the electrical-angle rotating speed estimated from reference positional signals detected at π/3 intervals obtained from the pulses PU, PV, and PW and the measured results of the changing duration of the reference positional signals when the signal line for electrically transmitting the output signal of the rotary encoder is disconnected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は回転電機の磁極位置検出
装置に関し、特にそのセンサ部の断線時に用いて有用な
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 for a rotating electric machine, and is particularly useful when the sensor portion is disconnected.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば永久磁石回転子を界磁とする同期
電動機を直流電動機と同様の特性で運転する方式として
ベクトル制御が提案されている。
2. Description of the Related Art For example, vector control has been proposed as a method of operating a synchronous motor having a permanent magnet rotor as a field with the same characteristics as a DC motor.

【0003】このベクトル制御を実現するには回転子の
磁極位置を検出する必要があるため、従来より種々の磁
極位置検出装置が提案されている。その一つとして特願
平06−189163号に係る「回転電機の磁極位置検
出装置」がある。
Since it is necessary to detect the magnetic pole position of the rotor in order to realize this vector control, various magnetic pole position detecting devices have been conventionally proposed. As one of them, there is a "magnetic pole position detecting device of a rotating electric machine" according to Japanese Patent Application No. 06-189163.

【0004】図1はこの磁極位置検出装置を8極の回転
界磁形の電動機に適用した場合のブロック図である。同
図に示すように、この磁極位置検出装置は電気角で60
°(機械角で15°)毎の回転軸の絶対位置を検出する
ための基準位置検出部I、隣接する基準位置間の相対位
置を細分割して検出するための相対位置検出部II並びに
基準位置検出部I及び相対位置検出部IIの出力信号を処
理して回転軸の回転位置を演算する演算部III を有す
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a case where the magnetic pole position detecting device is applied to an 8-pole rotating field type motor. As shown in the figure, this magnetic pole position detecting device has an electrical angle of 60.
Reference position detection unit I for detecting the absolute position of the rotation axis for each ° (15 ° mechanical angle), relative position detection unit II for finely dividing the relative position between adjacent reference positions, and reference An arithmetic unit III for processing the output signals of the position detection unit I and the relative position detection unit II to calculate the rotational position of the rotary shaft.

【0005】基準位置検出部Iは、図2に示すように、
回転軸1に固着され、この回転軸1と一体的に回転する
円板2と3個のセンサ3A,3B,3Cとを有する。円
板2は、図2(a)に特にこの部分を抽出して示すよう
に、その最外周部に円周方向に亘り凸部2aと凹部2b
とが電気角で180°(機械角で45°)毎に交互に形
成してある。センサ3A,3B,3Cは、図2(b)に
特にこの部分を抽出して示すように、発光部3a及び受
光部3bを有しており、発光部3aと受光部3bとの間
に円板2の凸部2a若しくは凹部2bが位置するよう周
方向に亘り等配に配設してある。すなわち、センサ3A
〜3Cは、図2(c)に示すように、固定子巻線のU,
V,W相にそれぞれ対応するよう周方向に亘り機械角で
120°隔てた位置にそれぞれ配設・固定してある。ま
た、このとき、回転磁界に伴ない固定子巻線のU相に誘
起される電圧とセンサ3Aとの位相が一致するよう、す
なわち図3に示す関係となるよう円板2の位置を調整し
てある。
[0005] As shown in FIG.
It has a disk 2 fixed to the rotating shaft 1 and rotating integrally with the rotating shaft 1 and three sensors 3A, 3B, 3C. As shown particularly in FIG. 2 (a), the disk 2 has a convex portion 2a and a concave portion 2b at its outermost peripheral portion in the circumferential direction.
Are alternately formed at every 180 ° electrical angle (45 ° mechanical angle). Each of the sensors 3A, 3B, and 3C has a light-emitting unit 3a and a light-receiving unit 3b, as shown particularly in FIG. 2B, and shows a circle between the light-emitting unit 3a and the light-receiving unit 3b. The plate 2 is arranged evenly in the circumferential direction so that the convex portion 2a or the concave portion 2b is located. That is, the sensor 3A
2C to 3C, as shown in FIG.
They are disposed and fixed at positions separated by a mechanical angle of 120 ° in the circumferential direction so as to correspond to the V and W phases, respectively. At this time, the position of the disk 2 is adjusted so that the voltage induced in the U-phase of the stator winding due to the rotating magnetic field and the phase of the sensor 3A match, that is, the relationship shown in FIG. It is.

【0006】ベクトル制御を行なうのに際し磁界の絶対
位置を検出する必要があるが、上述の如く調整すること
により永久磁石電動機の制御において、出力パルスPU
が立上がる際の磁界位置がU相巻線と一致しているの
で、これを磁界の絶対位置の基準点とすることができ
る。
When performing vector control, it is necessary to detect the absolute position of the magnetic field. However, by performing the adjustment as described above, in the control of the permanent magnet motor, the output pulse P U
Since the position of the magnetic field at the time of rising coincides with the U-phase winding, this can be used as a reference point for the absolute position of the magnetic field.

【0007】図1に示すパルス発生回路4は、各センサ
3A,3B,3Cの出力パルスPU,PV ,PW の立上
り及び立下り時点に基づき電気角でπ/3毎の基準位置
パルスPS を発生するものである。このときの波形を図
4に示す。同図に示すように、出力パルスPU ,PV
W はそれぞれ固定子巻線のU相,V相,W相の誘起電
圧U,V,Wに位相が一致するように構成してあり、図
中のPS-0 ,PS-1 ,PS-2 ,PS-3 ,…が絶対位置パ
ルスである。
The pulse generating circuit 4 shown in FIG. 1 generates a reference position pulse for every π / 3 in electrical angle based on the rising and falling points of the output pulses P U , P V and P W of the sensors 3A, 3B and 3C. P S. FIG. 4 shows the waveform at this time. As shown in the figure, the output pulses P U , P V ,
P W is configured so that the phases thereof match the induced voltages U, V, and W of the U phase, V phase, and W phase of the stator winding, respectively, and P S-0 , P S−1 , PS -2 , PS -3 , ... are absolute position pulses.

【0008】相対位置検出部IIは円板部5、センサ部6
a,6b、正転/逆転パルス発生回路7及びカウンタ8
からなるロータリエンコーダで構成したものである。円
板部5は周方向に亘り多数のスリットが等間隔で形成し
てあり、π/3毎の基準位置の間の細分割された回転角
度を検出するよう回転軸1に固着してある。センサ部6
a,6bは円板部5のスリットを透過する光に感応して
これを電気信号に変換するもので、回転軸1の回転量に
応じた数のA相パルス信号PA とB相パルス信号PB
それぞれ送出する。A相パルス信号PA とB相パルス信
号PB とは、周波数は同じであるが位相がπ/2ずれて
おり、したがってA相パルス信号PA とB相パルスPB
との関係に基づき回転軸1の回転方向を検出し得る。正
転/逆転パルス発生回路7はA相パルス信号PA 及びB
相パルス信号PB に基づき回転軸1の回転方向を検出す
るとともに、センサ部6a,6bが発生したパルス数に
応じた加算パルス信号Pup若しくは減算パルス信号P
downを送出する。本例においては、円板部5の1回転で
720個のA,B相パルス信号PA ,PB が発生するよ
うに構成してあるが、これでは360°/720パルス
=0.5/1パルスと精度が充分ではないため、正転/
逆転パルス発生回路7ではA相若しくはB相パルス信号
A ,PB を4逓倍、すなわちA相若しくはB相パルス
信号PA ,PBの周波数を4倍に上げた加減算パルス信
号Pup,Pdownとしている。カウンタ8には基準位置パ
ルスPs の入力毎に所定の値がプリセットされ、さらに
入力された加減算パルス信号Pup,Pdownのパルス数が
所定値に対し加算若しくは減算される。すなわち、正転
時には基準位置からの回転位置が所定値に加算したパル
スの数として、また逆転時には基準位置からの回転位置
が所定位置から減算したパルスの数としてカウントされ
る。かくしてカウンタ8は基準位置間の相対位置情報で
あるカウント信号Pc を送出する。
The relative position detecting section II includes a disk section 5, a sensor section 6
a, 6b, forward / reverse pulse generating circuit 7 and counter 8
And a rotary encoder composed of: The disk portion 5 has a number of slits formed at regular intervals in the circumferential direction, and is fixed to the rotating shaft 1 so as to detect a subdivided rotation angle between reference positions every π / 3. Sensor part 6
a, 6b is intended to convert this by sensing the light transmitted through the slit of the circular plate portion 5 into an electric signal, the number of A-phase pulse signal P A and B-phase pulse signal corresponding to the amount of rotation of the rotary shaft 1 the P B sends each. The A-phase pulse signal P A and the B-phase pulse signal P B have the same frequency but are shifted in phase by π / 2, so that the A-phase pulse signal P A and the B-phase pulse P B
And the rotation direction of the rotating shaft 1 can be detected based on the relationship. Forward / reverse pulse generating circuit 7 is A-phase pulse signals P A and B
The rotation direction of the rotary shaft 1 is detected based on the phase pulse signal P B, and an addition pulse signal P up or a subtraction pulse signal P corresponding to the number of pulses generated by the sensor units 6a and 6b.
Send down . In this example, 720 A and B phase pulse signals P A and P B are generated by one rotation of the disk portion 5, but in this case, 360 ° / 720 pulses = 0.5 / Since the accuracy of one pulse is not sufficient,
Reverse pulse generating circuit 7, the A-phase or B-phase pulse signals P A, P B quadruple, namely the A-phase or B-phase pulse signals P A, subtraction pulse signal P Stay up-raised to 4 times the frequency of the P B, P down . Predetermined value is preset for each input of the reference position pulse P s is the counter 8, further input subtraction pulse signal P Stay up-, the number of pulses P down is added or subtracted to a predetermined value. That is, during forward rotation, the number of pulses obtained by adding the rotation position from the reference position to a predetermined value is counted, and during reverse rotation, the number of pulses obtained by subtracting the rotation position from the reference position from the predetermined position is counted. Thus, the counter 8 sends out the count signal Pc which is the relative position information between the reference positions.

【0009】このように、プリセット値から加減算パル
ス信号Pup,Pdownに基づくパルス数を加減算すること
により演算部III ではプリセット値とカウント値との差
を検出することで正、逆転の判別をする事なく相対的な
位置情報を得ることができる。
As described above, by adding / subtracting the number of pulses based on the addition / subtraction pulse signals P up and P down from the preset value, the arithmetic unit III detects the difference between the preset value and the count value to determine whether the rotation is normal or reverse. The relative position information can be obtained without performing.

【0010】演算部III は高速演算プロセッサ(DS
P)で構成してあり、センサ3A,3B,3Cの出力パ
ルスPU ,PV ,PW を処理してU相巻線と一致した位
置を0°とした電気角で60°毎の基準位置を求めると
ともにカウント信号PC に基づき相対位置を求める。
The operation unit III includes a high-speed operation processor (DS)
P), the output pulses P U , P V , P W of the sensors 3A, 3B, 3C are processed, and the position coincident with the U-phase winding is set to 0 °. position determining the relative position based on the count signal P C with seeking.

【0011】具体的には、表1のテーブルにより基準位
置を求める。なお、このテーブルは円板1の時計方向を
正に採り、出力パルスPU 、PV 、PW の「Low 状態」
を「1」に、また「High状態」を「0」に対応させたも
のである。
More specifically, the reference position is obtained from the table shown in Table 1. This table takes the clockwise direction of the disk 1 in the positive direction, and sets the output pulses P U , P V , and P W to the “Low state”.
Corresponds to “1” and “High state” corresponds to “0”.

【0012】[0012]

【表1】 [Table 1]

【0013】また、相対位置θ1 は次式[数1]で求め
る。
The relative position θ 1 is obtained by the following equation (Equation 1).

【0014】[0014]

【数1】 (Equation 1)

【0015】したがって、回転位置は、基準位置θ0
相対位置θ1 との和として求まる。このとき、θ1
0、すなわち逆転時には基準位置として前記表1に基づ
いて求めた絶対位置θ0 に60°を加算した値を用い
る。
Therefore, the rotation position is obtained as the sum of the reference position θ 0 and the relative position θ 1 . At this time, θ 1 <
0, that is, a value obtained by adding 60 ° to the absolute position θ 0 obtained based on Table 1 as the reference position at the time of reverse rotation.

【0016】かかる磁極位置検出装置では3個のセンサ
3A,3B,3Cが送出する2値信号の組み合わせによ
り電気角で60°毎の回転軸1の基準位置が求まり、こ
れにエンコーダで検出する前記絶対位置間の相対位置を
加味することにより回転軸の回転位置を介して磁極位置
を精確に検出することができる。
In this magnetic pole position detecting device, a reference position of the rotary shaft 1 at every 60 ° in electrical angle is determined by a combination of binary signals transmitted from the three sensors 3A, 3B, 3C, and the reference position is detected by an encoder. By taking into account the relative position between the absolute positions, the magnetic pole position can be accurately detected via the rotational position of the rotating shaft.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の如き
磁極位置検出装置ではセンサ3A〜3C及びセンサ部6
a,6bの出力信号を電送するための信号線が断線した
場合には磁極の位置検出ができなくなるため、制御不安
定となり、最終的にはインバータ停止に至るという問題
を有している。
However, in the magnetic pole position detecting device as described above, the sensors 3A to 3C and the sensor section 6 are not required.
If the signal line for transmitting the output signals a and 6b is broken, the position of the magnetic pole cannot be detected, so that the control becomes unstable and the inverter is finally stopped.

【0018】本発明は、上記従来技術に鑑み、センサの
信号線の断線時であっても継続して磁極位置を検出し得
る回転電機の磁極位置検出装置を提供することを目的と
する。
An object of the present invention is to provide a magnetic pole position detecting device of a rotating electric machine which can continuously detect a magnetic pole position even when a signal line of a sensor is broken, in view of the above conventional technology.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。
The structure of the present invention that achieves the above object has the following features.

【0020】1) 電気角で180°毎に1つの状態と
これと異なる他の状態とが円周方向に関し隣接して交互
に繰返すように構成して回転電機の回転軸に固着した円
板と、円周方向に関し機械角で相互に120°隔てた位
置にそれぞれ配設して前記円板の回転に伴なう前記1つ
の状態と他の状態とを検出するとともに各状態に対応す
る三相交流のU相、V相及びW相電圧基準の2値信号で
あるPU 、PV 及びP W 信号をそれぞれ送出する3個の
センサと、前記回転軸の正転,逆転を表わす情報ととも
に前記一つの状態と他の状態との変化点である基準位置
間を細分割する回転角度に応じた数のパルスを発生する
ようこの回転軸に取付けた円板部及びこの円板部に近接
して配設したセンサ部を有するロータリエンコーダと、
前記3個のセンサが送出する2値信号の組合せにより電
気角で60°毎の前記回転軸の基準位置を検出するとと
もに、この基準位置を表わす信号と前記ロータリエンコ
ーダのセンサ部の出力信号である隣接する基準位置間の
相対位置を表わす信号とを処理して前記回転軸の回転位
置に基づく磁極位置を演算する演算手段とを有する回転
電機の磁極位置検出装置において、前記P1 、P2 及び
3 信号を電送する信号線が断線した場合には、前回の
磁極位置を基準に、前記ロータリエンコーダの出力信号
に基づく現在の電気角回転速度とソフトウェアによる制
御サンプル時間を用いて磁極位置を演算するように前記
演算手段を構成したこと。
1) One state every 180 ° in electrical angle
Another state different from this alternates adjacently in the circumferential direction
Circle fixed to the rotating shaft of the rotating electric machine
At a mechanical angle of 120 ° relative to the plate in the circumferential direction
And one of the above-mentioned ones, which are arranged in
State and other states, and respond to each state.
U-phase, V-phase and W-phase voltage-based binary signals
Some PU, PVAnd P WThree signals that each send out a signal
Along with a sensor and information indicating forward and reverse rotation of the rotary shaft,
The reference position, which is the transition point between the one state and the other state
Generates a number of pulses according to the rotation angle that subdivides the interval
The disk attached to the rotating shaft and close to the disk
A rotary encoder having a sensor unit disposed as
The combination of the binary signals sent from the three sensors
When detecting the reference position of the rotation axis at every 60 degrees in the air angle
A signal representing the reference position and the rotary encoder
Between adjacent reference positions, which is the output signal of the
And processing the signal representing the relative position to obtain the rotational position of the rotary shaft.
Calculating means for calculating the magnetic pole position based on the position
In the magnetic pole position detecting device of the electric machine,1, PTwoas well as
PThreeIf the signal line for signal transmission is broken,
Based on the magnetic pole position, the output signal of the rotary encoder
Current Electric Angular Rotation Speed and Software Control
To calculate the magnetic pole position using the sample time
Computing means has been configured.

【0021】2) 電気角で180°毎に1つの状態と
これと異なる他の状態とが円周方向に関し隣接して交互
に繰返すように構成して回転電機の回転軸に固着した円
板と、円周方向に関し機械角で相互に120°隔てた位
置にそれぞれ配設して前記円板の回転に伴なう前記1つ
の状態と他の状態とを検出するとともに各状態に対応す
る三相交流のU相、V相及びW相電圧基準の2値信号で
あるPU 、PV 及びP W 信号をそれぞれ送出する3個の
センサと、前記回転軸の正転,逆転を表わす情報ととも
に前記一つの状態と他の状態との変化点である基準位置
間を細分割する回転角度に応じた数のパルスを発生する
ようこの回転軸に取付けた円板部及びこの円板部に近接
して配設したセンサ部を有するロータリエンコーダと、
前記3個のセンサが送出する2値信号の組合せにより電
気角で60°毎の前記回転軸の基準位置を検出するとと
もに、この基準位置を表わす信号と前記ロータリエンコ
ーダのセンサ部の出力信号である隣接する基準位置間の
相対位置を表わす信号とを処理して前記回転軸の回転位
置に基づく磁極位置を演算する演算手段とを有する回転
電機の磁極位置検出装置において、前記ロータリエンコ
ーダの出力信号を電送する信号線が断線した場合には、
U 、PV 及びPW 信号で得られるπ/3間隔の基準位
置信号と、この基準位置信号が変化する間の時間の計測
により推定された電気角回転速度により現在の磁極位置
を演算するように前記演算手段を構成したこと。
2) One state every 180 ° in electrical angle
Another state different from this alternates adjacently in the circumferential direction
Circle fixed to the rotating shaft of the rotating electric machine
At a mechanical angle of 120 ° relative to the plate in the circumferential direction
And one of the above-mentioned ones, which are arranged in
State and other states, and respond to each state.
U-phase, V-phase and W-phase voltage-based binary signals
Some PU, PVAnd P WThree signals that each send out a signal
Along with a sensor and information indicating forward and reverse rotation of the rotary shaft,
The reference position, which is the transition point between the one state and the other state
Generates a number of pulses according to the rotation angle that subdivides the interval
The disk attached to the rotating shaft and close to the disk
A rotary encoder having a sensor unit disposed as
The combination of the binary signals sent from the three sensors
When detecting the reference position of the rotation axis at every 60 degrees in the air angle
A signal representing the reference position and the rotary encoder
Between adjacent reference positions, which is the output signal of the
And processing the signal representing the relative position to obtain the rotational position of the rotary shaft.
Calculating means for calculating the magnetic pole position based on the position
In the magnetic pole position detecting device for an electric machine, the rotary encoder
If the signal line for transmitting the output signal of the
P U, PVAnd PWReference position of π / 3 interval obtained by signal
Measurement of the position signal and the time during which this reference position signal changes
Current magnetic pole position by the electric angular rotation speed estimated by
The arithmetic means is configured to calculate.

【0022】3) 電気角で180°毎に1つの状態と
これと異なる他の状態とが円周方向に関し隣接して交互
に繰返すように構成して回転電機の回転軸に固着した円
板と、円周方向に関し機械角で相互に120°隔てた位
置にそれぞれ配設して前記円板の回転に伴なう前記1つ
の状態と他の状態とを検出するとともに各状態に対応す
る三相交流のU相、V相及びW相電圧基準の2値信号で
あるPU 、PV 及びP W 信号をそれぞれ送出する3個の
センサと、前記回転軸の正転,逆転を表わす情報ととも
に前記一つの状態と他の状態との変化点である基準位置
間を細分割する回転角度に応じた数のパルスを発生する
ようこの回転軸に取付けた円板部及びこの円板部に近接
して配設したセンサ部を有するロータリエンコーダと、
前記3個のセンサが送出する2値信号の組合せにより電
気角で60°毎の前記回転軸の基準位置を検出するとと
もに、この基準位置を表わす信号と前記ロータリエンコ
ーダのセンサ部の出力信号である隣接する基準位置間の
相対位置を表わす信号とを処理して前記回転軸の回転位
置に基づく磁極位置を演算する演算手段とを有する回転
電機の磁極位置検出装置において、前記ロータリエンコ
ーダの出力信号を電送する信号線が断線した場合には、
U 、PV 及びPW 信号で得られるπ/3間隔の基準位
置信号に基づきこの基準位置信号が変化する間の時間の
計測により推定された電気角回転速度とソフトウェアに
よる制御サンプル時間とを用いて磁極位置を演算するよ
うに前記演算手段を構成したこと。
3) One state every 180 ° in electrical angle
Another state different from this alternates adjacently in the circumferential direction
Circle fixed to the rotating shaft of the rotating electric machine
At a mechanical angle of 120 ° relative to the plate in the circumferential direction
And one of the above-mentioned ones, which are arranged in
State and other states, and respond to each state.
U-phase, V-phase and W-phase voltage-based binary signals
Some PU, PVAnd P WThree signals that each send out a signal
Along with a sensor and information indicating forward and reverse rotation of the rotary shaft,
The reference position, which is the transition point between the one state and the other state
Generates a number of pulses according to the rotation angle that subdivides the interval
The disk attached to the rotating shaft and close to the disk
A rotary encoder having a sensor unit disposed as
The combination of the binary signals sent from the three sensors
When detecting the reference position of the rotation axis at every 60 degrees in the air angle
A signal representing the reference position and the rotary encoder
Between adjacent reference positions, which is the output signal of the
And processing the signal representing the relative position to obtain the rotational position of the rotary shaft.
Calculating means for calculating the magnetic pole position based on the position
In the magnetic pole position detecting device for an electric machine, the rotary encoder
If the signal line for transmitting the output signal of the
P U, PVAnd PWReference position of π / 3 interval obtained by signal
Time during which this reference position signal changes based on the
Electric angular rotation speed estimated by measurement and software
Calculate the magnetic pole position using the control sample time
The arithmetic means is configured as described above.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。以下に述べる実施の形態のハー
ドウエアは何れも図1に示す装置と同様であり、図1の
演算部III の機能(ソフトウエア)を工夫したものであ
る。そこで、本実施の形態は図1を用いて説明するとと
ともに重複する説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The hardware of the embodiment described below is the same as that of the apparatus shown in FIG. 1, and is obtained by devising the function (software) of the arithmetic unit III of FIG. Therefore, this embodiment will be described with reference to FIG. 1 and redundant description will be omitted.

【0024】センサ3A〜3Cの信号線の断線時におけ
る演算部III の入力信号である出力信号PU 、PV 、P
W は(PU 、PV 、PW )≠(0,0,0)もしくは
(PU、PV 、PW )≠(1,1,1)である。したが
って演算部III が、PU 、PV、PW が(0,0,0)
もしくは(1,1,1)であることを検出した場合には
センサ3A〜3Cの信号線の断線と判断し、次の処理に
より位置検出を続行する。
The output signals P U , P V , P which are the input signals of the operation unit III when the signal lines of the sensors 3A to 3C are disconnected.
W is (P U , P V , P W ) ≠ (0,0,0) or (P U , P V , P W ) ≠ (1,1,1). Therefore, the operation unit III determines that P U , P V , and P W are (0, 0, 0)
Alternatively, when it is detected that (1, 1, 1), it is determined that the signal lines of the sensors 3A to 3C are broken, and the position detection is continued by the next processing.

【0025】前回の位置θold を基準に、現在の電気角
回転速度ωとソフトウェアによる制御サンプル時間Ts
を用いて、 θ=θold +ω・Ts ……………………(1) より演算して現在の磁極位置θとする。前回の位置θol
d は制御サンプル毎に更新する。なお、電気角回転速度
ωはセンサ部6a,6bの出力信号であるA相若しくは
B相パルス信号PA ,PB のみで演算可能である。
Based on the previous position θold, the current electrical angular rotation speed ω and the control sample time Ts by software
And the current magnetic pole position θ is calculated from θ = θ old + ω · Ts (1). Previous position θol
d is updated every control sample. Note that the electrical angular rotation speed ω can be calculated only with the A-phase or B-phase pulse signals P A and P B which are output signals of the sensor units 6a and 6b.

【0026】センサ部6a,6bの信号線が断線した場
合、π/3間のカウント値が更新されず、データがある
値で保持されることになる。したがってこのようにデー
タがある値で保持された場合、演算部III はセンサ部6
a,6bの断線と判断し、以下の処理にて位置検出を行
う。すなわち出力信号PU 、PV 、PW でπ/3間隔の
位置検出は行えるため、このデータを基準角度θxとす
る。次にπ/3の基準信号が変化する間の時間を計り
(信号変化までに制御サンプリングが何回行われたかで
計ることが可能)、現在の電気角回転速度ωを次式で推
定する。 ω=(π/3)/(n・Ts) ……………………(2) n:信号変化までのサンプル回数ここで得られた電気角
回転速度ωと、基準角度θxにより現在の磁極位置θを
次式で求める。 θ=θx+m・ω・Ts ……………………(3) mは基準角度が変化した時からのサンプル回数
When the signal lines of the sensor sections 6a and 6b are disconnected, the count value between π / 3 is not updated, and the data is held at a certain value. Therefore, when the data is held at a certain value in this way, the arithmetic unit III
It is determined that the wires a and 6b are disconnected, and the position is detected by the following processing. That is, since the position detection at intervals of π / 3 can be performed with the output signals P U , P V , and P W , this data is used as the reference angle θx. Next, the time during which the π / 3 reference signal changes is measured (it can be measured by how many times control sampling has been performed before the signal change), and the current electrical angular rotational speed ω is estimated by the following equation. .omega. = (. pi./3)/(n.Ts) (2) n: Number of samples until signal change The current electric angular rotation speed .omega. The magnetic pole position θ is obtained by the following equation. θ = θx + m · ω · Ts (3) m is the number of samples since the reference angle was changed

【0027】上述の如くセンサ部6a,6bの信号線の
断線が検出された場合には次のように演算部III を構成
しても磁極位置を検出し得る。すなわち、上式(2)で
電気角回転速度ωを求めた後、センサ3A〜3Cの信号
線の断線時と同様に前回の位置θold を基準に、制御サ
ンプル時間Tsを用いた次式(4)の演算により磁極位
置θを求める。 θ=θold +ω・Ts ……………………(4)
When the disconnection of the signal lines of the sensor sections 6a and 6b is detected as described above, the magnetic pole position can be detected by configuring the arithmetic section III as follows. That is, after the electrical angular rotation speed ω is obtained by the above equation (2), the following equation (4) using the control sample time Ts based on the previous position θold as in the case of disconnection of the signal lines of the sensors 3A to 3C is used. ) Is calculated to obtain the magnetic pole position θ. θ = θ old + ω · Ts (4)

【0028】本形態にかかる装置によればセンサ3A〜
3Cもしくはセンサ部6a,6bの出力線の断線により
出力パルスPU 、PV 、PW もしくはA相若しくはB相
パルス信号PA ,PB が途絶えた場合でも磁極位置の検
出を継続して検出することがてきる。
According to the device of the present embodiment, the sensors 3A to 3A
Even when the output pulses P U , P V , P W or the A-phase or B-phase pulse signals P A , P B are interrupted due to the 3C or the disconnection of the output lines of the sensor units 6 a, 6 b, the detection of the magnetic pole position is continuously detected. I can do it.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、本発明によればパルス信号線のいずれかが断線し
た場合でも磁極位置の検出が可能となり、制御不安定と
ならずにインバータ停止に至ることもない。
As described in detail with the above embodiment, according to the present invention, even if one of the pulse signal lines is broken, the magnetic pole position can be detected, and the inverter can be stopped without causing control instability. Nothing.

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

【図1】本発明の実施の形態を示すブロック線図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】基準位置検出部Iの円板2及びセンサ3A,3
B,3Cを示す説明図。
FIG. 2 shows a disk 2 and sensors 3A and 3 of a reference position detecting unit I.
Explanatory drawing which shows B and 3C.

【図3】基準位置検出部Iのセンサ3Aの出力信号とU
相巻線に誘起される電圧波形の関係を示す波形図。
FIG. 3 shows an output signal of a sensor 3A of a reference position detection unit I and U
FIG. 4 is a waveform diagram showing a relationship between voltage waveforms induced in phase windings.

【図4】基準位置検出部Iのセンサ3A,3B,3Cの
出力パルスPU 、PV 、PW とU,V,W相電圧の位相
関係を示す波形図。
FIG. 4 is a waveform diagram showing a phase relationship between output pulses P U , P V , P W of sensors 3A, 3B, 3C of a reference position detection unit I and U, V, W phase voltages.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

I 基準位置検出部 II 相対位置検出部 III 演算部 1 回転軸 2 円板 I Reference position detector II Relative position detector III Operation unit 1 Rotary axis 2 Disk

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気角で180°毎に1つの状態とこれ
と異なる他の状態とが円周方向に関し隣接して交互に繰
返すように構成して回転電機の回転軸に固着した円板
と、 円周方向に関し機械角で相互に120°隔てた位置にそ
れぞれ配設して前記円板の回転に伴なう前記1つの状態
と他の状態とを検出するとともに各状態に対応する三相
交流のU相、V相及びW相電圧基準の2値信号であるP
U 、PV 及びP W 信号をそれぞれ送出する3個のセンサ
と、 前記回転軸の正転,逆転を表わす情報とともに前記一つ
の状態と他の状態との変化点である基準位置間を細分割
する回転角度に応じた数のパルスを発生するようこの回
転軸に取付けた円板部及びこの円板部に近接して配設し
たセンサ部を有するロータリエンコーダと、 前記3個のセンサが送出する2値信号の組合せにより電
気角で60°毎の前記回転軸の基準位置を検出するとと
もに、この基準位置を表わす信号と前記ロータリエンコ
ーダのセンサ部の出力信号である隣接する基準位置間の
相対位置を表わす信号とを処理して前記回転軸の回転位
置に基づく磁極位置を演算する演算手段とを有する回転
電機の磁極位置検出装置において、 前記P1 、P2 及びP3 信号を電送する信号線が断線し
た場合には、前回の磁極位置を基準に、前記ロータリエ
ンコーダの出力信号に基づく現在の電気角回転速度とソ
フトウェアによる制御サンプル時間を用いて磁極位置を
演算するように前記演算手段を構成したことを特徴とす
る回転電機の磁極位置検出装置。
1. One state per 180 ° electrical angle and this
And another state different from the
A disk fixed to the rotating shaft of a rotating electric machine
At a mechanical angle of 120 ° from each other in the circumferential direction.
The above-mentioned one state according to the rotation of the above-mentioned disk arranged respectively
And three states corresponding to each state
P which is a binary signal based on AC U-phase, V-phase and W-phase voltage
U, PVAnd P WThree sensors that send signals respectively
And information indicating forward and reverse rotations of the rotation axis.
Subdivision between the reference position, which is the transition point between one state and another state
This number of pulses corresponds to the number of rotation angles
The disk attached to the spindle and the disk
And a rotary encoder having a sensor unit, and a binary signal transmitted by the three sensors.
When detecting the reference position of the rotation axis at every 60 degrees in the air angle
A signal representing the reference position and the rotary encoder
Between adjacent reference positions, which is the output signal of the
And processing the signal representing the relative position to obtain the rotational position of the rotary shaft.
Calculating means for calculating the magnetic pole position based on the position
In the magnetic pole position detecting device for an electric machine,1, PTwoAnd PThreeThe signal line for signal transmission is disconnected.
In this case, the rotary
Current electrical angular rotation speed and software based on the encoder output signal.
Use the software control sample time to determine the magnetic pole position.
The arithmetic means is configured to perform an arithmetic operation.
Magnetic pole position detection device for rotating electric machines.
【請求項2】 電気角で180°毎に1つの状態とこれ
と異なる他の状態とが円周方向に関し隣接して交互に繰
返すように構成して回転電機の回転軸に固着した円板
と、 円周方向に関し機械角で相互に120°隔てた位置にそ
れぞれ配設して前記円板の回転に伴なう前記1つの状態
と他の状態とを検出するとともに各状態に対応する三相
交流のU相、V相及びW相電圧基準の2値信号であるP
U 、PV 及びP W 信号をそれぞれ送出する3個のセンサ
と、 前記回転軸の正転,逆転を表わす情報とともに前記一つ
の状態と他の状態との変化点である基準位置間を細分割
する回転角度に応じた数のパルスを発生するようこの回
転軸に取付けた円板部及びこの円板部に近接して配設し
たセンサ部を有するロータリエンコーダと、 前記3個のセンサが送出する2値信号の組合せにより電
気角で60°毎の前記回転軸の基準位置を検出するとと
もに、この基準位置を表わす信号と前記ロータリエンコ
ーダのセンサ部の出力信号である隣接する基準位置間の
相対位置を表わす信号とを処理して前記回転軸の回転位
置に基づく磁極位置を演算する演算手段とを有する回転
電機の磁極位置検出装置において、 前記ロータリエンコーダの出力信号を電送する信号線が
断線した場合には、P U 、PV 及びPW 信号で得られる
π/3間隔の基準位置信号と、この基準位置信号が変化
する間の時間の計測により推定された電気角回転速度に
より現在の磁極位置を演算するように前記演算手段を構
成したことを特徴とする回転電機の磁極位置検出装置。
2. One state per 180 ° electrical angle
And another state different from the
A disk fixed to the rotating shaft of a rotating electric machine
At a mechanical angle of 120 ° from each other in the circumferential direction.
The above-mentioned one state according to the rotation of the above-mentioned disk arranged respectively
And three states corresponding to each state
P which is a binary signal based on AC U-phase, V-phase and W-phase voltage
U, PVAnd P WThree sensors that send signals respectively
And information indicating forward and reverse rotations of the rotation axis.
Subdivision between the reference position, which is the transition point between one state and another state
This number of pulses corresponds to the number of rotation angles
The disk attached to the spindle and the disk
And a rotary encoder having a sensor unit, and a binary signal transmitted by the three sensors.
When detecting the reference position of the rotation axis at every 60 degrees in the air angle
A signal representing the reference position and the rotary encoder
Between adjacent reference positions, which is the output signal of the
And processing the signal representing the relative position to obtain the rotational position of the rotary shaft.
Calculating means for calculating the magnetic pole position based on the position
In the magnetic pole position detecting device of the electric machine, a signal line for transmitting an output signal of the rotary encoder is provided.
If the wire breaks, P U, PVAnd PWObtained by signal
π / 3 interval reference position signal and this reference position signal changes
Electrical rotation speed estimated by measuring the time between
The calculating means is configured to calculate the current magnetic pole position more.
A magnetic pole position detecting device for a rotating electric machine, characterized in that it is formed.
【請求項3】 電気角で180°毎に1つの状態とこれ
と異なる他の状態とが円周方向に関し隣接して交互に繰
返すように構成して回転電機の回転軸に固着した円板
と、 円周方向に関し機械角で相互に120°隔てた位置にそ
れぞれ配設して前記円板の回転に伴なう前記1つの状態
と他の状態とを検出するとともに各状態に対応する三相
交流のU相、V相及びW相電圧基準の2値信号であるP
U 、PV 及びP W 信号をそれぞれ送出する3個のセンサ
と、 前記回転軸の正転,逆転を表わす情報とともに前記一つ
の状態と他の状態との変化点である基準位置間を細分割
する回転角度に応じた数のパルスを発生するようこの回
転軸に取付けた円板部及びこの円板部に近接して配設し
たセンサ部を有するロータリエンコーダと、 前記3個のセンサが送出する2値信号の組合せにより電
気角で60°毎の前記回転軸の基準位置を検出するとと
もに、この基準位置を表わす信号と前記ロータリエンコ
ーダのセンサ部の出力信号である隣接する基準位置間の
相対位置を表わす信号とを処理して前記回転軸の回転位
置に基づく磁極位置を演算する演算手段とを有する回転
電機の磁極位置検出装置において、 前記ロータリエンコーダの出力信号を電送する信号線が
断線した場合には、P U 、PV 及びPW 信号で得られる
π/3間隔の基準位置信号に基づきこの基準位置信号が
変化する間の時間の計測により推定された電気角回転速
度とソフトウェアによる制御サンプル時間とを用いて磁
極位置を演算するように前記演算手段を構成したことを
特徴とする回転電機の磁極位置検出装置。
3. One state every 180 ° electrical angle and this
And another state different from the
A disk fixed to the rotating shaft of a rotating electric machine
At a mechanical angle of 120 ° from each other in the circumferential direction.
The above-mentioned one state according to the rotation of the above-mentioned disk arranged respectively
And three states corresponding to each state
P which is a binary signal based on AC U-phase, V-phase and W-phase voltage
U, PVAnd P WThree sensors that send signals respectively
And information indicating forward and reverse rotations of the rotation axis.
Subdivision between the reference position, which is the transition point between one state and another state
This number of pulses corresponds to the number of rotation angles
The disk attached to the spindle and the disk
And a rotary encoder having a sensor unit, and a binary signal transmitted by the three sensors.
When detecting the reference position of the rotation axis at every 60 degrees in the air angle
A signal representing the reference position and the rotary encoder
Between adjacent reference positions, which is the output signal of the
And processing the signal representing the relative position to obtain the rotational position of the rotary shaft.
Calculating means for calculating the magnetic pole position based on the position
In the magnetic pole position detecting device of the electric machine, a signal line for transmitting an output signal of the rotary encoder is provided.
If the wire breaks, P U, PVAnd PWObtained by signal
This reference position signal is based on the reference position signal at intervals of π / 3.
Electric angular speed estimated by measuring the time between changes
Using the degree and the software controlled sample time
The calculating means is configured to calculate a pole position.
A magnetic pole position detecting device for a rotating electric machine.
JP8331795A 1996-12-12 1996-12-12 Device for detecting position of magnetic pole of rotary electric machine Withdrawn JPH10170307A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001082983A (en) * 1999-09-10 2001-03-30 Nikki Denso Kk Encoder receiving circuit
JP2007271458A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Niles Co Ltd Rotation angle detecting apparatus
JP4626095B2 (en) * 2001-06-15 2011-02-02 フジテック株式会社 Magnetic pole detection device for synchronous motor
CN107659225A (en) * 2017-10-25 2018-02-02 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 A kind of position detecting device of low cost and high reliability permagnetic synchronous motor

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