JPH11356087A - 3相ブラシレスサーボモータ - Google Patents

3相ブラシレスサーボモータ

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JPH11356087A
JPH11356087A JP10159646A JP15964698A JPH11356087A JP H11356087 A JPH11356087 A JP H11356087A JP 10159646 A JP10159646 A JP 10159646A JP 15964698 A JP15964698 A JP 15964698A JP H11356087 A JPH11356087 A JP H11356087A
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JP
Japan
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signal
phase
speed
motor
hall element
Prior art date
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Pending
Application number
JP10159646A
Other languages
English (en)
Inventor
Joji Wada
田 穣 二 和
Kazunari Tamura
村 一 成 田
Tadao Kawamata
又 忠 雄 川
Koji Wakiyama
山 浩 二 脇
Kazuki Higuchi
口 和 貴 樋
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to EP99304321A priority patent/EP0964506A3/en
Priority to CN99108410A priority patent/CN1086520C/zh
Publication of JPH11356087A publication Critical patent/JPH11356087A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/17Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価な回転速度検出用エンコーダを不要とし
また速度制御をかけることにより安価、且つ小形で安定
した動作を行なう3相ブラシレスサーボモータを提供す
ること。 【解決手段】 電気角度が120度位相のずれた3相の
ホール素子信号からのこぎり波を抽出し、また前記のこ
ぎり波を微分する微分手段4bを備えた波形加工手段4
と、微分手段から出力された信号をサーボ用速度信号と
して用い、この速度値と速度目標値とを比較して誤差を
求める誤差検出手段51と、誤差検出結果に基づいてモ
ータ駆動部材の動作をコントロールする制御手段52と
を有し、モータの回転速度を常に速度目標値に近づける
よう修正し、正しいサーボ制御が行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、3相ブラシレスサ
ーボモータ、特に外乱などによるモータの回転の乱れを
常時修正しながらサーボ駆動を行なう3相ブラシレスサ
ーボモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の3相ブラシレスサーボモー
タの構成を示すものであり、41はブラシレスモータ、
42は回転速度検出用エンコーダ、42aはブラシレス
モータ41と連動して回転する回転円盤、42bは回転
円盤42aの上に設けられたスリット群、42cは発光
素子、42dは受光素子、142は回転速度検出用エン
コーダ42の出力信号である。43は接続器であり、ブ
ラシレスモータ41と回転速度検出用エンコーダ42を
接続している。
【0003】44はモータ駆動回路、144はモータ駆
動回路44の出力であって、モータコイル印加電圧とな
る。45aと45bと45cはホール素子であって、互
いに電気角120度になるように配置されている。14
5は前記ホール素子45a、45b、45cの出力信号
である。46aと46bと46cはモータコイルであっ
て、互いに電気角が120度になるように配置されてい
る。47は扇形にNS極が着磁されている磁石、48は
磁石47のバックヨーク49は周波数を電圧に変換する
周波数/電圧変換器、149は周波数/電圧変換器49
の出力信号である。
【0004】図4は前記3相ブラシレスサーボモータの
各部の信号波形を示すものであり、(a)は図3のエン
コーダは図3のホール素子出力信号145、(D−1)
と(D−2)と(D−3)は図3のモータコイル印加電
圧144をそれぞれ示している。
【0005】次に、前記従来の3相ブラシレスサーボモ
ータの動作について図3および図4を用いて説明する。
図3において、ブラシレスモータ41が回転すると、接
続器43を介して回転速度検出用エンコーダ42内部の
回転円盤42aが回転し、スリット群42bの発光素子
42cと受光素子42dの間を通過する。よって回転速
度検出用エンコーダ42は、図4の(a)に示すような
パルス波形を発生する。このパルスの周波数はモータコ
イルの回転速度に比例する。この信号は周波数/電圧変
換器49により電圧に変換される。この電圧はブラシレ
スモータ41の回転速度情報となり、図4の(b)に示
すような波形となる。
【0006】また、ブラシレスモータ41が回転する
と、ホール素子45a、45b、45cは図4の(c)
に示すような、互いに位相が電気角120度ずれた3相
の信号波形を示すホール素子出力信号145を発生す
る。このホール素子出力信号145はモータコイル駆動
回路44に入り、図4の(d一)に示すような出力波形
を示すモータコイル印加電圧144のタイミング設定に
使用される。さらにモータコイル印加電圧144のレベ
ルは回転速度情報である変換器出力信号149により制
御され、高速の場合は低いレベル(図4の(d−2))
となり、また低速の場合は高いレベル(図4の(d−
3))となる。よって、ブラシレスモータ41は一定の
速度を維持することができる。
【0007】このようにして、前記従来の3相ブラシレ
スサーボモータでは回転速度検出用エンコーダ42とブ
ラシレスモータ41の組み合わせにより定速度サーボが
実現する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の3相ブラシレスサーボモータでは、高価な回転速度
検出用エンコーダを必要とするので、モータコストも高
く、検出器と接続器の分だけ形状も慣性モーメントも大
きくなるという問題を有していた。
【0009】本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、その第1の目的は、高価な回転速度検出用エ
ンコーダを不要とした安価で小形で低慣性モーメントの
3相ブラシレスサーボモータを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の3相ブラシレス
サーボモータは、前記目的を達成するために、電気角度
が120度位相のずれた3相のホール素子信号からのこ
ぎり波を抽出し、また前記のこぎり波を微分する微分手
段を備えた波形加工手段と、微分手段から出力された信
号をサーボ用速度信号として用い、この速度値と速度目
標値とを比較して誤差を求める誤差検出手段と、誤差検
出結果に基づいてモータ駆動部材の動作をコントロール
する制御手段とを有し、モータの回転速度を常に速度目
標値に近づけるよう修正する構成とする。
【0011】また、前記波形加工手段について、以下の
(1)または(2)などの方法で、前記3相のホール素
子信号から速度信号を得る。(1)の方法は、3相のホ
ール素子信号から2相を選択した3組分の論理演算結果
と3相のホール素子信号および前記3相を反転した合計
6相を対比する選択表と、この選択表に基づいて選択し
た波形を微分する微分手段とを有する方法であり、
(2)の方法は前記3相のホール素子信号を比較する比
較手段と、3相のホール素子信号および前記3相を反転
した合計6相と前記比較結果とを対比する選択表との選
択表に基づいて選択した波形を微分する手段とを有する
方法である。
【0012】かかる構成によって、本発明に係る3相ブ
ラシレスサーボモータは、ホール素子信号をサーボ用速
度信号として用いることで、高価な回転速度検出用エン
コーダが不要になる。
【0013】また、モータの回転速度を常に速度目標値
に近づけるよう修正することにより正しいサーボ制御が
行なえる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、3相ブラシレスサーボモータに、互いに電気角が1
20度位相のずれた3相のホール素子信号を出力するブ
ラシレスモータと、このブラシレスモータを駆動するモ
ータ駆動部材と、前記3相のホール素子信号を波形加工
する波形加工手段と、この波形加工手段から出力された
加工信号をサーボ用速度信号として用い、この速度値と
速度目標値とを比較して誤差を求める誤差検出手段と、
誤差検出結果に基づいて前記モータ駆動部材の動作をコ
ントロールする制御手段とを備えたものであり、ホール
素子信号をサーボ用速度信号として用いることで、高価
な回転速度検出用エンコーダが不要になり、また、モー
タの回転速度を常に速度目標値に近づけるよう修正する
ことにより正しいサーボ制御が行なえるという作用を有
する。
【0015】本発明の請求項2に記載の発明は、請求項
1に記載の3相ブラシレスサーボモータにおいて、波形
加工手段が、3相のホール素子信号から2相を選択した
3組からなる2相を比較する論理演算手段と、3組分の
論理演算結果と3相のホール素子信号および前記3相を
反転した合計6相を対比する選択表と、この選択表に基
づいて選択した波形を微分する微分手段とを有し、前記
選択表に基づいて回転速度信号を出力するようにしたも
のである。
【0016】本発明の請求項3に記載の発明は、請求項
1に記載の3相ブラシレスサーボモータにおいて、波形
加工手段が、3相のホール素子信号を比較する比較手段
と、3相のホール素子信号および前記3相を反転した合
計6相と前記比較手段の比較結果とを対比する選択表
と、この選択表に基づいて選択した波形を微分する微分
手段とを有し、この選択表に基づいて回転速度信号を出
力するようにしたものである。
【0017】以下、本発明の実施の形態について、添付
の図面を用いて説明する。図1は本発明に係る3相ブラ
シレスサーボモータの構成を示す図であり、図1の中で
図3デ説明した部材と同じ部材には同一符号を付して詳
しい説明を省略する。図1において、符号4は波形加工
回路、4aは論理演算手段である選択/反転回路、4b
はサーボ用速度信号を出力する微分回路であり、これら
両回路4a、4bにより波形加工回路4を構成してい
る。104は選択/反転回路4aの出力信号、105は
微分回路4bの出力信号である。また、51は波形加工
手段の出力信号の速度値と速度目標値とを比較して誤差
を求める誤差検出回路、52は誤差検出回路51におけ
る検出結果に基づいて前記モータ駆動部材44の動作を
コントロールする制御部、53は誤差検出回路51に入
力される速度目標値の信号である。制御部52にはCP
Uが用いられる。
【0018】図2は前記3相ブラシレスサーボモータの
各部の信号波形を示すものであり、(a)は図1のホー
ル素子信号145、(b)は図1の選択/反転回路出力
信号104、(c)は図1のモータコイル印加電圧14
4、(d−1)と(d−21)と(d−31)とは図1
の選択/反転回路4aの中で処理される論理をそれぞれ
示している。以上のように構成された本実施の形態の3
相ブラシレスサーボモータについて、図1および図2を
用いてその動作を説明する。
【0019】まず、ブラシレスモータ41の磁石47が
回転すると、従来例におけると同様に、ホール素子45
a、45b、45cは、図2の(a)に示すような互い
に位相が電気角120度ずれた3相の信号波形を発生す
る。このホール素子信号145は、従来例と同様にモー
タ駆動回路44に入るばかりでなく、波形加工手段4に
入る。
【0020】そして、選択/反転回路4aでは、図2の
(d−1)と(d−21)と(d−31)に示すよう
に、3ビットの論理演算を前記3相の信号波形の比較に
より行ない、さらに(表1)に示すように、3ビットの
論理から前記3相および反転した3相合計6相の信号波
形から選択する相を定義付けする。
【0021】
【表1】
【0022】前記定義付けにより選択された相の連続波
形は、図2の(b)に示すように、のこぎり波形とな
る。図示のように、3相のピークがなだらかな近似三角
波(図2の(a)から、ゼロクロス近辺の近似直線部分
を連続して選択できたことになる。前記3相の信号波形
は、回転する磁石47をホール素子45a、45b、4
5cが検出しているため、前記近似直線部の傾斜がモー
タの速度を示すこととなる。続いて前記のこぎり波形連
続波形は微分回路4bに入り、微分されて傾斜に応じた
電圧(c)を出力する。この電圧(c)が速度信号であ
る。
【0023】図1、図2から明らかなように、本実施の
形態によるブラシレスサーボモータは、回転速度検出器
がなくとも速度情報が得られるという点で優れた効果が
得られる。
【0024】なお、前記実施の形態では(表1)に示す
ような相選択の定義付けをして、のこぎり波形を作った
が、選択の定義は他の方法でもよい。他の選択の定義の
例として、(表2)に前記ホール素子3相の信号波形か
らのこぎり波形を取り出す定義を示す。
【0025】
【表2】
【0026】表2による選択方法は、3相のレベル比較
を行ない、上位、中位、下位に並べた順序を作り、前記
3相および反転した3相合計6相の信号波形から1相を
選択する定義付けである。
【0027】以上のように、本実施の形態によれば、3
相のホール素子信号を波形加工することにより、従来の
ような回転速度検出器がなくとも速度情報が得られ、サ
ーボモータを実現することができる。
【0028】また、ブラシレスモータ41の回転速度を
常に速度目標値に近づけるよう修正することにより正し
いサーボ制御が行なえる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ブラシレスサーボモータに不可欠であるホール素子信号
に対して波形加工手段と、この波形加工手段から出力さ
れた加工信号をサーボ用速度信号として用い、この速度
値と速度目標値とを比較して誤差を求める誤差検出手段
と、誤差検出結果に基づいて前記モータ駆動部材の動作
をコントロールする制御手段とを備えたことにより、ホ
ール素子信号をサーボ用速度信号として用いることが可
能となり、高価な回転速度検出用エンコーダを不要とす
ることができ、安価で小型の3相ブラシレスサーボモー
タを実現することができる。
【0030】また、ブラシレスモータの回転速度を常に
速度目標値に近づけるよう修正することにより外乱の影
響を受けることなく正しいサーボ制御が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る3相ブラシレスサ
ーボモータの構成を示す図
【図2】前記実施の形態における3相ブラシレスサーボ
モータの動作説明のための各部の信号波形図
【図3】従来の3相ブラシレスサーボモータの構成を示
す図
【図4】従来の3相ブラシレスサーボモータの動作説明
のための各部の信号波形図
【符号の説明】
4 波形加工回路 4a 選択/反転回路 4b 微分回路 41 ブラシレスモータ 44 モータ駆動回路 45a、45b、45c ホール素子 46a、46b、46c モータコイル 47 磁石 48 バックヨーク 51 誤差検出回路 52 制御部 104 選択/反転回路の出力信号 105 微分回路の出力信号 144 モータコイル印加電圧 145 ホール素子信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇 山 浩 二 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 樋 口 和 貴 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに電気角が120度位相のずれた3
    相のホール素子信号を出力するブラシレスモータと、こ
    のブラシレスモータを駆動するモータ駆動部材と、前記
    3相のホール素子信号を波形加工する波形加工手段と、
    この波形加工手段から出力された加工信号をサーボ用速
    度信号として用い、この速度値と速度目標値とを比較し
    て誤差を求める誤差検出手段と、誤差検出結果に基づい
    て前記モータ駆動部材の動作をコントロールする制御手
    段とを備えたことを特徴とする3相ブラシレスサーボモ
    ータ。
  2. 【請求項2】 前記波形加工手段が、3相のホール素子
    信号から2相を選択した3組からなる2相を比較する論
    理演算手段と、3組分の論理演算結果と3相のホール素
    子信号および前記3相を反転した合計6相を対比する選
    択表と、この選択表に基づいて選択した波形を微分する
    微分手段とを有し、前記選択表に基づいて回転速度信号
    を出力することを特徴とする請求項1記載の3相ブラシ
    レスサーボモータ。
  3. 【請求項3】 前記波形加工手段が、3相のホール素子
    信号を比較する比較手段と、3相のホール素子信号およ
    び前記3相を反転した合計6相と前記比較手段の比較結
    果とを対比する選択表と、この選択表に基づいて選択し
    た波形を微分する微分手段とを有し、この選択表に基づ
    いて回転速度信号を出力することを特徴とする請求項1
    記載の3相ブラシレスサーボモータ。
JP10159646A 1998-06-08 1998-06-08 3相ブラシレスサーボモータ Pending JPH11356087A (ja)

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JP10159646A JPH11356087A (ja) 1998-06-08 1998-06-08 3相ブラシレスサーボモータ
EP99304321A EP0964506A3 (en) 1998-06-08 1999-06-03 Three-phase brushless servo motor
CN99108410A CN1086520C (zh) 1998-06-08 1999-06-08 三相无刷伺服电动机

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JP10159646A JPH11356087A (ja) 1998-06-08 1998-06-08 3相ブラシレスサーボモータ

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EP0964506A2 (en) 1999-12-15
EP0964506A3 (en) 2001-06-27
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