JPS61189185A - ブラシレスモ−タの制御装置 - Google Patents
ブラシレスモ−タの制御装置Info
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- JPS61189185A JPS61189185A JP60028063A JP2806385A JPS61189185A JP S61189185 A JPS61189185 A JP S61189185A JP 60028063 A JP60028063 A JP 60028063A JP 2806385 A JP2806385 A JP 2806385A JP S61189185 A JPS61189185 A JP S61189185A
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- armature coil
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- excitation
- signal
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/187—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using the star point voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/20—Arrangements for starting
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、特に起動動作制御を効果的に実行させるよ
うに改良した、固定子巻線の誘起電圧の信号によって励
磁相の切換えを行うブラシレスモータの制御装置に関す
る。
うに改良した、固定子巻線の誘起電圧の信号によって励
磁相の切換えを行うブラシレスモータの制御装置に関す
る。
(従来の技術)
ブラシレスモータは、ブラシ、コンミテータ等が存在し
ないものであるため、その構造が簡単なものとなるもの
であり、また動作時に火花が発生することもなく、安全
性に冨むものである。このため、直流機と比べてその用
途は充分に広範囲となるものと予想される。
ないものであるため、その構造が簡単なものとなるもの
であり、また動作時に火花が発生することもなく、安全
性に冨むものである。このため、直流機と比べてその用
途は充分に広範囲となるものと予想される。
このブラシレスモータでは、固定子巻線の誘起電圧によ
って励磁相の切換えを行う。従って、その起動時にあっ
ては上記誘起電圧が発生していないものであるため、外
部より強制的に回転磁界を与え、回転子が所定の回転数
に達した状態となった後に誘起電圧を検出して、励磁相
の切換えを実行させるようにしている。しかし、このよ
うな起動手段では3回転数が上昇するまでに時間を要す
る状態となるものであり、従って起動応答性の悪い状態
となる。
って励磁相の切換えを行う。従って、その起動時にあっ
ては上記誘起電圧が発生していないものであるため、外
部より強制的に回転磁界を与え、回転子が所定の回転数
に達した状態となった後に誘起電圧を検出して、励磁相
の切換えを実行させるようにしている。しかし、このよ
うな起動手段では3回転数が上昇するまでに時間を要す
る状態となるものであり、従って起動応答性の悪い状態
となる。
第17図は、従来のブラシレスモータの回転制御手段を
説明するための概略的な構成を示すもので、モータ11
の回転軸12に対して永久磁石からなる回転子13が設
けられ、この回転子I3に対して電機子コイル14が巻
装設定されている。
説明するための概略的な構成を示すもので、モータ11
の回転軸12に対して永久磁石からなる回転子13が設
けられ、この回転子I3に対して電機子コイル14が巻
装設定されている。
そして、上記回転軸12に対しては、回転子13と同軸
的に回転するように位置検出用の回転板15を設け、こ
の回転板15に対向する位置に、検出素子16を固定設
定するものである。この場合、上記検出素子16として
は、ホール素子、磁気抵抗素子等が使用されるもので、
これに対向する状態となる位置検出用の回転板15は、
特定回転角位置に磁極を設定した永久磁石によって構成
され、電機子コイルI4の特定回転角位置を検出できる
ように構成している。また、検出素子16を光源および
受光素子で構成し、回転板15を特定回転角位置で光を
透過させるスリット板、あるいは反射器等で構成するこ
とも行われる。
的に回転するように位置検出用の回転板15を設け、こ
の回転板15に対向する位置に、検出素子16を固定設
定するものである。この場合、上記検出素子16として
は、ホール素子、磁気抵抗素子等が使用されるもので、
これに対向する状態となる位置検出用の回転板15は、
特定回転角位置に磁極を設定した永久磁石によって構成
され、電機子コイルI4の特定回転角位置を検出できる
ように構成している。また、検出素子16を光源および
受光素子で構成し、回転板15を特定回転角位置で光を
透過させるスリット板、あるいは反射器等で構成するこ
とも行われる。
すなわち、回転子13の位置を回転板15および検出素
子16による位置検出機構17によって、回転子13と
固定子との相対位置関係を検出し、この検出された位置
関係に対応して所定の電機子コイルに対して励磁電流を
供給して、このモータ11を駆動制御しているものであ
る。
子16による位置検出機構17によって、回転子13と
固定子との相対位置関係を検出し、この検出された位置
関係に対応して所定の電機子コイルに対して励磁電流を
供給して、このモータ11を駆動制御しているものであ
る。
第18図は上記のように構成される位置検出機構17を
備えるブラシレスモータ11の駆動制御回路を示してい
るもので、この位置検出機構17で検出された回転子1
3の位置検出信号によって、3相インバータ18のスイ
ッチング素子を開閉制御して、モータ11の3相の電機
子コイルに対して励磁電流を分配供給するものである。
備えるブラシレスモータ11の駆動制御回路を示してい
るもので、この位置検出機構17で検出された回転子1
3の位置検出信号によって、3相インバータ18のスイ
ッチング素子を開閉制御して、モータ11の3相の電機
子コイルに対して励磁電流を分配供給するものである。
従って、このような従来のブラシレスモータの制御手段
にあっては、回転子13の回転角位置を検出するホール
素子等を使用した位置検出機構17が必要となるもので
あり、電動装置の構成が複雑となる。また、その位置検
出機構17を構成するために、ホール素子、磁気抵抗素
子等の検出素子が用いられるものであり、このような検
出素子の耐環境性から、利用範囲が必然的に限定される
状態となっているものである。
にあっては、回転子13の回転角位置を検出するホール
素子等を使用した位置検出機構17が必要となるもので
あり、電動装置の構成が複雑となる。また、その位置検
出機構17を構成するために、ホール素子、磁気抵抗素
子等の検出素子が用いられるものであり、このような検
出素子の耐環境性から、利用範囲が必然的に限定される
状態となっているものである。
そこで、ホール素子、磁気抵抗素子等の位置検出素子を
使用する必要がないものに、ナインスアニュアル シン
ポジウム 「インクリメンタルモーション コントロー
ル システムズ アンドデバイス」 (旧nth An
nual Symposium rincremen−
tal motion control sys
tems snd device J 、発行針
インクリメンタル モーション コントロール システ
ムズ ソサイエティ(IncrementalMoti
on Control Systems 5ociet
y)におけるP、M。
使用する必要がないものに、ナインスアニュアル シン
ポジウム 「インクリメンタルモーション コントロー
ル システムズ アンドデバイス」 (旧nth An
nual Symposium rincremen−
tal motion control sys
tems snd device J 、発行針
インクリメンタル モーション コントロール システ
ムズ ソサイエティ(IncrementalMoti
on Control Systems 5ociet
y)におけるP、M。
ブラシレス モータ ドライブズ(P、M、 Bl?l
ISHLESSMOTORDI?IVES) (30
5ヘージ)に示すように、3相Y結線に設定された電機
子コイルそれぞれに対して並列状態で接続する抵抗回路
を設け、この抵抗回路の中性点と上記電機子コイルの中
性点との間の電位差変動を検出し、インバータ回路によ
り、この電位差変動に対応して上記電機子コイルに対す
る励磁電流を切換え制御するものがある。
ISHLESSMOTORDI?IVES) (30
5ヘージ)に示すように、3相Y結線に設定された電機
子コイルそれぞれに対して並列状態で接続する抵抗回路
を設け、この抵抗回路の中性点と上記電機子コイルの中
性点との間の電位差変動を検出し、インバータ回路によ
り、この電位差変動に対応して上記電機子コイルに対す
る励磁電流を切換え制御するものがある。
そして、この場合の起動手段として、回転磁界を与える
場合に、回転子と固定子との相対位置関係によって、起
動当初、逆回転トルクが発生し、回転子が逆方向に回転
を開始した後、この回転子が正方向に回転方向を変える
といった現象が生ずる。そして、この回転方向の逆転の
際に振動が発生して正常に起動制御ができない。
場合に、回転子と固定子との相対位置関係によって、起
動当初、逆回転トルクが発生し、回転子が逆方向に回転
を開始した後、この回転子が正方向に回転方向を変える
といった現象が生ずる。そして、この回転方向の逆転の
際に振動が発生して正常に起動制御ができない。
このような起動当初における回転子の逆転を防ぐために
、電機子コイルの特定の相に対して所定時間励磁電流を
供給し、起動待回転子を定位置に固定する。そして、そ
の後インバータ回路により電機子コイルに対する励磁電
流を切換えて、回転子を回転させることによって、この
回転子の逆転動作を防止し、安定した起動を行う。
、電機子コイルの特定の相に対して所定時間励磁電流を
供給し、起動待回転子を定位置に固定する。そして、そ
の後インバータ回路により電機子コイルに対する励磁電
流を切換えて、回転子を回転させることによって、この
回転子の逆転動作を防止し、安定した起動を行う。
(発明が解決しようとする問題点)
ところが上述した従来のものでは、電機子コイルの特定
の相に対して励磁電流を供給して、回転子を定位置に固
定する際、回転子は振動した後に安定点に対して収束す
る状態となり、安定するまでに時間を要し、ブラシレス
モータを起動するまでに時間がかかるという問題がある
。
の相に対して励磁電流を供給して、回転子を定位置に固
定する際、回転子は振動した後に安定点に対して収束す
る状態となり、安定するまでに時間を要し、ブラシレス
モータを起動するまでに時間がかかるという問題がある
。
そこで本発明は、起動時において、円滑で速やかな起動
制御を行うことである。
制御を行うことである。
(問題点を解決するための手段)
3相Y結線に接続された電機子コイルと、この電機子コ
イルに対して並列状態でY結線に接続される抵抗回路と
、 前記電機子コイルの中性点と前記抵抗回路の中性点との
間の電位差変動に対応して前記電機子コイルに対する励
磁電流を切換え制御する励磁切換え信号を発生する信号
発生手段と、 この信号発生手段の励磁切換え信号に対応して、前記電
機子コイルに対する励磁電流を切換え制御するインバー
タ回路と、 このインバータ回路により前記電機子コイルに対する励
磁電流を切換えて回転するとともに、複数極の永久磁石
からなる回転子と、 起動時に2相の前記電機子コイルに、励磁電流を流し、
残りの1相の前記電機子コイルに前記回転子の振動によ
り発生する誘起電圧の極性を検出する第1の検出手段と
、 この第1の検出手段による誘起電圧の特定の極性と、前
記信号発生手段の励磁切換え信号とから、前記回転子の
起動位置を検出し、前記インバータ回路にモータ起動信
号を入力する第2の検出手段と、 を有するブラシレスモータの制御装置とすることである
。
イルに対して並列状態でY結線に接続される抵抗回路と
、 前記電機子コイルの中性点と前記抵抗回路の中性点との
間の電位差変動に対応して前記電機子コイルに対する励
磁電流を切換え制御する励磁切換え信号を発生する信号
発生手段と、 この信号発生手段の励磁切換え信号に対応して、前記電
機子コイルに対する励磁電流を切換え制御するインバー
タ回路と、 このインバータ回路により前記電機子コイルに対する励
磁電流を切換えて回転するとともに、複数極の永久磁石
からなる回転子と、 起動時に2相の前記電機子コイルに、励磁電流を流し、
残りの1相の前記電機子コイルに前記回転子の振動によ
り発生する誘起電圧の極性を検出する第1の検出手段と
、 この第1の検出手段による誘起電圧の特定の極性と、前
記信号発生手段の励磁切換え信号とから、前記回転子の
起動位置を検出し、前記インバータ回路にモータ起動信
号を入力する第2の検出手段と、 を有するブラシレスモータの制御装置とすることである
。
(作 用)
1相の電機子コイルの誘起電圧の極性と、3相の電機子
コイルの励磁切換え信号とから、回転子が起動する位置
を検出し、インバータ回路を介して、電機子コイルに対
する励磁電流を切換えて、モータを起動する。
コイルの励磁切換え信号とから、回転子が起動する位置
を検出し、インバータ回路を介して、電機子コイルに対
する励磁電流を切換えて、モータを起動する。
(実施例)
以下本発明を図に示す実施例について説明する。
第1図はブラシレスモータの制御装置を示すもので、ブ
ラシレスモータ11は、2極の永久磁石からなる回転子
13に対して、電機子コイル14を巻装している。この
電機子コイル14は、それぞれU相、■相、W相の電機
子コイル14a、14b、14cがY結線されている。
ラシレスモータ11は、2極の永久磁石からなる回転子
13に対して、電機子コイル14を巻装している。この
電機子コイル14は、それぞれU相、■相、W相の電機
子コイル14a、14b、14cがY結線されている。
そして、直流電源19は、起動スイッチ19aを介して
、3相のインバータ回路20に接続されている。この3
相のインバータ回路20は、それぞれ直流電源19の正
極側にエミッタが接続された3つのpnp型のトランジ
スタ20 a、 20 b。
、3相のインバータ回路20に接続されている。この3
相のインバータ回路20は、それぞれ直流電源19の正
極側にエミッタが接続された3つのpnp型のトランジ
スタ20 a、 20 b。
20Cと、それぞれ直流電源19の負極側にエミッタが
接続された3つのnpn型トランジスタ20d、20e
、2Ofとから構成される。そして、トランジスタ20
a、20dとの間にU相の電機子コイル14aが接続さ
れ、またトランジスタ20b、20eとの間にV相の電
機子コイル14bが接続され、さらにトランジスタ20
c、20fとの間に相蔑の電機子コイル14Cが接続さ
れている。また、3相のインバータ回路20と電機子コ
イル14との間には、3相の電機子コイル14の各相に
それぞれ対応するように、抵抗22a〜22CをY結線
した抵抗回路22が接続されている。この抵抗回路22
は、回転子13の位置検出用として用いられる。
接続された3つのnpn型トランジスタ20d、20e
、2Ofとから構成される。そして、トランジスタ20
a、20dとの間にU相の電機子コイル14aが接続さ
れ、またトランジスタ20b、20eとの間にV相の電
機子コイル14bが接続され、さらにトランジスタ20
c、20fとの間に相蔑の電機子コイル14Cが接続さ
れている。また、3相のインバータ回路20と電機子コ
イル14との間には、3相の電機子コイル14の各相に
それぞれ対応するように、抵抗22a〜22CをY結線
した抵抗回路22が接続されている。この抵抗回路22
は、回転子13の位置検出用として用いられる。
また、抵抗回路22の中性点の電圧V、および電機子コ
イル14の中性点の電圧■8を差動増幅器31に入力し
ている。そして、この差動増幅器31により、上記中性
点間の電圧VNMを検出している。また、この検出した
電圧を積分器32に人力し、積分した出力を零クロスコ
ンパレータ33に入力する。ここで、差動増幅器31と
積分器32と零クロスコンパレータ33とで信号発生手
段を構成している。そして、零クロスコンパレータ33
の出力をリングカウンタ回路35に入力する。
イル14の中性点の電圧■8を差動増幅器31に入力し
ている。そして、この差動増幅器31により、上記中性
点間の電圧VNMを検出している。また、この検出した
電圧を積分器32に人力し、積分した出力を零クロスコ
ンパレータ33に入力する。ここで、差動増幅器31と
積分器32と零クロスコンパレータ33とで信号発生手
段を構成している。そして、零クロスコンパレータ33
の出力をリングカウンタ回路35に入力する。
このリングカウンタ回路35は、零クロスコンパレータ
33の出力に応じて、ベース駆動回路36を介して、3
相のインバータ回路20のトランジスタ20a=2Of
の通電(励磁パターン)を制御する。また、ベース駆動
回路36はリングカウンタ回路35の出力を増幅するも
のである。
33の出力に応じて、ベース駆動回路36を介して、3
相のインバータ回路20のトランジスタ20a=2Of
の通電(励磁パターン)を制御する。また、ベース駆動
回路36はリングカウンタ回路35の出力を増幅するも
のである。
そして、W相の電機子コイル14Cの両端には、第1の
検出手段をなすコンパレータ41が接続されている。こ
のコンパレータ41は、回転子13の振動に伴い発生す
る誘起電圧E8の極性を検出する。また、コンパレータ
41の出力を第2の検出手段をなすDフリップ・フロッ
プ42のD端子(データ)に入力している。そして、C
P端子(クロックパルス)には、零クロスコンパレータ
33の出力が入力されている。また、Dフリップ・フロ
ップ42の初期状態はリセット回路43の出力により、
ルベルにプリセットされる。さらに、Dフリップ・フロ
ップ42のQ端子(出力)は、起動タイマ回路44に入
力されている。そして、リセット回路43と起動タイマ
回路44とで起動回路40を構成する。また、リセット
回路43は起動スイッチ19aの投入時および零クロス
コンパレータ33の出力信号が一定時間得られない時、
ブラシレスモータ11を再起動するために、リセット信
号を発生し、Dフリップ・フロップ42および起動タイ
マ回路44に出力する。起動タイマ回路44は、リセッ
ト回路43のリセット信号により、リングカウンタ回路
35を初期励磁パターンにセントする信号をリングカウ
ンタ回路35に入力する。同時に、タイマが動作し、D
フリップ・フロップ42の出力の立ち下がり、またはタ
イマ終了時にリングカウンタ回路35の励磁パターンを
2ステツプ進める信号をリングカウンタ回路35に入力
する。
検出手段をなすコンパレータ41が接続されている。こ
のコンパレータ41は、回転子13の振動に伴い発生す
る誘起電圧E8の極性を検出する。また、コンパレータ
41の出力を第2の検出手段をなすDフリップ・フロッ
プ42のD端子(データ)に入力している。そして、C
P端子(クロックパルス)には、零クロスコンパレータ
33の出力が入力されている。また、Dフリップ・フロ
ップ42の初期状態はリセット回路43の出力により、
ルベルにプリセットされる。さらに、Dフリップ・フロ
ップ42のQ端子(出力)は、起動タイマ回路44に入
力されている。そして、リセット回路43と起動タイマ
回路44とで起動回路40を構成する。また、リセット
回路43は起動スイッチ19aの投入時および零クロス
コンパレータ33の出力信号が一定時間得られない時、
ブラシレスモータ11を再起動するために、リセット信
号を発生し、Dフリップ・フロップ42および起動タイ
マ回路44に出力する。起動タイマ回路44は、リセッ
ト回路43のリセット信号により、リングカウンタ回路
35を初期励磁パターンにセントする信号をリングカウ
ンタ回路35に入力する。同時に、タイマが動作し、D
フリップ・フロップ42の出力の立ち下がり、またはタ
イマ終了時にリングカウンタ回路35の励磁パターンを
2ステツプ進める信号をリングカウンタ回路35に入力
する。
ここで、インバータ回路20からの各U相、■相、W相
の端子電圧をそれぞれVu、Vv、Vw。
の端子電圧をそれぞれVu、Vv、Vw。
ブラシレスモータ11の電機子コイル14の各U相、■
相、W相の誘起電圧をE u + E v r E
w 。
相、W相の誘起電圧をE u + E v r E
w 。
電機子コイル14の中性点電位をvN、抵抗回路22の
中性点電位を■イ、上記両中性点相互間の電位差をVN
Mとすると、その各電位は、VM −(1/3)(Vu
十Vv+Vw)VN −(1/3)((Vu−Eu)+
(Vv −Ev)+ (Vw−Ew)1 となる。また、中性点相互間の電位差は、VNll−(
1/3)(Eu+Ev+Ew)となり、これは電機子コ
イル14各相の誘起電圧の総和となり、インバータ20
からの印加電圧を除去できる。
中性点電位を■イ、上記両中性点相互間の電位差をVN
Mとすると、その各電位は、VM −(1/3)(Vu
十Vv+Vw)VN −(1/3)((Vu−Eu)+
(Vv −Ev)+ (Vw−Ew)1 となる。また、中性点相互間の電位差は、VNll−(
1/3)(Eu+Ev+Ew)となり、これは電機子コ
イル14各相の誘起電圧の総和となり、インバータ20
からの印加電圧を除去できる。
ここで、電機子コイル14の各相の誘起電圧Eu、Ev
、Ewがそれぞれ第2図(A) 〜(C)で示すように
120度台形波とすると、差動増幅器31により得られ
る電位差■、は第2図(D)に示すように誘起電圧の3
倍の周波数の三角波の状態となる。このような電圧波形
の状態で、電機子コイル14に通電する区間は、各誘起
電圧の平坦状態となる部分(第2図(A)〜(C)で斜
線で示す部分)となるものであり、励磁相の切換え点は
、電位差■、のピーク点と一致する状態となる。しかし
、上記VNMのピーク点を検出することは、モータ回転
数によって電位差V□の振幅が変動するため、ピーク点
を正確に検出することが困難である。また、ノイズ信号
が存在するような場合には、■、のピーク点を正確に捕
えることが難しい。
、Ewがそれぞれ第2図(A) 〜(C)で示すように
120度台形波とすると、差動増幅器31により得られ
る電位差■、は第2図(D)に示すように誘起電圧の3
倍の周波数の三角波の状態となる。このような電圧波形
の状態で、電機子コイル14に通電する区間は、各誘起
電圧の平坦状態となる部分(第2図(A)〜(C)で斜
線で示す部分)となるものであり、励磁相の切換え点は
、電位差■、のピーク点と一致する状態となる。しかし
、上記VNMのピーク点を検出することは、モータ回転
数によって電位差V□の振幅が変動するため、ピーク点
を正確に検出することが困難である。また、ノイズ信号
が存在するような場合には、■、のピーク点を正確に捕
えることが難しい。
このため、この電位差V□は積分器32において積分し
て、第4図(E)に示すような積分波形とし、その零ク
ロス点を検出するようにする。このようにすれば、モー
タの回転数に対して振幅の変化しない波形となり、低速
回転時においてその検出が容易になる状態となり、しか
もノイズに対して強い状態となる。また、誘起電圧が鎖
交磁束の変化率に比例することから、電機子コイル14
の各相の鎖交磁束をそれぞれ、φU、φV、φWとする
と、 VNM= (1/3)(Eu十Ev+Ew)= (1/
3) (−k (φu/dt)−k (φu/dt
) −k(φw/dt)1となり、電位差■、の積分は
1 、fVN+4d t=−(k/3) (φU+φV+φ
W)となり、ブラシレスモータ11の回転数には関係な
く、低速から一定の振幅で検出できる。
て、第4図(E)に示すような積分波形とし、その零ク
ロス点を検出するようにする。このようにすれば、モー
タの回転数に対して振幅の変化しない波形となり、低速
回転時においてその検出が容易になる状態となり、しか
もノイズに対して強い状態となる。また、誘起電圧が鎖
交磁束の変化率に比例することから、電機子コイル14
の各相の鎖交磁束をそれぞれ、φU、φV、φWとする
と、 VNM= (1/3)(Eu十Ev+Ew)= (1/
3) (−k (φu/dt)−k (φu/dt
) −k(φw/dt)1となり、電位差■、の積分は
1 、fVN+4d t=−(k/3) (φU+φV+φ
W)となり、ブラシレスモータ11の回転数には関係な
く、低速から一定の振幅で検出できる。
そして、積分器32で得た波形を、零クロスコンパレー
タ33に人力して、第2図(F)に示す矩形波を出力す
る。この矩形波は励磁切換え信号となり、リングカウン
タ回路35に入力する。また、このリングカウンタ回路
35は、零クロスコンパレータ33の矩形波の立ち上が
り、立ち下がりに同期して、3相のインバータ回路20
の各トランジスタ20a〜2Ofの駆動信号を順次発生
する。ここで、第2図(G)〜(L)は、各トランジス
タ20a〜2Ofの通電信号を示すものである。また、
第2図(M)の番号は導通しているトランジスタを示す
ものである。
タ33に人力して、第2図(F)に示す矩形波を出力す
る。この矩形波は励磁切換え信号となり、リングカウン
タ回路35に入力する。また、このリングカウンタ回路
35は、零クロスコンパレータ33の矩形波の立ち上が
り、立ち下がりに同期して、3相のインバータ回路20
の各トランジスタ20a〜2Ofの駆動信号を順次発生
する。ここで、第2図(G)〜(L)は、各トランジス
タ20a〜2Ofの通電信号を示すものである。また、
第2図(M)の番号は導通しているトランジスタを示す
ものである。
まず、3相インバ一タ回路20の各トランジスタ20a
〜2Ofを導通させることによるブラシレスモータ11
の電機子コイル14の励磁パターンを示す。励磁パター
ンは、Y結線された3相(U相、■相、W相)の内の任
意の2相にその双方向に電流を供給するため、第3図(
A)〜(F)に示す6種類の励磁パターンがある。図中
に示した(u−v)は、第1図のトランジスタ20aお
よび20eを導通させ、U相からV相へと電流を流し、
励磁することを示しており、コイル部の矢印は電流の向
きを示す。ここで、第3図(A)〜(F)に示すように
、(u−v)→(u−w) −[v−w) −[v−u
)→(w−v)→(w−v)→(u−v)の順序で励磁
を切換えれば、一定の方向の回転磁界が発生する。この
順序を逆にすれば、前記の場合と反対方向の回転磁界が
発生する。
〜2Ofを導通させることによるブラシレスモータ11
の電機子コイル14の励磁パターンを示す。励磁パター
ンは、Y結線された3相(U相、■相、W相)の内の任
意の2相にその双方向に電流を供給するため、第3図(
A)〜(F)に示す6種類の励磁パターンがある。図中
に示した(u−v)は、第1図のトランジスタ20aお
よび20eを導通させ、U相からV相へと電流を流し、
励磁することを示しており、コイル部の矢印は電流の向
きを示す。ここで、第3図(A)〜(F)に示すように
、(u−v)→(u−w) −[v−w) −[v−u
)→(w−v)→(w−v)→(u−v)の順序で励磁
を切換えれば、一定の方向の回転磁界が発生する。この
順序を逆にすれば、前記の場合と反対方向の回転磁界が
発生する。
以下、第3図に示す励磁順序を行った場合について説明
する。前述の中性点間電位差V□の積分波形のゼロクロ
ス点(零クロスコンパレータ33の出力の立ち上がりま
たは立ち下がり)を検出すると、この励磁パターンが1
ステップ進む。つまり(u −v)という励磁パターン
であったものが(u−w)という励磁パターンに1ステ
ップ移行するわけで、以後、ゼロクロス点を検出するご
とに、 (v−w) →Cv−u)−Cw−u) ・−
・・と励磁を進める。この様にゼロクロス点に同期して
、第2図(G)〜(L)に示す励磁パターンをつくるの
が、リングカウンタ回路35である。そして、このリン
グ力うンタ回路35の出力に対応して、第2図(M)に
示すように各トランジスタ20a〜2Ofを導通させ、
回転子13の位置に同期した回転磁界を各電機子コイル
14a〜14Cに発生させれば、ブラシレスモータ11
を運転できる。
する。前述の中性点間電位差V□の積分波形のゼロクロ
ス点(零クロスコンパレータ33の出力の立ち上がりま
たは立ち下がり)を検出すると、この励磁パターンが1
ステップ進む。つまり(u −v)という励磁パターン
であったものが(u−w)という励磁パターンに1ステ
ップ移行するわけで、以後、ゼロクロス点を検出するご
とに、 (v−w) →Cv−u)−Cw−u) ・−
・・と励磁を進める。この様にゼロクロス点に同期して
、第2図(G)〜(L)に示す励磁パターンをつくるの
が、リングカウンタ回路35である。そして、このリン
グ力うンタ回路35の出力に対応して、第2図(M)に
示すように各トランジスタ20a〜2Ofを導通させ、
回転子13の位置に同期した回転磁界を各電機子コイル
14a〜14Cに発生させれば、ブラシレスモータ11
を運転できる。
第4回において、13は永久磁石からなる2極の回転子
、10a〜10cは3相固定子歯部、10はハウジング
、14aはU相電機子コイル、14bは■相電機子コイ
ル、14CはW相電機子コイルである。このモデルにお
いて、第3図(A)に示す(u−v)励磁パターンを行
うと、電機子コイル14aおよび14bにN極およびS
極が設定される。
、10a〜10cは3相固定子歯部、10はハウジング
、14aはU相電機子コイル、14bは■相電機子コイ
ル、14CはW相電機子コイルである。このモデルにお
いて、第3図(A)に示す(u−v)励磁パターンを行
うと、電機子コイル14aおよび14bにN極およびS
極が設定される。
そして、モータ11を起動する前には、回転子13の永
久磁石と固定子との間に働く吸引力(ディテントトルク
)番こより、回転子13は第5図(A)〜(F)に示し
た6通りの位置のいずれか1つの状態に必ず静止設定さ
れる。第4図に示した状態とする〔u−■〕励磁パター
ンによる安定点を原点pとすると、回転子13は±30
度、±90度、±150度の位置に静止する。
久磁石と固定子との間に働く吸引力(ディテントトルク
)番こより、回転子13は第5図(A)〜(F)に示し
た6通りの位置のいずれか1つの状態に必ず静止設定さ
れる。第4図に示した状態とする〔u−■〕励磁パター
ンによる安定点を原点pとすると、回転子13は±30
度、±90度、±150度の位置に静止する。
起動時において、特定の例えば第4図に示す(u−v)
励磁パターンを行うと、回転子13は第5図に示す起動
前の静止位置(±30°、±906、±150’)より
移動する。そして、第6図に示すように、前記安定点を
中心に減衰振動をした後に、収束する。この図では、安
定点に対して左右対象であるため、この片側(−30″
、−906、−150°)についてのみ示している。
励磁パターンを行うと、回転子13は第5図に示す起動
前の静止位置(±30°、±906、±150’)より
移動する。そして、第6図に示すように、前記安定点を
中心に減衰振動をした後に、収束する。この図では、安
定点に対して左右対象であるため、この片側(−30″
、−906、−150°)についてのみ示している。
また、この図は、横軸に時間、縦軸に角度をとって示し
た実験結果である。
た実験結果である。
そこで、本発明においては、振動している回転子13が
収束する位置を通過した時に、回転子13が回転させた
い方向と同じ方向の速度をもっていれば、その時にイン
バータ回路20により、電機子コイル14に対する励磁
電流を切換え制御し、モータ11の滑らかな起動を実現
するものである。
収束する位置を通過した時に、回転子13が回転させた
い方向と同じ方向の速度をもっていれば、その時にイン
バータ回路20により、電機子コイル14に対する励磁
電流を切換え制御し、モータ11の滑らかな起動を実現
するものである。
以下、ブラシレスモータ11の起動について説明する。
第7図は第5図(E)、 (F)に示すように回転子
13の初期状態が±150°の時を示すもので、この第
7図において、回転子13の安定点にあり、かつ回転方
向と同じ速度成分を持っている点は、図中す、、b、・
・・・・・bイ (起動点)である。従って、従来、回
転子13の振動が収束するa点まで、位置決めした後、
ブラシレスモータ11を起動していたものを、上記す、
、b、・・・b7の点で起動することにより、モータ1
1を起動するまでの時間を短縮することができる。また
、第7図中のb1点で、モータ11を起動すれば、モー
タ11を起動するまでの時間が最も短縮できる。そこで
、b1点の検出について説明する。
13の初期状態が±150°の時を示すもので、この第
7図において、回転子13の安定点にあり、かつ回転方
向と同じ速度成分を持っている点は、図中す、、b、・
・・・・・bイ (起動点)である。従って、従来、回
転子13の振動が収束するa点まで、位置決めした後、
ブラシレスモータ11を起動していたものを、上記す、
、b、・・・b7の点で起動することにより、モータ1
1を起動するまでの時間を短縮することができる。また
、第7図中のb1点で、モータ11を起動すれば、モー
タ11を起動するまでの時間が最も短縮できる。そこで
、b1点の検出について説明する。
ブラシレスモータ11を起動する時、特定の励磁パター
ン(u −v)より、U相および■相の電機子コイル1
4a、14bを励磁する。この時、第4図に示すように
、固定子歯部10a、10bがそれぞれN極、S極に励
磁され、回転子13が振動する。この回転子13の振動
により、残りのW相の巻線には誘起電圧Ewが発生する
。第8図(A)、 (B)は、起動前の回転子13の
位置が+150度の点に停止していた場合に、U相およ
びV相に励磁電流を流した後の、それぞれ時間に対する
回転子13の位置と、W相に誘起される誘起電圧Ewを
示している。
ン(u −v)より、U相および■相の電機子コイル1
4a、14bを励磁する。この時、第4図に示すように
、固定子歯部10a、10bがそれぞれN極、S極に励
磁され、回転子13が振動する。この回転子13の振動
により、残りのW相の巻線には誘起電圧Ewが発生する
。第8図(A)、 (B)は、起動前の回転子13の
位置が+150度の点に停止していた場合に、U相およ
びV相に励磁電流を流した後の、それぞれ時間に対する
回転子13の位置と、W相に誘起される誘起電圧Ewを
示している。
また、第9図に示す波形モデルにより、b1点の検出原
理を詳細に説明する。そして、電機子コイル14の各相
の誘起電圧を120度台形波とすると、電機子コイル1
4の各相の鎖交磁束φU。
理を詳細に説明する。そして、電機子コイル14の各相
の誘起電圧を120度台形波とすると、電機子コイル1
4の各相の鎖交磁束φU。
φV、φWは第9図(A)となる。ここで、原点0°は
、初期励磁パターン(u−v)における回転子13の安
定点であり、回転子13が振動中にこの点を正方向に通
過する点が起動点b1である。
、初期励磁パターン(u−v)における回転子13の安
定点であり、回転子13が振動中にこの点を正方向に通
過する点が起動点b1である。
W相の電機子コイル14cの誘起電圧Ewは、θを回転
子13の原点に対する回転角とすると、Ew−−k(d
φw/dt) 一一錠 (dφw / dθ)・ (dθ/dt)とな
り、W相の鎖交磁束の変化率(dφw/dθ)と回転子
13の回転速度の積になる。ここで、dφw / dθ
を第9図(C)に示す。
子13の原点に対する回転角とすると、Ew−−k(d
φw/dt) 一一錠 (dφw / dθ)・ (dθ/dt)とな
り、W相の鎖交磁束の変化率(dφw/dθ)と回転子
13の回転速度の積になる。ここで、dφw / dθ
を第9図(C)に示す。
ここで、回転子13の振動時における回転速度に関係な
(、起動点す、を検出するため、W相に発生ずる誘起電
圧Ewの極性に着目すると、回転子13が正方向に振動
するときのW相の誘起電圧Ewの極性は、第9図(D)
に示すように負となり、負方向に振動する場合、第9図
(F)に示すように正となる。
(、起動点す、を検出するため、W相に発生ずる誘起電
圧Ewの極性に着目すると、回転子13が正方向に振動
するときのW相の誘起電圧Ewの極性は、第9図(D)
に示すように負となり、負方向に振動する場合、第9図
(F)に示すように正となる。
また、回転子13の位置検出に用いられている中性点間
電位差V、イの積分は JV、d を−−(3/k) (φU+φV+φW)
となり、この波形を第9図(B)に示す。そして、上記
積分波形から零クロスコンパレータ33により整形した
励磁切換信号を、回転子13が正方向に振動するときを
第9図(E)に、負方向に振動する場合を第9図 (G
)に示す。
電位差V、イの積分は JV、d を−−(3/k) (φU+φV+φW)
となり、この波形を第9図(B)に示す。そして、上記
積分波形から零クロスコンパレータ33により整形した
励磁切換信号を、回転子13が正方向に振動するときを
第9図(E)に、負方向に振動する場合を第9図 (G
)に示す。
また、回転子13が永久磁石からなるブラシレスモータ
11には、ディテントトルクがあるため、起動時に特定
相励磁(この例では(u−v)励磁パターン)する以前
の回転子13の位置は、前記第5図に示す±306、±
906、±1506の6点であるため、振動する回転子
13の角度θの範囲は一150’<θ<150”でよい
。
11には、ディテントトルクがあるため、起動時に特定
相励磁(この例では(u−v)励磁パターン)する以前
の回転子13の位置は、前記第5図に示す±306、±
906、±1506の6点であるため、振動する回転子
13の角度θの範囲は一150’<θ<150”でよい
。
第9図(D)、 (E)および(F)、 (G)の
示す無励磁相(W相)の誘起電圧Ewの極性と、中性点
間電位差■N、より得られる励磁切換信号の組合せを、
励磁切換信号のパルスエツジに着目すると、第9図中■
、■、■、■、■、■、■、■。
示す無励磁相(W相)の誘起電圧Ewの極性と、中性点
間電位差■N、より得られる励磁切換信号の組合せを、
励磁切換信号のパルスエツジに着目すると、第9図中■
、■、■、■、■、■、■、■。
■、@lの10点となり、この組合せを第10図に示す
。
。
前記振動起動法を実現するための検出すべく起動点(安
定点を正方向に通過する点)は■であり、このとき無励
磁相(W相)の誘起電圧Ewの極性が負でかつ、中性点
間電位VNIIによる励磁切換信号の立ち上がりとなる
。そして、上記組合せは、■〜[相]の組合せ中唯−と
なる。
定点を正方向に通過する点)は■であり、このとき無励
磁相(W相)の誘起電圧Ewの極性が負でかつ、中性点
間電位VNIIによる励磁切換信号の立ち上がりとなる
。そして、上記組合せは、■〜[相]の組合せ中唯−と
なる。
以上、起動時の特定相励磁中、無励磁相となる電機子コ
イルに回転子13の振動に伴い発生する誘起電圧の極性
と、電機子コイルの中性点と電機子コイルに並列にY結
線された検出抵抗の中性点電位から得られる励磁切換信
号のパルスエツジを組合せることで、回転子13の振動
中に起動点を検出できる。
イルに回転子13の振動に伴い発生する誘起電圧の極性
と、電機子コイルの中性点と電機子コイルに並列にY結
線された検出抵抗の中性点電位から得られる励磁切換信
号のパルスエツジを組合せることで、回転子13の振動
中に起動点を検出できる。
次に、ブラシレスモータ11の起動について説明する。
第1図および第13図において、起動スイッチ19aを
閉じると、リセット回路43のリセット信号が起動タイ
マ回路44に人力される。
閉じると、リセット回路43のリセット信号が起動タイ
マ回路44に人力される。
このリセット信号により、起動タイマ回路44はリング
カウンタ回路35を初期励磁パターン〔U−■〕にセッ
トする信号を発生する。この信号により、リングカウン
タ回路35は、ベース駆動回路36を介して、トランジ
スタ20a、20eを導通する。そして、このトランジ
スタ20a、20eの導通により、U相の電機子コイル
14aとV相の電機子コイル14bに電源19より、電
流を流す。また、上述したように、回転子13の振動に
より、W相の電機子コイル14Cに発生する誘起電圧E
wをコンパレータ41に入力する。そして、回転子13
を右方向(第1図に示す矢印方向)に回転させたい時に
は、第11図(C)および第13図(D)に示すEwの
極性が負であるため、Dフリップ・フロップ42のD(
データ)端子に、0レベルが入力され、また、第11図
(D)および第13図(E)示す零クロスコンパレータ
33の出力である励磁切換信号の立ち上がりを検出して
、Dフリップ・フロップ42のCP(クロックパルス)
端子にルベルが入力される。従って、第11図(E)に
示すように、Dフリ・ノブ・フロップ42のQ端子(出
力)はルベルからOレベルを出力する。この時の立ち下
がりの信号を、起動点b1の検出信号として、起動タイ
マ回路35に入力する。この信号により、リングカウン
タ回路35の出力が立ち下がり、リングカウンタ回路3
5の励磁パターンを2ステツプ進める。つまり、第12
図(A)に示す(u、−v)の励磁パターンを(V−W
)の励磁パターンに移す。
カウンタ回路35を初期励磁パターン〔U−■〕にセッ
トする信号を発生する。この信号により、リングカウン
タ回路35は、ベース駆動回路36を介して、トランジ
スタ20a、20eを導通する。そして、このトランジ
スタ20a、20eの導通により、U相の電機子コイル
14aとV相の電機子コイル14bに電源19より、電
流を流す。また、上述したように、回転子13の振動に
より、W相の電機子コイル14Cに発生する誘起電圧E
wをコンパレータ41に入力する。そして、回転子13
を右方向(第1図に示す矢印方向)に回転させたい時に
は、第11図(C)および第13図(D)に示すEwの
極性が負であるため、Dフリップ・フロップ42のD(
データ)端子に、0レベルが入力され、また、第11図
(D)および第13図(E)示す零クロスコンパレータ
33の出力である励磁切換信号の立ち上がりを検出して
、Dフリップ・フロップ42のCP(クロックパルス)
端子にルベルが入力される。従って、第11図(E)に
示すように、Dフリ・ノブ・フロップ42のQ端子(出
力)はルベルからOレベルを出力する。この時の立ち下
がりの信号を、起動点b1の検出信号として、起動タイ
マ回路35に入力する。この信号により、リングカウン
タ回路35の出力が立ち下がり、リングカウンタ回路3
5の励磁パターンを2ステツプ進める。つまり、第12
図(A)に示す(u、−v)の励磁パターンを(V−W
)の励磁パターンに移す。
つまり、リングカウンタ回路35により、3相のインバ
ータ回路20のトランジスタ20b、20fを導通させ
る。これにより、回転子13は右回転し、第12図(C
)に示すように、この励磁/S パターンの安定位置向ってへ移動する。そして、第13
図(E)に示すように、零クロスコンパレータ33の立
ち下がりに応じて、リングカウンタ回路35は励磁パタ
ーンを(v−w)から〔v−U〕に変える。この励磁パ
ターン切換え直後の状態では第12図(D)に示すよう
な状態になる。
ータ回路20のトランジスタ20b、20fを導通させ
る。これにより、回転子13は右回転し、第12図(C
)に示すように、この励磁/S パターンの安定位置向ってへ移動する。そして、第13
図(E)に示すように、零クロスコンパレータ33の立
ち下がりに応じて、リングカウンタ回路35は励磁パタ
ーンを(v−w)から〔v−U〕に変える。この励磁パ
ターン切換え直後の状態では第12図(D)に示すよう
な状態になる。
そして、第13図(E)に示すように、零クロスコンパ
レータ33の立ち上がりおよび立ち下がり(60度毎)
に応じて、リングカウンタ回路35により、3相のイン
バータ回路20を介して、電機子コイル14に流れる各
相の電流を切り換え、第13図(H)に示すように順次
励磁パターンを変える。
レータ33の立ち上がりおよび立ち下がり(60度毎)
に応じて、リングカウンタ回路35により、3相のイン
バータ回路20を介して、電機子コイル14に流れる各
相の電流を切り換え、第13図(H)に示すように順次
励磁パターンを変える。
そして、回転子13を回転させて、ブラシレスモータ1
1を起動させる。
1を起動させる。
従って、第13図に示すように、電機子コイル14のU
相およびV相に励磁して、回転子13の位置決めを行い
、その際回転子13が回転方向と同一の方向の速度をも
って収束位置を通過する点を検出し、リングカウンタ回
路35に信号を送り、3相のインバータ回路20を介し
てすぐ回転子13を回転させて、ブラシレスモータ11
を起動しているため、回転子13が収束位置に落ち着く
までの時間を持つ必要がなく、応答性の向上を計ること
ができる。
相およびV相に励磁して、回転子13の位置決めを行い
、その際回転子13が回転方向と同一の方向の速度をも
って収束位置を通過する点を検出し、リングカウンタ回
路35に信号を送り、3相のインバータ回路20を介し
てすぐ回転子13を回転させて、ブラシレスモータ11
を起動しているため、回転子13が収束位置に落ち着く
までの時間を持つ必要がなく、応答性の向上を計ること
ができる。
また、W相の電機子コイル13Cに発生する誘起電圧の
極性と、中性点電位の零クロス点とを検出して、ブラシ
レスモータ11の起動点す、を決定しているので、回転
子13が回転方向と同一の方向の速度をもって収束位置
を通過する点を、確実に検出することができる。
極性と、中性点電位の零クロス点とを検出して、ブラシ
レスモータ11の起動点す、を決定しているので、回転
子13が回転方向と同一の方向の速度をもって収束位置
を通過する点を、確実に検出することができる。
また、第14図においては、回転子13の停止位置が初
期励磁パターン(u−v)により安定する位置に対し、
最も近い+30°の位置にあり、かつ負荷条件等の原因
で起動時の初期励磁パターン(u−vjを行っても、回
転子13が振動せずに安定点に移動し、本発明による起
動点を検出できない場合の例である。この場合、回転子
13は安定点近傍に収束しているため、起動点にいるも
のとみなし起動可能である。そこで、第14図(A>の
起動スイッチ19aの投入により発生ずるリセット信号
第14図(B)により、起動タイマ回路44はイニシャ
ライズされ、T3時間の計測を始める。この時、起動タ
イマ回路44の出力第14図(G)はルベルとなり、リ
ングカウンタ回路35は、初期励磁パターン(u−v)
第14図(H)となる。そして、起動時の初期励磁(u
−v)を行ってから定められた一定時間(T)内に、起
動点検出信号が得られない場合に、T1時間のタイマ終
了により、図中B点で、起動タイマ回路44の出力はO
レベルに変化する。次に、リングカウンタ回路35に信
号を発生し、強制的に励磁パターンを2ステツプ(v−
w)進める。
期励磁パターン(u−v)により安定する位置に対し、
最も近い+30°の位置にあり、かつ負荷条件等の原因
で起動時の初期励磁パターン(u−vjを行っても、回
転子13が振動せずに安定点に移動し、本発明による起
動点を検出できない場合の例である。この場合、回転子
13は安定点近傍に収束しているため、起動点にいるも
のとみなし起動可能である。そこで、第14図(A>の
起動スイッチ19aの投入により発生ずるリセット信号
第14図(B)により、起動タイマ回路44はイニシャ
ライズされ、T3時間の計測を始める。この時、起動タ
イマ回路44の出力第14図(G)はルベルとなり、リ
ングカウンタ回路35は、初期励磁パターン(u−v)
第14図(H)となる。そして、起動時の初期励磁(u
−v)を行ってから定められた一定時間(T)内に、起
動点検出信号が得られない場合に、T1時間のタイマ終
了により、図中B点で、起動タイマ回路44の出力はO
レベルに変化する。次に、リングカウンタ回路35に信
号を発生し、強制的に励磁パターンを2ステツプ(v−
w)進める。
そして、回転子13を回転させ、零クロスコンパレータ
33の変位によって、順次励磁パターンを切換えてブラ
シレスモータ11を起動する。従って、回転子13が振
動せずに安定点に止まってしまった場合にも確実にブラ
シレスモータ11の起動を行うことができる。
33の変位によって、順次励磁パターンを切換えてブラ
シレスモータ11を起動する。従って、回転子13が振
動せずに安定点に止まってしまった場合にも確実にブラ
シレスモータ11の起動を行うことができる。
なお、第15図に示す他の実施例においては、マイクロ
コンピュータ(MPU)60を用いている。そして、零
クロスコンパレータ33の出力である励磁切換え信号は
、マイクロコンピュータ60の外部割込み端子と入力ボ
ートに接続され、割込みは上記励磁切換え信号の立ち上
がりおよび立ち下がり時に行われる。また、コンパレー
タ41の出力および起動スイッチ19aはとマイクロコ
ンピュータ60の入力ボートに接続されている。
コンピュータ(MPU)60を用いている。そして、零
クロスコンパレータ33の出力である励磁切換え信号は
、マイクロコンピュータ60の外部割込み端子と入力ボ
ートに接続され、割込みは上記励磁切換え信号の立ち上
がりおよび立ち下がり時に行われる。また、コンパレー
タ41の出力および起動スイッチ19aはとマイクロコ
ンピュータ60の入力ボートに接続されている。
さらに、マイクロコンピュータ60の出力ポートは、ベ
ース駆動回路36に接続されている。
ース駆動回路36に接続されている。
ここで、第16図(A)、 (B)に示すフローチャ
ートで作動を説明する。ステップS1で、起動スイッチ
19aの状態を入力し、ステップS2で起動スイッチが
ONならばステップS4に進み、ONしていない場合は
ステップ3に進み、ベース駆動回路への出力をすべてO
FFしてステップS1に戻り起動スイッチがONされる
のを待つ。ステップS4では、起動タイマT、により所
定時間t1をセットすると共に、ステップS5で、3相
のインバータ回路20に初期励磁パターン[u −■]
を入力する。その後、ステップS6で起動フラグを1と
して、ステップS7に進み、ここで割込み許可をする。
ートで作動を説明する。ステップS1で、起動スイッチ
19aの状態を入力し、ステップS2で起動スイッチが
ONならばステップS4に進み、ONしていない場合は
ステップ3に進み、ベース駆動回路への出力をすべてO
FFしてステップS1に戻り起動スイッチがONされる
のを待つ。ステップS4では、起動タイマT、により所
定時間t1をセットすると共に、ステップS5で、3相
のインバータ回路20に初期励磁パターン[u −■]
を入力する。その後、ステップS6で起動フラグを1と
して、ステップS7に進み、ここで割込み許可をする。
そして、第15図に示す零クロスコンパレータ33の出
力の立ち上りまたは立ち下がりでMPU60に割込みが
発生し、第16図(B)に示す割込みが始まり、起動フ
ラグ1より、ステップ561に進む。このステップS6
1では零クロスコンパレータ33の出力がルヘルである
時に、ステップS62に進み、ここでコンパレータ41
の出力がOレベルの時に、ステップS63に進む。また
、ステップS63では、起動タイマをT1として、ステ
ップS8に進んで、ここで、起動タイマがT1であるた
め、さらにステップ59に進む。また、ステップS61
で零クロスコンパレータ33の出力がルベルでない場合
や、ステップS6’2でコンパレータ41の出力で0レ
ベルでない場合には、起動フラグ1に戻る。そして、ス
テップS8では、起動タイマがT1に達するまで、起動
フラグ1を行う。また、零クロスコンパレータ33の出
力がルベルでなく、コンパレータ41の出力がOルベル
でない場合でも起動タイマがT1になった場合には、ス
テップs9に進む。
力の立ち上りまたは立ち下がりでMPU60に割込みが
発生し、第16図(B)に示す割込みが始まり、起動フ
ラグ1より、ステップ561に進む。このステップS6
1では零クロスコンパレータ33の出力がルヘルである
時に、ステップS62に進み、ここでコンパレータ41
の出力がOレベルの時に、ステップS63に進む。また
、ステップS63では、起動タイマをT1として、ステ
ップS8に進んで、ここで、起動タイマがT1であるた
め、さらにステップ59に進む。また、ステップS61
で零クロスコンパレータ33の出力がルベルでない場合
や、ステップS6’2でコンパレータ41の出力で0レ
ベルでない場合には、起動フラグ1に戻る。そして、ス
テップS8では、起動タイマがT1に達するまで、起動
フラグ1を行う。また、零クロスコンパレータ33の出
力がルベルでなく、コンパレータ41の出力がOルベル
でない場合でも起動タイマがT1になった場合には、ス
テップs9に進む。
このステップS9で起動フラグを0として、第16図(
B)の起動フラグOに進む。また、ステップSIOに進
み、3相のインバータ回路20を初uJI励磁パターン
Cu−v)に対して、2ステップ進んだ励磁パターン
(v−w)にする。ここでは、ステップS91において
、零クロスコンパレータ33の出力が0の時に、ステッ
プS92で起動フラグを2とすると共に、ステップS9
3で、3相のインバータ回路20を励磁パターン(v
−W〕より1ステップ進んだ励磁パターン(v−u)に
する。そして、起動フラグ2で、順次3相のインバータ
回路20の励磁パターンを1ステツプ毎進める。従って
、ブラシレスモータ11を起動することができる。また
、(v−w)励磁した後、ステップSllに進んで、こ
のステップSllで再起動タイマT2をセットする。そ
して、ステップS94で励磁パターンを1ステツプ進め
る毎に、ステップS95で、再起動タイマT2を初期状
態t2にセットする。また、ステップ312で、零クロ
スコンパレータ33の出力がOにならずに、順次励磁パ
ターンが進まない時に、所定時間t2をカウントし、再
起動タイマT2が0になった場合(ブラシレスモータ1
1の起動が行われないと判断する)に、ステップ31.
3に進む。そして、ステップS13で割込み禁止を行い
、再起動するために、ステップS1に戻る。
B)の起動フラグOに進む。また、ステップSIOに進
み、3相のインバータ回路20を初uJI励磁パターン
Cu−v)に対して、2ステップ進んだ励磁パターン
(v−w)にする。ここでは、ステップS91において
、零クロスコンパレータ33の出力が0の時に、ステッ
プS92で起動フラグを2とすると共に、ステップS9
3で、3相のインバータ回路20を励磁パターン(v
−W〕より1ステップ進んだ励磁パターン(v−u)に
する。そして、起動フラグ2で、順次3相のインバータ
回路20の励磁パターンを1ステツプ毎進める。従って
、ブラシレスモータ11を起動することができる。また
、(v−w)励磁した後、ステップSllに進んで、こ
のステップSllで再起動タイマT2をセットする。そ
して、ステップS94で励磁パターンを1ステツプ進め
る毎に、ステップS95で、再起動タイマT2を初期状
態t2にセットする。また、ステップ312で、零クロ
スコンパレータ33の出力がOにならずに、順次励磁パ
ターンが進まない時に、所定時間t2をカウントし、再
起動タイマT2が0になった場合(ブラシレスモータ1
1の起動が行われないと判断する)に、ステップ31.
3に進む。そして、ステップS13で割込み禁止を行い
、再起動するために、ステップS1に戻る。
また、上述した実施例においては、第4図に示すように
、回転子13の回転方向を矢印方向に決めたために、第
9図に示す■の時(W相の電気子コイル14cの誘起電
圧Ewである第9図(D)の極性が負で、励磁切換え信
号である第9図(E)の立ち上がりの時)を検出して、
モータ11を起動したが、回転子13の回転が矢印方向
と反対の時には、第9図に示す■の時(W相の電機子コ
イル14cの誘起電圧Ewである第9図(F)の極性が
負で、励磁切換信号である第9図(F)の立ち下がりの
時)を検出すればよい。
、回転子13の回転方向を矢印方向に決めたために、第
9図に示す■の時(W相の電気子コイル14cの誘起電
圧Ewである第9図(D)の極性が負で、励磁切換え信
号である第9図(E)の立ち上がりの時)を検出して、
モータ11を起動したが、回転子13の回転が矢印方向
と反対の時には、第9図に示す■の時(W相の電機子コ
イル14cの誘起電圧Ewである第9図(F)の極性が
負で、励磁切換信号である第9図(F)の立ち下がりの
時)を検出すればよい。
さらに、3相2極のブラシレスモータを例として示して
いるが、回転子13の永久磁石の極数は6の倍数を除く
偶数倍であればよい。
いるが、回転子13の永久磁石の極数は6の倍数を除く
偶数倍であればよい。
また、第1図において、起動タイマ回路44を用いてい
るが、起動タイマ回路44を用いずに、リセット回路4
3の信号およびDフリップ・フロップ42の信号をリン
グカウンタ回路35に入力してもよい。
るが、起動タイマ回路44を用いずに、リセット回路4
3の信号およびDフリップ・フロップ42の信号をリン
グカウンタ回路35に入力してもよい。
そして、上述した実施例ではDフリップ・フロップ42
を用いているが、例えばRSフリップ・フロップ、JK
フリップ・フロップ等、起動点す。
を用いているが、例えばRSフリップ・フロップ、JK
フリップ・フロップ等、起動点す。
の検出が出来るものであればよい。
また、3相のインバータ回路20にパワートランジスタ
20a〜2Ofを用いたが、例えばサイリスクやリレー
等でもよい。
20a〜2Ofを用いたが、例えばサイリスクやリレー
等でもよい。
(発明の効果)
以上述べたように本発明においては、起動時の回転子の
位置決めの際に、第1の検出手段により検出した電機子
コイルに誘起される誘起電圧の極性と、励磁切換え信号
とから、第2の検出手段により、起動信号を検出し、イ
ンバータ回路を介して、電機子コイルの励磁電流を変え
て、モータを起動するため、起動時に、回転子の振動が
収束するまでの時間が不要となり、応答性を非常によく
することができるという優れた効果がある。
位置決めの際に、第1の検出手段により検出した電機子
コイルに誘起される誘起電圧の極性と、励磁切換え信号
とから、第2の検出手段により、起動信号を検出し、イ
ンバータ回路を介して、電機子コイルの励磁電流を変え
て、モータを起動するため、起動時に、回転子の振動が
収束するまでの時間が不要となり、応答性を非常によく
することができるという優れた効果がある。
第1図は本発明の一実施例に係るブラシレスモータの制
御回路を説明する図、第2図は上記制御回路における各
部の信号電圧の状態を示す図、第3図はこのモータ起動
時の電機子コイルに対する励磁順序を説明する図、第4
図は3相ブラシレスモークの視覚的モデルを示す図、第
5図は起動前の回転子の静止点の状態の例を示す図、第
6図および第7図は回転子の振動減衰状態を示す図、第
8図(A)、 (B)は回転子の振動状態と誘起電圧
の状態を示す波形図、第9図は第7図および第8図にお
ける起動点を検出するための信号を示す図、第10図は
励磁切換信号のパルスエツジと誘起電圧EWとの間の対
応図、第11図は起動点を検゛出するための作動図、第
12図は第4図に示す視覚的モデルに対応して示した起
動順序を説明する図、第13図はブラシレスモータの起
動を示す作動図、第14図は回転子が振動しない状態で
のブラシレスモータの起動を示す作動図、第15図は本
発明におけるブラシレスモータの制御装置の他の実施例
を示す回路図□、第16図(A)、 (B)は、第1
5図におけるマイクロコンピュータの作動を示すフロー
チャート、第17図は従来のブラシレスモータの位置検
出機構を説明する図、第18図は第17図におけるモー
タの駆動制御回路を示す図である。 11・・・ブラシレスモータ、13・・・回転子、14
・・・電機子コイル、20・・・3相のインバータ回路
、22・・・抵抗回路。 代理人弁理士 岡 部 隆 第5 (A”I U本B (E) (B) U朴 ビ (D) U木B (F) P U却 →( ≧
御回路を説明する図、第2図は上記制御回路における各
部の信号電圧の状態を示す図、第3図はこのモータ起動
時の電機子コイルに対する励磁順序を説明する図、第4
図は3相ブラシレスモークの視覚的モデルを示す図、第
5図は起動前の回転子の静止点の状態の例を示す図、第
6図および第7図は回転子の振動減衰状態を示す図、第
8図(A)、 (B)は回転子の振動状態と誘起電圧
の状態を示す波形図、第9図は第7図および第8図にお
ける起動点を検出するための信号を示す図、第10図は
励磁切換信号のパルスエツジと誘起電圧EWとの間の対
応図、第11図は起動点を検゛出するための作動図、第
12図は第4図に示す視覚的モデルに対応して示した起
動順序を説明する図、第13図はブラシレスモータの起
動を示す作動図、第14図は回転子が振動しない状態で
のブラシレスモータの起動を示す作動図、第15図は本
発明におけるブラシレスモータの制御装置の他の実施例
を示す回路図□、第16図(A)、 (B)は、第1
5図におけるマイクロコンピュータの作動を示すフロー
チャート、第17図は従来のブラシレスモータの位置検
出機構を説明する図、第18図は第17図におけるモー
タの駆動制御回路を示す図である。 11・・・ブラシレスモータ、13・・・回転子、14
・・・電機子コイル、20・・・3相のインバータ回路
、22・・・抵抗回路。 代理人弁理士 岡 部 隆 第5 (A”I U本B (E) (B) U朴 ビ (D) U木B (F) P U却 →( ≧
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 3相Y結線に接続された電機子コイルと、 この電機子コイルに対して並列状態でY結線に接続され
る抵抗回路と、 前記電機子コイルの中性点と前記抵抗回路の中性点との
間の電位差変動に対応して前記電機子コイルに対する励
磁電流を切換え制御する励磁切換え信号を発生する信号
発生手段と、 この信号発生手段の励磁切換え信号に対応して、前記電
機子コイルに対する励磁電流を切換え制御するインバー
タ回路と、 このインバータ回路により前記電機子コイルに対する励
磁電流を切換えて回転するとともに、複数極の永久磁石
からなる回転子と、 起動時に2相の前記電機子コイルに励磁電流を流し、残
りの1相の前記電機子コイルに前記回転子の振動により
発生する誘起電圧の極性を検出する第1の検出手段と、 この第1の検出手段による誘起電圧の特定の極性と、前
記信号発生手段の励磁切換え信号とから、前記回転子の
起動位置を検出し、前記インバータ回路にモータ起動信
号を入力する第2の検出手段と、 を有するブラシレスモータの制御装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60028063A JPS61189185A (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | ブラシレスモ−タの制御装置 |
US06/780,970 US4641066A (en) | 1984-10-04 | 1985-09-27 | Control apparatus for brushless motor |
BR8504804A BR8504804A (pt) | 1984-10-04 | 1985-09-30 | Aparelho de controle para um motor eletrico sem escovas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60028063A JPS61189185A (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | ブラシレスモ−タの制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61189185A true JPS61189185A (ja) | 1986-08-22 |
JPH0572197B2 JPH0572197B2 (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=12238304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60028063A Granted JPS61189185A (ja) | 1984-10-04 | 1985-02-14 | ブラシレスモ−タの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61189185A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03173394A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-26 | Nippon Densan Corp | センサレスモータの起動方式 |
JPH03203590A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-05 | Nippon Densan Corp | センサレスモータの起動方式および起動制御装置 |
JP2002034280A (ja) * | 2000-07-18 | 2002-01-31 | Daikin Ind Ltd | ブラシレスdcモータ制御方法およびその装置 |
JP2007221967A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータ駆動装置 |
JP2010011539A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Toshiba Corp | モータ制御装置および半導体集積回路装置 |
-
1985
- 1985-02-14 JP JP60028063A patent/JPS61189185A/ja active Granted
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03173394A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-26 | Nippon Densan Corp | センサレスモータの起動方式 |
JPH03203590A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-05 | Nippon Densan Corp | センサレスモータの起動方式および起動制御装置 |
JP2002034280A (ja) * | 2000-07-18 | 2002-01-31 | Daikin Ind Ltd | ブラシレスdcモータ制御方法およびその装置 |
JP2007221967A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータ駆動装置 |
JP2010011539A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Toshiba Corp | モータ制御装置および半導体集積回路装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0572197B2 (ja) | 1993-10-08 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |