JPS6126491A - 無整流子電動機 - Google Patents
無整流子電動機Info
- Publication number
- JPS6126491A JPS6126491A JP14594484A JP14594484A JPS6126491A JP S6126491 A JPS6126491 A JP S6126491A JP 14594484 A JP14594484 A JP 14594484A JP 14594484 A JP14594484 A JP 14594484A JP S6126491 A JPS6126491 A JP S6126491A
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- Japan
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- motor
- rotor
- position detector
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Classifications
-
- 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
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〕
本発明は無整流子電動機に関するものであり、更に詳し
くは、該電動機を構成するインバータにおけるスイッチ
素子の点弧位相制御のために、電動機の回転位相を検出
する検出手段に関するものである。
くは、該電動機を構成するインバータにおけるスイッチ
素子の点弧位相制御のために、電動機の回転位相を検出
する検出手段に関するものである。
第３図は無整流子電動機の基本構成を示すブロック図で
ある。同図において、１は直流電源、２はインバータ、
３は同期電動機、４は電動機３０回転子軸位置を検出す
る位置検出器（一般にＰＳと略称される）、５はゲート
回路、である。
ある。同図において、１は直流電源、２はインバータ、
３は同期電動機、４は電動機３０回転子軸位置を検出す
る位置検出器（一般にＰＳと略称される）、５はゲート
回路、である。
第３図を参照する。インバータ２は、直流電源１からの
直流を交流に変換して同期電動機３を駆動する。ＰＳ４
は、同期電動機３０回転子の位置を検出し、ゲート回路
５へ出力する。ゲート回路５は、ＰＳ４からの回転子位
置信号により、インバータ２を構成するスイッチ素子（
例えばサイリスタ）の点弧指令となるゲート信号を作成
して出力する。すなわち無整流子電動機においては、イ
ンバータ２の出力周波数が同期電動機３の回転周波数と
常に同期するよ５に、ＰＳ４．ゲート回路５を介する閉
ループにより制御されているわけである。
直流を交流に変換して同期電動機３を駆動する。ＰＳ４
は、同期電動機３０回転子の位置を検出し、ゲート回路
５へ出力する。ゲート回路５は、ＰＳ４からの回転子位
置信号により、インバータ２を構成するスイッチ素子（
例えばサイリスタ）の点弧指令となるゲート信号を作成
して出力する。すなわち無整流子電動機においては、イ
ンバータ２の出力周波数が同期電動機３の回転周波数と
常に同期するよ５に、ＰＳ４．ゲート回路５を介する閉
ループにより制御されているわけである。
さて、かかる無整流子電動機のアナログ技術による従来
の点弧位相制御では、位置検出器（ＰＳ）として、電機
子巻線側の誘導起電力により回転子位置を検出する手段
を用い、該起電力の零クロス点から積分器を動作させそ
の積分出力をもって等測的な回転子位置信号とし、これ
と所定の点弧角指令値を比較し、その結果によりインバ
ータを構成するサイリスタの点弧位相制御を行っていた
。
の点弧位相制御では、位置検出器（ＰＳ）として、電機
子巻線側の誘導起電力により回転子位置を検出する手段
を用い、該起電力の零クロス点から積分器を動作させそ
の積分出力をもって等測的な回転子位置信号とし、これ
と所定の点弧角指令値を比較し、その結果によりインバ
ータを構成するサイリスタの点弧位相制御を行っていた
。
しかし、かかる従来方式による場合、電動機回転速度に
反比例して積分器の積分時間を変更する処置が必要で、
これに伴う誤差、また積分器のオフセット、温度ドリフ
トに起因する誤差等が、点弧角指令の誤差を招き、その
結果、インバータにおける転流失敗を免れるためには、
転流余裕角を太き目にとっておいてそれを満たすように
点弧位相制御を行うことが必要となり、電動機の高力率
運転は望めないという欠点があった。
反比例して積分器の積分時間を変更する処置が必要で、
これに伴う誤差、また積分器のオフセット、温度ドリフ
トに起因する誤差等が、点弧角指令の誤差を招き、その
結果、インバータにおける転流失敗を免れるためには、
転流余裕角を太き目にとっておいてそれを満たすように
点弧位相制御を行うことが必要となり、電動機の高力率
運転は望めないという欠点があった。
そこで本発明においては、転流余裕角をサイリスタのタ
ーンオフタイム近くまで縮めて余裕の少ないものとして
電動機の高力率運転を可能とするため、そのために必要
な電動機回転子位置信号の誤差のない正確な検出を図ろ
うとするものである。
ーンオフタイム近くまで縮めて余裕の少ないものとして
電動機の高力率運転を可能とするため、そのために必要
な電動機回転子位置信号の誤差のない正確な検出を図ろ
うとするものである。
従って本発明は、電動機の回転位相検出手段として、回
転速度に依存せず、またオフセットや温度ドリフト等に
影響されず、常に高精度な回転位相の検出手段を備えた
無整流子電動機を提供することを目的とする。
転速度に依存せず、またオフセットや温度ドリフト等に
影響されず、常に高精度な回転位相の検出手段を備えた
無整流子電動機を提供することを目的とする。
そこで本発明では、位置検出器（ＰＳ）として、従来の
ように電機子巻線側の誘導起電力を利用する間接式の位
置検出器ではなく、位置検出精度の高い直接式位置検出
器（例えば、磁性体の回転円板の遠近により固定部のイ
ンダクタンスが変化し、発振条件の変化によりオン・オ
フ信号を作る近接スイッチ方式など）を用いてその出力
により回転子の位置を大ざっばに監視すると共に、電動
機の回転速度に比例した繰り返し周波数をもつパルスの
発生器（ＰＧ）を電動機軸に取り付け、該ＰＧからのパ
ルスをカウンタによりカウントし、そのリセット、再ス
タートを前述の位置検出器からのオン・オフ信号によっ
て電気角による１周期毎に行うよ５にし、該カウンタの
カウント内容から回転子位置の高精度なディジタル的検
出を行うようにした。
ように電機子巻線側の誘導起電力を利用する間接式の位
置検出器ではなく、位置検出精度の高い直接式位置検出
器（例えば、磁性体の回転円板の遠近により固定部のイ
ンダクタンスが変化し、発振条件の変化によりオン・オ
フ信号を作る近接スイッチ方式など）を用いてその出力
により回転子の位置を大ざっばに監視すると共に、電動
機の回転速度に比例した繰り返し周波数をもつパルスの
発生器（ＰＧ）を電動機軸に取り付け、該ＰＧからのパ
ルスをカウンタによりカウントし、そのリセット、再ス
タートを前述の位置検出器からのオン・オフ信号によっ
て電気角による１周期毎に行うよ５にし、該カウンタの
カウント内容から回転子位置の高精度なディジタル的検
出を行うようにした。
次に図を参照して本発明の一実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例の要部（電動機回転子位置の
検出手段）を示す回路図である。同図において、４は位
置検出器（ＰＳ）、６はホトカプラ、７は電気角変換回
路（１８０°ｅＬ→１２０″ｅＬ変換回路）、８はＣＰ
Ｕ（中央処理装置）、９は電動機軸に直結され電動機の
回転速度に比例した繰り返し周波数をもつパルスを発生
するパルス発生器（ＰＧ）、１０はカウンタリセットタ
イミング回路、１１はカウンタ、である。
検出手段）を示す回路図である。同図において、４は位
置検出器（ＰＳ）、６はホトカプラ、７は電気角変換回
路（１８０°ｅＬ→１２０″ｅＬ変換回路）、８はＣＰ
Ｕ（中央処理装置）、９は電動機軸に直結され電動機の
回転速度に比例した繰り返し周波数をもつパルスを発生
するパルス発生器（ＰＧ）、１０はカウンタリセットタ
イミング回路、１１はカウンタ、である。
第１Ａ図は、第１図における位置検出器４の具体例を示
す説明図である。同図において、回転子側の磁極Ｎ、Ｓ
に対して、固定子側に、Ｕ′相の位置検出器（ＰＳＵ）
、■相の位置検出器（ＰＳＶ）、という具合に、Ｚ相の
位置検出器（ＰＳＺ）まで、合計６個の位置検出器が等
間隔で配置され九例が示されている。
す説明図である。同図において、回転子側の磁極Ｎ、Ｓ
に対して、固定子側に、Ｕ′相の位置検出器（ＰＳＵ）
、■相の位置検出器（ＰＳＶ）、という具合に、Ｚ相の
位置検出器（ＰＳＺ）まで、合計６個の位置検出器が等
間隔で配置され九例が示されている。
以下、位置検出器ＰＳＵから得られる信号も同じ記号Ｐ
ＳＵを用いて表わす。他の検出器についても鳳墨慴ある
。
ＳＵを用いて表わす。他の検出器についても鳳墨慴ある
。
第２図は、第１図の回路における各部信号の動作波形を
示すタイミングチャートである。
示すタイミングチャートである。
第１図、第２図を参照して回路動作を説明する。
第１図において、図示せざる電動機の回転方向を示す正
逆転信号がＨレベルにあって正転を示しているものとす
る（なお、電動機の回転方向の検出は任意の手段によれ
ばよいが、ＰＧ９かラノパルスの位相も、電動機の回転
方向によって９０” の位相差をもつよ５になってい
るので、これを調べても分る）。従って、反転回路Ｎｌ
、Ｎ２を介し、アントゲ−）Ａ３が開き、アンドゲート
Ａ４は閉じた状態にある。また、正逆転信号がＨレベル
にあることにより、カウンタ１１は、ＵＰカウントを指
示されているものとする。
逆転信号がＨレベルにあって正転を示しているものとす
る（なお、電動機の回転方向の検出は任意の手段によれ
ばよいが、ＰＧ９かラノパルスの位相も、電動機の回転
方向によって９０” の位相差をもつよ５になってい
るので、これを調べても分る）。従って、反転回路Ｎｌ
、Ｎ２を介し、アントゲ−）Ａ３が開き、アンドゲート
Ａ４は閉じた状態にある。また、正逆転信号がＨレベル
にあることにより、カウンタ１１は、ＵＰカウントを指
示されているものとする。
位置検出器４からの位置検出信号ＰＳＵ−ＰＳＺは、ホ
トカプラ６を介して電気角変換回路７に取り込まれ、反
転回路を経ることにより、ＰＳＵ〜省略しである。
トカプラ６を介して電気角変換回路７に取り込まれ、反
転回路を経ることにより、ＰＳＵ〜省略しである。
波形ＰＳＵ−ＰＳＷは、位置検出器４の特性に由来する
信号波形であり、電気角３６０°にわたる１周期のうち
で、１８０°前後の範囲でＬレベルをとり、残りの範囲
でＨレベルをとる信号である。
信号波形であり、電気角３６０°にわたる１周期のうち
で、１８０°前後の範囲でＬレベルをとり、残りの範囲
でＨレベルをとる信号である。
これらの信号を電気角変換回路（１８０°ｅｔ→１２０
＠ｅｔ変換回路）７において、ＰＳ１〜ＰＳ３の信号に
変換してＣＰＵ８に出力する。ＰＳ１〜ＰＳ３は、第２
図において明らかなように、電気角３６０°にわたる１
周期のうちで、１２０°ずつ分担してそれぞれ′Ｌ４ｖ
ベルをとっている。
＠ｅｔ変換回路）７において、ＰＳ１〜ＰＳ３の信号に
変換してＣＰＵ８に出力する。ＰＳ１〜ＰＳ３は、第２
図において明らかなように、電気角３６０°にわたる１
周期のうちで、１２０°ずつ分担してそれぞれ′Ｌ４ｖ
ベルをとっている。
従ってＣＰＵ８では、Ｐｓｉ〜ＰＳ３の諸信号のうちの
どれがＬレベルにあるか（またＰＳ４〜ＰＳ６の５ちの
どれが■レベルにあるか）を吟味することによって、回
転子がその１回転の範囲内のおおよそどの位置にあるか
を知ることが出来る。
どれがＬレベルにあるか（またＰＳ４〜ＰＳ６の５ちの
どれが■レベルにあるか）を吟味することによって、回
転子がその１回転の範囲内のおおよそどの位置にあるか
を知ることが出来る。
一方、カウンタ１１は、Ｐ（）９からのパルス（イ）を
クロックとして入力されてカウントしている。電気角変
換回路７からＰＳＵ信号が黄１としてカウンタリセット
タイミング回路１０に入力さりエツジの微分出力（第２
図（ロ）を照、）となり、そのとき開いているアンドゲ
ートＡ３．オアゲートＯＲ１を通ってカウンタ１１のリ
セット端子Ｒへ、リセット信号として入力される。
クロックとして入力されてカウントしている。電気角変
換回路７からＰＳＵ信号が黄１としてカウンタリセット
タイミング回路１０に入力さりエツジの微分出力（第２
図（ロ）を照、）となり、そのとき開いているアンドゲ
ートＡ３．オアゲートＯＲ１を通ってカウンタ１１のリ
セット端子Ｒへ、リセット信号として入力される。
従ってカウンタ１１の内容は、第２図に見られる如く、
ＰＳＵ信号の１周期を周期としてす↓ット（再スタート
）を繰り返すことに麦る。ＣＰＵ、８で拡、データバス
ＤＢを介してカウンタ１１の内容を読み取ることにより
、回転子の絶対位置を正確に知ることができる。
ＰＳＵ信号の１周期を周期としてす↓ット（再スタート
）を繰り返すことに麦る。ＣＰＵ、８で拡、データバス
ＤＢを介してカウンタ１１の内容を読み取ることにより
、回転子の絶対位置を正確に知ることができる。
電動機が逆転していて正逆転信号がＬレベルにあるとき
は、カウンタ１１はダウンカウンタとして動作するよう
指示され、またアンドゲートＡ３が閉じてＡ４が開（の
で、電気角変換回路７から１） Ｓ Ｘ信号が−Ｘ−２
としてタイミング回路１０に取り込まれ、前述した所と
同様にしてカウンタ１１がリセット（再スタート）を繰
り返し、ＣＰＵ８は該カウンタの内容を読み取って回転
子の絶対位置を知ることができる。
は、カウンタ１１はダウンカウンタとして動作するよう
指示され、またアンドゲートＡ３が閉じてＡ４が開（の
で、電気角変換回路７から１） Ｓ Ｘ信号が−Ｘ−２
としてタイミング回路１０に取り込まれ、前述した所と
同様にしてカウンタ１１がリセット（再スタート）を繰
り返し、ＣＰＵ８は該カウンタの内容を読み取って回転
子の絶対位置を知ることができる。
第２Ａ図は、電動機が正転から逆転に転じる過渡期にお
ける第２図と同様なタイミングチャートである。同図か
ら次のことが理解されるであろう。
ける第２図と同様なタイミングチャートである。同図か
ら次のことが理解されるであろう。
すなわち、正逆転信号がＨレベル（正転）にあるときは
、カウンタ１１のリセット（再スタート）のタイミング
には、ＰＳＵの立ち下りエツジのタイミングを用いてい
るが、正逆転信号がＬレベル（逆転）Ｋあるときは、対
称性をもたせるために、カウンタ１１のリセット（再ス
タート）のタイミングを、ＰＳＸの立ち下りエツジのタ
イミングに変更すると共に、カウンタ１１の内容がＢａ
５ｅ （ベース）以下に小さくなった■の場合には、Ｃ
ＰＵ内部で、電気角３６０＠ｅｔに相当するＰＯ２から
のパルス数のカウント［Ｎをカウンタ１１の内容に加算
することによって、等測的に■の状況を維持している。
、カウンタ１１のリセット（再スタート）のタイミング
には、ＰＳＵの立ち下りエツジのタイミングを用いてい
るが、正逆転信号がＬレベル（逆転）Ｋあるときは、対
称性をもたせるために、カウンタ１１のリセット（再ス
タート）のタイミングを、ＰＳＸの立ち下りエツジのタ
イミングに変更すると共に、カウンタ１１の内容がＢａ
５ｅ （ベース）以下に小さくなった■の場合には、Ｃ
ＰＵ内部で、電気角３６０＠ｅｔに相当するＰＯ２から
のパルス数のカウント［Ｎをカウンタ１１の内容に加算
することによって、等測的に■の状況を維持している。
本発明によれば、電動機速度に関係なく、回転子の絶対
位置を常に精度良く演算によって求めうるので、これに
よりサイリスタの点弧位相の正確な制御が可能となり、
ひいては整流子電動機の高力率運転が可能になるという
利点がある。
位置を常に精度良く演算によって求めうるので、これに
よりサイリスタの点弧位相の正確な制御が可能となり、
ひいては整流子電動機の高力率運転が可能になるという
利点がある。
第１図は本発明の一実施例の要部を示す回路図、第１Ａ
図は第１図における位置検出器４の具体例を示す説明図
、第２図は第１図の回路における各部信号の動作波形を
示すタイミングチャート、第２Ａ図は電動機が正転から
逆転に転じる過渡期における第２図と同様なタイミング
チャート、第３図は無整流子電動機の基本構成を示すブ
ロック図、である。 符号説明 １・・・・・・直流電源、２・・・・・・インバータ、
３・・・・・・同期電動機、４・・・・・・装置検出器
（ＰＳ）、５・・・・・・ゲート回路、６・・・・・・
ホトカプラ、７・・・・・・電気角変換回路、８・・・
・−・ＣＰＵ、９・・・・・・パルス発生器（ＰＧ）、
１０・・・・・・カウンタリセットタイミング回路、１
１・・・・・・カウンタ 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 算１Ａ図 Δ 第３図 第２図
図は第１図における位置検出器４の具体例を示す説明図
、第２図は第１図の回路における各部信号の動作波形を
示すタイミングチャート、第２Ａ図は電動機が正転から
逆転に転じる過渡期における第２図と同様なタイミング
チャート、第３図は無整流子電動機の基本構成を示すブ
ロック図、である。 符号説明 １・・・・・・直流電源、２・・・・・・インバータ、
３・・・・・・同期電動機、４・・・・・・装置検出器
（ＰＳ）、５・・・・・・ゲート回路、６・・・・・・
ホトカプラ、７・・・・・・電気角変換回路、８・・・
・−・ＣＰＵ、９・・・・・・パルス発生器（ＰＧ）、
１０・・・・・・カウンタリセットタイミング回路、１
１・・・・・・カウンタ 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 算１Ａ図 Δ 第３図 第２図
Claims (1)
- １）直流を交流に変換するインバータと、該インバータ
からの交流出力により駆動される同期電動機と、該同期
電動機の回転位相を検出する手段と、検出された該位相
に従って前記インバータを構成するスイッチ素子の点弧
位相を制御する点弧位相制御手段とから成る無整流子電
動機において、前記回転位相検出手段が、電動機の回転
子軸位置を検出する位置検出器と、電動機の回転速度に
比例した繰り返し周波数をもつパルスの発生器と、該パ
ルス発生器からのパルスをカウントし前記位置検出器か
らのオン・オフ信号によって電気角による１周期毎にリ
セットされるカウンタと、前記位置検出器からの信号の
オン・オフレベルと前記カウンタのカウント内容とを監
視して電動機回転位相を判定する手段とから成ることを
特徴とする無整流子電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14594484A JPS6126491A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 無整流子電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14594484A JPS6126491A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 無整流子電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126491A true JPS6126491A (ja) | 1986-02-05 |
Family
ID=15396650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14594484A Pending JPS6126491A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 無整流子電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6126491A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62217891A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-25 | Fuji Electric Co Ltd | 無整流子電動機の制御方式 |
| JPH0297293A (ja) * | 1988-10-03 | 1990-04-09 | Japan Servo Co Ltd | ブラシレスモータのための正弦波信号発生装置 |
| JP2011087440A (ja) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Ricoh Co Ltd | モータ駆動制御装置及び画像形成装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5980186A (ja) * | 1982-10-26 | 1984-05-09 | Fanuc Ltd | モ−タのロ−タ位置検出回路 |
-
1984
- 1984-07-16 JP JP14594484A patent/JPS6126491A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5980186A (ja) * | 1982-10-26 | 1984-05-09 | Fanuc Ltd | モ−タのロ−タ位置検出回路 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62217891A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-25 | Fuji Electric Co Ltd | 無整流子電動機の制御方式 |
| JPH0297293A (ja) * | 1988-10-03 | 1990-04-09 | Japan Servo Co Ltd | ブラシレスモータのための正弦波信号発生装置 |
| JP2011087440A (ja) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Ricoh Co Ltd | モータ駆動制御装置及び画像形成装置 |
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