JPS63253892A - Brushless motor - Google Patents

Brushless motor

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JPS63253892A
JPS63253892A JP62084776A JP8477687A JPS63253892A JP S63253892 A JPS63253892 A JP S63253892A JP 62084776 A JP62084776 A JP 62084776A JP 8477687 A JP8477687 A JP 8477687A JP S63253892 A JPS63253892 A JP S63253892A
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JP
Japan
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phase
sensor
circuit
speed
filter
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JP62084776A
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Japanese (ja)
Inventor
Kuniaki Kubokura
久保倉 邦明
Takeo Konno
猛夫 今野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63253892A publication Critical patent/JPS63253892A/en
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Abstract

PURPOSE:To lower the cost of a device and improve the quality, by analyzing the influence of an FG pulse number upon a system, and by using a sensor in common in the range of the influence. CONSTITUTION:A rotor magnet 2 and a speed detecting magnet 3 are supported by the rotor 1 of a brushless motor, and the rotor 1 is connected to a shaft 4 and is supported by a stator frame 7 via bearings 5-6. Its rotational force is generated by a stator core 8 and a coil 9 which are supported by the frame 7, and said rotor magnet 2. The magnet pole detecting sensor 11 of the magnet 2 for switching the exciting timing of the coil 9 is set near the magnet 2, and a speed detecting coil 12 is set near the magnet 3. Then, respective sensor signals are fed to the coil exciting phase switching signal circuit of a motor driving circuit, and the like, and by an FG pulse number, the sample periods of speed feedback and phase feedback are set, and a factor of a gain is set, and specified speed/position control is performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 一定速制御を行なうブラシレスモードルに係りとくに高
精度の必要なレーザービームプリンタ(LBP)のレー
ザー走査スキャナモードル等の同期化制御に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a brushless mode that performs constant speed control, and particularly to synchronization control of a laser scanning scanner mode of a laser beam printer (LBP) that requires high precision.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来よりDCモータの定速制御については、各種方法が
あり、近年は、とくに、同期化制御技術も多用化されて
いる。その−例が昭和60年5月、CQ出版株式会社発
行、谷腰欣司氏著、rDCモータの制御回路設計」の7
1頁等に見られ、第22図に、その原理を引用すると、
モータ308にとりつけた速度2位相センサーのFG3
09の信号を増巾及び整形回路305を介して、位相比
較回路301に帰還し、基準発信回路300からの信号
と位相比較を行ない、その位相差を、位相差−電圧変換
回路のローパスフィルタ302に入力して、基準信号と
の間の位相差に応じた電圧で、制御して電力増巾回路3
07を駆動する。これに加えて速度帰還をF−V変換回
路304に入れ基卆303と比較し、その速度差に応じ
て電圧を、混合回路306に出力し、上述のローパスフ
ィルタ302の出力と加算混合してよりサーボ制御の安
定化を計っている。これらの実回路例が昭和59年11
月総合電子出版社発行、谷腰欣司氏著、rDCブラシレ
スモータと制御回路」の120頁等に見られ、第23図
に引用して示す。第22図に対比して示すと基準発振回
路300は、具体的には水晶が用いられ、速度基準30
3も兼用している6又位相比較回路301.ローパスフ
ィルタ302、F−V変換回路304.増巾及び整形回
路305は一括して集積回路310となっている。
Conventionally, there have been various methods for constant speed control of DC motors, and in recent years, synchronization control technology has been particularly widely used. An example of this is 7 of ``Control Circuit Design of rDC Motor'', written by Kinji Tanikoshi, published by CQ Publishing Co., Ltd., May 1985.
It can be seen on page 1, etc., and the principle is quoted in Figure 22.
FG3, a two-phase speed sensor attached to the motor 308
The signal of 09 is fed back to the phase comparison circuit 301 via the amplification and shaping circuit 305, where it is phase-compared with the signal from the reference oscillation circuit 300, and the phase difference is sent to the low-pass filter 302 of the phase difference-voltage conversion circuit. is input to the power amplification circuit 3, and is controlled with a voltage according to the phase difference between the reference signal and the power amplification circuit 3.
Drive 07. In addition to this, the speed feedback is input into the F-V conversion circuit 304 and compared with the base plate 303, and according to the speed difference, a voltage is outputted to the mixing circuit 306, which is added and mixed with the output of the above-mentioned low-pass filter 302. We aim to further stabilize servo control. Examples of these actual circuits were created in November 1982.
It can be found on page 120 of "rDC Brushless Motor and Control Circuit" written by Kinji Tanikoshi and published by Tsuki Sogo Electronic Publishing Co., Ltd., and is quoted and shown in FIG. In contrast to FIG. 22, the reference oscillation circuit 300 uses a crystal, and the speed reference 30
The six-pronged phase comparator circuit 301. Low-pass filter 302, F-V conversion circuit 304. The widening and shaping circuit 305 collectively forms an integrated circuit 310.

混合回路306は、ローパスフィルタ302の出力及び
F−V変換回路304の出力を各々バッファアンプ31
1,312を介して、演算増巾器314にて混合してい
る。電力増巾回路はトランジスタ315,316にて構
成している。そして。
A mixing circuit 306 connects the output of the low-pass filter 302 and the output of the F-V conversion circuit 304 to a buffer amplifier 31, respectively.
1,312, and is mixed in an operational amplifier 314. The power amplification circuit is composed of transistors 315 and 316. and.

FG309は、スリット円板320が発光素子321と
受光素子322間で回転するフォトエンコーダを使用し
ている。
The FG 309 uses a photo encoder in which a slit disk 320 rotates between a light emitting element 321 and a light receiving element 322.

そして、この種制御の常として、公知例2の125頁に
も開示の如<、FGのパルスは、できるだけ多い方が制
御に良とされている。そして第23図の如のエンコーダ
309の如<FGが用いられる。
As is customary in this type of control, as disclosed on page 125 of Publication Example 2, it is said that as many FG pulses as possible is good for control. Then, an encoder 309 as shown in FIG. 23 is used.

本発明は、このFGを特別に設置することなく、他セン
サーと共用して、安価に目的を達成するための技術を提
供するものである。
The present invention provides a technique for achieving the purpose at low cost by using this FG in common with other sensors without installing it specially.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術で開示されているFGを特別に設置するこ
となく、他センサーと共用し、共用することにより制限
の出るパルスの低下と、増加するノイズを、いかに対処
するか、そして、定速制御の安定性をいかに確保するか
が問題となる。
How can the FG disclosed in the above prior art be used in common with other sensors without special installation, and how to deal with the reduction in pulses and increased noise that are limited by the shared use, and constant speed control? The problem is how to ensure the stability of

〔問題点を解決すめための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、FGパルス数のシステムへの影響を解析し
、必要パルス数の限界を見極めて、その範囲内で、セン
サー共用を実現する事であり、又ノイズ除去のためのフ
ィルター等が、系に悪影響を及ぼさない範囲を解析し、
条件を成立させて、系の定数構成を定めることである。
The above purpose is to analyze the influence of the number of FG pulses on the system, determine the limit of the required number of pulses, and realize sensor sharing within that range. Analyze the range that does not have a negative impact on
The purpose is to satisfy the conditions and determine the constant configuration of the system.

〔作用〕[Effect]

FGのパルス数は、速度帰還と位相帰還のサンプル周期
を定めるものであると共に、位相帰還のゲインの一要因
である。後者のゲイン要因は、他の回路内増lI器でカ
バーすることは可能である。
The number of FG pulses determines the sample period of velocity feedback and phase feedback, and is also a factor in the gain of phase feedback. It is possible to cover the latter gain factor with other in-circuit amplifiers.

したがって前者のサンプル周期が、システムにとって支
障のないレベルまでパルス数を低下させることができる
。又、帰還信号に含まれるノイズはフィルターの遅れ時
間が系の安定条件を乱さない範囲でフィルターで除去す
る形とできる。
Therefore, the former sampling period can reduce the number of pulses to a level that does not cause problems for the system. Further, the noise contained in the feedback signal can be removed by a filter within a range where the delay time of the filter does not disturb the stability conditions of the system.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の原理を図により説明する。 Hereinafter, the principle of the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の対象とするブラシレスモータの一例の
断面構造を示す。ロータ1はロータマグネット2と速度
検出用マグネット3を支持しながら軸4と結合し、軸受
5,6を介してステータフレーム7に対して回転可能と
なっている。回転力は、ステータフレーム7に支持され
たステータコア8.ステータコイル9と、前記ロータマ
グネット2とが構成する衆知のモータ原理により発生す
る。ステータコイル9の励磁タイミングを後述の如く切
替えるためのマグネット2の回転磁極検出用センサー(
例えばホール素子)11が、マグネット2の近傍に、又
、速度検出用コイル12が速度検出用マグネット3の近
傍に設置されるが、それらはステータフレーム7に支持
された配線用プリント基板10に取付あるいは形成され
る。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of an example of a brushless motor to which the present invention is applied. The rotor 1 is coupled to a shaft 4 while supporting a rotor magnet 2 and a speed detection magnet 3, and is rotatable relative to a stator frame 7 via bearings 5 and 6. The rotational force is applied to the stator core 8. which is supported by the stator frame 7. This occurs based on the well-known principle of a motor constituted by the stator coil 9 and the rotor magnet 2. A rotating magnetic pole detection sensor (
For example, a Hall element) 11 is installed near the magnet 2, and a speed detection coil 12 is installed near the speed detection magnet 3, but they are attached to a wiring printed circuit board 10 supported by the stator frame 7. Or formed.

第1図は、径方向ギャップで、ステータコア8を有する
タイプであるが、栢2図の例は、軸方向ギャップでかっ
、ステータコア8を持たず、さらに、速度検出用マグネ
ット3を持っておらないタイプでロータマグネット22
の磁力で速度を検出するタイプで、例えば多面ミラー2
5をもつレーザープリンタ用スキャナモータの類である
Fig. 1 shows a type with a radial gap and a stator core 8, but the example shown in Fig. 2 has an axial gap and does not have a stator core 8, and also does not have a speed detection magnet 3. Rotor magnet 22 by type
This is a type that detects speed using magnetic force, such as multifaceted mirror 2.
This is a type of scanner motor for laser printers with 5.

ロータ21.軸24.軸受25,26.ステータフレー
ム27.ヨーク鉄板28.ステータコイル29.プリン
ト基板30.ロータ磁極検出用センサー31を有し、第
1図例と同様原理で回転する。
Rotor 21. Axis 24. Bearings 25, 26. Stator frame 27. York iron plate 28. Stator coil 29. Printed circuit board 30. It has a rotor magnetic pole detection sensor 31 and rotates on the same principle as the example in FIG.

第3°図は、第1図、第2図のブラシレスモータのコイ
ル励磁相切替運転の原理を示すブロック図で、第4図は
そのタイミング図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the principle of coil excitation phase switching operation of the brushless motor of FIGS. 1 and 2, and FIG. 4 is a timing chart thereof.

モータ41はステータコイルU相42.v相43、W相
44を持つ3相の例で、これらに対応したロータ磁極位
置検出ホール素子群45は、各々3相に対応して46,
47.48をもつ、ホール素子群45の検出信号は、ブ
ラシレスモータ駆動回路50のホール素子信号増巾、波
形整形回路52を経て相切替制御論理回路53に入り、
そして、各相コイルに対応してブリッジアーム等を形成
する出力アンプ回路54の導通を制御し、結果として、
第4図の如く各相のコイルが励磁し、モータとしての回
転力を発生する。
The motor 41 has a stator coil U phase 42. In this example, the rotor magnetic pole position detection Hall element group 45 corresponds to a three-phase example having a V-phase 43 and a W-phase 44.
47.48, the detection signal of the Hall element group 45 passes through the Hall element signal amplification and waveform shaping circuit 52 of the brushless motor drive circuit 50, and enters the phase switching control logic circuit 53.
Then, the conduction of the output amplifier circuit 54 forming a bridge arm etc. corresponding to each phase coil is controlled, and as a result,
As shown in FIG. 4, the coils of each phase are excited and generate rotational force as a motor.

第4図で、ロータ磁極検出信号60のSu、 Sv。In FIG. 4, Su and Sv of the rotor magnetic pole detection signal 60.

SWは、電気角で各々60″差で立上がると共に、デユ
ティは180@どなっている。これらの信号より回路5
3.54の制御で、モータコイル励磁電圧70は、各相
Vu、VV、VWの如く、3相余波で、相間120°差
で、120@導通、60@非導通としている。
SW rises with a difference of 60" in electrical angle, and the duty is 180@. From these signals, circuit 5
3.54 control, the motor coil excitation voltage 70 is set as 120@conducting and 60@non-conducting with a 120 degree difference between the phases in the aftereffect of three phases such as Vu, VV, and VW for each phase.

この種モータは、第5図のブロックで示す様なフィード
バック制御相で有効に利用する。モータ41は、ロータ
磁極検出センサー45.速度検出センサー832位置検
出センサー84を有し、各各のセンサーの信号は、ブラ
シレスモータ駆動回路5oのコイル励磁相切替信号回路
51.速度位置制御回路81のフィードバック信号制御
回路82に結合され、電源80からの電気エネルギーは
、制御されながらパワー制御回路85.54を介してモ
ータ41に供給され、所定の速度2位置制御が実現でき
る。
This type of motor is effectively utilized in the feedback control phase as shown by the block in FIG. The motor 41 has a rotor magnetic pole detection sensor 45. It has a speed detection sensor 832 and a position detection sensor 84, and the signals from each sensor are sent to the coil excitation phase switching signal circuit 51. of the brushless motor drive circuit 5o. It is coupled to the feedback signal control circuit 82 of the speed position control circuit 81, and electrical energy from the power source 80 is supplied to the motor 41 through the power control circuit 85.54 while being controlled, thereby realizing predetermined speed and two position control. .

速度2位置制御の自a制御論理に基づく記述はまず第6
図の如きモデルで表現される。モータ41は慣性石と制
御Doを有し、トルク定数や電流駆動源を含めたゲイン
G、のサーボアンプ100で運転され、その速度は検出
センサー1019位置はセンサー102で検出され、各
々ω、θとしてフィードバックされ、各々の基準人力ω
1.θ、と比較され、偏差ωE、θEがフィードバック
部97.92のゲインGω、GOを経て合算され、ブロ
ック100に至る。この時、負荷の外乱dがブロック9
8のゲインG、を介して合算される。
The description based on the self-a control logic of speed-2-position control is first explained in the sixth section.
It is expressed as a model as shown in the figure. The motor 41 has an inertia stone and a control Do, and is operated by a servo amplifier 100 with a gain G including a torque constant and a current drive source, and its speed is detected by a detection sensor 1019, and its position is detected by a sensor 102, and ω and θ are detected, respectively. is fed back as, each standard human power ω
1. θ, and the deviations ωE and θE are summed up via the gains Gω and GO of the feedback section 97.92, and the process reaches block 100. At this time, the load disturbance d is caused by block 9
The signals are summed together via a gain G of 8.

この時の運動方程式は下記となる。The equation of motion at this time is as follows.

・・・式(1) 但し、Jo”回転軸の慣性(g、備、S2)D=Gw−
Gwa+Do  (g、am/rad/S)・・・式(
2) %式%) ・・・式(3−1) F ” G a・G、       ・・・式(3−2
)Kが同期化力、Dがタンピング力であることが分かる
...Equation (1) However, the inertia of the Jo" rotation axis (g, B, S2) D = Gw-
Gwa+Do (g, am/rad/S)...Formula (
2) % formula %) ...Formula (3-1) F ” Ga a・G, ...Formula (3-2
) It can be seen that K is the synchronizing force and D is the tamping force.

これらをラプラス変換した伝達関数の形で表現し、基準
入力OKと外乱d(g、am)に注目して記述すると、
第7図の如くなり、各々の総合伝達関数はブロック11
0,111の如くなる。その特性方程式はいずれも JS2+DS+に=O−・・式(4) となり、基準入力θ量と外乱dに対しては同じ様に考え
て、速溶性や安定性のサーボ特性が考察できることが分
かる。そのモデルは第8図の様になり、衆知の2次振動
系となる。共振周波数と減衰係数は、 ブロック112の伝達関数は、下記となる。
Expressing these in the form of a Laplace-transformed transfer function and focusing on the reference input OK and the disturbance d(g, am), we get:
As shown in FIG. 7, each overall transfer function is in block 11.
It becomes something like 0,111. The characteristic equations are as follows: JS2+DS+=O-...Formula (4) It can be seen that the servo characteristics of quick dissolution and stability can be considered by considering the reference input θ amount and the disturbance d in the same way. The model is shown in Figure 8, and is a second-order vibration system known to all. The resonance frequency and damping coefficient are as follows. The transfer function of block 112 is as follows.

ブラシレスモータは各種利点のゆえにOA全分野有効に
用いら九る。とくに定速制御運転のために、位相同期化
制御を行なうと利点が多い。位相同期化制御は、第5図
、第6図で示す位置θを同期化座標を基準としたロータ
の回転角となし、又、制動Doは、同期化速度における
モータの制御係数となして、第6図で同様に取扱い得る
。θは同期モータの負荷角の概念で認識でき、一方Do
は実際的には少なく無視できる0位相同期化制御は。
Brushless motors can be effectively used in all fields of OA due to their various advantages. There are many advantages to performing phase synchronization control, especially for constant speed control operation. In the phase synchronization control, the position θ shown in FIGS. 5 and 6 is the rotation angle of the rotor with reference to the synchronization coordinates, and the braking Do is the control coefficient of the motor at the synchronization speed. It can be treated similarly in FIG. θ can be recognized from the concept of load angle of a synchronous motor, while Do
In practice, the 0 phase synchronization control is small and can be ignored.

速度フィードバック制御も合せてデジタル的に行うのが
有利で、第9図の如く表現できる。基準発振回路130
から、速度基準ω12位相基準θ魚が発せられる。位相
同期化制御回路120は1位相制御回路121と速度制
御回路124からなり、各々、前述第6図のゲインGo
、Gωを有しており、モータ41の回転を検出して、速
度及びロータ位置即ち位相の信号をフィードバックする
エンコーダ等の周波数発電機センサー131からのフィ
ードバック信号を、各々、位相骨θ1.速度分ωを受け
、基$0.ω、と比較する。そして回路121は、(θ
ムーθ)の位相比較回路122と、0ε=(θ1−0)
に相応した電圧を発生する位相−電圧変換回路123及
びゲインgoの加算対応部127を有している。又回路
124は、(ω1−ω)の周波数比較回路125と、ω
E=(ω、−ω)に相応した電圧を発生する周波数−電
圧変換回路126及びゲインgoの加算対応部128を
有している。各々の出力は、VO,VOと第9図中に表
示しであるが、その説明用の一例を第10図、第11図
に、大きさをノーマライズして示す。
It is advantageous to perform speed feedback control digitally as well, which can be expressed as shown in FIG. Reference oscillation circuit 130
, the speed reference ω12 phase reference θ fish is emitted. The phase synchronization control circuit 120 consists of a 1-phase control circuit 121 and a speed control circuit 124, each of which has a gain Go as shown in FIG.
, Gω, which detects the rotation of the motor 41 and sends feedback signals from a frequency generator sensor 131 such as an encoder that feeds back signals of speed and rotor position, that is, phase, to phase bones θ1 . Receive the velocity component ω, base $0. Compare with ω. And the circuit 121 is (θ
Mu θ) phase comparator circuit 122 and 0ε=(θ1-0)
It has a phase-voltage conversion circuit 123 that generates a voltage corresponding to , and an addition corresponding section 127 of gain go. Further, the circuit 124 includes a frequency comparison circuit 125 of (ω1-ω) and a frequency comparison circuit 125 of (ω1-ω).
It has a frequency-voltage conversion circuit 126 that generates a voltage corresponding to E=(ω, -ω) and an addition corresponding section 128 of gain go. The respective outputs are shown as VO and VO in FIG. 9, and an explanatory example thereof is shown in FIGS. 10 and 11 with their sizes normalized.

又、VO,VOは後述筒12の如く加算され又フィルタ
ー129を通過する。
Further, VO and VO are added together as in the cylinder 12 described later, and also passed through a filter 129.

第10図において、位相同期化範囲は、前述のゲインG
ωに入る要素であると共に下記の飽和領域への系のとび
こみにからむ。即ち侍の範囲外はVO及び第11図のV
e’は100%(低速側)又は0%(高速側)である。
In FIG. 10, the phase synchronization range is the gain G
It is an element included in ω and is involved in the jump of the system into the saturation region described below. In other words, outside the samurai range is VO and V in Figure 11.
e' is 100% (low speed side) or 0% (high speed side).

第11図のθ=100%は電気角2 rc / (ra
d)をパルス数FGで除去した2π/ F G (ra
d)の機械角である。0区はその半分である。
θ=100% in Fig. 11 is the electrical angle 2 rc / (ra
2π/FG (ra
d) is the mechanical angle. District 0 is half that amount.

又、VO1,Vθ′の飽和100%は制御回路の定電圧
に略等しい。
Further, 100% saturation of VO1 and Vθ' is approximately equal to the constant voltage of the control circuit.

この様な位相同期化制御系を、自動制御理論で表現する
と、離散値系の対象となる部分も含まれる。即ちセンサ
ー131による速度ωと位相θの検出は1周期T=2π
/ω(S)のサンプル値であり、一方、位相同期化制御
回路120の出力■θ、Vωはデジタル−アナログ変換
された零次ホールド回路出力である。そのためZ変換手
法。
When such a phase synchronization control system is expressed in terms of automatic control theory, it also includes a part that is a discrete value system. That is, the detection of speed ω and phase θ by the sensor 131 takes one period T = 2π
/ω(S), and on the other hand, the outputs ■θ and Vω of the phase synchronization control circuit 120 are zero-order hold circuit outputs that have been digital-to-analog converted. Therefore, the Z-transformation method.

パルス伝達関数手法の対象である。他に非線形要因とし
て、第10図、第11図で説明の如く■ω’、vo’の
値は飽和領域をもつ。さらには、第5図の電源80等シ
ステムは、モータ41の過速度に対し制動をかける機能
はない例が多い。しかし、センサーのサンプル値と1回
路出力のVθ。
Subject to pulse transfer function techniques. As another nonlinear factor, as explained in FIGS. 10 and 11, the values of ω' and vo' have a saturation region. Furthermore, many systems such as the power supply 80 shown in FIG. 5 do not have a function of braking the motor 41 against overspeed. However, the sample value of the sensor and the Vθ of one circuit output.

Vωの零次ホールド性とに対して、周期Tをムダ時間的
に扱い、そして、位相同期化範囲内のみを扱う形で、実
用的な設計、改良考察ができ、さらに、ムダ時間も無視
しても、サーボ特性の基本的部分は考察できる。
With respect to the zero-order hold property of Vω, by treating the period T as a dead time, and only within the phase synchronization range, practical design and improvement considerations can be made, and furthermore, the dead time can be ignored. However, the basics of servo characteristics can be considered.

その場合は、第6図、第7図、第8図に準じた理論とな
る。第6図に比し、ωLが、第9図の如く回路130よ
り、01と共に与えられるので、ω、=Sθi    
       ・・・式(8)となり、第7図のブロッ
ク110の分子は下記となる。
In that case, the theory will be based on FIGS. 6, 7, and 8. Compared to FIG. 6, since ωL is given together with 01 from the circuit 130 as shown in FIG. 9, ω,=Sθi
... Formula (8) is obtained, and the numerator of block 110 in FIG. 7 is as follows.

DS+K             ・・・式(9)そ
の他は変わらない。
DS+K...Equation (9) Other aspects remain unchanged.

又、第9図の位相同期化制御系路120の出力Va、V
ωを1時定数Tfのフィルターを通した場合は、第7図
のブロック110,111の分母。
Furthermore, the outputs Va, V of the phase synchronization control system 120 in FIG.
When ω is passed through a filter with a time constant Tf of 1, it is the denominator of blocks 110 and 111 in FIG.

即ち式(4)の特性方程式は、下記となる。That is, the characteristic equation of formula (4) is as follows.

ZS”+JoS”+DS十に=O+・+式(1o)但し Z=TtJo (g−cyn−33)     −・一
式(11)そして自動制御理論中のフルビッツ法による
動作安定条件は下記となる。
ZS"+JoS"+DS+=O+・+Equation (1o) However, Z=TtJo (g-cyn-33) −・Equation (11) And the operation stability conditions according to the Hurwitz method in automatic control theory are as follows.

JoD−7K>O・・・式(12) 又第7図ブロック111の分子は下記となる。JoD-7K>O...Formula (12) The molecule of block 111 in FIG. 7 is as follows.

F(1+TzS)         ・・・式(13)
さらに詳細に記述すると、各定数は以下となる。
F(1+TzS)...Formula (13)
To describe in more detail, each constant is as follows.

G、=Ga−KT/に1(g−am/v)・・・式(]
4)%式% (フィルターまで含む) KT =モータ41のトルク定数(g−1/A)Kム=
サーボアンプ部Gaへの電流帰還ゲイン(Ω) Δ ω 但しVc =第10図Vωの100%相当電圧(V) Δω=第10図の位相同期化範囲(rad)gω=第9
図のブロック127のゲイン2π 但しFa =センサー131の、回路121に実効的に
働くモータ41の1回転当り のパルス数 Vc=第11図Vθの100%相当電圧(V) go =第9図のブロック128のゲインこの様に詳細
に記述しても、第6図〜第8図。
G, = Ga-KT/to 1 (g-am/v)...Formula (]
4) % formula % (including filter) KT = Torque constant of motor 41 (g-1/A) Km =
Current feedback gain (Ω) to the servo amplifier section Ga Δ ω where Vc = voltage equivalent to 100% of Vω in Figure 10 (V) Δω = phase synchronization range (rad) in Figure 10 gω = 9th
Gain 2π of block 127 in the figure. However, Fa = Number of pulses of sensor 131 per revolution of motor 41 that effectively act on circuit 121 Vc = Voltage equivalent to 100% of Vθ in Figure 11 (V) go = Voltage (V) in Figure 9 Gain of block 128 Even if described in detail in this way, FIGS. 6-8.

あるいは、式(10) 、 (12)のサーボ特性の基
本はかわらない、但し位相同期化制御系においては、基
準入力OL、ωlは一定であり、サーボ特性は、同期化
速度内とその近傍において、第7図ブロック111で示
される様な、負荷外乱d(g−am)の点より考察する
のが、実用的な手法となる。
Alternatively, the basics of the servo characteristics in equations (10) and (12) do not change, however, in the phase synchronization control system, the reference input OL and ωl are constant, and the servo characteristics are within and near the synchronization speed. A practical method is to consider the load disturbance d(g-am) as shown in block 111 in FIG.

この様な扱いによるサーボ特性の実現には前述の条件に
対応して具体的に以下の様な条件が必要となる。
In order to realize the servo characteristics by such handling, the following conditions are specifically required in correspondence with the above-mentioned conditions.

まず第1に、システムを離散値系の範囲におかず、連続
系に近似し、性能実現するためには、サンプル周期Tが
、システムの機械的定数T、の1/1o以下が望ましい
。T1とTは以下の様である。
First of all, in order to approximate the system to a continuous system and achieve performance without leaving it in the range of a discrete value system, it is desirable that the sampling period T be 1/1o or less of the mechanical constant T of the system. T1 and T are as follows.

EKT 但しR=モータ41のコイル抵抗(Ω)Jo=回転軸の
慣性(g−ロ・52) KE =モータ41の逆起電力定数V / rad /
KT =モータ41のトルク定数(g−am/A)但し
、N=モータ41の目標定速回転数(rpm)ω=上記
N対応角速度(rad/ S )FG=センサー131
の、回路121に実動的に働くモータ41の1回転当り のパルス数 したがって条件は、比をγとして T1・N    T、・ω 即ち、センサー131のパルス数は、目標速度とモータ
41の時定数に逆比例して、式(19)により定める必
要がある。実例を上げると、第1図の様な例では、T、
=0.04 (S)、N=370 (rpm)。
EKT However, R = Coil resistance of motor 41 (Ω) Jo = Inertia of rotating shaft (g-ro・52) KE = Back electromotive force constant of motor 41 V / rad /
KT = torque constant of the motor 41 (g-am/A), where N = target constant rotation speed (rpm) of the motor 41 ω = angular velocity corresponding to the above N (rad/S) FG = sensor 131
The number of pulses per rotation of the motor 41 that actually acts on the circuit 121 is therefore the condition: T1・NT,・ω, where the ratio is γ.In other words, the number of pulses of the sensor 131 is equal to the target speed and the time of the motor 41. It needs to be determined by equation (19) in inverse proportion to the constant. To give an example, in the example shown in Figure 1, T,
=0.04 (S), N=370 (rpm).

FG=45としてγ=11を実現している。又、第2図
の如きモータの例では、T、=0.45(S)。
γ=11 is achieved with FG=45. In addition, in the example of the motor shown in FIG. 2, T=0.45 (S).

N = 7700 (rpm)  で式(19)よりF
 C>0.17となる。1回転に1パルス即ちFG=1
としても。
N = 7700 (rpm) From equation (19), F
C>0.17. 1 pulse per rotation, ie FG=1
Even if.

γ=57.8  となる。このことは、第2図において
、とくに、速度検出用コイル32を設けなくとも、ロー
タ磁極検出センサー31の信号の流用できることを示唆
している。それは、第3図あるいは第4図の信号60の
いずれか一部を用いることであり、第5図で云えばセン
サー83.84がすべてセンサー45で代用されること
を示唆している。
γ=57.8. This suggests that in FIG. 2, the signal from the rotor magnetic pole detection sensor 31 can be used even if the speed detection coil 32 is not provided. This means that a part of the signal 60 in FIG. 3 or 4 is used, and in FIG. 5, all of the sensors 83 and 84 are replaced by the sensor 45.

しかし、実際に、センサー45で、センサー83.84
を代用するに当っては、ひとつにジッターの問題がある
。即ち、第2図等で説明するとロータマグネツ!・22
には磁極の着磁極ピッチのバラツキがあり、また、ロー
タ磁極検出ホール素子31には、感度や、取付位置バラ
ツキ等があり、結局、第4図信号60の各々はジッター
を持ち、各信号Su、Sv、Swを、どの様に合成利用
しようとも、基本的に比率のジッターをもち、それは数
%〜数10%に及ぶ。一方センサー131の信号を受け
て動作する第9図の回路121,124の出力特性は、
第10図、第11図の如くであるが、とくに第10図で
分る如く、センサー131のジッターは、横軸ωのノイ
ズとなることは理解でき、その影響は、位相同期化範囲
Δωとの相対値となる。Δωは同期引込や、同期保持の
特性を考慮し、±4%近辺、ないしはそれ以上に選ばれ
る。したがって、センサー131のジッターが。
However, in reality, sensor 45, sensor 83.84
One problem with substituting is jitter. In other words, if you explain it with Figure 2 etc., it is a rotor magnet!・22
There are variations in the pitch of the magnetic poles, and the rotor magnetic pole detection Hall element 31 has variations in sensitivity, mounting position, etc. As a result, each of the signals 60 in FIG. 4 has jitter, and each signal Su , Sv, and Sw, no matter how they are used in combination, they basically have ratio jitter, which ranges from several percent to several tens of percent. On the other hand, the output characteristics of the circuits 121 and 124 in FIG. 9, which operate in response to the signal from the sensor 131, are as follows.
As shown in FIGS. 10 and 11, it can be understood that the jitter of the sensor 131 becomes noise on the horizontal axis ω, especially as shown in FIG. is the relative value of Δω is selected to be around ±4% or more, taking into account the characteristics of synchronization pull-in and synchronization maintenance. Therefore, the jitter of the sensor 131.

Δωの大きさと同レベルとなり、信号に対するノイズ比
が大となって、システムの安定性等のサーボ特性実現を
困難とする。第11図の0に対しても、同様である。こ
れを改良するのに、第9図の回路127,128、ある
いはそれ以降に、ローパスフィルターを挿入することが
効果である。そのときのフィルタ一時定数が第2の条件
となる。
This becomes the same level as the magnitude of Δω, and the signal-to-noise ratio becomes large, making it difficult to realize servo characteristics such as system stability. The same applies to 0 in FIG. To improve this, it is effective to insert a low-pass filter into the circuits 127 and 128 in FIG. 9, or after them. The filter temporary constant at that time becomes the second condition.

即ち、式(10) 、 (11)、 (12)に記述の
如くとなり、その詳細内訳は式(2)(3−1)式(1
4) 、 (15) 、 (16)等も代入整理すると
、式(12)より 但し式(15)のVcと式(16)のVcは同一とする
6即ち、フィルタ一時定数は、センサー131が大きい
程、位相同期化範囲が大きい程(それらに逆比例して)
制限され、又位相、速度の加算等のブロック127,1
28のゲイン比で左右されることが分かる。
That is, the equations (10), (11), and (12) are as described, and the detailed breakdown is as shown in equations (2), (3-1), and (1).
4) Substituting and rearranging , (15), (16), etc., from equation (12), however, Vc in equation (15) and Vc in equation (16) are the same 6 In other words, the filter temporary constant is determined by the sensor 131. The larger the phase synchronization range (inversely proportional to them)
Block 127, 1 for addition of phase, velocity, etc.
It can be seen that it depends on the gain ratio of 28.

TI、−gω9gθの実際構成例を第9図から進めて第
12図に示す。位相−電圧変換回路123゜周波数−電
圧変換回路126各々のデジタル−アナログ変換回路か
らのホールド出力Vθ′、■ω′は、各々抵抗Rf)、
Rωを介して、演算増巾器133にて加算される。演算
増巾器133には、他に抵抗Ra、Ram Raが図の
如く接続されると共に、132のフィルター用コンデン
サC(F)が接続してあり、出力eoは下記となる。
An example of the actual configuration of TI, -gω9gθ is shown in FIG. 12, proceeding from FIG. Phase-voltage conversion circuit 123° frequency-voltage conversion circuit 126 Hold outputs Vθ' and ■ω' from each digital-to-analog conversion circuit are resistors Rf),
The signals are added by the operational amplifier 133 via Rω. The operational amplifier 133 is also connected to resistors Ra and Ram Ra as shown in the figure, as well as a filter capacitor C (F) 132, and the output eo is as follows.

=gθvo’ +gωVω′    ・・・式(22)
但し抵抗Raは必要に応じて選択、廃止できるものであ
る。
=gθvo'+gωVω'...Formula (22)
However, the resistor Ra can be selected or eliminated as necessary.

そして、フィルタ一時定数Tfは以下となる。Then, the filter temporary constant Tf is as follows.

Tt=R−c  (s)       ・・・式(25
)上述で記述される第12図の様な回路は、第9図では
1、フィルターブロック129と表現される。
Tt=R-c (s)...Formula (25
) The circuit as shown in FIG. 12 described above is expressed as 1, filter block 129 in FIG.

そして又、第9図の回路120は、第5図の回路82に
対応していく。
Again, the circuit 120 of FIG. 9 corresponds to the circuit 82 of FIG.

第13図、第14図は、ロータ磁極検出センサー45を
、センサー131に代用した実例を示す。
13 and 14 show an example in which the rotor magnetic pole detection sensor 45 is substituted for the sensor 131.

第13図において、センサ一群45からのロータ位相信
号は信号の交流結合用コンデンサ群135゜増巾、波形
整形回路136、そして、波形のゼロクロスや、立上り
、あるいは立下りで動作する周波数発生器137を介し
て位相と速度のフィードバック信号θ、ωを発生し、こ
れらでセンサー131に代用をなす。第14図は1回路
136を。
In FIG. 13, the rotor phase signal from the sensor group 45 is passed through a signal AC coupling capacitor group 135° amplification, a waveform shaping circuit 136, and a frequency generator 137 that operates at the zero crossing, rising edge, or falling edge of the waveform. The phase and velocity feedback signals θ and ω are generated through the sensor 131 and serve as a substitute for the sensor 131. FIG. 14 shows one circuit 136.

既述の第3図の回路52と共用した例である。第13図
、第14図いずれにおいてもパルス数FGが条件を満た
すなら、センサ一群45内の単独センサー46あるいは
、47、あるいは48のみ使用し、後続の回路を簡略化
することもできる。
This is an example in which the circuit 52 in FIG. 3 is used in common. If the pulse number FG satisfies the conditions in both FIGS. 13 and 14, it is also possible to use only the individual sensor 46, 47, or 48 in the sensor group 45 to simplify the subsequent circuit.

第5図で示したパワー制御回路85の実例を電流フィー
シバツク付で第15図と第16図に示す。
An actual example of the power control circuit 85 shown in FIG. 5 is shown in FIGS. 15 and 16 with a current fee back.

第15図において、位相同期化制御回路120からの1
位相、速度フィードバック電圧eoとモードル41に流
れる電流iの検出用抵抗152の両端電圧(負帰還)を
演算増巾器153にて加算し。
In FIG. 15, 1 from the phase synchronization control circuit 120
The phase and speed feedback voltage eo and the voltage across the detection resistor 152 (negative feedback) of the current i flowing through the moder 41 are added by an operational amplifier 153.

トランジスタ151の導通量を制御し、パワートランジ
スタ150の電流導通を制御する電流駆動源形のアナロ
グ制御サーボアンプを形成している。
A current drive source type analog control servo amplifier that controls the amount of conduction of the transistor 151 and controls the current conduction of the power transistor 150 is formed.

第16図は、アナログ方式を止め、パルス巾制御(PW
M)方式のデジタル形とした例で、演算増巾153の出
力の後にインバータ154を介して一定周期三角波発振
回路155の三角波と比較し、コンパレータ156にて
デユーティ制御矩形波を発生させ、トランジスタ151
、ひいてはパワートランジスタ150をPWM制御する
例である。
Figure 16 shows that the analog method is stopped and the pulse width control (PW
In this example, the output of the arithmetic amplification amplifier 153 is compared with the triangular wave of the constant period triangular wave oscillation circuit 155 via the inverter 154, the comparator 156 generates a duty control rectangular wave, and the transistor 151
This is an example in which the power transistor 150 is controlled by PWM.

いずれにおいても、この部分のゲインは、実用的には、
モータ41のトルク定数KT (g−aI/A)と電流
帰還ゲインkiに集約されるところの第6図、ブロック
100のゲインG、及び第9図ブロック100のゲイン
G、に相当する。
In any case, the gain in this part is practically
This corresponds to the gain G of block 100 in FIG. 6 and the gain G of block 100 in FIG. 9, which are summarized in the torque constant KT (gaI/A) of the motor 41 and the current feedback gain ki.

以上説明したものを全体として組合せて、システムを構
成すると第17図の如くなる。第13図。
When the above-described components are combined as a whole to configure a system, the result will be as shown in FIG. 17. Figure 13.

第14図の如きセンサーまわりは第9図のセンサー13
1に対応して記述しており第5図で云うセンサー83.
84は、センサー45で代入している形である。即ち式
(18) 、 (19)を満している。
The area around the sensor as shown in Fig. 14 is the sensor 13 in Fig. 9.
The sensor 83.1 is described corresponding to 1 and is referred to in FIG.
84 is the form substituted by the sensor 45. That is, formulas (18) and (19) are satisfied.

この構成での実運転データ例を第18図に示す。FIG. 18 shows an example of actual operation data in this configuration.

(a)、(b)、(c)  いずれも、起動後の同期引
込前後の位相出力Vθ′、速度出力Vω′、七−タ電流
iの時間変化を示すが、安定化等の条件がことなる。(
a)は、第9図でいうフィルター129のない状態で、
■θ′で表現される位相θの安定後も電流iにリップル
が残っている。これは速度電圧Vω′がセンサー131
のジッターによってリップルをもつことに起因する。そ
のため、電流iのリップルは、トルクリップル要因とな
るのみでなく、系全体の安定性にも微妙に悪影響する形
となる。(b)は(a)の改良として式(25)のよう
なフィルター129のみを追加した結果即ち実例として
第12図にコンデンサ(132)を追加したものである
が1式(12) 、 (20)の条件に反した条件とな
り、系が発散している状態を示す。但し電流iは省略し
ている。(c)はこの改良として、第9図の回路127
,128の位相フィードバックgo速度フィードバック
gω、即ち実例として第12図でRO,Rωを変えて、
式(12)(20)の条件式% センサー131のジッターは基本的に変わりはないから
VO2のリップルは改良されないが、電流iのリップル
が大巾に改良されて、かつ、位相0を示す■θ′の応答
も改良されていることが分る。
(a), (b), and (c) all show the time changes of the phase output Vθ', speed output Vω', and hemi-torrent current i before and after synchronization pull-in after startup, but conditions such as stabilization are required. Become. (
a) is a state without the filter 129 in FIG.
■Even after the phase θ expressed by θ′ has stabilized, a ripple remains in the current i. This means that the speed voltage Vω' is the sensor 131
This is due to the presence of ripples due to jitter. Therefore, the ripple in the current i not only causes a torque ripple, but also has a subtle negative effect on the stability of the entire system. (b) is the result of adding only the filter 129 as shown in equation (25) as an improvement to (a), that is, adding a capacitor (132) to FIG. ) is violated, indicating that the system is diverging. However, the current i is omitted. (c) shows this improvement in circuit 127 of FIG.
, 128 phase feedback go velocity feedback gω, that is, by changing RO and Rω in FIG. 12 as an example,
Conditional expressions (12) and (20) % Since the jitter of the sensor 131 is basically unchanged, the ripple of VO2 is not improved, but the ripple of the current i is greatly improved, and the phase is 0.■ It can be seen that the response of θ' is also improved.

この様に、簡略共用化したセンサー131の、ジッター
というデメリットをおぎなうフィルター129の、系へ
の悪影響を、位相と速度のフィードバックゲインgo9
gωのバランスで補い良好な特性を得ることが出来る。
In this way, the negative influence on the system of the filter 129, which compensates for the disadvantage of jitter of the simplified and shared sensor 131, can be reduced by using the phase and speed feedback gain go9.
Good characteristics can be obtained by compensating for the balance of gω.

その範囲は、今までの記述の他に、実験的なことも含め
、更に下記の如く解析できる。
In addition to the above description, the range can be further analyzed as follows, including experimental information.

まず1式(22)を変形すると、 ・・・式(26) フィードバック電圧eoやその後段にも、電源電圧値に
よる出力限界、即ち飽和があり、またそのリニア範囲内
において、電圧vO′vω′が、第10図、第11図の
如く位相0.速度ωのフィードバックにより有効に変化
し、eQの影響を与える様に考えたい。このとき、速度
ωは位相θの変化分であるから そして、どちらも飽和値は同一であるとし、1として、
又θの変化をsin αtとすると。
First, if we transform Equation 1 (22), we get... Equation (26) There is an output limit, that is, saturation, depending on the power supply voltage value for the feedback voltage eo and its subsequent stages, and within that linear range, the voltage vO'vω' However, as shown in FIGS. 10 and 11, the phase is 0. I would like to think of it as changing effectively by feedback of the speed ω and having an effect on eQ. At this time, since the speed ω is the change in the phase θ, it is assumed that the saturation value is the same for both, and it is assumed to be 1.
Also, let the change in θ be sin αt.

但しeo’=eoの変化分 系のリニア領域の有効利用を考え、この変化を小る。However, eo' = change in eo This change is minimized by considering the effective use of the linear region of the system.

コツトきe o ’ = 1〜1 、4 (= E) 
トt 6゜一方、第6図で示す外乱(負荷)d(g−a
ll)に対する定常偏差を考えると、自動制御理論の最
終値定理を第7図に適用し、下記の如くなる。
Kottoki e o' = 1 ~ 1, 4 (= E)
t 6° On the other hand, the disturbance (load) d (g-a
Considering the steady-state deviation for ll), applying the final value theorem of automatic control theory to FIG. 7, we get the following.

θ=θs + −d  (rad)        一
式(29)、°、負荷トルク=Fd=K CO−01)
C0−01)(・・・式(30) そしてKは式(3−1)、 (16) 、 (23)よ
りgo、即ちを負うた状態でのeoの考察は、eoが負
荷相当分のバイアスを受けた上での式(28)の変化と
なる。
θ=θs + -d (rad) Complete set (29), °, Load torque=Fd=K CO-01)
C0-01) (...Equation (30)) And K is from Equations (3-1), (16), and (23). This is the change in equation (28) after receiving a bias.

このときのバイアスは抵抗goの大きい程、即ちRθの
小さい程、少ない。そのため、高負荷用や、g。
The bias at this time is smaller as the resistance go is larger, that is, as Rθ is smaller. Therefore, it is suitable for high loads and g.

第19図は負荷トルクも一部考慮した上でのゲインgo
2gωの変化に対する動作安定領域の実験結果例を示す
。その領域は破線で囲む200であった。軸目盛はノー
マライシングしてあり□g ω %は実抵抗値IMΩである。
Figure 19 shows the gain go after taking some load torque into consideration.
An example of the experimental results of the stable operation region with respect to changes in 2gω is shown. The area was 200 surrounded by a dashed line. The axis scale is normalized, and □g ω % is the actual resistance value IMΩ.

安定領域から六方向へ条件を移すと、位相θは振動的と
なり、逆のB方向は、過料動方向となり、既述の理論と
も一致する。又、C方向条件は第10図のωの低速側へ
の接近、■ω′の出力飽和を併いかつ、これに起因する
振動を誘発し、逆のD方向への条件変化は、高速側への
振動を誘発していることが確認できる。これらの実験分
析からg ω が実用範囲と判断できる。
When the conditions are shifted from the stable region to the six directions, the phase θ becomes oscillatory, and the opposite B direction becomes the overflow direction, which is consistent with the theory described above. Furthermore, the condition in the C direction causes ω to approach the low speed side in Figure 10, and the output saturation of It can be confirmed that the vibration is induced. From these experimental analyzes it can be determined that g ω is within the practical range.

サーボシステムの特性改良には、衆知の一般技術として
、ゲイン以外にも位相遅れ、位相進み。
In order to improve the characteristics of servo systems, in addition to gain, phase delay and phase lead are also known as general techniques.

フィードバックの各補償方法があるが、本発明は、必要
以上にこれらの補償をなして系を複雑化、高コスト化す
る以前に、簡易で基本的な方策を、理論解析と実験結果
をふまえて実現しようとするものである。当然、第9図
で示すセンサー131のリップル対策のフィルター12
9の挿入により、系が高次化し、式(12) 、 (2
0)の条件が満せなくなったり、それに準じた不安定領
域となったとき、フィードバックゲイgθ9gωのバラ
ンスの考察なしに、位相補償、追加のフィードバック補
償に頼るのは得策でないことが分かると共に一方それら
は本発明の域にあることも分る。
There are various compensation methods for feedback, but the present invention proposes a simple and basic method based on theoretical analysis and experimental results, before making the system more complicated and increasing the cost by compensating for them more than necessary. This is what we are trying to achieve. Naturally, the ripple countermeasure filter 12 of the sensor 131 shown in FIG.
By inserting 9, the system becomes higher-order, and formulas (12) and (2
0) is no longer satisfied or a similar unstable region exists, it is clear that it is not a good idea to rely on phase compensation or additional feedback compensation without considering the balance of the feedback gain gθ9gω. It can also be seen that these are within the scope of the present invention.

構成において、フィルター129は、第12図のコンデ
ンサ132の如き接続に限らず、帰還部分にコンデンサ
を含むいわゆる積分機能の衆知の電圧帰還形演算増11
」器回路であっても良く、さらに、回路123とRO間
、回路126回とRω間にボルテージフォロア回路の演
算増巾器を接続し、回路間のインピーダンスを分離して
いくことも実用において行なうが、いずれも既述発明の
技術の内にある。
In configuration, the filter 129 is not limited to the connection such as the capacitor 132 shown in FIG.
In addition, it is also practical to connect an operational amplifier of a voltage follower circuit between the circuit 123 and RO and between the circuit 126 and Rω to separate the impedance between the circuits. However, all of these are within the techniques of the invention described above.

そして、その場合等は、位相、あるいは、速度の帰還各
々にフィルターを挿入し、リップルの悪影響を除くこと
もできる。実例を第20図に、その対応サーボブロック
図を第21図に示す。
In such a case, a filter can be inserted into each of the phase and velocity feedbacks to eliminate the adverse effects of ripples. An actual example is shown in FIG. 20, and a corresponding servo block diagram is shown in FIG. 21.

第20図において、ボルテージフォロア回路202.2
03,212,213が図の如く位相−電圧変換回路1
239周波数−電圧変換回路126の後段に接続され、
各々その中間に抵抗204.214.コンデンサ205
,215をもち、その定数から定まる時定数をもつフィ
ルターを形成している。その後段は第12図と同様であ
る。
In FIG. 20, voltage follower circuit 202.2
03, 212, 213 are the phase-voltage conversion circuit 1 as shown in the figure.
239 frequency-voltage conversion circuit 126,
Resistors 204, 214, respectively, in between. capacitor 205
, 215, forming a filter with a time constant determined from the constants. The subsequent stage is the same as that shown in FIG.

尚、ゲインgO+gωのとり扱いは、抵抗204゜21
4に関係して必要に応じ修正して取扱えば良く、結果と
して、第21図の如くなり、時定数Tz、’raをもつ
フィルター207,217が、ブロック92のGθ、9
7のGωの後段に追加された形となり、その後にフィル
ター129が記述される。この場合の系の特性方程式は
、式(10)の3次に対し、下記の如く高次化する。
In addition, the handling of the gain gO + gω is as follows: resistance 204°21
As a result, as shown in FIG. 21, the filters 207 and 217 with time constants Tz and
7, and the filter 129 is described after that. In this case, the characteristic equation of the system is made higher order than the third order of equation (10) as shown below.

(TzTzTa) JoS5+ (TzTz+TzTa
+T3Tz) JoS’+ (T1+T2+T3) J
O8”+ (JoTzD) S”+ (D+TaK)S
+に=O・・・式(35)この系の安定判別は、衆知の
安定判別理論で検討できるが、実際的にはフィルター1
29 、207.。
(TzTzTa) JoS5+ (TzTz+TzTa
+T3Tz) JoS'+ (T1+T2+T3) J
O8”+ (JoTzD) S”+ (D+TaK)S
+ = O... Equation (35) Stability discrimination of this system can be studied using the well-known theory of stability discrimination, but in practice, filter 1
29, 207. .

217いずれかひとつで考え、他はなしでいければ低コ
ストである。フィルター129のみはすでにふれた通り
である。
217 If you can consider one of them and leave out the others, the cost will be low. Only the filter 129 has already been mentioned.

フィルター207のみで他はなしとすると、式%式% ・・・式(36) フルビッツ法による安定条件は 実際的にはK > J oで設計するのでが実用的な条
件となる。
Assuming only the filter 207 and nothing else, the formula % formula %...Equation (36) The stability condition by the Hurwitz method is actually designed to satisfy K > J o, so it is a practical condition.

フィルター217のみの場合は1式(35)でT□=O
,Tz =Oとして T a J o S 3+ J o S ” + (D
 + T a K ) S + K = 0・・・式(
39) フルビック法による安定条件は下記となる。
If only filter 217 is used, T□=O in equation 1 (35)
, Tz = O, T a J o S 3+ J o S ” + (D
+ T a K ) S + K = 0...Formula (
39) The stability conditions according to the Fulvic method are as follows.

D>O・・・式(40) これらの条件は、第20図例そのものの様な構成でなく
とも、第21図で表現されるシステムであればあてはま
ることは自明である。
D>O...Equation (40) It is obvious that these conditions apply to the system expressed in FIG. 21 even if the system is not configured like the example in FIG. 20 itself.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

前述のように本発明によれば、第1.第2のセンサーの
共用化を図ることができるので、サーボ系が簡単になり
、用途が拡がり、更に低コストで高品質のブラシレスモ
ータを提供することができるものである。
As described above, according to the present invention, 1. Since the second sensor can be shared, the servo system can be simplified, the range of applications can be expanded, and a high-quality brushless motor can be provided at a lower cost.

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

第1図は従来のブラシレスモータの断面図例。 第2図は第1図と同様の他の例を示す図、第3図はブラ
シレスモータのコイル励磁相切替の従来の原理説明図、
第4図は第3図対応のタイムシーケンス、第5図は本発
明のシステム構成の説明ブロック図、第6図は第5図対
応のサーボブロックモデル図、第7図は第6図対応の伝
達関数モデル図、第8図は第7図対応の2次振動系モデ
ル表現図、第9図は本発明の構成原理ブロック図、第1
0図は周波数−電圧変換回路の出力特性例、第11図は
位相−電圧変換回路の出力特性例、第12図は位相帰還
電圧、速度帰還電圧の加算とセンサーリップル除去フィ
ルター構成図、第13図および第14図はセンサ一部の
構成例、第15図および第16図はサーボアンプ部の構
成例、第17図は本発明のシステム構成図、第18図お
よび第19図は本発明製品の実験データ例、第20図は
フィルタ一部の他の構成例、第21図は第20図対応の
サーボブロック線図、第22図および第23図はいずれ
も従来の回路構成を示す図である。 41・・・モータ、45・・・ロータ磁極検出センサー
、50・・・ブラシレスモードル駆動回路、80・・・
電源。 85・・・パワー制御回路、120・・・位相同期化制
御回路、130・・・基準発振回路。
Figure 1 is an example of a cross-sectional view of a conventional brushless motor. FIG. 2 is a diagram showing another example similar to FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram explaining the conventional principle of coil excitation phase switching of a brushless motor.
Fig. 4 is a time sequence corresponding to Fig. 3, Fig. 5 is a block diagram explaining the system configuration of the present invention, Fig. 6 is a servo block model diagram corresponding to Fig. 5, and Fig. 7 is a transmission corresponding to Fig. 6. Function model diagram, Figure 8 is a secondary vibration system model expression diagram corresponding to Figure 7, Figure 9 is a block diagram of the configuration principle of the present invention, Figure 1
Figure 0 shows an example of the output characteristics of a frequency-voltage conversion circuit, Figure 11 shows an example of the output characteristics of a phase-voltage conversion circuit, Figure 12 shows the addition of phase feedback voltage and speed feedback voltage, and the configuration of a sensor ripple removal filter. 14 and 14 are examples of the configuration of a part of the sensor, FIGS. 15 and 16 are examples of the configuration of the servo amplifier section, FIG. 17 is a system configuration diagram of the present invention, and FIGS. 18 and 19 are the products of the present invention. 20 is an example of another configuration of part of the filter, FIG. 21 is a servo block diagram corresponding to FIG. 20, and FIGS. 22 and 23 are diagrams showing conventional circuit configurations. be. 41... Motor, 45... Rotor magnetic pole detection sensor, 50... Brushless modele drive circuit, 80...
power supply. 85... Power control circuit, 120... Phase synchronization control circuit, 130... Reference oscillation circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ロータに具備した永久磁石の回転磁極位置を検出す
る第1のセンサーと、この第1のセンサー信号によって
固定子コイルの励磁相を切替えるブラシレスモータにお
いて、 前記ロータの回転位相と速度を検出する第2のセンサー
を設け、この第2のセンサー信号とこれとは別に設けた
基準発振回路からの基準信号とを比較し、前記回転位相
と速度の差に応じてそれぞれの制御電圧を発生するディ
ジタル・アナログ変換回路とを有し、その両者によって
一定速の位相同期化制御を行なう位相同期化回路を設け
、この位相同期化回路にフィードバックされる前記第2
のセンサーのモータ1回転当りのパルス数FGが、モー
タの機械的時定数T_m、目標定速度Nの積との間で、 FG>600/(T_m・N) の関係を満足させるようにして、前記第1のセンサーと
第2のセンサーを共用化したことを特徴とするブラシレ
スモータ。 2、前記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、 位相差あるいは速度差に応じて電圧を出力する電圧変換
回路の後段に前記センサーのジッター除去用のフィルタ
ーを接続したことを特徴とするブラシレスモータ。 3、前記特許請求の範囲第2項記載のものにおいて、 前記フィルターの時定数T_fが速度帰還ゲインG_w
を位相帰還ゲインGθで割った値よりも小としているこ
とを特徴とするブラシレスモータ。 4、前記特許請求の範囲第2項記載のものにおいて、 前記フィルターの時定数が、ロータの総慣性モーメント
J_0を系のダンピング力を定める係数Dで割った値よ
りも小としていることを特徴とするブラシレスモータ。 5、前記特許請求の範囲第2項記載のものにおいて、 速度差−電圧変換回路の後段の速度帰還対応のゲインg
_wと位相差−電圧変換回路の後段の位相帰還対応のゲ
インgθとの比g_w/gθが2よりも小としているこ
とを特徴とするブラシレスモータ。 6、前記特許請求の範囲第5項記載のものにおいて、 前記ゲインg_wおよびgθはそれぞれの電圧変換回路
後段に設けた演算増幅器の加算回路の入力抵抗R_wあ
るいはRθで決定されるものであって、R_w/Rθ<
2であることを特徴とするブラシレスモータ。
[Claims] 1. A brushless motor that includes a first sensor that detects the position of a rotating magnetic pole of a permanent magnet provided in a rotor, and that switches the excitation phase of a stator coil based on the first sensor signal, comprising: A second sensor that detects the phase and speed is provided, and this second sensor signal is compared with a reference signal from a reference oscillation circuit provided separately, and the respective and a digital-to-analog conversion circuit that generates a control voltage, and a phase synchronization circuit that performs constant-speed phase synchronization control using both of them, and the second phase synchronization circuit that is fed back to this phase synchronization circuit.
The number of pulses FG per motor revolution of the sensor satisfies the relationship FG>600/(T_m・N) with the product of the motor's mechanical time constant T_m and target constant speed N, A brushless motor characterized in that the first sensor and the second sensor are shared. 2. The brushless brushless according to claim 1, characterized in that a filter for removing jitter of the sensor is connected to a subsequent stage of a voltage conversion circuit that outputs a voltage according to a phase difference or a speed difference. motor. 3. In the device according to claim 2, the time constant T_f of the filter is equal to the speed feedback gain G_w.
A brushless motor characterized in that the value is smaller than the value obtained by dividing the phase feedback gain Gθ by the phase feedback gain Gθ. 4. The filter according to claim 2, characterized in that the time constant of the filter is smaller than the value obtained by dividing the total moment of inertia J_0 of the rotor by a coefficient D that determines the damping force of the system. brushless motor. 5. In the device described in claim 2, a gain g corresponding to speed feedback at a subsequent stage of the speed difference-voltage conversion circuit.
A brushless motor characterized in that a ratio g_w/gθ of _w and a gain gθ corresponding to phase feedback at a subsequent stage of the phase difference-voltage conversion circuit is smaller than 2. 6. The device according to claim 5, wherein the gains g_w and gθ are determined by the input resistance R_w or Rθ of an adder circuit of an operational amplifier provided after each voltage conversion circuit, R_w/Rθ<
A brushless motor characterized by: 2.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006003983A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-12 Hi-Lex Corporation Electrically driven cable drive device and electric brake device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006003983A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-12 Hi-Lex Corporation Electrically driven cable drive device and electric brake device
US8235181B2 (en) 2004-06-30 2012-08-07 Hi-Lex Corporation Electric cable drive device and electric brake device

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