KR940005139B1 - 모터제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

모터제어장치 및 그 방법
제1도는 종래의 모터제어장치의 구성블럭도.
제2도는 제1도에 따른 모터제어장치에 의한 속도제어를 위한 동작 타이밍도.
제3도는 제1도에 따른 모터제어장치에 의한 위상제어를 위한 동작 타이밍도.
제4도는 본 발명에 의한 모터제어장치의 구성블럭도.
제5도는 제4도에 채용된 마이콤에서 수행되는 모터의 속도 및 위상제어를 위한 흐름도.
제6도는 제4도에 채용된 마이콤내부에서 소프트웨어적으로 처리되는 속도제어를 위한 타이밍도.
제7도는 제4도에 채용된 마이콤내부에서 소프트웨어적으로 처리되는 위상제어를 위한 타이밍도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 20 : 파형정형부 30 : 마이콤
40 : D/A변환부 50 : 모터구동부
M : 모터 AMP1, AMP2 : 증폭기
본 발명은 서보회로를 구비한 영상 또는 음향기기에 있어서, 모터제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 마이콤을 이용하여 모터의 속도 및 위상을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 영상기기 또는 음향기기에 채용된 서보회로는 자동제어에 따라 일정한 속도를 유지하기도 하고 어떤 기준신호와의 위상관계를 일정하게 유지시키는 역할을 담당한다. 이러한 서보회로에 의해 제어되는 모터는 내부에 장착되어 있는 주파수발진기(Frequency generator)에 의해 모터의 회전수를 일정하게 유지하도록 속도를 제어한다. 또한, 모터내부에 장착되어 있는 위상발진기(Phase generator)에 의해 모터 또는 헤드의 위치와 수직동기신호등의 기준신호와의 위상관계를 일정하게 유지한다.
종래에는 제1도에 도시된 바와 같이 모터(M)의 회전축에 설치된 자성체와 모터내부에 주파수발생기(Frequency Generator : 이하 FG라고 함) 및 위상발생기(Phase Geneator : 이하 PG라고 함)가 내장되어 있다.
파형정형부(1)에서는 증폭기(AMP1)를 통해 증폭된 상기 FG로부터 발생된 사인파파형의 FG 신호를 구형파신호형태로 파형정형한 후 카운터로 구성된 에러검출부(2)에 전송한다.
상기 에러검출부(2)에는 제2a도에 도시된 바와 같이 모터(M)가 1회전하는 동안 제2b도에 도시된 클럭에 따라 카운팅하고, 이 카운팅한 값(ND)은 모터의 회전수에 따라 미리 정해져 있기 때문에 제2c도 및 제2d도에 도시된 바와 같이 모터의 속도에 따라 FG 신호의 상승시점이 변동된다.
PWM 발생부(5)에서는 FG 신호의 주기가 변동되면 이에 상응하는 PWM 듀티가 결정되어 제2e도에 도시된 바와 같이 PWM 신호로 출력된다. 즉, 모터(M)의 속도가 빨라지면 FG 신호의 주기가 짧아지게 되므로 PWM 듀티가 작아지게 된다. 모터(M)의 속도가 느리게 되면 FG 신호의 주기가 길게 되므로 PWM 듀티가 커지게 된다. 검파범위(R)가 벗어나면 " 하이(1)" 또는 "로우(0)" 신호가 출력된다.
LPF(6)에서는 상기 PWM 발생부(5)로부터 출력되는 PWM 신호를 직류전압신호로 모터(M)를 구동할 수 있도록 모터구동부(7)에 공급한다.
한편, 모터(M)의 위상제어는 모터내부에 있는 PG로부터 발생되는 제3a도에 도시된 바와 같이 PG신호를 파형정형부를 통해 에러검출부(4)에 출력한다.
상기 에러검출부(4)에서는 PG 신호의 한주기 동안 카운팅한 총카운트값(ND)을 제3c도에 도시된 클럭에 따라 현재의 PG 신호의 상승엣지에서 바로전 단계의 PG 신호의 상승엣지 시점까지 카운팅하게 된다.
PWM 발생부(5)에서는 바로 전단계의 PG 신호의 상승엣지와 제3b도에 도시된 기준신호 하강엣지를 비교하여 차가 생기면 이 차에 상응하는 PWM 듀티가 결정되어 PWM 신호를 출력된다.
LPF(6)에서는 상기 PWM 발생부(5)로부터 출력되는 신호를 직류전압신호로 변환하여 모터(M)를 제어하도록 모터구동부(6)에 출력한다.
그러나, 상술한 모터제어장치는 모터의 위상 및 속도제어를 하드웨어적으로 처리하기 때문에 구성회로가 복잡해지고 모터의 기종이 바뀌게 되면 호환성이 없기 때문에 사용되는 모터의 기종에 따라 변형해야 하는 분제점이 있었다.
상술한 문제점을 극복하기 위하여, 본발명의 목적은 마이콤을 이용하여 모터의 속도 및 위상을 제어하기 위한 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 마이콤을 이용하여 소프트웨어적으로 모터의 속도 및 위상을 제어하여 각종 모터의 호환성을 갖는 모터제어방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 모터의 회전속도를 감지하는 제1감지수단과, 모터의 위치를 감지하는 제2감지수단과, 상기 제1감지수단으로부터 감지된 신호의 주기를 카운팅하고, 이 카운트값은 기준신호와 비교해서 그 차값은 속도제어신호로 출력하며, 상기 제2감지수단으로부터 감지된 신호와 기준신호와의 위상차를 카운팅하고 이 카운트값은 위상제어신호로 출력하는 마이콤과, 상기 마이콤으로부터 출력되는 디지탈신호형태의 속도 또는 위상제어신호를 직류전압신호로 변환하기 위한 D/A 변환수단과, 상기 D/A 변환수단으로부터 출력되는 직류전압신호에 의해 모터의 속도 및 위상을 제어하는 모터구동수단을 포함함을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명은 모터의 회전속도를 감지하는 제1감지수단, 모터의 위치를 감지하는 제2감지수단을 구비하는 서보장치의 모터제어방법에 있어서, 상기 제1감지수단으로부터 발생되는 FG 신호를 유입하는 제1신호입력단계와, FG 신호의 상승엣지에서 다음 FG 신호의 상승엣지기간동안 카운팅해서 현재 입력되는 FG 신호의 주기를 검출하는 속도검출단계와, 상기 속도검출단계의 결과값을 미리 정해진 기준신호의 바이어스기간과 비교해서 바이어스기간보다 작을 경우에는 기저상태의 레벨신호를 출력하여 속도를 감소시키고, 바이어스기간보다 크고 임계범위보다 클 경우에는 여기 상태의 레벨신호를 출력하여 속도를 증가시키며, 바이어스기간보다 크고 임계 범위내일때는 계산된 현재의 모터의 회전주기와 설정된 기준 바이어스기간과의 차값으로 모터의 속도를 제어하는 속도제어단계와, 상기 제2감지수단으로부터 발생되는 PG신호를 유입하는 제2신호입력단계와, 상기 제2신호입력단계에서 입력된 PG 신호의 하강엣지되는 순간에 대응하는 기준신호의 위치를 검출하는 위상차검출단계와, 상기 위상차검출단계에서 검출된 위상차가 미리 정해진 바이어스기간과 비교해서 바이어스기간보다 작을 경우에는 기저레벨의 신호를 바이어스기간보다 크고 임계값범위를 벗어나면 여기상태의 레벨신호를, 바이어스기간보다 크고 임계값범위이내일 경우에는 현재의 위상차주기와 미리 설정된 기준신호의 바이어스기간과의 차값으로 모터의 위상을 제어하는 위상제어단계를 포함함을 특징으로 하고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 모터제어장치 및 그 방법에 대하여 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
제4도는 본 발명에 의한 모터제어장치의 구성블럭도이다.
제4도에 의하면, FG 및 PG는 모터(M) 내부에 장착된다. 제1증폭기(AMP1)의 입력단은 FG의 출력단에, 출력단은 제1파형정형부(10)의 입력단에 각각 접속된다. 제2증폭기(AMP2)의 입력단은 PG의 출력단에, 출력단은 제2파형정형부(20)의 입력단에 접속된다.
마이콤(30)은 상기 제1 또는 제2파형정형부(10)로부터 출력되는 PG, FG 신호를 카운팅하는 타이머카운터(31)와, 상기 타이머카운터(31)의 출력을 래치하는 제1래치(32)와, 미리 설정된 기준 FG 및 PG 신호의 바이어스값을 카운팅하는 프로그래머블카운터(33)와, 상기 프로그래머블카운터(33)의 출력을 래치하는 제2래치(34)와, 상기 타이머카운터(31)가 상기 제2파형정형부(20)의 출력을 카운팅할때 동작되는 기준카운터(35)와, 상기 기준카운터(35)의 출력을 래치하는 제3래치(36)와, 상기 제1 내지 제3래치(32,34,36)의 출력을 연산하는 중앙연산처리장치(Central Processing Unit ; 이하 CPU라고 지칭함)(37)로 구성된다.
D/A 변환부(40)의 입력단은 CPU(37)의 출력단에, 출력단은 모터(M)를 구동하는 모터구동부(50)에 각각 결합되어 있다.
제5도는 제4도에 채용된 마이콤에서 수행되는 모터의 속도 및 위상제어를 위한 흐름도이다.
제5도에 의하면, S1단계는 제1신호입력단계에 해당하고, S2 내지 S5단계는 속도검출단계에 해당하고, S6 내지 S14단계는 속도제어단계에 해당하고, S15단계는 제2신호입력단계에 해당하고, S16 내지 S19단계는 위상차검출단계에 해당하고, S20 내지 S27단계는 위상제어단계에 해당한다.
이어서, 제4도의 동작을 제5도 내지 제7도를 결부시켜 설명하기로 한다.
제4도에 의하면, 파형정형부(10)에서는 제6a도에 도시된 바와 같이 FG로부터 발생된 사인파파형의 FG 신호를 증폭기(AMP1)를 통해 구형파신호형태로 정형한 후 마이콤(30)에 출력한다.
상기 마이콤(30)의 타이머카운터(31)에서는 상기 제1파형정형부(10)로부터 출력되는 FG 신호를 카운트하여 제6b도에 도시된 바와 같이 FG 신호의 상승엣지순간의 데이타(b)와 다음 상승엣지순간의 데이타(a)를 제1래치(32)에 저장한 후 리세트된다(S1∼S4단계).
CPU(37)에서는 상기 제1래치(32)로부터 데이타(a) 및 데이타(b)를 유입하여 데이타(a)에서 데이타(b)를 감산하여 모터가 1회전하는 주기(T)를 계산한다(S5단계).
한편, 프로그래머블카운터(33)에서는 상기 제1타이머카운타(31)가 동작되는 순간 제6c도에 도시된 바와 같이 기준 FG 신호의 바이어스기간(TS)을 카운팅한 후 제2래치(34)에 저장한다.
CPU(37)에서는 제6도의 (C)에 도시된 바와 같이, 연산된 현재의 FG 신호의 주기(T)와 제2래치(34)로부터 출력되는 기준 FG 신호의 바이어스기간(TD)를 비교해서 T〈TD이면 "로우(0)"레벨의 디지탈신호를, T가 미리 설정된 임계범위(TS)와 기준 FG 신호의 바이어스기간(TD)를 가산한 값(TS+ TD)보다 초과하면 "하이(1)"레벨의 디지탈신호를, TD≤T≤TD+TS이면 현재 FG 신호의 주기(T)에서 기준신호의 바이어스기간(TD)과의 차(DSP=T-TD)분에 해당하는 레벨을 갖는 디지탈신호를 D/A 변환부(40)에 출력한다(S6∼S10단계).
상기 D/A 변환부(40)에서는 상기 CPU(37)의 연산된 디지탈신호를 아날로그신호형태로 변환하여 모터구동부(50)에 공급한다.
모터구동부(50)에서는 현재의 FG 신호가 기준 FG 신호보다 임계범위(TS)를 벗어나 빠른 경우(T〈TD) "로우"전압레벨의 신호로 모터(M)를 구동하여 속도가 감소하도록 제어하고, 현재의 FG 신호가 기준 FG 신호보다 임계범위(TS)를 벗어나 느린 경우(T〉TD+TS), ""하이"전압레벨의 신호로 모터(M)을 구동하여 속도가 빨라지도록 제어하고, 현재의 FG 신호가 속도제어 임계범위에 있을 경우(TD≤T≤TD+TS) T-TD에 해당하는 레벨의 전압신호로서 모터를 제어한다.
이렇게 모터를 제어하여 TD≤T≤TD+TS이면, CPU(37)로부터 출력되는 T-TD에 해당하는 레벨신호를 소정횟수(여기서는 128) 반복해서 정확하게 모터의 속도를 제어한다(S11∼S14단계). 여기서, 카운트량(NC) 128은 내부카운터(도시되지 않음)에서 카운트한다.
한편, 제2파형정형부(20)에서는 제7a도에 도시된 바와 같이 PG로부터 발생된 PG 신호를 정형한 후 마이콤(30)에 공급한다(S15단계).
마이콤(30)의 타이머카운터(31)에서는 상기 파형정형부(10)로부터 출력되는 PG 신호를 제7b도에 도시된 바와 같이 카운트하여 기준카운터(35)에서 카운트하는 동안 PG 신호의 하강엣지순간의 데이타(a1)와 타이머카운터(31)가 리세트되는 순간의 데이타(b1)를 제1 및 제3래치(32,36)에 저장한다.
상기 제3래치(36)에서는 제7c도에 도시된 바와 같이 상기 기준카운터(35)에서 카운트하는 동안 상기 타이머카운터(31)가 리세트되는 순간에 대응된 데이타(g)를 저장한다(S16∼S18단계).
CPU(37)에서는 위상차(T)를 프로그램된 식(1)로 구한다(S19단계).
즉, 제7d도에 도시된 바와 같이 상기 CPU(37)에서는 연산된 현재의 PG 신호의 위상차(T)와 기준 PG 신호의 바이어스기간(TD)와 비교해서 T〈TD이면 "로우(0)"레벨의 디지탈신호를, T가 미리 설정된 임계범위(TS)와 기준 PG 신호의 바이어스기간(TD)를 가산한 값(TS+ TD)보다 초과하면 "하이(1)"레벨의 디지탈신호를, TD≤T≤TD+TS이면 현재 PG 신호의 주기(T)에서 기준신호의 바이어스기간(TD)와의 차(DSH=T-TD)분에 해당하는 레벨을 갖는 디지탈신호를 D/A 변환부(40)에 출력한다.
상기 D/A 변환주(40)에서는 상기 CPU(37)로부터 출력되는 디지탈 신호를 아날로그신호형태로 변환하여 모터구동부(50)에 공급한다.
모터구동부(50)에서는 현재 PG 신호가 기준 PG 신호보다 임계범위(TS)를 벗어나 위상이 앞서는 경우 (T〈TD)에는 "로우"전압레벨의 신호로 모터(M)을 구동하여 위상이 늦추어지도록 제어하고, 현재의 PG 신호가 기준 PG 신호보다 임계범위(TS)를 벗어나 PG 위상이 지연된 경우(T〉TD+ TS)에는 하이"전압레벨의 신호로 모터(M)를 구동하여 위상이 앞서도록 제어하고, 현재의 FG 위상제어 위상이 임계범위에 있을 경우(TD≤T≤TD+TS)에는 T-TD에 해당하는 레벨의 전압신호로서 모터를 제어하게 된다(S20∼S24단계).
이렇게 모터를 제어하여 위상차 주기가 TD≤T≤TD+TS이면, CPU(37)로부터 출력되는 T-TD에 해당하는 값으로 소정횟수(여기서는128) 반복해서 정확하게 모터의 위상을 제어한 후 S1단계로 피이드백 한다(S25-S27단계).
이상으로 상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 모터제어장치 및 그 방법은 마이콤을 이용하여 소프트웨어적으로 처리하여 모터의 속도 및 위상을 제어함으로써 기종이 다른 모터일지라도 하드웨어의 변형없이도 모터의 속도 및 위상을 제어할 수 있는 호환성을 갖는다.

Claims (5)

  1. 모터의 회전속도를 감지하는 제1감지수단과, 모터의 위치를 감지하는 제2감지수단과, 상기 제1감지 수단으로부터 감지된 신호의 주기를 카운팅하고, 이 카운트값은 기준신호와 비교해서 그 차값은 속도제어신호로 출력하며, 상기 제2감지수단으로부터 감지된 신호와 기준신호와의 위상차를 카운팅하고 이 카운트값은 위상제어신호로 출력하는 마이콤과, 상기 마이콤으로부터 출력되는 디지탈신호형태의 속도 또는 위치제어신호를 직류전압신호로 변환하기 위한 D/A 변환수단과, 상기 D/A 변환수단으로부터 출력되는 직류전압에 의해 모터를 제어하는 모터구동수단을 포함함을 특징으로 하는 모터제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마이콤은 상기 제1 또는 제2감지수단으로부터 출력되는 PG, FG 신호를 카운팅하는 타이머카운터와, 미리 설정된 기준 FG 및 PG 신호의 바이어스값을 카운팅하는 프로그래머블 카운터와, 상기 타이머카운터가 PG 신호를 카운팅할때 동작되며 기준신호를 카운팅하는 기준카운터와, 상기 타이머카운터, 프로그래머블 카운터, 기준카운터의 출력을 래치하는 복수의 래치와, 상기 복수의 래치로부터의 미리 프로그램되어진 식에 의해 연산하는 중앙연산처리장치를 포함함을 특징으로 하는 모터제어장치.
  3. 모터의 회전속도를 감지하는 제1감지수단과, 모터의 위치를 감지하는 제2감지수단을 구비한 서보장치의 모터제어방법에 있어서, 상기 제1감지수단으로부터 발생되는 FG 신호를 유입하는 제1신호입력단계와, 상기 제1신호입력단계로부터 유입된 FG 신호의 상승엣지에서 다음 FG 신호의 상승엣지기간동안 카운팅해서 현재 입력되는 FG 신호의 주기를 연산하는 속도검출단계와, 상기 속도검출단계의 결과값을 미리 정해진 기준신호의 바이어스기간과 비교해서 바이어스기간보다 작은 경우에는 기저상태의 레벨신호로 출력하여 속도를 감소시키고, 바이어스기간보다 크고 임계범위보다 클 경우에는 여기상태의 레벨신호를 출력하여 속도를 증가시키며, 바이어스 기간보다 크고 임계범위이내에 있으면 현재의 회전주기와 설정된 기준신호의 바이어스기간의 차에 해당하는 신호로 모터의 속도를 제어하는 속도제어단계와, 상기 제2감지수단으로부터 발생되는 PG 신호를 유입하는 제2신호입력단계와, 상기 제2신호입력단계에서 제2감지수단에 의해 입력된 PG 신호를 카운팅해서 이 PG 신호가 하강엣지가 되는 순간에 대응하는 기준신호의 위치를 검출하는 위상차검출단계와, 상기 위상차검출단계에서 검출된 위상차가 미리 정해진 바이어스기간과 비교해서 바이어스기간보다 작을 경우에는 기저레벨의 신호로, 바이어스기간보다 크고 임계범위를 벗어나면 여기 레벨의 신호로, 바이어스기간보다 크고 임계범위이내에 있으면 현재의 위상차와 미리 설정된 기준신호의 바이어스기간의 차값으로 모터의 위상을 제어하는 위상제어단계를 포함함을 특징으로 하는 모터제어방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 속도제어단계는 상기 속도검출단계의 결과값이 바이어스기간보다 크고 임계범위이내에서 현재의 회전주기와 설정된 기준신호의 바이어스기간과의 차값으로 모터를 제어할 수 있도록 소정횟수 반복한 후 상기 제2신호입력단계를 수행함을 특징으로 하는 모터제어방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 위상제어단계는 상기 위상차검출단계의 결과값이 바이어스기간보다 크고 임계범위이내에서 현재의 위상차와 미리 설정된 바이어스기간과의 차값으로 모터를 제어할 수 있도록 소정횟수 반복한 후 상기 제1신호입력단계를 피이드백함을 특징으로 하는 모터제어방법.
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