DE4190247C2 - Verfahren zum Betreiben eines bürstenlosen Motors - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft
ein Verfahren
zum Betreiben eines bürstenlosen Motors
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
(IEEE Transact. on Ind. Appl. Vol. IA-21 No. 4. 1985, S. 595-601).
Gewöhnlich benötigt ein bürstenloser Motor einen De
tektor zum Erfassen der Position von magnetischen Polen ei
nes Rotors des Motors. Jedoch,
wo es schwierig ist, den Polpositionsdetektor zu verwenden,
wird ein Verfahren angewandt, bei dem der Polpositionsde
tektor weggelassen und ein Kommutierungssignal für den Mo
tor auf der Grundlage eines in der Ankerwicklung induzier
ten Spannungssignals erzeugt wird. Dieses Verfahren soll
nun erläutert werden.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer her
kömmlichen Einrichtung zum Betreiben eines bürstenlosen Mo
tors. Bezugszeichen 1 bezeichnet eine Gleichstrom
quelle und Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Gruppe von Halb
leiterschaltelementen, die durch sechs Transistoren U bis Z
sechs mit den Transistoren invers parallel geschalteten
Dioden gebildet ist. Bezugszeichen 3 bezeichnet einen bür
stenlosen Motor, der durch eine dreiphasig geschaltete An
kerwicklung 4 und einen Magnetmotor 5 gebildet ist. Bezugs
zeichen 6 bezeichnet eine Rotorpositionserfassungseinrich
tung, die aus drei Filtern 61 bis 63 und einer Gruppe 64
von Vergleichern gebildet ist. Bezugszeichen 7 bezeichnet
eine Kommutierungssignalerzeugungseinrichtung, die eine lo
gische Operation bezüglich Rotorpositionserfassungssignalen
6U, 6V und 6W als Ausgangssignale der Rotorpositionserfas
sungseinrichtung durchführt, um Kommutierungssignale 7U bis
7Z der Transistoren in der Halbleiterschaltelementgruppe 2
zu erzeugen. Derartige Einrichtungen sind beispielsweise aus der
JP-59-36 520 B2 oder den IEEE Transact. on
Industry Applications (Vol. IA-21, No. 4, 1985, S 595-601
bekannt.
Mit dem obigen Aufbau empfängt die Kommutierungssi
gnalerzeugungseinrichtung 7 in einem Rotorpositionserfas
sungsbetriebsmodus, in dem ein in der Ankerwicklung 4 indu
ziertes Spannungssignal erfaßt und der bürstenlose Motor 3
durch ein Kommutierungssignal betrieben wird, das auf der
Grundlage eines durch Umwandlung des Spannungssignals durch
die Rotorpositionserfassungseinrichtung 6 erhaltenen Erfas
sungssignals erzeugt wurde, Rotorpositionserfassungssignale
6U bis 6W, wie in Fig. 2 gezeigt, und führt daran eine lo
gische Operation durch, um Kommutierungssignale 7U bis 7Z
zu erhalten. Die Transistoren in der Halbleiterschaltele
mentgruppe 2 werden durch diese Kommutierungssignale umge
schaltet, wodurch bewirkt wird, daß der bürstenlose Motor
kontinuierlich ein Drehmoment erzeugt.
Andererseits wird während einer Zeit, wenn der bür
stenlose Motor 3 angehalten ist, keine induzierte Spannung
erzeugt. Nach Aktivierung werden daher die Kommutierungssi
gnale 7U bis 7Z, wie in Fig. 2 gezeigt, mit einer niedri
gen Frequenz zugeführt, um den bürstenlosen Motor 3 mit ei
ner niedrigen Drehzahl zwangsweise zu drehen. Durch diese
Drehung werden in der Ankerwicklung 4 induzierte Spannungen
erzeugt. Die induzierten Spannungen werden durch die Rotor
positionserfassungseinrichtung 6 umgewandelt, um die Rotor
positionserfassungssignale 6U bis 6W, wie in Fig. 2 ge
zeigt, zu erhalten. Der obige Betriebsmodus ist ein syn
chronisierter Betriebsmodus. Zu dem Zeitpunkt, wenn solche
Rotorpositionserfassungssignale in dem synchronisierten Be
triebsmodus begründet worden sind, wird eine Signalquelle
für die Kommutierungssignale 7U bis 7Z auf die Rotorpositi
onserfassungssignale 6U bis 6W umgeschaltet, um dadurch
einen Übergang in den Rotorpositionserfassungsbetriebsmodus
herbeizuführen. Bei Verfahren, die aus der DE 30 12 833 A1
und der DE 30 36 908 C2 bekannt sind, erfolgt das Umschalten
in der Rotorpositionsserfassungsbetriebsmodus bei vorher
festgelegten Drehzahl. Aus der DE 30 12 833 A1
ist ferner ein Verfahren bekannt, bei dem der bürstenlose
Motor vor dem Starten in eine festgelegte Position überführt wird.
Bei dem obigen Aufbau ist eine festverdrahtete Schaltung
für die Kommutierungssignalerzeugungseinrichtung 7
wohlbekannt, die aus den Positionserfassungssignalen 6U bis
6W durch logische Operationen die Kommutierungssignale 7U
bis 7Z erzeugt.
In dem Falle, wo ein Mikrocomputer als Kommutierungssignalerzeugungseinrichtung
7 verwendet wird, kann ein Verfahren
in Betracht gezogen werden, bei dem der Mikrocomputer
in dem Rotorpositionserfassungsbetriebsmodus ständig
die Rotorpositionserfassungssignale 6U bis 6W überwacht und
die Kommutierungssignale 7U bis 7Z in Ansprache auf die
(hohen oder niedrigen) Pegel der Rotorpositionserfassungssignale
erzeugt. Bei diesem Verfahren erfolgt die Überwachung
der Werte der Rotorpositionserfassungssignale selbst
in dem Falle, wo der Übergang von dem synchronisierten Betriebsmodus
auf den Rotorpostionserfassungsbetriebsmodus
erfolgt. Daher ist ein glatter Übergang möglich, ohne daß
die zeitliche Lage des Übergangs speziell in Betracht gezogen
werden muß.
Jedoch muß der Mikrocomputer bei dem obigen Verfahren
die Rotorpositionserfassungssignale häufig abgreifen. Dem
entsprechend wird der größere Teil der Steuerkapazität des
Mikrocomputers zum Betreiben des bürstenlosen Motors ver
wendet und deshalb ist eine andere Steuerung oder eine
Steuerung für eine Einrichtung, in der von dem bürstenlosen
Motor Gebrauch gemacht wird, begrenzt.
Auch wird, wenn die Anzahl der Häufigkeit des Abgrei
fens zum Zwecke der Durchführung einer anderen Steuerung
vermindert wird, ein Fehler in der Phase des Kommutierungs
signals erzeugt.
Um das obige Problem bei diesem Verfahren zu lösen,
kann ein Verfahren in Betracht gezogen werden, bei dem die
ansteigenden und abfallenden Flanken der Rotorpositionser
fassungssignale abgenommen werden. Nämlich, wie in Fig. 1
gezeigt ist, existieren das erste bis sechste Muster als
Ausgangsmuster der Kommutierungssignale 7U bis 7Z entspre
chend dem Flankenübergang der Rotorpositionserfassungssi
gnale 6U bis 6W und diese Muster werden in einer Folge ab
dem ersten Muster ausgegeben.
Beispielsweise, wenn zu einem Zeitpunkt a der Anstieg
des Rotorpositionserfassungssignals 6U erfaßt wird, werden
die Kommutierungssignale mit dem ersten Muster ausgegeben.
Danach, wenn zu einem Zeitpunkt b die Flanke des Rotorposi
tionserfassungssignals 6W erfaßt wird, wird das Muster der
Kommutierungssignale auf das zweite Muster umgeändert.
Nachfolgend werden die Flanke von 6V, der Anstieg von 6U,
die Flanke von 6W und die Flanke von 6V jeweils zu den
Zeitpunkten c, d, e bzw. f abgenommen und das dritte bis
sechste Muster aufeinanderfolgend jeweils als die Muster
der Kommutierungssignale ausgegeben. Nach dem Ausgeben der
sechs Muster wird wieder beim Anstieg von 6U das erste Mu
ster ausgegeben und der gleiche Vorgang wird wiederholt.
Bei diesem Verfahren ist es ausreichend, daß der Mikrocom
puter nur die Flanken der Rotorpositionserfassungssignale
als Unterbrechungsignale behandelt. Während der übrigen
Zeit kann der Mikrocomputer eine andere Steuerung durchfüh
ren. Daher ist die Nutzungseffektivität des Mikrocomputers
beträchtlich verbessert.
Bei dem obigen Verfahren jedoch ist, weil die Flanken
der Rotorpositionserfassungssignale 6U bis 6W und die Folge
der Kommutierungssignale 7U bis 7Z eindeutig bestimmt sind,
ein glattes Betreiben des Motors nicht möglich, wenn nicht
die Ausgangsfolge des ersten bis sechsten Musters strikt
eingehalten wird. Insbesondere besteht ein Problem darin, daß
ein glatter Übergang unmöglich ist, wenn die Rotorpositionser
fassungssignale und die Kommutierungssignale zu einem Zeit
punkt des Übergangs vom synchronisierten Betriebsmodus in den
Rotorpositionserfassungsbetriebsmodus nicht in einer - richtigen
Folge miteinander verknüpft werden.
Bei Verfahren zum Betreiben eines bürstenlosen Motors,
die beispielsweise aus der JP-59-36520 B2 der den IEEE Transact.
on Ind. Appl. Vol. IA-21, No. 4, 1985, Seiten 595 bis 601 be
kannt sind, werden während eines synchronisierten Betriebsmo
dus n Arten von Treiberschwingungsformen mit dem ersten bis n
ten Muster sequentiell ausgegeben, und das Ausgeben des n-ten
Musters ist gefolgt von einem zyklischen Ausgeben der Muster
wieder in einer Folge von dem ersten Muster, wodurch ein ro
tierendes Magnetfeld in der Ankerwicklung erzeugt wird. Nach
dem Übergang von dem synchronisierten Betriebsmodus in den Ro
torpositionserfassungsbetriebsmodus wird eine Signalquelle für
die Erzeugung des Kommutierungssignals von dem externen Signal
auf das Rotorpositionserfassungssignal umgeschaltet. Bei die
sen Verfahren erfolgt die Umschaltung in den Rotorpositionser
fassungsbetriebsmodus dann, wenn die Phasendifferenz zwischen
den in den Ankerwicklungen des bürstenlosen Motors induzierten
Spannungssignalen und der extern aufgegebenen Treiberschwin
gungsform einen bestimmten Wert unterschreitet. Der Wert der
Phasendifferenz, bei dem das Umschalten erfolgreich durchge
führt werden kann, ohne daß der Motor aus dem Tritt gerät,
hängt dabei im allgemeinen von der Motorlast ab. Ein derarti
ger Startvorgang eines bürstenlosen Motors erfolgt daher nur
dann störungsfrei, wenn die Motorlast nach Festlegung des Wer
tes der Phasendifferenz, bei der das Umschalten erfolgt, nicht
mehr geändert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung
eines Verfahrens zum Starten eines bürstenlosen Motors, das
das störungsfreie Starten des Motors ohne Rücksicht auf die
Motorlast ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dazu, nachdem das (n-1)-te Muster
ausgegeben worden ist und zu einem Zeitpunkt, wenn das n-te
Muster nachfolgend auszugeben ist, auf das Rotorpositionser
fassungssignal umgeschaltet, wobei ein Muster des Ro
torpositionserfassungssignals entsprechend einem Muster des
selben zu der Zeit der Ausgabe des n-ten Musters der Treiber
schwingungsformen mit einem spezifizierten Muster verglichen
wird und die Signalquelle zum Erzeugen des Kommutierungssi
gnals für einen Übergang zu dem Rotorpositionserfassungsbe
triebsmodus unmittelbar nachdem die beiden Muster miteinander
übereingestimmt haben von dem externen Signal auf das Rotorpo
sitionserfassungssignal umgeschaltet wird.
Bei einem derartigen Vorgehen wird der Vergleich der Pha
sendifferenz zwischen induzierten Spannungssignalen und einer
von außen aufgegebenen Treiberschwingungswellenform mit einem
festgelegten Wert vermieden, so daß die genannten Schwierig
keiten nicht auftreten. Ferner erfolgt der Mustervergleich bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren lediglich während der Ausgabe
eines von n Mustern der Treiberschwingungsformen, so daß die
Mustervergleichseinrichtung während der übrigen Zeit für an
dere Operationen zur Verfügung steht.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen
Einrichtung, mit der die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Betreiben eines bürstenlosen
Motors möglich ist,
Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm von
Rotorpositionserfassungssignalen und Kommutierungssignalen in
der herkömmlichen Einrichtung,
Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm von
Rotorpositionserfassungssignalen, Kommutierungssignalen und
Betriebsmoden bei der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 4 zeigt
den Aufbau einer anderen Einrichtung zum Betreiben
eines bürstenlosen Motors
nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren.
In der Fig. 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 eine Gleichstromquelle, und Be
zugszeichen 2 bezeichnet eine Gruppe von Halbleiterschaltele
menten, die aus sechs Transistoren U bis Z und sechs mit den
Transistoren umgekehrt parallel geschalteten Dioden gebildet
ist. Bezugszeichen 3 bezeichnet einen bürstenlosen Motor, der
aus einer dreiphasig geschalteten Ankerwicklung 4 und einem
Magnetrotor 5 gebildet ist. Bezugszeichen 6 bezeichnet eine
Rotorpositionserfassungseinrichtung, die aus drei Filtern 61
bis 63 und einer Gruppe 64 von Vergleichern gebildet ist. Be
zugszeichen 7 bezeichnet einen Mikrocomputer als Kommutie
rungssignalerzeugungseinrichtung, die eine logische Operation
-bezüglich den von der Rotorpositionserfassungseinrichtung 6
ausgegebenen Rotorpositionserfassungssignalen 6U, 6V und 6W
durchführt, um die Kommutierungssignale 7U bis 7Z der
Transistoren in der Halbleiterschaltelementgruppe 2 zu erzeu
gen, um dadurch jeweils die Transistoren U bis Z umzuschalten.
Als nächstes soll das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegen
den Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert wer
den.
In Fig. 4 zeigen
Bezugszeichen 1 bis 7 Komponenten, die denen der in
Fig. 1 dargestellten Einrichtung ähnlich sind. Daher soll de
ren Erläuterung weggelassen werden. Das Bezugszeichen 8 be
zeichnet eine Mustervergleichseinrichtung, die die Rotor
positionserfassungssignale 6U bis 6W mit einem spezifizierten
Muster (L, L, H) vergleicht und ein Ausgangssignal an den
Mikrocomputer 7 liefert, wenn (6U, 6V, 6W) = (L, L, H) festge
stellt worden ist.
Nun soll der Betrieb der Einrichtung zum Betreiben eines
bürstenlosen Motors mit dem obigen Aufbau beschrieben werden.
Der bürstenlose Motor 3 wird durch Anlegen von von dem
Mikrocomputer ausgegebenen niederfrequenten Kommutierungssi
gnalen 7U bis 7Z, wie in Fig. 3 gezeigt, in Betrieb genommen.
Zu dem Zeitpunkt, wenn ausreichende Rotorpositionserfassungs
signale sichergestellt sind, wartet der Mikrocomputer 7 auf
den Empfang eines Ausgangssignals der Mustervergleichsein
richtung 8. Sobald das fünfte Muster der Kommutierungssignale
als Synchronisierungssignal ausgegeben ist, nehmen die Rotor
positionserfassungssignale ein Muster (6U, 6V, 6W) = (L, L, H)
entsprechend einem Muster zu der Zeit der Ausgabe des sechsten
Musters der Kommutierungssignale
an. In diesem Augenblick liefert die Mustervergleichs
einrichtung 8 ein Ausgangssignal an den Mikrocomputer 7,
das wiederum zu einem Umschalten von einem synchronisierten
Betriebsmodus in einen Rotorpositionserfassungsbetriebs
modus führt. Danach, zu einem Zeitpunkt, wenn 6U als
nächstes ansteigt, wenn sich der bürstenlose Motor dreht,
werden die Kommutierungssignale 7U bis 7Z das erste Muster
annehmen. Nachfolgend werden die Kornmutierungssignale
sequentiell auf der Grundlage der Rotorpositionserfassungs
signale erzeugt. Das bedeutet, daß der bürstenlose Motor in
dem Rotorpositionserfassungsbetriebsmodus betrieben wird.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN IN DEN FIGUREN
1 GLEICH STROMQUELLE
2 GRUPPE VON HALBLEITERSCHALTELEMENTEN
3 BÜRSTENLOSER MOTOR
4 ANKERWICKLUNG
5 MAGNETROTOR
6 ROTORPOSITIONSERFASSUNGSEINRICHTUNG
6U∼6W ROTORPOSITIONSERFASSUNGSSIGNAL
7 KOMMUTIERUNGSSIGNALERZEUGUNGSEINRICHTUNG (MIKROCOMPUTER)
7U∼7Z KOMMUTIERUNGSSIGNAL
8 MUSTERVERGLEICHSEINRICHTUNG
2 GRUPPE VON HALBLEITERSCHALTELEMENTEN
3 BÜRSTENLOSER MOTOR
4 ANKERWICKLUNG
5 MAGNETROTOR
6 ROTORPOSITIONSERFASSUNGSEINRICHTUNG
6U∼6W ROTORPOSITIONSERFASSUNGSSIGNAL
7 KOMMUTIERUNGSSIGNALERZEUGUNGSEINRICHTUNG (MIKROCOMPUTER)
7U∼7Z KOMMUTIERUNGSSIGNAL
8 MUSTERVERGLEICHSEINRICHTUNG
Claims (1)
- Verfahren zum Betreiben eines bürstenlosen Motors mit ei nem Rotorpositionserfassungsbetriebsmotors des Erfassens eines in einem Anker eines einen Magnetrotor aufweisenden bürstenlo sen Motors induzierten Spannungssignals und Betreibens des bürstenlosen Motors durch ein Kommutierungssignal, das auf der Grundlage eines durch Umwandlung des Spannungssignals mittels einer Rotorpositionserfassungseinrichtung erhaltenen Rotorpo sitionserfassungssignals erzeugt wurde, und einem synchroni sierten Betriebsmodus des zwangsweisen Betreibens des bürsten losen Motors durch Erzeugen eines rotierenden magnetischen Feldes unter Verwendung eines aus einem externen Signal er zeugten Kommutierungssignals, bis das Rotorpositionserfas sungssignal sich eingestellt hat, bei dem in dem synchroni sierten Betriebsmodus n Arten von Treiberschwingungsformen mit ersten bis n-ten Mustern sequentiell ausgegeben werden, wobei der Ausgabe des n-ten Musters ein zyklisches Ausgeben der Mu ster wieder in einer Folge ab dem ersten Muster folgt, wodurch ein rotierendes magnetisches Feld in der Ankerwicklung erzeugt wird, und nach dem Übergang von dem synchronisierten Betriebs modus in den Rotorpositionserfassungsmodus zur Erzeugung des Kommutierungssignals von dem externen Signal auf das Rotorpo sitionserfassungssignal umgeschaltet wird, dadurch gekenn zeichnet, daß die Umschaltung erfolgt, nachdem das (n-1)-te Muster ausgegeben worden ist und zu einem Zeitpunkt, wenn das n-te Muster nachfolgend auszugeben ist, wobei ein Muster des Rotorpositionserfassungssignals entsprechend einem Muster des selben zu der Zeit der Ausgabe des n-ten Musters der Treiber schwingungsformen mit einem spezifizierten Muster verglichen wird und die Signalquelle zum Erzeugen des Kommutierungssi gnals für einen Übergang zu dem Rotorpositionserfassungsbe triebsmodus unmittelbar nachdem die beiden Muster miteinander übereingestimmt haben von dem externen Signal auf das Rotorpo sitionserfassungssignal umgeschaltet wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2034323A JP2738110B2 (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | ブラシレスモータの運転装置 |
PCT/JP1991/000163 WO1991012655A1 (en) | 1990-02-14 | 1991-02-12 | Method of driving brushless motor and device therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4190247C2 true DE4190247C2 (de) | 1994-05-26 |
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ID=12410952
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4190247A Expired - Fee Related DE4190247C2 (de) | 1990-02-14 | 1991-02-12 | Verfahren zum Betreiben eines bürstenlosen Motors |
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KR (1) | KR950000800B1 (de) |
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WO (1) | WO1991012655A1 (de) |
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