JP2002272165A - Drive controller for motor - Google Patents
Drive controller for motorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はモータの駆動制御装
置に係り、例えばブラシレスモータを安定した出力トル
クで回転駆動させる駆動制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive control device for a motor, for example, a drive control device for rotating a brushless motor with a stable output torque.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ブラシレスモータを回転駆動させる駆動
制御装置としては、図６に示すように、ステータ側の駆
動コイル１近傍にホール素子などの位置検出素子３を配
置し、この位置検出素子３から図示しないロータの位置
を位置検出回路５で電気的に検出し、この検出信号に基
づき駆動コイル１への駆動電圧を駆動回路７で切換え印
加する構成が良く知られている。2. Description of the Related Art As a drive control device for rotating a brushless motor, as shown in FIG. 6, a position detecting element 3 such as a Hall element is disposed near a driving coil 1 on a stator side. It is well known that a position of a rotor (not shown) is electrically detected by a position detection circuit 5 and a drive voltage to a drive coil 1 is switched and applied by a drive circuit 7 based on the detection signal.
【０００３】図６中の駆動コイル１は、一例として３相
の駆動コイルＬａ、Ｌｂ、ＬｃをＹ結線した状態で示さ
れている（図７参照）。The drive coil 1 in FIG. 6 is shown in a state where three-phase drive coils La, Lb and Lc are connected in a Y-connection as an example (see FIG. 7).
【０００４】このような駆動制御装置では、駆動コイル
Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに対して駆動回路７が電気角１２０°
の間隔でＵ相、Ｖ相及びＷ相の駆動電圧を切換え印加
し、それら駆動コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに駆動電流を切
換え通電することにより、ロータに出力トルクを生じさ
せる一方、駆動回路７へ入力した速度制御信号Ｓに応じ
て駆動電圧を可変し、コイル電流量を調整することによ
り出力トルクを制御し、ロータの回転数を可変させてい
る。In such a drive control device, the drive circuit 7 has an electrical angle of 120 ° with respect to the drive coils La, Lb, Lc.
The drive voltages of the U-phase, V-phase and W-phase are switched and applied at intervals of, and the drive current is switched and applied to the drive coils La, Lb and Lc to generate output torque in the rotor and to the drive circuit 7. The drive voltage is varied according to the input speed control signal S, the output torque is controlled by adjusting the coil current amount, and the rotation speed of the rotor is varied.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
にブラシレスモータでは、駆動コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ
のインダクタンスによる影響に起因して、駆動電圧を印
加してもすぐには駆動電流が流れずに遅れ、駆動電圧の
切換え周波数が高くなると、駆動電流の遅れも大きくな
ってモータの出力トルクが低下し易い。However, in general, in a brushless motor, the driving coils La, Lb, Lc
Due to the influence of the inductance of the drive voltage, the drive current does not immediately flow even after the drive voltage is applied, and the drive current is delayed. When the switching frequency of the drive voltage is increased, the delay of the drive current is increased and the output torque of the motor is reduced. Easy to do.
【０００６】すなわち、ブラシレスモータの個々の駆動
コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃは、図７に示すように、主にイ
ンダクタンスＬ及び抵抗Ｒの直列回路からなり、印加す
る駆動電圧の切換え周波数が高いほど、そのインダクタ
ンスＬの影響が大きくなって駆動電流が遅れる。That is, the individual drive coils La, Lb, Lc of the brushless motor are mainly composed of a series circuit of an inductance L and a resistor R, as shown in FIG. The influence of the inductance L increases, and the drive current is delayed.
【０００７】他方、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の駆動電流が流
れて個々の駆動コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃから得られるト
ルクの合計である出力トルクは、次のような式で表せ
る。On the other hand, the output torque, which is the sum of the torques obtained from the individual drive coils La, Lb, Lc when the U-phase, V-phase, and W-phase drive currents flow, can be expressed by the following equation.
【０００８】［駆動電圧に対して駆動電流の遅れがない
場合］ 出力トルク（Ｎ・ｍ）＝［ＫＴ・ｓｉｎθ・ｌｍ・ｓｉ
ｎθ］＋［ＫＴ・ｓｉｎ（θ−１２０）・ｌｍ・ｓｉｎ
（θ−１２０）］＋［ＫＴ・ｓｉｎ（θ−２４０）・ｌ
ｍ・ｓｉｎ（θ−２４０）］ ＝ＫＴ・ｌｍ・１．５[When there is no delay in drive current with respect to drive voltage] Output torque (N · m) = [KT · sin θ · lm · si]
nθ] + [KT · sin (θ-120) · lm · sin
(Θ-120)] + [KT · sin (θ-240) · l
m · sin (θ−240)] = KT · lm · 1.5
【０００９】［駆動電圧に対して駆動電流の遅れがある
場合］ 出力トルク（Ｎ・ｍ）＝［ＫＴ・ｓｉｎθ・ｌｍ・ｓｉ
ｎ（θ＋α）］＋［ＫＴ・ｓｉｎ（θ−１２０）・ｌｍ
・ｓｉｎ（θ＋α−１２０）］＋［ＫＴ・ｓｉｎ（θ−
２４０）・ｌｍ・ｓｉｎ（θ＋α−２４０）］ ＝ＫＴ・ｌｍ・１．５・［ｓｉｎθ・ｓｉｎ（θ＋α）
＋ｃｏｓθ・ｃｏｓ（θ＋α）］[When there is a delay in drive current with respect to drive voltage] Output torque (N · m) = [KT · sin θ · lm · si]
n (θ + α)] + [KT · sin (θ−120) · lm
Sin (θ + α-120)] + [KT sin (θ−
240) · lm · sin (θ + α−240)] = KT · lm · 1.5 · [sin θ · sin (θ + α)
+ Cosθ · cos (θ + α)]
【００１０】ここで、 ＫＴ：トルク定数最大値（Ｎ・ｍ／Ａ） ｌｍ：駆動コイルのピーク電流（Ａ） θ：駆動コイルの逆起電圧電気角（θ） α：駆動電流の位相遅れ角（α）Here, KT: maximum value of torque constant (N · m / A) lm: peak current of drive coil (A) θ: back electromotive voltage electrical angle of drive coil (θ) α: phase delay angle of drive current (Α)
【００１１】各相の出力トルクは、逆起電圧（トルク定
数）と駆動電流の積に比例するから、逆起電圧に対して
駆動電流の位相遅れが生じると、このずれの大きさに応
じて各相の出力トルクが減速側の方向に移動し、Ｕ相、
Ｖ相及びＷ相の合成トルクは位相ずれのない場合に比
べ、位相ずれの大きさに応じて低下する。Since the output torque of each phase is proportional to the product of the back electromotive voltage (torque constant) and the drive current, if a phase delay of the drive current occurs with respect to the back electromotive voltage, the output torque is adjusted according to the magnitude of the shift. The output torque of each phase moves in the direction of deceleration,
The combined torque of the V-phase and the W-phase decreases in accordance with the magnitude of the phase shift as compared with the case where there is no phase shift.
【００１２】しかも、印加する駆動電圧の切換え周波数
が高いほど低下してゆき、位相ずれが±９０度ごとに出
力トルクが反転する。In addition, the higher the switching frequency of the driving voltage to be applied, the lower the frequency, and the output torque is inverted every time the phase shift is ± 90 degrees.
【００１３】図８は、これら逆起電圧（トルク定数）に
対する駆動電流の位相遅れ角（α）と出力トルクとの関
係を示したものである。FIG. 8 shows the relationship between the phase lag angle (α) of the drive current and the output torque with respect to the back electromotive voltage (torque constant).
【００１４】そして、図９に示すように、例えば低速時
に駆動電圧と駆動電流の位相が揃っていても、中速度で
は駆動電圧よりも駆動電流の位相が遅れ、高速時には駆
動電流が駆動電圧に対して更に大きく位相遅れが発生
し、出力トルクが低下し、９０°遅れると出力トルクが
「０」となる。図９において実線は駆動電圧を破線は駆
動電流を示している。As shown in FIG. 9, for example, even when the driving voltage and the driving current have the same phase at a low speed, the driving current has a longer phase than the driving voltage at a medium speed, and the driving current is lower than the driving voltage at a high speed. On the other hand, a larger phase delay occurs, the output torque decreases, and when the phase is delayed by 90 °, the output torque becomes “0”. In FIG. 9, a solid line indicates a driving voltage and a broken line indicates a driving current.
【００１５】ところで、従来からある回転数を想定し、
その回転数における駆動電流の遅れ分を見越し、位置検
出素子３によるロータの検出位置よりもその遅れ分だけ
進ませたタイミングで、駆動電圧を切換え印加する提案
もある。By the way, assuming a conventional rotational speed,
There is also a proposal in which the drive voltage is switched and applied at a timing advanced by the delay from the position of the rotor detected by the position detection element 3 in anticipation of the delay of the drive current at the rotation speed.
【００１６】しかし、モータの回転速度が変化すると、
駆動電圧に対する駆動電流の遅れが変化して出力トルク
が変動し、安定した出力トルクを得ることが困難であ
り、解決にはならなかった。However, when the rotation speed of the motor changes,
The output torque fluctuates due to a change in the delay of the drive current with respect to the drive voltage, and it is difficult to obtain a stable output torque, and this has not been solved.
【００１７】特に、複写機に使用する比較的大電力のモ
ータにおいては、使用する紙質に応じて負荷のかかり方
が変化し易く、モータから安定した出力トルクを引出し
て円滑かつ素速い複写動作をさせる要望が強かった。Particularly, in the case of a relatively high-power motor used in a copying machine, the manner in which a load is applied easily changes depending on the paper quality used, and a stable output torque is drawn from the motor to achieve a smooth and fast copying operation. The request to make it strong was strong.
【００１８】本発明はこのような従来の欠点を解決する
ためになされたもので、モータの回転数が変化しても、
安定かつ最適な出力トルクの得られるモータの駆動制御
装置の提供を目的とする。The present invention has been made in order to solve such a conventional drawback.
It is an object of the present invention to provide a motor drive control device capable of obtaining a stable and optimum output torque.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】そのような課題を解決す
るために本発明は、モータのロータ位置を電気的に検出
する位置検出回路と、そのモータの回転周波数に応じた
レベルの電気信号を検出する回転数検出回路と、この位
置検出回路で検出した位置検出信号に基づきそのモータ
の駆動コイルへ印加する駆動電圧を切換える切換制御信
号を出力する位相制御回路と、この位相制御回路からの
切換制御信号に基づき駆動電圧への印加を切換えて駆動
コイルへ駆動電流を切換え通電する駆動回路とを有して
おり、特に、その位相制御回路はその回転数検出回路か
らの検出信号レベルに応じてその位置検出信号の周期を
進角させた信号をその切換制御信号として出力するよう
形成されている。SUMMARY OF THE INVENTION To solve such a problem, the present invention provides a position detecting circuit for electrically detecting a rotor position of a motor, and an electric signal having a level corresponding to the rotation frequency of the motor. A rotation speed detection circuit for detecting, a phase control circuit for outputting a switching control signal for switching a drive voltage applied to a drive coil of the motor based on the position detection signal detected by the position detection circuit, and switching from the phase control circuit A drive circuit for switching the application of the drive voltage based on the control signal to switch the drive current to the drive coil and to energize the drive coil, and in particular, the phase control circuit according to the detection signal level from the rotation speed detection circuit. A signal obtained by advancing the period of the position detection signal is output as the switching control signal.
【００２０】また、本発明では、上記位置検出回路から
の位置検出信号の周期を計測し、上記回転数検出回路か
らの最大検出信号に対する実際の検出信号の比を係数
（１〜０）とし、上記計測値にその係数を乗じた周期で
その位置検出信号の周期を進角させた切換制御信号を出
力するよう上記位相制御回路を形成することが可能であ
る。In the present invention, the period of the position detection signal from the position detection circuit is measured, and the ratio of the actual detection signal to the maximum detection signal from the rotation speed detection circuit is set as a coefficient (1 to 0). The phase control circuit can be formed so as to output a switching control signal in which the cycle of the position detection signal is advanced at a cycle obtained by multiplying the measurement value by the coefficient.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。なお、従来の構成と共通する部分は
同一の符号を付す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that parts common to the conventional configuration are denoted by the same reference numerals.
【００２２】図１は本発明に係る駆動制御装置の実施の
形態を３相のブラシレスモータを例にして示すブロック
図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a drive control device according to the present invention, taking a three-phase brushless motor as an example.
【００２３】図１において、位置検出素子３はステータ
（図示せず。）に例えば６０°の間隔で３個配置され
（図では１個のみ示す。）、ロータ（図示せず。）に配
置されたマグネット（図示せず。）の磁極変化点に対応
した１２０゜毎の信号を出力する例えばホール素子など
のセンサであり、位置検出回路５に接続されている。In FIG. 1, three position detecting elements 3 are arranged on a stator (not shown) at intervals of, for example, 60 ° (only one is shown in the figure) and arranged on a rotor (not shown). For example, the sensor is a sensor such as a Hall element that outputs a signal every 120 degrees corresponding to a magnetic pole change point of a magnet (not shown), and is connected to the position detection circuit 5.
【００２４】位置検出回路５は、位置検出素子３からの
パルス信号からロータの回転位置を検出し、例えば図２
Ａに示すように、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相についてデューテ
ィー５０％のパルス信号を位置検出信号として出力する
ものであり、位相制御回路９に接続されている。それら
Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の位置検出信号は順次１２０°ずつ
位相がずれている。The position detecting circuit 5 detects the rotational position of the rotor from the pulse signal from the position detecting element 3, and detects, for example, the position shown in FIG.
As shown in A, a pulse signal having a duty of 50% for the U phase, V phase and W phase is output as a position detection signal, and is connected to the phase control circuit 9. These U-phase, V-phase and W-phase position detection signals are sequentially shifted in phase by 120 °.
【００２５】周波数発電器１１は、ロータに向けてステ
ータに配置されロータの回転数に応じた周波数の周波数
信号を出力する公知のもので、回転数検出回路１３に接
続されている。The frequency generator 11 is a known type which is arranged on the stator toward the rotor and outputs a frequency signal having a frequency corresponding to the rotation speed of the rotor, and is connected to the rotation speed detection circuit 13.
【００２６】回転数検出回路１３は、図３に示すよう
に、周波数発電器１１からの周波数信号に対し、この周
波数に応じたレベルの直流電圧信号を周波数検出信号と
して変換出力する公知のものであり、位相制御回路９に
接続されている。As shown in FIG. 3, the rotation speed detecting circuit 13 converts a frequency signal from the frequency generator 11 into a DC voltage signal having a level corresponding to the frequency as a frequency detection signal and outputs the converted signal. And is connected to the phase control circuit 9.
【００２７】図１の位相制御回路９は、位置検出回路５
からの位置検出信号に対し、回転数検出回路１３からの
周波数検出信号レベルに応じて周期を進角させた信号を
切換制御信号（図２Ｃ参照）として出力するものであ
り、図４に示すように、位置検出周期計測回路９ａ、位
相可変制御回路９ｂ及び進角位相係数算出回路９ｃを有
して形成されており、駆動回路７に接続されている。The phase control circuit 9 shown in FIG.
A signal obtained by advancing the cycle in accordance with the level of the frequency detection signal from the rotation speed detection circuit 13 with respect to the position detection signal from the motor is output as a switching control signal (see FIG. 2C), as shown in FIG. And a position detection cycle measurement circuit 9a, a variable phase control circuit 9b, and an advanced phase coefficient calculation circuit 9c.
【００２８】位置検出周期計測回路９ａは、図２Ｂに示
すように、同図Ａの各相の位置検出信号についてパルス
の立上がり点及び立下がり点間の周期をカウントしてそ
の周期を計測するものであり、計測周期として位置検出
信号のエッジパルスを位置検出信号とともに位相可変制
御回路９ｂへ出力するものである。As shown in FIG. 2B, the position detection period measurement circuit 9a counts the period between the rising point and the falling point of the pulse for the position detection signal of each phase in FIG. 2A and measures the period. The edge pulse of the position detection signal is output to the phase variable control circuit 9b together with the position detection signal as a measurement cycle.
【００２９】進角位相係数算出回路９ｃは、回転数検出
回路１３から得られる最大の周波数検出信号レベルに対
する実際の周波数検出信号レベルの比から減少率（係
数）を算出し、位相可変制御回路９ｂへ出力する機能を
有している。最大の周波数検出信号レベルは予め測定又
は計算上求めて設定されるものである。The advance phase coefficient calculation circuit 9c calculates a reduction rate (coefficient) from the ratio of the actual frequency detection signal level to the maximum frequency detection signal level obtained from the rotation speed detection circuit 13, and calculates a phase variable control circuit 9b. It has the function of outputting to The maximum frequency detection signal level is set in advance by measurement or calculation.
【００３０】その係数は「１」〜「０」の範囲に設定さ
れており、駆動電流の位相遅れがないか又は小さい場合
には「１」又は「１」に近い係数が、位相遅れが大きい
場合には小さくなって「０」に近い係数が出力されるよ
うになっている。The coefficient is set in the range of "1" to "0". If there is no or small phase delay of the drive current, a coefficient "1" or a coefficient close to "1" indicates that the phase delay is large. In such a case, the coefficient is reduced and a coefficient close to “0” is output.
【００３１】すなわち、進角位相係数算出回路９ｃは、
周波数検出信号レベルに基づき駆動電流の位相遅れに対
応する係数を、位相可変制御回路９ｂへ出力するもので
ある。That is, the advance phase coefficient calculation circuit 9c
A coefficient corresponding to the phase delay of the drive current is output to the phase variable control circuit 9b based on the frequency detection signal level.
【００３２】位相可変制御回路９ｂは、位相検出周期計
測回路９ａからの計測周期（位置検出信号のエッジパル
ス）に進角位相係数算出回路９ｃからの係数を乗じ、図
２Ｂのような位相制御信号を作成し、図２Ｃに示すよう
に、周期計測した後の各相の位置検出信号に対し、その
位相制御信号で進角させたタイミングで立上げた各相の
切換制御信号を駆動回路７へ出力するものである。The variable phase control circuit 9b multiplies the measurement cycle (edge pulse of the position detection signal) from the phase detection cycle measurement circuit 9a by the coefficient from the advance phase coefficient calculation circuit 9c to obtain a phase control signal as shown in FIG. 2B. Then, as shown in FIG. 2C, in response to the position detection signal of each phase after the period measurement, a switching control signal of each phase, which is started at a timing advanced by the phase control signal, is sent to the drive circuit 7. Output.
【００３３】各相の切換制御信号は、周期計測値又は係
数が変化しない限りその進角値が保持される。As for the switching control signal of each phase, its advance value is held as long as the period measurement value or coefficient does not change.
【００３４】そのため、例えば進角位相係数算出回路９
ｃから駆動電流の位相遅れに対応して係数「０．８」が
位相可変制御回路９ｂへ出力されると、位相可変制御回
路９ｂでは、図２Ｂ及びＣに示すように、計測周期（位
置検出信号のエッジパルス）の「０．８」倍のタイミン
グで立上げを早めた位相制御信号を作成し、位置検出信
号のエッジパルスに対し、係数にして「０．２」だけ早
めた各相のパルス信号を切換制御信号として駆動回路７
へ出力する。For this reason, for example, the advance phase coefficient calculating circuit 9
When the coefficient “0.8” is output from c to the phase variable control circuit 9b in accordance with the phase delay of the drive current, the phase variable control circuit 9b performs the measurement cycle (position detection) as shown in FIGS. A phase control signal whose rise is advanced at the timing of “0.8” times the edge pulse of the signal) is generated, and the edge pulse of the position detection signal is shifted by a factor of “0.2” to each phase. Drive circuit 7 using a pulse signal as a switching control signal
Output to
【００３５】駆動回路７は、Ｙ結線されたＵ相の駆動コ
イルＬａ、Ｖ相の駆動コイルＬｂ及びＷ相の駆動コイル
Ｌｃの巻き始め（図中ドットで示す。）に各々接続され
ており、切換制御信号に基づきそれらＵ相、Ｖ相及びＷ
相の駆動コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃへ駆動電圧を切換え印
加する従来公知のものであり、速度制御信号Ｓによって
その駆動電圧を可変する機能も有している。The drive circuit 7 is connected to the start of winding of the Y-connected U-phase drive coil La, V-phase drive coil Lb and W-phase drive coil Lc (indicated by dots in the figure). U-phase, V-phase and W-phase
It is a conventionally known device that switches and applies a drive voltage to the phase drive coils La, Lb, and Lc, and also has a function of varying the drive voltage by a speed control signal S.
【００３６】次に、本発明に係るモータの駆動制御装置
の動作を簡単に説明する。モータが回転している状態に
おいて、位置検出回路５は位置検出素子３からのパルス
信号に基づき、図２ＡのようなＵ相、Ｖ相及びＷ相の位
置検出信号を位相制御回路９の位置検出周期計測回路９
ａへ出力する。Next, the operation of the motor drive control device according to the present invention will be briefly described. When the motor is rotating, the position detection circuit 5 detects the U-phase, V-phase and W-phase position detection signals as shown in FIG. Period measurement circuit 9
Output to a.
【００３７】他方、周波数発電器１１からもモータの回
転数に応じた周波数信号が回転数検出回路１３へ加えら
れ、回転数検出回路１３からその周波数に応じた直流電
圧レベルの周波数検出信号が、位相制御回路９の進角位
相係数算出回路９ｃへ加えられる。On the other hand, a frequency signal corresponding to the rotation speed of the motor is also applied from the frequency generator 11 to the rotation speed detection circuit 13, and a frequency detection signal of a DC voltage level corresponding to the frequency is output from the rotation speed detection circuit 13. It is added to the advance angle phase coefficient calculation circuit 9c of the phase control circuit 9.
【００３８】位置検出周期計測回路９ａでは、図２Ｂの
ように各相の位置検出信号における立ち上がりと立ち下
がり周期が計測され、この計測値が位置検出信号ととも
に位相可変制御回路９ｂへ出力される。The position detection cycle measuring circuit 9a measures the rising and falling periods of the position detection signal of each phase as shown in FIG. 2B, and outputs the measured values to the phase variable control circuit 9b together with the position detection signal.
【００３９】進角位相係数算出回路９ｃでは、予め設定
されている最大の周波数検出信号レベルと周波数検出レ
ベルの比に対応する例えば係数「０．８」が算出されて
位相可変制御回路９ｂへ出力される。The advance phase coefficient calculation circuit 9c calculates, for example, a coefficient "0.8" corresponding to the ratio between the preset maximum frequency detection signal level and the frequency detection level, and outputs the coefficient to the variable phase control circuit 9b. Is done.
【００４０】位相可変制御回路９ｂでは、図２Ｂ及びＣ
のように、計測周期の「０．８」倍のタイミングで次の
位置検出信号のエッジパルスを「０．２」だけ早めに立
上げた位相制御信号を作成し、これに基づく切換制御信
号として駆動回路７へ出力保持し、駆動回路７ではその
切換制御信号に基づきＵ相、Ｖ相及びＷ相の駆動コイル
Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃへ駆動電圧を切換え印加し、Ｕ相、Ｖ
相及びＷ相の駆動コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃには駆動電流
が切換え通電される。In the variable phase control circuit 9b, FIG.
A phase control signal is generated by raising the edge pulse of the next position detection signal earlier by “0.2” at a timing “0.8” times the measurement cycle, as a switching control signal based on this. The output is held to the drive circuit 7, and the drive circuit 7 switches and applies the drive voltage to the U-phase, V-phase, and W-phase drive coils La, Lb, and Lc based on the switching control signal.
The drive current is switched and supplied to the phase and W-phase drive coils La, Lb, and Lc.
【００４１】この場合、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の駆動コイ
ルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに流れる駆動電流は、位相可変制御
回路９ｂすなわち位相制御回路９からの切換制御信号に
対しては位相遅れが生じるものの、位置検出素子３から
のパルス信号、換言すれば位置検出信号に対しては位相
遅れが生じない。In this case, the drive current flowing through the U-phase, V-phase and W-phase drive coils La, Lb, Lc has a phase delay with respect to the switching control signal from the phase variable control circuit 9b, that is, the phase control circuit 9. However, there is no phase delay with respect to the pulse signal from the position detecting element 3, in other words, the position detecting signal.
【００４２】駆動回路７に加える速度制御信号Ｓを変化
させ、例えばモータを高速回転制御すると、位置検出回
路５から出力される位置検出信号の周期も短くなり、そ
の周期が位置検出周期計測回路９ａで計測されて位相可
変制御回路９ｂへ出力される。When the speed control signal S applied to the drive circuit 7 is changed, for example, when the motor is controlled to rotate at high speed, the period of the position detection signal output from the position detection circuit 5 also becomes short, and the period is changed to the position detection period measurement circuit 9a. And is output to the variable phase control circuit 9b.
【００４３】他方、回転数検出回路１３から出力される
周波数検出信号レベルも上昇し、最大の周波数検出信号
レベルに対する比が小さくなり、進角位相係数算出回路
９ｃから例えば「０．５」とか「０．３」といったよう
に「０」方向に近づいた係数が位相可変制御回路９ｂへ
出力される。On the other hand, the level of the frequency detection signal output from the rotation speed detection circuit 13 also increases, the ratio to the maximum frequency detection signal level decreases, and the lead angle phase coefficient calculation circuit 9c outputs, for example, "0.5" or "0.5". A coefficient approaching the “0” direction, such as “0.3”, is output to the variable phase control circuit 9b.
【００４４】そして、位相可変制御回路９ｂでは、計測
周期の「０．５」倍とか「０．３」倍のタイミングで早
めに立上げた信号を切換制御信号として駆動回路７へ出
力し、駆動回路７ではその切換制御信号に基づきＵ相、
Ｖ相及びＷ相の駆動コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃへ駆動電圧
を更に早いタイミングで切換え印加する。In the variable phase control circuit 9b, a signal which is started up earlier at a timing of "0.5" or "0.3" times the measurement cycle is output to the drive circuit 7 as a switching control signal, and the drive is performed. In the circuit 7, the U-phase,
The drive voltage is switched and applied to the V-phase and W-phase drive coils La, Lb, and Lc at an earlier timing.
【００４５】その結果、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の駆動コイ
ルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに流れる駆動電流は、位置検出信号
にタイミングを揃えて切換え通電可能となる。As a result, the drive currents flowing through the U-phase, V-phase and W-phase drive coils La, Lb, Lc can be switched and energized at the same timing as the position detection signal.
【００４６】図５は、低速時、中速時及び高速時におけ
る駆動電圧と駆動電流の位相関係を示すものであり、回
転数が変化しても駆動電圧と駆動電流の位相が一致して
いる。FIG. 5 shows the phase relationship between the drive voltage and the drive current at low speed, middle speed, and high speed, and the drive voltage and the drive current are in phase even when the rotation speed changes. .
【００４７】このように本発明の駆動制御装置では、位
置検出回路５がロータ位置を検出した位置検出信号を出
力し、回転数検出回路１３がロータの回転周波数に応じ
たレベルの周波数検出信号を出力し、位相制御回路９の
位置検出周期計測回路９ａがその位置検出信号の各周期
における周期を計測し、進角位相係数算出回路９ｃが回
転数検出回路１３からの最大周波数検出信号レベルに対
する実際の周波数検出信号レベルの比を係数として出力
し、位相可変制御回路９ｂが計測周期を係数で乗じたタ
イミングで立上げを早めた切換制御信号を出力し、この
切換制御信号に基づき駆動回路７がＵ相、Ｖ相及びＷ相
の駆動コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃへ駆動電圧を切換え印加
する構成とした。As described above, in the drive control device of the present invention, the position detection circuit 5 outputs a position detection signal that has detected the rotor position, and the rotation speed detection circuit 13 generates a frequency detection signal having a level corresponding to the rotation frequency of the rotor. The position detection period measurement circuit 9a of the phase control circuit 9 measures the period of each position detection signal in each period, and the lead angle phase coefficient calculation circuit 9c outputs an actual value corresponding to the maximum frequency detection signal level from the rotation speed detection circuit 13. Is output as a coefficient, and the phase variable control circuit 9b outputs a switching control signal whose start-up is advanced at a timing obtained by multiplying the measurement period by the coefficient, and the driving circuit 7 The drive voltage is switched and applied to the U-phase, V-phase and W-phase drive coils La, Lb, Lc.
【００４８】そのため、駆動コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに
印加する駆動電圧が変化しても、その変化に応じて駆動
電圧の切換えタイミング位相を進角させることが可能と
なり、ロータの位置検出信号に対する切換制御信号の位
相を、モータの回転数変化に応じて適当に進角制御すれ
ば、常に、駆動電圧に対する駆動電流の位相遅れがなく
なり、回転数が変化しても出力トルクを一定に保つこと
が可能となる。Therefore, even if the drive voltage applied to the drive coils La, Lb, Lc changes, the drive voltage switching timing phase can be advanced in accordance with the change, and the switch to the rotor position detection signal can be performed. By appropriately controlling the phase of the control signal in accordance with the change in the number of revolutions of the motor, the phase lag of the drive current with respect to the drive voltage is always eliminated, and the output torque can be kept constant even when the number of revolutions changes. It becomes possible.
【００４９】しかも、位相制御回路９において、予め最
大の周波数検出信号レベルに対する実際の周波数検出信
号レベルの比に応じた係数をテーブル（対応表）として
設定しておけば、入力された実際の周波数検出信号レベ
ルに対応した係数を速やかに算出して切換制御信号の位
相進角制御ができるから、回転数の変化に対する出力ト
ルクの追随性も良好となる。Moreover, in the phase control circuit 9, if a coefficient corresponding to the ratio of the actual frequency detection signal level to the maximum frequency detection signal level is set as a table (correspondence table), the input actual frequency Since the phase advance control of the switching control signal can be performed by quickly calculating the coefficient corresponding to the detection signal level, the followability of the output torque with respect to the change in the rotational speed is also improved.
【００５０】なお、最大の周波数検出信号レベルに対す
る実際の周波数検出信号レベルの比に応じた係数テーブ
ル（対応表）は、モータに応じて任意に設定可能であ
る。The coefficient table (correspondence table) corresponding to the ratio of the actual frequency detection signal level to the maximum frequency detection signal level can be set arbitrarily according to the motor.
【００５１】上述した実施の形態においては、位置検出
素子３と位置検出回路５を分けて図示説明したが、本発
明において位置検出回路５は位置検出素子３を含めた機
能を有すると考えることが可能である。In the above-described embodiment, the position detecting element 3 and the position detecting circuit 5 have been illustrated and described separately. However, in the present invention, the position detecting circuit 5 may be considered to have a function including the position detecting element 3. It is possible.
【００５２】本発明に係るモータの駆動制御装置は面対
向型又は周対向型のブラシレスモータに限らず、広く一
般的なモータに応用可能である。The motor drive control device according to the present invention is applicable not only to a brushless motor of a surface-facing type or a circumferentially-facing type but also to a wide and general motor.
【００５３】[0053]
【発明の効果】以上、説明したように本発明に係る駆動
制御装置、ロータ位置を電気的に位置検出回路で検出
し、そのモータの回転周波数に応じた信号を回転数検出
回路で検出し、その位置検出回路で検出した位置検出信
号に基づき駆動コイルへ印加する駆動電圧を切換える切
換制御信号で、その回転数検出回路からの検出信号レベ
ルに応じて位置検出信号の周期を進角させた切換制御信
号を位相制御回路から出力し、この切換制御信号に基づ
き駆動回路で駆動電圧を駆動コイルへ切換え印加する構
成としたから、モータの回転数が変化しても安定した高
い出力トルクが得られる利点がある。また、上記位相制
御回路として、上記位置検出信号の周期を計測し、上記
回転数検出回路からの最大検出信号に対する実際の検出
信号の比を係数（１〜０）とし、上記計測値にその係数
を乗じた周期でその位置検出回路からの位置検出信号周
期を進角させた切換制御信号を出力するよう形成する構
成では、モータの回転数変化に対する出力トルクの追随
性が良好となる利点がある。As described above, the drive control device according to the present invention, the rotor position is electrically detected by the position detection circuit, and the signal corresponding to the rotation frequency of the motor is detected by the rotation speed detection circuit. A switching control signal for switching the drive voltage applied to the drive coil based on the position detection signal detected by the position detection circuit, wherein the period of the position detection signal is advanced according to the detection signal level from the rotation speed detection circuit. Since the control signal is output from the phase control circuit, and the drive voltage is switched and applied to the drive coil by the drive circuit based on the switching control signal, a stable high output torque can be obtained even when the rotation speed of the motor changes. There are advantages. Further, the phase control circuit measures the period of the position detection signal, and sets the ratio of the actual detection signal to the maximum detection signal from the rotation speed detection circuit to a coefficient (1 to 0). Is configured to output a switching control signal obtained by advancing the position detection signal cycle from the position detection circuit at a cycle multiplied by the following equation. .
【図１】本発明に係るモータの駆動制御装置の実施の形
態を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a motor drive control device according to the present invention.
【図２】図１の駆動制御装置の動作を説明する波形図で
ある。FIG. 2 is a waveform diagram illustrating an operation of the drive control device of FIG.
【図３】図１の回転数検出回路の動作特性を説明する図
である。FIG. 3 is a diagram illustrating operation characteristics of the rotation speed detection circuit of FIG. 1;
【図４】図１の位相制御回路の具体的構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration of the phase control circuit of FIG. 1;
【図５】図１の駆動制御装置の動作を説明する波形図で
ある。FIG. 5 is a waveform diagram illustrating an operation of the drive control device of FIG. 1;
【図６】従来の駆動制御装置を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a conventional drive control device.
【図７】駆動コイルの構成を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a drive coil.
【図８】駆動電流の位相遅れと出力トルクの関係を示す
特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between a phase delay of a driving current and an output torque.
【図９】従来の駆動制御装置の動作を示す波形図であ
る。FIG. 9 is a waveform chart showing an operation of a conventional drive control device.
１ 駆動コイル ３ 位置検出素子（ホール素子） ５ 位置検出回路 ７ 駆動回路 ９ 位相制御回路 ９ａ 位置検出周期計測回路 ９ｂ 位相可変制御回路 ９ｃ 進角位相係数算出回路 １１ 周波数発電器 １３ 回転数検出回路 Ｌａ Ｕ相の駆動コイル Ｌｂ Ｖ相の駆動コイル Ｌｃ Ｗ相の駆動コイル REFERENCE SIGNS LIST 1 drive coil 3 position detection element (Hall element) 5 position detection circuit 7 drive circuit 9 phase control circuit 9 a position detection cycle measurement circuit 9 b phase variable control circuit 9 c advance angle phase coefficient calculation circuit 11 frequency generator 13 rotation speed detection circuit La U-phase drive coil Lb V-phase drive coil Lc W-phase drive coil
Claims (2)
位置検出回路と、 前記モータの回転周波数に応じたレベルの電気信号を検
出する回転数検出回路と、 前記位置検出回路で検出した位置検出信号に基づき前記
モータの駆動コイルへ印加する駆動電圧を切換える切換
制御信号を出力する位相制御回路であって、前記回転数
検出回路からの検出信号レベルに応じて前記位置検出信
号の周期を進角させた前記切換制御信号を出力する位相
制御回路と、 この位相制御回路からの前記切換制御信号に基づき前記
駆動電圧の印加を切換えて前記駆動コイルへ駆動電流を
切換え通電する駆動回路と、 を具備することを特徴とするモータの駆動制御装置。1. A position detection circuit for electrically detecting a rotor position of a motor, a rotation number detection circuit for detecting an electric signal of a level corresponding to a rotation frequency of the motor, and a position detection detected by the position detection circuit A phase control circuit for outputting a switching control signal for switching a drive voltage applied to a drive coil of the motor based on a signal, wherein a phase of the position detection signal is advanced in accordance with a detection signal level from the rotation speed detection circuit. A phase control circuit that outputs the switched control signal, and a drive circuit that switches the application of the drive voltage based on the switch control signal from the phase control circuit, switches the drive current to the drive coil, and energizes the drive coil. A drive control device for a motor.
の周期を計測し、前記回転数検出回路からの最大検出信
号に対する実際の検出信号の比を係数（１〜０）とし
て、前記計測値に前記係数を乗じた周期で前記位置検出
信号の周期を進角させた前記切換制御信号を出力するも
のである請求項１記載のモータの駆動制御装置。2. The phase control circuit measures a cycle of the position detection signal, and sets a ratio (1 to 0) of an actual detection signal to a maximum detection signal from the rotation speed detection circuit as a coefficient (1 to 0). 2. The motor drive control device according to claim 1, wherein the switching control signal is output by advancing the cycle of the position detection signal by a cycle obtained by multiplying the switching control signal by the coefficient.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001069745A JP2002272165A (en) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | Drive controller for motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001069745A JP2002272165A (en) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | Drive controller for motor |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006341773A (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Battery-assisted bicycle |
| WO2017141583A1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 株式会社プロドローン | Motor drive device |
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2001
- 2001-03-13 JP JP2001069745A patent/JP2002272165A/en active Pending
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| JP4738066B2 (en) * | 2005-06-10 | 2011-08-03 | パナソニック株式会社 | Electric bicycle |
| WO2017141583A1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 株式会社プロドローン | Motor drive device |
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