JP2007166780A - Brushless motor driver and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシレスモータ駆動装置及びそのブラシレスモータ駆動装置を搭載したレーザービームプリンタ、複写機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a brushless motor driving device and an image forming apparatus such as a laser beam printer and a copying machine equipped with the brushless motor driving device.
ブラシレスモータ駆動装置に関連して、例えば特許文献1には以下の技術が開示されている。停止状態からある設定回転数までは電気角150度幅の広角通電を行い、ある設定回転数を超えて駆動されると電気角120度幅で通電を行う。広角通電の生成は、位置検出信号の一つの一周期を電気的内挿処理した信号を利用して行う。
前記従来技術では、設定回転数以上で広角通電している場合、設定回転数以上では回転数が変動するため、加速、減速時や負荷変動時に目標とする通電角と一致しない。また、位置検出信号の位置周期を内挿処理する場合、信号精度と処理の遅れにより安定した信号が出力されない。個々結果、速度、位相の変動により、トルクが安定しないという問題がある。
本発明は、ブラシレスモータのトルク変動を低減させることができるブラシレスモータ駆動装置を提供することを目的とする。
In the prior art, when wide-angle energization is performed at a set rotation speed or higher, the rotation speed fluctuates at a set rotation speed or higher, and thus does not match the target energization angle during acceleration, deceleration, or load fluctuation. In addition, when the position cycle of the position detection signal is interpolated, a stable signal is not output due to signal accuracy and processing delay. There is a problem that the torque is not stable due to the individual results, speed and phase fluctuations.
An object of this invention is to provide the brushless motor drive device which can reduce the torque fluctuation of a brushless motor.
前記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、回転数検出器とローターマグネット位置検出器とを有するブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの回転数検出器の出力と基準速度を比較し速度制御をする速度制御手段と、前記速度制御手段が所定の回転数誤差範囲内になると前記ブラシレスモータの回転数検出器の出力と基準位相を比較し位相制御をする位相制御手段と、前記ブラシレスモータの回転数検出器とローターマグネット位置検出器との出力信号に応じて正弦波信号を出力する正弦波信号手段と、前記ブラシレスモータのローターマグネット位置検出器の信号から矩形波信号を出力する120°信号手段と、前記速度制御手段が所定の回転数誤差範囲内になると正弦波信号手段を選択しそれ以外は120°信号手段を選択する信号選択手段と、前記信号選択手段の出力に応じたタイミングで前記ブラシレスモータに通電し前記速度制御手段と前記位相制御手段の信号に応じた電流を前記ブラシレスモータに出力する駆動手段とを備えたブラシレスモータ駆動装置を特徴とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of the invention relates to a brushless motor having a rotational speed detector and a rotor magnet position detector, and an output of the rotational speed detector of the brushless motor is compared with a reference speed to obtain a speed. Speed control means for controlling, phase control means for comparing the output of the rotation speed detector of the brushless motor with a reference phase when the speed control means falls within a predetermined rotation speed error range, and phase control, and the brushless motor A sine wave signal means for outputting a sine wave signal in accordance with the output signals of the rotation speed detector and the rotor magnet position detector, and a rectangular wave signal from the rotor magnet position detector signal of the brushless motor. When the signal means and the speed control means are within the predetermined rotation speed error range, the sine wave signal means is selected, and otherwise the 120 ° signal means is selected. And a drive means for energizing the brushless motor at a timing according to the output of the signal selection means and outputting a current according to the signal of the speed control means and the phase control means to the brushless motor. It features a brushless motor drive device.
請求項2記載の発明は、回転数検出器とローターマグネット位置検出器を備えたブラシレスモータと、クロック信号手段と、前記クロック信号手段の信号を分周して基準速度を設定する速度制御手段と、前記クロック信号手段の信号を分周して基準位相を設定する位相制御手段と、前記速度制御手段の速度制御信号が所定の回転数誤差範囲内になると前記クロック信号手段の信号を分周した信号と前記回転数検出器の出力信号に応じて正弦波信号を出力する前記正弦波信号手段と、前記ブラシレスモータのローターマグネット位置検出器の信号から矩形波信号を出力する120°信号手段と、前記速度制御手段が所定の回転数誤差範囲内になると正弦波信号手段を選択しそれ以外は120°信号手段を選択する信号選択手段と、前記信号選択手段の出力に応じたタイミングで前記ブラシレスモータに通電し前記速度制御手段と前記位相制御手段の信号に応じた電流を前記ブラシレスモータに出力する駆動手段と、を備えたブラシレスモータ駆動装置を特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a brushless motor having a rotational speed detector and a rotor magnet position detector, a clock signal means, and a speed control means for setting a reference speed by dividing the signal of the clock signal means. A phase control unit that divides the signal of the clock signal unit to set a reference phase, and the signal of the clock signal unit is divided when the speed control signal of the speed control unit falls within a predetermined rotation speed error range. The sine wave signal means for outputting a sine wave signal according to the signal and the output signal of the rotation speed detector, and a 120 ° signal means for outputting a rectangular wave signal from the signal of the rotor magnet position detector of the brushless motor, A signal selection means for selecting a sine wave signal means when the speed control means is within a predetermined rotation speed error range; otherwise, a 120 ° signal means; and the signal selection means A brushless motor driving device comprising: a driving unit that energizes the brushless motor at a timing corresponding to the output of the stage and outputs a current corresponding to a signal of the speed control unit and the phase control unit to the brushless motor; To do.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載のブラシレスモータ駆動装置において、前記正弦波信号手段は、前記駆動手段で検出した前記ブラシレスモータの電流値が最小になるように正弦波信号の位相を進めるブラシレスモータ駆動装置を特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のブラシレスモータ駆動装置において、前記ブラシレスモータを複数駆動する場合、前記正弦波信号手段の正弦波データを共有して使用するブラシレスモータ駆動装置を特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のブラシレスモータ駆動装置を搭載した画像形成装置を特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the brushless motor driving device according to the first or second aspect, the sine wave signal means generates a sine wave signal so that a current value of the brushless motor detected by the driving means is minimized. It features a brushless motor drive that advances the phase.
According to a fourth aspect of the present invention, in the brushless motor driving device according to any one of the first to third aspects, when a plurality of the brushless motors are driven, the sine wave data of the sine wave signal means is shared and used. It features a brushless motor driving device.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus equipped with the brushless motor driving device according to any one of the first to fourth aspects.
本発明のブラシレスモータ駆動装置は、回転数検出器とローターマグネット位置検出器を備えたブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの回転数検出器の出力と基準速度を比較し速度制御をする速度制御手段と、前記速度制御手段が所定の回転数誤差範囲内になると前記ブラシレスモータの回転数検出器の出力と基準位相を比較し位相制御をする位相制御手段と、前記ブラシレスモータの回転数検出器とローターマグネット位置検出器との出力信号に応じて正弦波信号を出力する正弦波信号手段と、前記ブラシレスモータのローターマグネット位置検出器の信号から矩形波信号を出力する120°信号手段と、前記速度制御手段が所定の回転数誤差範囲内になると正弦波信号手段を選択しそれ以外は120°信号手段を選択する信号選択手段と、前記信号選択手段の出力に応じたタイミングで前記ブラシレスモータに通電し前記速度制御手段と前記位相制御手段の信号に応じた電流を前記ブラシレスモータに出力する駆動手段とを備えたので、ブラシレスモータのトルク変動を低減させることができる。 A brushless motor driving apparatus according to the present invention includes a brushless motor having a rotational speed detector and a rotor magnet position detector, speed control means for performing speed control by comparing the output of the rotational speed detector of the brushless motor and a reference speed. When the speed control means falls within a predetermined rotational speed error range, phase control means for performing phase control by comparing the output of the rotational speed detector of the brushless motor with a reference phase, and the rotational speed detector and rotor of the brushless motor A sine wave signal means for outputting a sine wave signal in accordance with an output signal from the magnet position detector; a 120 ° signal means for outputting a rectangular wave signal from the signal of the rotor magnet position detector of the brushless motor; and the speed control. The signal selection means for selecting the sine wave signal means when the means is within the predetermined rotation speed error range and selecting the 120 ° signal means otherwise. And a driving means for energizing the brushless motor at a timing corresponding to the output of the signal selection means and outputting a current corresponding to the signal of the speed control means and the phase control means to the brushless motor. The torque fluctuation of the brushless motor can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成図である。図1において、ブラシレスモータ1は、回転数検出器1aとローターマグネット位置検出器(以下、位置検出器)1bを備える。速度制御手段2は、前記ブラシレスモータ1の回転数検出器1aの出力と基準速度を比較し速度制御をする。位相制御手段3は、前記速度制御手段2が所定の回転数以内になると前記回転数検出器1aの出力と基準位相を比較し位相制御をする。
正弦波信号手段4は、前記速度制御手段2の速度制御信号が所定の回転数以内になると前記回転数検出器1aと位置検出器1bの出力信号に応じて正弦波信号を出力する。120°信号手段5は、前記位置検出器1bの信号から矩形波信号を出力する。
信号選択手段6は、前記速度制御手段2が所定の回転数以内になると正弦波信号手段4を選択し所定の回転数以外は120°信号手段5を選択する。駆動手段7は、前記信号選択手段6の出力に応じたタイミングで前記ブラシレスモータ1に通電し、前記速度制御手段2と前記位相制御手段3の信号に応じた電流を前記ブラシレスモータ1に出力する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a brushless motor driving apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a brushless motor 1 includes a rotation number detector 1a and a rotor magnet position detector (hereinafter referred to as position detector) 1b. The speed control means 2 controls the speed by comparing the output of the rotation speed detector 1a of the brushless motor 1 with a reference speed. The phase control means 3 performs phase control by comparing the output of the rotational speed detector 1a with a reference phase when the speed control means 2 falls within a predetermined rotational speed.
The sine wave signal means 4 outputs a sine wave signal according to the output signals of the rotation speed detector 1a and the position detector 1b when the speed control signal of the speed control means 2 falls within a predetermined rotation speed. The 120 ° signal means 5 outputs a rectangular wave signal from the signal of the position detector 1b.
The signal selection means 6 selects the sine wave signal means 4 when the speed control means 2 is within a predetermined rotational speed, and selects the 120 ° signal means 5 except for the predetermined rotational speed. The drive means 7 energizes the brushless motor 1 at a timing according to the output of the signal selection means 6, and outputs a current according to the signals of the speed control means 2 and the phase control means 3 to the brushless motor 1. .
図2は図1に示すブラシレスモータ駆動装置の要部詳細図、図3は図2に示す各部の出力波形図である。ブラシレスモータ1の回転数検出器1aの信号により速度制御手段2と位相制御手段3はそれぞれ制御を行う。速度制御手段2で検出した速度誤差が所定の範囲以内になり回転が安定すると位相制御手段3が動作し位相制御を行う。
正弦波信号手段4では、位置検出器の信号のエッジでリセットされ、回転数検出器1aの信号4bをクロックとして、カウンタ41が動作し、データ回路42はカウンタ41の値に対応したデータ4aを信号選択手段6に出力する。信号選択手段6では、速度制御データと位相制御データを加算回路61で加算し、さらに、正弦波データを乗算回路62で乗算する。
また、正弦波データは矩形波回路63で180度毎に矩形波6aに変換される。選択回路A64は速度誤差が所定の範囲内の場合は、乗算回路62の出力を選択しそれ以外は加算回路61を選択する。DAC回路66は選択回路A64の信号をDA変換する。選択回路B65は速度誤差が所定の範囲内の場合は、矩形波回路63の信号を選択し、それ以外は120°信号手段5の信号5aを選択する。
駆動手段7は、PWM変換回路71でDAC回路66の信号をPWM変換する。駆動合成回路72はPWM変換回路71の信号と選択回路B65の信号を合成してブラシレスモータ1に駆動信号として出力する。
FIG. 2 is a detailed view of a main part of the brushless motor driving apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an output waveform diagram of each part shown in FIG. The speed control means 2 and the phase control means 3 perform control according to the signal of the rotation speed detector 1a of the brushless motor 1, respectively. When the speed error detected by the speed control means 2 falls within a predetermined range and the rotation is stabilized, the phase control means 3 operates to perform phase control.
The sine wave signal means 4 is reset at the edge of the signal of the position detector, the counter 41 is operated using the
Further, the sine wave data is converted into a rectangular wave 6a by the
The driving means 7 performs PWM conversion of the signal of the
図4は本発明の第2の実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成図である。図1に示す第1の実施形態の構成にクロック信号手段8を追加する。速度制御手段2はクロック信号手段8の信号を分周して基準速度を設定し、位相制御手段3はクロック信号手段8の信号を分周して基準位相を設定する。
速度制御手段2の速度制御信号が所定の回転数誤差の範囲以内になると、正弦波信号手段4は、クロック信号手段8の信号を分周した信号と回転数検出器1aの出力信号に応じて正弦波信号を安定して出力する。
FIG. 4 is a block diagram of a brushless motor driving apparatus according to the second embodiment of the present invention. A clock signal means 8 is added to the configuration of the first embodiment shown in FIG. The speed control means 2 divides the signal of the clock signal means 8 to set the reference speed, and the phase control means 3 divides the signal of the clock signal means 8 to set the reference phase.
When the speed control signal of the speed control means 2 falls within a predetermined rotational speed error range, the sine wave signal means 4 responds to the signal obtained by dividing the signal of the clock signal means 8 and the output signal of the rotational speed detector 1a. Sine wave signal is output stably.
本発明の画像形成装置は、第1の実施形態、または第2の実施形態のブラシレスモータ駆動装置を搭載しており、ブラシレスモータ1によって駆動される負荷の回転精度を高め、振動、騒音を低減することができる。
また、ブラシレスモータ1は負荷が大きい、または電流が大きい場合に通電の位相が遅れる。そこで、正弦波信号手段4は、駆動手段7で検出したブラシレスモータ電流値が最小になるように正弦波信号の位相を進めるようにする。これにより、ブラシレスモータ1によって駆動される負荷の回転精度を高め、振動、騒音を低減することができる。
ブラシレスモータ1を複数駆動する場合、正弦波信号手段4を共有して使用することで回路素子数を削減することができる。
The image forming apparatus of the present invention is equipped with the brushless motor driving device of the first embodiment or the second embodiment, and improves the rotational accuracy of a load driven by the brushless motor 1 and reduces vibration and noise. can do.
The brushless motor 1 is delayed in energization phase when the load is large or the current is large. Therefore, the sine wave signal means 4 advances the phase of the sine wave signal so that the brushless motor current value detected by the drive means 7 is minimized. Thereby, the rotational accuracy of the load driven by the brushless motor 1 can be improved, and vibration and noise can be reduced.
When a plurality of brushless motors 1 are driven, the number of circuit elements can be reduced by using the sine wave signal means 4 in common.
1 ブラシレスモータ、2 速度制御手段、3 位相制御手段、4 正弦波信号手段、5 120°信号手段、6 信号選択手段、7 駆動手段 1 brushless motor, 2 speed control means, 3 phase control means, 4 sinusoidal signal means, 5 120 ° signal means, 6 signal selection means, 7 drive means
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