JPH0642794B2 - Controller for brushless DC motor - Google Patents

Controller for brushless DC motor

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JPH0642794B2
JPH0642794B2 JP61021458A JP2145886A JPH0642794B2 JP H0642794 B2 JPH0642794 B2 JP H0642794B2 JP 61021458 A JP61021458 A JP 61021458A JP 2145886 A JP2145886 A JP 2145886A JP H0642794 B2 JPH0642794 B2 JP H0642794B2
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brushless
motor
timer
output
voltage
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勝己 遠藤
貴裕 北
孝二 浜岡
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position

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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はステータ巻線に誘起される逆起電圧によって磁
石ロータを回転させるブラシレス直流モータの制御装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a controller for a brushless DC motor that rotates a magnet rotor by a back electromotive force induced in a stator winding.

従来の技術 近年、電動圧縮機用ブラシレス直流モータは、高効率で
あることと回転数制御が印加電圧を変えるだけで容易に
できるということから様々な方面で使用されている。し
かし一般的にはブラシレス直流モータには磁石ロータの
位置を検出するためにホール素子等の位置検出用センサ
が必要である。
2. Description of the Related Art In recent years, brushless DC motors for electric compressors have been used in various fields because of their high efficiency and the fact that rotation speed control can be performed simply by changing the applied voltage. However, in general, a brushless DC motor requires a position detecting sensor such as a Hall element to detect the position of the magnet rotor.

ところが電動圧縮機の如く非常に使用環境の悪いところ
でブラシレス直流モータを用いたい場合、位置検出用セ
ンサの信頼性に問題があった。そこで近年、ステータ巻
線の逆起電圧から磁石ロータの相対的な位置を検出する
方法が種々提案されている。
However, when it is desired to use a brushless DC motor in an extremely bad environment such as an electric compressor, there is a problem in the reliability of the position detection sensor. Therefore, in recent years, various methods for detecting the relative position of the magnet rotor from the counter electromotive voltage of the stator winding have been proposed.

また、冷蔵庫等に使用する場合は、負荷の変動による回
転数の変化をなくし、一定の回転数とし冷却能力を一定
としなければならない。
In addition, when used in a refrigerator or the like, it is necessary to eliminate the change in the number of revolutions due to the fluctuation of the load, to keep the constant number of revolutions, and to keep the cooling capacity constant.

以下図面を参考に、従来のブラシレス直流モータの制御
装置について説明する。
A conventional controller for a brushless DC motor will be described below with reference to the drawings.

第4図は従来のブラシレス直流モータの制御装置の構成
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a conventional brushless DC motor controller.

1は交流電源、2はブラシレス直流モータ、3は前記ブ
ラシレス直流モータを駆動する駆動回路である。4は前
記ブラシレス直流モータのステータ巻線電圧より、磁石
ロータの相対的位置を検出し、3相位置信号X,Y,Z
を出力するロータ位置検出回路である。5は前記駆動回
路3を駆動させるドライブ回路である。6は前記ロータ
位置検出回路4の3相位置信号により、A+,B+,C+,A-,
B-,C-に出力を行い、3相位置信号の数を計数し、前記
ブラシレス直流モータの回転数を検出し、その回転数に
応じて、前記ブラシレス直流モータ2への供給電圧を制
御する電圧制御回路7へ出力を行う制御回路である。8
は前記ブラシレス直流モータ2の運転を決定する、スイ
ツチ回路であり、スイツチS、抵抗Rで構成されてい
る。スイツチSをONすれば前記ブラシレス直流モータ
2は運転し、OFFであれば停止するものである。
Reference numeral 1 is an AC power source, 2 is a brushless DC motor, and 3 is a drive circuit for driving the brushless DC motor. 4 detects the relative position of the magnet rotor from the stator winding voltage of the brushless DC motor, and detects the three-phase position signals X, Y, Z
Is a rotor position detection circuit that outputs Reference numeral 5 is a drive circuit for driving the drive circuit 3. 6 by three-phase position signals of the rotor position detection circuit 4, A +, B +, C +, A -,
B -, C - to perform output, counting the number of 3-phase position signals, and detects the rotation speed of the brushless DC motor, in accordance with the rotational speed, to control the supply voltage to the brushless DC motor 2 It is a control circuit that outputs to the voltage control circuit 7. 8
Is a switch circuit that determines the operation of the brushless DC motor 2, and is composed of a switch S and a resistor R 1 . When the switch S is turned on, the brushless DC motor 2 is operated, and when it is turned off, it is stopped.

第5図は前記ロータ位置検出回路4の構成図である。FIG. 5 is a block diagram of the rotor position detection circuit 4.

第5図において、9〜11は1次フィルタ、12〜14
は前記1次フィルタの出力の各2相の和を抵抗を介して
求める加算器、15〜17は前記1次フィルタの出力と
前記加算器の出力とを比較する比較器である。
In FIG. 5, 9 to 11 are primary filters, 12 to 14
Is an adder for obtaining the sum of two phases of the outputs of the primary filter via resistors, and reference numerals 15 to 17 are comparators for comparing the output of the primary filter with the output of the adder.

以上のように構成されたロータ位置検出回路4の動作を
第6図に示す。第6図においてV,V,Vはステ
ータ端子電圧である。また、aはステータ端子電圧V
が前記一次フィルタ9を通過した電圧波形、bはスター
テ端子電圧V,Vがそれぞれ前記一次フィルタ1
0,11を通過した電圧波形を抵抗R,Rにより加
算した波形でXは、電圧波形a,bを前記比較的15に
より比較した波形である。ここでaとbを直接比較すれ
ば、Xはt<t<tの間で多重パルスとなり真の位
置信号ではなくなる。
The operation of the rotor position detection circuit 4 configured as described above is shown in FIG. In FIG. 6, V A , V B and V C are stator terminal voltages. Further, a is the stator terminal voltage V A
Is the voltage waveform that has passed through the primary filter 9, and b is the start terminal voltages V B and V C , respectively.
X is a waveform in which the voltage waveforms passing through 0 and 11 are added by the resistors R 1 and R 2 , and X is a waveform obtained by comparing the voltage waveforms a and b with the comparatively 15. If a and b are directly compared here, X becomes a multiple pulse between t 1 <t <t 2 and is not a true position signal.

次に従来のブラシレス直流モータ制御装置の動作につい
て説明する。
Next, the operation of the conventional brushless DC motor control device will be described.

前記スイッチ回路8がONすれば前記制御回路6は前記
ロータ位置検出回路4の3相位置信号X,Y,Zによ
り、出力A,B,C,A,B,C出力し、
3相位置値信号を計数する、たとえば前記ブラシレス直
流モータ2を3600rpmで運転する時前記ブラシレス直流
モータ2が4極のロータを有している場合は1相当りの
計数値は1分間に14400となり1秒間では240となり
3相の位置信号X,Y,Zの計数の和は1秒間で720
となる。この計数値により前記制御回路は出力Dより、
出力を行い前記ブラシレス直流モータ2への電圧を制御
する。たとえば前記ブラシレス直流モータ2を3600rpm
で運転する時に計数値が720より大であれば3600rpm
より高い回転数であるので前記電圧制御回路7に供給電
圧を下げるよう出力を行い、720であれば3600rpmよ
り低い回転数であるので、供給電圧を上げるよう出力を
行い3600rpmで運転するよう制御するようにするもので
ある。
When the switch circuit 8 is turned on, the control circuit 6 outputs the outputs A + , B + , C + , A , B , C − according to the three-phase position signals X, Y, Z of the rotor position detection circuit 4. Then
Counting a three-phase position value signal, for example, when the brushless DC motor 2 is operated at 3600 rpm and the brushless DC motor 2 has a four-pole rotor, the count value corresponding to 1 is 14400 per minute. It becomes 240 in 1 second, and the sum of the counts of the three-phase position signals X, Y, and Z is 720 in 1 second.
Becomes Based on this count value, the control circuit outputs from output D
It outputs and controls the voltage to the brushless DC motor 2. For example, if the brushless DC motor 2 is 3600 rpm
3600 rpm if the count value is greater than 720 when operating at
Since the rotation speed is higher, the voltage control circuit 7 is output so as to lower the supply voltage, and when the speed is 720, the rotation speed is lower than 3600 rpm, so that the supply voltage is increased and output is controlled to operate at 3600 rpm. To do so.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、第6図に示すごと
く、位置検知信号Xのt<t<tに対して、位置信
号を多めに出力し、また、Y,Zに対しても同様であ
り、計数値として多めに計数してしまうことがある。こ
のため実際には3600rpm以下で運転しているにもかかわ
らず、前記制御回路6は3600rpmもしくはそれ以上で運
転していると判断し、よりいっそう前記ブラシレス直流
モータ2への供給電圧を下げ、回転数を下げてしまい目
標の回転数にはならず、電動圧縮機に適用した場合、冷
却能力が一定とならないという問題点を有していた。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention However, in the above-mentioned configuration, as shown in FIG. 6, a position signal is output in a large amount when t 1 <t <t 2 of the position detection signal X, and Y , Z is the same, and a large number may be counted as the count value. For this reason, the control circuit 6 judges that the control circuit 6 is operating at 3600 rpm or higher even though it is actually operating at 3600 rpm or lower, and further lowers the supply voltage to the brushless DC motor 2 to rotate the motor. There was a problem that the number of rotations was reduced and the target number of rotations was not reached, and when applied to an electric compressor, the cooling capacity was not constant.

本発明は上記問題点に鑑み、電動圧縮機の回転数を目標
回転数となるようにし、冷却能力を一定とするよう制御
するブラシレス直流モータの制御装置を提供するもので
ある。
In view of the above problems, the present invention provides a controller for a brushless DC motor, which controls the rotation speed of an electric compressor to a target rotation speed and keeps a cooling capacity constant.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のブラシレス直流モ
ータの制御装置は、3相位置信号X,Y,Zの少なくと
も1つの位置信号が変化すれば一定時間動作するタイマ
を備えたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the controller for a brushless DC motor of the present invention operates for a certain period of time if at least one position signal of the three-phase position signals X, Y, Z changes. It is equipped with a timer.

作用 本発明は上記した構成によって、タイマ動作中は、3相
位置信号の入力を無視するようにしたため、t<t<
間の位置信号を計数することがなくなるので、回転
数を目標の回転数とすることができ、冷却能力を一定に
保つことができるものである。
Effect According to the present invention, the input of the three-phase position signal is ignored during the timer operation by the above-described configuration, so that t 1 <t <
Since the position signal for t 2 is no longer counted, the rotation speed can be made the target rotation speed, and the cooling capacity can be kept constant.

実施例 以下本発明の一実施例、ブラシレス直流モータの制御装
置について図面を参照しながら説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention and a brushless DC motor controller will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例におけるブラシレス直流モー
タの制御装置の構成を示すものである。第1図におい
て、交流電源1、ブラシレス直流モータ2、駆動回路
3、ロータ位置検出回路4、ドライブ回路5、電圧制御
回路7、スイッチ回路8は従来例と同じものであるので
説明を省く。19はタイマで前記ロータ位置検出回路4
の3相位置信号X,Y,Zの入力により、少なくとも1
つの位置信号が変化した時一定時間タイマ動作を始め出
力"L"を送出し、タイマ動作終了後は“H”を出力する
ものである。18は制御回路で前記ロータ位置検出回路
4の3相位置信号により、A,B,C,A,B
,Cに出力を行う。
FIG. 1 shows the configuration of a controller for a brushless DC motor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the AC power supply 1, the brushless DC motor 2, the drive circuit 3, the rotor position detection circuit 4, the drive circuit 5, the voltage control circuit 7, and the switch circuit 8 are the same as those in the conventional example, and therefore description thereof will be omitted. 19 is a timer for the rotor position detection circuit 4
By inputting the three-phase position signals X, Y, Z of
When one position signal changes, the timer operation is started for a fixed time and the output "L" is sent out, and after the timer operation is completed, "H" is output. Reference numeral 18 denotes a control circuit, which is A + , B + , C + , A , B according to the three-phase position signal of the rotor position detection circuit 4.
Output to and C .

また、前記タイマ出力が“H”の時に3相位置信号の数
を計数し、前記ブラシレス直流モータの回転数を検出
し、その回転数に応じて、前記ブラシレス直流モータ2
への供給電圧を制御する電圧制御回路7へ出力を行うも
のである。
Further, when the timer output is "H", the number of three-phase position signals is counted, the rotation speed of the brushless DC motor is detected, and the brushless DC motor 2 is detected according to the rotation speed.
The voltage is supplied to the voltage control circuit 7 which controls the voltage supplied to the voltage control circuit 7.

以上のように構成されたブラシレス直流モータの制御装
置について以下第1図及び第2図,第3図を用いて動作
について説明する。
The operation of the brushless DC motor controller configured as described above will be described below with reference to FIGS. 1, 2, and 3.

第2図は前記制御回路18の動作を示すフローチャート
である。第2図のステップ1において、1秒を計測する
タイマをONさせる。次にステップ2において前記ロー
タ位置検出回路4の3相位置信号X,Y,Zを入力し、
ステップ3において3相位置信号X,Y,Zが変化した
かを判断する。この時3相位置信号X,Y,Zが変化し
ていなければ再びステップ2に戻り、3相位置信号を入
力する。またステップ3で3相位置信号X,Y,Zの少
なくとも1つの信号が変化していればステップ4に進
み、3相位置信号X,Y,Zの入力に応じて、出力
,B,C,A,B,Cを出力する。この
出力は、A=X・,B=Y・,C=Z・,
=・Y,B=・Z,C=・Xの論理積で
表わされる。次にステップ5で前記タイマ19の出力を
入力し、ステップ6で前記タイマ19の出力が"H"か"L"
かを判断する。この時前記タイマ19の出力が"L"であ
れば、ステップ2に戻り、上記動作をくり返す。"H"で
あれば、ステップ7において3相位置信号X,Y,Zを
計数する。次にステップ8で1秒になったかを判断し、
1秒でなければステップ2に戻る。1秒であればステッ
プ9で1秒タイマをクリアし、ステップ10で計数値と
目標回転数の基準値とを比較する。たとえば目標回転数
が3600rpmで4極のロータのブラシレス直流モータとす
れば基準値は720となる。次にステップ11で、計数
値が基準値より大きいかを判断し、大きければ実際の回
転数が目標回転数より大きいためステップ12に進み、
出力端子Dより前記ブラシレス直流モータ2への供給電
圧を下降させるよう出力しステップ2に戻る。また計数
値が基準値より大きくなければステップ13に進み、計
数値が基準値より小さいかを判断し、小さければ実際の
回転数が目標回転数より小さいためステップ14に進
み、出力端子Dより前記ブラシレス直流モータ2への供
給電圧を上昇させるよう出力しステップ2に戻る。また
小さくなければステップ2に戻る。
FIG. 2 is a flow chart showing the operation of the control circuit 18. In step 1 of FIG. 2, a timer for measuring 1 second is turned on. Next, in step 2, the three-phase position signals X, Y, Z of the rotor position detection circuit 4 are input,
In step 3, it is determined whether the three-phase position signals X, Y, Z have changed. At this time, if the three-phase position signals X, Y, Z have not changed, the process returns to step 2 to input the three-phase position signals. If at least one of the three-phase position signals X, Y, Z has changed in step 3, the process proceeds to step 4, and outputs A + , B + according to the input of the three-phase position signals X, Y, Z. , C + , A , B , C are output. This output is A + = X ·, B + = Y ·, C + = Z ·,
It is represented by a logical product of A = · Y, B = · Z, C = · X. Next, in step 5, the output of the timer 19 is input, and in step 6, the output of the timer 19 is "H" or "L".
To judge. At this time, if the output of the timer 19 is "L", the process returns to step 2 and the above operation is repeated. If "H", the three-phase position signals X, Y, Z are counted in step 7. Next, in step 8, determine if it has reached 1 second,
If it is not 1 second, return to step 2. If it is 1 second, the 1-second timer is cleared in step 9, and the counted value is compared with the reference value of the target rotation speed in step 10. For example, in the case of a brushless DC motor with a target rotation speed of 3600 rpm and a 4-pole rotor, the reference value is 720. Next, at step 11, it is judged whether or not the count value is larger than the reference value.
The output terminal D outputs so as to decrease the supply voltage to the brushless DC motor 2, and the process returns to step 2. If the count value is not larger than the reference value, the process proceeds to step 13, and it is determined whether the count value is smaller than the reference value. If the count value is smaller than the target value, the process proceeds to step 14, and the output terminal D outputs Output is made to increase the supply voltage to the brushless DC motor 2, and the process returns to step 2. If not smaller, return to step 2.

以上のような動作をする制御回路18において、第3図
のtにおいて位置信号Xが変化したため、計数を行う
と同時に前記タイマ19の出力は"L"となりT時間タ
イマ動作を行う。次にtにおいては、位置信号Xは変
化するが、前記タイマ19の出力は"L"となっているた
め、前記制御回路18は計数を行なわない。次にt
おいても位置信号Xは変化するが同時に計数を行なわな
い。次にtでは前記タイマ19がタイマ動作を開始し
てT時間経過したため前記タイマ19の出力は"H"と
なり、tにおいて位置信号Zが変化し、タイマ19出
力が"H"であるため計数を行う。この結果前記タイマ1
9は再びタイマ動作を開始し、以下同様の動作を行う。
このように多重パルス時の位置信号の計数をなくすこと
ができる。
In the control circuit 18 which operates as described above, since the position signal X has changed at t 1 in FIG. 3, counting is performed and at the same time, the output of the timer 19 becomes “L” and the T 1 hour timer operation is performed. Next, in t 2, the position signal X is changed, since the output of the timer 19 has a "L", the control circuit 18 does not perform the counting. Next, at t 3 , the position signal X changes, but the counting is not performed at the same time. Next, at t 4 , since the timer 19 starts the timer operation and T 1 time has elapsed, the output of the timer 19 becomes “H”, the position signal Z changes at t 5 , and the output of the timer 19 is “H”. Therefore, counting is performed. As a result, the timer 1
9 starts the timer operation again, and the same operation is performed thereafter.
In this way, counting of position signals at the time of multiple pulses can be eliminated.

以上のように本実施例によれば、ロータ位置検出回路4
の3相位置信号X,Y,Zの少なくとも1つの位置信号
が変化すれば一定時間動作するタイマを設けることによ
り、多重パルス時に位置信号を多めに計数することがな
く正しい回転数を検知することができ、目標回転数とす
ることができる。
As described above, according to this embodiment, the rotor position detection circuit 4
Of the three-phase position signals X, Y, Z of (3), a timer that operates for a certain period of time when at least one position signal changes is provided to detect the correct number of rotations without multiply counting the position signals during multiple pulses. The target rotation speed can be obtained.

発明の効果 以上のように本発明は、3相位置信号X,Y,Zの少な
くとも1つの位置信号が変化すれば一定時間動作するタ
イマを設けることにより、多重パルス時に位置信号を多
めに計数することがなく、正しい回転数を検知すること
ができ、ブラシレス直流モータを目標の回転数とするこ
とができ、冷却能力を一定とすることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, by providing a timer that operates for a certain period of time when at least one position signal of the three-phase position signals X, Y, Z changes, the position signals are counted a lot during multiple pulses. It is possible to detect the correct number of rotations without the need for a brushless DC motor and to set the target number of rotations of the brushless DC motor, and to keep the cooling capacity constant.

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

第1図は本発明の一実施例におけるブラシレス直流モー
タの制御装置の構成図、第2図は同第1図の動作を示す
フローチャート、第3図は同第1図3相位置信号X,
Y,Zとタイマ動作と計数のタイミングを示すタイミン
グチャート、第4図は従来のブラシレス直流モータの制
御装置の構成図、第5図はロータ位置検出回路の構成
図、第6図はロータ位置検出回路の動作を示すタイミン
グチャートである。 2……ブラシレス直流モータ、4……ロータ位置検出回
路、18……制御回路、19……タイマ。
FIG. 1 is a block diagram of a controller for a brushless DC motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flow chart showing the operation of FIG. 1, and FIG.
Timing charts showing Y, Z, timer operation, and timing of counting, FIG. 4 is a block diagram of a conventional brushless DC motor controller, FIG. 5 is a block diagram of a rotor position detection circuit, and FIG. 6 is a rotor position detection. 6 is a timing chart showing the operation of the circuit. 2 ... Brushless DC motor, 4 ... Rotor position detection circuit, 18 ... Control circuit, 19 ... Timer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ブラシレス直流モータのロータの位置を検
出するのに前記ブラシレス直流モータの端子電圧の一次
フィルター通過電圧と基準電圧とを比較して120°位
相の異なる3相比較信号X,Y,Zを得るロータ位置検
出回路と、前記ロータ位置検知回路の信号により、前記
ブラシレス直流モータの回転数を計数し、計数値に応じ
て供給電圧を制御する制御回路と、前記3相位置信号
X,Y,Zの少なくとも1つの位置信号が変化すれば一
定時間動作するタイマとから成り、前記タイマ動作中に
は、前記3相位置信号の入力の計数をしないようにした
ブラシレス直流モータの制御装置。
1. To detect the position of a rotor of a brushless DC motor, a primary filter passing voltage of a terminal voltage of the brushless DC motor is compared with a reference voltage, and three-phase comparison signals X, Y having different phases of 120 ° are provided. A rotor position detecting circuit for obtaining Z, a control circuit for counting the number of rotations of the brushless DC motor by a signal of the rotor position detecting circuit, and controlling a supply voltage according to the counted value, the three-phase position signal X, A controller for a brushless DC motor, which comprises a timer that operates for a certain period of time if at least one position signal of Y and Z changes, and does not count the input of the three-phase position signal during the operation of the timer.
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JPS5366509A (en) * 1976-10-05 1978-06-14 Gen Electric Electronicccommutator motor and method of manufacture thereof

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