JPH0440958B2 - - Google Patents

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JPH0440958B2
JPH0440958B2 JP57027266A JP2726682A JPH0440958B2 JP H0440958 B2 JPH0440958 B2 JP H0440958B2 JP 57027266 A JP57027266 A JP 57027266A JP 2726682 A JP2726682 A JP 2726682A JP H0440958 B2 JPH0440958 B2 JP H0440958B2
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    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
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    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/22—Controlling the speed digitally using a reference oscillator, a speed proportional pulse rate feedback and a digital comparator

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  • Power Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的にはブラシレス電動機の速度
制御装置に関するものであるが、特にデイジタル
速度制御装置に関するものである。
従来のブラシレス電動機の速度制御技術には基
本的には速度検出技術と電力制御技術との二面が
ある。速度検出技術には次のものがある： １ 回転子位置検出信号を軸速度に比例する電圧
に変換し、これを基準信号と比較して誤差信号
を発生する、周波数から電圧への変換技術。
２ 回転子位置検出信号と基準信号とを位相比較
して誤差信号を発生する位相ロツク・ループ技
術。
３ 回転子位置検出信号からの回転時間をデイジ
タル測定し、基準時間間隔と比較して誤差信号
を発生する技術。
また電力制御技術には次のものがある。
１ 誤差信号によつて電動機駆動電圧又は電流を
直線的に調整する直線的調整技術。
２ 通常の速度では電力をオフとするか又は一定
の長さの制御期間を過ぎると電力をオン及びオ
フとするオンオフ制御技術。
３ 電動機に連続的に加えられる電力のデユーテ
イサイクルの制御に誤差信号を使用するための
パルス幅変調技術。
本発明は、一般的には上記技術のうち、いずれ
も第３番目に述べた技術を使用するものである
が、ブラシレス電動機を一定速度で駆動する環境
に適合するように改良して、経済性の良い方法で
使用する。ヘイズ（Hayes）に与えられた米国特
許第4103216号は、デイジタル時間測定とパルス
幅変調を使用するが、使用するアルゴリズムとし
てデイジタルメモリ、多くのレジスタ及び演算論
理装置を必要とする。しかし本発明ではこれらの
ものを必要としない。またマツク キユチヨン
（Mc Cutcheon）に与えられた米国特許第
4218735号では、さらに複雑なマイクロプロセツ
サを使用している。
本発明は、一定周期の駆動信号により駆動され
る電動機の速度制御装置において、該電動機の回
転子の回転に同期した回転信号を発生する回転信
号発生手段と、前記回転信号発生手段からの回転
信号に応答して該各回転信号間の時間間隔Ｔを測
定し、該測定された時間間隔を示す値を出力する
時間間隔測定手段と、前記時間間隔測定手段から
の回転信号間の前記測定された時間間隔Ｔを示す
値と基準時間間隔Trefを示す値とを比較し、前
記測定された時間間隔が前記基準時間間隔よりど
れくらい長いかを示す時間差を示す値を得る比較
手段と、駆動エネーブル信号に応答した発生タイ
ミングを有する一定周期の前記駆動信号を前記電
動機に与える駆動信号発生手段と、前記駆動信号
発生手段に与える前記駆動エネーブル信号を発生
する駆動エネーブル信号発生手段であつて、前記
比較手段からの前記時間差を示す値が大きくなる
に従い前記駆動エネーブル信号の出力タイミング
の遅延量を減少させ、それにより前記電動機への
駆動電力を増加する駆動エネーブル信号発生手段
と、を備えるものである。
センサ出力信号間の時間が基準時間Trefより
短いか又は等しく速度で電動機が回転するとき
は、ΔTは零に等しくなつて、パルス遅延カウン
タは、電力供給を可能とする前に最大値をカウン
トする。従つて、電力供給の遅延を最大として電
動機への電力供給量を最小とし、電動機の速度を
低下させる。電動機の速度が低下すると、センサ
出力信号間の時間がTrefを越えて増加し、ΔTは
零より大きくなつて、パルス遅延カウンタの値も
同様に減少して、電力供給の遅延を短くして一定
期間内に電動機に加わる電力量を増加させる。
好適実施例では、センサ出力は、回転子の360゜
回転ごとに発生する。またタイミング装置は、
30゜ごとすなわち１回転ごとに12回パルスを発生
する。30゜のパルスごとに、パルス遅延カウンタ
は、ラツチからΔTカウンタの値を移して電力を
供給可能とするまでカウントを続ける。そこでセ
ンサ出力間に12個の等しい遅延と12個の等しい期
間の電力供給が生じる。その後新しいΔTがカウ
ントされてラツチに与えられる。新しいカウント
はつづく12個の時間間隔に使用する。
第１図は、本発明の速度制御装置１０を通常の
整流子電力制御論理装置３０を備える通常のブラ
シレス直流電動機２０に使用した実施例である。
本発明をブラシレス直流電動機について説明する
が、本発明を少し修正することによつてどのよう
な直流電動機にも適用できることは、当業者には
明らかであろう。
通常のブラシレス直流電動機２０では、回転子
は、４極の永久磁石タイプである。センサＳ１な
いしＳ３は、代表的なホール効果センサであつ
て、互に30度づつ間隔をおいて配置されている。
回転子の磁石が回転すると、ホール効果センサＳ
１，Ｓ２，Ｓ３は、それぞれ第２図のタイミング
図Ｓ１，Ｓ２及びＳ３に示すような反覆する周期
信号を発生する。これらの信号の一つ第２図中の
Ｓ１は、二分割回路への入力であり、この回路の
出力は第２図に示す360度信号になる。第２図か
らわかるように、360度信号は回転子が360度回転
するたびに正方向の振幅をもつ。位置センサＳ１
ないしＳ３は、また電力整流電子装置３０へ入力
を与える。電力整流電子装置３０は、周知の星形
構成の固定子巻線Ａ，Ｂ及びＣを介して交互に直
流電力を切替える。
360度信号４４の前縁で２サイクル制御装置４
０をトリガして、その出力側に互に関連をもたせ
ない信号φA６２とφB６４を生じる。φA信号によ
つて、ΔTカウンタ５０の出力がΔTラツチ５４
に加わる。またφB信号によつて、基準時間カウ
ンタ４６とΔTカウンタ５０がリセツトされる。
φA及びφBは、制御クロツク７２を介して、カウ
ンタ、クロツク４２に同期される。
好適実施例でブラシレス直流電動機を3600rpm
で動作させることを希望するときは、水晶制御ク
ロツク４２は、4MHzの外部クロツク源により駆
動されて、出力側に次のようなクロツク信号を発
生する：Trefクロツク６２は2MHz信号であり、
ΔTクロツク６８は、1MHz信号でありまた遅延
クロツクは62.5kHz信号で、これはΔTクロツク信
号の16分の１の周波数である。
φB信号６４を受信すると、基準時間カウンタ
４６はリセツトされる。φB信号は、前に述べた
ように、ホール効果センサＳ１から360度信号を
受信したときの信号である。その後、Trefクロ
ツク６６は、基準時間カウンタ４６に2MHzの割
合でクロツク信号を送る。クロツク信号を受信す
ると基準時間カウンタ４６に増分をおこさせる。
内部の論理回路がカウンタのカウントを所定のカ
ウントTrefと比較する。所定のカウントは好適
実施例では33280で、これが16.64ミリ秒を表わ
す。回転子が16.64ミリ秒で360度回転するとき
は、3605.8rpmで回転していることになる。
基準時間カウンタのカウントがTrefをこえる
ときは、このカウンタの出力に回転子の時間周期
Ｔが、基準時間周期Trefを超過しているという
事実を表わす信号４８を発生する。
この信号４８は、ΔTカウンタ５０に対するカ
ウント可能化（エネーブル）入力として加えられ
る。この入力信号４８を受信すると、ΔTカウン
タはカウントを始める。このカウンタは、１マイ
クロ秒ごとに１の割合でカウントを増加する。こ
れはΔTクロツクが1MHzだからである。好適実
施例では、ΔTカウンタは、わずか６ビツトのカ
ウンタであり、最大カウントが64マイクロ秒をあ
らわす。
次の360度信号を受信すると、同期制御装置４
０によつてφA信号が発生されて、ΔTラツチ５４
にΔTカウンタ５０に現われているカウントを写
しとらせる。その後同期制御装置４０はφB信号
を発生して、φB信号によつてΔTカウンタ５０を
リセツトさせる（基準時間カウンタ４６もまたリ
セツトさせる。）ΔTカウンタは最大カウントを
保持するタイプのカウンタであり、最大カウント
から増分があつても零にオーバフローすることは
ない。
３個のホール効果センサＳ１，Ｓ２及びＳ３
は、30度パルス前縁検出装置６０へも入力を与
え、この検出装置６０の出力には、第２図に示し
たように30度ごとのパルス７４を発生する。この
30度パルス７４は、遅延カウンタ５６への入力と
なり、またΔTラツチ５４に現在表われているカ
ウントを遅延カウンタ５６に写しとらせる。30度
パルスが降下すると、遅延カウンタは、写しとつ
たカウンタから所定のカウント又は好適実施例で
はカウンタの最大カウントに認定されているカウ
ントへ、カウントアツプを開始する。また好適実
施例では、遅延カウンタ５６は、６ビツトのカウ
ンタである。従つて最大カウントは６４である。
最大カウントに到達すると、遅延カウンタ５６は
その値を保持すると共に、駆動エネーブル信号７
６をその出力として、この信号を電力整流制御装
置３０への入力７８とする。駆動エネーブル信号
を受信すると、固定子巻線に電力が加えられるこ
とは第２図の駆動エネーブルタイミング図に示す
通りである。また電力整流制御装置３０は、各30
度ごとに、第２図のコイルＡ，Ｂ及びＣに対する
タイミング図に示すように、固定子の異る端子に
電力を切替える。
好適実施例では、遅延カウンタ５６は、６ビツ
トカウンタである。クロツク７０は、62.5kHzで
動作するので、ΔTクロツク６８より16倍遅い。
従つて、ΔTカウンタの各１マイクロ秒のカウン
トは、遅延カウンタの遅延時間を16マイクロ秒遅
延させることに変換される。もしも遅延カウンタ
が最大カウントに達する前に全部をカウントする
ならば各16マイクロ秒を６４カウントするので全
体の最大遅延時間は1.024ミリ秒となる。
3605.8rpmでは、30度パルス間の時間は1.387ミリ
秒である。回転子が3605.8rpmで回転しておりＴ
がTrefに等しいときは、ΔTカウンタは零に等し
くなり、遅延カウンタは1.024ミリ秒の最大遅延
をカウントし、電力供給時間は、1.387ミリ秒か
ら1.024ミリ秒を差引いた0.363ミリ秒で、最少の
電力供給時間になる。電動機の速度が減少する
と、30度周期の時間が増加して、その時間中の電
力供給百分率も増加する。この結果として、速度
の降下につれて電力の急激な増加となつて電動機
を正常の速度に戻すことになる。
基準時間カウントが二つの360度パルス間にカ
ウントした時間ＴがTrefより小さいか等しい
（すなわち、3605.8rpmより大きいか又は等しい
回転）すべて速度にあつては、ΔTカウンタ５０
は零をカウントし、従つて、遅延カウンタ５６
は、遅延時間1.024ミリ秒の最大カウントをカウ
ントし、従つて駆動エネーブル信号７６に最大の
遅延を与え、電動機への駆動電力を最小とするた
め電動機の速度を減少する。一方、時間間隔Ｔが
Trefの時間間隔を64マイクロ秒以上超過すると
きは、回転数3592rpmを表わすので、ΔTカウン
タ５０はその最大カウント１６に達して遅延カウ
ンタ５６はこの最大カウントをロードするので、
直ちに駆動エネーブル信号７６を出力し、即ち遅
延を最小にし、電動機に最大の電力を与え電動機
の速度を増加する。
電動機の速度が3592rpm以上でかつ3605.8rpm
以下であるときは“速度オーケー”信号を発生す
る。速度オーケーラツチは、TrefカウンタとΔT
カウンタと監視する。もしΔTカウンタが最大カ
ウントに達するときは、速度は3592rpm以下であ
り、また基準時間カウンタがTrefに達しないと
きは、速度は36058rpm以上となる。
制御入力８４は、接／断信号として作用する。
制御入力が低レベルになるとカウンタをクリアし
て駆動エネーブル出力を抑止する。
クロツク周波数、rpmその他の仕様は、ブラシ
レス直流電動機がその回転子を規格の3600rpmで
駆動する好適実施例における例示的なものである
ことを理解されたい。他の時間基準やカウントを
同じ適用に対して、当業者は選択できるであろ
う。例えば、可変速度電動機では、基準時間カウ
ンタ４６のTrefを変化する装置を取付けること
ができるだろう。類似の修正を当業者は実施でき
るであろう。
本発明の全デイジタル速度制御装置１０の利点
は、単一のLSIチツプにより安いコストで製造で
きることである。またデイジタル装置は、多くの
カウンタやプログラムする基準カウントの設計に
よつて融通性をもたせることができ、１個の速度
制御チツプに多くの機能を追加して、別の応用に
も使用することができる。
好適実施例における特定の素子の細目は、限定
的なものでないことは特許請求の範囲に示す通り
である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるブラシレス直流電動機
のデイジタル速度制御装置のブロツク図であり、
第２図は第１図における各部の信号波形を示すタ
イミング図である。 符号の説明、１０……速度制御装置、４６……
基準時間カウンタ、５０……ΔTカウンタ、５４
……ΔTラツチ、５６……遅延カウンタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 一定周期の駆動信号により駆動される電動機
    の速度制御装置において、 該電動機の回転子の回転に同期した回転信号を
    発生する回転信号発生手段４０と、 前記回転信号発生手段からの回転信号に応答し
    て該各回転信号間の時間間隔Ｔを測定し、該測定
    された時間間隔を示す値を出力する時間間隔測定
    手段４６と、 前記時間間隔測定手段からの回転信号間の前記
    測定された時間間隔Ｔを示す値と基準時間間隔
    Trefを示す値とを比較し、前記測定された時間
    間隔が前記基準時間間隔よりどれくらい長いかを
    示す時間差を示す値を得る比較手段４６，５０
    と、 駆動エネーブル信号に応答した発生タイミング
    を有する一定周期の前記駆動信号を前記電動機に
    与える駆動信号発生手段３０と、 前記駆動信号発生手段に与える前記駆動エネー
    ブル信号を発生する駆動エネーブル信号発生手段
    であつて、 前記比較手段からの前記時間差を示す値が大き
    くなるに従い前記駆動エネーブル信号の出力タイ
    ミングの遅延量を減少させ、それにより前記電動
    機への駆動電力を増加させる駆動エネーブル信号
    発生手段５４，５６と、を有することを特徴とす
    る電動機速度制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記時間間
    隔測定手段は前記回転信号発生手段からの第１番
    目の出力信号に応答して第１クロツク発生手段か
    らの第１クロツクを初期値からカウント開始し、
    第２番目の出力信号に応答してカウントを終了す
    る第１のカウンタ手段を有することを特徴とする
    電動機速度制御装置。 ３ 特許請求の範囲第２項において、前記比較手
    段は、前記第１カウンタ手段のカウントと前記基
    準時間間隔を示す第１の所定のカウントとを比較
    する手段４６と、該両カウントが等しくなつたこ
    とに応答して第１の信号を発生する手段４６と、
    前記第１の信号に応答して前記第１クロツクを分
    周して得た第２クロツクを初期値からカウントを
    開始し前記回転信号発生手段からの第２番目の出
    力信号に応答してカンウトを終了し、該カウント
    を前記時間差を示す値として得る第２カウンタ手
    段５０とを有することを特徴とする電動機速度制
    御装置。 ４ 特許請求の範囲第３項において、前記駆動エ
    ネーブル信号発生手段は、前記第２カウンタ手段
    からのカウントを入力し、そのカウントから第３
    のクロツク発生手段からの第３クロツクを第２の
    所定のカウントまで計数し、該第２所定カウント
    に達すると前記駆動エネーブル信号を発生する第
    ３カウンタ手段５６を備えることを特徴とする電
    動機速度制御装置。 ５ 特許請求の範囲第４項において、前記３カウ
    ンタ手段は前記第２カウンタ手段からのカウント
    が前記第２所定のカウントであると直ちに前記駆
    動エネーブル信号を発生することを特徴とする電
    動機速度制御装置。 ６ 特許請求の範囲第５項において、前記第１の
    所定のカウントを前記第２カウンタ手段５０の最
    大のカウントとすることを特徴とする電動機速度
    制御装置。 ７ 特許請求の範囲第５項又は第６項において、
    前記第２の所定のカウントを前記第３カウンタ手
    段の最大カウントとし、前記第３カウント手段は
    そのカウントが該最大カウントに達すると直ちに
    前記駆動エネーブル信号を発生することを特徴と
    する電動機速度制御装置。
JP57027266A 1981-03-27 1982-02-22 Motor speed controller Granted JPS57162978A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/404,837 US4505807A (en) 1982-02-22 1982-08-03 Oxygen sensor

Applications Claiming Priority (1)

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US06/248,644 US4400654A (en) 1981-03-27 1981-03-27 Digital speed control for a brushless DC motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57162978A JPS57162978A (en) 1982-10-06
JPH0440958B2 true JPH0440958B2 (ja) 1992-07-06

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ID=22940015

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US (1) US4400654A (ja)
EP (1) EP0061824B1 (ja)
JP (1) JPS57162978A (ja)
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CA (1) CA1181478A (ja)
DE (1) DE3270922D1 (ja)

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