JPH0469088A - Method of detection of rotor position - Google Patents
Method of detection of rotor positionInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明はブラシレスDCモータ等のロータ位置検出方法
に関し、詳細には、ブラシレスDCモータがロータ位置
信号として8力する正弦波信号および余弦波信号から高
速かつ高精度にロータ位置を検出する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Industrial Application Field The present invention relates to a rotor position detection method for brushless DC motors, etc., and more specifically, the present invention relates to a rotor position detection method for brushless DC motors, etc. This invention relates to a method for detecting rotor position from signals at high speed and with high precision.
(ロ)従来の技術
ブラシレスDCモータはロボット、X−Yテーブル、集
積回路製造装置、磁気ディスク装置等の精度、応答特性
並びに信頼性が要求される装置に広く利用されている。(B) Prior Art Brushless DC motors are widely used in devices that require precision, response characteristics, and reliability, such as robots, X-Y tables, integrated circuit manufacturing equipment, and magnetic disk drives.
特に、特開昭62−244265号に開示されるブラシ
レスDCモータは精度、応答特性並びに信頼性の点から
して今日最も改善されたブラシレスDCモータの1であ
る。In particular, the brushless DC motor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-244265 is one of the most improved brushless DC motors today in terms of accuracy, response characteristics, and reliability.
初めに、その特開昭62−244265号に開示される
ブラシレスDCモータを第5図および第6図を参照して
説明する。First, the brushless DC motor disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-244265 will be explained with reference to FIGS. 5 and 6.
第5図(A)はステータの断面形状およびそのコイル構
造を示す、ステータ(30)は鋼の薄板を打ち抜いて形
成される環状部(32)とこの環状部(32)の内周に
等間隔に配列される矩形のボール(34)および各ボー
ル(34)に巻回されたコイル(38)で示されている
。Figure 5 (A) shows the cross-sectional shape of the stator and its coil structure. It is shown with rectangular balls (34) arranged in a row and a coil (38) wound around each ball (34).
2相動作する図示したモータのステータのボール(34
)は丸数字の1.2.4.5.7.8.9.10.11
および12で示される第1のグループのトルクボールと
同じく13.14.15.16.17.18.19.2
1.22および24で示される第2のグループのトルク
ボール、さらには3.6.20および23で示されるセ
ンサボールの3グループに分類される。The stator balls (34
) is a circled number 1.2.4.5.7.8.9.10.11
and 13.14.15.16.17.18.19.2 as well as the first group of torque balls denoted by 12.
The torque balls are classified into three groups: a second group of torque balls designated by 1.22 and 24, and a sensor ball designated by 3.6.20 and 23.
第1のグループのトルクボールは図示されるような極性
に巻回され、相互に結線されて端子(60)(62)に
供給される第1相の電力により付勢される。同様に、第
2のグループのトルクボールは端子(64)(66)に
供給される第2相の電力により付勢されてそれぞれロー
タにトルクを発生させる。このモータの特徴は隣接する
対のボール毎にコイルが接続され、かつそのコイルが付
勢されるとき対のボール間を磁束が流れるように逆方向
にコイルが巻回される点にある。また、図示されるよう
な極性に巻回され、ブリッジ接続されるセンサボールは
その端子(52)(54)に100K82程度の高周波
が印加されて端子(48)(50)に互いにπ/2の位
相差を有し、かつロータ位置に対応して変化する信号を
生成する。The first group of torque balls are wound with polarity as shown, wired together and energized by the first phase power supplied to terminals (60) and (62). Similarly, the second group of torque balls are energized by second phase power supplied to terminals (64) and (66), respectively, to generate torque on the rotor. A feature of this motor is that a coil is connected to each adjacent pair of balls, and the coils are wound in opposite directions so that when the coil is energized, magnetic flux flows between the pairs of balls. In addition, a high frequency of about 100K82 is applied to the terminals (52) and (54) of the sensor balls wound with the polarities shown and bridge-connected, and the terminals (48 and 50) are connected to each other by π/2. A signal is generated that has a phase difference and changes in accordance with the rotor position.
第5図(B)はロータの断面形状を示す、ロータ(40
)は円筒状コア(42)、18個のロータボール(44
)およびシャフト(46)で示されている。ロータボー
ル(44)はサマリウム/コバルト合金等の高磁力永久
磁石により形成されており、適宜の手段により円筒状コ
ア(42)の外周面に極性が交互に異なるように配列、
固着されている。前記したステータボールの数とこのロ
ータボールの数の比は4:3又は4:5である。FIG. 5(B) shows the cross-sectional shape of the rotor (40
) has a cylindrical core (42) and 18 rotor balls (44).
) and shaft (46). The rotor balls (44) are formed of high-magnetic permanent magnets such as samarium/cobalt alloy, and are arranged on the outer peripheral surface of the cylindrical core (42) by appropriate means so that their polarities are alternately different.
It is fixed. The ratio of the number of stator balls mentioned above to the number of rotor balls is 4:3 or 4:5.
第6図は前記した構造を備えるブラシレスDCモータを
ディジタルPTD制御するシステムのブロック図である
。FIG. 6 is a block diagram of a system for digital PTD control of a brushless DC motor having the above-described structure.
モータMの前記第1および第2のグループのトルクボー
ルにはそれぞれ増幅器HAおよびH6から第1および第
2相の電力が供給され、センサボールの端子(52)(
54)には発振回路(122)から100KH2程度の
高周波信号が供給される。The torque balls of the first and second groups of the motor M are supplied with first and second phase power from amplifiers HA and H6, respectively, and the sensor ball terminals (52) (
54) is supplied with a high frequency signal of about 100KH2 from the oscillation circuit (122).
ブリッジ接続されたセンサボールからライン(124)
(126)に出力される互いにπ/2の位相差を有し
、ロータの回転に伴って変化する位置検出信号は同期検
波回路(120)によりベクトル信号に変換された後、
ロータ位置検出回路(108)によってロータ位置信号
に変換される。このロータ位置信号は端子(132)に
入力される外部参照信号あるいはマイクロプロセッサ(
100)が内部出力する参照信号と入力加算回路(11
0)で加算され、PID制御回路(112)(1140
116)に出力されて周知のディジタルPID制御が行
われる。Line (124) from bridge connected sensor ball
(126), which have a phase difference of π/2 and change as the rotor rotates, are converted into vector signals by the synchronous detection circuit (120), and then
It is converted into a rotor position signal by the rotor position detection circuit (108). This rotor position signal may be an external reference signal input to a terminal (132) or a microprocessor (
100) internally outputs the reference signal and the input addition circuit (11
0), and the PID control circuit (112) (1140
116) to perform well-known digital PID control.
なお、マイクロプロセッサ(100)は参照信号の出力
の他、PID制御回路(112)(114)(116)
の利得調整をし、説明の便宜上ロータ位置検出回路(1
0B)として独立に示された回路として機能し、さらに
はモニタ(102)、インターフェースポート(104
)を統括するものである。In addition to outputting the reference signal, the microprocessor (100) also outputs the PID control circuit (112) (114) (116).
For convenience of explanation, the rotor position detection circuit (1
0B), and also functions as a circuit shown independently as a monitor (102), an interface port (104).
).
第7図にマイクロプロセッサ(以下、CPUと称する)
で構成した従来のロータ位置検出回路(108)のブロ
ック図を示す。Figure 7 shows a microprocessor (hereinafter referred to as CPU)
A block diagram of a conventional rotor position detection circuit (108) configured with the following is shown.
ブリッジ接続したセンサボールの端子(48)(50)
から得られる互いにπ/2の位相差を有し、ロータの回
転に伴って変化する信号、即ち、cosθおよびsin
θはA/D変換回路(80)により同時にサンプリング
され、通常、時分割でA/D変換されてCP U (8
2)の所定の人力ボートに入力される。Bridge-connected sensor ball terminals (48) (50)
signals that have a phase difference of π/2 and change as the rotor rotates, i.e., cos θ and sin
θ is simultaneously sampled by the A/D conversion circuit (80), and is usually time-divisionally A/D converted and sent to the CPU (80).
2) is entered into a predetermined human-powered boat.
sinθをA/D変換したディジタル・データをD(s
inθ)のように表現すると、CPU(82)はインタ
プリタ(84)に記述された制御プログラムおよび除算
プログラムに基づいて動作し、先ず所定のタイミングで
D(sinθ)/D(c。Digital data obtained by A/D converting sin θ is converted to D(s
in θ), the CPU (82) operates based on the control program and division program written in the interpreter (84), and first calculates D(sin θ)/D(c) at a predetermined timing.
Sθ)=])(tanθ)を演算する0次に、このD(
tanθ)の値域が大きいためデータ・テーブル(86
)を参照して対数圧縮を行い、この対数圧縮されたデー
タをアドレスとしてp(tanθ)θテーブル(88)
をアクセスしてOを得て、所定の8カボートからディジ
タル・ロータ位置信号として出力する。This D(
Since the value range of tanθ) is large, the data table (86
), perform logarithmic compression with reference to p(tanθ)θ table (88) using this logarithmically compressed data as an address.
is accessed to obtain O, which is output as a digital rotor position signal from a predetermined eight ports.
上記したブラシレスDCモータは本質的に磁気バランス
が良好であることと位置検出信号がロータ回転速度によ
る変調を受けないため高精度のロータ位置検出が可能と
なる利点を備えている。The brushless DC motor described above has the advantage that highly accurate rotor position detection is possible because the magnetic balance is essentially good and the position detection signal is not modulated by the rotor rotational speed.
また、仮に位置検出信号がロータの回転速度による変調
を受けても除算により相殺される利点を備える。Furthermore, even if the position detection signal is modulated by the rotational speed of the rotor, it has the advantage of being canceled out by division.
(ハ)発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記したロータ位置検8回路を汎用のC
PUにより構成する場合には、例えばD(sinθ)/
D(cosθ)=D(tanθ)の演算に際して除算オ
ーバフローの判定を常に行わねばならないため、あるい
はその他CPUのオーバヘッドの問題により期待する速
度での演算が行われない欠点を有する。(c) Problems to be Solved by the Invention However, the above-mentioned eight rotor position detection circuits can be
When configured with PU, for example, D(sin θ)/
When calculating D(cos θ)=D(tan θ), it is necessary to always judge whether there is a division overflow, or because of other CPU overhead problems, the calculation cannot be performed at the expected speed.
また、ROMあるいはRAMにより構成されるデータ・
テーブルの規模が大きくなる欠点も有する。In addition, data configured by ROM or RAM
It also has the disadvantage of increasing the size of the table.
従って、本発明が解決しようとする課題は除算オーバフ
ローの判定あるいはその他のCPUのオーバヘッドの負
担が軽く汎用のCPUを使用して高速のロータ位置検出
が可能な方法を捷供することにある。また、小規模のデ
ータ・テーブルを使用するにもかかわらず高精度のロー
タ位置検出が可能な方法を捉供することにある。Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a method that allows high-speed rotor position detection using a general-purpose CPU that does not require division overflow determination or other CPU overhead. Another object of the present invention is to provide a method that allows highly accurate rotor position detection despite using a small-scale data table.
(ニ)課題を解決するための手段
本発明は斯る課題に鑑みなされたものであって、ロータ
位置に対応する正弦波信号あるいは余弦波信号をその−
π/4を起点とするπ/2間隔の4つの時間並びに角度
領域に分割し、第1および第3の領域では正弦波信号振
幅を余弦波信号振幅により除算し、第2および第4の領
域では余弦波信号振幅を正弦波信号振幅により除算する
ことによって、従来技術に存する除算オーバフローの判
定の負担、あるいはその他のCPUのオーバヘッドの負
担を軽減するものである。(d) Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above problems, and is designed to convert sine wave signals or cosine wave signals corresponding to the rotor position into
Divide into four time and angle regions at π/2 intervals starting from π/4, divide the sine wave signal amplitude by the cosine signal amplitude in the first and third regions, and divide the sine wave signal amplitude by the cosine wave signal amplitude in the first and third regions. By dividing the cosine wave signal amplitude by the sine wave signal amplitude, the burden of determining division overflow or other CPU overhead burden that exists in the prior art is reduced.
(ホ)作用
ロータ位置に対応する正弦波信号あるいは余弦波信号の
うち比較的一定、かつ大きい値をとる信号を常に除数と
することによって、除算オーバフローの判定が不要とな
り、あるいはその他のCPUのオーバヘッドの負担を軽
減することが可能となる。また、この除算によりロータ
位置の極めて良い近似が得られるため補正データ・テー
ブルが小規模となる。さらには、除算結果が常に1より
小さい値となるためロータ位置検圧精度が向上される。(E) By always using a signal that takes a relatively constant and large value among the sine wave signal or cosine wave signal corresponding to the rotor position as the divisor, there is no need to judge whether there is a division overflow or other CPU overhead is incurred. It becomes possible to reduce the burden on This division also provides a very good approximation of the rotor position, resulting in a small correction data table. Furthermore, since the division result is always a value smaller than 1, the rotor position pressure detection accuracy is improved.
(へ)実施例
第1図および第2図を参照して本発明の第1の実施例を
説明する。(F) Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
第1図はCPUによって実現したロータ位置検8回路の
ブロック図であり、ロータ位置検出回路はA/D変換回
路(10)、極性判別回路(12)、絶対値比較回路(
14)、バス切替回路(16)、CPU(20)、RO
Mに記述されたインタプリタ(22)およびROM若し
くはRAMに記述された補正データ・テーブル(24)
で示される。Figure 1 is a block diagram of eight rotor position detection circuits realized by the CPU.
14), bus switching circuit (16), CPU (20), RO
Interpreter (22) written in M and correction data table (24) written in ROM or RAM
It is indicated by.
ロータ位置に対応する正弦波信号sinθおよび余弦波
信号cosθ(本発明においてはそれらの比がロータ位
置情報を与えるので規格化された信号で説明することと
する)は第2図に図示されるようなものであって、A/
D変換回路(10)により同時にサンプリングされ、時
分割でA/D変換されて、極性判別回路(12)、絶対
値比較回路(14)およびバス切替回路(16)に出力
される。The sine wave signal sin θ and cosine wave signal cos θ (in the present invention, the ratio thereof provides rotor position information, so the explanation will be made using standardized signals) corresponding to the rotor position are as shown in FIG. A/
The signals are simultaneously sampled by the D conversion circuit (10), A/D converted in a time division manner, and outputted to the polarity determination circuit (12), the absolute value comparison circuit (14), and the bus switching circuit (16).
sinθのディジタル変換データをD(sinθ)のよ
うに表現すると、極性判別回路(12)はD(sinθ
)およびD(cosθ)の極性をそれぞれ判別し、D(
cosθ)〉0のとき判別出力g1.1)(sinθ)
〉0のときg2を出力する。When digital conversion data of sin θ is expressed as D(sin θ), the polarity discrimination circuit (12)
) and D(cosθ), respectively, and determine the polarity of D(
Discrimination output g1.1) (sin θ) when cos θ)>0
>0, outputs g2.
また、sinθのディジタル変換データの絶対値をD1
sinθ1のように表現すると、絶対値比較回路(14
)は[)lcosθl>I]sinθ1のとき比較出力
g3を出力する。Also, the absolute value of the digital conversion data of sin θ is D1
When expressed as sinθ1, the absolute value comparison circuit (14
) outputs a comparison output g3 when [)lcosθl>I]sinθ1.
そこで、第2図を参照すると、ロータ位置θは前記判別
出力g+ g2および比較出力g3により、
■ Dlcosθ1>Dlsinθ1、かつD(cos
θ)>O(g、= 1、g3=1)の領域I、■ Dl
cosθ1≦DIS1nθ1、かツD (sinθ)
>o (g2= 1、g3=0)の領域11、■ D1
coSθl>I]sinθ1、かつD(cosθ)<0
(gl”0、g3=1)の領域I11、■ D l c
osθ1≦Dlsinθ1、かつD(sinθ)<0
(g2=o、g3=o)の領域■の4の領域に分割され
る。Therefore, referring to FIG. 2, the rotor position θ is determined by the discrimination output g+g2 and the comparison output g3, so that: ■ Dlcosθ1>Dlsinθ1 and D(cos
θ) > O (g, = 1, g3 = 1) region I, ■ Dl
cosθ1≦DIS1nθ1, D (sinθ)
>o (g2=1, g3=0) area 11, ■ D1
coSθl>I]sinθ1, and D(cosθ)<0
Area I11 of (gl”0, g3=1), ■ D l c
osθ1≦Dlsinθ1, and D(sinθ)<0
(g2=o, g3=o) The area is divided into four areas (3).
バス切替回路(16)は比較出力g3−1のとキCP
U (20)の入カポ−)p+に[)(cosθ)を、
入カポ−)p2にD(sinθ)を人力し、比較出力g
3=0のときCP U (20)の入力ボートp、にD
(sinθ)を、入力ボートp2にD(co’sθ)を
入力するようバス切替を行う。The bus switching circuit (16) is connected to the comparison output g3-1 and CP.
U (20) input capo-)p+ [)(cosθ),
Input capo) D (sin θ) into p2 and compare output g
When 3=0, D to the input port p of CPU (20)
(sin θ) and D(co's θ) are input to the input port p2.
c p U (20)はインタプリタ(22)に記述さ
れた動作手順プログラムおよび除算プログラムに基づい
て、所定のタイミングで入力ボートp3、p2にラッチ
されたデータを、除数あるいは被除数の判別をすること
なく自動的に除算する。そして、前記判別出力g1、g
2および比較出力g3に基づいて、除算結果にさらに、
■ 32xD (s inθ)/D(cosθ)(g+
= 1、g3= t)、
■ 64−32xD (cosθ)/D(sinθ)(
g2=1、g+=0)、
■ 128+32xD (s inθ)/D(cosθ
)(g+=o、g3=1)、
■ 192−32xD (s inθ)/D(cosθ
)(gz=o、g 3= 0 )
の演算を実行して、1バイト精度のロータ位置信号を出
力する。The c p U (20) processes the data latched to the input ports p3 and p2 at a predetermined timing based on the operating procedure program and division program written in the interpreter (22) without determining the divisor or dividend. Automatically divide. Then, the discrimination output g1, g
2 and comparison output g3, the division result is further given as ■ 32xD (s in θ)/D(cos θ) (g+
= 1, g3= t), ■ 64-32xD (cosθ)/D(sinθ)(
g2=1, g+=0), ■ 128+32xD (s inθ)/D(cosθ
)(g+=o, g3=1), ■ 192-32xD (s in θ)/D(cos θ
) (gz=o, g3=0) to output a rotor position signal with 1-byte accuracy.
本発明の第1の特徴は除数となるD(sinθ)あるい
はD(cosθ)の値域が第2図にαで示されるように
極めて限定される点および被除数の値域も同様にβで示
されるように限定される点にある。従って、除算結果が
常に1以下となることが保証される本発明ではインタプ
リタ(22)による除算オーバフロー判定が不要となっ
て高速演算が可能となる。The first feature of the present invention is that the range of the divisor D (sin θ) or D (cos θ) is extremely limited as shown by α in FIG. 2, and the range of the dividend is also similarly shown by β. The point is that it is limited to. Therefore, in the present invention, in which it is guaranteed that the result of division is always less than or equal to 1, there is no need for the interpreter (22) to determine whether there is a division overflow, and high-speed calculation is possible.
本発明の第2の特徴は上記のそれぞれの演算には、定数
乗算を含めて、汎用のCPUによっても十分な速度で実
行可能な演算しか含まない点にある。The second feature of the present invention is that each of the above operations, including constant multiplication, includes only operations that can be executed at sufficient speed even by a general-purpose CPU.
また、本発明の第3の特徴はロータ位置信号θは厳密に
はj an−’ [D (s i nθ)/D(c。Furthermore, the third feature of the present invention is that the rotor position signal θ is strictly j an-' [D (s in θ)/D(c).
Sθ)]等の演算により得られるものであるが、この厳
密な演算結果と前記した演算により得られるロータ位置
信号θとの誤差は最大でも10%にすぎない点にある。Sθ)], but the error between this exact calculation result and the rotor position signal θ obtained by the above calculation is only 10% at most.
この本発明の第3の特徴により、第1図に補正データ・
テーブル(24)として示されるRAM若しくはROM
の規模を犬まくすることなく高精度にロータ位置を検出
することが可能になる。According to the third feature of the present invention, the correction data and
RAM or ROM shown as table (24)
It becomes possible to detect the rotor position with high precision without increasing the scale of the rotor.
以上、本実施例の説明に際し、説明の便宜を図って、極
性判別回路(12)および絶対値比較回路(14)およ
びバス切替回路(16)等をハードウェアによる独立の
回路としたが、それらの機能をソフトウェア処理により
代替することができることは明らかである。In the above description of this embodiment, for convenience of explanation, the polarity discrimination circuit (12), absolute value comparison circuit (14), bus switching circuit (16), etc. were made into independent hardware circuits. It is clear that the functions of can be replaced by software processing.
次に、上記した第1の実施例の変形例として、時間間隔
によりロータ位置θを4の領域に分割する例を第3図を
参照して説明する。Next, as a modification of the first embodiment described above, an example in which the rotor position θ is divided into four regions according to time intervals will be described with reference to FIG.
このロータ位置検出回路はA/D変換回路(10)、−
数構出回路(11)、フラグ発生回路(13)、バス切
替回路(16)、CP U (20)、ROMに記述さ
れたインタプリタ(22)およびROM若しくはRAM
に記述された補正データ・テーブル(24)から構成さ
れる。This rotor position detection circuit includes an A/D conversion circuit (10), -
Number output circuit (11), flag generation circuit (13), bus switching circuit (16), CPU (20), interpreter (22) written in ROM, and ROM or RAM
It consists of the correction data table (24) described in .
一致検出回路(11)はD(sinθ)およびD(CO
Sθ)が共に正であって、かつ値が一致するときパルス
Tを出力する。なお、D(s’jnθ)およびD(co
sθ)が単に一致するときにパルスTを出力する一致検
出回路も後述するフラグ発生回路(13)の僅かな変更
により使用可能である。The coincidence detection circuit (11) has D(sinθ) and D(CO
Sθ) are both positive and when the values match, a pulse T is output. Note that D(s'jnθ) and D(co
A coincidence detection circuit that outputs a pulse T when the signals sθ) simply coincide with each other can also be used by slightly modifying the flag generation circuit (13), which will be described later.
フラグ発生回路(13)はこのパルスTの時間間隔を検
出してその1/2の時間間隔で、第2図に図示するよう
な第1のフラグf1とその1/4の時間間隔の第2のフ
ラグf2を出力する。従って、ロータ位置に対応する正
弦波信号あるいは余弦波信号はこの2ビツトのフラグに
よりその−π/4を起点とするπ/2間隔の4つの時間
並びに角度領域I〜■に分割される。The flag generating circuit (13) detects the time interval of this pulse T, and at a time interval of 1/2 of the time interval, a first flag f1 as shown in FIG. The flag f2 is output. Therefore, the sine wave signal or cosine wave signal corresponding to the rotor position is divided by this 2-bit flag into four time and angular regions I to 2 at intervals of π/2 starting from -π/4.
再び第2図を参照すると、第2のフラグf20である第
1の領域Iおよび第3の領域111では第2のフラグf
2により制御されるバス切替回路(16)はD(sin
θ)およびD(cosθ)をそれぞれCP U (20
)の入力ボートp3、p2に出力する。これに対して、
第2のフラグf2=1である第2の領域11および第4
の領域■ではバス切替回路(16)はD(sinθ)お
よびD(cosθ)をそれぞれc P U (20)の
入力ボートp1、p2に出力する。Referring again to FIG. 2, in the first region I, which is the second flag f20, and the third region 111, the second flag f20 is
The bus switching circuit (16) controlled by D(sin
θ) and D(cos θ) are CPU U (20
) is output to input ports p3 and p2. On the contrary,
The second area 11 and the fourth area where the second flag f2=1
In region (2), the bus switching circuit (16) outputs D (sin θ) and D (cos θ) to the input ports p1 and p2 of c P U (20), respectively.
CP U (20)はインタプリタ(22)に記述され
た動作手順プログラムおよび除算プログラムに基づいて
、所定のタイミングで人力ボートp1、p2にラッチさ
れたデータを、除数あるいは被除数の判別をすることな
く自動的に除算する。従って、CP U (20)は第
2のフラグf2=0である第1の領域■および第3の領
域IIIでは[)(sinθ)/D(cosθ)=D(
tanθ)を演算し、第2のフラグf2−1である第2
の領域1■および第4の領域■では])(cosθ)/
D(sinθ)=D(coto)を演算する。Based on the operation procedure program and division program written in the interpreter (22), the CPU (20) automatically processes the data latched in the manual boats p1 and p2 at a predetermined timing without determining the divisor or dividend. Divide by. Therefore, CPU (20) performs [)(sin θ)/D(cos θ)=D(
tanθ), and the second flag f2-1 is calculated.
In the region 1 ■ and the fourth region ■])(cos θ)/
Calculate D(sin θ)=D(coto).
次に、第4図を参照して本発明の第2の実施例を説明す
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
先の実施例はソフトウェアにより除算を行うものであっ
たが、本実施例はテーブルルックアップ法により除算を
行う点を特徴とするものである。In the previous embodiment, division was performed by software, but this embodiment is characterized in that division is performed by a table lookup method.
即チ、テーブルルックアップ法による除算は高速演算が
可能である反面で、除数、被除数の値域が大きい場合に
はデータ・テーブルの規模が大きくなる欠点を有するの
であるが、先に説明したとおり、本発明によれば除数、
被除数の値域が比較的限定されるためテーブルルックア
ップ法が特に有効である。In other words, although division using the table lookup method allows for high-speed calculations, it has the disadvantage that the scale of the data table increases when the range of the divisor and dividend is large; however, as explained earlier, According to the invention, the divisor,
The table lookup method is particularly effective because the range of the dividend is relatively limited.
本実施例は同図にA/D変換回路(10)、極性判別回
路(12)、絶対値比較回路(14)、バス切替回路(
16)、CP U (20)、ROMに記述されたイン
タプリタ(22)およびROM若しくはRAMに記述さ
れた補正データ・テーブル(24)および除算テーブル
(26)で示される。This embodiment shows an A/D conversion circuit (10), a polarity discrimination circuit (12), an absolute value comparison circuit (14), and a bus switching circuit (
16), a CPU (20), an interpreter (22) written in the ROM, and a correction data table (24) and a division table (26) written in the ROM or RAM.
A/D変換回路(10)、極性判別回路(12)、絶対
値比較回路(14)、バス切替回路(16)は先の実施
例の説明に使用した回路のそれと同一であるので説明を
省略すると、本実施例ではCP U (20)の入力ボ
ートp1、p2にディジタル・データD(sinθ)お
よびD(cosθ)が与えられると、それらをアドレス
・データとして除算テーブル(26)がアクセスされ、
除算テーブル(26)から商が直ちに得られる。The A/D conversion circuit (10), polarity discrimination circuit (12), absolute value comparison circuit (14), and bus switching circuit (16) are the same as the circuits used in the explanation of the previous embodiment, so their explanation will be omitted. Then, in this embodiment, when digital data D (sin θ) and D (cos θ) are given to the input ports p1 and p2 of the CPU (20), the division table (26) is accessed using them as address data.
The quotient is immediately obtained from the division table (26).
本発明の特筆すべき特徴は第2図より明らかなように、
第1の領域■と第2の領域IIの正弦波信号sinθお
よび余弦波信号cosθがロータ位置31を中心として
対称図形である点にある。これにより除算テーブル(2
6)として1つの領域分のみを用意すれば足り、除算テ
ーブル(26)を極めて小規模とすることができる。As is clear from FIG. 2, the noteworthy features of the present invention are as follows:
The point is that the sine wave signal sin θ and the cosine wave signal cos θ in the first region (3) and the second region II are symmetrical with respect to the rotor position 31. This allows the division table (2
6), it is sufficient to prepare only one area, and the division table (26) can be made extremely small.
(1)発明の効果
以上述べたように本発明によれば、
(1)ロータ位置に対応する正弦波信号あるいは余弦波
信号をその−π/4を起点とするπ/2間隔の4つの時
間並びに角度領域に分割するため、正弦波信号と余弦波
信号の振幅の除算によりロータ位置を精度良く近似する
ことができる。その結果、アーク・タンジェントの演算
が不要となって高速のロータ位置横比を行うことができ
る。(1) Effects of the Invention As described above, according to the present invention, (1) A sine wave signal or a cosine wave signal corresponding to the rotor position is transmitted at four times of π/2 intervals starting from −π/4 of the sine wave signal or cosine wave signal. Furthermore, since the signal is divided into angular regions, the rotor position can be accurately approximated by dividing the amplitudes of the sine wave signal and the cosine wave signal. As a result, calculation of arc tangent becomes unnecessary, and rotor position/lateral ratio can be calculated at high speed.
(2)正弦波信号と余弦波信号の振幅の絶対値の大小比
較および正弦波信号と余弦波信号の振幅の極性判別によ
って前記第1乃至第4の領域に分割するため、比較的小
規模のソフトウェアあるいはハードウェアにより位置検
出することができる。(2) Because it is divided into the first to fourth regions by comparing the absolute values of the amplitudes of the sine wave signal and the cosine wave signal and by determining the polarity of the amplitudes of the sine wave signal and the cosine wave signal, a relatively small scale The position can be detected by software or hardware.
(3)除数および被除数となる正弦波信号および余弦波
信号の値域が限定されるため、ロータ位置分解能を向上
させることができる。また、除算にテーブルルックアッ
プ法を適用することが容易であって、さらに高速のロー
タ位置検出を行うことができる。(3) Since the range of the sine wave signal and cosine wave signal serving as the divisor and dividend is limited, the rotor position resolution can be improved. Further, it is easy to apply the table lookup method to the division, and the rotor position can be detected even faster.
(4)正弦波信号と余弦波信号の振幅の比よりロタ位置
を検出するため、速度変調された正弦波信号および余弦
波信号からでも高精度のロータ位置検出が可能である。(4) Since the rotor position is detected from the ratio of the amplitudes of the sine wave signal and the cosine wave signal, highly accurate rotor position detection is possible even from the velocity modulated sine wave signal and cosine wave signal.
(5)除数が零にならないため、除算オーバフローの判
別が不要となって高速のロータ位置検出が可能となると
共に除算結果が発散しないため、ロータ位置分解能を向
上させることができる。(5) Since the divisor does not become zero, there is no need to judge whether there is a division overflow, and high-speed rotor position detection becomes possible, and the division result does not diverge, so rotor position resolution can be improved.
第1図は本発明の第1の実施例を説明するロータ位置検
出回路のブロック図、第2図は実施口の動作説明図、第
3図は変形例のブロック図、第4図は本発明の第2の実
施例を説明するロータ位置検8回路のブロック図、第5
図(A)−(B)はそれぞれブラシレス多相DCモータ
のステータおよびロータの断面図、第6図はブラシレス
多相DCモータの制御回路のブロック図、第7図はマイ
クロプロセッサを使用する従来のロータ位置検出回路の
ブロック図。
(10)−・・A/D変換回路、 (12)・・・極性
判別回路、(14)・・・絶対値比較回路、 (16)
−バス切替回路、(20)・・・CPU、 (22)・
・・インタプリタ、 (24)−・補正データーテー
ブル。
出願人 オリエンタルモータ株式会社Fig. 1 is a block diagram of a rotor position detection circuit explaining the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the operation of the implementation port, Fig. 3 is a block diagram of a modified example, and Fig. 4 is a block diagram of the rotor position detection circuit according to the present invention. Block diagram of 8 rotor position detection circuits explaining the second embodiment of
Figures (A) and (B) are cross-sectional views of the stator and rotor of a brushless polyphase DC motor, respectively. Figure 6 is a block diagram of a control circuit for a brushless polyphase DC motor. Figure 7 is a conventional control circuit using a microprocessor. A block diagram of a rotor position detection circuit. (10)--A/D conversion circuit, (12)--Polarity discrimination circuit, (14)--Absolute value comparison circuit, (16)
-Bus switching circuit, (20)...CPU, (22)...
...Interpreter, (24)--Correction data table. Applicant Oriental Motor Co., Ltd.
Claims (6)
信号をその−π/4を起点とするπ/2間隔の4つの時
間並びに角度領域に分割し、第1および第3の領域では
正弦波信号振幅を余弦波信号振幅により除算し、第2お
よび第4の領域では余弦波信号振幅を正弦波信号振幅に
より除算することを特徴とするロータ位置検出方法。(1) Divide the sine wave signal or cosine wave signal corresponding to the rotor position into four time and angle regions at π/2 intervals starting at -π/4, and in the first and third regions, the sine wave signal or cosine wave signal A rotor position detection method comprising dividing a signal amplitude by a cosine wave signal amplitude, and dividing the cosine wave signal amplitude by a sine wave signal amplitude in the second and fourth regions.
較および正弦波信号と余弦波信号の振幅の極性判別によ
って前記第1乃至第4の領域に分割することを特徴とす
る請求項1記載のロータ位置検出方法。(2) The first to fourth regions are divided by comparing the absolute values of the amplitudes of the sine wave signal and the cosine wave signal and determining the polarity of the amplitudes of the sine wave signal and the cosine wave signal. 1. The rotor position detection method described in 1.
隔の1/2、あるいは1/4の時間間隔を各々の領域の
時間間隔とする請求項1記載のロータ位置検出方法。(3) The rotor position detection method according to claim 1, wherein the time interval of each region is 1/2 or 1/4 of the time interval in which the amplitudes of the sine wave signal and the cosine wave signal match.
正してロータ位置データとすることを特徴とする請求項
1記載のロータ位置検出方法。(4) The rotor position detection method according to claim 1, wherein the division result is corrected by a table lookup method to obtain rotor position data.
ーブルルックアップ法により行われることを特徴とする
請求項1記載のロータ位置検出方法。(5) The rotor position detection method according to claim 1, wherein the division of the sine wave signal amplitude and the cosine wave signal amplitude is performed by a table lookup method.
さらに初期値が決定されることを特徴とする請求項1記
載のロータ位置検出方法。(6) The sign of the division result is determined for each of the four regions,
2. The rotor position detection method according to claim 1, further comprising determining an initial value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2171372A JPH0469088A (en) | 1990-06-30 | 1990-06-30 | Method of detection of rotor position |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2171372A JPH0469088A (en) | 1990-06-30 | 1990-06-30 | Method of detection of rotor position |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0469088A true JPH0469088A (en) | 1992-03-04 |
Family
ID=15921962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2171372A Pending JPH0469088A (en) | 1990-06-30 | 1990-06-30 | Method of detection of rotor position |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0469088A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1093210A3 (en) * | 1999-10-15 | 2001-12-19 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Electrical driving apparatus |
| FR2845454A1 (en) * | 2002-10-07 | 2004-04-09 | Tokai Rubber Ind Ltd | CONNECTION CHECKING DEVICE AND STRUCTURE FOR PIPE AND CONNECTION |
| WO2009125479A1 (en) * | 2008-04-09 | 2009-10-15 | 三菱電機株式会社 | Magnetic pole position detector and method for detecting magnetic pole position |
| JP2020092591A (en) * | 2018-12-06 | 2020-06-11 | ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド | Continuously rotating electric motor having permanent magnet rotor |
-
1990
- 1990-06-30 JP JP2171372A patent/JPH0469088A/en active Pending
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| CN111293853A (en) * | 2018-12-06 | 2020-06-16 | 斯沃奇集团研究及开发有限公司 | Continuous rotation motor with permanent magnet rotor |
| CN111293853B (en) * | 2018-12-06 | 2022-12-16 | 斯沃奇集团研究及开发有限公司 | Continuous rotation motor with permanent magnet rotor |
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