JPH07213089A - Dcブラシレスモータ速度制御方法 - Google Patents

Dcブラシレスモータ速度制御方法

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JPH07213089A
JPH07213089A JP6022180A JP2218094A JPH07213089A JP H07213089 A JPH07213089 A JP H07213089A JP 6022180 A JP6022180 A JP 6022180A JP 2218094 A JP2218094 A JP 2218094A JP H07213089 A JPH07213089 A JP H07213089A
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JP
Japan
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signal
motor
position error
phase
noise
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Application number
JP6022180A
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English (en)
Inventor
Hideo Horie
英雄 堀江
Isao Okawa
伊佐雄 大川
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Nidec Copal Electronics Corp
Original Assignee
Copal Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 DCブラシレスモータにおいて、耐ノイズ特
性が良く、エネルギー変換効率の高い安価な速度制御方
法を提供すること。 【構成】 二相DCブラシレスモータにおいて、ほぼ5
0%デューティのパルスによる基準信号と、磁束を検出
し整形した信号と同等なほぼ50%デューティのパルス
によるモータの位置信号と、該位置信号と前記基準信号
との排他的論理和あるいは論理積を取り位置誤差信号を
発生する位置誤差検出器と、この位置誤差検出器が発生
する位置誤差信号によりモータのパワー制御をモ−タの
トルク定数が高い位置で行うことによりDCブラシレス
モ−タ速度制御方法を構成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報機器、画像機器、
計測機器に用いられるモ−タ速度制御方法に関し、特に
PLL(Phase Locked Loop)制御に
よって高精度に速度制御するモ−タ速度制御方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図8に従来のPLL制御によるモ−タ速
度制御方法の一構成例を示す。図9は図8のモ−タ速度
制御方法における動作のタイミングチャ−トを表す図で
ある。ここで使われている位置誤差信号検出器6は位相
周波数比較器である。位相周波数比較器は、モータMを
基準信号以外の速度で回転させることがないので、PL
L制御では非常に多く使われている。位置誤差信号Aを
ロ−パスフィルタLPFを通しアナログ量のローパスフ
ィルタ出力Eとする。速度制御系が振動的にならないよ
うにするために位相補償回路7を入れる。この回路はこ
こではアナログ入力・アナログ出力である。位相補償回
路7の出力はリニアパワ−アンプで電力増幅され、モー
タMに供給される。Fはモ−タMの端子電圧であり、ア
ナログ量である。端子電圧Fとモ−タMのインピ−ダン
スによって決まるモ−タ電流Im1,Im2が流れる。
モ−タ電流Im1,Im2に比例した回転力が生じ、負
荷トルクとつりあって、モ−タMは一定速度で回転す
る。もし負荷トルクが増えてモ−タMの速度が落ちる
と、モ−タ位置信号Siの基準信号S0に対する遅れが
増え、位置誤差信号Aのデュ−ティが増えるため、ロ−
パスフィルタ出力E、モ−タ端子電圧F、モ−タ電流I
m1,Im2、発生トルクが各々増えて、増加した負荷
トルクに等しくなった後はモ−タMは再び一定速度で回
転する。CおよびDはロータ位置信号で、二相モ−タの
相切り替えスイッチの信号であり、モ−タの発生トルク
を一定方向にするものである。これらは、ロ−タ磁石の
磁束を検出するホ−ルセンサの出力から作られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のモ
−タ速度制御方法においては、記憶型の位置誤差検出器
を用いているので、耐ノイズ特性が悪く、ノイズによっ
て大きな速度変動を生じてしまうという問題点があっ
た。また、パワ−制御方法はリニアパワ−アンプ、PW
Mパワ−アンプのいずれの場合も、部品点数が多く複雑
であるため高価であった。更に、二相モ−タで180度
通電型では電気的エネルギ−から機械的エネルギ−への
変換効率が悪かった。
【0004】本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、
耐ノイズ特性が良く、ノイズによる大きな速度変動を生
じないとともに、電気的エネルギーから機械的エネルギ
ーへのエネルギー変換効率を高めた安価なDCブラシレ
スモータ速度制御方法を提供することを目的としてい
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は二相DCブラシレスモータにおいて、ほぼ
50%デューティのパルスによる基準信号と、磁束を検
出し整形した信号と同等なほぼ50%デューティのパル
スによるモータの位置信号と、該位置信号と前記基準信
号との排他的論理和あるいは論理積を取り位置誤差信号
を発生する位置誤差検出器と、この位置誤差検出器が発
生する位置誤差信号によりモータのパワー制御をモ−タ
のトルク定数が高い位置で行うことによりDCブラシレ
スモ−タ速度制御方法を構成している。
【0006】
【作用】PLL制御において重要な信号である位置誤差
信号を、基準信号とモ−タの位置信号との論理和あるい
は論理積により作成しているので、ノイズを受けても、
ノイズの期間だけ外乱を受けるだけで済むため、基準信
号の周期に比較して狭い期間のノイズでは位置誤差信号
の誤差は小さくなり、モータの大きな速度変動が生じな
くなる。
【0007】高精度速度制御中においては、モータのパ
ワーオンのタイミングはデューティ50%のモータの位
置信号のハイレベル、ローレベルそれぞれの後縁で行わ
れる。従って、モータの位置信号のタイミングを、モー
タのトルク定数が高い位置で位置誤差信号が発生するよ
うに設定することにより、エネルギーの変換効率を高く
することができる。また、速度制御系を安定化するため
に位相補償回路を備えるため、モータのパワーオンのタ
イミングは位置誤差信号より僅かに遅れる。
【0008】
【本発明の実施例】以下、図面に示す実施例により、本
発明を詳細に説明する。
【0009】図1ないし図2の本発明の第1の実施例に
おいて、1は基準信号発生器で、デューティ50%の基
準信号S0を発生する。4は位置信号検出器で、モータ
の位置を検出し、デューティ50%のモータ位置信号S
iを発生する。
【0010】2は位置誤差検出器で、基準信号S0とモ
ータ位置信号Siとの排他的論理和を取ることにより位
置誤差信号Aを発生する。3は位相補償回路で、速度制
御系が振動的になることを防ぎ、速度制御系を安定化す
るための回路であり、位相補償回路出力信号Bを発生す
る。なお、位相補償回路の一例を図7に示す。
【0011】モータMは二相DCブラシレスモータであ
り、位置信号検出器4でロータマグネットの磁束を検出
・波形成形してデューティ50%のモータ位置信号Si
を発生する。本発明の第1の実施例においては、モータ
Mの相スイッチ信号であるロータ位置信号C,Dをモー
タ位置信号Siとして用いている。従って、位置誤差信
号Aは、モータ誘起電圧波形EMFの1/2のサイクル
で1回出力される信号となっている。この位置誤差信号
Aを論理信号のまま位相補償を行うと、位相補償回路出
力信号Bは僅かに遅れて出力される。この位相補償回路
出力信号BとモータMの相スイッチ信号であるロータ位
置信号C,Dとの論理積を取ってモータMを駆動してい
る。
【0012】この際、ダイオードD1,D2を入れるこ
とにより、モータ電流Im1,Im2において、相スイ
ッチ信号の変化直後に流れている、エネルギー変換効率
の悪い部分を無くすことができるため、エネルギー変換
効率を向上させることができる。
【0013】ノイズを受けた場合については、基準信号
S0にノイズTnが入ると、位置誤差信号Aにはノイズ
Tnがそのまま出力される。また、位相補償回路出力信
号Bにも等価的にそのまま出力される。このため、モー
タ電流Im1,Im2は、ノイズTnの発生している期
間だけ本来の値よりも減少してしまう。しかし、ノイズ
Tnの発生している期間はモータ電流Im1,Im2が
流れている期間T0より極めて小さいため、モータMの
速度変動は極めて小さくなる。
【0014】従来例においては、ノイズTnを受ける
と、正しい信号とノイズとの判別が不可能であり、全て
正しい信号として処理されてしまうため、モータMの速
度変動は極めて大きくなってしまう。
【0015】
【本発明の異なる実施例】次に図3ないし図6に示す本
発明の異なる実施例につき説明する。なお、これらの本
発明の異なる実施例の説明に当たって、前記本発明の第
1の実施例と同一な部分については同一符号を付して説
明を省略する。
【0016】図3および図4の本発明の第2の実施例に
おいて、前記本発明の第1の実施例と主に異なる点はモ
ータ位置信号Siに、モータMの相スイッチ信号ではな
く、位相を進ませた位置信号を用いていることと、位置
誤差検出器2の排他的論理和をアナログ信号的に作って
いるところである。
【0017】位相を進ませた位置信号は、ここでは、周
波数発電器(いわゆるFGジェネレータ)を使用してい
る。この他に、ロータマグネットの磁束を検出するホー
ルセンサを使用してもよい。この本発明の第2の実施例
において位相を進ませたモータ位置信号Siを用いるの
は、モータMをパワーオンする位置をモータ誘起電圧波
形EMFの値の大きな位置に合わせるためである。図4
では、位相を90度程度進ませた場合について示してい
るが、モータMのインダクタンスが大きい場合には、非
常に有効な方法である。
【0018】ノイズを受けた場合については、基準信号
S0にノイズTnが入ると、本発明の第1の実施例同
様、位置誤差信号AにはノイズTnがそのまま出力され
る。また、位相補償回路出力信号Bにも等価的にそのま
ま出力される。このため、モータ電流Im1,Im2
は、ノイズTnの発生している期間だけ本来の値よりも
減少してしまう。しかし、ノイズTnの発生している期
間はモータ電流Im1,Im2が流れている期間T0よ
り極めて小さいため、モータMの速度変動は極めて小さ
くなる。
【0019】図5および図6の本発明の第3の実施例に
おいて、前記本発明の第1の実施例と主に異なる点は位
置誤差信号Aで、デューティ50%の基準信号S0とデ
ューティ50%のモータ位置信号Siとの論理積を取る
ことにより位置誤差信号Aを作っていることと、モータ
位置信号Siを交流的に作っていることである。これら
は、本発明において最も簡単な構成を示すものである。
【0020】位置誤差信号Aは、モータ誘起電圧波形E
MFの1サイクルで1回出力される信号である。この位
置誤差信号Aを論理信号のまま位相補償を行うと、位相
補償回路出力信号Bは僅かに遅れて出力される。この位
相補償回路出力信号BとモータMの相スイッチ信号との
論理積を取ってモータMを駆動している。また、モータ
位置信号Siを交流的に作っている理由は、モータMの
起動を可能にするためである。
【0021】高精度速度制御中は、モータMの相スイッ
チ信号とモータ位置信号Siとは、論理レベルは逆であ
るがタイミングは同じとなっている。
【0022】ノイズを受けた場合については、このタイ
ミングで基準信号S0にノイズTnが入っても、本発明
の第1、第2の実施例と異なり、位置誤差信号Aはノイ
ズTnの影響を全く受けない。また、位相補償回路出力
信号BもノイズTnの影響を全く受けない。従って、ノ
イズTnによるモータMの速度変動は生じない。
【0023】
【本発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
にあっては、次に列挙する効果が得られる。
【0024】(1)二相DCブラシレスモータにおい
て、ほぼ50%デューティのパルスによる基準信号と、
磁束を検出し整形した信号と同等なほぼ50%デューテ
ィのパルスによるモータの位置信号と、該位置信号と前
記基準信号との排他的論理和あるいは論理積を取り位置
誤差信号を発生する位置誤差検出器と、この位置誤差検
出器が発生する位置誤差信号によりモータのパワー制御
を行うように構成されているので、耐ノイズ特性が優
れ、ノイズによる大きな速度変動を生じなくなる。 (2)前記(1)によって、リニアパワーアンプ、PW
Mパワーアンプ等を使用しなくてもよいため、部品点数
を少なくすることができ安価に製造することができる。 (3)請求項2も前記(1),(2)と同様な効果が得
られる他に、位置誤差検出器が発生する位置誤差信号に
より、モータのパワー制御をモータのトルク定数が高い
位置で行うように構成されているため、電気的エネルギ
ーから機械的エネルギーへの変換効率を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の回路図。
【図2】本発明の第1の実施例におけるタイミングチャ
−トを表す図。
【図3】本発明の第2の実施例の回路図。
【図4】本発明の第2の実施例におけるタイミングチャ
−トを表す図。
【図5】本発明の第3の実施例の回路図。
【図6】本発明の第3の実施例におけるタイミングチャ
−トを表す図。
【図7】位相補償回路の一例の回路図。
【図8】従来例の回路図。
【図9】従来例におけるタイミングチャ−トを表す図。
【符号の説明】
1:基準信号発生器、 2:位置誤
差検出器、3:位相補償回路、
4:位置信号検出器、5:基準信号発生器、
6:位置誤差検出器、7:位相補償回路、
M:モータ、 L1,L
2:モ−タコイル、FG:位置検出器、
H:ホ−ルセンサ、AMP:アンプ、NOT:
論理反転回路、 CMP:電圧比較
器、Q1,Q2,Q3,Q4:NPNトランジスタ、D
1,D2,D3,D4,D5,D6:ダイオ−ド、Vc
c1:安定化電圧、 Vcc2:動力
用電圧、S0:基準信号、 S
i:モ−タ位置信号、A:位置誤差信号、
B:位相補償回路出力信号、C,D:ロ−タ
位置信号、 E:ロ−パスフィルタ出
力、EMF:モ−タ誘起電圧波形、 F:モ
−タ端子電圧、Im1,Im2:モ−タ電流。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二相DCブラシレスモータにおいて、ほ
    ぼ50%デューティのパルスによる基準信号と、磁束を
    検出し整形した信号と同等なほぼ50%デューティのパ
    ルスによるモータの位置信号と、該位置信号と前記基準
    信号との排他的論理和あるいは論理積を取り位置誤差信
    号を発生する位置誤差検出器と、この位置誤差検出器が
    発生する位置誤差信号によりモータのパワー制御を行う
    ことを特徴とするDCブラシレスモータ速度制御方法。
  2. 【請求項2】 二相DCブラシレスモータにおいて、ほ
    ぼ50%デューティのパルスによる基準信号と、磁束を
    検出し整形した信号と同等なほぼ50%デューティのパ
    ルスによるモータの位置信号と、該位置信号と前記基準
    信号との排他的論理和あるいは論理積を取り位置誤差信
    号を発生する位置誤差検出器と、この位置誤差検出器が
    発生する位置誤差信号によりモ−タのトルク定数が高い
    位置でモータのパワー制御を行うようにしたことを特徴
    とするDCブラシレスモ−タ速度制御方法。
JP6022180A 1994-01-20 1994-01-20 Dcブラシレスモータ速度制御方法 Pending JPH07213089A (ja)

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