JPS5812589A - ブラシレスモ−タの駆動装置 - Google Patents
ブラシレスモ−タの駆動装置Info
- Publication number
- JPS5812589A JPS5812589A JP56108700A JP10870081A JPS5812589A JP S5812589 A JPS5812589 A JP S5812589A JP 56108700 A JP56108700 A JP 56108700A JP 10870081 A JP10870081 A JP 10870081A JP S5812589 A JPS5812589 A JP S5812589A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sine wave
- motor
- phase
- rotor
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ブラシレスモータの駆動共−１特にブラシレ
スモータのトルクを一定にするための駆動装置に関する
ものである。
スモータのトルクを一定にするための駆動装置に関する
ものである。
ブラシレスモータの原理について予め、モータ巻線を３
相としかつ回転子磁極の極数をＰとする場合について説
明する。３相巻線中の第１相巻線、第２相巻線、第３相
巻線とそれぞれ鎖交する磁束を、 φ！冨φｏｍＰ＃ φ２＝φａｓｉｓ （ＰＩ−１２０つ φ■−φ６ｓｉｎ （ＰＩ−２４０’Ｉとする。但し、
θけ回転子の回転角である。次にこれらの巻線を駆動す
る第１相、第２相、第３相の電流を ４＋−（６ｓｉｏＰ＃ ＜１ｘ（６ｓｉｎ（Ｐθ−１２０つ イ１−４６ ｍ （Ｐθ−２４０°） で与えるとする。このとき発生するトルクＴはＴｏｅ
ｉ １φ１＋１１φ１＋４ｓφ５ｔＲ−φＯ（Ｇ上式に
示すように、トルクＴは回転角θに関係しない。従って
、一定トルクを得るためには、回転角θに応じた正弦波
と電流振幅を規定する制御信号との積に比例する電流を
各巻１ｍ忙流せばよめ。
相としかつ回転子磁極の極数をＰとする場合について説
明する。３相巻線中の第１相巻線、第２相巻線、第３相
巻線とそれぞれ鎖交する磁束を、 φ！冨φｏｍＰ＃ φ２＝φａｓｉｓ （ＰＩ−１２０つ φ■−φ６ｓｉｎ （ＰＩ−２４０’Ｉとする。但し、
θけ回転子の回転角である。次にこれらの巻線を駆動す
る第１相、第２相、第３相の電流を ４＋−（６ｓｉｏＰ＃ ＜１ｘ（６ｓｉｎ（Ｐθ−１２０つ イ１−４６ ｍ （Ｐθ−２４０°） で与えるとする。このとき発生するトルクＴはＴｏｅ
ｉ １φ１＋１１φ１＋４ｓφ５ｔＲ−φＯ（Ｇ上式に
示すように、トルクＴは回転角θに関係しない。従って
、一定トルクを得るためには、回転角θに応じた正弦波
と電流振幅を規定する制御信号との積に比例する電流を
各巻１ｍ忙流せばよめ。
従来、回転角θに応じた正弦波の発生方法として１デイ
ジタルメモリを用いたものがある。この方法は、回転角
θに応じてその正弦値を与えるディジタル値を前もって
ゲイジ、タルメモリに記憶しておき、ディジタル屋の回
転角検出器からの信号によって、その正弦値を睨み出し
、Ｄ／Ａ変換して正弦波信号を得るものである。この方
法では、モータが回転しない時如は正弦波を読み出すこ
とができないから、起動時には入力すべき正弦波信号が
決まらず、起動させるためには別の手段を必要とする０
首た、正弦波をサンプリングして得るためＪメモリ数の
少ない場合は、サンプリング調差が大きくなり、回転制
御中忙位相遅れ、トルク変動轡の問題を生ずる。従って
メモリ数を多くしなければならず、回路構成も複雑とな
る。さらに、回転子の回転角と正弦波信号の位相とを合
わせることが必要であり、このための基準信号を何らか
の方法で作ることも必須である。一方、正弦波を発生さ
せる他の手段として、レゾルバをモータに内菫する方法
があるが、回転制御を行なうには、フォトエン；−ダ等
の回転角検出器が不可欠であるから、全体として２個の
検出器を有することになシ、検出器系機構部の重量寸法
が大きくなる上、レゾにバ用の複雑な検出回路も必要と
なる等の欠点があった。
ジタルメモリを用いたものがある。この方法は、回転角
θに応じてその正弦値を与えるディジタル値を前もって
ゲイジ、タルメモリに記憶しておき、ディジタル屋の回
転角検出器からの信号によって、その正弦値を睨み出し
、Ｄ／Ａ変換して正弦波信号を得るものである。この方
法では、モータが回転しない時如は正弦波を読み出すこ
とができないから、起動時には入力すべき正弦波信号が
決まらず、起動させるためには別の手段を必要とする０
首た、正弦波をサンプリングして得るためＪメモリ数の
少ない場合は、サンプリング調差が大きくなり、回転制
御中忙位相遅れ、トルク変動轡の問題を生ずる。従って
メモリ数を多くしなければならず、回路構成も複雑とな
る。さらに、回転子の回転角と正弦波信号の位相とを合
わせることが必要であり、このための基準信号を何らか
の方法で作ることも必須である。一方、正弦波を発生さ
せる他の手段として、レゾルバをモータに内菫する方法
があるが、回転制御を行なうには、フォトエン；−ダ等
の回転角検出器が不可欠であるから、全体として２個の
検出器を有することになシ、検出器系機構部の重量寸法
が大きくなる上、レゾにバ用の複雑な検出回路も必要と
なる等の欠点があった。
本発明は、これらの欠点を除去するために１回転制御を
行なう上で必要な回転角検出信号と正弦波信号とを得る
ためのパターンを光学式ロータリエンコーダに一緒に設
けることｋよって、−個の検出系で連続的な正弦波を発
生させ得るようにし、かつ検出回路もきわめて簡単なも
のにすることを目的としている。以下図面を参照として
本発明の詳細な説明する。
行なう上で必要な回転角検出信号と正弦波信号とを得る
ためのパターンを光学式ロータリエンコーダに一緒に設
けることｋよって、−個の検出系で連続的な正弦波を発
生させ得るようにし、かつ検出回路もきわめて簡単なも
のにすることを目的としている。以下図面を参照として
本発明の詳細な説明する。
本実施例では、モータ巻線が３相で回転子の磁極Ｐが５
極の場合について示す。第１図は回転子の軸に取ｐ付け
る光学式ロータリエンコーダｌの一実施例パターンを示
すもので、外側には回転角検出用の格子縞状パターン２
が、また内−ＫＦｉ正弦波検出用パターン３が設けられ
ている。正弦波検出用パターン３は、回転角＃に対して
ｙ １（＃）−ｒ＋ａ （ｓｉ＋ｉ（５＃−９０つ＋１
）ν２（＃）シー−（ｓｍ（５＃−９０つ＋１）なお（
眩０≦３６０ ＠） なる二つの曲線に囲まれた部分を白抜きとしている。但
し、デはパターンの中心径、畠はパターンの幅に関係す
る値である。この白抜き部分の半径方向の長さは νｘ（＃）−ｙ意（＃）−ｚｇ（ｓｉｎ（ｓｓ−ｓｏつ
＋ｌ）となって回転角０に対して正弦波状（１回転５周
期）Ｋ変化する。
極の場合について示す。第１図は回転子の軸に取ｐ付け
る光学式ロータリエンコーダｌの一実施例パターンを示
すもので、外側には回転角検出用の格子縞状パターン２
が、また内−ＫＦｉ正弦波検出用パターン３が設けられ
ている。正弦波検出用パターン３は、回転角＃に対して
ｙ １（＃）−ｒ＋ａ （ｓｉ＋ｉ（５＃−９０つ＋１
）ν２（＃）シー−（ｓｍ（５＃−９０つ＋１）なお（
眩０≦３６０ ＠） なる二つの曲線に囲まれた部分を白抜きとしている。但
し、デはパターンの中心径、畠はパターンの幅に関係す
る値である。この白抜き部分の半径方向の長さは νｘ（＃）−ｙ意（＃）−ｚｇ（ｓｉｎ（ｓｓ−ｓｏつ
＋ｌ）となって回転角０に対して正弦波状（１回転５周
期）Ｋ変化する。
第２図はこの正弦波の変化を光量の変化に変えるための
マスク４を示すものであり、３相分６個のスリブ） ４
ａ〜４／が１２°の間隔で設けられている。これを正弦
波検出用パターン３と重ねれば、各スリットを通過する
光量は光学式ロータリエンコーダｌの回転に伴なって正
弦波状信号化するととになるから、光学的なセンナで電
気信号に変換できる。
マスク４を示すものであり、３相分６個のスリブ） ４
ａ〜４／が１２°の間隔で設けられている。これを正弦
波検出用パターン３と重ねれば、各スリットを通過する
光量は光学式ロータリエンコーダｌの回転に伴なって正
弦波状信号化するととになるから、光学的なセンナで電
気信号に変換できる。
第３図は上記光量の変化を検出するためのセンナ部であ
る。第３１忙おいて、５は発光素子、６は受光素子であ
シ、これらはマスク４上の各スリットの中心に対してそ
れぞれ一直線上に対向して６組設けられてお如、発光素
子５からの光は、正弦波検出用パターン３、スリブ）
４ａ〜４／ｅ通Ｍして受光素子６で検出される。ここで
、各スリット４４Ｂ〜４ｆを通して得られる電気信号Ｖ
、〜Ｖ／は、スリット４＠を基準に考えると各スリット
間の角度が１２°であるから、次のように表わせる。
る。第３１忙おいて、５は発光素子、６は受光素子であ
シ、これらはマスク４上の各スリットの中心に対してそ
れぞれ一直線上に対向して６組設けられてお如、発光素
子５からの光は、正弦波検出用パターン３、スリブ）
４ａ〜４／ｅ通Ｍして受光素子６で検出される。ここで
、各スリット４４Ｂ〜４ｆを通して得られる電気信号Ｖ
、〜Ｖ／は、スリット４＠を基準に考えると各スリット
間の角度が１２°であるから、次のように表わせる。
ｖ＠−ｖ＠ （ｓｉｎ ５ ＃＋ｌ ）Ｖ６−Ｗｅ （
ａｉｍ ５ （＄−１２＠） ＋１ ）−Ｖａ （ｓｉ
ｎ （５＃−６０つ＋１）Ｖｇ−Ｖａ（ａｉｍ５（θ−
２４つ＋１）＝Ｖｏ（ｓｈ＋ （５＃−１２０つ＋１）
Ｖ４−Ｖｏ（ｓ！ｇ＋５（θ−３６つ＋１）−Ｖａ（ｓ
ｌａ （５θ−１８０つ＋１）Ｖ、−Ｖ・（ｓｍ５（ト
４８つ＋１）−ｖ・（ｓｉｍ （５＃−２４０’）＋１
）Ｖ／”Ｗｅ （”１５ （θ−６０つ＋１）−Ｖｅ（
ｌｉｅ （５＃−３００’）＋１）これらの信号はある
直流レベルを中心とした正出力のみの正弦波状信号であ
る。そこで、これらの電気信号のうち、電気的な位相が
１８０ ’異なるものどうしの差をとれば、 Ｖａ−Ｖｄ隊ｇＮ’）ｓｉｍ５゜ Ｖａ−Ｖ／−２Ｖｏ” （５＃−１２０つｖ、−Ｖ６−
２Ｖａｍ（５０−２４０つとなり、それぞれ位相が１２
０度ずつずれた３相の正弦波信号が得られる。
ａｉｍ ５ （＄−１２＠） ＋１ ）−Ｖａ （ｓｉ
ｎ （５＃−６０つ＋１）Ｖｇ−Ｖａ（ａｉｍ５（θ−
２４つ＋１）＝Ｖｏ（ｓｈ＋ （５＃−１２０つ＋１）
Ｖ４−Ｖｏ（ｓ！ｇ＋５（θ−３６つ＋１）−Ｖａ（ｓ
ｌａ （５θ−１８０つ＋１）Ｖ、−Ｖ・（ｓｍ５（ト
４８つ＋１）−ｖ・（ｓｉｍ （５＃−２４０’）＋１
）Ｖ／”Ｗｅ （”１５ （θ−６０つ＋１）−Ｖｅ（
ｌｉｅ （５＃−３００’）＋１）これらの信号はある
直流レベルを中心とした正出力のみの正弦波状信号であ
る。そこで、これらの電気信号のうち、電気的な位相が
１８０ ’異なるものどうしの差をとれば、 Ｖａ−Ｖｄ隊ｇＮ’）ｓｉｍ５゜ Ｖａ−Ｖ／−２Ｖｏ” （５＃−１２０つｖ、−Ｖ６−
２Ｖａｍ（５０−２４０つとなり、それぞれ位相が１２
０度ずつずれた３相の正弦波信号が得られる。
以上は３相５極のモータについての実施例であるが、一
般に悌相Ｐ極のモータについても全く同様のことが首え
、電気的な位相がａａｏ？／ｓずつずれ九襲相の正弦波
信号を得ることができる。
般に悌相Ｐ極のモータについても全く同様のことが首え
、電気的な位相がａａｏ？／ｓずつずれ九襲相の正弦波
信号を得ることができる。
次に上記正弦波を用いて、ブラシレスモータを一定速度
で回転制御させる場合の一実施例を第４図に示す、第４
図において、７はセンサ部であって、発光素子５と受光
素子６とからなり、正弦波を得るための６組の素子およ
び回転角検出用の１組の素子が設けられている。８は差
動増巾器であシ、上記６組の素子から得られる信号のう
ち、電気的な位相が１８０°異なるものどうしの差をと
って、３相の正弦波を得るものである。９は回転角検出
用素子からの信号をパルスに変換するモータパルス信号
回路である。１０は位相比較器、１１はループフィルタ
、１２はアナ日グ乗算器、１３は電力増巾１ｓ、１４は
モータのプリント巻線である。この回転制御はいわゆる
ＰＬＬ制御であシ、位相比較器１０によって外部から与
えられる基準パルス信号とモータが回転することによっ
て得られるモータパルス信号との位相が比較され、その
位相差に比例した信号がループフィルタ１１で高周波成
分を除去されて、これがトルクの絶対値を規定する制御
信号となる。この制御信号と差動増巾器８で得られる正
弦波信号とがアナログ乗算器１２に入力され、電力増巾
器１３を通してモータのプリン）巻線１４に電流が供給
される０以上の動作により、毫−タは基準パルス信号の
周波数に追従して一定速度で回転する。
で回転制御させる場合の一実施例を第４図に示す、第４
図において、７はセンサ部であって、発光素子５と受光
素子６とからなり、正弦波を得るための６組の素子およ
び回転角検出用の１組の素子が設けられている。８は差
動増巾器であシ、上記６組の素子から得られる信号のう
ち、電気的な位相が１８０°異なるものどうしの差をと
って、３相の正弦波を得るものである。９は回転角検出
用素子からの信号をパルスに変換するモータパルス信号
回路である。１０は位相比較器、１１はループフィルタ
、１２はアナ日グ乗算器、１３は電力増巾１ｓ、１４は
モータのプリント巻線である。この回転制御はいわゆる
ＰＬＬ制御であシ、位相比較器１０によって外部から与
えられる基準パルス信号とモータが回転することによっ
て得られるモータパルス信号との位相が比較され、その
位相差に比例した信号がループフィルタ１１で高周波成
分を除去されて、これがトルクの絶対値を規定する制御
信号となる。この制御信号と差動増巾器８で得られる正
弦波信号とがアナログ乗算器１２に入力され、電力増巾
器１３を通してモータのプリン）巻線１４に電流が供給
される０以上の動作により、毫−タは基準パルス信号の
周波数に追従して一定速度で回転する。
以上説明したように、本発明によれば、モータのトルク
を一定にするために必要な正弦波信号を回転角検出信号
とともに一個の検出系で得ることができ、しか本連続的
な正弦波を発生させることができるから、回転制御中に
おけるトルク変動、位相遅れなどの問題が生じない、ま
た、停止時においても入力すべき正弦波信号が得られる
から、起動時にも支障がない。また回転子の回転角と正
弦波信号の位相合わせは、マスクの位置を調整すること
により容易に行なえる。さらに、正弦波の検出回路は差
動増巾器だけあればよく、きわめて簡単である等、制御
回路の簡単化、高性能化に優れているという利点がある
・
を一定にするために必要な正弦波信号を回転角検出信号
とともに一個の検出系で得ることができ、しか本連続的
な正弦波を発生させることができるから、回転制御中に
おけるトルク変動、位相遅れなどの問題が生じない、ま
た、停止時においても入力すべき正弦波信号が得られる
から、起動時にも支障がない。また回転子の回転角と正
弦波信号の位相合わせは、マスクの位置を調整すること
により容易に行なえる。さらに、正弦波の検出回路は差
動増巾器だけあればよく、きわめて簡単である等、制御
回路の簡単化、高性能化に優れているという利点がある
・
第１図は本発明に用いる光学式ロータリエンコーダの一
実施例構成、第２図は本発明に用いるマスクの一実施例
、第３図はセンナ部の一実施例構成、第４図は本発明の
一実施例ブロック図である。 ｌ・・・光学式ロータリエンコーダ、２・・・格子縞状
パターン、３・・・正弦波検出用パターン、４・・・マ
スク、５・・・発光素子、６・・・受光素子、７・・・
センサ部、８・・・差動増巾器、９・・・モータパルス
信号回路、１０・・・位相比較器、１１・・・ループフ
ィルタ、１２・・・アナログ乗算器、１３・・・電力増
巾器、１４・・・モータのプリント巻線。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人弁理士 森 １） 寛 ＸＪ １ 日 第２図
実施例構成、第２図は本発明に用いるマスクの一実施例
、第３図はセンナ部の一実施例構成、第４図は本発明の
一実施例ブロック図である。 ｌ・・・光学式ロータリエンコーダ、２・・・格子縞状
パターン、３・・・正弦波検出用パターン、４・・・マ
スク、５・・・発光素子、６・・・受光素子、７・・・
センサ部、８・・・差動増巾器、９・・・モータパルス
信号回路、１０・・・位相比較器、１１・・・ループフ
ィルタ、１２・・・アナログ乗算器、１３・・・電力増
巾器、１４・・・モータのプリント巻線。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人弁理士 森 １） 寛 ＸＪ １ 日 第２図
Claims (1)
- 多相のモータ巻−線からなる固定子と多極回転子とを有
するブラシレスモータにおいて、前記回転子の軸に回転
方向に対して正弦波状に変化するバター／をもつ光学式
ロータリエンコーダを設けると共に、該エンコーダによ
シ上記回転子の回転角に対応した正弦波信号を発生させ
、該正弦波信号に比例した電流を前記モータ巻線に供給
するよう構成し、前記モータに対して一定トルクの駆動
電流を供給することを特徴とするブラシレスモータの駆
動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56108700A JPS5812589A (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | ブラシレスモ−タの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56108700A JPS5812589A (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | ブラシレスモ−タの駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5812589A true JPS5812589A (ja) | 1983-01-24 |
Family
ID=14491406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56108700A Pending JPS5812589A (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | ブラシレスモ−タの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5812589A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60102889A (ja) * | 1983-11-05 | 1985-06-07 | Fanuc Ltd | 交流サ−ボモ−タ制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55111689A (en) * | 1979-02-19 | 1980-08-28 | Sony Corp | Brushless dc motor |
-
1981
- 1981-07-10 JP JP56108700A patent/JPS5812589A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55111689A (en) * | 1979-02-19 | 1980-08-28 | Sony Corp | Brushless dc motor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60102889A (ja) * | 1983-11-05 | 1985-06-07 | Fanuc Ltd | 交流サ−ボモ−タ制御装置 |
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