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JP2008054370A - Motor driving apparatus and motor driving method - Google Patents

Motor driving apparatus and motor driving method Download PDF

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JP2008054370A
JP2008054370A JP2006225180A JP2006225180A JP2008054370A JP 2008054370 A JP2008054370 A JP 2008054370A JP 2006225180 A JP2006225180 A JP 2006225180A JP 2006225180 A JP2006225180 A JP 2006225180A JP 2008054370 A JP2008054370 A JP 2008054370A
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JP
Japan
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signal
phase
motor
position detection
rotation direction
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Application number
JP2006225180A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinao Kobayashi
良直 小林
Hideki Nishino
英樹 西野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the noise and vibration of a motor at reversal brake control by delaying the phase of current waves applied to a motor coil at reversal brake control. <P>SOLUTION: A position detector 2 has a rotor position detection signal from a sensor 1 inputted, and generates a position detection signal P0 whose phase is in accord with the phase of the induced voltage of the motor 9, and inputs it into a phase controller 10. The phase controller 10 generates a phase signal P1 whose phase is shifted from that of the inputted position detection signal P0, and outputs it, according to a rotational signal switching signal FR. A current application controller 3 receives the output from the phase controller 10, and generates a current application switching signal (motor drive signal) for determining the timing of applying the current to each phase of the motor coil, and a motor drive 4 supplies the motor 9 with a current, according to the current application switching signal. At reversal brake control, it delays the phase of current application of the motor coil, using the phase signal P1, whereby it suppresses the distortion of current waves caused by the influence of the induced voltage of the motor 9 thereby reducing the noise and vibration. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータを駆動する装置に係り、特に、ブレーキ制御時の騒音を低減するモータ駆動装置およびモータ駆動方法に関するものである。   The present invention relates to a device for driving a motor, and more particularly to a motor driving device and a motor driving method for reducing noise during brake control.

磁気,光,光磁気等の記録装置では、高信頼性,高速化に優れた多相DCブラシレスモータが広く使用されている。一般に、この多相DCブラシレスモータは、位置検出素子やモータが回転することにより発生する誘起電圧からのロータ位置情報に基づき、各相モータコイルに流す電流を順次切り替えることにより回転する。   In recording devices such as magnetism, light, and magneto-optical, multiphase DC brushless motors that are excellent in high reliability and high speed are widely used. In general, this multi-phase DC brushless motor rotates by sequentially switching the current flowing through each phase motor coil based on rotor position information from an induced voltage generated by the rotation of the position detection element and the motor.

また、ブレーキ制御時にはロータ位置情報から逆回転方向のトルクを与える逆回転ブレーキや、多相DCブラシレスモータの端子全てを電源端子と短絡させるショートブレーキなどが広く用いられている。   In addition, a reverse rotation brake that applies a torque in the reverse rotation direction from rotor position information during brake control, a short brake that short-circuits all terminals of the multiphase DC brushless motor, and the like are widely used.

近年の記録装置では、記録密度の向上や、映像,音声記録用途が広がってきているため、多相DCブラシレスモータの起動時や一定回転時だけでなく、ブレーキ制御時の騒音や振動の低減も重要になってきている。   In recent recording devices, recording density has been improved and video and audio recording applications have been expanded. Therefore, not only when a multiphase DC brushless motor is started or at a constant rotation, but also noise and vibration during brake control can be reduced. It is becoming important.

以下に、モータの逆回転ブレーキ制御時の騒音,振動の原因について説明する。図7は従来のモータ駆動装置のブロック図である。図7において、1は位置検出素子(以下、センサという)、2は位置検出部、3は通電制御部、4はモータ駆動部、5はモータ電流検出部、6はPWM制御部、7はトルク指令値信号、8は回転方向切替部、9はDCブラシレスモータ(以下、モータという)である。   The causes of noise and vibration during motor reverse rotation brake control will be described below. FIG. 7 is a block diagram of a conventional motor driving apparatus. In FIG. 7, 1 is a position detection element (hereinafter referred to as a sensor), 2 is a position detection unit, 3 is an energization control unit, 4 is a motor drive unit, 5 is a motor current detection unit, 6 is a PWM control unit, and 7 is a torque. A command value signal, 8 is a rotation direction switching unit, and 9 is a DC brushless motor (hereinafter referred to as a motor).

また、図8は前述のPWM制御部を示す構成図である。図8において、61は比較器、62はPWM基準信号であるクロックパルスを発生する発振器、63はフリップフロップ回路である。図9は回転方向切替部を示す構成図であり、図9において、7はトルク指令値信号、81は比較器、82は基準電圧VREFである。   FIG. 8 is a block diagram showing the aforementioned PWM control unit. In FIG. 8, 61 is a comparator, 62 is an oscillator for generating a clock pulse which is a PWM reference signal, and 63 is a flip-flop circuit. FIG. 9 is a block diagram showing the rotation direction switching unit. In FIG. 9, 7 is a torque command value signal, 81 is a comparator, and 82 is a reference voltage VREF.

図7に示すように、センサ1はモータ9のロータ位置を検出し、ロータ位置に応じた検出信号を位置検出部2へ出力する。位置検出部2は、ロータ位置検出信号を演算しモータ9への通電位相を決定するための位置検出信号P0を通電制御部3へ出力する。通電制御部3の出力は、モータ駆動部4に入力されモータ9に通電される。モータ電流検出部5ではモータ9に流れる電流を検出し、PWM制御部6に入力される。PWM制御部6は、モータ電流検出部5にて検出したモータ電流検出信号Vcsと、トルク指令値信号7を入力し、図8に示すように比較器61にてモータ電流検出信号Vcsがトルク指令値信号7に到達するとリセットパルス信号resを出力する。発振器62はPWM基準信号である通電を開始するセットパルス信号setを周期的に出力する。フリップフロップ回路63は、前述のセットパルス信号setおよびリセットパルス信号resを入力しPWM制御信号pwmを生成する。また、図9に示すように回転方向切替部8では、トルク指令値信号7と基準電圧VREFの比較結果に応じて回転方向を決定する回転方向切替信号FRを出力し通電制御部3に入力する。   As shown in FIG. 7, the sensor 1 detects the rotor position of the motor 9 and outputs a detection signal corresponding to the rotor position to the position detector 2. The position detection unit 2 calculates a rotor position detection signal and outputs a position detection signal P0 for determining the energization phase to the motor 9 to the energization control unit 3. The output of the energization control unit 3 is input to the motor drive unit 4 and energized to the motor 9. The motor current detector 5 detects the current flowing through the motor 9 and inputs it to the PWM controller 6. The PWM control unit 6 receives the motor current detection signal Vcs detected by the motor current detection unit 5 and the torque command value signal 7, and the motor current detection signal Vcs is output by the comparator 61 as shown in FIG. When the value signal 7 is reached, a reset pulse signal res is output. The oscillator 62 periodically outputs a set pulse signal set that starts energization, which is a PWM reference signal. The flip-flop circuit 63 receives the set pulse signal set and the reset pulse signal res described above, and generates a PWM control signal pwm. As shown in FIG. 9, the rotation direction switching unit 8 outputs a rotation direction switching signal FR that determines the rotation direction according to the comparison result between the torque command value signal 7 and the reference voltage VREF and inputs the rotation direction switching signal FR to the energization control unit 3. .

また、図10は正回転制御時と逆回転制御(逆回転ブレーキ制御)時の誘起電圧Bemfとモータコイルに通電する電流波形の位相関係を示す図である。図10においてθ1〜θ2の区間は正回転制御、θ2〜θ4の区間は逆回転ブレーキ制御である。正回転制御時は誘起電圧Bemfに対して電流の位相が一致するよう通電を行う。一方、逆回転ブレーキ制御時は誘起電圧Bemfに対して電流の位相が180度反転するよう通電を行い、ブレーキトルクを得る。モータ回転時に発生する誘起電圧Bemfは、正回転制御時にはモータコイルに電流が流れにくい方向に作用するが、逆回転ブレーキ制御時には通電方向が180度ずれるため、モータコイルに電流が流れやすい方向に作用する。   FIG. 10 is a diagram showing the phase relationship between the induced voltage Bemf and the current waveform applied to the motor coil during forward rotation control and reverse rotation control (reverse rotation brake control). In FIG. 10, the section of θ1 to θ2 is forward rotation control, and the section of θ2 to θ4 is reverse rotation brake control. During forward rotation control, energization is performed so that the phase of the current matches the induced voltage Bemf. On the other hand, at the time of reverse rotation brake control, energization is performed so that the phase of the current is inverted by 180 degrees with respect to the induced voltage Bemf to obtain brake torque. The induced voltage Bemf generated during motor rotation acts in a direction in which current does not easily flow through the motor coil during forward rotation control, but the current flowing direction is shifted by 180 degrees during reverse rotation brake control, thus acting in a direction in which current flows easily through the motor coil. To do.

そのため、逆回転ブレーキ制御時にはモータコイル電流はすぐにトルク指令値信号7に達する。しかし、PWM制御部6はモータ電流検出部5の誤検出を防止するため電流検出禁止期間を設けており、この電流検出禁止期間中はモータ電流値信号Vcsがトルク指令値信号7に達してリセットパルス信号resが発生した場合であっても、リセットパルス信号resを無効とする。その結果、トルク指令値以上の電流が流れ、電流波形にひずみが生じてしまう。特に、通電方向の切替り(図10のθ3,θ4のタイミング)付近の電流は大きくなり、通電方向の切替り時に、急峻な電流変化が起き、騒音,振動の原因となっていた。   Therefore, the motor coil current immediately reaches the torque command value signal 7 during reverse rotation brake control. However, the PWM control unit 6 has a current detection prohibition period in order to prevent erroneous detection of the motor current detection unit 5, and during this current detection prohibition period, the motor current value signal Vcs reaches the torque command value signal 7 and is reset. Even when the pulse signal res is generated, the reset pulse signal res is invalidated. As a result, a current exceeding the torque command value flows, and the current waveform is distorted. In particular, the current in the vicinity of the switching of the energization direction (the timings θ3 and θ4 in FIG. 10) is large, and when the energization direction is switched, a steep current change occurs, causing noise and vibration.

これらの課題を解決するため、例えば特許文献1には、低速回転へ切り替えるための信号が外部手段から入力されると、所定の条件が成立するまでモータへの通電を停止する駆動停止制御手段を講じることで騒音,振動の発生を抑制している。   In order to solve these problems, for example, in Patent Document 1, when a signal for switching to low-speed rotation is input from an external unit, a drive stop control unit that stops energization of the motor until a predetermined condition is satisfied. By taking it, noise and vibration are suppressed.

また、特許文献2では正逆指令信号が逆指令になりブレーキ指令が入力された際、ロータの回転速度に比例した回転周波数信号と基準周波数を比較し、基準周波数より高い場合にはショートブレーキ状態に、基準信号より低い場合には、逆回転ブレーキ状態にする手段を講じることで騒音,振動の発生を抑制している。
特開平11−136993号公報 特開2001−309686号公報
In Patent Document 2, when a forward / reverse command signal is a reverse command and a brake command is input, a rotation frequency signal proportional to the rotation speed of the rotor is compared with a reference frequency. In addition, when the signal is lower than the reference signal, the occurrence of noise and vibration is suppressed by taking means for setting the reverse rotation brake state.
JP-A-11-136993 JP 2001-309686 A

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、騒音,振動は低減できるものの、所定の時間通電を停止するためブレーキトルクが働かず記録時や読み取り時のアクセススピードが遅くなるという課題があった。これは、磁気,光,光磁気等の記録装置では、致命的であった。   However, in the method described in Patent Document 1, although noise and vibration can be reduced, there is a problem in that since the energization is stopped for a predetermined time, the brake torque does not work and the access speed at the time of recording or reading becomes slow. This is fatal in recording devices such as magnetism, light, and magneto-optical.

また、特許文献2に記載の方法では、基準周波数の設定が高すぎるとショートブレーキから逆回転ブレーキに切り替わった際に騒音,振動が発生し、基準周波数の設定が低すぎるとブレーキ時間が遅くなるという課題があった。   Further, in the method described in Patent Document 2, noise and vibration are generated when the short brake is switched to the reverse rotation brake if the reference frequency is set too high, and the brake time is delayed if the reference frequency is set too low. There was a problem.

本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、逆回転ブレーキ制御時にはモータコイルに通電する電流波形の位相を遅らせて、モータの誘起電圧の影響で生じる電流波形のひずみを抑え、逆回転ブレーキ制御時のモータの騒音,振動を低減できるモータ駆動装置およびモータ駆動方法を提供することを目的とする。   The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and during reverse rotation brake control, the phase of the current waveform applied to the motor coil is delayed to cause distortion of the current waveform caused by the influence of the induced voltage of the motor. An object of the present invention is to provide a motor drive device and a motor drive method that can suppress noise and reduce motor noise and vibration during reverse rotation brake control.

前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載したモータ駆動装置は、駆動するモータのロータ位置を検出して位置検出信号を生成する位置検出部と、トルク指令値と基準電圧の比較結果に応じて、回転方向を正回転か逆回転に決定する回転方向切替信号を出力する回転方向切替部と、位置検出信号と回転方向切替信号を入力し、回転方向切替信号に応じて位置検出信号の位相をシフトした位相信号を出力する位相制御部と、モータに流れるモータ電流値を検出するモータ電流検出部と、トルク指令値とモータ電流値を比較し、PWM信号を生成するPWM制御部と、回転方向切替信号と位相信号とPWM信号を入力してモータ駆動信号を生成する通電制御部と、モータ駆動信号に応じてモータをPWM駆動するモータ駆動部とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a motor driving apparatus according to claim 1 of the present invention includes a position detection unit that detects a rotor position of a motor to be driven and generates a position detection signal, a torque command value, and a reference Depending on the voltage comparison result, a rotation direction switching unit that outputs a rotation direction switching signal for determining whether the rotation direction is forward rotation or reverse rotation, a position detection signal and a rotation direction switching signal are input, and the rotation direction switching signal is input. A phase control unit that outputs a phase signal obtained by shifting the phase of the position detection signal, a motor current detection unit that detects a motor current value flowing through the motor, and a torque command value and the motor current value are compared to generate a PWM signal. A PWM control unit; an energization control unit that inputs a rotation direction switching signal, a phase signal, and a PWM signal to generate a motor drive signal; and a motor drive unit that PWM-drives the motor according to the motor drive signal Characterized by comprising.

また、請求項2,3に記載したモータ駆動装置は、請求項1のモータ駆動装置であって、位相制御部は、位置検出信号に対して電気角0〜90°の範囲内の所定量だけ位相をシフトした位相信号を出力すること、また位相制御部は、正回転制御時にはモータの誘起電圧と位相が一致した位相信号を出力し、逆回転制御時にはモータの誘起電圧より電気角0〜90°の範囲内の所定量だけ遅れた位相信号を出力することを特徴とする。   The motor driving device according to claim 2 is the motor driving device according to claim 1, wherein the phase control unit has a predetermined amount within an electric angle range of 0 to 90 ° with respect to the position detection signal. The phase control unit outputs a phase signal whose phase is shifted, and the phase control unit outputs a phase signal in phase with the induced voltage of the motor during forward rotation control, and an electrical angle of 0 to 90 from the induced voltage of the motor during reverse rotation control. A phase signal delayed by a predetermined amount within a range of ° is output.

また、請求項4に記載したモータ駆動方法は、駆動するモータのロータ位置を検出して位置検出信号を生成するステップと、トルク指令値と基準電圧の比較結果に応じて、回転方向を正回転か逆回転かに決定する回転方向切替信号を生成するステップと、位置検出信号と回転方向切替信号から位置検出信号の位相をシフトした位相信号を生成するステップと、モータに流れるモータ電流値を検出するステップと、トルク指令値とモータ電流値を比較してPWM信号を生成するステップと、回転方向切替信号と位相信号とPWM信号を入力してモータ駆動信号を生成するステップと、モータ駆動信号に応じてモータをPWM駆動するステップとを有することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the motor driving method detects the rotor position of the motor to be driven and generates a position detection signal, and the rotation direction is positively rotated according to the comparison result between the torque command value and the reference voltage. A step of generating a rotation direction switching signal for determining whether to rotate or reverse rotation, a step of generating a phase signal obtained by shifting the phase of the position detection signal from the position detection signal and the rotation direction switching signal, and a motor current value flowing through the motor is detected. A step of generating a PWM signal by comparing a torque command value and a motor current value, a step of generating a motor drive signal by inputting a rotation direction switching signal, a phase signal and a PWM signal, and a motor drive signal And a step of PWM driving the motor accordingly.

また、請求項5,6に記載したモータ駆動方法は、請求項4のモータ駆動方法であって、位相信号を生成するステップは、位置検出信号に対して電気角0〜90°の範囲内の所定量だけ位相をシフトした位相信号を生成すること、また位相信号を生成するステップは、正回転制御時にはモータの誘起電圧と位相が一致した位相信号を生成し、逆回転制御時にはモータの誘起電圧より電気角0〜90°の範囲内の所定量だけ遅れた位相信号を生成することを特徴とする。   Further, the motor driving method according to claims 5 and 6 is the motor driving method according to claim 4, wherein the step of generating the phase signal is within an electric angle range of 0 to 90 ° with respect to the position detection signal. In the step of generating a phase signal whose phase is shifted by a predetermined amount, and in the step of generating the phase signal, a phase signal in phase with the induced voltage of the motor is generated during forward rotation control, and the induced voltage of the motor is controlled during reverse rotation control. A phase signal delayed by a predetermined amount within an electric angle range of 0 to 90 ° is generated.

前記構成の装置および方法によれば、逆回転制御時には通電位相を遅らせることによって、モータの誘起電圧の影響により生じる電流波形のひずみを抑え、逆回転制御時のモータの騒音,振動を低減できる。   According to the apparatus and method of the said structure, by delaying an energization phase at the time of reverse rotation control, the distortion of the current waveform produced by the influence of the induced voltage of a motor can be suppressed, and the noise and vibration of the motor at the time of reverse rotation control can be reduced.

本発明によれば、逆回転ブレーキ制御時にモータコイルに通電する位相を遅らせて、モータの誘起電圧の影響により生じる電流波形のひずみを抑え、多相DCブラシレスのモータにおける逆回転ブレーキ制御時に生じる騒音,振動の低減を図ることができるという効果を奏する。   According to the present invention, the phase applied to the motor coil during the reverse rotation brake control is delayed to suppress the distortion of the current waveform caused by the influence of the induced voltage of the motor, and the noise generated during the reverse rotation brake control in the multiphase DC brushless motor. , It is possible to reduce the vibration.

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態にけるモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。ここで、前記従来例を示す図7において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示し、また、本実施形態では3相DCブラシレスモータを1例としているが、外の種類のモータであっても良い。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a motor drive device according to an embodiment of the present invention. Here, components having the same functions corresponding to the components described in FIG. 7 showing the conventional example are given the same reference numerals, and in this embodiment, a three-phase DC brushless motor is taken as an example. However, other types of motors may be used.

図1に示すようにモータ駆動装置は、位置検出素子(以下、センサという)1と、位置検出部2と、通電制御部3と、モータ駆動部4と、モータ電流検出部5と、PWM制御部6と、トルク指令値信号7と、回転方向切替部8と、DCブラシレスモータ(以下、モータという)9と、位相制御部10とからなる。   As shown in FIG. 1, the motor drive device includes a position detection element (hereinafter referred to as a sensor) 1, a position detection unit 2, an energization control unit 3, a motor drive unit 4, a motor current detection unit 5, and PWM control. The unit 6 includes a torque command value signal 7, a rotation direction switching unit 8, a DC brushless motor (hereinafter referred to as a motor) 9, and a phase control unit 10.

センサ1は、モータ9のロータ位置に応じた信号を出力する素子であり、例えばホール素子で構成される。なお、本実施形態では、センサ1が3つの場合を例に説明しているが、センサ1は1つでも良い。また、位置検出の方法は、センサを用いない、モータコイルに発生する誘起電圧を利用する方法であっても良い。   The sensor 1 is an element that outputs a signal corresponding to the rotor position of the motor 9, and is constituted by a Hall element, for example. In the present embodiment, the case where there are three sensors 1 is described as an example. However, one sensor 1 may be used. Further, the position detection method may be a method using an induced voltage generated in the motor coil without using a sensor.

本実施形態におけるモータ駆動装置について、その動作を説明する。センサ1はモータ9のロータの位置に応じた検出信号を出力する。センサ1からのロータ位置検出信号は、モータ9の誘起電圧の位相と電気角で30°遅れた信号となる。   The operation of the motor drive device in this embodiment will be described. The sensor 1 outputs a detection signal corresponding to the position of the rotor of the motor 9. The rotor position detection signal from the sensor 1 is a signal delayed by 30 ° in the phase and electrical angle of the induced voltage of the motor 9.

ロータ位置検出信号は位置検出部2に入力される。位置検出部2は、モータ9の誘起電圧の位相と一致した位置検出信号P0を生成し、位相制御部10に入力する。位相制御部10は位置検出信号P0と回転方向切替信号FRとを入力し、位置検出信号P0から、それらの位相を、所定量だけシフトした位相信号P1を生成し、出力する。位相制御部10の詳細な動作は後述する。   The rotor position detection signal is input to the position detection unit 2. The position detection unit 2 generates a position detection signal P 0 that matches the phase of the induced voltage of the motor 9 and inputs it to the phase control unit 10. The phase control unit 10 receives the position detection signal P0 and the rotation direction switching signal FR, and generates and outputs a phase signal P1 obtained by shifting the phases of the position detection signal P0 by a predetermined amount. Detailed operation of the phase control unit 10 will be described later.

通電制御部3は、位相制御部10からの位相信号P1を受け、モータコイルの各相に対する電流を通電するタイミングを決定する通電切替信号(モータ駆動信号)を生成する。モータ駆動部4は通電切替信号に応じてモータ9へ電流を供給する。   The energization control unit 3 receives the phase signal P1 from the phase control unit 10 and generates an energization switching signal (motor drive signal) that determines the timing of energizing the current for each phase of the motor coil. The motor drive unit 4 supplies current to the motor 9 in response to the energization switching signal.

図2はモータの誘起電圧Bemfと位置検出信号P0、および位相制御部において位相シフトしなかった場合のモータコイルに通電する電流波形との位相関係を示す図である。位置検出信号P0はモータ9の誘起電圧Bemfの位相に同期した信号であり、電気角180°ごとに信号のレベルが変化し、立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの周期は電気角360°となる。この位置検出信号P0の位相に応じて、モータ9へ通電が行われる。   FIG. 2 is a diagram showing the phase relationship between the induced voltage Bemf of the motor, the position detection signal P0, and the current waveform supplied to the motor coil when the phase is not shifted in the phase control unit. The position detection signal P0 is a signal synchronized with the phase of the induced voltage Bemf of the motor 9, the signal level changes every 180 ° electrical angle, and the period from the rising edge to the next rising edge becomes an electrical angle of 360 °. . The motor 9 is energized according to the phase of the position detection signal P0.

モータ電流検出部5はモータ9に流れる電流を検出し、モータ電流値信号Vcsを出力する。PWM制御部6は、モータ電流検出部5にて検出したモータ電流値信号Vcsと、トルク指令値信号7とを入力し、PWM制御信号pwmを出力する。具体的には、図8に示したようにPWM制御部6において、比較器61は、モータ電流値信号Vcsがトルク指令値信号7に到達した時に、リセットパルス信号resを出力する。発振器62はPWM基準信号である、通電を開始させるためのセットパルス信号setを周期的に出力する。フリップフロップ回路63は、前述のセットパルス信号setおよびリセットパルス信号resを入力しPWM制御信号pwmを生成する。このPWM制御信号pwmを通電制御部3にて信号の合成をすることにより所定の相に、間欠的に電流を通電して低消費,高効率でモータ9を回転することが可能となる。以上のようにして、トルク指令値信号7に応じたモータ電流を得ることができる。   The motor current detector 5 detects the current flowing through the motor 9 and outputs a motor current value signal Vcs. The PWM controller 6 receives the motor current value signal Vcs detected by the motor current detector 5 and the torque command value signal 7 and outputs a PWM control signal pwm. Specifically, as shown in FIG. 8, in the PWM controller 6, the comparator 61 outputs a reset pulse signal res when the motor current value signal Vcs reaches the torque command value signal 7. The oscillator 62 periodically outputs a set pulse signal set which is a PWM reference signal for starting energization. The flip-flop circuit 63 receives the set pulse signal set and the reset pulse signal res described above, and generates a PWM control signal pwm. By synthesizing the PWM control signal pwm with the energization control unit 3, it is possible to intermittently energize a predetermined phase to rotate the motor 9 with low consumption and high efficiency. As described above, the motor current corresponding to the torque command value signal 7 can be obtained.

次に、位相制御部10の詳細な動作を説明する。位相制御部10は前述のように、位置検出信号P0と、回転方向切替信号FRとを入力し、位置検出信号P0の位相を所定量だけシフトした位相信号P1を出力する。   Next, a detailed operation of the phase control unit 10 will be described. As described above, the phase control unit 10 receives the position detection signal P0 and the rotation direction switching signal FR, and outputs the phase signal P1 obtained by shifting the phase of the position detection signal P0 by a predetermined amount.

図3に位相制御部10の構成例を示す。図3に示すように位相制御部10は、カウンタ101,103,104と、保持回路102と、発振器105と、シフト量決定部106と、スイッチ回路107とからなる。   FIG. 3 shows a configuration example of the phase control unit 10. As shown in FIG. 3, the phase control unit 10 includes counters 101, 103, 104, a holding circuit 102, an oscillator 105, a shift amount determination unit 106, and a switch circuit 107.

発振器105はクロック信号CK1,CK2を出力する。位置検出信号P0はモータ9の誘起電圧と位相が一致した信号である。前記の構成における位相信号P1の生成時のタイミングは図4のようになる。   The oscillator 105 outputs clock signals CK1 and CK2. The position detection signal P0 is a signal in phase with the induced voltage of the motor 9. The timing when the phase signal P1 is generated in the above configuration is as shown in FIG.

図4を用いて位相信号P1の生成の様子を説明する。図4はモータの誘起電圧Bemf、位置検出信号P0、カウンタ101のカウントデータcnt1、保持回路102の保持データcdata、カウンタ103のカウントデータcnt2と保持データcdataをカウントダウンし「0」時の分割信号D、および位相信号P1のそれぞれを示すタイミングチャートである。なお、t1,t2は位置検出信号P0の立ち上がりエッジのタイミングである。   The manner in which the phase signal P1 is generated will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the motor induced voltage Bemf, the position detection signal P0, the count data cnt1 of the counter 101, the holding data cdata of the holding circuit 102, the count data cnt2 of the counter 103, and the holding data cdata, and the divided signal D at “0”. And a timing chart showing each of the phase signal P1. Note that t1 and t2 are timings of rising edges of the position detection signal P0.

位置検出信号P0と、発振器105から出力されるクロック信号CK1とがカウンタ101に入力される。カウンタ101は、位置検出信号P0の第1の立ち上がりエッジのタイミングt1から、第2の立ち上がりエッジのタイミングt2まで、クロック信号CK1をカウントし、カウント結果をカウントデータcnt1として出力する。   The position detection signal P0 and the clock signal CK1 output from the oscillator 105 are input to the counter 101. The counter 101 counts the clock signal CK1 from the timing t1 of the first rising edge of the position detection signal P0 to the timing t2 of the second rising edge, and outputs the count result as count data cnt1.

図4に示す例では、カウントデータcnt1は「10」である。カウンタ101はカウントデータcnt1を保持回路102に出力する。保持回路102は、位置検出信号P0のエッジのタイミングt1,t2にてカウンタ101のカウントデータを保持する。保持回路102から出力される保持データcdataと、発振器105から出力されるクロック信号CK2とが、カウンタ103に入力される。カウンタ103は、クロック信号CK2にて保持データcdataをカウントダウンし、「0」となるタイミングで分割信号Dを出力する。   In the example illustrated in FIG. 4, the count data cnt1 is “10”. The counter 101 outputs count data cnt1 to the holding circuit 102. The holding circuit 102 holds the count data of the counter 101 at the edge timings t1 and t2 of the position detection signal P0. The held data cdata output from the holding circuit 102 and the clock signal CK 2 output from the oscillator 105 are input to the counter 103. The counter 103 counts down the held data cdata with the clock signal CK2, and outputs the divided signal D at the timing when it becomes “0”.

また、図4に示す例では、保持データcdataは「10」であり、カウンタ103は「10」からカウントダウンを開始し、「0」になった時点で分割信号Dを出力する。この分割信号Dはロータの電気角360°の周期を基に、所定の電気角ごとに出力される信号である。ここで、所定の電気角は、カウンタ101,103に入力されるクロック信号CK1とクロック信号CK2の比により決定でき、その比を適宜変更することで任意の電気角に設定可能である。例えば、本実施形態ではクロック信号CK1とクロック信号CK2の比を1:12とし、これにより、電気角30°ごとに分割信号Dが出力される。   In the example shown in FIG. 4, the holding data cdata is “10”, the counter 103 starts counting down from “10”, and outputs the division signal D when it reaches “0”. This divided signal D is a signal output for each predetermined electrical angle based on the period of the rotor electrical angle of 360 °. Here, the predetermined electrical angle can be determined by the ratio of the clock signal CK1 and the clock signal CK2 input to the counters 101 and 103, and can be set to an arbitrary electrical angle by appropriately changing the ratio. For example, in the present embodiment, the ratio of the clock signal CK1 to the clock signal CK2 is set to 1:12, so that the divided signal D is output every 30 electrical degrees.

次に、図5を用いて、カウンタ104とシフト量決定部106の動作を説明する。カウンタ104は、分割信号Dをクロックとして入力し、分割信号Dが入力されるタイミングごと(電気角30°ごと)にカウントを行い、位置検出信号P0の立ち上がりエッジのタイミングでカウンタデータcnt3をリセットする。カウンタ104から出力されるカウントデータcnt3はシフト量決定部106に入力される。シフト量決定部106は、位置検出信号P0の位相を電気角0〜90°の範囲内の所定量だけシフトした位相信号P1を生成する。本実施形態では、電気角で30°だけシフトした信号を生成する。位相信号P1は、カウントデータcnt3が「1」となるタイミングで「High」に固定され、「7」のタイミングで「Low」に固定される信号である。   Next, operations of the counter 104 and the shift amount determination unit 106 will be described with reference to FIG. The counter 104 receives the divided signal D as a clock, performs a count at each timing when the divided signal D is input (every electrical angle 30 °), and resets the counter data cnt3 at the timing of the rising edge of the position detection signal P0. . The count data cnt3 output from the counter 104 is input to the shift amount determination unit 106. The shift amount determination unit 106 generates a phase signal P1 obtained by shifting the phase of the position detection signal P0 by a predetermined amount within the range of electrical angle 0 to 90 °. In the present embodiment, a signal shifted by 30 ° in electrical angle is generated. The phase signal P1 is a signal that is fixed to “High” when the count data cnt3 becomes “1” and is fixed to “Low” at the timing “7”.

位置検出信号P0と、位相信号P1と、回転方向切替信号FRとをスイッチ回路107に入力し、スイッチ回路107は、回転方向切替信号FRの値に応じて出力を切り替える。すなわち、スイッチ回路107に入力される回転方向切替信号FRが第1の値(正回転)の場合は誘起電圧Bemfの位相と一致した位置検出信号P0を出力し、第2の値(逆回転)の場合は、誘起電圧Bemfの位相から分割信号Dの所定のパルス分位相をシフトした位相信号P1を出力する。   The position detection signal P0, the phase signal P1, and the rotation direction switching signal FR are input to the switch circuit 107, and the switch circuit 107 switches the output according to the value of the rotation direction switching signal FR. That is, when the rotation direction switching signal FR input to the switch circuit 107 is the first value (forward rotation), the position detection signal P0 that matches the phase of the induced voltage Bemf is output, and the second value (reverse rotation). In this case, a phase signal P1 obtained by shifting the phase of the divided signal D by a predetermined pulse from the phase of the induced voltage Bemf is output.

以上の構成により、回転方向切替信号FRの値に応じて切り替えられて、位相信号P1の位相は、誘起電圧Bemfの位相から分割信号Dの任意のパルス分だけシフトした値となる。本実施形態では分割信号Dは電気角30°ごとに出力され、位相信号P1はモータ9の誘起電圧Bemfの位相に対して電気角30°だけ遅れた位相となる。   With the above configuration, the phase signal P1 is switched according to the value of the rotation direction switching signal FR, and the phase of the phase signal P1 is shifted by an arbitrary pulse of the divided signal D from the phase of the induced voltage Bemf. In this embodiment, the divided signal D is output at every electrical angle of 30 °, and the phase signal P1 has a phase delayed by an electrical angle of 30 ° with respect to the phase of the induced voltage Bemf of the motor 9.

図6は本実施形態のモータの誘起電圧Bemfと位相信号P1、および位相制御部において位相シフトした場合のモータコイルに通電する電流波形との位相関係を示す図である。図6に示すように通電する電流波形は、誘起電圧Bemfの位相に対して電気角30°だけ位相がシフトしている。   FIG. 6 is a diagram showing a phase relationship between the induced voltage Bemf and the phase signal P1 of the motor according to the present embodiment, and the current waveform supplied to the motor coil when the phase is shifted in the phase control unit. As shown in FIG. 6, the phase of the current waveform that is energized is shifted by an electrical angle of 30 ° with respect to the phase of the induced voltage Bemf.

以上のように、本実施形態によれば、逆回転ブレーキ制御時にはモータコイルに通電する電流波形の通電位相を遅らせることによって、モータ9の誘起電圧の影響により生じる電流波形のひずみを抑え、逆回転ブレーキ制御時のモータの騒音,振動を低減することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the current waveform distortion caused by the induced voltage of the motor 9 is suppressed and the reverse rotation is performed by delaying the energization phase of the current waveform energized to the motor coil during the reverse rotation brake control. It is possible to reduce motor noise and vibration during brake control.

本発明に係るモータ駆動装置およびモータ駆動方法は、逆回転ブレーキ制御時にモータコイルに通電する位相を遅らせて、モータの誘起電圧の影響により生じる電流波形のひずみを抑え、モータの逆回転ブレーキ制御時に生じる騒音,振動の低減を図ることができ、モータを駆動する装置として有用である。   The motor drive device and motor drive method according to the present invention delays the phase of energizing the motor coil during reverse rotation brake control, suppresses distortion of the current waveform caused by the influence of the induced voltage of the motor, and controls the reverse rotation brake of the motor. It is possible to reduce the generated noise and vibration and is useful as a device for driving a motor.

本発明の実施形態におけるモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the motor drive device in embodiment of this invention. モータの誘起電圧Bemfと位置検出信号P0、およびモータコイルに通電する電流波形との位相関係を示す図The figure which shows the phase relationship between the induced voltage Bemf of a motor, the position detection signal P0, and the current waveform which supplies with electricity to a motor coil. 位相制御部の概略構成を示すブロック図Block diagram showing schematic configuration of phase controller モータの誘起電圧Bemf、位置検出信号P0、カウントデータcnt1、保持データcdata、カウントデータcnt2(分割信号D)、および位相信号P1のタイミングチャートTiming chart of motor induced voltage Bemf, position detection signal P0, count data cnt1, holding data cdata, count data cnt2 (divided signal D), and phase signal P1 位置検出信号P0、分割信号D(カウントデータcnt2)、カウントデータcnt3、および位相信号P1のタイミングチャートTiming chart of position detection signal P0, division signal D (count data cnt2), count data cnt3, and phase signal P1 モータの誘起電圧Bemfと位相信号P1、およびモータコイルに通電する電流波形との位相関係を示す図The figure which shows the phase relationship of the induced voltage Bemf of a motor, the phase signal P1, and the current waveform which supplies with electricity to a motor coil. 従来のモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図Block diagram showing a schematic configuration of a conventional motor drive device PWM制御部の概略構成を示すブロック図Block diagram showing schematic configuration of PWM controller 回転方向切替部の概略構成を示すブロック図Block diagram showing the schematic configuration of the rotation direction switching unit 正回転制御時と逆回転ブレーキ制御時の誘起電圧Bemfとモータコイルに通電する電流波形の位相関係を示す図The figure which shows the phase relationship between the induced voltage Bemf at the time of forward rotation control and reverse rotation brake control, and the electric current waveform supplied with a motor coil

符号の説明Explanation of symbols

1 センサ
2 位置検出部
3 通電制御部
4 モータ駆動部
5 モータ電流検出部
6 PWM制御部
7 トルク指令値信号
8 回転方向切替部
9 モータ
10 位相制御部
61,81 比較器
62,105 発振器
63 フリップフロップ回路
82 基準電圧VREF
101,103,104 カウンタ
102 保持回路
106 シフト量決定部
107 スイッチ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor 2 Position detection part 3 Current supply control part 4 Motor drive part 5 Motor current detection part 6 PWM control part 7 Torque command value signal 8 Rotation direction switching part 9 Motor 10 Phase control part 61, 81 Comparator 62, 105 Oscillator 63 Flip-flop Circuit 82 Reference voltage VREF
101, 103, 104 Counter 102 Holding circuit 106 Shift amount determination unit 107 Switch circuit

Claims (6)

駆動するモータのロータ位置を検出して位置検出信号を生成する位置検出部と、トルク指令値と基準電圧の比較結果に応じて、回転方向を正回転か逆回転に決定する回転方向切替信号を出力する回転方向切替部と、前記位置検出信号と前記回転方向切替信号を入力し、前記回転方向切替信号に応じて前記位置検出信号の位相をシフトした位相信号を出力する位相制御部と、前記モータに流れるモータ電流値を検出するモータ電流検出部と、前記トルク指令値と前記モータ電流値を比較し、PWM信号を生成するPWM制御部と、前記回転方向切替信号と前記位相信号と前記PWM信号を入力してモータ駆動信号を生成する通電制御部と、前記モータ駆動信号に応じて前記モータをPWM駆動するモータ駆動部とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。   A position detection unit that detects the rotor position of the motor to be driven and generates a position detection signal, and a rotation direction switching signal that determines whether the rotation direction is forward rotation or reverse rotation according to the comparison result between the torque command value and the reference voltage. A rotation direction switching unit for outputting, a phase control unit for inputting the position detection signal and the rotation direction switching signal, and outputting a phase signal obtained by shifting the phase of the position detection signal according to the rotation direction switching signal; A motor current detection unit for detecting a motor current value flowing through the motor; a PWM control unit for comparing the torque command value with the motor current value to generate a PWM signal; the rotation direction switching signal; the phase signal; A motor drive unit that generates a motor drive signal by inputting a signal; and a motor drive unit that PWM drives the motor in accordance with the motor drive signal. Drive. 前記位相制御部は、前記位置検出信号に対して電気角0〜90°の範囲内の所定量だけ位相をシフトした位相信号を出力することを特徴とする請求項1記載のモータ駆動装置。   The motor driving apparatus according to claim 1, wherein the phase control unit outputs a phase signal whose phase is shifted by a predetermined amount within an electric angle range of 0 to 90 ° with respect to the position detection signal. 前記位相制御部は、正回転制御時にはモータの誘起電圧と位相が一致した位相信号を出力し、逆回転制御時にはモータの誘起電圧より電気角0〜90°の範囲内の所定量だけ遅れた位相信号を出力することを特徴とする請求項1記載のモータ駆動装置。   The phase control unit outputs a phase signal in phase with the induced voltage of the motor during forward rotation control, and a phase delayed by a predetermined amount within an electric angle range of 0 to 90 ° from the induced voltage of the motor during reverse rotation control. 2. The motor driving apparatus according to claim 1, wherein a signal is output. 駆動するモータのロータ位置を検出して位置検出信号を生成するステップと、トルク指令値と基準電圧の比較結果に応じて、回転方向を正回転か逆回転かに決定する回転方向切替信号を生成するステップと、前記位置検出信号と前記回転方向切替信号から前記位置検出信号の位相をシフトした位相信号を生成するステップと、前記モータに流れるモータ電流値を検出するステップと、前記トルク指令値と前記モータ電流値を比較してPWM信号を生成するステップと、前記回転方向切替信号と前記位相信号と前記PWM信号を入力してモータ駆動信号を生成するステップと、前記モータ駆動信号に応じて前記モータをPWM駆動するステップとを有することを特徴とするモータ駆動方法。   A step of generating a position detection signal by detecting the rotor position of the motor to be driven, and a rotation direction switching signal for determining whether the rotation direction is forward rotation or reverse rotation according to the comparison result between the torque command value and the reference voltage Generating a phase signal obtained by shifting the phase of the position detection signal from the position detection signal and the rotation direction switching signal, detecting a motor current value flowing through the motor, and the torque command value. Generating a PWM signal by comparing the motor current values; generating a motor drive signal by inputting the rotation direction switching signal, the phase signal, and the PWM signal; and depending on the motor drive signal And a step of PWM driving the motor. 前記位相信号を生成するステップは、前記位置検出信号に対して電気角0〜90°の範囲内の所定量だけ位相をシフトした位相信号を生成することを特徴とする請求項4記載のモータ駆動方法。   5. The motor drive according to claim 4, wherein the step of generating the phase signal generates a phase signal having a phase shifted by a predetermined amount within an electric angle range of 0 to 90 degrees with respect to the position detection signal. Method. 前記位相信号を生成するステップは、正回転制御時にはモータの誘起電圧と位相が一致した位相信号を生成し、逆回転制御時にはモータの誘起電圧より電気角0〜90°の範囲内の所定量だけ遅れた位相信号を生成することを特徴とする請求項4記載のモータ駆動方法。   The step of generating the phase signal generates a phase signal that is in phase with the induced voltage of the motor during forward rotation control, and a predetermined amount within an electrical angle range of 0 to 90 ° from the induced voltage of the motor during reverse rotation control. 5. The motor driving method according to claim 4, wherein a delayed phase signal is generated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528552C1 (en) * 2013-04-01 2014-09-20 Виталий Михайлович Колыхалин Electric motor noise balancing device

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