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JPS63121489A - Brushless motor control device - Google Patents

Brushless motor control device

Info

Publication number
JPS63121489A
JPS63121489A JP61266274A JP26627486A JPS63121489A JP S63121489 A JPS63121489 A JP S63121489A JP 61266274 A JP61266274 A JP 61266274A JP 26627486 A JP26627486 A JP 26627486A JP S63121489 A JPS63121489 A JP S63121489A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
signal
excitation
brushless motor
speed
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
Application number
JP61266274A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Yoshida
則幸 吉田
Takao Kobayashi
孝夫 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP61266274A priority Critical patent/JPS63121489A/en
Publication of JPS63121489A publication Critical patent/JPS63121489A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20Arrangements for starting

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はブラシレスモータの制御装置に関し、特に2相
励磁で駆動する3相ブラシレスモータを起動制御する制
御装置に関するものである。 (従゛来技術) 3相のブラシレスモータ、例えば一般的によ(知られた
3相のステータと4極の永久磁石のロー夕とを備えたブ
ラシレスモータの制御装置においては、ロータの回転位
置を検出するために3個のホール素子を設け、これらの
ホール素子が60度の位相差にて90度のパルス幅の位
相記号を発生するようにホール素子を配置し、そしてロ
ータの30度の回転毎に2つのステータの励磁相を切換
える信号を、ホール素子からの3つの位相信号を論理処
理することにより発生させていた。しかし、上記のホー
ル素子を用いたブラシレスモータの制御装置においては
、励磁相の切換信号を発生させるために論理処理を多数
回行う必要があり、これを実行する回路構成または処理
プログラムが複雑化していた。 そこで、ホール素子に代って、モータの出力軸に取付け
られた回転板のスリットを検出する光学式センサを使用
し、60度の位相差にて60度または120度のパルス
幅の3つの位相信号を発生させ、ロータの30度毎に切
換励磁されるべき2つのステータの一方のステータの励
磁を切換える信号として3つの位相信号を直接に使用し
、他方のステータの励磁を切換える信号を、モータの回
転速度を検出するために回転板に形成された多数のスリ
ットをロータの回転に応じて計数することにより発生さ
せる方式が考えられる。この方式により、モータ制御装
置において励磁切換信号発生のための演算処理の負荷が
軽減され、モータの高速時においても正確に信号処理を
行うことができる。 (発明が解決しようとする問題点) ところが、前述の光学式センサを使用したブラシレスモ
ータの制御装置において、モータを起動する場合、光学
式センサからの3つの位相信号により一方のステータに
ついては励磁すべきステータが特定できるものの、他方
のステータについてはモータが回転しておらず前述の多
数のスリットの通過を検出することができないため、励
磁すべきステータが特定できない。このため、他方のス
テータの励磁が誤っていた場合、モータを起動すること
ができず、モータの起動が不確実になるという問題があ
る。 (発明の目的) 本発明の目的は、60度の位相差の60度又は120度
のパルス幅の3組の位相信号と速度パルス信号とを用い
て、励磁極の励磁状態を30度毎に切換えなから2相励
磁で駆動する3相ブラシレスモータを、確実に起動でき
るようなブラシレスモータの制御装置を提供することで
ある。 (問題点を解決するための手段) 本発明に係るブラシレスモータの制御装置は、第1図の
機能ブロック図に示すように、3相のブラシレスモータ
のロータの回転に応じて60度の位相差にて60度また
は120度のパルス幅の3つの位相信号を発生する位相
信号発生手段と、前記ブラシレスモータの回転速度に比
例した周波数の速度パルス信号を発生する速度検出手段
とを備え、前記ブラシレスモータの3相のステータ中0
2相のステータを励磁する励磁相パターンを前記ロータ
の30度の回転毎に所定順序にて切換えると共に、前記
速度パルス信号に従って前記ブラシレスモータの回転速
度を所望速度に制御するブラシレスモータの制御装置で
あって、前記速度パルス信号のレベルが前記ブラシレス
モータのロータの30度の回転毎に変化しそのレベル変
化が前記位相信号のレベル変化と同期するように前記速
度検出手段を構成し、前記ブラシレスモータの起動指令
の発生時における前記位相信号及び速度パルス信号のレ
ベルを判別して起動初期の励磁相パターンを設定する初
期設定制御手段を設けたものである。 尚、必要に応じて、前記初期設定制御手段は、前記3つ
の位相信号中の特定の2つの位相信号のレベルと前記速
度パルス信号のレベルとを判別する判別手段と、予め定
められた一連の多数の励磁相パターン中から1つの励磁
相パターンを前記判別手段の判別結果に従って選択する
励磁相パターン選択手段とを含むように構成してもよい
。 (作用) 本発明に係るブラシレスモータの制御装置においては、
位相信号発生手段により3相のブラシレスモータのロー
タの回転に応じて60度の位相差にて60度または12
0度のパルス幅の3つの位相信号が作られ、速度検出手
段によって前記ブラシレスモータの回転速度に比例した
周波数の速度パルス信号が作られ、この3組の位相信号
に基いてブラシレスモータの3相のステータ中の2相の
ステータを励磁する励磁相パターンがロータの30、度
の回転毎に所定順序にて切換制御されると共に、速度パ
ルス信号に従ってブラシレスモータの回転速度が所望速
度に速度制御される。 ブラシレスモータの起動時には、初期設定制御手段によ
り、位相信号及び速度パルス信号のレベルが判別されて
、起動初期の励磁相パターンが設定されるので、ブラシ
レスモータは確実に起動されることになる。 (発明の効果) 本発明に係るブラシレスモータの制御装置によれば、以
上説明したように、ブラシレスモータの起動時に、位相
信号及び30度の回転毎に変化する速度パルス信号のレ
ベルに基いて、起動初期の励磁相パターンが設定される
のでブラシレスモータは強力なトルクで確実に起動され
、起動後においてロータの回転が加速されるので回転速
度の立上りに要する時間が短縮される。 (実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。 本実施例は、第2図に示すようにS極とN極とを交互に
配設した4極の永久磁石ロータ1と、3つの励磁極U−
V−Wを有する3相のステータ2とからなる3相4極の
ブラシレスモータMを2相励磁で制御する制御装置であ
って特にモータMの起動制御に特徴を有する制御装置に
関するもので、前記ロータ1のモータ軸1aに固着され
ロータ1の回転とともに回転する回転スリツト板3に連
係させて、3相のうちU相励磁コイル4Uに対応するU
相センサ5Uと、V相励磁コイル4■に対応するV相セ
ンサ5vと、ブラシレスモータMの回転速度と回転角度
を光学的に検出するための回転パルスセンサ6とを設け
、ブラシレスモータMの起動時におけるU相センサ5U
から出力されるU相センサ信号5uaV相センサ5vか
ら出力されるV相センサ信号SvとからW相信号Swを
合成し、これらの信号S1 ・5v−5Wと回転パルス
信号SIIに基いて制御するようにしたものである。 そして、モータMの起動時には、U相センサ信号SUと
■相センサ信号Svの信号状態により指示される60度
のロータ1の回転範囲において、回転パルス信号SRが
「L」レベルのときには前半の30°の励磁相パターン
を初期励磁相パターンとして設定し、また回転パルス信
号SRが「H」レベルのときには後半の30″の励磁相
パターンを初期励磁相パターンとして設定し、モータM
を確実に起動させるようにしたものである。 ブラシレスモータMは、第2図に示すように、S極とN
極とを交互に配設した4極のロータ1と、U相、■相、
W相の3相のステータ2とで構成され、U相・V相・W
相には夫々励磁コイル(以下、U相コイル4U、V相コ
イル4■、W相コイル4Wという)が既存のブラシレス
モータMと同様に巻装されている。 前記ブラシレスモータMのU相コイル4U−V相コイル
4V−W相コイル4Wの各相コイルを励磁する励磁角度
は、第5図に示すように、U相・V相・W相の各相間角
度である120°からロータlの各磁極開角度である9
0”を引算した30@を単位角度として、1相励磁の場
合には単位角度即ち30°であり、2相励磁の場合には
単位角度の2倍に相当する60°となる。 また、前記3相ステータ2を2相励磁で制御する場合第
5図に示すように、励磁される2相の各相励磁極U−V
−W側をN極とS極の異極の組合わせにする必要があり
、U相N極−V相S極、U相N極−W相S極、■相N極
−W相S極、V相N極−tJI’ls極、WIIIN極
−U相S極、W相N極−V相S極の6つの組合わせとな
る。 従って、前記6つの組合せに対応する電流の方向は、U
相→V相、U相→W相、V相→W相、■相→U相、W相
→U相、W相→■相となり、U相コイ゛ル4U−V相コ
イル4V−W相コイル4Wについて適宜選択的に電流の
方向を切換える必要があり、その電流の方向の切換えは
第4図のドライバ一部の2種類のトランジスタUA  
・vA −WA・U、−V、−W、を夫々切換えること
で制御している。 前記回転スリット板3は、第3図に示すように、モータ
軸1aに固着された円形金属板で、その外周部には速度
及び回転角度を検出する30°に亙る湾曲状のスリット
7が等間隔に6個形成され、このスリット7よりも内周
側には60’の角度に亙る1対のU指センサ5Uの為の
湾曲状スリット8Uがモータ軸1aの軸心に対゛して対
称に形成され、このスリット8Uよりも内周側には60
″の角度に亙る1対の■指センサ5■の為の湾曲状スリ
ット8vがモータ軸1aの軸心に対して対称に形成され
、この1対のスリット8vは前記1対のスリット8Uに
対して60°の位相遅れとなる位置に設けられている。 尚、矢印9はブラシレスモーフMの正転方向を示すもの
である。 そして、前記回転スリット板3の円周方向の1個所にお
いて、平面視U形のセンサ取付ブロック10が回転スリ
ット板3を非接触状に挟む状態に設けられており、この
センサ取付ブロック10に発光素子(フォトダイオード
など)と受光素子(フォトトランジスタなど)とからな
る3組のフォトセンサが前記各スリット7・8U・8■
に夫々対応するように取付けられている。 第5図に示すように、前記スリット7に対応する回転バ
ルサセンサ6からは30°毎に「L」レベルと「H」レ
ベルとが繰返される矩形パルス状の回転パルス信号S1
1が出力され、また前記スリット8Uに対応するU指セ
ンサ5Uと前記スリット8■に対応する■指センサ5■
との出力線には夫々インバータ15・16が介装されて
いて、U指センサ5Uからはスリット8Uに臨んだとき
に「L」レベルとなるU相センサ信号Suがまた■指セ
ンサ5vからはスリット8Vに臨んだときにr L J
レベルとなる■相センサ信号Svが出力される。 次°に、ブラシレスモーフMを制御する制御装置につい
て、第4図のブロック図に基いて説明する。 この制御装置はモータMの起動停止用の起動停止スイッ
チ(STPSW)26と回転スリット板3と前記センサ
5U・5v・6とインバータ15・16とNANDゲー
ト17と速度指令部Bと制御部Cとドライバ部りとから
構成されている。 前記起動停止スイッチ26はそれを操作したときのみ「
L」レベルの信号STを出力する復帰型の0N10FF
スイツチであり、この信号STが相切換回路27に出力
される。 相切換回路27においては、この信号STがJKフリッ
プフロップ(図示外)゛の端子CKに人力され、出力端
子Qからのスタート・ストップコントロール信号5TP
Cがレジスタ30に出力される。 レジスタ30は、このスタート・ストップコントロール
信号5TPCを保持する一方、この信号と実質的に同一
のゲート信号GSをANDゲート22に出力する。 即ち、前記起動停止スイッチ26を操作する毎に前記信
号5TPCとゲート信号GSとは共にr HJレベルと
「L」レベル信号とに交互に反転し、「H」レベル信号
のときにブラシレスモーフMが回転駆動される。 前記回転パルスセンサ6からの回転パルス信号SIIが
ワンショットマルチバイブレータ21と、相切換回路2
7と、パルス幅演算器32のイネーブル端子ENと、A
NDゲート22の入力端子に出力され、ANDゲート2
2の入力端子には500KH,のクロック信号CLが入
力され、ANDゲート22の出力線が速度検出カウンタ
23のクロック端子CKに接続されている。 また、ワンショットマルチバイブレーク21は、回転パ
ルス信号Sえの立上りでトリガー信号T1を60″毎に
出力するもので、このトリガー信号T s iは相切換
回路27と速度検出カウンタ23のリセット端子RTと
に出力される。 速度検出カウンタ23においては、ANDゲート22に
入力される回転パルス信号Stとゲート信号GSとが共
にrl(Jレベルの時のクロック信号CLを計数し、速
度検出カウンタ23はその計数値即ち速度検出信号Nを
パルス幅演算器32に出力する。 即ち、回転パルス信号S、lがrH,レベルのときに速
度検出カウンタ23においてクロック信号CLを計数し
て速度信号Nを出力する関係上、速度検出カウンタ23
は回転パルス信号SRの立上りのタイミングで出力され
る60″毎のトリガー信号T1でリセットされる。 ポテンショメータ14等で構成されている速度指令部B
において選択設定された信号はA/D変換器33で速度
指令信号NOに変換された後パルス幅演算器32に出力
される。 前記パルス幅演算器32においては、速度検出カウンタ
23から入力される速度信号NとA/D変換器33から
入力される速度指令信号NOとに基いてブラシレスモー
フMの速度をパルス幅変調で制御するためのパルス幅(
ドライバ一部りのPNPトランジスタUA  ・Vヶ 
・WAへ印加される正励磁制御パルスのパルス幅)を回
転パルス信号S8の60@毎の立下りのタイミングで演
算し、そのパルス幅信号PWSがレジスタ31で一時記
憶されるとともにゲート回路34U・34V・34Wの
各々に出力される。 即ち、上記レジスタ31で記憶されるパルス幅信号PW
Sは、演算された最新のパルス幅信号PWSで60″毎
に更新される。 前記U相センサ5UからのU相センサ信号SLIがワン
ショットマルチパイプレーク18とNANDゲート17
の一方の入力端子と相切換回路27とに出力され、前記
V相センサ5■からのV相センサ信号Svがワンショッ
トマルチバイブレーク18とNANDゲート17の他方
の入力端子と相切換回路27とに出力され、このNAN
Dゲート17はU相センサ信号SuとV相センサ信号S
vとからW相信号Sw(第5図参照)を出力するもので
、このNANDゲート17からW相信号Swがワンショ
ットマルチバイブレータ18と相切換回路27とに出力
される。 前°記ワンショットマルチバイブレータ18は、U相セ
ンサ信号S0と■相センサ信号SvとW相信号Swの各
信号の立下りでトリガー信号を出力するもので、前記各
3つの信号に対応する3本の出力線がORゲート19の
入力端子に夫々接続され、ORゲート19から位相角6
0°毎のトリガー信号(第5図参照)が相切換回路27
へ信号T、。として出力される。 前記相切換回路27は、ORゲート19からの信号T、
。とワンショットマルチバイブレーク21からのトリガ
ー信号T s iと回転パルス信号SRとに基いて、U
相コイル4Uと■相コイル4vとW相コイル4Wの励磁
を切換え制御用するためのものである。 前記相切換回路27はCPU (中央演算装置)とRO
M (リード・オンリ・メモリ)とRAM(ランダム・
アクセス・メモリ)とを備えていて、第6図に示すよう
にこのROMには各相コイル4U・4■・4Wの何れか
を正励磁させる正励磁相パターンP1・Pl・Pm3の
3通りの正励磁データDa及び各相コイル4U・4v・
4Wの何れかを逆励磁させる逆励磁相パターンPb+−
Pbt−P、3の3通りの逆励磁データD、が格納され
ている。 3通りの正励磁データD1及び3通りの逆励磁データD
、において「1」が励磁相またrQJが非励磁相を示し
、パターンP□・P@t’Pm’Jの正励磁データD、
は夫々U相コイル4U・■相コイル4V−W相コイル4
Wの励磁を指定し、パターンPbI−Pbz−Pb3の
逆励磁データDbは夫々V相コイル4 V −W相コイ
ル4W−U相コイル4Uの励磁を指定するものである。 前記正励磁相パターンP□・P、2・P83と逆励磁相
パターンPhi・PItl’Pb3との組合せによりモ
ータの励磁相パターンが決定されることになるが、正励
磁データD、については信号T soの入力毎にP、→
Pat→pus→P1の順に切換えられ、また、逆励磁
データD、についてはトリガー信号T s iの入力毎
にPbI=Pb2→Pb2→P0の順に切換られるよう
になっている。 モータMの起動時及び駆動中における前記パターンの切
換制御については第7図のフローチャートに基いて後述
するが、この切換制御の制御プログラムは前記ROMに
格納されている。 前記相切換回路27から、正励磁データD、がレジスタ
28へまた逆励磁データDbがレジスタ29へ出力され
る。 そして、レジスタ28においては、正励磁データD1を
一時記憶するとともに、正励磁データD。 が、パターンP1のときにはU相正励磁信号GuをU和
ゲート回路34Uに出力し、パターンpH!のときには
■相正励磁信号GvをV和ゲート回路34Vに出力し、
パターンPm3のときにはW相正励磁信号GwをW和ゲ
ート回路34Wに出力する。 一方、レジスタ29においては、逆励磁データDbを一
時記憶するとともに、逆励磁データDbが、パターンP
b3のときにはU相通励磁信号CCu@U相のトランジ
スタU8のベースへ出力し、パターンPblのときには
■相通励磁信号CCvを■相のトランジスタ■、のベー
スへ出力し、パターンpbzのときにはW相逆励磁信号
CCwをW相のトランジスタW3のベースへ出力する。 U和ゲート回路34UがU相正励磁信号Guを受けると
ゲートが開いてパルス幅信号PWSがU相カウンタ35
Uのプリセット端子PR3に出力される。 このことはV和ゲート回路34V及びW和ゲート回路3
4Wについても同様で、■和ゲート回路がV相正励磁信
号Gvを受けるとパルス幅信号PWSがV相カウンタ3
5Vの端子PR3に出力され、またW和ゲート回路がW
相正励磁信号G8を受けるとパルス幅信号PWSがW相
カウンタ35Wの端子PR3に出力される。 次に、前記U相カウンク35Uは減算カウンタであって
、U和ゲート回路34Uからパルス幅信号pwsをまた
その端子CKには500 KH,のクロック信号CLを
またそのロード端子LDには2KH,のクロック信号を
受け、U相カウンタ35Uにおいては2KH,のロード
信号を受ける毎にパルス幅がセットされ、クロック信号
CLを計数することによりパルス幅信号PWSで指令さ
れた/<ルス幅の減算されつつあるU相正励磁カウント
信号Ku@U相判別回路36Uへ出力し続ける。 このことは、■相カウンタ35V及びW相カウンタ35
Wについても同様で、V相カウンタ35■からは■相判
別回路36Vへ■相正励磁カウント信号Kvが出力され
、またW相カウンタ35WからはW相判別回路36Wへ
W相正励磁カウント信号Kwが出力される。 前記U相判別回路36Uは、ORゲートとワンショット
マルチバイブレークとRSフリップフロップとで構成さ
れ、U相カウンタ35UからのU相正励磁カウント信号
Kuの0を判別する(U相コイル4Uをデユーティサイ
クルにより正励磁するためにU相正励磁カウント信号K
uの0によりU相コイル4Uの励磁を停止する)ための
回路であり、U相カウンタ35Uからの正励磁カウント
信号KuがORゲートに入力され、ORゲートの出力信
号がワンショットマルチバイブレークを介してRSフリ
ップフロップの端子Sに入力され、RSフリップフロッ
プの端子Rには2KH,のクロック信号が入力されてい
て、出力端子QからのU相正励磁制御パルスPuがU相
のトランジスタUAのベースに出力される。 即ち、2KH,のクロック信号の人力毎に立下りU相正
励磁カウント信号Kuが0になると立上る「L」レベル
のU相正励磁制御パルスPuがU相のトランジスタUA
のベースに出力される。 このことは、■相判別回路36VとW相判別回路36W
についても同様で、クロック信号毎に立下りV相正励磁
カウント信号Kvが0になると立上る「L」レベルのV
相正励磁制御パルスPvが■相のトランジスタ■、のベ
ースに出力され、またクロック信号毎に立下りW相正励
磁カウント信号Kwが0になると立上る「L」レベルの
W相正励磁制御パルスPwがW相のトランジスタW^の
ベースに出力される。 前記U相コイル4Uと■相コイル4■とW相コイル4W
の為のドライバ部りは、前記P N P )ランジスタ
UA ’ Va  ”WAとNPNトランジスタU、・
■、・Wa とフライホイールダイオードとしての高周
波用ダイオードD1u−D1v−Dlい・Dzu ’ 
Dzv−Dzwから構成される。 前記U相について、トランジスタUAのエミッタは直流
電源に接続され、トランジスタUAのコレクタとトラン
ジスタU、のコレクタとが接続され、その接続点にU相
コイル4Uの一端が接続され・ トランジスタUAのコ
レクタ゛とエミ・スタの間に図示のようにダイオードD
It+が接続され、トランジスタU3のエミッタとコレ
クタの間に図示のようにダイオード[)zuが接続され
、トランジスタU3のエミッタは接地されている。 このことは、■相及びW相についても前記と同様であり
、V相トランジスタVAとVBの接続点に■相コイル4
Vの一端が接続されており、W相トランジスタWaとW
3の接続点にW相コイル4Wの一端が接続されており、
U相コイル4UとV相コイル4■とW相コイル4Wはス
ター結線されている。 例えば、第5図における位相角15°の場合のように、
U相トランジスタUsのベースにU相正励磁制御パルス
Puが印加され、■相トランジスタ■舊のベースにV相
通励磁信号CCvが印加されている場合、トランジスタ
UAはパルス幅信号PWSに対応するデユーティ比とな
るようにONとOFFとを繰返えし、直流電源からの電
流はトランジスタU、−U相コイル4U→■相コイル4
V→トランジスタ■、→接地と流れ、U相コイル4Uは
正励磁されV相コイル4Vは逆励磁される。 そして、デユーティ比の増加(パルス幅の増加)に応じ
て、各相のトランジスタUA’VA  ・WAの導通時
間が長くなり、パルス幅変調により各相コイル4U・4
v・4Wに流れる電流が増加し、ブラシレスモーフMの
回転速度が増加することになる。 このとき、トランジスタUAがONからOFFにチョッ
ピングする毎に、U相コイル4UとV相コイル4■には
自己誘導によってそれまでと同じ方向への電流が流れ、
この誘導電流はU相コイル4U−V相コイル4v→トラ
ンジスタV、→ダイオードDzu−+U相コイル4Uの
回路に沿って流れ、U相コイル4UとV相コイル4vに
電流が連続的に流れることになる。 つまり、フライホイールダイオードD zu−D zv
・I)zwはパルス幅変調の為に設けられたものである
。 尚、■相トランジスタV、がONからOFFに切換えら
れると、自己誘導電流がU相コイル4U→V相コイル4
v→ダイオードD r v”” U相トランジスタUA
−+U相コイル4Uの回路に沿って流れるので、自己誘
導電流が有効活用される。 次に、前記ブラシレスモーフMの起動時並びに駆動時の
励磁相パターンの切換制御について第7図のフローチャ
ートにより説明するが、先ずその概要について簡単に説
明しておくものとする。 第5図から判るように、U相センサ信号SuとV相セン
サ信号Svとの組合せ及び各組合せに対応する正励磁相
パターンは表1のようになる。 表1 モータMの起動時、信号Suと信号Svとの組合せ(信
号状B)に応じて正励磁相パターンP0・Pat”Pa
3は決まるけれども、前記各信号状態毎に2通りの逆励
磁相パターンPbl ’ pbz・Pb3が有り得る0
例えば、位相角0!〜60°の場合、前半の30°では
V相コイル4■を逆励磁するパターンPい(Db:01
0)であり、後半の30°ではW相コイル4Wを逆励磁
するパターンPbt(Db:001)である。 そこで、回転パルス信号S、の信号レベルに基いて、前
半の30’か或いは後半の30°かが判定出来る。 即ち、次の表2に示すように、回転パルス信号SL1が
「L」レベルのときには前半の30°であり、またrH
,レベルのときには後半の30”であるので、各相セン
サ信号Su’Svと回転パルス信号SII+の信号レベ
ルに基いて起動時の初期励磁相パターンを設定すること
が出来る。 表2 次に、前記相切換回路27により行なわれる起動制御の
ステップについて第7図のフローチャートにより説明す
る。 この制御装置に電源が投入されるとこの制御が開始され
、ステップSl(以下、単にSlと記載し、他のステッ
プも同様に扱う)においては、初期設定が行なわれS2
へ移行する。 S2において、起動停止スイッチ26が操作されたか否
かが判定され、操作されていないときにはS3へ移行ジ
スタート・ストップコントロール信号5TPCが0にセ
ットされてそれがレジスタ30に書込まれS3から32
へ移行し、S2と33とが微小時間毎に繰返され、起動
停止スイッチ5TPSW26が操作されると34へ移行
する。 S4において、スタート・ストップ・コントロール信号
5TPCが「1」にセットされて、このスタート・スト
ップコントロール信号5TPCがレジスタ30に書込ま
れ保持される。 次の35において、回転パルス信号SRは「L」レベル
か否かが判定され、「L」レベルでないときには313
へ移行し、また「L」レベルのときにはS6へ移行する
。 次の56において、U相センサ信号Suが「1」か否か
が判定され、「1」のときにはS8へ移行しまた「1」
でないときにはS7へ移行する。 S7において、V相センサ信号Svが「1」か否かが判
定され、「1」のときにはS9へ移行しまた「1」でな
いときにはSIOへ移行する。 また、S8において、V相センサ信号Svが「l」か否
かが判定され、rl」のときにはS11へ移行しまた「
1」でないときにはSIOへ移行する。 S9は、例えば第5図の位相角がO°〜30゜のときで
あり、正励磁データD、はU相コイル4Uを励磁するパ
ターンP□に設定され、一方逆励磁データDbはV相コ
イル4■を励磁するパターンPblに設定される。  
   SIOは、例えば第5図の位相角が60°〜90°のと
きであり、正励磁データD、はV相コイル4■を励磁す
るパターンPmzに設定され、一方逆励磁データD、は
W相コイル4Wを励磁するパターンpbtに設定される
。 Sllは、例えば第5図の位相角120°〜150゛の
ときであり、正励磁データD1はW相コイル4Wを励磁
するパターンPa3に設定され、−方逆励磁データDb
はU相コイル4Uを励磁するパターンPb3に設定され
る。 次の312において、S9.310.311の夫々で設
定された初期励磁相パターンである正励磁データDa及
び逆励磁データDbが出力され、U相コイル4U、V相
コイル4■、W相コイル4Wは正励磁データD、及び逆
励磁データD、に対応して正励磁あるいは逆励磁されて
、これによりロータ1は起動し始め、320へ移行する
。 一方、S5において、回転パルス信号SRが「L」レベ
ルでないときつまりr HJレベルのときには313へ
移行する。 次の313〜315は前記S6〜S8と同様であり、U
相センサ信号SuとV相センサ信号Svとの信号状態に
応じて初期励磁相パターンを設定するステップであり、
313において、U相センサ信号Suが「1」か否かが
判定され、「1」のときには315へ移行しまた「1」
でないときには314へ移行する。 314において、V相センサ信号Svが「1」か否かが
判定され、「1」のときにはS16へ移行しまた「1」
でないときにはS17へ移行する。 また、S15において、V相センサ信号Svが「1」か
否かが判定され、「1」のときにはS18へ移行しまた
「1」でないときにはS17へ移行する。 316において、例えば、第5図の位相角が30°〜6
0゛のときであり、正励磁データD、はU相コイル4U
を励磁するパターンP1に設定され、一方逆励磁データ
D、はW相コイル4Wを励磁するパターンPb2に設定
される。 S17において、例えば、第5図の位相角が90°〜1
20°のときであり、正励磁データD1は■相コイル4
vを励磁するパターンP、に設定され、一方逆励磁デー
タD、はU相コイル4Uを励磁するパターンPb3に設
定される。 S18において、例えば、第5図の位相角が150°〜
180°のときであり、正励磁データD、はW相コイル
4Wを励磁するパターンP、に設定され、一方逆励磁デ
ータD、はV相コイル4vを励磁するパターンP、に設
定される。 次の319においては、S16〜318において設定さ
れた正励磁データD、及び逆励磁データDbが出力され
、U相コイル4Uと■相コイル4■とW相コイル4Wは
正励磁データD、及び逆励磁データD、に対応して正励
磁あるいは逆励磁されて、これによりロータ1は起動し
始め、S20へ移行する。 次の320〜S21は正励磁データD、のパターンP1
・P at ’ P m3を順次シフトさせるステップ
であり(第5図参照)、S20においてORゲート19
の出力信号T3゜が「1」か否かが判定され、「1」の
ときにはS21へ移行しまた「1」でないときには32
2へ移行する。 321において、1つシフトされたパターンの正励磁デ
ータD、がレジスタ28に出力され、また逆励磁データ
D、がレジスタ29に出力される。 次の522〜S23は逆励磁データDbのパターンPb
I”Pbt−Pbxを順次シフトさせるステップで°あ
り(第5図参照)、S22においてワンショットマルチ
バイブレータ21のトリガー信号TS!が「1」か否か
が判定され、「1」のときには323へ移行し、また「
1」でないときにはS24へ移行する。 S23においては、1つシフトされたパターンの逆励磁
データD、がレジスタ29に出力され、また正励磁デー
タD、がレジスタ28に出力される。 次の324においては起動停止スイッチ26が操作され
たか否か(ロータ1の回転を停止するのか否か)が判定
され、操作されていないときにはS20へ移行し、52
0−32−4を繰返すことによりロータ1が連続して回
転駆動され、操作されたときにはS25へ移行する。 S25において、スタート・ストップコントロール信号
5TPCが「0」にセットされてレジスタ30に書込ま
れ、これによってゲート信号C3が「L」レベルとなり
、速度検出カウンタ23の作動を停止させて、ロータ1
の回転停止の準備をする。 次の326において、何れの相コイルも励磁しない正励
磁データと逆励磁データDbとが設定される。 次の327において、326で設定された正励磁データ
D1がレジスタ28に、逆励磁データDがレジスタ29
に夫々出力されてロータ1の回転が停止され、S27か
ら32へ移行する。 以上説明したように本実施例のブラシレスモータMの制
御装置においては、U相センサ信号Suと■相センサ信
号SvとでW相信号Swを合成することにより、W相セ
ンサを省略し、またU相センサ信号Suと■相センサ信
号Svと回転パルス信号S、Iとの信号状態により、ロ
ータlを起動するための初期励磁相パターンが設定され
、この初期励磁相パターンによりロータを確実に起動さ
せることが出来る。 尚、本実施例は本発明の一実施例を示すものにすぎず、
当業者であれば本発明の趣旨を逸脱することなく種々の
変形を加えることが可能である。 尚、制御部Cをマイクロコンピュータ等で構成しても良
い。 尚、ブラシレスモータMを逆転する場合の制?IIにつ
いては、正励磁データD、及び逆励磁データD、の夫々
の励磁相パターンを正転とは逆に順次シフトさせること
により可能である。 尚、ブラシレスモータMの回転速度をパルス幅変調で制
御する点は既存のDCモータと同様である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a control device for a brushless motor, and more particularly to a control device for starting and controlling a three-phase brushless motor driven by two-phase excitation. (Prior Art) In a control device for a three-phase brushless motor, for example, a commonly known brushless motor equipped with a three-phase stator and a four-pole permanent magnet rotor, the rotational position of the rotor is Three Hall elements are provided to detect A signal for switching the excitation phase of the two stators for each rotation was generated by logically processing three phase signals from the Hall elements.However, in the brushless motor control device using the Hall element described above, In order to generate the excitation phase switching signal, it was necessary to perform logic processing many times, and the circuit configuration or processing program to execute this became complicated.Therefore, instead of the Hall element, we installed it on the output shaft of the motor. Using an optical sensor that detects the slits in the rotor plate, three phase signals with a pulse width of 60 degrees or 120 degrees are generated with a phase difference of 60 degrees, and the excitation is switched every 30 degrees of the rotor. The three phase signals are directly used as a signal to switch the excitation of one of the two stators, and the signal to switch the excitation of the other stator is used as a signal to switch the excitation of the other stator. A possible method is to generate the slits by counting the number of slits according to the rotation of the rotor.This method reduces the computational processing load for generating excitation switching signals in the motor control device, and ensures accuracy even when the motor is running at high speed. (Problem to be Solved by the Invention) However, in the brushless motor control device using the optical sensor described above, when starting the motor, three phases from the optical sensor are detected. Although the stator that should be excited for one stator can be identified by the signal, the stator that should be excited cannot be identified for the other stator because the motor is not rotating and passing through the many slits described above cannot be detected. Therefore, if the other stator is energized incorrectly, the motor cannot be started and the starting of the motor becomes uncertain. (Objective of the Invention) The object of the present invention is to A three-phase brushless motor that is driven by two-phase excitation by switching the excitation state of the excitation pole every 30 degrees using three sets of phase signals with a phase difference of 60 degrees or 120 degrees and a speed pulse signal. An object of the present invention is to provide a control device for a brushless motor that can reliably start the motor. (Means for Solving the Problems) As shown in the functional block diagram of FIG. 1, the brushless motor control device according to the present invention has a phase difference of 60 degrees depending on the rotation of the rotor of a three-phase brushless motor. and a speed detection means for generating a speed pulse signal having a frequency proportional to the rotational speed of the brushless motor. 0 in the 3-phase stator of the motor
A brushless motor control device that switches an excitation phase pattern for exciting a two-phase stator in a predetermined order every 30 degree rotation of the rotor, and controls the rotational speed of the brushless motor to a desired speed according to the speed pulse signal. The speed detection means is configured such that the level of the speed pulse signal changes every 30 degrees of rotation of the rotor of the brushless motor, and the level change is synchronized with the level change of the phase signal, Initial setting control means is provided for determining the levels of the phase signal and speed pulse signal at the time of generation of the starting command to set an excitation phase pattern at the initial stage of starting. Note that, if necessary, the initial setting control means may include a discriminating means for discriminating between the levels of two specific phase signals among the three phase signals and the level of the speed pulse signal, and a predetermined series of discriminating means. The apparatus may be configured to include an excitation phase pattern selection means for selecting one excitation phase pattern from among a large number of excitation phase patterns according to the determination result of the determination means. (Function) In the brushless motor control device according to the present invention,
The phase signal generating means generates 60 degrees or 12 degrees with a phase difference of 60 degrees depending on the rotation of the rotor of a three-phase brushless motor.
Three phase signals with a pulse width of 0 degrees are generated, a speed pulse signal with a frequency proportional to the rotational speed of the brushless motor is generated by the speed detection means, and the three phase signals of the brushless motor are detected based on these three sets of phase signals. The excitation phase pattern for exciting the two-phase stator in the stator is controlled to switch in a predetermined order every 30 degrees of rotation of the rotor, and the rotational speed of the brushless motor is controlled to a desired speed according to the speed pulse signal. Ru. When starting the brushless motor, the initial setting control means determines the levels of the phase signal and speed pulse signal and sets the excitation phase pattern at the initial stage of starting, so that the brushless motor is reliably started. (Effects of the Invention) According to the brushless motor control device according to the present invention, as explained above, at the time of starting the brushless motor, based on the phase signal and the level of the speed pulse signal that changes every 30 degrees of rotation, Since the excitation phase pattern at the initial stage of startup is set, the brushless motor is reliably started with a strong torque, and since the rotation of the rotor is accelerated after startup, the time required for the rotation speed to rise is shortened. (Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. As shown in FIG. 2, this embodiment has a four-pole permanent magnet rotor 1 in which S poles and N poles are alternately arranged, and three excitation poles U-
This is a control device for controlling a three-phase, four-pole brushless motor M consisting of a three-phase stator 2 having V-W by two-phase excitation, and particularly relates to a control device characterized in starting control of the motor M. It is connected to the rotating slit plate 3 which is fixed to the motor shaft 1a of the rotor 1 and rotates with the rotation of the rotor 1.
A phase sensor 5U, a V-phase sensor 5v corresponding to the V-phase excitation coil 4■, and a rotation pulse sensor 6 for optically detecting the rotation speed and rotation angle of the brushless motor M are provided to start the brushless motor M. U phase sensor 5U at
The W-phase signal Sw is synthesized from the U-phase sensor signal 5ua outputted from the V-phase sensor signal 5v and the V-phase sensor signal Sv outputted from the V-phase sensor 5v, and control is performed based on these signals S1, 5v-5W and the rotation pulse signal SII. This is what I did. When the motor M is started, in the rotation range of the rotor 1 of 60 degrees indicated by the signal states of the U-phase sensor signal SU and the ■-phase sensor signal Sv, when the rotation pulse signal SR is at the "L" level, the first half of the rotation range is 30 degrees. The excitation phase pattern of 30" is set as the initial excitation phase pattern, and when the rotation pulse signal SR is at the "H" level, the excitation phase pattern of 30" in the latter half is set as the initial excitation phase pattern.
This is to ensure that the . As shown in Fig. 2, the brushless motor M has an S pole and an N pole.
A four-pole rotor 1 with alternating poles, U phase, ■ phase,
It is composed of a three-phase stator 2 of W phase, U phase, V phase, W phase.
Excitation coils (hereinafter referred to as a U-phase coil 4U, a V-phase coil 4, and a W-phase coil 4W) are wound around each phase in the same manner as in the existing brushless motor M. The excitation angle for exciting each phase coil of the U-phase coil 4U-V-phase coil 4V-W-phase coil 4W of the brushless motor M is the interphase angle of the U phase, V phase, and W phase, as shown in FIG. From 120° which is 9 to 9 which is the opening angle of each magnetic pole of rotor l
0" is subtracted from 30@ as a unit angle. In the case of one-phase excitation, the unit angle is 30 degrees, and in the case of two-phase excitation, it is 60 degrees, which is twice the unit angle. When the three-phase stator 2 is controlled by two-phase excitation, as shown in FIG.
- It is necessary to have different polarity combinations of N and S poles on the W side, such as U phase N pole - V phase S pole, U phase N pole - W phase S pole, ■ phase N pole - W phase S pole , V-phase N pole-tJI'ls pole, WIIIN pole-U-phase S pole, and W-phase N pole-V-phase S pole. Therefore, the direction of current corresponding to the six combinations is U
Phase → V phase, U phase → W phase, V phase → W phase, ■ phase → U phase, W phase → U phase, W phase → ■ phase, U phase coil 4U-V phase coil 4V-W phase It is necessary to selectively switch the direction of the current for the coil 4W, and the direction of the current can be switched using two types of transistors UA that are part of the driver shown in Figure 4.
・Controlled by switching vA-WA・U, -V, and -W, respectively. As shown in FIG. 3, the rotary slit plate 3 is a circular metal plate fixed to the motor shaft 1a, and has a 30° curved slit 7 on its outer periphery for detecting speed and rotation angle. Six curved slits 8U are formed at intervals, and on the inner circumferential side of the slits 7, a pair of curved slits 8U extending over an angle of 60' for the U finger sensors 5U are symmetrical with respect to the axis of the motor shaft 1a. 60 mm on the inner circumferential side of this slit 8U.
A pair of curved slits 8v for the finger sensors 5, extending over an angle of The arrow 9 indicates the forward rotation direction of the brushless morph M. At one point in the circumferential direction of the rotary slit plate 3, the plane A U-shaped sensor mounting block 10 is provided to sandwich the rotary slit plate 3 in a non-contact manner, and this sensor mounting block 10 includes a light emitting element (such as a photodiode) and a light receiving element (such as a phototransistor). Three sets of photosensors are connected to each of the slits 7, 8U, 8■
They are installed in such a way that they correspond to each other. As shown in FIG. 5, from the rotating balsa sensor 6 corresponding to the slit 7, a rectangular pulse-shaped rotating pulse signal S1 repeats "L" level and "H" level every 30 degrees.
1 is output, and the U finger sensor 5U corresponding to the slit 8U and the ■finger sensor 5■ corresponding to the slit 8■
Inverters 15 and 16 are interposed in the output lines of the U-phase sensor 5U and the U-phase sensor signal Su, which becomes "L" level when facing the slit 8U, is output from the finger sensor 5V. When facing slit 8V r L J
The phase II sensor signal Sv, which is the level, is output. Next, a control device for controlling the brushless morph M will be explained based on the block diagram of FIG. 4. This control device includes a start/stop switch (STPSW) 26 for starting/stopping the motor M, a rotary slit plate 3, the sensors 5U/5V/6, inverters 15/16, a NAND gate 17, a speed command section B, and a control section C. It consists of a driver section. The start/stop switch 26 is activated only when it is operated.
Return type 0N10FF that outputs “L” level signal ST
This signal ST is output to the phase switching circuit 27. In the phase switching circuit 27, this signal ST is input to the terminal CK of a JK flip-flop (not shown), and a start/stop control signal 5TP is output from the output terminal Q.
C is output to register 30. The register 30 holds this start/stop control signal 5TPC while outputting a gate signal GS substantially the same as this signal to the AND gate 22. That is, each time the start/stop switch 26 is operated, the signal 5TPC and the gate signal GS are alternately inverted to rHJ level and "L" level signal, and when the signal is "H" level, the brushless morph M is activated. Rotationally driven. The rotation pulse signal SII from the rotation pulse sensor 6 is transmitted to the one-shot multivibrator 21 and the phase switching circuit 2.
7, enable terminal EN of the pulse width calculator 32, and A
It is output to the input terminal of the ND gate 22, and the AND gate 2
A clock signal CL of 500 KH is input to the input terminal of the AND gate 22, and the output line of the AND gate 22 is connected to the clock terminal CK of the speed detection counter 23. Furthermore, the one-shot multi-by-break 21 outputs a trigger signal T1 every 60'' at the rising edge of the rotation pulse signal S. The speed detection counter 23 counts the clock signal CL when the rotation pulse signal St input to the AND gate 22 and the gate signal GS are both rl (J level). The counted value, that is, the speed detection signal N, is output to the pulse width calculator 32. That is, when the rotation pulse signals S and l are at the rH level, the speed detection counter 23 counts the clock signal CL and outputs the speed signal N. Due to this, the speed detection counter 23
is reset by the trigger signal T1 every 60'' output at the timing of the rise of the rotation pulse signal SR. The speed command section B is composed of a potentiometer 14, etc.
The selected signal is converted into a speed command signal NO by the A/D converter 33 and then output to the pulse width calculator 32. In the pulse width calculator 32, the speed of the brushless morph M is controlled by pulse width modulation based on the speed signal N input from the speed detection counter 23 and the speed command signal NO input from the A/D converter 33. Pulse width for (
Driver part includes PNP transistor UA/V
- The pulse width of the positive excitation control pulse applied to WA is calculated at the timing of every 60 falling edges of the rotation pulse signal S8, and the pulse width signal PWS is temporarily stored in the register 31 and is also applied to the gate circuit 34U. It outputs 34V and 34W respectively. That is, the pulse width signal PW stored in the register 31
S is updated every 60'' with the latest calculated pulse width signal PWS. The U-phase sensor signal SLI from the U-phase sensor 5U is sent to the one-shot multipipe rake 18 and the NAND gate 17.
The V-phase sensor signal Sv from the V-phase sensor 5■ is outputted to one input terminal of the one-shot multi-by-break 18, the other input terminal of the NAND gate 17, and the phase switching circuit 27. This NAN
The D gate 17 receives the U-phase sensor signal Su and the V-phase sensor signal S.
The NAND gate 17 outputs the W-phase signal Sw (see FIG. 5) from the NAND gate 17 to the one-shot multivibrator 18 and the phase switching circuit 27. The one-shot multivibrator 18 outputs a trigger signal at the falling edge of each of the U-phase sensor signal S0, the ■-phase sensor signal Sv, and the W-phase signal Sw. The output lines of the books are respectively connected to the input terminals of the OR gate 19, and from the OR gate 19 the phase angle 6
The trigger signal for each 0° (see Figure 5) is sent to the phase switching circuit 27.
Signal T, to. is output as The phase switching circuit 27 receives the signal T from the OR gate 19,
. Based on the trigger signal T s i from the one-shot multi-by-break 21 and the rotation pulse signal SR, U
This is for switching and controlling the excitation of the phase coil 4U, the ■phase coil 4v, and the W-phase coil 4W. The phase switching circuit 27 is connected to the CPU (central processing unit) and the RO.
M (read-only memory) and RAM (random
As shown in Fig. 6, this ROM has three types of positive excitation phase patterns P1, Pl, and Pm3 that positively excite any of the phase coils 4U, 4■, and 4W. Positive excitation data Da and each phase coil 4U・4V・
Reverse excitation phase pattern Pb+- that reverse excite any of 4W
Three types of reverse excitation data D, Pbt-P, 3, are stored. 3 types of forward excitation data D1 and 3 types of reverse excitation data D
, "1" indicates the excitation phase and rQJ indicates the non-excitation phase, and the positive excitation data D of the pattern P□・P@t'Pm'J,
are respectively U phase coil 4U, ■ phase coil 4V-W phase coil 4
The reverse excitation data Db of the pattern PbI-Pbz-Pb3 specifies the excitation of the V-phase coil 4, the V-W phase coil 4W, and the U-phase coil 4U, respectively. The excitation phase pattern of the motor is determined by the combination of the forward excitation phase pattern P□・P, 2・P83 and the reverse excitation phase pattern Phi・PItl'Pb3, but for the forward excitation data D, the signal T P for each input of so, →
The reverse excitation data D is switched in the order of Pat→pus→P1, and the reverse excitation data D is switched in the order of PbI=Pb2→Pb2→P0 every time the trigger signal T s i is input. The switching control of the patterns during starting and driving of the motor M will be described later based on the flowchart of FIG. 7, and a control program for this switching control is stored in the ROM. The phase switching circuit 27 outputs forward excitation data D to the register 28 and reverse excitation data Db to the register 29. The register 28 temporarily stores the positive excitation data D1 and also stores the positive excitation data D. However, when the pattern is P1, the U-phase positive excitation signal Gu is output to the U sum gate circuit 34U, and the pattern pH! When , ■ Output the phase positive excitation signal Gv to the V sum gate circuit 34V,
In the case of pattern Pm3, the W-phase positive excitation signal Gw is output to the W-sum gate circuit 34W. On the other hand, in the register 29, the reverse excitation data Db is temporarily stored, and the reverse excitation data Db is stored in the pattern P.
When the pattern is b3, the U-phase excitation signal CCu@outputs to the base of the U-phase transistor U8, when the pattern Pbl, the phase excitation signal CCv is output to the base of the phase ■ transistor, and when the pattern pbz, the W-phase reverse excitation is performed. The signal CCw is output to the base of the W-phase transistor W3. When the U-sum gate circuit 34U receives the U-phase positive excitation signal Gu, the gate opens and the pulse width signal PWS is output to the U-phase counter 35.
It is output to the preset terminal PR3 of U. This means that the V sum gate circuit 34V and the W sum gate circuit 3
The same goes for 4W. ■ When the sum gate circuit receives the V-phase positive excitation signal Gv, the pulse width signal PWS is output to the V-phase counter 3.
5V is output to terminal PR3, and the W sum gate circuit also outputs W
Upon receiving the positive phase excitation signal G8, the pulse width signal PWS is output to the terminal PR3 of the W-phase counter 35W. Next, the U-phase counter 35U is a subtraction counter, and receives the pulse width signal pws from the U sum gate circuit 34U, a clock signal CL of 500 KH at its terminal CK, and a clock signal CL of 2 KH at its load terminal LD. Upon receiving the clock signal, the U-phase counter 35U sets the pulse width every time it receives a load signal of 2KH, and by counting the clock signal CL, the pulse width commanded by the pulse width signal PWS is subtracted. It continues to be output to a certain U-phase positive excitation count signal Ku@U-phase discrimination circuit 36U. This means that the ■phase counter 35V and the W phase counter 35V
The same goes for W, and the V-phase counter 35■ outputs the phase positive excitation count signal Kv to the phase discrimination circuit 36V, and the W-phase positive excitation count signal Kw is output from the W-phase counter 35W to the W phase discrimination circuit 36W. is output. The U-phase discrimination circuit 36U is composed of an OR gate, a one-shot multi-by-break, and an RS flip-flop, and discriminates whether the U-phase positive excitation count signal Ku from the U-phase counter 35U is 0 (the U-phase coil 4U is set to U-phase positive excitation count signal K for positive excitation by cycle
This is a circuit for stopping the excitation of the U-phase coil 4U when u is 0, and the positive excitation count signal Ku from the U-phase counter 35U is input to the OR gate, and the output signal of the OR gate is passed through the one-shot multi-by-break. A clock signal of 2KH is input to the terminal R of the RS flip-flop, and the U-phase positive excitation control pulse Pu from the output terminal Q is input to the base of the U-phase transistor UA. is output to. That is, the "L" level U-phase positive excitation control pulse Pu, which falls every time the clock signal of 2KH is inputted and rises when the U-phase positive excitation count signal Ku reaches 0, is applied to the U-phase transistor UA.
is output to the base of This means that ■phase discrimination circuit 36V and W phase discrimination circuit 36W
The same goes for the “L” level V that rises when the falling V-phase positive excitation count signal Kv reaches 0 for each clock signal.
The phase positive excitation control pulse Pv is output to the base of the phase transistor ■, and the W-phase positive excitation control pulse at the "L" level rises when the falling W-phase positive excitation count signal Kw reaches 0 every clock signal. Pw is output to the base of the W-phase transistor W^. The above U-phase coil 4U, ■phase coil 4■, and W-phase coil 4W
The driver section for the above-mentioned PNP) transistor UA'Va''WA and the NPN transistor U,
■, ・Wa and high frequency diode D1u-D1v-Dl ・Dzu' as a flywheel diode
It is composed of Dzv-Dzw. Regarding the U-phase, the emitter of the transistor UA is connected to a DC power supply, the collector of the transistor UA is connected to the collector of the transistor U, and one end of the U-phase coil 4U is connected to the connection point. Connect diode D between the emitter and star as shown.
It+ is connected, a diode [)zu is connected as shown between the emitter and collector of the transistor U3, and the emitter of the transistor U3 is grounded. This is the same as above for the ■ phase and W phase, and the ■ phase coil 4 is connected to the connection point of the V phase transistors VA and VB.
One end of V is connected, and W phase transistors Wa and W
One end of the W-phase coil 4W is connected to the connection point of 3.
The U-phase coil 4U, the V-phase coil 4■, and the W-phase coil 4W are star-connected. For example, as in the case of a phase angle of 15° in FIG.
When the U-phase positive excitation control pulse Pu is applied to the base of the U-phase transistor Us, and the V-phase common excitation signal CCv is applied to the base of the ■phase transistor ■, the transistor UA has a duty ratio corresponding to the pulse width signal PWS. The current from the DC power supply is turned on and off so that
The flow goes from V to transistor ■ to ground, and the U-phase coil 4U is positively excited and the V-phase coil 4V is reversely excited. Then, as the duty ratio increases (pulse width increases), the conduction time of the transistors UA'VA and WA of each phase becomes longer, and the pulse width modulation causes each phase coil 4U and 4
The current flowing through v·4W increases, and the rotational speed of the brushless morph M increases. At this time, each time the transistor UA chops from ON to OFF, current flows in the same direction as before through the U-phase coil 4U and V-phase coil 4■ due to self-induction.
This induced current flows along the circuit of U-phase coil 4U - V-phase coil 4v → transistor V → diode Dzu- + U-phase coil 4U, and current flows continuously between U-phase coil 4U and V-phase coil 4V. Become. That is, the flywheel diode D zu-D zv
-I) zw is provided for pulse width modulation. Furthermore, when the ■phase transistor V is switched from ON to OFF, the self-induced current flows from U-phase coil 4U to V-phase coil 4.
v→diode D r v"" U-phase transistor UA
- Since the self-induced current flows along the circuit of the +U phase coil 4U, the self-induced current is effectively utilized. Next, switching control of the excitation phase pattern at the time of starting and driving the brushless morph M will be explained with reference to the flowchart of FIG. 7, but first a brief overview thereof will be given. As can be seen from FIG. 5, the combinations of the U-phase sensor signal Su and the V-phase sensor signal Sv and the positive excitation phase patterns corresponding to each combination are as shown in Table 1. Table 1 When starting the motor M, the positive excitation phase pattern P0 and Pat"Pa according to the combination of the signal Su and the signal Sv (signal state B)
3 is determined, but there are two possible reverse excitation phase patterns Pbl'pbz・Pb3 for each signal state.
For example, phase angle 0! ~60°, the first half of 30° is a pattern P in which V-phase coil 4 is reversely excited (Db: 01
0), and the pattern Pbt (Db: 001) is that the W-phase coil 4W is reversely excited in the latter half of 30°. Therefore, based on the signal level of the rotation pulse signal S, it is possible to determine whether it is the first half of 30' or the second half of 30 degrees. That is, as shown in Table 2 below, when the rotation pulse signal SL1 is at the "L" level, it is at the first half of 30 degrees, and when rH
, level is the latter half 30'', so the initial excitation phase pattern at startup can be set based on the signal level of each phase sensor signal Su'Sv and rotation pulse signal SII+.Table 2 Next, the above-mentioned The steps of the startup control performed by the phase switching circuit 27 will be explained with reference to the flowchart in FIG. Steps are handled in the same way), initial settings are performed and S2
Move to. In S2, it is determined whether or not the start/stop switch 26 has been operated. If it has not been operated, the process moves to S3. The start/stop control signal 5TPC is set to 0, which is written to the register 30, and the process proceeds from S3 to 32.
Steps S2 and S33 are repeated at minute intervals, and when the start/stop switch 5TPSW26 is operated, the step moves to S34. In S4, the start/stop control signal 5TPC is set to "1", and this start/stop control signal 5TPC is written into the register 30 and held. In the next step 35, it is determined whether the rotation pulse signal SR is at the "L" level, and if it is not at the "L" level, the
When the level is "L", the process moves to S6. In the next step 56, it is determined whether the U-phase sensor signal Su is "1" or not, and when it is "1", the process moves to S8 and the signal is "1" again.
If not, the process moves to S7. In S7, it is determined whether the V-phase sensor signal Sv is "1" or not. When it is "1", the process moves to S9, and when it is not "1", the process moves to SIO. Further, in S8, it is determined whether or not the V-phase sensor signal Sv is "l", and when it is "rl", the process moves to S11 and "
If the value is not 1, the process moves to SIO. S9 is, for example, when the phase angle in FIG. 5 is 0° to 30°, and the forward excitation data D is set to a pattern P□ that excites the U-phase coil 4U, while the reverse excitation data Db is set to a pattern P□ that excites the U-phase coil 4U. The pattern Pbl is set to excite 4■.
SIO is, for example, when the phase angle in FIG. The pattern pbt is set to excite the coil 4W. Sll is, for example, when the phase angle is 120° to 150° in FIG.
is set to pattern Pb3 that excites the U-phase coil 4U. In the next step 312, the forward excitation data Da and reverse excitation data Db, which are the initial excitation phase patterns set in S9.310.311, are output, and the U-phase coil 4U, V-phase coil 4■, and W-phase coil 4W are output. is forwardly excited or reversely excited in accordance with the forward excitation data D and reverse excitation data D, and as a result, the rotor 1 starts to start, and the process moves to 320. On the other hand, in S5, when the rotation pulse signal SR is not at the "L" level, that is, when it is at the rHJ level, the process moves to 313. The following 313 to 315 are the same as S6 to S8 above, and U
a step of setting an initial excitation phase pattern according to the signal states of the phase sensor signal Su and the V-phase sensor signal Sv,
In 313, it is determined whether the U-phase sensor signal Su is "1" or not, and when it is "1", the process moves to 315 and the signal is "1"
If not, the process moves to 314. In step 314, it is determined whether or not the V-phase sensor signal Sv is "1".
If not, the process moves to S17. Further, in S15, it is determined whether the V-phase sensor signal Sv is "1" or not. When it is "1", the process moves to S18, and when it is not "1", the process moves to S17. 316, for example, if the phase angle in FIG.
0゛, and the positive excitation data D is U-phase coil 4U.
The reverse excitation data D, on the other hand, is set to a pattern Pb2 that excites the W-phase coil 4W. In S17, for example, if the phase angle in FIG.
20°, and the positive excitation data D1 is for phase coil 4.
The reverse excitation data D, on the other hand, is set to a pattern Pb3 that excites the U-phase coil 4U. In S18, for example, if the phase angle in FIG.
180°, and the forward excitation data D is set to a pattern P that excites the W-phase coil 4W, while the reverse excitation data D is set to a pattern P that excites the V-phase coil 4v. In the next step 319, the forward excitation data D and reverse excitation data Db set in S16 to 318 are output, and the U-phase coil 4U, ■ phase coil 4■, and W-phase coil 4W output the forward excitation data D and reverse excitation data D. The rotor 1 is forwardly excited or reversely excited in accordance with the excitation data D, and thereby the rotor 1 starts to start, and the process moves to S20. The next 320 to S21 is the pattern P1 of the positive excitation data D.
・This is a step of sequentially shifting P at 'P m3 (see FIG. 5), and in S20 the OR gate 19
It is determined whether the output signal T3° is "1" or not, and when it is "1", the process moves to S21, and when it is not "1", the process moves to S21.
Move to 2. At 321, the forward excitation data D of the pattern shifted by one is output to the register 28, and the reverse excitation data D is output to the register 29. The next 522 to S23 are patterns Pb of reverse excitation data Db.
This is a step of sequentially shifting Pbt-Pbx (see Fig. 5), and in S22 it is determined whether the trigger signal TS! of the one-shot multivibrator 21 is "1", and if it is "1", the process advances to 323. Migrate and also '
1", the process moves to S24. In S23, the reverse excitation data D of the pattern shifted by one is output to the register 29, and the forward excitation data D is output to the register 28. In the next step 324, it is determined whether the start/stop switch 26 has been operated (or not to stop the rotation of the rotor 1), and if it has not been operated, the process moves to S20, and 52
By repeating steps 0-32-4, the rotor 1 is continuously driven to rotate, and when the rotor 1 is operated, the process moves to S25. In S25, the start/stop control signal 5TPC is set to "0" and written to the register 30, and as a result, the gate signal C3 becomes "L" level, the operation of the speed detection counter 23 is stopped, and the rotor 1
Prepare to stop rotating. In the next step 326, forward excitation data and reverse excitation data Db that do not excite any phase coil are set. In the next step 327, the forward excitation data D1 set in 326 is stored in the register 28, and the reverse excitation data D is stored in the register 29.
The rotation of the rotor 1 is stopped, and the process moves from S27 to S32. As explained above, in the control device for the brushless motor M of this embodiment, the W-phase signal Sw is synthesized with the U-phase sensor signal Su and the ■-phase sensor signal Sv, thereby omitting the W-phase sensor and An initial excitation phase pattern for starting the rotor l is set based on the signal states of the phase sensor signal Su, the ■phase sensor signal Sv, and the rotation pulse signals S and I, and the rotor is reliably started using this initial excitation phase pattern. I can do it. Note that this example merely shows one example of the present invention.
Those skilled in the art can make various modifications without departing from the spirit of the invention. Note that the control section C may be configured with a microcomputer or the like. Furthermore, what are the restrictions when reversing the brushless motor M? Regarding II, this is possible by sequentially shifting the excitation phase patterns of the forward excitation data D and the reverse excitation data D in a direction opposite to the forward rotation. Note that the rotational speed of the brushless motor M is controlled by pulse width modulation, similar to existing DC motors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るブラシレスモータの制御装置の機
能ブロック図、第2図〜第7図はブラシレスモータの制
御装置の実施例を示すもので、第2図はブラシレスモー
タの要部縦断面図、第3図は回転スリット板と3組のセ
ンサの正面図、第4図はブラシレスモータの制御装置の
構成図、第5図は各相のセンサ信号と各相コイルの励磁
及び逆励磁等を示す動作タイムチャート、第6図はブラ
シレスモータを起動するときの各相コイルの正励磁及び
逆励磁のパターンを説明する説明図、第7図は制御装置
で行なうブラシレスモータ起動制御ルーチンのフローチ
ャートである。 M・・ブラシレスモータ、  1・・ロータ、1a・・
モータ軸、  2・・ステータ、 U・■・W・・夫々
U相・■相・W和動磁極、 3・・回転スリット板、 
4U・4■・4W・・夫々U相コイル・V相コイル・W
相コイル、  5U・5■・・夫々U相センサ・■相セ
ンサ、  6・・回転パルスセンサ、  7・・湾曲状
スリット、8U・8v・・夫々湾曲状スリット、  1
7・・NANDゲート、 21・・ワンショットマルチ
バイブレーク、 23・・速度検出カウンタ、26・・
起動停止スイッチ、 27・・相切換回路、 28・・
レジスタ、 29・・レジスタ、32・・パルス幅演算
器、 33・・A/D変換器、 35U・35V・35
W・・夫々各相のカウンタ、 B・・速度指令部、 C
・・制御部、D・・ドライバ部、 Ua  ” Va 
 ’WA ・・夫々各相のPNP トランジスタ、 U
、・■3 ・W、・・夫゛々各相のNPN)ランジスタ
、 D、U−D、v・DIM・ ・ダイオード、  D
2U−D!V−Dzw ・・ダイオード、 Dl ・・
正励磁データ、Db ・・逆励磁データ。 特 許 出 願 人  ブラザー工業株式会社] □ニコ 第1図
Fig. 1 is a functional block diagram of a control device for a brushless motor according to the present invention, Figs. 2 to 7 show embodiments of the control device for a brushless motor, and Fig. 2 is a vertical cross-section of essential parts of the brushless motor. Figure 3 is a front view of the rotating slit plate and three sets of sensors, Figure 4 is a configuration diagram of the brushless motor control device, and Figure 5 is the sensor signal of each phase and the excitation and reverse excitation of each phase coil, etc. FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the pattern of forward excitation and reverse excitation of each phase coil when starting the brushless motor, and FIG. 7 is a flowchart of the brushless motor startup control routine performed by the control device. be. M...Brushless motor, 1...Rotor, 1a...
Motor shaft, 2. Stator, U, ■, W... U-phase, ■-phase, and W harmonic magnetic poles, respectively, 3. Rotating slit plate,
4U, 4■, 4W, respectively U phase coil, V phase coil, W
Phase coil, 5U/5■... U phase sensor/■ phase sensor, respectively, 6... Rotating pulse sensor, 7... Curved slit, 8U/8V... Curved slit, respectively, 1
7...NAND gate, 21...One-shot multi-by-break, 23...Speed detection counter, 26...
Start/stop switch, 27... Phase switching circuit, 28...
Register, 29...Register, 32...Pulse width calculator, 33...A/D converter, 35U/35V/35
W...Counter for each phase, B...Speed command section, C
...Control section, D...Driver section, Ua" Va
'WA...PNP transistor for each phase, U
,・■3 ・W, ・NPN) transistor for each phase, D, UD, v・DIM・ ・Diode, D
2U-D! V-Dzw...Diode, Dl...
Forward excitation data, Db... Reverse excitation data. Patent applicant: Brother Industries, Ltd.] □Nico Figure 1

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)3相のブラシレスモータのロータの回転に応じて
60度の位相差にて60度または120度のパルス幅の
3つの位相信号を発生する位相信号発生手段と、前記ブ
ラシレスモータの回転速度に比例した周波数の速度パル
ス信号を発生する速度検出手段とを備え、前記ブラシレ
スモータの3相のステータ中の2相のステータを励磁す
る励磁相パターンを前記ロータの30度の回転毎に所定
順序にて切換えると共に、前記速度パルス信号に従って
前記ブラシレスモータの回転速度を所望速度に制御する
ブラシレスモータの制御装置であって、前記速度パルス
信号のレベルが前記ブラシレスモータのロータの30度
の回転毎に変化しそのレベル変化が前記位相信号のレベ
ル変化と同期するように前記速度検出手段を構成し、 前記ブラシレスモータの起動指令の発生時における前記
位相信号及び速度パルス信号のレベルを判別して起動初
期の励磁相パターンを設定する初期設定制御手段を設け
たことを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
(1) Phase signal generating means for generating three phase signals having a pulse width of 60 degrees or 120 degrees with a phase difference of 60 degrees according to the rotation of the rotor of a three-phase brushless motor, and the rotational speed of the brushless motor. and speed detection means for generating a speed pulse signal with a frequency proportional to the frequency, the excitation phase pattern for exciting two of the three-phase stators of the brushless motor is set in a predetermined order every 30 degrees of rotation of the rotor. and controlling the rotational speed of the brushless motor to a desired speed according to the speed pulse signal, wherein the level of the speed pulse signal changes every 30 degrees of rotation of the rotor of the brushless motor. The speed detecting means is configured such that the level change is synchronized with the level change of the phase signal, and the speed detecting means is configured to determine the level of the phase signal and the speed pulse signal at the time of generation of the start command of the brushless motor to detect the initial start of the brushless motor. 1. A control device for a brushless motor, comprising initial setting control means for setting an excitation phase pattern.
(2)前記初期設定制御手段は、前記3つの位相信号中
の特定の2つの位相信号のレベルと前記速度パルス信号
のレベルとを判別する判別手段と、予め定められた一連
の多数の励磁相パターン中から1つの励磁相パターンを
前記判別手段の判別結果に従って選択する励磁相パター
ン選択手段とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載のブラシレスモータの制御装置。
(2) The initial setting control means includes a determining means for determining the level of two specific phase signals among the three phase signals and the level of the speed pulse signal, and a predetermined series of a large number of excitation phases. 2. The control device for a brushless motor according to claim 1, further comprising excitation phase pattern selection means for selecting one excitation phase pattern from patterns according to the determination result of said determination means.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009170647A (en) * 2008-01-16 2009-07-30 Toshiba Corp Circuit board support structure for electronic equipment

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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