[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JPH0421390A - Brushless motor drive system - Google Patents

Brushless motor drive system

Info

Publication number
JPH0421390A
JPH0421390A JP2124381A JP12438190A JPH0421390A JP H0421390 A JPH0421390 A JP H0421390A JP 2124381 A JP2124381 A JP 2124381A JP 12438190 A JP12438190 A JP 12438190A JP H0421390 A JPH0421390 A JP H0421390A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
position detection
phase
circuit
detection signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2124381A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuuichi Nanae
裕一 名苗
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2124381A priority Critical patent/JPH0421390A/en
Publication of JPH0421390A publication Critical patent/JPH0421390A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To regulate the phase of driving current electrically to a predetermined amount by obtaining a sine wave and a cosine wave from two position detecting elements and then adding/subtracting one of them to/from the other with same ratio through an amplifier. CONSTITUTION:A variable gain amplifier 52c multiplies a 90 deg. leading position detection signal C by K to produce a signal KC which is then added to a position signal S in an adder/subtractor 52a thus producing a position detection signal +Ss having phase lead alpha ahead S. A variable gain amplifier 52d multiplies a 90 deg. phase leading position detection signal -S by K to produce a signal -KS which is then added to the position detection signal C in an adder/subtractor 52b thus producing a position detection signal +Cs having phase lead alpha ahead S. The adder/subtractor then adds the signals +Ss, +Cs and their inverted signals -Ss, -Cs, while weighing according to a resistance ratio, thus combining the timing signal.

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。[Detailed description of the invention] The present invention will be explained in the following order.

A、産業上の利用分野 B、発明の概要 C1従来の技術 り1発明が解決しようとする課題 E課題を解決するための手段 F1作用 G、実施例 G1.ブラシレスモータの構成と位置検出素子の配置(
第1図) Gx、ブラシレスモータ駆動回路の構成(第2図、第3
図) G3.実施例の動作および作用(第4図、第5図)G4
.応用例(第6図、第7図) H1発明の効果 A産業上の利用分野 本発明は、特に両方向に回転する鉄心型ブラシレスモー
タの多相駆動に好適なブラシレスモータの駆動方式に関
するものである。
A. Industrial field of application B. Outline of the invention C1. Prior art 1. Problem to be solved by the invention E. Means for solving the problem F1. Effect G. Example G1. Brushless motor configuration and position detection element arrangement (
Figure 1) Configuration of Gx and brushless motor drive circuit (Figures 2 and 3)
Figure) G3. Operation and effects of the embodiment (Figures 4 and 5) G4
.. Application Examples (Figures 6 and 7) H1 Effects of the Invention A Industrial Field of Application The present invention relates to a brushless motor drive system that is particularly suitable for multi-phase drive of an iron-core brushless motor that rotates in both directions. .

B2発明の概要 本発明は、多相の磁気回路構成のブラソレスモ−タの駆
動方式において、 2個の位置検出素子の出力を正弦波、余弦波とし、これ
らを増幅手段を通して互いに他方へ同じ比率で加減算す
ることにより、 多相駆動におけるスイッチングのタイミングを電気的に
任意に進められるようにしたものである。
B2 Summary of the Invention The present invention is a method of driving a brushless motor having a multi-phase magnetic circuit configuration, in which the outputs of two position detection elements are made into sine waves and cosine waves, and these waves are sent to each other at the same ratio through an amplification means. By adding and subtracting, the switching timing in multiphase drive can be electrically advanced as desired.

C1従来の技術 従来より、ロータにマグネットを配し、ステータに多相
の磁気回路を構成する駆動コイルとホール素子等の位置
検出素子を配して、この位置検出素子により上記マグネ
ットの位置検出を行い、駆動コイルに流す電流を制御し
て常にマグネットに回転力を発生させ、ロータを回転さ
せるブラシレスモータが知られている。このようなブラ
シレスモータの駆動装置の従来例としては、特開昭60
−134792号に開示したものなどがある。さらに、
ブラシレスモータには、ステータ側の構成による種類と
して、駆動コイルを鉄芯のスロットに巻いた構成のもの
が知られている。
C1 Conventional technology Conventionally, a magnet is arranged on the rotor, and a drive coil and a position detection element such as a Hall element, which constitute a multiphase magnetic circuit, are arranged on the stator, and the position of the magnet is detected by this position detection element. Brushless motors are known in which a rotor is rotated by controlling the current flowing through a drive coil to constantly generate rotational force in a magnet. A conventional example of such a drive device for a brushless motor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60
There is one disclosed in No.-134792. moreover,
BACKGROUND ART Known brushless motors have a structure in which a drive coil is wound around a slot in an iron core, as a type of brushless motor based on the structure on the stator side.

D3発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の技術における鉄芯型のブラシ
レスモータでは、駆動コイルに大電流が流れた場合、そ
の電流が作る磁界の影響を受けてホール素子等の位置検
出素子の出力波形が歪んだり、あるいは駆動電流のスイ
ッチングのタイミングが遅れたりして、モータの特性が
十分出せない問題点があった。また、高速回転時におい
ては、駆動コイルのインダクタンスのために、上記スイ
ッチングのタイミングに対して駆動電流が遅れ、回転数
を十分に上昇させることができない問題点があった。こ
の場合、回転方向が一方向で一定速のスピンドルモータ
などにおいては、位置検出素子のマウント位置を進み方
向にずらして駆動電流の位相を進ませるなどあ方法が知
られているが、両方向回転の場合あるいは可変速の場合
には、進み量が変化するため、限られた場合にしか適用
することができなかった。
D3 Problems to be Solved by the Invention However, in the iron-core brushless motor according to the above-mentioned conventional technology, when a large current flows through the drive coil, the position detection element such as a Hall element is affected by the magnetic field created by the current. The problem was that the output waveform of the motor was distorted, or the switching timing of the drive current was delayed, making it impossible to obtain sufficient motor characteristics. Furthermore, during high-speed rotation, the drive current lags behind the timing of the switching due to the inductance of the drive coil, resulting in the problem that the rotation speed cannot be increased sufficiently. In this case, for spindle motors that rotate in one direction and at a constant speed, there are known methods, such as shifting the mounting position of the position detection element in the advancing direction to advance the phase of the drive current. In the case of variable speed or variable speed, the amount of advance changes, so it could only be applied in limited cases.

本発明は、上記問題点を解決するために創案されたもの
で、駆動電流の位相を電気的に所定量に調整することが
できるブラシレスモータの駆動方式を提供することを目
的とする。
The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a brushless motor drive method that can electrically adjust the phase of a drive current to a predetermined amount.

E9課題を解決するための手段 上記の目的を達成するための本発明のブラシレスモータ
の駆動方式の構成は、 駆動コイルに流す電流を制御してマグネットから成るロ
ータを回転させる手段と、 上記マグネットの位置検出素子をそれぞれの出力が正弦
波、余弦波となるように電気角90度で上記駆動コイル
の電流の作る磁界の影響を受けない位置に2個配置し、 外部からの電気信号でゲインが変化する増幅手段を通し
て上記正弦波、余弦波を互いに他方に加減算し、 その加減算の結果から上記電流の制御に必要なタイミン
グを作成することを特徴とする。
E9 Means for Solving Problem The structure of the drive system of the brushless motor of the present invention to achieve the above-mentioned object is as follows: means for controlling the current flowing through the drive coil to rotate a rotor made of magnets; Two position detection elements are placed at a 90 degree electrical angle so that their respective outputs are sine waves and cosine waves at positions that are not affected by the magnetic field created by the current of the drive coil, and the gain is adjusted by an external electrical signal. The present invention is characterized in that the sine wave and cosine wave are added to and subtracted from each other through variable amplification means, and the timing necessary for controlling the current is created from the result of the addition and subtraction.

F1作用 本発明は、2個の位置検出素子から正弦波と余弦波を得
、これらを増幅手段を通して同じ比率で互いに他方へ加
減算することにより、上記正弦波余弦波の位相を変化さ
せ、正弦波、余弦波から作成される駆動コイル電流のタ
イミングの位相を上記増幅手段のゲインを制御すること
で、駆動コイル電流の位相を電気的に所定量に制御でき
るようにする。
F1 action The present invention obtains a sine wave and a cosine wave from two position detection elements, and adds and subtracts them to each other at the same ratio through an amplification means, thereby changing the phase of the sine wave and cosine wave, and generating a sine wave. By controlling the gain of the amplifying means to control the timing phase of the drive coil current created from the cosine wave, the phase of the drive coil current can be electrically controlled to a predetermined amount.

G、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
G. EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail based on the drawings.

G、ブラシレスモータの構成と位置検出素子の配置(第
1図) 第1図(a)、(b)は、本発明の一実施例における鉄
芯型のプランレスモータの構成と位置検出素子の配置を
示す説明図である。(a)はステータを構成する鉄芯l
を平面から見た図を示し、H5,Hcは位置検出素子の
ホール素子である。この2個のホール素子Hs、Hcは
、鉄芯lの補極部laに電気角90°で配置する。(b
)は上記鉄芯lを有するブラシレスモータの断面図を示
L、2は軸2aを中心に回転するロータヨーク、3は鉄
芯lの磁極に対向するようにロータヨーク2の内側に固
着された円環状のマグネット、4は回転検出用の円環状
のFGマグネットである。
G. Configuration of brushless motor and arrangement of position detection elements (Figure 1) Figures 1 (a) and (b) show the configuration of an iron core type planless motor and the arrangement of position detection elements in an embodiment of the present invention. It is an explanatory view showing arrangement. (a) shows the iron core l that makes up the stator.
This is a plan view of the figure, and H5 and Hc are Hall elements of position detection elements. These two Hall elements Hs and Hc are arranged at an electrical angle of 90° in the commutating pole portion la of the iron core l. (b
) shows a cross-sectional view of the brushless motor having the above-mentioned iron core l, 2 is a rotor yoke that rotates around the shaft 2a, and 3 is an annular shape fixed to the inside of the rotor yoke 2 so as to face the magnetic pole of the iron core l. The magnet 4 is an annular FG magnet for detecting rotation.

本実施例におけるプランレスモータは、5相の磁気回路
構成とし、ロータ側のマグネット3を20極構成とした
ものを例としている。ここで、鉄芯lには、スロットを
形成して各相の駆動コイルA、B、C,D、Eを巻くた
めの等間隔の20極と、駆動コイルを巻かないI極の補
極部1aとを形成する。補極部1aは、マグネット3の
2極分に対応させて設け、残る駆動コイルを巻くための
20極はマグネット3の18極分に対応させて機械角1
6.2°の間隔で設ける。第1図(a)に示す+A、−
A、・・・において、A等はA相等の駆動コイルを、+
は正方向巻きを、−は逆方向巻きを示し、l相の駆動コ
イルは4極に正、逆、正。
The planless motor in this embodiment has a five-phase magnetic circuit configuration, and the magnet 3 on the rotor side has a 20-pole configuration. Here, the iron core L has slots formed to have 20 equally spaced poles for winding the drive coils A, B, C, D, and E of each phase, and a complementary pole part for the I pole where no drive coil is wound. 1a. The commutative pole portion 1a is provided corresponding to the two poles of the magnet 3, and the remaining 20 poles for winding the drive coil are provided corresponding to the 18 poles of the magnet 3, with a mechanical angle of 1.
6. Provided at 2° intervals. +A, - shown in FIG. 1(a)
In A, . . ., A, etc. are drive coils such as A phase, +
indicates forward winding, - indicates reverse winding, and the l-phase drive coil has four poles: positive, reverse, and positive.

逆の方向に巻いた4つの巻線を直列に結線して構成され
る。以下、B相、C相、D相1E相の駆動コイルも同様
に構成される。
It consists of four windings wound in opposite directions and connected in series. Hereinafter, the drive coils for the B phase, C phase, D phase and 1E phase are similarly configured.

このようなブラシレスモータにおいて、2個のホール素
子Hs、Hcは、マグネット3の近傍の位置であって補
極部1aの近傍の位置に前述の電気角90° (機械角
9°)の間隔で配置する。これによって、各ホール素子
Hs、Hcは、駆動コイルA−Eに流れる電流が作る磁
界の影響を受けずに、回転するマグネット3の磁極の位
置を正弦波、余弦波として検出することができる。この
正弦波と余弦波は、後g己する駆動回路に入力されて、
駆動コイル電流のスイッチングのタイミングが作成され
、5相駆動がなされる。
In such a brushless motor, the two Hall elements Hs and Hc are located near the magnet 3 and near the commutative pole portion 1a at an interval of 90° electrical angle (9° mechanical angle). Deploy. Thereby, each Hall element Hs, Hc can detect the position of the magnetic pole of the rotating magnet 3 as a sine wave or a cosine wave without being affected by the magnetic field created by the current flowing through the drive coils AE. These sine waves and cosine waves are input to the subsequent drive circuit,
The switching timing of the drive coil current is created, and five-phase drive is performed.

Gx、ブラシレスモータの駆動回路の構成(第2図、第
3図) 次にその駆動回路の実施例を説明する。
Configuration of drive circuit for Gx and brushless motor (FIGS. 2 and 3) Next, an embodiment of the drive circuit will be described.

第2図は本発明の一実施例におけるブラシレスモータの
駆動回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a brushless motor drive circuit in one embodiment of the present invention.

本実施例の駆動回路5は、前述の2個のホール素子H5
,HCのホール電圧出力を増幅し位置検圧信号±S(=
±sinθ) 、 +C(−+cosθ)とするホール
素子アンプ51と、これらの位置検出信号±S、+Cを
受けて電気的に所定の位相を進ませた位相進み位置検出
信号±Ss、±05を作成する位相進み回路52と、こ
れらの信号±Ss、±05に抵抗比による係数を乗じて
加減算を行い、5相のスイッチングタイミング信号TA
、 TB、 TCTD、Tl:を作成する加減算回路5
3と、この5相のタイミング信号T A −T eの組
み合せで各相の通電信号波形を作成する通電波形合成回
路54と、電流帰還により通電信号の電圧振幅制御を行
う電圧振幅制御回路55と、その通電信号電圧を電流に
変換する電圧電流変換回路56と、その電流でモータ電
源Vcc+をスイッチングして5相スター結線されたブ
ラシレスモータのコイルA、B、CD、Eに両方向通電
を行い5相駆動するドライバ回路57などで構成される
The drive circuit 5 of this embodiment includes the two Hall elements H5 described above.
, the Hall voltage output of HC is amplified and the position detection signal ±S (=
±sinθ), +C(-+cosθ), and a phase lead position detection signal ±Ss, ±05 which is electrically advanced by a predetermined phase in response to these position detection signals ±S, +C. The phase advance circuit 52 to be created and the five-phase switching timing signal TA are obtained by multiplying these signals ±Ss and ±05 by a coefficient based on the resistance ratio and performing addition and subtraction.
, TB, TCTD, Tl: Addition/subtraction circuit 5
3, an energization waveform synthesis circuit 54 that creates an energization signal waveform for each phase by combining the five-phase timing signals T A - T e, and a voltage amplitude control circuit 55 that controls the voltage amplitude of the energization signal by current feedback. , a voltage-current conversion circuit 56 converts the energization signal voltage into a current, and the motor power supply Vcc+ is switched with the current to bidirectionally energize the coils A, B, CD, and E of the five-phase star-connected brushless motor. It is composed of a driver circuit 57 that performs phase drive.

まず、位相進み回路52に関する構成を述べる。First, the configuration regarding the phase lead circuit 52 will be described.

第3図は、その構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing its configuration.

各ホール素子Hs 、 Hcには、5vの電圧源Vcc
2より抵抗R,,R2を通してバイアス電流が流される
。一方のホール素子Hsの出力を正弦波(sinθ)と
すると、他方のホール素子Hcの出力は余弦波(cos
θ)となる。ホール素子アンプ51はそれぞれオペアン
プと抵抗で構成される3つの差動アンプ51a、51b
、51cから成り、アンプ51aにはホール素子H5の
出力が入力され、アンプ51bにはホール素子HCの出
力が入力され、アンプ51cにはホールHsの出力が逆
極性で入力される。これらの人力は、各差動アンプ51
a51b、51cを構成するオペアンプの反転入力(−
)側に抵抗を通して入力され、その非反転入力(+)側
にはv cat/ 2の基準レベルが与えられる。以上
により、アンプ51aの出力には位置検出信号子Sが、
アンプ51bの出力には位置検出信号子Cが、アンプ5
1cの出力には+Sと反転関係にある位置検出信号−8
が得られる。
Each Hall element Hs, Hc is connected to a 5V voltage source Vcc.
2, a bias current is caused to flow through the resistors R, , R2. If the output of one Hall element Hs is a sine wave (sinθ), the output of the other Hall element Hc is a cosine wave (cos
θ). The Hall element amplifier 51 includes three differential amplifiers 51a and 51b each consisting of an operational amplifier and a resistor.
, 51c, the output of the Hall element H5 is input to the amplifier 51a, the output of the Hall element HC is input to the amplifier 51b, and the output of the Hall element Hs is input with opposite polarity to the amplifier 51c. These human powers are used for each differential amplifier 51
The inverting input (-
) side through a resistor, and its non-inverting input (+) side is given a reference level of v cat/2. As a result of the above, the position detection signal S is output from the amplifier 51a.
The amplifier 51b outputs a position detection signal C, and the amplifier 5
The output of 1c is a position detection signal -8 which is in an inverse relationship with +S.
is obtained.

位相進み回路52は、2つの2人力の加減算回路52a
、52bと、2つの非反転構成の可変ゲインアンプ52
c、52dと、2つの反転アンプ52e、52fと、こ
れに対する電流源52gおよびスイッチ回路52h、外
付抵抗R5から成るゲインコントロール回路などで構成
される。可変ゲインアンプ52cy52clは、シフト
セット端子(SHIFT  5ET)に接続された外付
抵抗R5に発生する電圧に応じてゲインKを可変するこ
とができ、シフト端子(SHIFT)への入力によって
スイッチ回路52hを閉じるとゲインKを0とすること
ができる。可変ゲインアンプ52cの非反転入力(+)
側には位置検出信号子Cが入力され、可変ゲインアンプ
52dの非反転入力(+)側には位置検出信号−8が入
力され、それぞれの反転入力(−)側にはV。o、/2
の基準レベルが与えられる。加減算回路52aては、反
転入力()側において位置検出信号子Sと可変ゲインア
ンプ52cを通してに倍された位置検出信号子Cとが加
算されて、ゲインにで定まる電気角αだけ位相の進んだ
位置検出信号−5s(=−sin(θ+α))が作成さ
れる。また、加減算回路52bでは、反転入力(−)側
において位置検出信号子Cと可変ゲインアンプ52cl
を通してに倍された位置検出信号−8とが加算されて、
同じくゲインにで定まる電気角αだけ位相の進んだ位置
検出信号=05(= −cos(θ+α))が作成され
る。加減算回路52a、52bの非反転入力(+)側に
は、V((、/2の基準レベルが与えられる。これらの
位相の進んだ位置検出信号−Ss、  Csはそれぞれ
反転アンプ52e、52fの反転入力(−)側に入力さ
れて反転され、それぞれの出力に反転された位置検出信
号+Ss、+Csが得られる。
The phase advance circuit 52 includes two two-man-powered addition/subtraction circuits 52a.
, 52b, and two non-inverting variable gain amplifiers 52.
52d, two inverting amplifiers 52e and 52f, a current source 52g and a switch circuit 52h, and a gain control circuit including an external resistor R5. The variable gain amplifier 52cy52cl can vary the gain K according to the voltage generated in the external resistor R5 connected to the shift set terminal (SHIFT 5ET), and controls the switch circuit 52h by inputting to the shift terminal (SHIFT). When closed, the gain K can be set to 0. Non-inverting input (+) of variable gain amplifier 52c
A position detection signal C is input to the side, a position detection signal -8 is input to the non-inverting input (+) side of the variable gain amplifier 52d, and V is input to each inverting input (-) side. o, /2
A reference level is given. In the addition/subtraction circuit 52a, the position detection signal S and the position detection signal C multiplied through the variable gain amplifier 52c are added on the inverting input ( ) side, and the phase is advanced by an electrical angle α determined by the gain. A position detection signal -5s (=-sin(θ+α)) is created. Further, in the addition/subtraction circuit 52b, the position detection signal terminal C and the variable gain amplifier 52cl are connected to the inverting input (-) side.
The multiplied position detection signal -8 is added through
Similarly, a position detection signal =05 (=-cos(θ+α)) whose phase is advanced by an electrical angle α determined by the gain is created. A reference level of V((, /2) is applied to the non-inverting input (+) side of the adder/subtractor circuits 52a, 52b. The signal is input to the inverting input (-) side and inverted, and the inverted position detection signals +Ss and +Cs are obtained as respective outputs.

次に、第2図に戻り、駆動コイル電流のスイッチングの
タイミング信号を作成する加減算回路53の構成を説明
する。加減算回路53は4つのオペアンプ53a、53
b、53c、53clから成る4つの加算回路で構成す
る。オペアンプ53aの加算回路において、オペアンプ
53aの反転入力端子(−)には、抵抗R3を通して位
置検出信号子Ssを、抵抗R4を通して位置検出信号−
Csを、それぞれ接続するとともに、抵抗R5を通して
自己の出力を接続し、その非反転入力端子(+)には抵
抗R6を通してV CC2/ 2の基準レベルを与える
。以下、同様に、して、オペアンプ53bの加算回路で
は、オペアンプ5 ’3 bの反転入力端子(−)に、
抵抗R7を通して位置検出信号−8sを、抵抗R8を通
して位置検出信号−Csを、抵抗R9を通して自己の出
力をそれぞれ接続すると共に、抵抗RIQを通して基準
レベルV cct/ 2を与える。また、オペアンプ5
3cの加算回路では、オペアンプ53cの反転入力端子
(−)に、抵抗R11を通して位置信号−Ssを、抵抗
R1,を通して位置信号子〇sを、抵抗R33を通して
自己の出力をそれぞれ接続すると共に、抵抗R14を通
して基準レベルV。。、/2を与える。また、オペアン
プ53dの加算回路では、オペアンプ53dの反転入力
端子(−)に、抵抗R15を通して位置検出信号子85
を、抵抗R18を通して位置信号子〇sを、抵抗R17
を通して自己の出力をそれぞれ接続するとともに、+I
lc+!−T’3 7− ”’g I == 首HA 
l 、 I+I 、 MV   / Q k−樗52以
上の構成で、オペアンプ53aの加算回路の出力にはタ
イミング信号TBが得られ、オペアンプ53bの加算回
路の出力にはタイミング信号T。
Next, returning to FIG. 2, the configuration of the addition/subtraction circuit 53 that creates a timing signal for switching the drive coil current will be described. The addition/subtraction circuit 53 includes four operational amplifiers 53a, 53
It consists of four adder circuits consisting of 53b, 53c, and 53cl. In the adder circuit of the operational amplifier 53a, the position detection signal Ss is connected to the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 53a through a resistor R3, and the position detection signal -
Cs and its own output is connected through a resistor R5, and the reference level of V CC2/2 is applied to its non-inverting input terminal (+) through a resistor R6. Similarly, in the adder circuit of the operational amplifier 53b, the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 5'3b is connected to
The position detection signal -8s is connected through the resistor R7, the position detection signal -Cs is connected through the resistor R8, and its own output is connected through the resistor R9, and the reference level Vcct/2 is applied through the resistor RIQ. Also, operational amplifier 5
In the adder circuit 3c, the position signal -Ss is connected to the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 53c through the resistor R11, the position signal terminal 0s is connected through the resistor R1, and its own output is connected through the resistor R33. Reference level V through R14. . , gives /2. In addition, in the addition circuit of the operational amplifier 53d, a position detection signal terminal 85 is connected to the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 53d through a resistor R15.
, position signal terminal 〇s through resistor R18, resistor R17
Connect their own outputs through +I
lc+! -T'3 7- "'g I == Neck HA
l, I+I, MV/Q k-k-樑With the above configuration, a timing signal TB is obtained at the output of the adder circuit of the operational amplifier 53a, and a timing signal T is obtained at the output of the adder circuit of the operational amplifier 53b.

が得られ、オペアンプ53cの加算回路の出力にはタイ
ミング信号TDが得られ、オペアンプ53dの加算回路
の出力にはタイミング信号TEが得られる。ここで、タ
イミング信号TAはTA=+S5として得る。
is obtained, a timing signal TD is obtained at the output of the adder circuit of the operational amplifier 53c, and a timing signal TE is obtained at the output of the adder circuit of the operational amplifier 53d. Here, the timing signal TA is obtained as TA=+S5.

ドライバ回路57は、モータ電源Vcc+にそれぞれの
コレクタを接続したnpn形のパワートランジスタT 
r +、 T r!+ T rs、 T r4+ T 
rsと、一端をモータ電源VCC+のパワーグランドG
NDに接続した共通の帰還抵抗R7の他端にそれぞれの
エミッタを接続したnpn形のパワートランジスタTr
e、Trt、Tre、Tr+++ Trioとを有し、
パワートランジスタTr +、T r 6をエミッタと
コレクタで接続してコイルAに接続し、パワートランジ
スタT r 2. T r 7をエミッタとコレクタで
接続してコイルBに接続し、パワートランジスh甲−〒
−九−1−2−h L −+ l 、 h)+−拉仕1
ザコイルCに接続し、パワートランジスタTraT r
 eをエミッタとコレクタて接続してコイルDに接続し
、パワートランジスタTr5.Tr+。をエミッタとコ
レクタて接続してコイルEに接続して成る。各パワート
ランジスタTre〜T r+aのエミッタと帰還抵抗R
rの接続点は、電圧振幅制御回路55の振幅を制御する
ための比較回路58の入力の一方へ接続される。その比
較回路58の他方の入力へは、モータ指令信号に対応し
た制御信号が接続される。この制御信号は、比較回路5
9から出力される。比較回路59の比較入力にはモータ
指令信号VCTLと一定レベルのリファレンス電圧V 
REFが接続され、上記制御信号としてV。
The driver circuit 57 includes npn type power transistors T whose respective collectors are connected to the motor power supply Vcc+.
r +, T r! + T rs, T r4+ T
rs and one end to the power ground G of the motor power supply VCC+
An npn type power transistor Tr whose respective emitters are connected to the other end of a common feedback resistor R7 connected to ND.
e, Trt, Tre, Tr+++ Trio,
The power transistors Tr + and Tr 6 are connected by emitter and collector to the coil A, and the power transistors Tr 2. Connect T r 7 at the emitter and collector, connect it to coil B, and connect the power transistor hA-〒
-9-1-2-h L -+ l, h)+-Rashi 1
The coil C is connected to the power transistor TraTr.
The emitter and collector are connected to the coil D, and the power transistor Tr5. Tr+. The emitter and collector are connected to the coil E. Emitter of each power transistor Tre~Tr+a and feedback resistor R
The connection point of r is connected to one of the inputs of a comparator circuit 58 for controlling the amplitude of the voltage amplitude control circuit 55. A control signal corresponding to the motor command signal is connected to the other input of the comparison circuit 58. This control signal is the comparator circuit 5
Output from 9. The comparison input of the comparison circuit 59 receives the motor command signal VCTL and a constant level reference voltage V.
REF is connected and V as the above control signal.

TL  VREFを出力する。なお、通電波形合成回路
54では、必要に応じて、通電信号波形の切り替えを行
い、通電角を切り替えてモータ状態に合った静特性を得
ることができる。
Output TL VREF. Note that the energization waveform synthesis circuit 54 can switch the energization signal waveform and switch the energization angle as necessary to obtain static characteristics that match the motor state.

G3.実施例の動作および作用(第4図、第5図)以上
のように構成した実施例の動作および作用を述べる。
G3. Operations and effects of the embodiment (FIGS. 4 and 5) The operations and effects of the embodiment configured as described above will be described.

第4図はそのだめの説明図であり、2個のホール素子H
s、 Hcで得られる90°位相差の位置検出信号S、
Cから所定の位相αだけ進んだ信号55Csを得る場合
のベクトル図を示している。位置検出信号Sに対しては
、可変ゲインアンプ52cにより90°進んだ位置検出
信号Cかに倍され、信号KCとなって加減算回路52a
において加算されるので、Sよりもαだけ位相の進んだ
位置検出信号十88が得られる。また、位置検出信号C
に対しては、可変ゲインアンプ52dにより9゜°進ん
だ位置検出信号−8かに倍され、信号−KSとなって加
減算回路52bにおいて加算されるので、Sよりもαだ
け位相の進んだ位置検出信号十〇sが得られる。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the dam, in which two Hall elements H
Position detection signal S with a 90° phase difference obtained from s and Hc,
A vector diagram is shown in the case where a signal 55Cs that is advanced by a predetermined phase α from C is obtained. The position detection signal S is multiplied by the position detection signal C advanced by 90 degrees by the variable gain amplifier 52c, and becomes the signal KC, which is sent to the addition/subtraction circuit 52a.
Therefore, a position detection signal 188 whose phase is ahead of S by α is obtained. In addition, position detection signal C
, the position detection signal advanced by 9° is multiplied by -8 by the variable gain amplifier 52d, and the signal -KS is added in the addition/subtraction circuit 52b. A detection signal of 10 seconds is obtained.

ここで得られた信号+Ss、+Csとそのそれぞれを反
転した信号−Ss、  Csとを加減算回路53におい
て、抵抗比により次のように重み付けして加算すること
によって、電気角72度位相差の5相の通電信号の基に
なるタイミング信号TA。
The signals +Ss, +Cs obtained here and the signals -Ss, Cs obtained by inverting each of them are weighted and added in the adding/subtracting circuit 53 as follows according to the resistance ratio. Timing signal TA that is the basis of the phase energization signal.

TB、 TC,To、 TEを合成することかできる。It is possible to synthesize TB, TC, To, and TE.

T A−+S、 s= sin (θ+α)T B= 
0.309x 5in(θ十α)  0.951Xco
s(θ+α)sin(θ+α−72°) T c−−0,809X 5in(θ+a ) −0,
588x cos(θ+α)sin(θ十a −144
°) T o= −0,809X 5in(θ+α)+0.5
88xcos(θ+α)−sin(θ十α−216°) T t−−0,309X 5in(θ十a )+〇、9
51X cos(θ+α)=sin(θ+α−288@
) 上記のような重み付けした加減算を実現するだめの抵抗
値の例を示すと、R3= R1s= 6 、47 kΩ
R4”Rre= 2 、 I Ok Q、 Ra= R
11”” R+s= R17=10にΩ、R,=R,,
= 1.4 kΩ、R7=RII2.47にΩ、R*=
RIx=3.40にΩ、R1゜=R14−1,3にΩで
ある。
T A-+S, s= sin (θ+α) T B=
0.309x 5in (θ1α) 0.951Xco
s(θ+α) sin(θ+α−72°) T c−−0,809X 5in(θ+a ) −0,
588x cos(θ+α) sin(θ0a −144
°) To=-0,809X 5in(θ+α)+0.5
88xcos(θ+α)-sin(θ+α-216°) T t--0,309X 5in(θ+α)+〇,9
51X cos(θ+α)=sin(θ+α−288@
) An example of the resistance value to realize the weighted addition and subtraction as described above is R3 = R1s = 6, 47 kΩ.
R4”Rre=2, I Ok Q, Ra=R
11”” R+s=R17=10Ω, R,=R,,
= 1.4 kΩ, R7=Ω to RII2.47, R*=
RIx=3.40 and Ω, R1°=R14-1,3 and Ω.

以上の式で明らかなように、5相のタイミング信号にお
いても、それぞれαだけ位相を進めることができ、この
電気角αは、外付抵抗R8の設定により可変ゲインアン
プ52c、52dのゲインKを変えることで、任意に変
えることができるので、5相の通電信号の位相を電気的
に自由に調整可能になる。モータの動作状態が定格負荷
状態でありかつ低速状態である場合には、位相を進ませ
ないほうが良いので、シフト端子(SHIFT)をコン
トロールしてスイッチ回路52hをオンとし、ゲインに
=Oとする。高速回転時は、スイッチ回路をオフとして
外付抵抗R5に発生する電圧に応じたゲインにで設定さ
れた分だけ位相を進ませる。この場合、次に示す応用例
に示すようにシフトセット端子(SHIFT  5ET
)の電圧をモータの速度信号に応し・てリニアにコント
ロールすることも可能である。
As is clear from the above equations, even in the five-phase timing signals, the phase can be advanced by α, and this electrical angle α changes the gain K of the variable gain amplifiers 52c and 52d by setting the external resistor R8. By changing, the phase of the five-phase energization signal can be freely adjusted electrically because it can be changed arbitrarily. When the operating state of the motor is at the rated load and at low speed, it is better not to advance the phase, so control the shift terminal (SHIFT) to turn on the switch circuit 52h and set the gain = O. . During high-speed rotation, the switch circuit is turned off and the phase is advanced by the amount set in the gain corresponding to the voltage generated across the external resistor R5. In this case, as shown in the application example below, the shift set terminal (SHIFT 5ET
) can also be linearly controlled according to the motor speed signal.

第5図は、本実施例の効果を表わすモータ特性図である
。(1)、(2)は、上記実施例により高速と低速とで
通電信号の位相の調整を行った場合のトルクTに対する
回転数Nと電流Iの特性を示し、(3)、(4)は従来
のようにポール素子の位置調整で位相進みを一定に調整
した場合の同じブラシレスモータの特性を示している。
FIG. 5 is a motor characteristic diagram showing the effects of this embodiment. (1) and (2) show the characteristics of rotation speed N and current I with respect to torque T when the phase of the energization signal is adjusted at high speed and low speed according to the above example, and (3) and (4) shows the characteristics of the same brushless motor when the phase lead is adjusted to be constant by adjusting the position of the pole element as in the conventional case.

この特外因から明らかなように、上記実施例はダイナミ
ックレンジを広くできるなどモータ特性を向上させるこ
とができる。
As is clear from this extraneous factor, the above embodiment can improve motor characteristics such as widening the dynamic range.

G4.応用例(第6図、第7図) 次に、上記実施例の応用例を述べる。G4. Application example (Fig. 6, Fig. 7) Next, an application example of the above embodiment will be described.

第6図はその第1の応用例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the first application example.

この応用例は、モータの速度に応じて位相進み角αを自
動的に調整するものである。(a)に示される通電信号
を作成するタイミング信号TA、Ta。
In this application example, the phase advance angle α is automatically adjusted according to the speed of the motor. Timing signals TA and Ta for creating the energization signal shown in (a).

TC,TD、TEを各々コンパレートし、それらの排他
論理和をとると、(b)に示す速度信号を得ることかで
きる。あるいは第1図に示すFGマグネット4の検出出
力によっても速度信号が得られる。本応用例では、これ
らの速度信号fを(周波数)−■(電圧)変換して第2
図中のシフトセット端子(SHIFT  5ET)の電
圧信号とする。
By comparing TC, TD, and TE respectively and taking their exclusive OR, the speed signal shown in (b) can be obtained. Alternatively, the speed signal can also be obtained from the detection output of the FG magnet 4 shown in FIG. In this application example, these speed signals f are converted into (frequency) - ■ (voltage) to obtain the second
This is the voltage signal of the shift set terminal (SHIFT 5ET) in the figure.

この電圧信号は速度信号に応じて変わるから、可変ゲイ
ンアンプ5−2c、52dのゲインにはモータの回転速
度に応じて変化し、従って、タイミング信号の位相の進
み角αもモータの回転速度に従って切り換えることがで
きる。
Since this voltage signal changes according to the speed signal, the gains of the variable gain amplifiers 5-2c and 52d change according to the rotational speed of the motor, and therefore the phase advance angle α of the timing signal also changes according to the rotational speed of the motor. Can be switched.

第7図(a)、(b)、(c)は速度信号から簡易的に
上記電圧信号を得る回路例とその電圧信号波形を示して
いる。5v電圧源V cctとグランドの間に抵抗R1
8とnpn トランジスタTr、、によるスイッチング
回路を設け、そのベースに上記速度信号を入力してオン
/オフする。このトランジスタTr、のコレクタ出力を
次段のnpn)ランジスタTrttのベースに直結し、
そのコレクタは電圧源VCCtへ、そのエミッタは一端
をシグナルグランドへ接続した電流源6および一端を電
圧源V C,、へ接続したコンデンサC1へ接続する゛
。トランジスタT r 、、はトランジスタTr、、の
オン/オフによりオフ/オンとなり、そのオフ時に電流
源6で+5VからOvにチャージされ、オン時にOVか
ら+5■までディスチャージされる。このとき充電時定
数は一定であるから、(b)に示す高速時には充電間隔
が短いために平均電圧V Avyが高くなり、(c)に
示す低速時には放電間隔が長いためにその平均電圧VA
VEは低くなって、速度信号に応じたシフトセット端子
に与える電圧信号■、を得ることができる。
FIGS. 7(a), (b), and (c) show an example of a circuit that simply obtains the voltage signal from the speed signal and its voltage signal waveform. Resistor R1 between 5v voltage source Vcct and ground
A switching circuit consisting of an NPN transistor Tr, . The collector output of this transistor Tr is directly connected to the base of the next stage npn) transistor Trtt,
Its collector is connected to a voltage source VCCt, and its emitter is connected to a current source 6, which has one end connected to signal ground, and a capacitor C1, which has one end connected to a voltage source VC,. The transistor T r , , is turned off/on by turning on/off the transistor Tr , , and is charged from +5V to Ov by the current source 6 when turned off, and discharged from OV to +5■ when turned on. At this time, the charging time constant is constant, so at high speeds shown in (b), the charging interval is short, so the average voltage V Avy is high, and at low speeds, shown in (c), the discharge intervals are long, so the average voltage VA
VE becomes low, and it is possible to obtain a voltage signal (2) to be applied to the shift set terminal according to the speed signal.

本発明の第2の応用例としては、上記の第1の応用例で
得た電圧信号(vrなど)に、第2図の電流検出抵抗R
7からの電流に比例した電圧Vrを作成して加算したV
 、+ V Iを7フトセツト端子(SHIFT  5
ET)の電圧信号とするものである。
As a second application example of the present invention, the voltage signal (vr, etc.) obtained in the above first application example is
Created and added the voltage Vr proportional to the current from 7
, +VI to the 7-ftset terminal (SHIFT 5
ET) voltage signal.

これによっても、前述と同等以上に、モータ特性を向上
させることができる。
This also makes it possible to improve the motor characteristics to a greater degree than the above.

本発明の第3の応用例としては、位相進み量の設定用と
して、第2図のゲインコントロール回路を2つの可変ゲ
インアンプ52c、52clに対し別々に用意した構成
とする。この応用例は、それぞれのゲインコントロール
回路の抵抗(R5に相当するもの)を選択マウントする
ことにより、ホール素子Hs、Hcのマウント精度を電
気的に校正可能にしたものである。ただし、この場合、
進み遅れの補償となるのでゲインには正負の値をとるよ
うな回路構成が必要である。
As a third application example of the present invention, the gain control circuit shown in FIG. 2 is separately prepared for two variable gain amplifiers 52c and 52cl for setting the amount of phase lead. In this application example, the mounting accuracy of the Hall elements Hs and Hc can be electrically calibrated by selectively mounting a resistor (corresponding to R5) of each gain control circuit. However, in this case,
Since lead/lag compensation is required, a circuit configuration is required in which the gain takes on positive and negative values.

なお、第り図(b)においてFGマグネットの外側のF
部等の鉄芯1から離れた位置にホール素子を配置すれば
、駆動コイルの電流が作る磁界の影響を受けにくくなり
、補極部1aを有しない普通の鉄芯型ブラシレスモータ
に適用することも可能である。また、ホール素子に代え
て感磁性素子等の他のセンサを用いることができる。さ
らに、本発明は、上記実施例以外のコイル数とマグネッ
トの極数で構成されたブラシレスモータにも適用可能で
あるとともに、5相以外の3相を含む多相構成のブラシ
レスモータにも適用することができる。このように、本
発明はその主旨に沿って種々に応用され、種々の実施態
様を取り得るものである。
In addition, in Figure (b), the outer F of the FG magnet
If the Hall element is placed at a position away from the iron core 1, such as in the section, it will be less susceptible to the influence of the magnetic field created by the current of the drive coil, and it can be applied to ordinary iron core type brushless motors that do not have the commutating pole section 1a. is also possible. Further, other sensors such as a magnetically sensitive element can be used in place of the Hall element. Furthermore, the present invention is applicable to brushless motors configured with a number of coils and magnet poles other than those in the above embodiments, and is also applicable to brushless motors with a polyphase configuration including three phases other than five phases. be able to. As described above, the present invention can be applied in various ways and can take various embodiments in accordance with its gist.

H1発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明のブラシレスモー
タの駆動方式によれば、増幅手段のゲインをコントロー
ルすることで、駆動コイル電流の位相を電気的に制御す
ることができ、鉄芯型のブラシレスモータの場合や両方
向回転するプランレスモータの場合、あるいは低速回転
から高速回転まで変化する場合等に、その制御を行うこ
とによりモータ特性を向上させることができる。
H1 Effects of the Invention As is clear from the above explanation, according to the brushless motor drive method of the present invention, the phase of the drive coil current can be electrically controlled by controlling the gain of the amplification means. In the case of an iron core type brushless motor, a planless motor that rotates in both directions, or a case where the rotation speed changes from low to high speed, the motor characteristics can be improved by controlling the motor.

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

第1図(a)、(b)は本発明の一実施例における鉄芯
型ブラシレスモータの構成と位置検出素子の配置を示す
説明図、第2図は本発明の一実施例におけるブラシレス
モータの駆動回路の構成を示すブロック図、第3図は上
記実施例における位相進み回路に関する構成を示す回路
図、第4図は上記実施例の動作および作用の説明図、第
5図は上記実施例の効果を示すモータ特性図、第6図。 第7図(a)、(b)、(c)は本発明の第1の応用例
を示す説明図である。 l・・・鉄芯、2・・・ロータヨーク、3・・・マグネ
ット、5・・・駆動回路、52・・・位相進み回路、5
2a、52b・・・加減算回路、52c、52d・・・
可変ゲインアンプ、Hs 、 Hc−ホール素子、A、
B、C,D。 E−・・駆動コイル、TA、TB、TC,To  TE
−スイッチングのタイミング信号。 (b) 一賞3乞イタリに3けるフ゛うvしスを一タのML八へ
1図 第5 図
FIGS. 1(a) and (b) are explanatory diagrams showing the configuration of an iron-core brushless motor and the arrangement of position detection elements in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of a brushless motor in an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the drive circuit, FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the phase advance circuit in the above embodiment, FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation and effect of the above embodiment, and FIG. FIG. 6 is a motor characteristic diagram showing the effect. FIGS. 7(a), (b), and (c) are explanatory diagrams showing a first application example of the present invention. l... Iron core, 2... Rotor yoke, 3... Magnet, 5... Drive circuit, 52... Phase lead circuit, 5
2a, 52b...addition/subtraction circuit, 52c, 52d...
Variable gain amplifier, Hs, Hc-Hall element, A,
B, C, D. E-... Drive coil, TA, TB, TC, To TE
- Switching timing signals. (b) 1 prize, 3 prizes, 3 votes to 1 ML 8, 1 figure, 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)駆動コイルに流す電流を制御してマグネットから
成るロータを回転させる手段と、上記マグネットの位置
検出素子をそれぞれの出力が正弦波、余弦波となるよう
に電気角90度で上記駆動コイルの電流の作る磁界の影
響を受けない位置に2個配置し、 外部からの電気信号でゲインが変化する増幅手段を通し
て上記正弦波、余弦波を互いに他方に加減算し、 その加減算の結果から上記電流の制御に必要なタイミン
グを作成することを特徴とするブラシレスモータの駆動
方式。
(1) A means for rotating a rotor made of magnets by controlling the current flowing through the drive coil, and a position detection element of the magnet at an electrical angle of 90 degrees so that the respective outputs become sine waves and cosine waves. The above sine wave and cosine wave are added to and subtracted from each other through an amplifying means whose gain is changed by an external electrical signal, and the above current is calculated from the result of the addition and subtraction. A brushless motor drive system that is characterized by creating the timing necessary for control.
JP2124381A 1990-05-15 1990-05-15 Brushless motor drive system Pending JPH0421390A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2124381A JPH0421390A (en) 1990-05-15 1990-05-15 Brushless motor drive system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2124381A JPH0421390A (en) 1990-05-15 1990-05-15 Brushless motor drive system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0421390A true JPH0421390A (en) 1992-01-24

Family

ID=14884000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2124381A Pending JPH0421390A (en) 1990-05-15 1990-05-15 Brushless motor drive system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0421390A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6744230B2 (en) * 2002-10-29 2004-06-01 Honeywell International Inc. Method and apparatus for fine resolution brushless motor control
JP2009189218A (en) * 2008-02-08 2009-08-20 Canon Inc Brushless dc motor and imaging apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6744230B2 (en) * 2002-10-29 2004-06-01 Honeywell International Inc. Method and apparatus for fine resolution brushless motor control
JP2009189218A (en) * 2008-02-08 2009-08-20 Canon Inc Brushless dc motor and imaging apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4275343A (en) Back EMF controlled permanent magnet motor
US4008425A (en) Motor servo system with multiplier means to drive and servo the motor
JPS6350959B2 (en)
JPS6310676B2 (en)
JPS5812838B2 (en) Chiyokuryu brushless motor
JPH0441757Y2 (en)
US4703236A (en) Brushless d.c. motor
GB2095931A (en) Brushless dc motor control circuits
EP0195318A1 (en) Control circuit for DC brushless motor producing constant output torque
JPH0421390A (en) Brushless motor drive system
JPH0376119B2 (en)
JPH05137381A (en) Driving circuit for brushless motor
JPS6333395B2 (en)
JP3402322B2 (en) Brushless motor
JPS6233839B2 (en)
JPS6333392B2 (en)
JPS6210119B2 (en)
JPH0436238Y2 (en)
JPS6227038Y2 (en)
JPS5915269Y2 (en) Brushless motor drive circuit
JPS6217480B2 (en)
JPS6212758B2 (en)
SU1767638A1 (en) Gate electric motor
JPS5854599B2 (en) magnetic detection device
JPS6160676B2 (en)