【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】 本発明は、永久磁石界磁形
のブラシレスモータ駆動回路に関し、特に、界磁の磁極
位置センサを用いることなくブラシレスモータを駆動す
ることができるセンサレス駆動回路に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a permanent magnet field type brushless motor drive circuit, and more particularly to a sensorless drive circuit capable of driving a brushless motor without using a field magnetic pole position sensor. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】 従来、この種のブラシレスＤＣモータ
のセンサレス駆動回路は、回転駆動中のモータの電機子
巻線に生じる速度起電力と界磁の位置の相関に着目し
て、該速度起電力によりモータの転流タイミングを決定
していた。また、モータの始動時においては、同期モー
タあるいはステッピングモータとして、予め設定された
周波数と電圧とで強制転流し、界磁位置検出に充分な速
度起電力が発生する回転域まで負荷とのバランスを保ち
ながら徐々に加速するようにしていた。2. Description of the Related Art Conventionally, a sensorless drive circuit for a brushless DC motor of this type focuses on a correlation between a speed electromotive force generated in an armature winding of a rotating motor and a position of a magnetic field, and focuses on the speed electromotive force. Determines the commutation timing of the motor. When the motor is started, it is forcedly commutated at a preset frequency and voltage as a synchronous motor or a stepping motor, and balances the load with the load up to a rotation range where sufficient speed electromotive force is generated for field position detection. I kept trying to accelerate slowly.
【０００３】しかしながら、かかるモータ駆動回路にお
いては、モータ始動後の加速時間が必然的に長くなり、
しかも、低回転高トルクでの始動や運転が困難であっ
た。即ち、速度トルク特性の不安定さ故に急速な加速制
御が困難であるので、強制転流モード（いわゆる他制運
転）と、推定した位置情報のフィードバックによる同期
インバータ運転モード（いわゆる自制運転）との２モー
ドを有し、モータを含む動力系イナーシャや負荷トルク
とのバランスを維持しながら緩やかに加速せざるを得な
かった。また、転流タイミングは速度起電力によって決
定されるが、この速度起電力はモータの電機子巻線電圧
を利用して検出せざるを得ず、高負荷トルク時には、通
電切替に伴う電機子電流の還流作用による転流スパイク
電圧が増大するので、検出できる速度起電力情報に大き
な誤差が生じてしまう。その結果、界磁磁極位置の推定
結果に大きなエラーが生じて、適切な転流タイミングを
決定することができなかった。However, in such a motor drive circuit, the acceleration time after starting the motor is inevitably increased,
In addition, it has been difficult to start and operate with low rotation and high torque. That is, since rapid acceleration control is difficult due to the instability of the speed torque characteristic, the forced commutation mode (so-called self-control operation) and the synchronous inverter operation mode by feedback of the estimated position information (so-called self-control operation) are used. It had two modes and had to accelerate gently while maintaining balance with the inertia of the power system including the motor and the load torque. The commutation timing is determined by the speed electromotive force. However, this speed electromotive force must be detected by using the armature winding voltage of the motor. As a result, the commutation spike voltage due to the recirculation effect increases, causing a large error in the detectable speed electromotive force information. As a result, a large error occurs in the estimation result of the field pole position, and an appropriate commutation timing cannot be determined.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】 そこで、本願出願人
は、特願平７−２０７６６５号（未公知）に記載するブ
ラシレスモータのセンサレス駆動回路を発明した。かか
るモータ駆動回路は、図４（ａ）に示すようなモータ各
相の電機子電流波形を構成する４つの波形ブロックの各
ブロックに共通する波形的特徴に着目して、各相の通電
領域の各ブロックにあらわれる２つの顕著な電流増加領
域４１，４２のうち（図４（ｂ））、第２の電流増加領
域４２を検出して、これを転流時期の到来（転流タイミ
ング）と決定し、転流制御を行うものである。この第２
の電流増加領域４２の検出は、モータの電機子電流が、
その電機子電流の平均値の所定倍（例えば１．２倍）と
なったことを目安として検出するようにしている（以
下、「平均値方式」と称す）。Accordingly, the present applicant has invented a sensorless drive circuit for a brushless motor described in Japanese Patent Application No. 7-207665 (unknown). This motor drive circuit focuses on the waveform characteristics common to each of the four waveform blocks constituting the armature current waveform of each phase of the motor as shown in FIG. Of the two remarkable current increase regions 41 and 42 appearing in each block (FIG. 4B), the second current increase region 42 is detected and determined as the arrival of the commutation timing (commutation timing). And performs commutation control. This second
The detection of the current increase region 42 of
An average value of the armature current that is a predetermined multiple (for example, 1.2 times) is detected as a guide (hereinafter, referred to as an “average value method”).
【０００５】しかしながら、電機子電流の平均化処理に
は所定時間を要するので、かかる平均値方式は、搬送機
器やエアコンの室外ファン等のように、負荷トルクが外
乱により急変するモータには使用することができないと
いう問題点があった。即ち、電機子電流の平均値は、負
荷トルクの急変に対応して急変することができない。よ
って、かかる急変時には、第２の電流増加領域４２を誤
って検出してしまうので、適切な転流動作を行うことが
できず、ブラシレスモータを振動させてしまったり、同
期脱出させて停止させてしまったりして、安定して駆動
することができないという問題点があった。However, since the averaging process of the armature current requires a predetermined time, this averaging method is used for a motor whose load torque changes abruptly due to a disturbance, such as a transport device or an outdoor fan of an air conditioner. There was a problem that it was not possible. That is, the average value of the armature current cannot suddenly change in response to a sudden change in the load torque. Therefore, at the time of such a sudden change, the second current increase region 42 is erroneously detected, so that an appropriate commutation operation cannot be performed, and the brushless motor is vibrated or synchronously escaped and stopped. As a result, there is a problem that stable driving cannot be performed.
【０００６】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、負荷トルクが急変する場合にも、
ブラシレスモータを安定して駆動することができるブラ
シレスモータ駆動回路を提供することを目的としてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is intended to be used even when the load torque changes suddenly.
It is an object of the present invention to provide a brushless motor drive circuit that can drive a brushless motor stably.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】 この目的を達成するた
めに請求項１記載のブラシレスモータ駆動回路は、ブラ
シレスモータの複数相の電機子巻線に直流電圧を順次通
電するための複数のスイッチング素子を有するインバー
タ回路と、そのインバータ回路の複数のスイッチング素
子をオンオフさせて転流を行い、前記ブラシレスモータ
を回転させる通電制御回路とを備え、更に、前記ブラシ
レスモータの電機子巻線に流れる電流を電圧に変換して
検出する電流検出回路と、その電流検出回路の瞬時出力
を、前記電機子巻線に流れる電流値の第１の電流増加領
域後であって第２の電流増加領域前に抽出し、その抽出
値を保持するサンプリング回路と、前記電流検出回路の
出力が前記サンプリング回路の抽出値の所定倍となった
場合に、前記通電制御回路へ転流指令を出力する転流指
令回路とを備えている。To achieve this object, a brushless motor drive circuit according to claim 1 comprises a plurality of switching elements for sequentially applying a DC voltage to a plurality of armature windings of a brushless motor. And a commutation control circuit that turns on and off a plurality of switching elements of the inverter circuit to perform commutation and rotates the brushless motor, and further includes a current flowing through an armature winding of the brushless motor. a current detection circuit for detecting and converting into voltage, the instantaneous output of the current detectioncircuit, the first current increasing territory of current flowing through the armature winding
After the current range and before the second current increase area,
And a commutation command circuit that outputs a commutation command to the energization control circuit when the output of the current detection circuit is a predetermined multiple of the extracted value of the sampling circuit. .
【０００８】ブラシレスモータが回転すると、モータの
界磁と通電中の電機子巻線との位置関係が変化し、この
変化にともなって、該電機子巻線に流れる電流値も変化
する。請求項１記載のブラシレスモータ駆動回路は、か
かる電機子電流の変化に着目して転流タイミングを決定
することにより、ブラシレスモータのセンサレス駆動を
可能にしている。具体的には、ブラシレスモータの駆動
中に電機子巻線に通電を行うと、その電機子巻線に流れ
る電流値は、２度にわたって顕著な増加を見せる。よっ
て、この２度目の顕著な電流増加領域を検出して転流タ
イミングを決定するのである。When the brushless motor rotates, the positional relationship between the field of the motor and the energized armature winding changes, and with this change, the current flowing through the armature winding also changes. The brushless motor driving circuit according to the first aspect enables sensorless driving of the brushless motor by determining the commutation timing by paying attention to such a change in the armature current. Specifically, when the armature winding is energized while the brushless motor is being driven, the value of the current flowing through the armature winding shows a remarkable increase twice. Therefore, the commutation timing is determined by detecting the second remarkable current increase region.
【０００９】即ち、この請求項１記載のブラシレスモー
タ駆動回路によれば、電流検出回路により、ブラシレス
モータの電機子巻線に流れる電流が電圧変換されて検出
され、サンプリング回路と転流指令回路とへそれぞれ出
力される。サンプリング回路では、かかる電流検出回路
の瞬時出力が電機子巻線に流れる電流値の第１の電流増
加領域後であって第２の電流増加領域前に抽出され、そ
の抽出値が保持されつつ転流指令回路へ出力される。サ
ンプリング回路の抽出値と電流検出回路の出力とは、転
流指令回路で比較される。比較の結果、電流検出回路の
出力がサンプリング回路の抽出値の所定倍となった場合
には、モータの電機子巻線に流れる電流の２度目の顕著
な電流増加領域の到来と判断し、転流指令回路から通電
制御回路へ転流指令が出力される。この転流指令に基づ
いて、通電制御回路により、インバータ回路のスイッチ
ング素子がオン又はオフされ、ブラシレスモータへの転
流が行われ、ブラシレスモータがいわゆるセンサレスで
駆動される。That is, according to the brushless motor drive circuit of the present invention, the current flowing through the armature winding of the brushless motor is detected by voltage conversion by the current detection circuit. Output to In the sampling circuit, the instantaneous output of the current detection circuit is afirst current increase of the current value flowing through the armature winding.
It is extractedafter the addition region and before the second current increase region , and is output to the commutation command circuitwhile maintaining the extracted value. The extracted value of the sampling circuit and the output of the current detection circuit are compared by a commutation command circuit. As a result of the comparison, when the output of the current detection circuit is a predetermined multiple of the extracted value of the sampling circuit, it is determined that the second remarkable current increase region of the current flowing through the armature winding of the motor has arrived, and A commutation command is output from the flow command circuit to the conduction control circuit. On the basis of the commutation command, the switching element of the inverter circuit is turned on or off by the power supply control circuit, commutation to the brushless motor is performed, and the brushless motor is driven in a so-called sensorless manner.
【００１０】請求項２記載のブラシレスモータ駆動回路
は、請求項１記載のブラシレスモータ駆動回路におい
て、前記サンプリング回路による前記電流検出回路の瞬
時出力の抽出は、前記通電制御回路による転流動作毎に
行われるものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a brushless motor driving circuit according to the first aspect, wherein the sampling circuit extracts the instantaneous output of the current detection circuit every time a commutation operation is performed by the conduction control circuit. Is what is done.
【００１１】[0011]
【００１２】請求項３記載のブラシレスモータ駆動回路
は、請求項１又は２に記載のブラシレスモータ駆動回路
において、前記ブラシレスモータの始動時に、そのブラ
シレスモータの始動トルクを発生させるために充分な値
から時間の経過とともに逓減する転流目標電圧を前記転
流指令回路へ出力する始動補償回路を備え、前記転流指
令回路は、前記電流検出回路の出力が前記始動補償回路
の出力の所定倍となった場合に、前記通電制御回路へ転
流指令を出力するものである。A brushless motor driving circuit according to athird aspect of the present invention is the brushless motor driving circuit according to the firstor second aspect , wherein, when the brushless motor is started, a value sufficient to generate a starting torque of the brushless motor is provided. A commutation compensation circuit that outputs a commutation target voltage that gradually decreases with time to the commutation command circuit, wherein the commutation command circuit has an output of the current detection circuit that is a predetermined multiple of an output of the start compensation circuit. In this case, a commutation command is output to the energization control circuit.
【００１３】請求項４記載のブラシレスモータ駆動回路
は、請求項１から３のいずれかに記載のブラシレスモー
タ駆動回路において、前記サンプリング回路から前記転
流指令回路へ出力される出力と、前記始動補償回路から
前記転流指令回路へ出力される出力とのうち、大きい方
の出力を転流目標電圧として前記転流指令回路へ出力す
る優先回路を備えている。According to afourth aspect of the present invention, there is provided a brushless motor driving circuit according to any one of the first tothird aspects, wherein an output output from the sampling circuit to the commutation command circuit and the starting compensation are provided. A priority circuit is provided which outputs a larger one of the outputs output from the circuit to the commutation command circuit to the commutation command circuit as a commutation target voltage.
【００１４】この請求項４記載のブラシレスモータ駆動
回路によれば、請求項１から３のいずれかに記載のブラ
シレスモータ駆動回路と同様に作用する上、優先回路に
よって、サンプリング回路からの出力と始動補償回路か
らの出力とのうち、大きい方の出力が転流目標電圧とし
て転流指令回路へ出力される。即ち、ブラシレスモータ
の始動時には始動補償回路からの出力が、定常運転時に
はサンプリング回路からの出力が、転流目標電圧として
転流指令回路へ出力される。従って、転流目標電圧はブ
ラシレスモータの始動時と定常運転時とで自動的に切り
替えられるので、始動から定常運転へブラシレスモータ
を円滑に駆動させることができる。According to thefourth aspect of the present invention, the brushless motor driving circuit operates in the same manner as the brushless motor driving circuit according to any one of the first tothird aspects. The larger one of the outputs from the compensation circuit is output to the commutation command circuit as the commutation target voltage. That is, when the brushless motor is started, the output from the start compensation circuit is output to the commutation command circuit as the commutation target voltage, and the output from the sampling circuit is output during the steady operation. Accordingly, the commutation target voltage is automatically switched between the start of the brushless motor and the steady operation, so that the brushless motor can be smoothly driven from the start to the steady operation.
【００１５】請求項５記載のブラシレスモータ駆動回路
は、請求項１から４のいずれかに記載のブラシレスモー
タ駆動回路において、前記転流指令回路による転流指令
毎に、その転流指令回路へ出力される前記電流検出回路
の出力をゼロリセットするゼロリセット回路を備えてい
る。According to afifth aspect of the present invention, in the brushless motor driving circuit according to any one of the first tofourth aspects, each time a commutation command is issued by the commutation command circuit, an output to the commutation command circuit is provided. A zero reset circuit for resetting the output of the current detection circuit to zero.
【００１６】この請求項５記載のブラシレスモータ駆動
回路によれば、請求項１から４のいずれかに記載のブラ
シレスモータ駆動回路と同様に作用する上、電流検出回
路の出力がサンプリング回路（又は、始動補償回路、優
先回路）の出力より大となると、転流指令回路から転流
指令が出力される。かかる転流指令がゼロリセット回路
に入力されると、そのゼロリセット回路によって、電流
検出回路の出力が擬制ゼロリセットされる。よって、転
流指令毎に、電流検出回路の出力がサンプリング回路
（又は、始動補償回路、優先回路）の出力より確実に小
とされ、転流指令が確実にリセットされる。According to the brushless motor driving circuit according to thefifth aspect, the operation is the same as the brushless motor driving circuit according to any one of the first tofourth aspects, and the output of the current detection circuit is a sampling circuit (or (Commutation command) is output from the commutation command circuit when the output is larger than the output of the starting compensation circuit, the priority circuit). When such a commutation command is input to the zero reset circuit, the output of the current detection circuit is virtually reset to zero by the zero reset circuit. Therefore, for each commutation command, the output of the current detection circuit is surely made smaller than the output of the sampling circuit (or the starting compensation circuit, the priority circuit), and the commutation command is reliably reset.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】 以下、本発明の好ましい実施例
について、添付図面を参照して説明する。なお、本実施
例におけるブラシレスモータ駆動回路の動作原理につい
ては、特願平７−２０７６６５号に記載されているの
で、その説明は省略する。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The principle of operation of the brushless motor drive circuit in this embodiment is described in Japanese Patent Application No. 7-207665, and a description thereof will be omitted.
【００１８】図１は、本実施例のセンサレスＤＣブラシ
レスモータ駆動回路１の回路図である。このモータ駆動
回路１は、室内ファン用の小型ＰＭブラシレスモータの
他、負荷トルクの急変し得る搬送装置や突風などによる
外乱を受けるエアコンの室外ファン等に用いられるブラ
シレスモータのセンサレス駆動回路として使用される。
駆動対象のブラシレスモータ５１は、永久磁石の界磁を
回転子とし、３相の電機子巻線を固定子とした、表面磁
石形のブラシレスモータである。なお、界磁を固定子に
電機子巻線を回転子にしたスリップリング付きモータ
や、埋め込み磁石形のブラシレスモータに、このモータ
駆動回路１を用いることも可能である。FIG. 1 is a circuit diagram of a sensorless DC brushless motor drive circuit 1 according to the present embodiment. This motor drive circuit 1 is used as a sensorless drive circuit of a brushless motor used in a small PM brushless motor for an indoor fan, a transport device in which a load torque can change suddenly, or an outdoor fan of an air conditioner subjected to disturbance due to a gust or the like. You.
The brushless motor 51 to be driven is a surface magnet type brushless motor using a permanent magnet field as a rotor and a three-phase armature winding as a stator. The motor drive circuit 1 can be used for a motor with a slip ring using a field as a stator and an armature winding as a rotor, or a brushless motor of an embedded magnet type.
【００１９】モータ駆動回路１は、補助電源回路２と、
インバータ回路３と、電流検出回路４と、サンプリング
回路５と、増幅回路６と、始動補償回路７と、優先回路
８と、転流指令回路９と、ゼロリセット回路１０と、計
数回路１１と、分配回路１２とを備えている。The motor drive circuit 1 includes an auxiliary power supply circuit 2 and
An inverter circuit 3, a current detection circuit 4, a sampling circuit 5, an amplification circuit 6, a start compensation circuit 7, a priority circuit 8, a commutation command circuit 9, a zero reset circuit 10, a counting circuit 11, And a distribution circuit 12.
【００２０】補助電源回路２は、３０ボルトの直流電源
５０から安定した１０ボルト電圧を生成し出力する回路
である。補助電源回路２で生成された１０ボルト電圧
は、始動補償回路７や転流指令回路９など各回路の駆動
電圧として、各回路へ供給される。The auxiliary power supply circuit 2 is a circuit for generating and outputting a stable 10 volt voltage from a 30 volt DC power supply 50. The 10-volt voltage generated by the auxiliary power supply circuit 2 is supplied to each circuit as a drive voltage for each circuit such as the start-up compensation circuit 7 and the commutation instruction circuit 9.
【００２１】インバータ回路３は、ブラシレスモータ５
１の３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電機子巻線に、３０ボ
ルトの直流電圧を順次通電切替するための回路である。
インバータ回路３の直流電源５０のプラス側入力端Ｐに
は、３つのＰ−ＭＯＳ電界効果トランジスタＱｕ，Ｑ
ｖ，Ｑｗのソース端子が接続され、直流電源５０のグラ
ンド側入力端Ｎには、３つのＮ−ＭＯＳ電界効果トラン
ジスタＱｘ，Ｑｙ，Ｑｚのソース端子が接続されて、こ
れらにより３相の電機子巻線に対応した３つのアームが
形成されている。各電界効果トランジスタＱｕ〜Ｑｚ
は、ゲート端子が１ｋΩの抵抗Ｒｕ１〜Ｒｚ１を介して
分配回路１２の各出力とそれぞれ接続されており、分配
回路１２の出力に応じてオンオフされるように構成され
ている。また、各電界効果トランジスタＱｕ〜Ｑｚのゲ
ート・ソース間には、保護及びゲート電圧のフローティ
ング防止用の１０ｋΩの抵抗Ｒｕ２〜Ｒｚ２がそれぞれ
接続されている。更に、各電界効果トランジスタＱｕ〜
Ｑｚのソース・ドレイン間には、各電界効果トランジス
タＱｕ〜Ｑｚのオンオフ時に、ブラシレスモータ５１の
電機子巻線に生じる逆起電力作用に起因する電流を還流
させるためのフリーホイールダイオードＤｕ〜Ｄｚが、
それぞれ逆並列に接続されている。The inverter circuit 3 includes a brushless motor 5
This is a circuit for sequentially switching energization of a 30 volt DC voltage to the three armature windings of three phases (U phase, V phase, W phase).
Three P-MOS field-effect transistors Qu and Q are connected to the positive input terminal P of the DC power supply 50 of the inverter circuit 3.
v, Qw are connected to the source terminal of the DC power supply 50, and the ground-side input terminal N is connected to the source terminals of three N-MOS field effect transistors Qx, Qy, Qz. Three arms corresponding to the windings are formed. Each field effect transistor Qu-Qz
Has a gate terminal connected to each output of the distribution circuit 12 via 1 kΩ resistors Ru1 to Rz1, and is configured to be turned on and off in accordance with the output of the distribution circuit 12. Further, between the gate and the source of each of the field effect transistors Qu to Qz, resistors Ru2 to Rz2 of 10 kΩ for protection and prevention of floating of the gate voltage are connected respectively. Further, each of the field effect transistors Qu ~
Between the source and the drain of Qz, free wheel diodes Du to Dz for circulating a current caused by a back electromotive force generated in the armature winding of the brushless motor 51 when the field effect transistors Qu to Qz are turned on and off. ,
Each is connected in anti-parallel.
【００２２】電流検出回路４は、ブラシレスモータ５１
の電機子巻線に流れる電流を電圧に変換して、サンプリ
ング回路５および転流指令回路９へ出力するための回路
である。この電流検出回路４は、直流電源５０のグラン
ド側入力端Ｎとインバータ回路２との間に挿入された１
Ωのシャント抵抗Ｒｓから構成されている。ブラシレス
モータ５１の３相の電機子電流は、フリーホイールダイ
オードＤｕ〜Ｄｚへの還流電流を除いて、全てこのシャ
ント抵抗Ｒｓにより電圧変換される。なお、図５（ａ）
には、ブラシレスモータ５１の通常運転時における電流
検出回路４の出力電圧波形が図示される。The current detection circuit 4 includes a brushless motor 51
Is a circuit for converting the current flowing through the armature winding into a voltage and outputting the voltage to the sampling circuit 5 and the commutation command circuit 9. The current detection circuit 4 is connected between a ground-side input terminal N of the DC power supply 50 and the inverter circuit 2.
It is composed of a shunt resistor Rs of Ω. All the three-phase armature currents of the brushless motor 51 are converted by the shunt resistor Rs except for the return current to the freewheel diodes Du to Dz. FIG. 5 (a)
3 shows an output voltage waveform of the current detection circuit 4 during the normal operation of the brushless motor 51.
【００２３】サンプリング回路５は、電流検出回路４の
瞬時出力を抽出して、その瞬時出力を増幅回路６へ出力
するための回路である。このサンプリング回路５は、ア
ナログスイッチＡＳ１と、コンデンサＣ１と、抵抗Ｒ３
とを備えている。アナログスイッチＡＳ１の一方のチャ
ネル端子は、電流検出回路４の出力端に接続され、他方
のチャネル端子は、共に一端が回路接地された０．１μ
ＦのコンデンサＣ１及び２ＭΩの抵抗Ｒ３に接続されて
いる。アナログスイッチＡＳ１のゲートは、後述する転
流指令回路９の出力端に接続されており、転流指令回路
９からハイ信号の転流指令が出力されている間、アナロ
グスイッチＡＳ１がオンされる。The sampling circuit 5 is a circuit for extracting the instantaneous output of the current detection circuit 4 and outputting the instantaneous output to the amplifier circuit 6. The sampling circuit 5 includes an analog switch AS1, a capacitor C1, a resistor R3
And One channel terminal of the analog switch AS1 is connected to the output terminal of the current detection circuit 4, and the other channel terminal is connected to one end of a 0.1 μm circuit grounded.
It is connected to the capacitor C1 of F and the resistor R3 of 2 MΩ. The gate of the analog switch AS1 is connected to an output terminal of a commutation command circuit 9 described later, and while the commutation command circuit 9 outputs a high-signal commutation command, the analog switch AS1 is turned on.
【００２４】コンデンサＣ１は、アナログスイッチＡＳ
１のオン中に電流検出回路４の出力端と接続され、同一
電圧値に充電されて、電流検出回路４の電圧値を記憶す
る。このコンデンサＣ１の非接地端子は、アナログスイ
ッチＡＳ１及び抵抗Ｒ３の他には、増幅回路６のオペア
ンプＯＰの非反転入力端が接続されるだけであり、しか
も、抵抗Ｒ３の抵抗値は非常に大きいので（２ＭΩ）、
コンデンサＣ１の電圧値はアナログスイッチＡＳ１のオ
フ後も所定時間保持される。よって、コンデンサＣ１に
は、アナログスイッチＡＳ１のオフ直前における電流検
出回路４の電圧値（瞬時出力）が記憶されるのである。The capacitor C1 is connected to the analog switch AS
1 is connected to the output terminal of the current detection circuit 4 while being turned on, is charged to the same voltage value, and stores the voltage value of the current detection circuit 4. The non-ground terminal of the capacitor C1 is connected only to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP of the amplifier circuit 6 in addition to the analog switch AS1 and the resistor R3, and the resistance value of the resistor R3 is very large. So (2MΩ)
The voltage value of the capacitor C1 is held for a predetermined time even after the analog switch AS1 is turned off. Therefore, the voltage value (instantaneous output) of the current detection circuit 4 immediately before the analog switch AS1 is turned off is stored in the capacitor C1.
【００２５】なお、転流指令は、後述するように、電流
検出回路４の出力電圧値が、増幅回路６により増幅され
たサンプリング回路５の出力電圧値よりも大きくなった
場合に、転流指令回路９から出力される。このため何ら
かの原因によって、サンプリング回路５のコンデンサＣ
１に大きな電圧値が保持されると、電流検出回路４の出
力電圧値が、増幅されたサンプリング回路５の出力電圧
値より大きくなり得ず、転流指令が発生不能となって、
ブラシレスモータ５１が停止してしまう。As described later, the commutation command is issued when the output voltage value of the current detection circuit 4 becomes larger than the output voltage value of the sampling circuit 5 amplified by the amplification circuit 6. Output from the circuit 9. Therefore, for some reason, the capacitor C of the sampling circuit 5
When a large voltage value is held at 1, the output voltage value of the current detection circuit 4 cannot be higher than the amplified output voltage value of the sampling circuit 5, and a commutation command cannot be generated.
The brushless motor 51 stops.
【００２６】しかし、電流検出回路４の電圧値を記憶す
るコンデンサＣ１には、抵抗Ｒ３が並列接続されている
ので、コンデンサＣ１に蓄積された電荷は、わずかずつ
ではあるが抵抗Ｒ３によって徐々に放電される。その結
果、コンデンサＣ１の電圧値も徐々に低下していく。よ
って、抵抗Ｒ３をコンデンサＣ１に並列接続することに
より、コンデンサＣ１に大きな電圧値が保持されてしま
った場合にも、必ず、転流指令を再発生させることがで
きるので、ブラシレスモータ５１を停止させてしまうこ
とがない。However, since the resistor R3 is connected in parallel to the capacitor C1 for storing the voltage value of the current detection circuit 4, the electric charge accumulated in the capacitor C1 is gradually discharged by the resistor R3, albeit little by little. Is done. As a result, the voltage value of the capacitor C1 also gradually decreases. Therefore, by connecting the resistor R3 in parallel with the capacitor C1, even if a large voltage value is held in the capacitor C1, the commutation command can be generated again without fail. I won't.
【００２７】この抵抗Ｒ３の抵抗値は、コンデンサＣ１
の容量と、始動時におけるインバータ回路３の転流周波
数の下限値との関係で決定される。即ち、始動時におけ
る転流周波数の下限値を１Ｈｚ前後とする場合は、その
６倍の６Ｈｚの周期より若干大きめの時定数を設定し、
略０．２秒前後の範囲となるように、抵抗Ｒ３の抵抗値
とコンデンサＣ１の容量とが決定される。本実施例で
は、コンデンサＣ１の容量は０．１μＦであるので、抵
抗Ｒ３の抵抗値は２ＭΩとされている。The resistance value of the resistor R3 is determined by the value of the capacitor C1.
And the lower limit of the commutation frequency of the inverter circuit 3 at the time of startup. That is, when the lower limit value of the commutation frequency at the time of starting is about 1 Hz, a time constant slightly larger than the cycle of 6 Hz, which is six times as large, is set.
The resistance value of the resistor R3 and the capacitance of the capacitor C1 are determined so as to be in a range of about 0.2 seconds. In this embodiment, since the capacitance of the capacitor C1 is 0.1 μF, the resistance value of the resistor R3 is 2 MΩ.
【００２８】なお、増幅回路６のオペアンプＯＰの品種
によっては、非反転入力端からグランドへ漏れ電流（入
力バイアス電流）が流れることがある。かかる場合に
は、その漏れ電流により、コンデンサＣ１の電圧値が上
昇してしまうので、即ち、保持された電流検出回路４の
電圧値である転流目標電圧が上昇方向に変化してしまう
ので、正常な転流動作を行わせることができない。しか
し、抵抗Ｒ３をコンデンサＣ１に並列接続することによ
り、かかる漏れ電流を抵抗Ｒ３に流すことができるの
で、コンデンサＣ１の電圧値の上昇を防ぐことができ、
かつ、コンデンサＣ１の電圧値は必ず低下する方向に作
用するので、コンデンサＣ１に電流検出回路４の電圧値
に基づいた抽出電圧を維持させることができる。Incidentally, depending on the type of the operational amplifier OP of the amplifier circuit 6, a leakage current (input bias current) may flow from the non-inverting input terminal to the ground. In such a case, the voltage value of the capacitor C1 increases due to the leakage current, that is, the commutation target voltage, which is the held voltage value of the current detection circuit 4, changes in the increasing direction. Normal commutation operation cannot be performed. However, by connecting the resistor R3 in parallel with the capacitor C1, such a leakage current can flow through the resistor R3, so that an increase in the voltage value of the capacitor C1 can be prevented,
Further, since the voltage value of the capacitor C1 always acts in a decreasing direction, the capacitor C1 can maintain the extracted voltage based on the voltage value of the current detection circuit 4.
【００２９】増幅回路６は、サンプリング回路５によっ
て抽出された電圧値を増幅して、優先回路８へ出力する
回路であり、オペアンプＯＰと２つの抵抗Ｒ４，Ｒ５と
により構成された非反転増幅器と、その非反転増幅器の
出力を１倍以下に低減する１００ｋΩの可変抵抗ＶＲ１
とを備えており、可変抵抗ＶＲ１の摺動子端から定常運
転時の転流目標電圧を出力する。非反転増幅器のオペア
ンプＯＰは、その非反転入力端にサンプリング回路５の
出力端であるコンデンサＣ１が接続され、オペアンプＯ
Ｐの出力端には、抵抗Ｒ４及び一端が回路接地された可
変抵抗ＶＲ１が接続されている。抵抗Ｒ４の他端は、オ
ペアンプＯＰの反転入力端と抵抗Ｒ５の一端とに接続さ
れ、抵抗Ｒ５の他端は回路接地されている。The amplifier circuit 6 amplifies the voltage value extracted by the sampling circuit 5 and outputs the amplified voltage value to the priority circuit 8. The amplifier circuit 6 includes a non-inverting amplifier constituted by an operational amplifier OP and two resistors R4 and R5. , A 100 kΩ variable resistor VR1 for reducing the output of the non-inverting amplifier to 1 or less.
And outputs a commutation target voltage during steady operation from the slider end of the variable resistor VR1. The operational amplifier OP of the non-inverting amplifier has a non-inverting input terminal connected to the capacitor C1, which is the output terminal of the sampling circuit 5, and an operational amplifier OP.
The output terminal of P is connected to a resistor R4 and a variable resistor VR1 whose one end is grounded. The other end of the resistor R4 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP and one end of the resistor R5, and the other end of the resistor R5 is grounded.
【００３０】非反転増幅器の２つの抵抗Ｒ４，Ｒ５の抵
抗値は、いずれも同一値の１００ｋΩである。よって、
サンプリング回路５の出力は、この非反転増幅器により
２倍に増幅される。２倍に増幅されたサンプリング回路
５の出力は、可変抵抗ＶＲ１へ出力され、可変抵抗ＶＲ
１により１倍以下に低減されて、優先回路８へ出力され
る。本実施例では、非反転増幅器により２倍に増幅され
たサンプリング回路５の出力は、可変抵抗ＶＲ１によっ
て０．７倍に低減されるので、増幅回路６全体としてサ
ンプリング回路５の出力は、１．４倍に増幅される。な
お、当然のことながら、可変抵抗ＶＲ１の摺動子位置を
調整することにより、増幅回路６全体の増幅率も変更で
きるので、使用状況に合わせて、その増幅率を変化させ
ることができる。即ち、ブラシレスモータ５１の常用運
転領域で最もモータ効率が向上するようにチューニング
することができるのである。図５（ｂ）には、この増幅
回路６によって増幅されたサンプリング回路５の出力電
圧波形が図示されている。The resistance values of the two resistors R4 and R5 of the non-inverting amplifier are both the same value of 100 kΩ. Therefore,
The output of the sampling circuit 5 is amplified twice by the non-inverting amplifier. The output of the sampling circuit 5 that has been amplified by a factor of two is output to the variable resistor VR1, and the variable resistor VR1
The value is reduced to 1 or less by 1 and output to the priority circuit 8. In this embodiment, the output of the sampling circuit 5 amplified by a factor of 2 by the non-inverting amplifier is reduced by a factor of 0.7 by the variable resistor VR1. Amplified 4 times. It is needless to say that the gain of the entire amplifier circuit 6 can be changed by adjusting the position of the slider of the variable resistor VR1, so that the gain can be changed according to the use condition. That is, tuning can be performed so that the motor efficiency is most improved in the normal operation region of the brushless motor 51. FIG. 5B shows an output voltage waveform of the sampling circuit 5 amplified by the amplifier circuit 6.
【００３１】始動補償回路７は、ブラシレスモータ５１
の始動時に、ブラシレスモータ５１が充分な始動トルク
を発生できるようにするため、増幅されたサンプリング
回路５の出力に代わって、転流目標電圧を優先回路８へ
出力するための回路である。始動補償回路７は、５０ｋ
Ωの可変抵抗ＶＲ２を備えており、その可変抵抗ＶＲ２
の一端は、補助電源回路２の１０ボルト出力と、ダイオ
ードＤ１のカソードとに接続されている。また、可変抵
抗ＶＲ２の他端は、ダイオードＤ１のアノードに接続さ
れるとともに、コンデンサＣ２の一端に接続されてい
る。コンデンサＣ２の他端は、一端が回路接地された１
００ｋΩの抵抗Ｒ６と、アノード接地されたダイオード
Ｄ２のカソードとに接続されるとともに、始動補償回路
７の出力端として、優先回路８のダイオードＤ３のアノ
ードに接続されている。The starting compensation circuit 7 includes a brushless motor 51
Is a circuit for outputting the commutation target voltage to the priority circuit 8 instead of the amplified output of the sampling circuit 5 so that the brushless motor 51 can generate a sufficient starting torque at the time of starting. The starting compensation circuit 7 is 50 k
Ω variable resistor VR2, and the variable resistor VR2
Is connected to the 10 volt output of the auxiliary power supply circuit 2 and the cathode of the diode D1. The other end of the variable resistor VR2 is connected to the anode of the diode D1 and to one end of the capacitor C2. The other end of the capacitor C2 is connected to one end of which is grounded.
It is connected to a resistor R6 of 00 kΩ and the cathode of the diode D2 whose anode is grounded, and is connected to the anode of the diode D3 of the priority circuit 8 as an output terminal of the starting compensation circuit 7.
【００３２】この始動補償回路７は、コンデンサＣ２、
可変抵抗ＶＲ２および抵抗Ｒ６の直列回路よりなる微分
回路である。よって、直流電源５０が印加されると（図
２（ａ））、始動補償回路７から優先回路８へ出力され
る電圧、即ち、抵抗Ｒ６の非接地端の電圧は、可変抵抗
ＶＲ２の電圧降下分を差し引いた１０ボルト弱の電圧値
から時間の経過とともに逓減する電圧２１となり、か
つ、その開始電圧値は可変抵抗ＶＲ２により可変設定す
ることができる（図２（ｂ）参照）。このように、始動
補償回路７の駆動電圧を、電流検出回路４の検出電圧よ
り高く、かつ、安定した電圧とすることにより、ブラシ
レスモータ５１始動時の転流目標電圧を確実に高く、か
つ、自由に設定することができ、ブラシレスモータ５１
の始動時に、始動トルクを発生させるために充分な電機
子電流をブラシレスモータ５１へ流すことができる。The starting compensation circuit 7 includes a capacitor C2,
This is a differentiating circuit including a series circuit of a variable resistor VR2 and a resistor R6. Therefore, when the DC power supply 50 is applied (FIG. 2A), the voltage output from the start-up compensation circuit 7 to the priority circuit 8, that is, the voltage at the non-ground terminal of the resistor R6 is a voltage drop of the variable resistor VR2. From the voltage value of less than 10 volts after subtracting the minute, the voltage 21 gradually decreases with the passage of time, and the start voltage value can be variably set by the variable resistor VR2 (see FIG. 2B). As described above, by setting the drive voltage of the start compensation circuit 7 to be higher than the detection voltage of the current detection circuit 4 and a stable voltage, the commutation target voltage at the time of starting the brushless motor 51 is reliably increased, and The brushless motor 51 can be set freely.
When starting, the armature current sufficient to generate the starting torque can flow to the brushless motor 51.
【００３３】なお、可変抵抗ＶＲ２及び抵抗Ｒ６には、
ダイオードＤ１，Ｄ２が逆並列に接続されているので、
直流電源５０のオフ時に、コンデンサＣ２を急速に放電
させることができる。よって、直流電源５０のオフ毎
に、コンデンサＣ２の放電は確実に行われるので、ブラ
シレスモータ５１の始動開始毎に、始動補償回路７を正
常に機能させることができる。The variable resistor VR2 and the resistor R6 include:
Since the diodes D1 and D2 are connected in anti-parallel,
When the DC power supply 50 is turned off, the capacitor C2 can be rapidly discharged. Therefore, every time the DC power supply 50 is turned off, the discharge of the capacitor C2 is reliably performed, so that each time the brushless motor 51 starts to start, the start compensation circuit 7 can function normally.
【００３４】優先回路８は、増幅回路６によって増幅さ
れたサンプリング回路５の出力、即ち、定常運転時にお
ける転流目標電圧と、始動補償回路７の出力、即ち、始
動時における転流目標電圧とのうち、大きい方の出力を
優先して、転流指令回路９へ出力するための回路であ
り、ダイオードＤ３により構成されている。このダイオ
ードＤ３は、そのアノードが始動補償回路７の出力端と
接続され、カソードが増幅回路６の出力端と接続されて
いる。また、ダイオードＤ３のカソードは、転流指令回
路９の１つの入力端であるコンパレータＣＰの反転入力
端にも接続されている。よって、優先回路８により、増
幅回路６と始動補償回路７とのうち大きい方の出力が、
転流指令回路９へ転流目標電圧として出力されるのであ
る。なお、図２（ｂ）に、優先回路８の出力電圧波形を
図示している。The priority circuit 8 outputs the output of the sampling circuit 5 amplified by the amplifier circuit 6, ie, the commutation target voltage at the time of steady operation, and the output of the starting compensation circuit 7, ie, the commutation target voltage at the time of starting. Of these, a circuit for giving priority to the larger output and outputting it to the commutation command circuit 9 and is constituted by a diode D3. The diode D3 has an anode connected to the output terminal of the starting compensation circuit 7 and a cathode connected to the output terminal of the amplifier circuit 6. Further, the cathode of the diode D3 is also connected to the inverting input terminal of the comparator CP, which is one input terminal of the commutation command circuit 9. Therefore, the priority circuit 8 outputs the larger output of the amplifier circuit 6 and the starting compensation circuit 7
It is output to the commutation command circuit 9 as a commutation target voltage. FIG. 2B illustrates an output voltage waveform of the priority circuit 8.
【００３５】転流指令回路９は、ブラシレスモータ５１
の転流指令を計数回路１１、サンプリング回路５、及
び、ゼロリセット回路１０へ出力するための回路であ
る。転流指令回路９は、コンパレータＣＰと、単安定マ
ルチバイブレータＭＭと、その単安定マルチバイブレー
タＭＭから出力されるワンショットパルス（転流指令）
のパルス幅を設定するための０．１μＦのコンデンサＣ
３及び１００ｋΩの可変抵抗ＶＲ３とを備えている。コ
ンパレータＣＰの反転入力端は優先回路８の出力端と接
続され、その非反転入力端は抵抗Ｒ７を介して電流検出
回路４の出力端と接続されている。また、コンパレータ
ＣＰの出力端は、単安定マルチバイブレータＭＭの入力
端Ａに接続され、単安定マルチバイブレータＭＭの出力
端Ｑは、計数回路１１の入力端ＣＫ、サンプリング回路
５及びゼロリセット回路１０のアナログスイッチＡＳ
１，ＡＳ２のゲートに接続されている。The commutation command circuit 9 includes a brushless motor 51
Is a circuit for outputting the commutation command to the counting circuit 11, the sampling circuit 5, and the zero reset circuit 10. The commutation command circuit 9 includes a comparator CP, a monostable multivibrator MM, and a one-shot pulse (commutation command) output from the monostable multivibrator MM.
0.1 μF capacitor C for setting the pulse width of
3 and 100 kΩ variable resistor VR3. The inverting input terminal of the comparator CP is connected to the output terminal of the priority circuit 8, and the non-inverting input terminal is connected to the output terminal of the current detection circuit 4 via the resistor R7. The output terminal of the comparator CP is connected to the input terminal A of the monostable multivibrator MM, and the output terminal Q of the monostable multivibrator MM is connected to the input terminal CK of the counting circuit 11, the sampling circuit 5, and the zero reset circuit 10. Analog switch AS
1, AS2.
【００３６】転流指令回路９では、コンパレータＣＰに
よって、電流検出回路４の出力電圧と優先回路８の出力
電圧との大小が比較され、電流検出回路４の出力電圧が
優先回路８の出力電圧より大きくなると、図５（ｃ）に
図示するように、コンパレータＣＰの出力端からハイ信
号５５が単安定マルチバイブレータＭＭの入力端Ａへ出
力される。この結果、図５（ｄ）に図示するように、単
安定マルチバイブレータＭＭの出力端Ｑから計数回路１
１へ、ワンショットのハイ信号（転流指令５６）が出力
される。なお、このハイ信号は、サンプリング回路５及
びゼロリセット回路１０のアナログスイッチＡＳ１，Ａ
Ｓ２のゲートへも同時に出力され、ハイ信号の間、両ス
イッチＡＳ１，ＡＳ２をオン状態にする。In the commutation command circuit 9, the comparator CP compares the output voltage of the current detection circuit 4 with the output voltage of the priority circuit 8, and the output voltage of the current detection circuit 4 is compared with the output voltage of the priority circuit 8. When it becomes larger, the high signal 55 is output from the output terminal of the comparator CP to the input terminal A of the monostable multivibrator MM as shown in FIG. 5C. As a result, as shown in FIG. 5D, the counting circuit 1 is connected from the output terminal Q of the monostable multivibrator MM.
1, a one-shot high signal (commutation command 56) is output. The high signal is output to the analog switches AS1 and A1 of the sampling circuit 5 and the zero reset circuit 10.
It is also output to the gate of S2 at the same time, and during the high signal, both switches AS1 and AS2 are turned on.
【００３７】ところで、サンプリング回路５には、アナ
ログスイッチＡＳ１のオフ直前における電流検出回路４
の瞬時出力が保持される。具体的には、アナログスイッ
チＡＳ１は、ハイ信号の転流指令５６が出力されている
間オンされるので、サンプリング回路５には、転流指令
５６の立ち下がり時のタイミングで電流検出回路４の瞬
時出力が保持される。即ち、ハイ信号の転流指令５６の
パルス幅によって、サンプリング回路５による抽出タイ
ミングが決定されるのである。The sampling circuit 5 includes a current detection circuit 4 immediately before the analog switch AS1 is turned off.
Is retained. Specifically, the analog switch AS1 is turned on while the commutation command 56 of the high signal is being output, so that the sampling circuit 5 supplies the current detection circuit 4 with the timing at the time of the fall of the commutation command 56. The instantaneous output is retained. That is, the extraction timing by the sampling circuit 5 is determined by the pulse width of the high signal commutation command 56.
【００３８】このため転流指令５６のパルス幅は、単安
定マルチバイブレータＭＭに接続されたコンデンサＣ３
及び可変抵抗ＶＲ３によって、そのパルスの終了位置
が、図４の第１の電流増加領域４１と第２の電流増加領
域４２との中間に位置するように設定される。即ち、第
１及び第２の電流増加領域４１，４２以外の領域で、サ
ンプリング回路５による抽出が行われるように転流指令
５６のパルス幅が設定されるのである。Therefore, the pulse width of the commutation command 56 is determined by the value of the capacitor C3 connected to the monostable multivibrator MM.
The variable resistor VR3 sets the end position of the pulse so as to be located between the first current increasing region 41 and the second current increasing region 42 in FIG. That is, the pulse width of the commutation command 56 is set so that sampling by the sampling circuit 5 is performed in regions other than the first and second current increasing regions 41 and 42.
【００３９】この理由は、第１の電流増加領域４１の電
流値は、ブラシレスモータ５１の電機子巻線への印加電
圧とモータの回転による速度起電力との差、及び、電機
子インピーダンスとにより定まり、特に、電流上昇率は
電機子インピーダンスの時定数により一義的に定まるも
のであって、モータの発生トルクにより定まる電流値及
び上昇率ではないからである。また、第２の電流増加領
域４２の電流値は、ブラシレスモータ５１の電機子巻線
への印加電圧とモータの回転による速度起電力との差、
及び、電機子インピーダンス中の抵抗成分とによりおお
むね定まり、モータの発生トルクに殆ど寄与しない電流
値だからである。よって、第１及び第２の電流増加領域
４１，４２の電流値を基準にしては、負荷に応じた発生
トルクを維持するための適切な転流タイミングを決定す
ることはできないのである。言い換えれば、第１及び第
２の電流増加領域４１，４２以外の領域における電流値
を基準にすれば、適切な転流タイミングを決定すること
ができるので、かかる第１及び第２の電流増加領域４
１，４２以外の領域で、サンプリング回路５による抽出
が行われるように転流指令５６のパルス幅が設定され
る。The reason for this is that the current value in the first current increasing region 41 is determined by the difference between the voltage applied to the armature winding of the brushless motor 51 and the speed electromotive force due to the rotation of the motor, and the armature impedance. This is because, in particular, the current increase rate is uniquely determined by the time constant of the armature impedance, and is not the current value and the increase rate determined by the generated torque of the motor. Further, the current value of the second current increasing region 42 is a difference between the voltage applied to the armature winding of the brushless motor 51 and the speed electromotive force due to the rotation of the motor,
This is because the current value is substantially determined by the resistance component in the armature impedance and hardly contributes to the generated torque of the motor. Therefore, based on the current values of the first and second current increasing regions 41 and 42, it is not possible to determine an appropriate commutation timing for maintaining the generated torque according to the load. In other words, based on the current values in regions other than the first and second current increasing regions 41 and 42, an appropriate commutation timing can be determined. 4
The pulse width of the commutation command 56 is set so that the sampling circuit 5 performs extraction in an area other than the areas 1 and 42.
【００４０】具体的には、転流指令５６のパルスが第１
及び第２の電流増加領域４１，４２以外の領域で終了す
るように、転流指令５６の最短パルス幅は、ブラシレス
モータ５１の電機子インピーダンスにより定まるＬＲ時
定数（τ）の３乃至１０倍以上の時間（３τ〜１０τ
秒）とされる。サンプリング回路５のサンプル保持動作
時において、電流検出回路４の瞬時出力が大略飽和傾向
を示し、終値の９５％以上となる時間的余裕を考慮した
ものである。また、転流指令５６の最長パルス幅は、ブ
ラシレスモータ５１の最速回転時における転流周期
（Ｔ）の２／３倍の時間（２／３×Ｔ秒）とされる。こ
れは、実験により、最速回転時における第２の電流増加
領域４２の幅を１／３×Ｔと設定したからである（（１
−１／３）×Ｔ＝２／３×Ｔ）。よって、モータの仕様
及び負荷条件に合わせて、単安定マルチバイブレータＭ
Ｍから出力される転流指令５６のパルス幅が、かかる範
囲内に収まるように、可変抵抗ＶＲ３の抵抗値が調整さ
れる。Specifically, the pulse of the commutation command 56 is the first
And the shortest pulse width of the commutation command 56 is 3 to 10 times or more the LR time constant (τ) determined by the armature impedance of the brushless motor 51 so as to end in an area other than the second current increasing areas 41 and 42. Time (3τ to 10τ)
Seconds). At the time of the sample holding operation of the sampling circuit 5, the instantaneous output of the current detection circuit 4 generally shows a tendency to saturate, and a time margin of 95% or more of the final value is considered. Further, the longest pulse width of the commutation command 56 is set to a time (２ / 3 × T seconds) which is ／ times the commutation period (T) when the brushless motor 51 rotates at the highest speed. This is because the width of the second current increasing region 42 at the time of the fastest rotation was set to 1/3 × T by an experiment ((1
−1/3) × T = 2/3 × T). Therefore, the monostable multivibrator M can be adjusted according to the motor specifications and load conditions.
The resistance value of the variable resistor VR3 is adjusted such that the pulse width of the commutation command 56 output from M falls within this range.
【００４１】ゼロリセット回路１０は、転流指令回路９
から出力される転流指令５６毎に、電流検出回路４の出
力電圧を０ボルトに擬制リセットするための回路であ
り、１０ｋΩの抵抗Ｒ７と、アナログスイッチＡＳ２と
から構成されている。抵抗Ｒ７の一端は電流検出回路４
の出力端に接続され、その抵抗Ｒ７の他端は、アナログ
スイッチＡＳ２の一方のチャネル端子、及び、転流指令
回路９の１つの入力端であるコンパレータＣＰの非反転
入力端に接続されている。アナログスイッチＡＳ２の他
方のチャネル端子は回路接地されており、ゲートは転流
指令回路９の出力端と接続されている。The zero reset circuit 10 includes a commutation command circuit 9
Is a circuit for resetting the output voltage of the current detection circuit 4 to 0 volt for each commutation command 56 output from the inverter, and includes a resistor R7 of 10 kΩ and an analog switch AS2. One end of the resistor R7 is connected to the current detection circuit 4
The other end of the resistor R7 is connected to one channel terminal of the analog switch AS2 and a non-inverting input terminal of a comparator CP which is one input terminal of the commutation command circuit 9. . The other channel terminal of the analog switch AS2 is grounded, and the gate is connected to the output terminal of the commutation command circuit 9.
【００４２】このため転流指令回路９からハイ信号の転
流指令５６が出力されると、その転流指令５６によっ
て、アナログスイッチＡＳ２がオンされて、転流指令回
路９のコンパレータＣＰの非反転入力端が回路接地され
る。即ち、０ボルトにリセットされるのである。なお、
抵抗Ｒ７の抵抗値は、シャント抵抗Ｒｓ（１Ω）に対し
て充分に大きな１０ｋΩとされているので、アナログス
イッチＡＳ２のオン時に、電流検出回路４から抵抗Ｒ７
を介してグランドへ流れる電流を微小とすることができ
る。よって、ゼロリセット回路１０の動作による電流検
出回路４の検出誤差を生じることなく、電流検出回路４
の出力電圧を、サンプリング回路５で正確に抽出するこ
とができる。Therefore, when the commutation command 56 of the high signal is output from the commutation command circuit 9, the analog switch AS2 is turned on by the commutation command 56, and the non-inverting of the comparator CP of the commutation command circuit 9 is performed. The input terminal is grounded. That is, it is reset to 0 volts. In addition,
Since the resistance value of the resistor R7 is set to 10 kΩ which is sufficiently larger than the shunt resistance Rs (1Ω), when the analog switch AS2 is turned on, the current detection circuit 4 outputs the resistance R7.
The current flowing to the ground via the gate can be made very small. Therefore, the current detection circuit 4 does not cause a detection error of the current detection circuit 4 due to the operation of the zero reset circuit 10.
Can be accurately extracted by the sampling circuit 5.
【００４３】計数回路１１は、転流指令回路９から出力
される転流指令５６の立ち上がり毎にカウントされる６
進カウンタＣＴ（ＴＣ４０１７とクリア回路）により構
成されている。カウンタＣＴの入力端ＣＫには、転流指
令回路９の出力端が接続されており、カウンタＣＴの出
力端０〜５は、分配回路１２の各オアゲートＯＲｕ〜Ｏ
Ｒｚに、出力端６〜９は、オアゲートＯＲ１，ＯＲ２お
よびダイオードＤ５，Ｄ６を介してクリア端子ＣＬＲに
接続されて、４入力ＯＲ回路を構成している。なお、ク
リア端子ＣＬＲには、他端が回路接地されたノイズ防止
用のコンデンサＣ４およびプルダウン抵抗Ｒ１０が接続
されている。カウンタＣＴの入力端ＣＫへ立ち上がり信
号が入力されると、かかる信号の入力毎に、出力端０、
出力端１、・・・、出力端５、出力端０の順に、カウン
タＣＴからハイ信号が出力される。The counting circuit 11 counts each time the commutation command 56 output from the commutation command circuit 9 rises.
It comprises a binary counter CT (TC4017 and clear circuit). The output terminal of the commutation command circuit 9 is connected to the input terminal CK of the counter CT, and the output terminals 0 to 5 of the counter CT are connected to the respective OR gates ORu to Ou of the distribution circuit 12.
The output terminals 6 to 9 are connected to the clear terminal CLR via OR gates OR1 and OR2 and diodes D5 and D6 to Rz to form a 4-input OR circuit. The clear terminal CLR is connected to a capacitor C4 for noise prevention and a pull-down resistor R10 whose other end is grounded to the circuit. When a rising signal is input to the input terminal CK of the counter CT, the output terminal 0,
A high signal is output from the counter CT in the order of the output terminals 1,..., The output terminal 5, and the output terminal 0.
【００４４】分配回路１２は、計数回路１１からの出力
をインバータ回路３へ分配して出力するための回路であ
り、６個のオアゲートＯＲｕ〜ＯＲｚと、３個のインバ
ータＩｕ〜Ｉｗとを備えている。各インバータＩｕ〜Ｉ
ｗは、エミッタ端子を回路接地したオープンコレクタの
ＮＰＮ形デジタルトランジスタで構成され、高耐圧とさ
れている。なお、各インバータＩｕ〜Ｉｗを、デジタル
トランジスタに代えて、ソース端子を回路接地したＮ−
ＭＯＳ電界効果トランジスタで構成するようにしても良
い。また、必要に応じてフォトカプラなどを用いて構成
しても良い。The distribution circuit 12 is a circuit for distributing the output from the counting circuit 11 to the inverter circuit 3 and outputting the same. The distribution circuit 12 includes six OR gates ORu to ORz and three inverters Iu to Iw. I have. Inverters Iu to I
w is an open collector NPN digital transistor whose emitter terminal is grounded to the circuit, and has a high withstand voltage. It should be noted that each of the inverters Iu to Iw is replaced by a digital transistor, and an N-
You may make it comprise a MOS field effect transistor. Moreover, you may comprise using a photocoupler etc. as needed.
【００４５】分配回路１２のオアゲートＯＲｕの入力端
は、カウンタＣＴの出力端０，１と接続され、その出力
端はインバータＩｕの入力端に接続されている。オアゲ
ートＯＲｖの入力端は、カウンタＣＴの出力端２，３と
接続され、その出力端はインバータＩｖの入力端に接続
されている。オアゲートＯＲｗの入力端は、カウンタＣ
Ｔの出力端４，５と接続され、その出力端はインバータ
Ｉｗの入力端に接続されている。オアゲートＯＲｘの入
力端はカウンタＣＴの出力端３，４と接続され、オアゲ
ートＯＲｙの入力端はカウンタＣＴの出力端５，０と接
続され、更に、オアゲートＯＲｚの入力端はカウンタＣ
Ｔの出力端１，２と接続されている。インバータＩｕ〜
ＩｗおよびオアゲートＯＲｘ〜ＯＲｚの出力端は、イン
バータ回路３の各電界効果トランジスタＱｕ〜Ｑｚのゲ
ート端子に接続された抵抗Ｒ１ｕ〜Ｒ１ｚに接続されて
いる。図３は、かかる分配回路１２の入出力の関係と、
その関係に対応したブラシレスモータ５１の３相（Ｕ
相、Ｖ相、Ｚ相）の電機子巻線に流れる電流方向を示し
ている。The input terminal of the OR gate ORu of the distribution circuit 12 is connected to the output terminals 0 and 1 of the counter CT, and the output terminal is connected to the input terminal of the inverter Iu. The input terminal of the OR gate ORv is connected to the output terminals 2 and 3 of the counter CT, and the output terminal is connected to the input terminal of the inverter Iv. The input terminal of the OR gate ORw is a counter C
It is connected to the output terminals 4 and 5 of T, and its output terminal is connected to the input terminal of the inverter Iw. The input terminal of the OR gate ORx is connected to the output terminals 3 and 4 of the counter CT, the input terminal of the OR gate ORy is connected to the output terminals 5 and 0 of the counter CT, and the input terminal of the OR gate ORz is connected to the counter C
It is connected to the output terminals 1 and 2 of T. Inverter Iu ~
The output terminals of Iw and the OR gates ORx to ORz are connected to resistors R1u to R1z connected to the gate terminals of the field effect transistors Qu to Qz of the inverter circuit 3. FIG. 3 shows the relationship between the input and output of the distribution circuit 12, and
The three phases (U
(Phase, V-phase, Z-phase).
【００４６】次に、上記のように構成されたブラシレス
モータ駆動回路１の動作を説明する。直流電源５０から
３０ボルトの直流電圧が印加されると、補助電源回路２
から各回路へ１０ボルトの安定化した電圧が供給され
る。補助電源回路２から１０ボルトの駆動電圧をうけた
計数回路１１は、出力端０〜５から例えば「１００００
０」の信号を、分配回路１２に対して出力する。これを
うけた分配回路１２は、「ｕｖｗｘｙｚ」の出力として
「０１１０１０」をインバータ回路３へ出力し、インバ
ータ回路３では、かかる信号により電界効果トランジス
タＱｕ，Ｑｙがオンされ、ブラシレスモータ５１の電機
子巻線のＵ相からＶ相へ電機子電流が流される（図３参
照）。この結果、ブラシレスモータ５１の駆動が開始さ
れる。Next, the operation of the brushless motor drive circuit 1 configured as described above will be described. When a DC voltage of 30 volts is applied from the DC power supply 50, the auxiliary power supply circuit 2
Supplies a stabilized voltage of 10 volts to each circuit. The counting circuit 11 receiving the driving voltage of 10 volts from the auxiliary power supply circuit 2 outputs, for example, “10000” from the output terminals 0 to 5.
A signal “0” is output to the distribution circuit 12. Upon receiving the signal, the distribution circuit 12 outputs “011010” to the inverter circuit 3 as an output of “uvwxyz”. In the inverter circuit 3, the field effect transistors Qu and Qy are turned on by the signal, and the armature of the brushless motor 51 is turned on. An armature current flows from the U-phase to the V-phase of the winding (see FIG. 3). As a result, the driving of the brushless motor 51 is started.
【００４７】ブラシレスモータ５１に流された電機子電
流は、電流検出回路４のシャント抵抗Ｒｓによって検出
され、電圧変換されて、抵抗Ｒ７を介して、転流指令回
路９のコンパレータＣＰの非反転入力端へ出力される。The armature current flowing through the brushless motor 51 is detected by the shunt resistor Rs of the current detecting circuit 4, is converted into a voltage, and is input via the resistor R7 to the non-inverting input of the comparator CP of the commutation command circuit 9. Output to the end.
【００４８】一方、始動補償回路７は、コンデンサＣ２
と、可変抵抗ＶＲ２及び抵抗Ｒ６との直列回路よりなる
微分回路を構成しているので、１０ボルト電圧の供給に
より、抵抗Ｒ６には、図２（ｂ）に示すように、１０ボ
ルト弱の電圧値から下降する微分パルス状の電圧２１が
印加される。この始動補償回路７の電圧２１は、優先回
路８へ出力される。優先回路８へは、始動補償回路７か
らの電圧２１の他に、増幅回路６により増幅されたサン
プリング回路５の電圧も出力されるが、転流指令が未だ
１度も発せられていない状態では、サンプリング回路５
のサンプル動作は行われておらず、出力電圧は０ボルト
であるので、優先回路８によって、始動補償回路７の出
力が、サンプリング回路５の出力より優先され、転流指
令回路９のコンパレータＣＰの反転入力端へ出力され
る。On the other hand, the starting compensation circuit 7 includes a capacitor C2
And a differential circuit composed of a series circuit of the variable resistor VR2 and the resistor R6, the supply of a 10-volt voltage causes the resistor R6 to have a voltage of less than 10 volts as shown in FIG. A voltage 21 in the form of a differential pulse falling from the value is applied. The voltage 21 of the start compensation circuit 7 is output to the priority circuit 8. The voltage of the sampling circuit 5 amplified by the amplifier circuit 6 is output to the priority circuit 8 in addition to the voltage 21 from the starting compensation circuit 7, but in a state where the commutation command has not been issued yet. , Sampling circuit 5
Is not performed, and the output voltage is 0 volt. Therefore, the priority circuit 8 gives priority to the output of the start-up compensation circuit 7 over the output of the sampling circuit 5 and the output of the comparator CP of the commutation command circuit 9. Output to the inverting input.
【００４９】転流指令回路９では、コンパレータＣＰに
より、電流検出回路４の出力電圧と、優先回路８を介し
て出力された始動補償回路７の出力電圧とが比較され
る。比較の結果、電流検出回路４の出力電圧が始動補償
回路７の出力電圧より大きくなるまで、転流指令５６の
出力が待機される。この転流指令５６の出力が待機され
る間、電機子巻線の同じ相（例えば、Ｕ相からＶ相）へ
の通電が継続されるので、ブラシレスモータ５１へ始動
トルクを発生させるために充分な電機子電流が供給さ
れ、ブラシレスモータ５１の界磁回転子が徐々に回転を
開始する。In the commutation command circuit 9, the output voltage of the current detection circuit 4 is compared with the output voltage of the starting compensation circuit 7 output via the priority circuit 8 by the comparator CP. As a result of the comparison, the output of the commutation command 56 is on standby until the output voltage of the current detection circuit 4 becomes higher than the output voltage of the start compensation circuit 7. While the output of the commutation command 56 is on standby, energization to the same phase (for example, U-phase to V-phase) of the armature winding is continued, so that the brushless motor 51 has a sufficient starting torque. The armature current is supplied, and the field rotor of the brushless motor 51 starts to rotate gradually.
【００５０】界磁の回転にともなって、ブラシレスモー
タ５１の電機子電流の値は変化する。電機子電流値の変
化は、電流検出回路４のシャント抵抗Ｒｓによって検出
され、電圧に変換されて、転流指令回路９のコンパレー
タＣＰの非反転入力端へ出力される。この結果、電流検
出回路４の出力電圧が始動補償回路７の出力電圧より大
となると、転流指令回路９のコンパレータＣＰからハイ
信号５５が出力され、単安定マルチバイブレータＭＭか
らワンショットの転流指令５６が計数回路１１へ出力さ
れる。The value of the armature current of the brushless motor 51 changes with the rotation of the field. The change in the armature current value is detected by the shunt resistor Rs of the current detection circuit 4, converted into a voltage, and output to the non-inverting input terminal of the comparator CP of the commutation command circuit 9. As a result, when the output voltage of the current detection circuit 4 becomes larger than the output voltage of the start compensation circuit 7, the high signal 55 is output from the comparator CP of the commutation command circuit 9, and the one-shot commutation from the monostable multivibrator MM is performed. Command 56 is output to counting circuit 11.
【００５１】転流指令５６を入力した計数回路１１のカ
ウンタＣＴは、転流指令５６のパルスの立ち上がりに応
動して出力端０〜５の出力を更新し、分配回路１２へ出
力する。例えば、転流指令前の出力端０〜５の出力が
「１０００００」であれば、転流指令５６によって、
「０１００００」に更新される（図３参照）。この結
果、分配回路１２の「ｕｖｗｘｙｚ」の各出力は「０１
１００１」となり、インバータ回路３のオンされていた
電界効果トランジスタＱｕ，Ｑｙに代わって、電界効果
トランジスタＱｕ，Ｑｚがオンされ、Ｕ相からＶ相へ流
されていたブラシレスモータ５１の電機子電流がＵ相か
らＷ相へ転流される。The counter CT of the counting circuit 11 to which the commutation command 56 has been input updates the outputs of the output terminals 0 to 5 in response to the rise of the pulse of the commutation command 56 and outputs it to the distribution circuit 12. For example, if the outputs of the output terminals 0 to 5 before the commutation command are “100000”, the commutation command 56
It is updated to "010000" (see FIG. 3). As a result, each output of “uvwxyz” of the distribution circuit 12 becomes “01”
1001 ”, the field effect transistors Qu and Qz are turned on in place of the field effect transistors Qu and Qy that were turned on in the inverter circuit 3, and the armature current of the brushless motor 51 flowing from the U phase to the V phase is reduced. It is commutated from the U phase to the W phase.
【００５２】一方、転流指令回路９から出力されるハイ
信号の転流指令５６は、計数回路１１のみならず、サン
プリング回路５及びゼロリセット回路１０へも出力さ
れ、両回路５，１０のアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２
をオンさせる。On the other hand, the commutation command 56 of the high signal outputted from the commutation command circuit 9 is outputted not only to the counting circuit 11 but also to the sampling circuit 5 and the zero reset circuit 10. Switches AS1, AS2
Turn on.
【００５３】ゼロリセット回路１０のアナログスイッチ
ＡＳ２がオンされると、電流検出回路４の出力電圧が０
ボルトに擬制リセットされる。これによりコンパレータ
ＣＰの非反転入力端へ出力される電圧が、その反転入力
端へ出力される電圧より確実に低くされるので、転流指
令回路９のコンパレータＣＰの出力がハイからロウに切
り替えられ、単一パルス５５を生じる。よって、前記単
一パルス５５に応動した転流指令回路９の単安定マルチ
バイブレータＭＭは、可変抵抗ＶＲ３及びコンデンサＣ
３で定まる所定時間が経過すると、その出力をハイから
ロウへ切り替えて、次の転流指令５６の発生待機状態へ
移行する。When the analog switch AS2 of the zero reset circuit 10 is turned on, the output voltage of the current detection circuit 4 becomes 0
Fake reset to Bolt. This ensures that the voltage output to the non-inverting input terminal of the comparator CP is lower than the voltage output to the inverting input terminal, so that the output of the comparator CP of the commutation command circuit 9 is switched from high to low, A single pulse 55 results. Therefore, the monostable multivibrator MM of the commutation command circuit 9 responsive to the single pulse 55 has the variable resistor VR3 and the capacitor C
After the elapse of the predetermined time determined by 3, the output is switched from high to low, and the process shifts to the state of waiting for the generation of the next commutation command 56.
【００５４】一方、ハイ信号の転流指令５６により、サ
ンプリング回路５のアナログスイッチＡＳ１がオンされ
ると、電流検出回路４の出力端とコンデンサＣ１とが接
続され、電流検出回路４の出力電圧がコンデンサＣ１に
入力される。転流指令５６の発生後、可変抵抗ＶＲ３及
びコンデンサＣ３で定まる所定時間が経過すると、転流
指令５６はハイからロウへ切り替わる。すると、アナロ
グスイッチＡＳ１がオフされるが、このオフ直前の電流
検出回路４の電圧値（瞬時出力）が、コンデンサＣ１に
保持される。この保持された電流検出回路４の電圧値
（瞬時出力）は、増幅回路６により略１．４倍に増幅さ
れて、優先回路８へ出力される。なお、前記したよう
に、転流指令５６は、第１及び第２の電流増加領域４
１，４２の中間領域でハイからロウへ切り替わるので、
その中間領域における電流検出回路４の瞬時出力が、サ
ンプリング回路５により抽出されるのである。On the other hand, when the analog switch AS1 of the sampling circuit 5 is turned on by the high signal commutation command 56, the output terminal of the current detection circuit 4 and the capacitor C1 are connected, and the output voltage of the current detection circuit 4 is reduced. Input to the capacitor C1. After the generation of the commutation command 56, when a predetermined time determined by the variable resistor VR3 and the capacitor C3 elapses, the commutation command 56 switches from high to low. Then, the analog switch AS1 is turned off, but the voltage value (instantaneous output) of the current detection circuit 4 immediately before the turning off is held in the capacitor C1. The held voltage value (instantaneous output) of the current detection circuit 4 is amplified to approximately 1.4 times by the amplification circuit 6 and output to the priority circuit 8. Note that, as described above, the commutation command 56 is transmitted to the first and second current increasing regions 4.
Since it switches from high to low in the middle area of 1,42,
The instantaneous output of the current detection circuit 4 in the intermediate region is extracted by the sampling circuit 5.
【００５５】ところで、図２（ｂ）に図示するように、
始動補償回路７の出力電圧２１は、前記した通り、１０
ボルト弱の電圧値から時間の経過とともに負の勾配を有
して逓減する。一方、サンプリング回路５の出力は、電
流検出回路４によって検出された電機子電流の瞬時値で
あるので、ブラシレスモータ５１の始動後徐々に上昇し
ていく。このため増幅されたサンプリング回路５の出力
電圧２２は、電機子電流の通電開始後、時間の経過とと
もに徐々に離散的に上昇する。By the way, as shown in FIG.
The output voltage 21 of the starting compensation circuit 7 is 10
The voltage gradually decreases with a negative gradient with the passage of time from a voltage value of a little less than volt. On the other hand, since the output of the sampling circuit 5 is the instantaneous value of the armature current detected by the current detection circuit 4, it gradually increases after the brushless motor 51 starts. For this reason, the amplified output voltage 22 of the sampling circuit 5 gradually increases discretely with the passage of time after the start of the passage of the armature current.
【００５６】優先回路８は、この増幅されたサンプリン
グ回路５の出力電圧２２と、始動補償回路７の出力電圧
２１とのうち、大きい方の電圧を転流指令回路９へ出力
するので、図２（ｂ）に示すように、優先回路８の出力
電圧は、ある時点Ｂを境にして、始動補償回路７の出力
電圧２１から、増幅されたサンプリング回路５の出力電
圧２２へと切り替わり、以降は、増幅されたサンプリン
グ回路５の出力電圧２２が、優先回路８の出力電圧（即
ち、転流目標電圧）として、継続して転流指令回路９へ
出力される。The priority circuit 8 outputs the larger one of the amplified output voltage 22 of the sampling circuit 5 and the output voltage 21 of the start-up compensation circuit 7 to the commutation command circuit 9, so that the priority circuit 8 shown in FIG. As shown in (b), the output voltage of the priority circuit 8 switches from the output voltage 21 of the starting compensation circuit 7 to the amplified output voltage 22 of the sampling circuit 5 at a certain point B, and thereafter. The amplified output voltage 22 of the sampling circuit 5 is continuously output to the commutation command circuit 9 as the output voltage of the priority circuit 8 (that is, the commutation target voltage).
【００５７】転流指令回路９のコンパレータＣＰは、電
流検出回路４の出力電圧がサンプリング回路５の出力電
圧の１．４倍以上となると、単安定マルチバイブレータ
ＭＭへハイ信号５５を出力する。その結果、転流指令回
路９からワンショットの転流指令５６が計数回路１１
（及び、サンプリング回路５、ゼロリセット回路１０）
へ出力され、計数回路１１、分配回路１２及びインバー
タ回路３によって、ブラシレスモータ５１の転流が行わ
れる。The comparator CP of the commutation command circuit 9 outputs a high signal 55 to the monostable multivibrator MM when the output voltage of the current detection circuit 4 becomes 1.4 times or more the output voltage of the sampling circuit 5. As a result, the one-shot commutation command 56 from the commutation command circuit 9 is
(And the sampling circuit 5 and the zero reset circuit 10)
And the commutation of the brushless motor 51 is performed by the counting circuit 11, the distribution circuit 12, and the inverter circuit 3.
【００５８】このように、ブラシレスモータ５１の電機
子電流が、サンプリング回路５により保持された瞬時値
の１．４倍以上となると、転流指令５６が出力される。
サンプリング回路５による抽出は、第１及び第２の電流
増加領域４１，４２の中間の領域で行われるので、転流
指令５６は第２の電流増加領域４２において出力され、
この領域４２でブラシレスモータ５１の転流が行われ
る。よって、本実施例のブラシレスモータ駆動回路１に
より、ホール素子やシャフトエンコーダなどの回転子磁
極位置センサを用いることなく、ブラシレスモータ５１
を円滑に駆動することができる。特に、本実施例では、
電流検出回路４の瞬時出力をサンプリング回路５により
抽出し、その瞬時値に基づいて転流動作を行うようにし
ているので、負荷トルクの急変時にも、転流タイミング
が迅速に調節され、適切な転流動作を行うことができ
る。As described above, when the armature current of the brushless motor 51 becomes 1.4 times or more the instantaneous value held by the sampling circuit 5, the commutation command 56 is output.
Since the extraction by the sampling circuit 5 is performed in an intermediate area between the first and second current increasing areas 41 and 42, the commutation command 56 is output in the second current increasing area 42,
In this area 42, the commutation of the brushless motor 51 is performed. Therefore, the brushless motor drive circuit 1 of the present embodiment allows the brushless motor 51 to be used without using a rotor magnetic pole position sensor such as a Hall element or a shaft encoder.
Can be driven smoothly. In particular, in this embodiment,
Since the instantaneous output of the current detection circuit 4 is extracted by the sampling circuit 5 and the commutation operation is performed based on the instantaneous value, the commutation timing is quickly adjusted even when the load torque suddenly changes, and an appropriate A commutation operation can be performed.
【００５９】また、本モータ駆動回路１では、負荷トル
クの変動によるブラシレスモータ５１の加減速現象に対
しても、転流タイミングの自己修復作用を備えているの
で、モータ５１の回転とインバータ回路３による出力周
波数の同期状態が、自己修復されるのである。The motor drive circuit 1 also has a self-restoring effect on the commutation timing against the acceleration / deceleration phenomenon of the brushless motor 51 due to the fluctuation of the load torque. The self-healing of the synchronization of the output frequency due to.
【００６０】例えば、負荷トルクが大きくなると、ブラ
シレスモータ５１の回転速度は遅くなるが、この回転速
度の遅れに伴って、サンプリング回路５の抽出時期が、
電機子電流波形に対して通常よりも速くなる。すると、
サンプリング回路５は、第１の電流増加領域４１に近い
領域の電機子電流値を抽出する。図４（ｂ）に示すよう
に、電機子電流の波形は中央部で最小となり、その前後
では増加傾向を示すため、通常の抽出値より大きな値が
抽出される。このため転流指令が発生されるべき電機子
電流値が上昇し、転流指令の発生タイミングが通常より
も遅くなる。即ち、転流指令５６の発生タイミングが、
第２の電流増加領域４２の終端側へ移行するからであ
る。また、モータの回転速度の低下に伴う速度起電力の
低下により電機子巻線に印加される実効の電圧が増加す
るため、電機子電流も増加して、この現象が電流検出回
路４及びサンプリング回路５を介してフィードバックさ
れるため、転流指令５６の発生タイミングはモータの回
転速度に追従して、常に適正な位置に修復される。よっ
て、１ブロックの通電時間が長くなり、ブラシレスモー
タ５１へ供給されるトルクが増加するので、ブラシレス
モータ５１の減速傾向が抑制され、モータの回転とイン
バータ回路３による出力周波数の同期関係が適正に自己
修復されるのである。For example, when the load torque increases, the rotation speed of the brushless motor 51 decreases. However, with the delay in the rotation speed, the sampling timing of the sampling circuit 5 becomes
It becomes faster than usual for the armature current waveform. Then
The sampling circuit 5 extracts an armature current value in a region near the first current increasing region 41. As shown in FIG. 4B, the waveform of the armature current becomes minimum at the center and shows an increasing tendency before and after that, so that a value larger than a normal extracted value is extracted. For this reason, the armature current value at which the commutation command is to be generated increases, and the generation timing of the commutation command is later than usual. That is, the generation timing of the commutation command 56 is
This is because the transition to the terminal side of the second current increasing region 42 is performed. Further, since the effective voltage applied to the armature winding increases due to the decrease in the speed electromotive force accompanying the decrease in the rotation speed of the motor, the armature current also increases, and this phenomenon is caused by the current detection circuit 4 and the sampling circuit. 5, the timing at which the commutation command 56 is generated follows the rotational speed of the motor, and is always restored to an appropriate position. Therefore, the energization time of one block is prolonged, and the torque supplied to the brushless motor 51 is increased. Therefore, the tendency of the brushless motor 51 to decelerate is suppressed, and the synchronous relationship between the rotation of the motor and the output frequency by the inverter circuit 3 is properly adjusted. It is self-healing.
【００６１】一方、負荷トルクが小さくなると、ブラシ
レスモータ５１の回転速度が速くなるので、サンプリン
グ回路５の抽出時期が、電機子電流波形に対して通常よ
りも遅くなる。すると、サンプリング回路５は、第２の
電流増加領域４２に近い領域の電機子電流値を抽出する
ので、通常の抽出値より大きな値が抽出される。このた
め転流指令５６が発生される電機子電流値が上昇し、転
流指令５６の発生タイミングが通常よりも遅くなる。す
ると、負荷トルクの減少により速く回転しようとするブ
ラシレスモータ５１に対して、転流動作が遅れ気味に推
移し、結果的に、ブラシレスモータ５１の回転にブレー
キがかけられることになり、モータ５１の回転上昇が抑
制されて、モータの回転とインバータ回路３による出力
周波数の同期関係が適正に自己修復されるのである。そ
の後、回転速度の増加に伴う速度起電力の増加により、
電機子巻線に印加される実効の電圧が減少するため、電
機子電流も減少傾向をたどり、この現象が電流検出回路
４及びサンプリング回路５を介してフィードバックさ
れ、転流タイミングは適正な位置に修復される。On the other hand, when the load torque decreases, the rotational speed of the brushless motor 51 increases, so that the sampling timing of the sampling circuit 5 is later than usual with respect to the armature current waveform. Then, the sampling circuit 5 extracts an armature current value in a region close to the second current increasing region 42, so that a value larger than a normal extracted value is extracted. Therefore, the armature current value at which the commutation command 56 is generated increases, and the generation timing of the commutation command 56 becomes later than usual. Then, the commutation operation is slightly delayed with respect to the brushless motor 51 that is going to rotate faster due to the decrease in the load torque, and as a result, the rotation of the brushless motor 51 is braked, and The increase in rotation is suppressed, and the synchronous relationship between the rotation of the motor and the output frequency by the inverter circuit 3 is properly and self-repaired. After that, due to the increase of the speed electromotive force with the increase of the rotation speed,
Since the effective voltage applied to the armature winding decreases, the armature current also follows a decreasing trend, and this phenomenon is fed back via the current detection circuit 4 and the sampling circuit 5, and the commutation timing is set to an appropriate position. Will be repaired.
【００６２】なお、直流電源５０の印加がオフされる
と、始動補償回路７のコンデンサＣ２に充電された電荷
は、ダイオードＤ１，Ｄ２によって急速に放電される。
これにより、直流電源５０を再投入（オン）した場合に
も、始動補償回路７の出力電圧は、図２（ｂ）に示す１
０ボルト弱の電圧値から時間の経過とともに下降する微
分パルスとなるので、かかる直流電源５０の再投入時に
も、ブラシレスモータ５１を円滑に始動させることがで
きる。When the application of the DC power supply 50 is turned off, the charge stored in the capacitor C2 of the starting compensation circuit 7 is rapidly discharged by the diodes D1 and D2.
As a result, even when the DC power supply 50 is turned on again, the output voltage of the start-up compensation circuit 7 remains at 1 as shown in FIG.
Since the pulse becomes a differential pulse that decreases with the passage of time from a voltage value slightly lower than 0 volt, the brushless motor 51 can be started smoothly even when the DC power supply 50 is turned on again.
【００６３】以上、実施例に基づき本発明を説明した
が、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形
が可能であることは容易に推察できるものである。As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Can easily be inferred.
【００６４】例えば、本実施例のブラシレスモータ駆動
回路１では、電流検出回路４を構成するシャント抵抗Ｒ
ｓは、ＤＣリンクのグランド側ラインに挿入され、１個
のシャント抵抗Ｒｓにより３相全ての電機子電流を検出
するようにしている。しかし、電機子電流を検出できる
電流検出回路であれば、ＤＣリンクのグランド側ライン
以外の他の位置に設けるようにしても良い。また、３相
の電機子電流を個別に検出するように、３個の電流検出
回路をそれぞれ別個に設けるようにしても良い。For example, in the brushless motor drive circuit 1 of the present embodiment, the shunt resistor R
s is inserted into the ground line of the DC link so that one shunt resistor Rs detects all three-phase armature currents. However, as long as the current detection circuit can detect the armature current, it may be provided at a position other than the ground line of the DC link. Further, three current detection circuits may be separately provided so as to individually detect three-phase armature currents.
【００６５】電流検出回路４のシャント抵抗Ｒｓは１Ω
とされた。よって、ブラシレスモータ５１に大きな電機
子電流を流す場合には、シャント抵抗Ｒｓでの発熱が大
きくなってしまうので、その発熱を低く抑える必要があ
る。よって、かかる場合には、１Ωより抵抗値の小さ
い、例えば、０．１Ωのシャント抵抗を使用するように
しても良い。シャント抵抗の抵抗値を小さくすると、電
流検出回路４の出力電圧は小さくなってしまうので、か
かる場合には、電流検出回路４の出力端に非反転増幅器
を接続して、電流検出回路４の出力を所定倍に増幅した
後に、サンプリング回路５及び転流指令回路９へ出力す
るのである。The shunt resistance Rs of the current detection circuit 4 is 1Ω.
And it was. Therefore, when a large armature current flows through the brushless motor 51, heat generated by the shunt resistor Rs increases, and it is necessary to suppress the heat generation. Therefore, in such a case, a shunt resistor having a resistance value smaller than 1Ω, for example, 0.1Ω may be used. If the resistance value of the shunt resistor is reduced, the output voltage of the current detection circuit 4 decreases. In such a case, a non-inverting amplifier is connected to the output terminal of the current detection circuit 4 and the output of the current detection circuit 4 is controlled. Is amplified to a predetermined number and then output to the sampling circuit 5 and the commutation command circuit 9.
【００６６】また、サンプリング回路５による電流検出
回路４の瞬時出力の検出は、負荷トルクの急変に迅速に
対応するため、各転流指令毎に行われた。しかし、必ず
しもこれに限られるものではなく、複数回の転流指令毎
に１回ずつ、電流検出回路４の瞬時出力の検出を行うよ
うにしても良い。本実施例のように、３相の電機子巻線
を備えたブラシレスモータ５１では、３回または６回の
転流指令毎に１回ずつ、かかる検出を行うようにしても
良い。The detection of the instantaneous output of the current detection circuit 4 by the sampling circuit 5 is performed for each commutation command in order to quickly respond to a sudden change in load torque. However, the present invention is not limited to this, and the instantaneous output of the current detection circuit 4 may be detected once for each of a plurality of commutation commands. In the brushless motor 51 provided with the three-phase armature winding as in the present embodiment, such detection may be performed once every three or six commutation instructions.
【００６７】更に、サンプリング回路５の出力は、増幅
回路６によって略１．４倍に増幅されたが、この増幅倍
率は、電機子電流のサンプル位置に応じて、当然に変更
されるものである。よって、増幅回路６の増幅率は、必
ずしも１．４倍に限られるものではなく、１倍以上でも
１倍以下であっても良い。また、始動補償回路７の出力
は、何ら増幅されずに、そのまま優先回路８から転流指
令回路９へ出力されたが、この始動補償回路７の出力に
ついても、１倍以上（あるいは１倍以下）に、増幅（あ
るいは低減）して、転流指令回路９へ出力するようにし
ても良い。Further, the output of the sampling circuit 5 is amplified to about 1.4 times by the amplifier circuit 6, but this amplification factor is naturally changed according to the armature current sampling position. . Therefore, the amplification factor of the amplifier circuit 6 is not necessarily limited to 1.4 times, and may be 1 time or more or 1 time or less. Further, the output of the starting compensation circuit 7 is output from the priority circuit 8 to the commutation command circuit 9 without being amplified at all, and the output of the starting compensation circuit 7 is also at least one time (or at most one time). ) May be amplified (or reduced) and output to the commutation command circuit 9.
【００６８】なお、ＰＷＭチョッパ駆動方式などを本発
明へ適用する場合や、外来ノイズの多い環境で本発明を
使用する場合には、電流検出回路４の出力などに、コン
デンサを付加して、ノイズの除去を図ることなども、容
易に推察できるものである。When a PWM chopper driving method or the like is applied to the present invention, or when the present invention is used in an environment with a lot of external noise, a capacitor is added to the output of the current detection circuit 4 to reduce noise. It is easy to guess that the removal of ash is required.
【００６９】[0069]
【発明の効果】 請求項１記載のブラシレスモータ駆動
回路によれば、サンプリング回路により電流検出回路の
瞬時出力が抽出及び保持され、その抽出値に基づいて、
転流指令が出力される。よって、負荷トルクが急変する
場合、その急変はサンプリング回路により瞬時に抽出さ
れる。その結果、転流指令の発生タイミングが迅速に調
節されるのである。従って、負荷トルクが急変する場合
にも、適切な転流動作を行うことができ、ブラシレスモ
ータを安定して駆動することができるという効果があ
る。特に、サンプリング回路による瞬時出力の抽出は、
電機子巻線に流れる電流値の第１の電流増加領域後であ
って第２の電流増加領域前に行われるので、サンプリン
グ回路によって、ブラシレスモータの発生トルクに直接
寄与する電機子電流の瞬時出力を抽出することができ
る。よって、この瞬時出力に基づいて転流指令を発生す
ることにより、適切なタイミングで転流動作を行うこと
ができ、ブラシレスモータを安定して駆動することがで
きるという効果がある。According to the brushless motor drive circuit of the first aspect, the instantaneous output of the current detection circuit is extractedand held by the sampling circuit, and based on the extracted value,
A commutation command is output. Therefore, when the load torque changes suddenly, the sudden change is instantaneously extracted by the sampling circuit. As a result, the generation timing of the commutation command is quickly adjusted. Therefore, even when the load torque changes suddenly, an appropriate commutation operation can be performed, and there is an effect that the brushless motor can be driven stably.In particular, the extraction of the instantaneous output by the sampling circuit
After the first current increase region of the current value flowing through the armature winding.
Is performed before the second current increase region,
Circuit directly generates the torque of the brushless motor.
Instantaneous output of contributing armature current can be extracted
You. Therefore, a commutation command is generated based on this instantaneous output.
Commutation operation at appropriate timing
And the brushless motor can be driven stably.
There is an effect that can be cut.
【００７０】請求項２記載のブラシレスモータ駆動回路
によれば、請求項１記載のブラシレスモータ駆動回路の
奏する効果に加え、サンプリング回路による瞬時出力の
抽出は転流動作毎に行われるので、負荷トルクの急変時
に、一層迅速に転流指令の発生タイミングを調節するこ
とができるという効果がある。According to the brushless motor driving circuit of the second aspect, in addition to the effect of the brushless motor driving circuit of the first aspect, the sampling circuit extracts the instantaneous output for each commutation operation. When a sudden change occurs, the timing at which a commutation command is generated can be adjusted more quickly.
【００７１】[0071]
【００７２】請求項３記載のブラシレスモータ駆動回路
によれば、請求項１又は２に記載のブラシレスモータ駆
動回路の奏する効果に加え、ブラシレスモータの始動時
には、ブラシレスモータの始動トルクを発生させるため
に充分な転流目標電圧が、始動補償回路から転流指令回
路へ出力される。よって、ブラシレスモータの始動時に
おいても、始動トルクを発生させるために充分な電機子
電流を流すことができるので、ブラシレスモータを的確
に始動することができるという効果がある。According to the brushless motor drive circuit according to thethird aspect , in addition to the effect of the brushless motor drive circuit according to the firstor second aspect , in order to generate the starting torque of the brushless motor when starting the brushless motor. A sufficient commutation target voltage is output from the start compensation circuit to the commutation command circuit. Therefore, even at the time of starting the brushless motor, a sufficient armature current can be supplied to generate a starting torque, so that the brushless motor can be started accurately.
【００７３】請求項４記載のブラシレスモータ駆動回路
によれば、請求項１から３のいずれかに記載のブラシレ
スモータ駆動回路の奏する効果に加え、優先回路によ
り、転流目標電圧がブラシレスモータの始動時と定常運
転時とで切り替えられるので、始動から定常運転へブラ
シレスモータを円滑に駆動させることができるという効
果がある。According to the brushless motor drive circuit of thefourth aspect , in addition to the effect of the brushless motor drive circuit of any one of the first tothird aspects, the commutation target voltage is reduced by the priority circuit by the start of the brushless motor. Since it is possible to switch between the normal operation and the normal operation, it is possible to smoothly drive the brushless motor from the start to the normal operation.
【００７４】請求項５記載のブラシレスモータ駆動回路
によれば、請求項１から４のいずれかに記載のブラシレ
スモータ駆動回路の奏する効果に加え、転流指令は電流
検出回路の出力がサンプリング回路（又は、始動補償回
路、優先回路）の出力より大となることにより出力され
るが、ゼロリセット回路によって、その転流指令毎に電
流検出回路の出力がサンプリング回路（又は、始動補償
回路、優先回路）の出力より小とされるので、電機子電
流の微小な無負荷時等においても、ゼロ点が明確となり
転流指令を確実にリセットすることができる。よって、
転流指令の多重発生や異常なほどの長時間出力が防止さ
れ、常に安定したセンサレス運転を実現することができ
るという効果がある。According to the brushless motor drive circuit of thefifth aspect , in addition to the effect of the brushless motor drive circuit of any one of the first tofourth aspects, in addition to the commutation command, the output of the current detection circuit is a sampling circuit ( Alternatively, the output is output when the output becomes larger than the output of the starting compensation circuit or the priority circuit. However, the output of the current detection circuit is output by the zero reset circuit for each commutation command by the sampling circuit (or the starting compensation circuit or the priority circuit). ), The zero point becomes clear and the commutation command can be reset without fail even when the armature current is in a small no-load state. Therefore,
There is an effect that multiple occurrence of commutation commands and abnormally long output are prevented, and stable sensorless operation can always be realized.
【図１】 本発明の実施例であるブラシレスモータ駆動
回路の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a brushless motor drive circuit according to an embodiment of the present invention.
【図２】 （ａ）は、直流電源の出力電圧波形を表した
図であり、（ｂ）は、優先回路の出力電圧波形（転流目
標電圧波形）を表した図である。FIG. 2A is a diagram illustrating an output voltage waveform of a DC power supply, and FIG. 2B is a diagram illustrating an output voltage waveform (commutation target voltage waveform) of a priority circuit.
【図３】 計数回路の出力と分配回路の出力との関係、
及び、そのときのブラシレスモータの電機子巻線に流れ
る電流方向の関係を表した図である。FIG. 3 shows the relationship between the output of the counting circuit and the output of the distribution circuit,
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between directions of current flowing through an armature winding of the brushless motor at that time.
【図４】 （ａ）は、ブラシレスモータの電機子巻線の
１相に流れる電流波形を示した図であり、（ｂ）は、
（ａ）の電流波形の１ブロックを拡大して示した図であ
る。4A is a diagram showing a waveform of a current flowing in one phase of an armature winding of a brushless motor, and FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of one block of the current waveform of FIG.
【図５】 ブラシレスモータの定常運転時における各回
路の出力電圧波形を示した図である。（ａ）は、電流検
出回路の出力電圧波形を示した図であり、（ｂ）は、
（ａ）に対応する増幅回路の出力電圧波形を示した図で
あり、（ｃ）は、（ａ）に対応するコンパレータの出力
電圧波形を示した図であり、（ｄ）は、（ａ）に対応す
る転流指令回路の出力電圧波形を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing output voltage waveforms of each circuit during a steady operation of the brushless motor. (A) is a diagram showing an output voltage waveform of the current detection circuit, (b) is a diagram
FIG. 7A is a diagram illustrating an output voltage waveform of the amplifier circuit corresponding to FIG. 7A, FIG. 7C is a diagram illustrating an output voltage waveform of the comparator corresponding to FIG. 7A, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing an output voltage waveform of a commutation command circuit corresponding to FIG.
１ ブラシレスモータ駆動回路 ２ 補助電源回路 ３ インバータ回路 ４ 電流検出回路 ５ サンプリング回路 ６ 増幅回路 ７ 始動補償回路 ８ 優先回路 ９ 転流指令回路 １０ ゼロリセット回路 １１ 計数回路（通電制御回路の一
部） １２ 分配回路（通電制御回路の一
部） ２１，２２ 優先回路の出力電圧（転流目
標電圧） ５０ 直流電源 ５１ ブラシレスモータ ５６ 転流指令DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless motor drive circuit 2 Auxiliary power supply circuit 3 Inverter circuit 4 Current detection circuit 5 Sampling circuit 6 Amplification circuit 7 Startup compensation circuit 8 Priority circuit 9 Commutation command circuit 10 Zero reset circuit 11 Counting circuit (part of conduction control circuit) 12 Distribution circuit (part of conduction control circuit) 21, 22 Output voltage of priority circuit (commutation target voltage) 50 DC power supply 51 Brushless motor 56 Commutation command
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00591497AJP3300242B2 (en) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | Brushless motor drive circuit |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00591497AJP3300242B2 (en) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | Brushless motor drive circuit |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10201288A JPH10201288A (en) | 1998-07-31 |
| JP3300242B2true JP3300242B2 (en) | 2002-07-08 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00591497AExpired - Fee RelatedJP3300242B2 (en) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | Brushless motor drive circuit |
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|---|---|
| JP (1) | JP3300242B2 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102624327A (en)* | 2011-01-28 | 2012-08-01 | 株式会社丰田自动织机 | Inverter unit |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6217385B2 (en)* | 2013-12-25 | 2017-10-25 | 株式会社富士通ゼネラル | Motor control device |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102624327A (en)* | 2011-01-28 | 2012-08-01 | 株式会社丰田自动织机 | Inverter unit |
| CN102624327B (en)* | 2011-01-28 | 2014-08-20 | 株式会社丰田自动织机 | Inverter unit |
| Publication number | Publication date |
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| JPH10201288A (en) | 1998-07-31 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |