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JPH0446583A - Detecting method stop position of rotor in brushless dc motor having no position transducer - Google Patents

Detecting method stop position of rotor in brushless dc motor having no position transducer

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Publication number
JPH0446583A
JPH0446583A JP2150627A JP15062790A JPH0446583A JP H0446583 A JPH0446583 A JP H0446583A JP 2150627 A JP2150627 A JP 2150627A JP 15062790 A JP15062790 A JP 15062790A JP H0446583 A JPH0446583 A JP H0446583A
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voltage
phase
rotor
phase winding
voltage value
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JP2150627A
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Yasuhiro Ueki
泰弘 植木
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce power consumption by detecting the relative position of the position of the magnetic pole of a rotor and a three-phase winding by a conductive pattern, from which a measured voltage value is obtained. CONSTITUTION:Conduction at 180 deg. to star-connected three-phase windings U, V, W is made conductive successively by each of six kinds of conductive patterns. Consequently, the relative positional relationship of the positions of magnetic poles formed by magnetization to a rotor 30 under the state of stoppage and the locations of three-phase windings U, V, W can be determined according to the states of six neutral-point voltage values at the transient time measured discretely at a neutral point Pcom in response to conduction by six kinds of the conductive patterns. That is, a control signal is transmitted over a commutation control circuit 4 from a controller 1, and the commutation control circuit 4 is operated so that conduction at 180 deg. to the three-phase windings U, V, W is performed successively to each of six kinds of the conductive patterns at every predetermined short time set to a timer 3.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明の位置検知器を有しないブラシレス直流モータの
回転子の停止位置の検出方法は小型な固定ディスク装置
、小型なVTRなどのように小型で薄型、低コスト、低
消費電力、高効率なモータが必要とされる装置または機
器に広く用いられる。
The method of detecting the stop position of the rotor of a brushless DC motor without a position detector according to the present invention is applicable to small, thin, low cost, low power consumption, and high efficiency motors such as small fixed disk devices, small VTRs, etc. Widely used in equipment or equipment that requires

【従来の技術】[Conventional technology]

ブラシレス直流モータにおいては各相のモータ巻線に対
して所定の転流動作のタイミングで各相のモータ巻線へ
順次に駆動電流を切換え供給するために、モータ巻線と
励磁用の磁極との相対的な位置関係を示す回転子の位置
情報を示す信号(回転子の回転位相情報を示す信号)が
必要とされる。 それで、従来からブラシレス直流モータは、それの回転
子の回転位相情報を例えばホール素子や光学的な素子な
どを含んで構成されている位置検知器によって検出し、
前記の位置検知器から出力された回転子の回転位相情報
を示す信号に基づいて発生させた所定の転流動作のタイ
ミングを有する切換制御信号を例えばトランジスタのよ
うな電子的なスイッチング素子に与えて、複数のモータ
巻線へ順次に駆動電流が供給されるようにしたり、ある
いは1回転子の回転中に各モータ巻線に発生する逆起電
圧における少なくとも2相以上のモータ巻線に発生する
逆起電圧から回転子の回転位相情報を示す信号を発生さ
せ、その信号に基づいて発生させた所定の転流動作のタ
イミングを有する切換制御信号を例えばトランジスタの
ような電子的なスイッチング素子に与えて、複数のモー
タ巻線へ順次に駆動電流が供給されるようにしている。 前記した後者の構成形態のブラシレス直流モータ、すな
わち1位置検知器を有しないブラシレス直流モータは、
前記した前者の構成形態のブラシレス直流モータにおい
て必要にされている位置検知器が不要なために、モータ
の構成が簡単化できるとともに、位置検知器自体の信頼
性が低いことによって生じる問題もなく、また、位置検
知器を所定の取付は位置に正確に取付けるための組立製
作上の困難さもないなどの利点があり、特に小型なブラ
シレス直流モータを構成させる場合に有利である。 ところで、モータの起動時には停止状態の回転子が所定
の回転方向で回転を開始することができるように各相の
巻線に対する転流の制御が行なわれる必要があるが、前
記した位置検知器を有しないブラシレス直流モータには
位置検知器を備えていないから、起動時に前記の所望の
転流の態様で各相の巻線に対して駆動電流が順次に供給
されるようにするためには、停止時における回転子の磁
極と巻線の相対位置を検出し、その検出された回転子の
磁極と巻線の相対位置に基づいて所望の回転方向に回転
子が回転を開始できるように各相に対する転流が制御が
行なわれるしなければならない。 そして、各相の巻線の一端部が共通接続されている3相
巻線における各相の巻線の他端部に対して1両方向の電
流が選択的に供給されることにより、所定の着磁パター
ンにより複数の磁極が形成されている回転自在な回転子
が回転駆動される位置検知器を有しないブラシレス直流
モータにおける回転子の停止位置を検出するのに、従来
、回転子が停止している状態において、3相巻線に対し
て電気角で180度の通電態様により通電が行なわれる
場合の全種類の通電パターンのそれぞれ個別の通電パタ
ーンで順次に3相の巻線に電気角で180度の通電態様
で通電し、前記した各相の巻線に流れる電流を1個の電
流検出用抵抗に流して生じる電圧の測定結果に基づいて
検出するようにした回転子の停止位置の検出手段が特開
昭63−69489号公報に開示されている。 (発明が解決しようとする課題] ところが、前記した従来の回転子の停止位置の検出手段
では電流検出用抵抗に各相の巻線の電流を流して、電流
検出用抵抗に生じた電圧を測定するようにしているため
に、モータが最大トルクを発生する際に前記した電流検
出用抵抗によって大電力が消費される0例えばモータの
駆動電源が12ボルトの場合には前記の電流検出用抵抗
は通常1オ一ム程度の抵抗器が用いられ、また例えばモ
ータの駆動電源が5ボルトの場合には前記の電流検出用
抵抗は通常0.68オ一ム程度の抵抗器が用いられるが
、前記した何れの場合でもモータが最大トルクを発生す
る際に前記した電流検出用抵抗によって約10%程度の
電力が無駄に消費される。 そして、電流検出用抵抗によって前記のように電力が無
駄に消費されることは、例えば電池を電源として使用し
ている装置にとっては重大な問題となることはいうまで
もないし、また、例えば固定ディスク装W(ハードディ
スクのドライブ)などでは、モータの駆動電流として1
アンペア程度の電流を流すようにしているのが一般的で
あるが、このような場合には抵抗器の発熱が大となるか
ら1ワット程度の耐電力の大きな金属皮膜抵抗を用いる
必要があり、そのために小型な装置でチップ部品が用い
られるようなときには電流検出用抵抗をチップ化するこ
とができす、したがって前記した電流検出用抵抗が用い
られるような構成の回転子の停止位置の検出手段が採用
された場合には、形状的にも実装上においても、またコ
ストの面からみても問題になる。 また、前記のように電流検出用抵抗に生じた電圧を、ア
ナログ・デジタル変換器(以下、アナログ・デジタル変
換をAD変換のように記載することがある)によって測
定するようになされている場合において、前記したAD
変換器として一般的に用いられる8ビツトのものが5ボ
ルトの電源で使用された場合を考えると、この場合には
1ビット当り19ミリボルトになるが、被測定電圧を生
じさせる電流検出用抵抗における消費電力を小さくする
ために、その抵抗値を例えば1オ一ム程度にした場合に
は、検出可能な実質的な側室電圧範囲は数ビットになっ
てしまうからノイズの混入の点も考えると充分な分解能
は得られない。 さらに前記した従来例においては、回転子が停止してい
る状態において、3相巻線に対して電気角で180度の
通電態様により通電が行なわれる場合の全種類の通電パ
ターンのそれぞれ個別の通電パターンで順次に3相の巻
線に電気角で180度の通電態様で通電し、前記した各
相の巻線に流れる電流を1個の電流検出用抵抗に流して
生じる電圧の測定結果に基づいて検出する際には、3相
巻線に対して電気角で180度の通電態様により通電が
行なわれる場合の全種類の通電パターンについての電圧
測定を必らず行なうようにしているために、トルクの発
生効率が悪いということも問題になる。 特開昭63−69489号に開示されている位置検知器
を有しないブラシレス直流モータのように各相の巻線の
電流が流される1個の電流検出用抵抗に生じる電圧を検
出する場合に起こる前述したような諸問題は1回転子が
回転状態において通電されていない状態の相の巻線に誘
起される逆起電圧を、その相の巻線の端部から検出して
回転子の回転位相情報1含む信号として用いるようにし
ている例えば特公昭61−3193号公報に記載されて
いる位置検知器を有しないブラシレス直流モータにおけ
る回転位相の検出手段の場合の巻線の端部の電圧測定と
同様な手法、すなわち、回転子が停止状態のときの通電
されていない状態の相の巻線に誘起される電圧を、その
相の巻線の端部から検出するようにすれば解決できると
考えられるが、前記のような解決手段を採用した場合に
は新たに次のような間駈点が生じる。 第12図乃至第14図は前記した新たに生じる問題点を
説明するための図である。第12図は位置検知器を有し
ないブラシレス直流モータにおける3相の巻線U、V、
Wがスター結線されている状態を示す図であり、各相の
巻線U、V、Wはそれぞれの1端部が共通接続点P c
 o mにおいて共通接続されている。a、b、cは前
記した各相の巻線U、V、Wのそれぞれの他端部を示し
ている。 さて1回転子が停止状態において、第12図に示されて
いる3相の巻線U、V、Wにおける2つずつの巻線の組
合わせを変えて、順次に電流を流したときに通電されて
いない相の巻線の端部に現われる電圧を測定してみると
、例えば第13図に例示されている状態の測定結果が得
られる。 第13図において図の下方に示されている枠中のC→b
、a→c、b→a、Q→aなどは、W相の巻線Wの端子
CからU相の巻線Uの端子すに電流が流れるように通電
している期間、■相の巻線Vの端子aからW相の巻線W
の端子Cに電流が流れるように通電している期間、U相
の巻線Uの端子すから■相の巻線Vの端子aに電流が流
れるように通電している期間、W相の巻線Wの端子Cか
らV相の巻線■の端子aに電流が流れるように通電して
いる期間を、それぞれ示しており、第13図の上方に示
されている曲線は、巻線の端部に現われる電圧の状態の
1例として、前記した各通電期間においてU相の巻線の
端部すで測定された電圧の変化の状態を表わしている(
第13図は回転子を停止状態にして第12図に示されて
いる3相の巻線U、V、Wにおける2つずつの巻線の組
合わせを変えて、2つの巻線に順次に電流を流すのに、
5ボルトの電源電圧を使用している場合における電圧の
測定結果の1例である)が、他の相の巻線の端部a、Q
に現われる電圧の変化の態様も。 第13図に例示されている電圧の変化の態様と同様なも
のになることはいうまでもない。 第13図に例示されている巻線の端部における電圧の測
定結果の曲線から明らかなように各相の巻線の端部には
1巻線に対する通電の態様の切換え時に1通電されてい
た巻線中に蓄積されていた磁気エネルギLI”/2の放
出によって周知のように極端に高い電圧が生じる。 前記の原因によって生じる高電圧は、前述のように電源
電圧が5ボルトの場合に、通常は例えば10ボルト以上
の電圧値を示すものになる。 それで、従来は前記の原因によって巻線に生じる高電圧
により転流切換スイッチ用のトランジスタQl−Q6が
破壊されることを防ぐために、第14図中の点線図示の
ように各巻線間にダイオードdi、d2を接続し、転流
切換スイッチ用のトランジスタQl−Q6の保護を行な
うようにしているが、第14図示のように巻線間に保護
用のダイオードdi、d2を接続した場合には各相の巻
線の端部に現われる電圧が保護用のダイオードdi、d
2によって、それぞれ特定な電位(電源電圧または接地
電位)にクランプされるために1巻線の端部の電圧を測
定しても目的としている情報を含む電圧値を得ることが
できい。 それで、保護用のダイオードdi、d2を接続せずに、
前記のように例えば10ボルト以上の高い電圧を、5ボ
ルト系の回路で測定しようとする場合には、例えば抵抗
回路網等を使用するなどして被測定電圧を電源電圧の領
域内となるようにして測定することが必要とされる。 また、前記のように回転子が停止状態のときの通電され
ていない状態の相の巻線に誘起される電圧を、その相の
巻線の端部から検出するようにした場合には、各相の巻
線の端部に個別に測定回路を設けることが必要となって
構成が複雑高価なものになる。
In a brushless DC motor, in order to sequentially switch and supply drive current to the motor windings of each phase at a predetermined commutation timing, the motor windings are connected to the excitation magnetic poles. A signal indicating the positional information of the rotor (signal indicating the rotational phase information of the rotor) indicating the relative positional relationship is required. Conventionally, brushless DC motors detect the rotational phase information of their rotor using a position detector that includes, for example, a Hall element or an optical element.
A switching control signal having a predetermined commutation operation timing generated based on a signal indicating rotational phase information of the rotor output from the position detector is applied to an electronic switching element such as a transistor. , drive current is supplied sequentially to multiple motor windings, or the back electromotive force generated in each motor winding during the rotation of one rotor is reversed, which occurs in the motor windings of at least two phases. A signal indicating the rotational phase information of the rotor is generated from the electromotive voltage, and a switching control signal having a predetermined commutation operation timing generated based on the signal is applied to an electronic switching element such as a transistor. , drive current is sequentially supplied to the plurality of motor windings. The brushless DC motor of the latter configuration described above, that is, the brushless DC motor that does not have a one-position detector,
Since the position detector required in the brushless DC motor of the former configuration described above is not required, the configuration of the motor can be simplified, and there are no problems caused by the low reliability of the position detector itself. Furthermore, mounting the position detector in a predetermined position has the advantage that there is no difficulty in assembling and manufacturing to accurately mount the position sensor, and this is particularly advantageous when constructing a small brushless DC motor. By the way, when starting the motor, it is necessary to control the commutation of the windings of each phase so that the stopped rotor can start rotating in a predetermined rotation direction. Since a brushless DC motor that does not have a position detector is not equipped with a position detector, in order to sequentially supply drive current to the windings of each phase in the desired commutation mode at the time of startup, The relative position of the rotor's magnetic poles and windings when stopped is detected, and each phase is adjusted so that the rotor starts rotating in the desired rotation direction based on the detected relative position of the rotor's magnetic poles and windings. The commutation must be controlled. Then, by selectively supplying current in one or both directions to the other end of the winding of each phase in the three-phase winding in which one end of the winding of each phase is commonly connected, a predetermined connection is achieved. Conventionally, in order to detect the stop position of a rotor in a brushless DC motor that does not have a position detector, a freely rotatable rotor with a plurality of magnetic poles formed by a magnetic pattern is rotationally driven. When the three-phase winding is energized at an electrical angle of 180 degrees, each of the three-phase windings is sequentially energized at an electrical angle of 180 degrees using each individual energization pattern of all types of energization patterns. Detection means for detecting the stop position of the rotor, which detects the rotor stop position based on the measurement result of the voltage generated when the current flowing through the windings of each phase is passed through one current detection resistor. is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-69489. (Problem to be Solved by the Invention) However, in the conventional rotor stop position detection means described above, the current of the winding of each phase is passed through the current detection resistor, and the voltage generated in the current detection resistor is measured. Therefore, when the motor generates maximum torque, a large amount of power is consumed by the current detection resistor described above. For example, if the motor drive power source is 12 volts, the current detection resistor described above is Usually, a resistor of about 1 ohm is used, and for example, if the driving power source of the motor is 5 volts, a resistor of about 0.68 ohm is usually used as the current detection resistor. In either case, when the motor generates maximum torque, approximately 10% of the power is wasted due to the current detection resistor described above. Needless to say, this is a serious problem for devices that use batteries as a power source, and for example, in fixed disk drives (hard disk drives), the motor drive current is 1.
Generally, a current of about ampere is passed through the resistor, but in such cases, the resistor generates a lot of heat, so it is necessary to use a metal film resistor with a high power resistance of about 1 watt. For this reason, when chip components are used in a small device, the current detection resistor can be made into a chip.Therefore, the rotor stop position detection means configured to use the above-mentioned current detection resistor can be used. If adopted, there would be problems in terms of shape, implementation, and cost. Furthermore, in the case where the voltage generated in the current detection resistor is measured by an analog-to-digital converter (hereinafter, analog-to-digital conversion may be referred to as AD conversion), as described above, , the above-mentioned AD
If we consider the case where an 8-bit converter, which is commonly used as a converter, is used with a 5-volt power supply, in this case, 1 bit will be 19 millivolts, but the current detection resistor that produces the voltage to be measured will In order to reduce power consumption, if the resistance value is set to about 1 ohm, for example, the actual side chamber voltage range that can be detected will be a few bits, so it is sufficient to consider the possibility of noise incorporation. high resolution cannot be obtained. Furthermore, in the conventional example described above, when the rotor is stopped and the three-phase winding is energized in an electrical angle of 180 degrees, each individual energization of all types of energization patterns is performed. Based on the measurement results of the voltage generated when the windings of three phases are sequentially energized in a pattern at an electrical angle of 180 degrees, and the current flowing through the windings of each phase is passed through one current detection resistor. When detecting the voltage, we make sure to measure the voltage for all types of energization patterns when the three-phase winding is energized in an electrical angle of 180 degrees. Another problem is that the torque generation efficiency is poor. This occurs when detecting the voltage generated in one current detection resistor through which the current of each phase winding is passed, such as in a brushless DC motor without a position detector disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-69489. The problems mentioned above are such that when the rotor is rotating, the back electromotive force induced in the winding of a phase that is not energized is detected from the end of the winding of that phase, and the rotational phase of the rotor is determined. Measurement of the voltage at the end of the winding in the case of a rotational phase detection means for a brushless DC motor without a position detector, which is used as a signal containing information 1, for example, as described in Japanese Patent Publication No. 61-3193. I think that the problem can be solved by using a similar method, that is, by detecting the voltage induced in the winding of a phase that is not energized when the rotor is stopped from the end of the winding of that phase. However, if the solution described above is adopted, the following new problems arise. FIGS. 12 to 14 are diagrams for explaining the above-mentioned newly occurring problems. Figure 12 shows the three-phase windings U, V, and
It is a diagram showing a state in which W is star-connected, and one end of each phase winding U, V, W is a common connection point P c
They are commonly connected at om. a, b, and c indicate the other ends of the windings U, V, and W of each phase described above. Now, when one rotor is in a stopped state, the combination of two windings in each of the three-phase windings U, V, and W shown in Fig. 12 is changed, and current is sequentially passed through the windings. If we measure the voltage appearing at the end of the winding of the phase that is not connected, we will obtain the measurement result as shown in FIG. 13, for example. In Figure 13, C→b in the frame shown at the bottom of the figure
, a→c, b→a, Q→a, etc. are the periods during which current flows from the terminal C of the W-phase winding W to the terminal of the U-phase winding U; Winding W of W phase from terminal a of wire V
The period when current is being applied so that the current flows through the terminal C of the U-phase winding U, the period when the current is being applied so that the terminal A of the phase winding V is being energized from the terminal of the U-phase winding U, The curves shown in the upper part of FIG. As an example of the state of the voltage that appears in the section, the state of change in voltage that has been measured at the end of the U-phase winding during each of the energization periods described above is shown.
Figure 13 shows that with the rotor in a stopped state, the combinations of two windings in the three-phase windings U, V, and W shown in Figure 12 are changed, and the two windings are sequentially changed. To pass current,
(This is an example of voltage measurement results when using a power supply voltage of 5 volts) is the winding end a, Q of the other phase.
Also the appearance of voltage changes. Needless to say, the mode of voltage change is similar to that illustrated in FIG. 13. As is clear from the curve of the voltage measurement results at the ends of the windings illustrated in Figure 13, one current was applied to the ends of the windings of each phase when the mode of energization for one winding was switched. The release of the magnetic energy LI''/2 stored in the windings results in an extremely high voltage, as is well known. Normally, the voltage value is, for example, 10 volts or more.Therefore, conventionally, in order to prevent the commutation switch transistors Ql-Q6 from being destroyed due to the high voltage generated in the windings due to the above-mentioned causes, a As shown by the dotted line in Figure 14, diodes di and d2 are connected between each winding to protect the commutation switch transistors Ql-Q6. When protective diodes di, d2 are connected to
2, each winding is clamped to a specific potential (power supply voltage or ground potential), so even if the voltage at the end of one winding is measured, it is not possible to obtain a voltage value that includes the desired information. Therefore, without connecting the protective diodes di and d2,
As mentioned above, when trying to measure a high voltage of 10 volts or more using a 5 volt circuit, for example, use a resistor network etc. to ensure that the voltage to be measured is within the range of the power supply voltage. measurement is required. In addition, when the voltage induced in the winding of a phase that is not energized when the rotor is in a stopped state is detected from the end of the winding of that phase as described above, each It is necessary to provide separate measuring circuits at the ends of the phase windings, making the construction complex and expensive.

【課題を解決するための手段) 本発明は各相の巻線の一端部が共通接続されている3相
巻線における各相の巻線の他端部に対して、両方向の電
流が選択的に供給されることにより、所定の着磁パター
ンにより複数の磁極が形成されている回転自在な回転子
が回転駆動される位置検知器を有しないブラシレス直流
モータにおける回転子の停止位置を検出するのに、3相
巷線に対して電気角で180度の通電態様により通電が
行なわれる場合の全種類の通電パターンのそれぞれ個別
の通電パターンで順次に3相の巻線に電気角で180度
の通電態様で回転子が停止している状態において通電す
る手段と、前記した通電時に各相の巻線に個別に流れる
電流によって各相の巻線毎の個別の磁路に通過する磁束
と、回転子の磁極によって前記した各個別の磁路に通過
する磁束とのベクトル和の磁束により各相の巻線に生じ
るインダクタンスの変化と対応して、前記した3相巻線
における共通接続端部に各相の巻線のインピーダンスの
比として生じる電圧を測定する電圧測定手段と、前記し
た個別の通電パターン毎に個別に測定された電圧値に基
づいて回転子の磁極の位置と3相巻線との相対的な位置
を検出する手段とからなる位置検知器を有しないブラシ
レス直流モ−タにおける回転子の停止位置の検出方法と
、3相巻線に対して電気角で180度の通電態様により
通電が行なわれる場合の全種類の通電パターンのそれぞ
れ個別の通電パターンでの通電時に3相巻線における共
通接続端部で個別に測定された電圧値を、3相巻線にお
ける共通接続端部に定常時に現われる電源電圧の1/3
の電圧値に近い測定電圧値を示す第1の測定電圧値群と
、3相巻線における共通接続端部に定常時に現われる電
源電圧の2/3の電圧値に近い測定電圧値を示す第2の
′測定電圧値群とに分け、前記した各測定電圧値群毎に
絶対値で最小値の電圧値と最大値の電圧値との差電圧を
求め、前記した各群について求めた差電圧を比較して大
きな差電圧が得られた通電パターンによって回転子の磁
極の位置と3相巻線との相対的な位置を検出するように
した位置検知器を有しないブラシレス直流モータにおけ
る回転子の停止位置の検出方法、及び3相巻線に対して
電気角で180度の通電態様により通電が行なわれる場
合の全種類の通電パターンの内の少なくとも1つの通電
パターンにより、回転子の停止状態において3相巻線に
通電する手段と、前記した通電時に各相の巻線に個別に
流れる電流によって各相の巻線毎の個別の磁路に通過す
る磁束と、回転子の磁極によって前記した各個別の磁路
に通過する磁束とのベクトル和の磁束により各相の巻線
に生じるインダクタンスの変化と対応して、前記した3
相巻線における共通接続端部に各相の巻線のインピーダ
ンスの比として生じる電圧を測定する電圧測定手段と、
前記したそれぞれ個別の通電パターンでの通電時に3相
巻線における共通接続端部で個別に測定された電圧値を
、3相巻線における共通接続端部に定常時に現われる電
源電圧の1/3の電圧値に近い測定電圧値を示す第1の
測定電圧値群と、3相巻線における共通接続端部に定常
時に現われる電源電圧の2/3の電圧値に近い測定、電
圧値を示す第2の測定電圧値群とに分けて、前l記した
各測定電圧値群毎にそれぞれ1つの通電パターンについ
ての電圧測定を行ない、次いで、各測定電圧群について
行なわれる順次に異なる通電パターンでの通電時に測定
された測定電圧値が。 それ以前に得られた測定電圧値に対して予め定められた
電圧値よりも大きな電圧値を有する場合には、その間室
電圧値が得られた通電パターンによって回転子の磁極の
位置と3相巻線との相対的な位置を検出するようにした
位置検知器を有しないブラシレス直流モータにおける回
転子の停止位置の検出方法、ならびに3相巻線に対して
電気角で180度の通電態様により通電が行なわれる場
合の全種類の通電パターンの内の少なくとも1つの通電
パターンにより、回転子の停止状態において3相巻線に
通電する手段と、前記した通電時に各相の巻線に個別に
流れる電流によって各相の巻線毎の個別の磁路に通過す
る磁束と、回転子の磁極によって前記した各個別の磁路
に通過する磁束とのベクトル和の磁束により各相の巻線
に生じるインダクタンスの変化と対応して、前記した3
相巻線における共通接続端部に各相の巻線のインピーダ
ンスの比として生じる電圧を測定する電圧測定手段と、
前記のしたそれぞれ個別の通電パターンでの通電時に3
相巻線における共通接続端部で個別に測定された電圧値
を、3相巻線における共通接続端部に定常時に現われる
電源電圧の1/3の電圧値に近い測定電圧値を示す第1
の測定電圧値群と、3相巻線における共通接続端部に定
常時に現われる電源電圧の273の電圧値に近い測定電
圧値を示す第2の測定電圧値群とに分けて、前記した各
測定電圧値群毎に順次に通電パターンについての電圧測
定を行ない、各測定電圧群について行なわれる順次に異
なる通電パターンでの通電時に測定された測定電圧値が
、それぞれの測定値群毎に3相巻線における共通接続端
部に定常特番:現われる定常時の電圧値と比較して予め
定められた電圧値以上の差が得られる測定電圧が得られ
た場合には、その測定電圧値が得られた通電パターンに
よって回転子の磁極の位置と3相巻線との相対的な位置
を検出するようにした位置検知器を有しないブラシレス
直流モータにおける回転子の停止位置の検出方法を提供
する。 (作用1 各相の巻線゛の一端部が共通接続されている3相巻線に
おける各相の巻線の他端部に対して、両方向の電流が選
択的に供給されることにより、所定の着磁パターンによ
り複数の磁極が形成されている回転自在な回転子が回転
駆動される位置検知器を有しないブラシレス直流モータ
における回転子が停止状態にあるときに、3相の巻線に
電圧値がVccの電源によって180度の通電を行なっ
た場合に、スター結線されている3相の巻線の共通接続
された接続点Pcomに定常時に現われる電圧V c 
o m (中性点電圧Vcom)は、電源のプラス端子
がスター結線されている3相の巻線の内の1つの相の巻
線の外端部に接続され、他の2つの相の巻線の外端部に
は電源のマイナス端子が接続されたときにはVcc/3
となったり2Vcc/3となる(実際の位置検知器を有
しないブラシレス直流モータでは、3相の巻線に直列に
接続されている転流スイッチのトランジスタを通して電
流が流されるから、回転子が停止状態にあるときに3相
の巻線に電圧値がVccの電源によって180度の通電
を行なった場合に、スター結線されている3相の巻線の
共通接続された接続点Pcomに定常時に現われる中性
点電圧V c o mは、前記したトランジスタによる
僅かな電圧降下の分だけ前記した電圧値とは異なる電圧
値となる)。 それは回転子が停止している状態で直流電圧Vccの電
源から3相の巻線に180度の通電を行なった場合の定
常状態については各相の巻線のインダクタンスLの影響
は無視できるからである。 ところで、位置検知器を有しないブラシレス直流モータ
における3相の巻線は、第3図及び第4図に示されてい
るように強磁性体製のコア43に巻回されているから、
3相の巻線U、V、Wにおけるそれぞれのインダクタン
ス値は、各巻線が巻回されているコアの部分を通過する
磁束の量によってその部分の透磁率が変化することによ
って変化する。 第4図及び第5図は回転子30に着磁されている磁極位
置と3相の巻線U、V、Wの位置との相対的な位置関係
と、3相の巻線U、V、Wに流す通電のパターンとの相
違によって、3相の巻線U。 ■、Wにおけるそれぞれのインダクタンス値が変化する
ことを説明するために用いられる図である。 第4図の(、)〜第4図の(d)において、43は3相
の各巻線U、V、Wが巻回されている強磁性体製のコア
43であり、第4図の(a)及び第4図の(b)は5回
転子30に着磁によって形成されている磁極N、S、N
、Sの配置態様と、前記した回転子30の磁極と3相の
巻線U、V、Wが巻回されているコア43との対応関係
とが同じ場合において、3相の巻線U、V、Wに対する
通電の態様が、第4図の(a)の場合には第4図の(c
)に示されているような通電態様であるとされ、また第
4図の(b)の場合しこけ第4図の(d)に示されてい
るような通電態様であるとされている。 第4図の(a)及び第4図の(b)において矢印φ1〜
φ4は、3相の巻線U、V、Wが巻回されているコア4
3中を通過する磁束の方向を示すものであり、磁束φ1
.φ2は3相の巻線U、V、Wに180度の通電態様で
の通電が、第4図の(c)または第4図の(d)に示さ
れているような通電態様で行なわれた場合に、3相の巻
線U、V、Wに流れる電流によって発生してコア43中
を通過する磁束を示しており、また、磁束φ3.φ4は
回転子30に着磁によって形成された磁極Nから出て、
3相の巻線U、V、Wが巻回されているコア43中を通
過して回転子30に着磁によって形成された磁極Sに入
る磁束を示している。 なお、第4図の(a)及び第4図の(b)において回転
子30に着磁によって形成された磁極Nから出て、3相
の巻線U、V、Wが巻回されているコア43中を通過し
て回転子30に着磁によって形成された磁極Sに入る磁
束φ3.φ4を示す矢印φ3゜φ4をコア43の外側に
図示しているのは、磁束φ3.φ4を示す矢印φ3.φ
4をコア43の内側に記載すると図の内容が分かり難く
なるからである。 さて、3相の巻線U、V、Wに対して第4図の(c)に
示すような態様で180度通電が行なわれている状態に
おいて、前記したコア43を通過する前述の磁束φl〜
φ4は、第4図の(a)に示されているように磁束φl
、φ2の通過方向と磁束φ3゜φ4の通過方向とが逆で
あって、この状態では前記したコア43における■相の
巻線■が巻回されている部分、すなわち、3相の巻線U
、V、Wに流れる電流によって発生した全磁束φl、φ
2が通過する部分においても、前記した磁束φ1.φ2
に対して逆方向に磁束φ3.φ4(通過回転子30に着
磁によって形成された磁極で発生した磁束φ3)が通過
しているために磁気飽和するようなことは起こらない。 しかし、3相の巻線U、V、Wに対して第4図の(d)
に示すような態様で180度通電が行なわれている状態
において、前記したコア43を通過する前述の磁束φl
〜φ4は、第4図の(b)に示されているように磁束φ
l、φ2の通過方向と磁束φ3、φ4の通過方向とが同
じであって、この状態では前記したコア43におけるV
相の巻線Vが巻回されている部分、すなわち、3相の巻
線U、V。 Wに流れる電流によって発生した全磁束φ1.φ2′″
が通過する部分は、前記した磁束φ1.φ2と磁束φ3
.φ4(通過回転子30に着磁によって形成された磁極
で発生した磁束φ3)とが加算されることにより磁気飽
和またはそれに近い状態になされる。 ところで強磁性体におけるB−H曲線とμ−H曲線を例
示している第5図からも判かるように、B−H曲線の傾
斜によって示される強磁性体の透磁率μの値は磁束密度
に応じて変化するから、前記した第4図の(a)の状態
と第4図の(b)の状態とにおけるコア43の透磁率μ
の値は当然に異なるものになる。 それで、前記したコア43に巻回されている3相の巻線
U、V、WのインダクタンスLの値も。 それらが巻回されている部分のコアの透磁率μの値に対
応して変化することになる。 そして、コア43に巻回されている3相の巻線U、V、
WのインダクタンスLの値の変化のs4Rは、第4図の
(a)と第4図の(b)とについて既述したところから
も明らかなように、回転子30に着磁されている磁極位
置と3相の巻線U、V、Wの位置との相対的な位置関係
と、3相の巻線U。 v、Wに流す通電のパターンとの相違によって、それぞ
れ特定できることになる。 したがって、3相の巻mu、V、Wに流す通電のパター
ンが判っており、また、3相の巻線U。 v、Wにおけるインダクタンスの変化の態様が判かれば
、回転子30に着磁されている磁極位置と3相の巻線U
、V、Wの位置との相対的な位置関係が確定できること
になる。 前記のように3相の巻線U、V、Wに180度通電の態
様で通電が行なわれている状態に生じる各巻線U、V、
Wのインダクタンスの値は、例えば第4図の(a)の場
合にはV相の巻線■のインダクタンス値が大で、U相の
巻線Uのインダクタンス値とW相の巻線Wのインダクタ
ンス値とが小となり、また第4図の(b)の場合には■
相の巻線■のインダクタンス値が小で、U相の巻線Uの
インダクタンス値とW相の巻線Wのインダクタンス値と
が大となる。 それで、ブラシレス直流モータにおける回転子30が停
止状態にあるときに、3相の巻線U、V。 Wに180度の通電を行なった場合に、スター結線され
ている3相の巻線の共通接続された接続点Pcomに過
渡時に現われる電圧Vcom(中性点電圧Vcom)は
、前記した各相の巻線U、V。 Wのインピーダンスの比に応じた電圧値となる。 今、−例としてブラシレス直流モータにおける回転子3
0が停止状態にあるときに、スター結線されている:3
相の巻線U、V、Wに対する180度の通電態様での通
電が、例えば第4図の(c)によって示されるような通
電態様で行なわれたとしたときに、3相の巻線U、V、
WにおけろtJ相の巻線Uのインダクタンス値とW相の
巻線Wのインダクタンス値とが共にLであるとし、また
、■相の巻gvのインダクタンス値が(L−ΔL)であ
るとし、さらにW相の巻線Wに流れる電流IwとU相の
巻線Uに流れる電流Iuとが等しい(V相の巻線Vに流
れる電流は(Iu+Iw)=2I u=2Iwとなる)
とすると、スター結線されている3相の巻線の共通接続
された接続点Pc omに過渡時に現われる電圧Vco
m(中性点電圧Vcom)は、前記したU相の巻線Uの
インピーダンスとW相の巻線Wのインピーダンスとの並
列インピーダンスと、■相の巻線Vのインピーダンスと
によって電源電圧を分割した値、すなわち、各相の巻線
のインピーダンス比に応じた電圧値として制定される。 既述したところから判かるように、前記のようにして測
定される中性点電圧は、コア43に巻回されている3相
の巻線U、V、WのインダクタンスLの値の変化の態様
に対応して生じているものであるから、3相の巻線U、
V、Wに流す通電のパターンが判っていれば、中性点電
圧の測定値に基づいて回転子30に着磁されている磁極
位置と3相の巻線U、V、Wの位置との相対的な位置関
係が確定できる。 そして、ブラシレス直流モータにおける回転子30が停
止状態にあるときに3相の巻線U、V。 Wに180度の通電を行なって、スター結線されている
3相の巻線の共通接続された接続点Pc。 mに過渡時に現われる電圧V c o m (中性点電
圧Vcom)は、3相の巻線のインピーダンスのインピ
ーダンス比に応じた値として測定できるので。 その測定値が各巻線の温度の変化によっても変化せず、
また、各相の巻線のインダクタンスの変動に応じて大き
な変動幅の測定電圧値が得られるので、高分解能の電圧
測定が容易にできる、その他多くの諸特徴を有する。 【実施例】 以下、添付図面を参照しながら本発明の位置検知器を有
しないブラシレス直流モータの駆動方法の具体的な内容
について詳細に説明する。 第1図は本発明の位置検知器を有しないプラスレス直流
モータの駆動方法の説明に用いられるブロック図、第2
図は位置検知器を有しないブラシレス直流モータの駆動
回路の一部の回路図、第3図は位置検知器を有しないプ
ラスレス直流モータの概略構成を示す一部断面図、第4
図乃至第6図及び第11図は回転子の停止位置検出を説
明するための図、第7図乃至第10図は構成原理及び動
作原理を説明するための波形例図である。 第1図において1は制御装置であり、この制御装置とし
ては例えばマイクロ・プロセッサ・ユニットを含んで構
成されているものが使用でき、前記したマイクロ・プロ
セッサ・ユニットとしては。 7例えばl]本電気株式会社製のμPD78312、三
菱電気株式会社製のM37700シリーズ、株式会社日
立製作所製のH8シリーズ等を使用することができる。 また22は記憶装置、3はタイマ、4は転流制御回路、
5は転流スイッチ回路、6は電流制御回路、7は積分器
、8はパルス幅変調回路、9はAD変換器及び電圧測定
回路であり、31は位置検知器を有しないプラスレス直
流モータにおける3相のモータ巻線U、V、W(以下の
説明においてはU相の巻線、■相の巻線、W相の巻線、
3相の巻線U、V、Wのように記載されることもある)
を全体的に示す符号であり、図中のPcomは前記した
3相の巻線U、V、Wにおける一端部を共通接続した接
続点を示している。 なお、前記した3相の巻線U、V、Wにおける一端部を
共通接続した接続点Pcomに現われる電圧Vcomは
、以下の記載中において、中性点電圧V c o mま
たは中点電圧V c o mのように述べられている。 第1図中にブロック5によって示されている転流制御回
路6と、ブロック6で示されている電流制御量6及びブ
ロック7で示されている積分回路7などは、第2図中で
一点鎖線枠で囲んで示しである構成部分5〜7に、それ
ぞれの具体的な構成例が示されている。 第2図中において、10〜15.26.28は抵抗、1
6〜21は転流スイッチとして動作するトランジスタ、
22〜24,27.29はコンデンサ、25は電流制御
用の電界効果トランジスタである。 第1図及び第2図中においては位置検知器を有しないプ
ラスレス直流モータの機構部として、3相巻線U、V、
Wだけを示しているが、位置検知器を有しないプラスレ
ス直流モータの機構部としては、コア(磁路)として強
磁性体製のコアが使用されていれば、どのような構成態
様の直流モータでも使用できるが1例えば、第3図に例
示されているように積層構成コアを備えている構成のも
のが使用できる。 第3図において、30はモータの回転子、32は回転軸
+ aa、34はベアリング、35.36はスプリング
、37はコンタクトスプリング、38はモータの固定子
のベースとなる金属ベースのプリント基板、39はねじ
、40はフレキシブルな接続線の基板、41.42は補
強用のテープ、43はコア、44はモータ巻線、45は
永久磁石、46は磁気ディスクのホルダである。 本発明の位置検知器を有しないプラスレス直流モータに
おいて3相の巻線U、V、Wはスター結線されていて、
その共通接続された接続点Pc。 m&:現われる電圧V c o mは線jを線してAD
変換器及び電圧測定回路1に供給されるようになされて
いる。また1回転子30には所定の着磁パターンにより
複数の磁極が形成されている。第6図には4極の磁極が
着磁されている場合の例が示されている。 さて、停止状態の回転子を予め定められた回転方向に回
転させるためには、所定のパターンで着磁されている停
止状態の回転子の磁極の位置とモータの各相の巻線との
相対的な位置関係に応じて、各相の巻線に対して所定の
転流のタイミングで駆動電流を供給することが必要とさ
れるが、本発明の位置検知器を有しないプラスレス直流
モータでは、停止状態から回転子を所定の回転方向に回
転を開始させるために、まず、起動に際して停止状態時
における回転子の磁極の位置とモータの各相の巻線との
相対的な位相関係を前以って検出するようにしている。 第6図は停止状態の回転子に所定の回転方向での回転を
開始させるために必要とされる停止状態時における回転
子の磁極の位置とモータの各相の巻線との相対的な位相
関係を検出するための本発明の回転子の停止位置の検出
方法を説明するための図である。 第6図の(a)に示されている3つの図は、回転子30
に着磁されている磁極の位置と、3相の巻線U、V、W
の位置との相対的な位置関係が異なる3つの状態を代表
的に例示したものであり、また第6図の(c)は3相の
巻線U、V、Wに180度の通電態様での通電を行なう
場合に生じるすべての通電態様(6種類の通電態様)を
図示したものであり1図中の1.2.3・・・6の数字
は6種類の通電のパターンを区別するためのものである
。 さらに、第6図の(b)に示されている3つの図は、回
転子30に着磁されている磁極の位置と3相の巻線U、
V、Wの位置との相対的な位置関係が、第6図の(a)
に示されている3つの図に示されているような場合に、
前記した3つの図のそれぞれについて第6図の(C)に
示されている6つの通電パターンでスター結線されてい
る3相の巻線U、V、Wに通電したときに、3相の巻線
U、V。 Wの共通接続された接続点Pcomに現われる電圧V 
c o mがどのようなものになるのかを示した図であ
り、第6図の(b)に示されている3つの図中にそれぞ
れ示されている1、2.3・・・6の数字を付して示す
矢印は、第6図の(c)に示されている1〜6の番号を
付して示しである6種類の通電のパターンにおける同一
の数字で示されている通電パターンでスター結線されて
いる3相の巻線U。 ■、Wに通電したときに、3相の巻線U、V、Wの共通
接続された接続点Pcomにそれぞれ現われる電圧V 
c o mの測定点を示している。なお、前記した第6
図の(b)に示されている3つの図において横軸は時間
、縦軸は電圧である。 回転子が停止状態にあるときに、3相の巻線U。 ■、Wに電圧値がVccの電源によって180度の通電
を行なった場合に、スター結線されている3相の巻線U
、V、Wの共通接続された接続点P colIに定常時
に現われる電圧V c o m (中性点電圧■com
)は、例えば、第6図の(c)における通電態様の1,
3.5のように、電源のプラス端子がスター結線されて
いる3相の巻線U、V、Wの内の1つの相の巻線の外端
部に接続され、他の2つの相の巻線の外端部には電源の
マイナス端子が接続されたときにはVcc/3となり、
また例えば、第6図の(c)における通電態様の2.4
.6のように、電源のプラス端子がスター結線されてい
る3相の巻線U、V、Wの内の2つの相の巻線の外端部
に接続され、他の1つの相の巻線の外端部には電源のマ
イナス端子が接続されたときには2Vcc/3となる。 実際の位置検知器を有しないブラシレス直流モータでは
、3相の巻@U、V、Wに直列に接続されている転流ス
イッチのトランジスタを通して電流が流されるから、回
転子が停止状態にあるときに3相の巻線U、V、Wに電
圧値がVccの電源によって180度の通電を行なった
場合に、スター結線されている3相の巻線U、V、Wの
共通接続された接続点Pco−に定常時に現われる中性
点電圧VcomL±、前記したトランジスタによる僅か
な電圧降下の分だけ前記した電圧値とは異なる電圧値と
なるが、ここでは前記した僅かな電圧降下を無視して説
明を行なう。 すなわち、回転子が停止している状態で直流電圧Vcc
の電源から3相の巻線U、V、Wに180度の通電を行
なった場合の定常状態については各相の巻線のインダク
タンスLの影響は無視できるから、第11図の下方に示
されている等価回路図と、第11図中に定常時として示
されているVQnの式、及びVhnの式を参照すれば、
この場合の中性点電圧■colIが、前述のようにVc
c/3、または、2Vcc/3として示される電圧値に
なることは容易に理解できる。 また、回転子が停止状態で3相の巻線U、V、Wに直流
電圧Vccの電源によって180度の通電を行なった場
合の過渡時における中性点電圧Vcomは、第11図の
下方に示されている等価回路回より第11図中に過渡時
として示されているVQの式、及びvhの式によって示
されるものになる。 ところで、位置検知器を有しないブラシレス直流モータ
における3相の巻線U、V、Wは、第3図に示されてい
るように強磁性体製のコア43に巻回されているから、
3相の巻線U、V、Wにおけるそれぞれのインダクタン
ス値は、各巻線が巻回されているコアの部分を通過する
磁束の量によってその部分の透磁率が変化することによ
って変化する。 そして、各巻線が巻回されているコア中を通過する磁束
の量は、各巻線に流される電流の大きさ及び方向に従っ
て各巻線から発生してコアに流れる磁束の量と、回転子
に着磁によって形成されている磁極間でコアを通して流
れる磁束の量とのベクトル和となるから、各巻線のイン
ダクタンス値は、回転子30に着磁によって形成されて
いる磁極の位置と3相の巻線U、V、Wの位置との相対
的な位置関係の態様と、3相の巻線U、V、Wに対して
180度の通電が行なわれる際の6種類の通電態様の内
で、どの通電のパターンで通電が行なわれているのかと
いう通電パターンの種類との組合わせの態様によって変
化することになる。 したがって、スター結線されている3相の巻線U、V、
Wに対する180度の通電を、既述した6種類の通電パ
ターンのそれぞれにより順次に行なって、前記の6種類
の通電パターンによる通電と対応して、中性点Pcom
においてそれぞれ個別に測定された過渡時における6個
の中性点電圧値の状態を見れば、停止状態にある回転子
30に着磁により形成されている磁極の位置と3相の巻
線U、V、Wの位置との相対的な位置関係を知ることが
できる。 本発明の位置検知器を有しないブラシレス直流モータで
は、それの起動に際して停止状態にある回転子30に着
磁により形成されている磁極の位置と3相の巻線U、V
、Wの位置との相対的な位置関係を知るために、まず、
制御装置1から伝送線eを介して転流制御回路4に制御
信号を与えて、3相の巻線U、V、Wに対する180度
の通電が既述した6種類の通電パターンのそれぞれにつ
いて、タイマ3に設定された予め定められた短時間(以
下の説明では100マイクロ秒であるとされており、前
記の時間の設定は制御装置1から伝送線aを介してタイ
マ3に対して行なわれる)ずつ順次に行なわれるように
転流制御回路4を動作させるようにする。 また、制御装置1は伝送線kを介してパルス幅変調回路
8に信号を与えて、前記した3相の巻線U、V、Wに対
する180度の通電が既述した6種類の通電パターンの
それぞれについて行なわれる期間にわたり、パルス幅変
調回路8からデユーティサイクルが100%の信号が積
分回路7に供給されるようにして、電流制御回路6が連
続通電状態となされるようにする。 前記したタイマ3は各100マイクロ秒の時間ずつ3相
の巻線U、V、Wに対して順次に行なわれる6種類の通
電パターンによる180度の通電における各100マイ
クロ秒の時間について、それぞれ90マイクロ秒が経過
した時点に、伝送線すを線した制御袋[1に信号を与え
、制御装置1は伝送線nを介してAD変換器及び電圧測
定回路9に信号を与える。 AD変換器及び電圧測定回路9では、3相の巻線U、V
、Wに対して順次に行なわれる6種類の通電パターンに
よる180度の通電における各100マイクロ秒の時間
について、それぞれ90マイクロ秒が経過した時点に、
伝送線jを介して中性点Pcomから供給されている中
性点電圧VcomをAD変換して、その時点の中性点電
圧Vcamを伝送線0を介して制御袋w1に与える。 そして、回転子30が停止状態のときに前記のようにし
て測定されたスター結線された3相の巻線U、V、Wの
中性点Pc amの電圧V c o mは、第6図の(
b)における3つの図の各図中において矢印1〜6によ
りそれぞれ示しである電圧である。 (表1) 制御装置1は前記の中性点電圧Vcomのデータを伝送
線Cを介して記憶装置I2に供給し、記憶装M2ではそ
れを記憶する。第6図の(b)において矢印1〜6によ
って示されている部分の中性点電圧値のデータ、すなわ
ち、3相の巻線U、V。 Wに対して順次に行なわれる6種類の通電パターンによ
る1 8’O度の通電における各100マイクロ秒の時
間中において90マイクロ秒だけ経過した時点の;う相
の巻IIIAU、V、Wの中性点の電圧値のデータが、
例えば前記の表1によって示されるものであったとする
。 ところで、第6図の(b)において矢印1,3゜5によ
って示されている部分の中性点電圧値のデータ群は、定
常状態において中性点電圧Vc omがVcc/3とな
されるような通電パターンについて過渡時に得られる中
性点電圧Vc omの第1のデータ群であり、また第6
図の(b)において矢印2.4.6によって示されてい
る部分の中性点電圧値のデータ群は、定常状態において
中性点電圧Vcomが2Vcc/3となされるような通
電パターンについて過渡時に得られる中性点電圧V c
 o mの第2のデータ群であるが、制御装置lでは前
記した記憶装!t2に記憶させた前記した第1のデータ
群と第2のデータ群とを伝送線dを介して順次に読出し
て、第1のデータ群における各データについては、第1
のデータ群中で最小の中性点電圧値を示すデータとの差
を求め、また、第2のデータ群における各データについ
ては、第2のデータ群中で最大の中性点電圧値を示すデ
ータとの差を求めてマイナスの符号をプラスの符号に反
転する。 第1表における差の欄に示す値が前記のようにした求め
られた比較数値である。そして、第1のデータ群と第2
のデータ群とのそれぞれにおける比較数値の内で最大の
ものを求める。第1表の例において、第1のデータ群と
第2のデータ群とのそれぞれにおける比較数値の内で最
大のものは、通電パターンが6の状態において得られて
いる。 前記のように3相の巻線U、V、Wに対する180度の
通電を既述した6種類の通電パターンのそれぞれについ
て、タイマ3に設定された予め定められた短時間ずつ順
次に行なって、スター結線されている3相の巻線U、V
、Wの中性点P c o rnの電圧値V c o m
を測定することにより、停止状態にある回転子30に着
磁により形成されている磁極の位置と3相の巻線U、V
、Wの位置との相対的な位置関係を知ることができる。 第7図は回転子30の1回転の範囲における多数の位置
において前記した6種類の通電パターンのすべてについ
て中性点電位をそれぞれ測定した結果を例示した図であ
り、また第8図は回転子30の1回転の範囲における多
数の位置における前記した6111類の通電パターンの
内の1種類について測定した中性点電位の測定結果の一
例図である。 fJS7図と第8図に示されている波形図をみると。 電気角360度(説明している例においては機械角で1
80度)の範囲に6個のピークが存在する6つの波形の
集まりからなり、各波形同士の交叉点が特定な電気角の
位置になっていることが判かる。また図中の波形からあ
る任意の電気角の位置における6つの波形のそれぞれの
大きさを見れば、停止状態にある回転子30に着磁によ
り形成されている磁極の位置と3相の巻線U、V、Wの
位置との相対的な位置関係を知り得ることが判かる。 前記の記述においては、3相の巻線U、V、Wに対して
6種類の通電パターンによる180度の通電を、各通電
パターン毎にそれぞれ100マイクロ秒の時間ずつ行な
って、全体で600マイクロ秒の時間を使用するとして
いたが、前述のよつにスター結線された3相の巻線U、
V、Wの中性点Pcomに過渡時に現われる電圧の変化
分の大きさは、既述した従来例のように各相の巻線の端
子で得られる電圧の変化分の大きさは従来例として既述
した特開昭63−69489号公報で開示されているブ
ラシレス直流モータで行なわれているように、電流検出
抵抗にモータ巻線に流れる電流と対応して発生する電圧
によりスター結線された3相の巻線U、V、Wに発生す
る逆起電圧を検出するようにした場合等で得られる被測
定電圧に比べて格段に大きいから、電圧の測定に使用さ
れるAD変換器の分解能が従来例の場合と同じであると
すれば、高精度で電圧の測定が可能である。 それで、本発明の位置検知器を有しないブラシレス直流
モータの場合には、例えば第1のデータ群についてはま
ず通電パターンの1の中性点電圧V c o mデータ
を求め、また、第2のデータ群についてはまず通電パタ
ーン2の中性点電圧■c 。 mのデータを求めて、次に第1のデータ群における他の
通電パターンの3以降の中性点電圧V c 。 mデータを求めた時に、そのデータと前記した通電パタ
ーンの1の中性点電圧V c o mデータとの差が、
予め定められた大きさ以上の場合には、それ以後に行な
われるべき他の通電パターンによる中性点電圧V c 
o mデータを求めることをせず、また、第2のデータ
群における他の通電パターンの4以降の中性点電圧Vc
 omデータを求めた時に、そのデータと前記した通電
パターンの2の中性点電圧Vcomデータとの差が、予
め定められた大きさ以上の場合には、それ以後に行なわ
れるべき他の通電パターンによる中性点電圧700mデ
ータを求めることをしない、というやり方を採用しても
停止状態にある回転子30に着磁により形成されている
磁極の位置と3相の巻線U、V。 Wの位置との相対的な位置関係を知ることができ、この
ような方法によれば、前記した600マイクロ秒の測定
所要時間よりも短い時間内に所定のデータを得ることが
できる。 また、第11図に示す等価回路を見ても明らかなように
、スター結線された3相の巻線U、V。 Wの中性点Pcomに、既述のように電源電圧を3相巻
線のインピーダンスの比で分圧したものとして現われる
中性点の電圧値は、周囲温度の変化や巻線その他の部分
における発熱によって巻線の抵抗値が変化した場合でも
変化しない。 このように、3相巻線のインピーダンスの比で電源電圧
が分圧された状態のものとしてスター結線された3相の
巻線U、V、Wの中性点P co mに現われる電圧は
、電源電圧が安定でありさえすれば絶対値比較ができる
唯一の測定方法ということができる。 それで、絶対値比較の可能な中性点電圧の測定によって
順次のデータを求め、求めたデータの内で第1のデータ
群のデータについては、定常時における中性点電圧V 
c c / 3と順に比較して行き、また第2のデータ
群のデータについては、定常時における中性点電圧2 
V c c / 3と順に比較して行って、予め定めら
れた値以上の差が生じたデータが得られたときに、その
データに基づいて停止状態にある回転子30に着磁によ
り形成されている磁極の位置と3相の巻線U、V、Wの
位置との相対的な位置関係を知ることができる。 そして、前記のような回転子の停止位置の検出法を採用
して回転子の停止位置の検出が行なわれた場合に、最も
短い測定所要時間としては1つの通電パターンと対応す
る測定時間、すなわち、前述の例と同様1こ1つの通電
パターンの通電時間が100マイクロ秒であれば、10
0マイクロ秒の時間で回転子の停止位置の検出のための
電圧測定を終了することもできる。 このように本発明の位置検知器を有しないブラシレス直
流モータにおける回転子の停止位置の検出方法では、ス
ター結線された3相の巻線U、V。 Wの中性点Pcomに、電源電圧を3相巻線のインピー
ダンスの比で分圧したものとして現われる中性点の電圧
、すなわち、周囲温度の変化や巻線その他の部分におけ
る発熱によって巻線の抵抗値が変化した場合でも変化し
ない状態で大きな電圧値として得られる中性点電圧を測
定して、回転子の停止位置のデータを得るようにしてい
るから、既述した従来の位置検知器を有しないブラシレ
ス直流モータにおける回転子の停止位置の検出方法にお
ける諸問題点はすべて解決できるのである。 次に、停止状態にある回転子:30に着磁により形成さ
れている磁極の位置と3相の巻線U、V。 Wの位置との相対的な位置関係の情報が制御装置1に与
えられると、制御装置11ではそれに与えられた停止状
態にある回転子30に着磁により形成されている磁極の
位置と3相の巻線U、V、Wの位置との相対的な位置関
係の情報に基づいて、回転子30を所定の回転方向に回
転させつるような回転駆動電流が転流スイッチ回路5か
ら3相の巻MU、V、Wの内の選択された2相の巻線に
僅かの時間だけ供給できるようにするための制御信号を
伝送線eを介して転流制御回路4に送出する。 転流制御回路4は制御装置1からそれに与えられた前記
の制御信号に基づいて発生した転流スイッチ切換信号を
伝送4@rを介して転流スイッチ回路5に与える。 転流スイッチ回′I85は電気角120度の通電により
回転子30を正規の回転方向に回転させうるように、3
相の巻線U、V、Wの内の選択された2相の巻線に僅か
の時間だけ供給する。前記した通電の時間は、モータの
トルク定数や回転子30の慣性モーメント等の諸条件に
よって決定されるが、回転した回転子30に逆トルクが
発生しない範囲の時間値に設定されるのである。 前記のようにスター結線されている3相の巻線U、V、
Wの内の選択された2相の巻線に電気角120度で通電
が行なわれて回転子30が回転を開始すると、通電され
ていない相の巻線には回転子30の回転に伴って逆起電
圧が発生する。 スター結線されている3相の巻線U、V、Wの内の選択
された2相の巻線に電気角】−20度で通電されている
状態において、3相の巻mu、v。 Wの共通接続された接続点(中性点)Pea■には電源
電圧に応じて定まる直流電圧が生じているが、前記の中
性点Pcomには前記した通電されていない相の巻線に
生じた逆起電圧の173の電圧値の電圧が、前記した電
′g′e、圧に応じて定まる直流電圧に重畳した状態で
現われる。 そして、通電されていない相の巻線に生じた逆起電圧と
対応して中性点P cowに生じた電圧には回転子の回
転位相情報を含んでいるから、前記した中性点P co
tに現われる電圧に基づいて前記した回転子の回転位相
情報を取出すことが可能と考えられる。 ところで、3相の巻線U、V、Wの内の選択された2相
の巻線に電気角120度で通電された状態で、前記の中
性点Pea■に電源電圧に応じて生じる前記の直流電圧
は、通電が行なわれている直列接続状態の2相の巻線の
両端に電圧V c cの電源が接続されている状態にお
いてはV c c / 2の電圧値となるのであるが、
実際のモータにおいては通電が行なわれている直列接続
状態の2相の巻線の両端と電源との間には転流スイッチ
回路5のトランジスタが直列に接続されているために、
前記した中性点P cowに電源電圧に応じて生じる直
流電圧は前記したV c c / 2の電圧値とは異な
る・電圧値となっており、その電圧値は電源の電圧が変
動すれば変動したものになる。 それで、回転子30が回転している状態においで中性点
P cowに現われる電圧の電圧値は、変動する電源電
圧に応じて生じる直流電圧の電圧変動を含んでいるもの
になっているから、単に中性点P cowに現われる電
圧の電圧値を測定しただけでは回転子30の回転位相情
報を得ることができないことは当然であり、回転子30
の回転位相情報を正確に得るためには、回転子30が回
転している状態において、電源電圧に応じて中性点P 
cowに生じる直流電圧の電圧値を正確に知ることが必
要である。 回転子30が回転している状態において、電源電圧に応
じて中性点P cowに生じる直流電圧の電圧値を知る
1つの手段としては、例えば、電源端子間に同一抵抗値
を有する2つの抵抗器による直列接続回路を接続して、
前記した2つの抵抗器の接続点の電圧を例えばAD変換
器を使用して測定することが考えられが、2つの抵抗器
として同一の抵抗値を有するものを使用することは現実
的には極めて困難である。 それで、例えば前記した2つの抵抗器として、通常入手
できる精密な抵抗器から抵抗値の誤差が±0.5%のも
のを選択使用し、また電圧の測定用のAD変換器として
例えば8ビツトの分解能を有するものを用い、前記のA
D変換器によりモータの駆動用電源の電圧として用いら
れる5ボルトの電圧範囲で電圧の測定を行なった場合に
ついて考えると、この場合に得られる電圧の測定値中に
は電圧測定に使用されるAD変換器のILSB以上の誤
差が生じることになる、というような不満足な測定結果
しか得られないから、前記したように電源の電圧の1/
2の電圧値を抵抗回路網によって発生させて測定するよ
うな手段によっては電源電圧に応じて中性点Pcomに
生じる直流電圧の電圧値を正確に求めることはできない
。 それで、実際に3相の巻線U、V、Wにおける任意の2
相の巻線の端部間に電源を接続した状態で中性点P c
owに現われる電圧を測定するようにする方法を考えた
が、この方法は回転子30が停止している状態に中性点
Pea鳳に現われる電圧は求めようとしている電圧値と
なるが、回転子30が回転している状態においては1通
電していない相の巻線に回転子30の回転速度に応じて
生じる異なる逆起電圧が重畳された状態の電圧値となる
ために、中性点Peo−の電圧により電源電圧に応じて
中性点P cowに生じる直流電圧の電圧値を正く知る
ことはできない。 そこで、3相の巻線U、V、Wにおける2相の巻線ずつ
の組合わせを順次に変えて、例えば、まず、U相の巻線
の端部からV相の端部に電流が流れる状態にU、V相の
巻線の端部に電源を接続して中性点P cowに生じる
電圧値を測定し、次に。 ■相の巻線の端部からW相の端部に電流が流れる状態に
v、W相の巻線の端部に電源を接続して中性点Peom
に生じる電圧値を測定し、次いで、W相の巻線の端部か
らU相の端部に電流が流れる状態にW、U相の巻線の端
部に電源を接続して中性点P cowに生じる電圧値を
測定し、前記した3つの測定値を算術平均することによ
り電源電圧に応じて中性点Pcoo+に生じる直流電圧
の電圧値を正確に求めるようにすることが考えられた。 前記した中性点p cotsの電圧の測定法は、モータ
のトルクに影響を与えないで、逆起電圧の位相が変化し
ない程度に短い時間の通電によって測定することが可能
である。 また、前記した中性点P C0I11の電圧は、前記し
た第1表に示されている中性点電圧の6つのデータの平
均値を求めることにより正確に求めることができる。 さて、回転子30が回転している状態において3相巻線
のそれぞれに発生する逆起電圧の波形は第9図の(a)
〜(e)中で実線図示の波形で例示されるようなもので
あり、第9図の(a)に実線で例示されている電圧の波
形は1回転子30が正しい位相で回転している状態で3
相巻線のそれぞれに発生する逆起電圧の電圧波形であり
、また、第9図の(b)に実線で例示されている電圧の
波形は、回転子30が正しい位相で回転している状態に
比べて遅れた回転位相で回転している状態で3相巻線の
それぞれに発生する逆起電圧の電圧波形であり、さらに
、第9図の(c)に例示されている電圧の波形は、回転
子30が正しい位相で回転している状態に比べて進んだ
回転位相で回転している状態で3相巻線のそれぞれに発
生する逆起電圧の電圧波形である。 また、回転子30が回転している状態において中性点P
co層に現われる電圧の波形は、第9図の(a)〜(c
)中においてそれぞれ2点鎖線で示す波形で例示される
ようなものとなるのであり、第9図の(、)に2点鎖線
で例示されている電圧の波形は、回転子30が正しい位
相で回転している状態で中性点Pcomに現われる電圧
の波形であり、また、第9図の(b)に2点鎖線で例示
されている電圧の波形は、回転子30が正しい位相で回
転している状態に比べて遅れた回転位相で回転している
状態で中性点P cowに現われる電圧の波形であり。 さらに、第9図の(c)に2点鎖線で例示されている電
圧の波形は、回転子3oが正しい位相で回転している状
態に比べて進んだ回転位相で回転している状態で中性点
P cowに現われる電圧の波形である。なお、第9図
の(a)〜(c)中において点線図示の電圧波形Eu、
Ev、Ewは、3相の巻線U、V、Wに生じる逆起電圧
によってそれぞれ中性点Peasに生じる電圧成分であ
るが、実際に中性点P cowに現われる電圧は前記の
ように第9図の(a)〜(c)中で2点鎖線図示のよう
な波形のものになる。また、回転子30が正しい位相で
回転している状態で中性点PcolBに現われる3相の
巻線U、V、Wの逆起電圧による電圧の合成の電圧波形
は、第9図の(a)に2点鎖線で示されているような三
角波となる。なお、第9図の(a)に太実線で示しであ
る波形は、3相の巻線U、V、Wの内のU相の逆起電圧
による波形を示している。 それで、中性点P cowに現われる電圧が第9図の(
a)に2点鎖線で示されているような三角波となるよう
に位相制御が行なわれるようにすれば回転子30を正し
い回転位相の状態で回転させることができることになる
、 回転子30が回転している状態において中性点Pcom
 L:現われる電圧に基づいて回転子に対して行なわれ
る位相の制御動作は、制御装置1の制御の下に第1図中
に示されている各構成部分の動作によって行なわれるの
であるが2次に、回転f−30の位相制御を行なう4つ
の方法を第10図を参照して順次に説明する。 [1]スター結線された3相の巻線tJ 、 v 、 
wの中性点Pcomに逆起電圧が存在しない状態におけ
る中性点の電圧値Vcom(第10図参照)は、既述の
ような各種の測定方法の何れかの方法によって測定され
た電圧値が予め記憶装置2に記憶されており、またスタ
ー結線されている3相の巻mu。 ■、Wの内の選択された2相の巻線に電気角120度で
通電されている状態で回転子30が回転されている状態
で、AD変換器及び電圧測定回路9によって測定された
中性点Pcomの電圧の測定値は、伝送線0を介して制
御装!!1に与えられている。 制御装¥i1ではAD変換器及び電圧測定回路9で測定
した中性点Pcomの電圧の測定値が、記憶装置2に記
憶されている電源電圧に応じて生じる直流電圧値Vco
mに一致した時点t1に、タイマ3に計時を開始させる
。そして前記の時点t、 1から予め定められた時間1
゛aが経過した時点t2に転流制御回路4に転流制御信
号を与えて、前記の時点t2転流スイッチ回路5で転流
動作が行なわれるようにする。 次いで、制御装置1は前記した転流動作が行なわれた時
点t2以後に最初に3相巻線における中性点P cow
の電圧の測定値が再び逆起電圧の存在しない状態におけ
る中性点P cowの電圧値V cowと一致したこと
が検出された時点t3までの前記したt2からt3まで
の時間をTbとしたときに、次の転流動作が前記の時点
t3から略々(Ta+Tb)/2=Tcの時間後の時点
t4で行なわれるような制御動作を行なう。 また、制御装置!1は前記した時点t4以後に最初に3
相巻線における中性点P cowの電圧が再び逆起電圧
の存在しない状態における中性点電圧値V cowと一
致したことが検出された図示されていない時点t5に、
前記した時間値Teを予め定められた時間Taとして前
記した時点tlから時点t5までの動作が行なわれるよ
うにする制御動作を順次に繰返して行なう、それにより
、回転子30は正しい回転位相によって回転駆動される
ようになされる。 [2]スター結線された3相の巻線U、V、Wの中性点
Pcomに逆起電圧が存在しない状態における中性点の
電圧値Vcom(第10図参照)は、既述のような各種
の測定方法の何れかの方法によって測定された電圧値が
予め記憶袋M2に記憶されており、またスター結線され
ている3相の巻線U。 ■、Wの内の選択された2相の巻線に電気角120度で
通電されている状態で回転子30が回転されている状態
で、AD変換器及び電圧測定回路9によって測定された
中性点Pcomの電圧の測定値は、伝送線0を介して制
御装置!1に与えられており、前記の電圧の測定値は記
憶装置!2に記憶されている。 制御装置1は3相巻線U、V、Wの内のある1相の巻線
に対する通電の終了の時点における3相巻線の中性点P
 cowの電圧値Aすなわち、記憶装置2に記憶されて
いた中性点P cowの電圧の記憶値Aと、次の相の巻
線に対する通電の開始の後に検出された3相巻線におけ
る中性点P colIの電圧の記憶値Bとを演算して電
圧値C=(A+B)/2を求める。 そして、3相巻線における中性点P cowの電圧の測
定値が前記した電圧値Cに一致した時点に転流制御回路
4に転流制御信号を与えて、転流スイッチ回路5で転流
動作が行なわれるようにするという制御動作を繰返して
行なう。 [3]スター結線された3相の巻線U、V、Wの中性点
Pcomに逆起電圧が存在しない状態における中性点の
電圧値Vcom(第10図参照)は、既述のような各種
の測定方法の何れかの方法によって測定された電圧値が
予め記憶装置2に記憶されており、またスター結線され
ている3相の巻線U。 v、Wの内の選択された2相の巻線に電気角120度で
通電されている状態で回転子30が回転されている状態
で、AD変換器及び電圧測定回路9によって測定された
中性点Pcomの電圧の測定値は、伝送線0を介して制
御装装置1に与えられており、前記の電圧の測定値は記
憶装置I!2に記憶されている。 制御装置!1では記憶装置2に記憶されていた転流動作
が行なわれた時点の前後に測定された3相巻線における
中性点P cowの電圧値との電圧差Wを演算し、また
前記の転流動作が行なわれた時点に測定された3相巻線
における中性点P cowの電圧と、前記の転流動作に
引続いて行なわれた次の転流動作の時点の直前に検出さ
れた3相巻線における中性点Pcomの電圧との電圧差
X、を演算し、さらに前記した次の転流動作が行なわれ
た時点の前後に検出された3相巻線における中性点P 
colIの電圧差Yを演算して、前記した次の転流動作
が行なわれた直後における3相巻線における中性点Pc
omの電圧に対してZ=X+(W/2)±Yで示される
電圧差が3相巻線における中性点P cowの電圧とし
て測定された時点に、前記した次の転流動作に引続く転
流動作が開始されるように転流制御回路4に転流制御信
号を与え、で、転流スイッチ回路5で転流動作が行なわ
れるようにするという制御動作を繰返して行なう。 [4]スター結線された3相の巻線U、V、Wの中性点
Pcomに逆起電圧が存在しない状態における中性点の
電圧値V cow (第10図参照)は、既述のような
各種の測定方法の何れかの方法によって測定された電圧
値が予め記憶装置2に記憶されており、またスター結線
されている3相の巻線U。 ■、Wの内の選択された2相の巻線に電気角120度で
通電されている状態で回転子30が回転されている状態
で、AD変、換器及び電圧測定回路9によって測定され
た中性点p c、 a mの電圧の測定値は、伝送線0
を介して制御装置1に与えられており、前記の電圧の測
定値は記憶袋[2に記憶されている。 3相巻線における中性点Pco■の電圧が逆起電圧の存
在しない状態における中性点の電圧値Vc。 鵬に一致したことが測定された時点から、前記した3相
巻線における中性点Pco■の電圧の測定値と、逆起電
圧の存在しない状態における中性点Pco−の電圧値と
の差の電圧vEが、モータの逆起電圧に基づいて決定さ
れる係数KEと時間TとについてvE= KE/Tの関
係を満たす時間が経過した時点に、前記した次の転流動
作に引続く転流動作が開始されるように転流制御回路4
に転流制御信号を与えて、転流スイッチ回路5で転流動
作が行なわれるようにするという制御動作を繰返して行
なう。 前記のような4つの位相制御の方法の何れの場合にも、
良好な転流動作の下に回転子30は正しい回転位相で回
転して定常回転の状態にまで達することができる。 (発明の効果] 以上、詳細に説明したところから明らかなように1本発
明の位置検知器を有しないブラシレス直流モータにおけ
る回転子の停止位置の検出方法は、各相の巻線の一端部
が共通接続されている3相巻線における各相の巻線の他
端部に対して5両方向の電流が選択的に供給されること
により、所定の着磁パターンにより複数の磁極が形成さ
れている回転自在な回転子が回転駆動される位置検知器
を有しないブラシレス直流モータにおける回転子の停止
位置を検出するのに、3相巻線に対して電気角で180
度の通電態様で通電が行なわれる場合の全種類の通電パ
ターンにおける少なくとも1つの通電パターンにより回
転子が停止している状態で通電し、前記した通電時に各
相の巻線に個別に流れる電流によって各相の巻線毎の個
別の磁路に通過する磁束と、回転子の磁極によって前記
した各個別の磁路に通過する磁束とのベクトル和の磁束
により各相の巻線に生じるインダクタンスの変化と対応
して、前記した3相巻線における共通接続端部に各相の
巻線のインピーダンスの比とじて生じる電圧を測定し、
前記した3相巻線における共通接続端部で測定された電
圧値に基づいて回転子の磁極の位置と3相巻線との相対
的な位置を検出するようにしているために、周囲温度の
変化や巻線の温度の変化によっても測定された電圧値が
変化するようなことがなく、また、3相巻線における共
通接続端部に各相の巻線のインピーダンスの比として生
じる電圧は大きな変動幅を示す電圧であるために、1個
のAD変換器によって高分解能の電圧測定が容易にでき
、さらに、前記した3相巻線における共通接続端部に各
相の巻線のインピーダンスの比として生じる電圧は電源
電圧よりも超えることはないから、既述した従来例にお
ける電圧測定で必要とされていた分圧手段も不要であり
、さらにまた3相の巻線をスター結線する際に行なわれ
る3相の巻線の各1端部の共通接続のための半田付は作
業時に、それと同時に1本のリード線を共通接続部に接
続するだけでよいから部品点数も少なく安価に構成でき
、また、既述した従来の回転子の停止位置の検出手段の
ように電流検出用抵抗に各相の巻線の電流を流して、電
流検出用抵抗に生じた電圧を測定するようにした場合に
問題になった電力の無駄な消費も生じない他、既述した
従来問題になった諸問題点は本発明によりすべて良好に
解決できる。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a three-phase winding in which one end of the winding of each phase is commonly connected, and current in both directions is selectively transmitted to the other end of the winding of each phase. Detects the stopped position of the rotor in a brushless DC motor that does not have a position detector. In the case where the three-phase main wire is energized in an electrical angle of 180 degrees, the three-phase windings are sequentially energized in each individual conduction pattern of all types of energization patterns at an electrical angle of 180 degrees. A means for applying current when the rotor is stopped in an energized state, magnetic flux passing through individual magnetic paths of each phase winding due to the current flowing individually to each phase winding during energization, and rotation. Corresponding to the change in inductance that occurs in the windings of each phase due to the magnetic flux that is the vector sum of the magnetic flux that passes through each of the individual magnetic paths described above due to the child magnetic poles, each of the common connecting ends of the three-phase windings described above A voltage measuring means for measuring the voltage generated as a ratio of the impedance of the phase windings, and a voltage measuring means for measuring the voltage generated as a ratio of the impedance of the phase windings, and a method for determining the position of the magnetic poles of the rotor and the three-phase windings based on the voltage values individually measured for each of the above-mentioned individual energization patterns. A method for detecting the stop position of a rotor in a brushless DC motor without a position detector, which consists of a means for detecting relative position, and a method for energizing three-phase windings in an energizing mode of 180 electrical degrees. The voltage values individually measured at the common connection end of the 3-phase winding during energization with each individual energization pattern of all types of energization patterns are applied to the common connection end of the 3-phase winding. 1/3 of the power supply voltage that appears when
A first group of measured voltage values showing a measured voltage value close to the voltage value of 'Measurement voltage value groups', find the difference voltage between the minimum voltage value and the maximum voltage value in absolute value for each measurement voltage value group described above, and calculate the difference voltage found for each of the abovementioned groups. Stopping the rotor in a brushless DC motor without a position detector, which detects the relative position of the rotor's magnetic poles and three-phase windings using a current conduction pattern that yields a relatively large voltage difference. By using the position detection method and at least one energization pattern among all types of energization patterns when energization is carried out in a 180-degree electrical angle to the 3-phase winding, 3-phase windings are detected when the rotor is stopped. A means for energizing the phase windings, a magnetic flux that passes through the individual magnetic paths of each phase winding due to the current flowing individually through the windings of each phase when energized as described above, and each individual individual described above due to the magnetic poles of the rotor. Corresponding to the change in inductance that occurs in the winding of each phase due to the magnetic flux that is the vector sum of the magnetic flux passing through the magnetic path of
Voltage measuring means for measuring a voltage generated at a common connection end of the phase windings as a ratio of impedances of the windings of each phase;
The voltage value individually measured at the common connection end of the three-phase winding during energization in each of the above-mentioned individual conduction patterns is calculated as 1/3 of the power supply voltage that appears at the common connection end of the three-phase winding in a steady state. A first set of measured voltage values showing a measured voltage value close to the voltage value, and a second set of measured voltage values showing a measured voltage value close to 2/3 of the power supply voltage that appears at the common connection end of the three-phase winding in a steady state. For each measured voltage value group described above, voltage measurement is performed for one energization pattern, and then energization is performed in sequentially different energization patterns for each measurement voltage group. When the measured voltage value is measured. If the measured voltage value obtained previously has a voltage value larger than the predetermined voltage value, the position of the magnetic poles of the rotor and the three-phase winding will be determined depending on the energization pattern from which the chamber voltage value was obtained. A method for detecting the stopped position of a rotor in a brushless DC motor that does not have a position detector that detects the position relative to the wire, and energizing the three-phase windings in a 180-degree electrical angle manner. Means for energizing three-phase windings when the rotor is stopped by at least one energization pattern among all types of energization patterns when energization is carried out; The inductance generated in the windings of each phase is calculated by the vector sum of the magnetic flux passing through the individual magnetic paths of each winding of each phase and the magnetic flux passing through the above-mentioned individual magnetic paths due to the magnetic poles of the rotor. In response to the change, the above-mentioned 3
Voltage measuring means for measuring a voltage generated at a common connection end of the phase windings as a ratio of impedances of the windings of each phase;
3 when energizing with each of the individual energizing patterns described above.
The voltage values individually measured at the common connection ends of the phase windings are replaced by a first voltage value that is close to 1/3 of the power supply voltage that appears at the common connection ends of the three-phase windings in a steady state.
Each of the measurements described above is divided into a group of measured voltage values and a second group of measured voltage values that are close to the voltage value of 273 of the power supply voltage that appears at the common connection end of the three-phase winding in a steady state. Voltage measurements are performed on the energization patterns sequentially for each voltage value group, and the measured voltage values measured during energization in sequentially different energization patterns for each measurement voltage group are calculated as three-phase windings for each measurement value group. Steady-state special code at the common connection end of the line: If a measured voltage that has a difference of more than a predetermined voltage value compared to the voltage value that appears in the steady state is obtained, that measured voltage value has been obtained. A method for detecting the stop position of a rotor in a brushless DC motor without a position detector is provided, which detects the relative position of the rotor's magnetic poles and three-phase windings based on an energization pattern. (Function 1) Currents in both directions are selectively supplied to the other end of each phase winding in a three-phase winding in which one end of each phase winding is commonly connected. A freely rotatable rotor, which has multiple magnetic poles formed by a magnetization pattern, is driven to rotate.When the rotor of a brushless DC motor without a position detector is in a stopped state, a voltage is applied to the three-phase windings. When energization is carried out 180 degrees by a power supply with a value of Vcc, the voltage V c that appears at the common connection point Pcom of the star-connected three-phase windings in a steady state
o m (neutral point voltage Vcom) is connected to the outer end of the winding of one phase of the three-phase windings in which the positive terminal of the power supply is star-connected, and the winding of the other two phases. When the negative terminal of the power supply is connected to the outer end of the wire, Vcc/3
or 2Vcc/3 (In a brushless DC motor that does not have an actual position sensor, current flows through the commutation switch transistors connected in series to the three-phase windings, so the rotor stops. When the 3-phase windings are energized 180 degrees by a power source with a voltage value of Vcc while the 3-phase windings are in the state of The neutral point voltage V com has a voltage value different from the voltage value described above by the slight voltage drop caused by the transistor described above. This is because the influence of the inductance L of the windings of each phase can be ignored in a steady state when the three-phase windings are energized 180 degrees from the DC voltage Vcc power source while the rotor is stopped. be. By the way, since the three-phase winding in a brushless DC motor without a position sensor is wound around a core 43 made of ferromagnetic material as shown in FIGS. 3 and 4,
The inductance value of each of the three-phase windings U, V, and W changes because the amount of magnetic flux that passes through the portion of the core around which each winding is wound changes the magnetic permeability of that portion. 4 and 5 show the relative positional relationship between the magnetic pole positions magnetized on the rotor 30 and the positions of the three-phase windings U, V, and W, and the three-phase windings U, V, and Due to the difference in the pattern of energization flowing through W, the three-phase winding U. 3 is a diagram used to explain that the inductance values of each of (1) and (W) change. In FIG. 4(,) to FIG. 4(d), 43 is a core 43 made of ferromagnetic material around which three-phase windings U, V, and W are wound; a) and FIG. 4(b) show the magnetic poles N, S, N formed by magnetization on the 5-rotor 30.
, S, and the correspondence relationship between the magnetic poles of the rotor 30 and the core 43 around which the three-phase windings U, V, and W are wound are the same, the three-phase windings U, When the mode of energization to V and W is as shown in (a) in Fig. 4, it is as shown in (c) in Fig. 4.
), and in the case of FIG. 4(b), the energizing mode is as shown in FIG. 4(d). In FIG. 4(a) and FIG. 4(b), the arrow φ1~
φ4 is the core 4 around which three-phase windings U, V, and W are wound.
It indicates the direction of the magnetic flux passing through 3, and the magnetic flux φ1
.. For φ2, the three-phase windings U, V, and W are energized in a 180-degree energizing manner as shown in FIG. 4(c) or FIG. 4(d). It shows the magnetic flux generated by the current flowing through the three-phase windings U, V, and W and passing through the core 43 when the magnetic flux φ3. φ4 comes out from the magnetic pole N formed by magnetizing the rotor 30,
It shows the magnetic flux that passes through the core 43 around which three-phase windings U, V, and W are wound and enters the magnetic pole S formed by magnetizing the rotor 30. In addition, in FIG. 4(a) and FIG. 4(b), three-phase windings U, V, and W are wound around the magnetic pole N formed by magnetizing the rotor 30. A magnetic flux φ3. passes through the core 43 and enters the magnetic pole S formed on the rotor 30 by magnetization. The arrow φ3°φ4 indicating φ4 is shown outside the core 43 because of the magnetic flux φ3. Arrow φ3 indicating φ4. φ
This is because if 4 is written inside the core 43, the content of the figure becomes difficult to understand. Now, in a state where the three-phase windings U, V, and W are energized 180 degrees in the manner shown in FIG. 4(c), the aforementioned magnetic flux φl passing through the core 43 is ~
φ4 is the magnetic flux φl as shown in FIG. 4(a)
, the passing direction of φ2 is opposite to the passing direction of magnetic fluxes φ3° and φ4, and in this state, the portion of the core 43 where the phase winding ■ is wound, that is, the three-phase winding U.
The total magnetic flux φl, φ generated by the current flowing through ,V,W
2 passes through, the above-mentioned magnetic flux φ1. φ2
The magnetic flux φ3. Since φ4 (magnetic flux φ3 generated by the magnetic poles formed by magnetizing the passing rotor 30) is passing through, magnetic saturation does not occur. However, for three-phase windings U, V, and W, (d) in Figure 4
In the state where 180 degree energization is carried out in the manner shown in FIG.
~φ4 is the magnetic flux φ as shown in FIG. 4(b)
The passing direction of magnetic fluxes φ3 and φ4 is the same as the passing direction of magnetic fluxes φ3 and φ4, and in this state, the V in the core 43 described above
The part where the phase winding V is wound, that is, the three-phase windings U and V. The total magnetic flux φ1. generated by the current flowing through W. φ2′″
The portion through which the magnetic flux φ1. φ2 and magnetic flux φ3
.. By adding φ4 (magnetic flux φ3 generated by the magnetic poles formed by magnetizing the passing rotor 30), magnetic saturation or a state close to it is achieved. By the way, as can be seen from Figure 5, which illustrates the B-H curve and μ-H curve of a ferromagnetic material, the value of the magnetic permeability μ of the ferromagnetic material indicated by the slope of the B-H curve is determined by the magnetic flux density. Therefore, the magnetic permeability μ of the core 43 in the state of FIG. 4(a) and the state of FIG. 4(b) described above
The values of will naturally be different. Therefore, the value of the inductance L of the three-phase windings U, V, and W wound around the core 43 mentioned above. They will change in accordance with the value of the magnetic permeability μ of the core around which they are wound. The three-phase windings U, V, which are wound around the core 43,
As is clear from the above description of FIGS. 4(a) and 4(b), the change in the value of the inductance L of W, s4R, depends on the magnetic poles magnetized on the rotor 30. The relative positional relationship between the position and the position of the three-phase windings U, V, and W, and the three-phase winding U. They can be identified by the difference in the pattern of the energization applied to v and W, respectively. Therefore, the energization pattern for the three-phase windings mu, V, and W is known, and the three-phase winding U. If the manner of change in inductance in v and W is known, the position of the magnetic poles magnetized on the rotor 30 and the three-phase winding U can be determined.
, V, and W can be determined. As mentioned above, each winding U, V, and W that occurs when the three-phase windings U, V, and W are energized in a 180-degree energization manner.
For example, in the case of Fig. 4 (a), the inductance value of W is large, and the inductance value of the winding U of the U phase and the inductance of the winding W of the W phase are large. value becomes small, and in the case of (b) in Figure 4, ■
The inductance value of the phase winding ■ is small, and the inductance value of the U-phase winding U and the inductance value of the W-phase winding W are large. So, when the rotor 30 in the brushless DC motor is at rest, the three-phase windings U, V. When W is energized at 180 degrees, the voltage Vcom (neutral point voltage Vcom) that appears at the common connection point Pcom of the star-connected three-phase windings is the voltage Vcom (neutral point voltage Vcom) of each phase described above. Windings U, V. The voltage value corresponds to the impedance ratio of W. Now - as an example, the rotor 3 in a brushless DC motor
Star connected when 0 is in the stopped state: 3
When the phase windings U, V, and W are energized in a 180-degree energizing manner, for example, as shown in FIG. 4(c), the three-phase windings U, V,
In W, suppose that the inductance value of the winding U of the tJ phase and the inductance value of the winding W of the W phase are both L, and the inductance value of the winding gv of the ■ phase is (L - ΔL). , Furthermore, the current Iw flowing through the W-phase winding W and the current Iu flowing through the U-phase winding U are equal (the current flowing through the V-phase winding V is (Iu+Iw)=2I u=2Iw)
Then, the voltage Vco appearing during a transient period at the common connection point Pcom of the star-connected three-phase windings is
m (neutral point voltage Vcom) is obtained by dividing the power supply voltage by the parallel impedance of the impedance of the U-phase winding U and the impedance of the W-phase winding W, and the impedance of the ■-phase winding V. In other words, it is established as a voltage value according to the impedance ratio of the windings of each phase. As can be seen from the above, the neutral point voltage measured as described above is due to the change in the value of the inductance L of the three-phase windings U, V, and W wound around the core 43. Since it is generated in accordance with the mode, the three-phase winding U,
If the pattern of energization to be applied to V and W is known, the position of the magnetic poles magnetized on the rotor 30 and the positions of the three-phase windings U, V, and W can be determined based on the measured value of the neutral point voltage. Relative positional relationships can be determined. When the rotor 30 of the brushless DC motor is in a stopped state, the three-phase windings U and V. W is energized at 180 degrees, and the three-phase windings star-connected are commonly connected at a connection point Pc. The voltage V com (neutral point voltage Vcom) that appears at transient time at m can be measured as a value corresponding to the impedance ratio of the impedances of the three-phase windings. The measured value does not change even when the temperature of each winding changes,
Furthermore, since a measured voltage value with a large fluctuation range can be obtained in accordance with the fluctuation of the inductance of the winding of each phase, high-resolution voltage measurement can be easily performed, and there are many other features. Embodiments Hereinafter, specific details of the method for driving a brushless DC motor without a position sensor according to the present invention will be explained in detail with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 is a block diagram used to explain the method of driving a plusless DC motor without a position sensor according to the present invention;
The figure is a partial circuit diagram of a drive circuit for a brushless DC motor without a position detector, Figure 3 is a partial sectional view showing the schematic configuration of a plusless DC motor without a position detector, and Figure 4
6 to 6 and 11 are diagrams for explaining rotor stop position detection, and FIGS. 7 to 10 are waveform example diagrams for explaining the configuration principle and the operating principle. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a control device. As this control device, for example, a device including a microprocessor unit can be used, and the microprocessor unit mentioned above can be used. For example, μPD78312 manufactured by Hondenki Co., Ltd., M37700 series manufactured by Mitsubishi Electric Corporation, H8 series manufactured by Hitachi, Ltd., etc. can be used. Further, 22 is a storage device, 3 is a timer, 4 is a commutation control circuit,
5 is a commutation switch circuit, 6 is a current control circuit, 7 is an integrator, 8 is a pulse width modulation circuit, 9 is an AD converter and a voltage measurement circuit, and 31 is a positiveless DC motor without a position detector. Three-phase motor windings U, V, W (in the following explanation, U-phase winding, ■ phase winding, W-phase winding,
(Sometimes written as 3-phase windings U, V, W)
Pcom in the figure indicates a connection point where one ends of the three-phase windings U, V, and W are commonly connected. Note that the voltage Vcom appearing at the connection point Pcom where the ends of the three-phase windings U, V, and W are commonly connected is referred to as the neutral point voltage V com or the midpoint voltage V c in the following description. It is stated as om. The commutation control circuit 6 shown by block 5 in FIG. 1, the current control amount 6 shown by block 6, the integral circuit 7 shown by block 7, etc. are located at one point in FIG. Specific configuration examples are shown in component parts 5 to 7, which are shown surrounded by chain line frames. In Figure 2, 10 to 15, 26, 28 are resistances, 1
6 to 21 are transistors that operate as commutation switches;
22 to 24, 27, and 29 are capacitors, and 25 is a field effect transistor for current control. In Figures 1 and 2, three-phase windings U, V,
Although only W is shown, if a ferromagnetic core is used as the core (magnetic path) for the mechanical part of a plusless DC motor that does not have a position detector, any configuration of the DC motor can be used. Although a motor can also be used, for example, one having a laminated core as illustrated in FIG. 3 can be used. In FIG. 3, 30 is a motor rotor, 32 is a rotating shaft + aa, 34 is a bearing, 35, 36 is a spring, 37 is a contact spring, 38 is a metal-based printed circuit board that is the base of the motor stator, 39 is a screw, 40 is a flexible connection wire substrate, 41, 42 is a reinforcing tape, 43 is a core, 44 is a motor winding, 45 is a permanent magnet, and 46 is a magnetic disk holder. In the positiveless DC motor without a position detector of the present invention, the three-phase windings U, V, and W are star-connected,
The commonly connected connection point Pc. m&: The voltage V c o m that appears is AD by drawing the line j.
It is adapted to be supplied to the converter and voltage measuring circuit 1. Moreover, a plurality of magnetic poles are formed in the single rotor 30 according to a predetermined magnetization pattern. FIG. 6 shows an example in which four magnetic poles are magnetized. Now, in order to rotate the stopped rotor in a predetermined rotation direction, it is necessary to adjust the position of the magnetic poles of the stopped rotor, which are magnetized in a predetermined pattern, relative to the windings of each phase of the motor. It is necessary to supply drive current to the windings of each phase at a predetermined commutation timing according to the positional relationship of the In order to start rotating the rotor in a predetermined rotation direction from a stopped state, first, at startup, the relative phase relationship between the position of the rotor's magnetic poles and the windings of each phase of the motor in the stopped state is determined in advance. This is how it is detected. Figure 6 shows the relative phase between the position of the rotor's magnetic poles and the windings of each phase of the motor during the stopped state, which are required in order to make the stopped rotor start rotating in a predetermined rotational direction. It is a figure for explaining the detection method of the stop position of the rotor of the present invention for detecting the relationship. The three views shown in FIG.
The position of the magnetic poles magnetized and the three-phase windings U, V, W
This is a representative example of three states in which the relative positional relationship with the position of This diagram shows all the energization modes (six types of energization modes) that occur when energization is carried out. The numbers 1, 2, 3...6 in the figure are used to distinguish between the 6 types of energization patterns. belongs to. Furthermore, the three diagrams shown in FIG. 6(b) show the position of the magnetic poles magnetized on the rotor 30, the three-phase winding U,
The relative positional relationship with the positions of V and W is shown in (a) in Figure 6.
In the case shown in the three figures shown in
For each of the three figures described above, when the three-phase windings U, V, and W connected in star connection are energized in the six energization patterns shown in FIG. 6(C), the three-phase windings Lines U, V. The voltage V appearing at the commonly connected connection point Pcom of W
This is a diagram showing what c o m will be, and it is a diagram showing what the c o m will be, and it is a diagram showing what the c o m will be like. The arrows indicated with numbers indicate the energization patterns indicated with the same number among the six types of energization patterns indicated with numbers 1 to 6 shown in FIG. 6(c). The three-phase winding U is star-connected. ■When W is energized, the voltage V that appears at the common connection point Pcom of the three-phase windings U, V, and W
com measurement points are shown. In addition, the above-mentioned 6th
In the three figures shown in (b) of the figure, the horizontal axis is time and the vertical axis is voltage. When the rotor is at rest, the three-phase winding U. ■, When W is energized 180 degrees by a power supply with a voltage value of Vcc, the star-connected three-phase winding U
, V, and W are commonly connected at the common connection point P colI.
) is, for example, 1 of the energization mode in FIG. 6(c),
As shown in 3.5, the positive terminal of the power supply is connected to the outer end of the winding of one phase of the star-connected three-phase windings U, V, and W, and the positive terminal of the other two phases is When the negative terminal of the power supply is connected to the outer end of the winding, it becomes Vcc/3,
For example, 2.4 of the energization mode in FIG. 6(c)
.. 6, the positive terminal of the power supply is connected to the outer ends of the windings of two of the star-connected three-phase windings U, V, and W, and the winding of the other one phase. When the negative terminal of the power supply is connected to the outer end of the power supply, the voltage becomes 2Vcc/3. In brushless DC motors, which do not have an actual position sensor, when the rotor is at rest, the current is passed through the transistors of the commutation switch, which are connected in series with the three-phase windings @U, V, and W. When the three-phase windings U, V, and W are energized 180 degrees by a power supply with a voltage value of Vcc, the star-connected three-phase windings U, V, and W are commonly connected. The neutral point voltage VcomL± that appears at point Pco- during steady state differs from the voltage value described above by the slight voltage drop due to the transistor described above, but here, ignoring the slight voltage drop mentioned above, Give an explanation. That is, when the rotor is stopped, the DC voltage Vcc
In the steady state when the three-phase windings U, V, and W are energized at 180 degrees from the power source, the influence of the inductance L of the windings of each phase can be ignored. Referring to the equivalent circuit diagram shown in FIG.
In this case, the neutral point voltage ■colI is Vc as described above.
It is easy to understand that the voltage value is expressed as c/3 or 2Vcc/3. In addition, when the rotor is stopped and the three-phase windings U, V, and W are energized 180 degrees by a DC voltage Vcc power source, the neutral point voltage Vcom during the transient period is shown in the lower part of Fig. 11. From the shown equivalent circuit, the equation for VQ and the equation for vh shown in FIG. 11 at the time of transition are obtained. By the way, the three-phase windings U, V, and W in a brushless DC motor without a position sensor are wound around a core 43 made of ferromagnetic material, as shown in FIG.
The inductance values of each of the three-phase windings U, V, and W vary because the amount of magnetic flux that passes through the portion of the core around which each winding is wound changes the magnetic permeability of that portion. The amount of magnetic flux that passes through the core around which each winding is wound is determined by the amount of magnetic flux generated from each winding that flows to the core and the amount of magnetic flux that flows to the rotor, depending on the magnitude and direction of the current flowing through each winding. Since it is the vector sum of the amount of magnetic flux flowing through the core between the magnetic poles formed by magnetism, the inductance value of each winding is determined by the position of the magnetic poles formed by magnetization on the rotor 30 and the three-phase winding. Which of the six types of energization modes when 180 degree energization is performed on the three-phase windings U, V, and W, and the relative positional relationship with the positions of U, V, and W? This will vary depending on the combination of the type of energization pattern and the type of energization pattern in which energization is performed. Therefore, the star-connected three-phase windings U, V,
A 180-degree energization of W is carried out sequentially using each of the six types of energization patterns described above, and the neutral point Pcom is
If we look at the state of the six neutral point voltage values during transient times, which were individually measured in , we can see that the position of the magnetic poles formed by magnetization on the rotor 30 in the stopped state, the three-phase winding U, The relative positional relationship with the positions of V and W can be known. In the brushless DC motor without a position detector according to the present invention, when starting the motor, the position of the magnetic poles formed by magnetization on the rotor 30 in a stopped state and the three-phase windings U and V are determined.
, in order to know the relative positional relationship with the position of W, first,
A control signal is given from the control device 1 to the commutation control circuit 4 via the transmission line e, and 180 degree energization to the three-phase windings U, V, and W is performed for each of the six types of energization patterns described above. A predetermined short time (in the following explanation, it is assumed to be 100 microseconds) set in the timer 3, and the setting of the above time is performed from the control device 1 to the timer 3 via the transmission line a. ) The commutation control circuit 4 is operated so that the commutation is performed sequentially. The control device 1 also provides a signal to the pulse width modulation circuit 8 via the transmission line k, so that the 180-degree energization of the three-phase windings U, V, and W can be performed in the six types of energization patterns described above. During each period, a signal with a duty cycle of 100% is supplied from the pulse width modulation circuit 8 to the integration circuit 7, so that the current control circuit 6 is continuously energized. The above-mentioned timer 3 measures 90 microseconds for each 100 microsecond period in 180-degree energization using six types of energization patterns sequentially applied to the three-phase windings U, V, and W for each 100 microsecond period. When microseconds have elapsed, a signal is given to the control bag [1 connected to the transmission line n, and the control device 1 gives a signal to the AD converter and voltage measurement circuit 9 via the transmission line n. In the AD converter and voltage measurement circuit 9, three-phase windings U and V
, W. When 90 microseconds have elapsed for each 100 microsecond period of 180 degree energization using six types of energization patterns sequentially performed on W,
The neutral point voltage Vcom supplied from the neutral point Pcom via the transmission line j is AD converted, and the neutral point voltage Vcam at that time is applied to the control bag w1 via the transmission line 0. The voltage V c o m at the neutral point P c am of the star-connected three-phase windings U, V, and W measured as described above when the rotor 30 is in a stopped state is as shown in FIG. of(
The voltages are respectively indicated by arrows 1 to 6 in each of the three figures in b). (Table 1) The control device 1 supplies the data of the neutral point voltage Vcom to the storage device I2 via the transmission line C, and stores it in the storage device M2. Data on the neutral point voltage values of the portions indicated by arrows 1 to 6 in FIG. 6(b), that is, the three-phase windings U and V. At the time when only 90 microseconds have elapsed during each 100 microsecond period of energization at 18'O degrees by six types of energization patterns performed sequentially on W; The data of the voltage value of the sexual point is
For example, assume that the values are as shown in Table 1 above. By the way, the data group of neutral point voltage values in the portion indicated by arrows 1, 3°5 in FIG. 6(b) is such that the neutral point voltage Vcom is set to Vcc/3 in a steady state This is the first data group of the neutral point voltage Vcom obtained during the transient period for the current conduction pattern, and the sixth data group is
The data group of the neutral point voltage value of the part indicated by arrow 2.4.6 in (b) of the figure shows the transient voltage value for the energization pattern in which the neutral point voltage Vcom is 2Vcc/3 in the steady state. The neutral point voltage V c obtained when
o m is the second data group, but in the control device l, the above-mentioned storage device! The first data group and the second data group stored in t2 are sequentially read out via the transmission line d, and each data in the first data group is read out from the first data group.
Find the difference from the data that shows the minimum neutral point voltage value in the data group, and for each data in the second data group, show the maximum neutral point voltage value in the second data group. Find the difference with the data and invert the minus sign to a plus sign. The values shown in the Difference column in Table 1 are the comparative numerical values obtained as described above. Then, the first data group and the second
Find the largest value among the comparison values for each data group. In the example in Table 1, the largest comparison value in each of the first data group and the second data group is obtained when the energization pattern is 6. As mentioned above, the 180-degree energization of the three-phase windings U, V, and W is performed sequentially for each of the six types of energization patterns described above for a predetermined time period set in the timer 3, Star-connected three-phase windings U and V
, the voltage value V c o m at the neutral point P c o rn of W
By measuring the position of the magnetic poles formed by magnetization on the rotor 30 in a stopped state and the three-phase windings U and V,
, and the relative positional relationship with the positions of W can be known. FIG. 7 is a diagram illustrating the results of measuring the neutral point potential for all of the six types of energization patterns described above at a large number of positions within the range of one rotation of the rotor 30, and FIG. 30 is an example of the measurement results of the neutral point potential measured for one of the 6111 type energization patterns described above at a large number of positions within the range of one rotation of the 30-meter. Looking at the waveform diagrams shown in fJS7 and Figure 8. 360 electrical degrees (in the example described, 1 mechanical angle)
It can be seen that it consists of a collection of six waveforms with six peaks in a range of 80 degrees), and that the intersection of each waveform is at a specific electrical angle. Furthermore, if we look at the respective sizes of the six waveforms at arbitrary electrical angle positions from the waveforms in the figure, we can see the positions of the magnetic poles formed by magnetization on the rotor 30 in a stopped state and the three-phase windings. It can be seen that the relative positional relationship with the positions of U, V, and W can be known. In the above description, the 3-phase windings U, V, and W are energized at 180 degrees using 6 types of energization patterns, and each energization pattern is 100 microseconds long, resulting in a total of 600 microseconds. It was supposed to use a time of seconds, but the three-phase winding U, star-connected as described above,
The magnitude of the change in voltage that appears at the neutral point Pcom of V and W during a transient is as in the conventional example described above, and the magnitude of the change in voltage obtained at the terminals of the windings of each phase as in the conventional example As is done in the brushless DC motor disclosed in the aforementioned Japanese Patent Application Laid-open No. 63-69489, a current detection resistor is star-connected with a voltage generated in response to the current flowing through the motor windings. The resolution of the AD converter used to measure the voltage is much higher than the measured voltage obtained when detecting the back electromotive force generated in the phase windings U, V, and W. If it is the same as in the conventional example, voltage can be measured with high accuracy. Therefore, in the case of a brushless DC motor that does not have a position sensor according to the present invention, for example, for the first data group, first obtain the neutral point voltage V com data of 1 of the energization pattern, and then Regarding the data group, first, the neutral point voltage ■c of energization pattern 2. m data is obtained, and then the neutral point voltage V c of other energization patterns 3 and subsequent ones in the first data group is determined. When m data is obtained, the difference between that data and the neutral point voltage V c o m data of 1 of the energization pattern described above is
If the magnitude is greater than a predetermined value, the neutral point voltage V c due to another energization pattern to be performed thereafter
om data is not obtained, and the neutral point voltage Vc of other energization patterns after 4 in the second data group is
When the om data is obtained, if the difference between the data and the neutral point voltage Vcom data of the above-described energization pattern 2 is greater than a predetermined magnitude, other energization patterns to be performed thereafter are determined. Even if we adopt the method of not determining the neutral point voltage 700 m data based on the position of the magnetic poles formed by magnetization on the rotor 30 in the stopped state and the three-phase windings U and V. The relative positional relationship with the position of W can be known, and according to such a method, predetermined data can be obtained within a time shorter than the above-described measurement time of 600 microseconds. Furthermore, as is clear from the equivalent circuit shown in FIG. 11, the three-phase windings U and V are star-connected. As mentioned above, the voltage value at the neutral point that appears at the neutral point Pcom of W, which is obtained by dividing the power supply voltage by the ratio of the impedance of the three-phase winding, is determined by changes in the ambient temperature and changes in the winding and other parts. Even if the resistance value of the winding changes due to heat generation, it will not change. In this way, assuming that the power supply voltage is divided by the impedance ratio of the three-phase windings, the voltage appearing at the neutral point P co m of the star-connected three-phase windings U, V, and W is as follows: This is the only measurement method that allows absolute value comparison as long as the power supply voltage is stable. Therefore, we sequentially obtain data by measuring neutral point voltages that can be compared in absolute value, and among the obtained data, for the data of the first data group, the neutral point voltage V in the steady state
c c / 3, and for the data of the second data group, the neutral point voltage 2 in steady state
When the data is sequentially compared with V c c / 3 and a difference greater than a predetermined value is obtained, the rotor 30 in the stopped state is formed by magnetization based on that data. It is possible to know the relative positional relationship between the position of the magnetic pole and the position of the three-phase windings U, V, and W. When the rotor stop position is detected using the rotor stop position detection method described above, the shortest measurement time required is the measurement time corresponding to one energization pattern, i.e. , if the energization time of each energization pattern is 100 microseconds as in the previous example, then 10
It is also possible to complete the voltage measurement for detecting the rotor stop position in a time of 0 microseconds. As described above, in the method of detecting the stop position of a rotor in a brushless DC motor without a position detector according to the present invention, the three-phase windings U and V are star-connected. The voltage at the neutral point that appears at the neutral point Pcom of W as the power supply voltage divided by the impedance ratio of the three-phase winding. Even if the resistance value changes, the neutral point voltage, which is obtained as a large voltage value without changing, is measured to obtain data on the rotor's stopping position, so the conventional position detector described above can be used. All the problems in the method of detecting the stop position of the rotor in a brushless DC motor that does not have this type of brushless DC motor can be solved. Next, the position of the magnetic poles formed by magnetization on the rotor 30 in a stopped state and the three-phase windings U and V. When information on the relative positional relationship with the position of W is given to the control device 1, the control device 11 determines the position of the magnetic poles formed by magnetization on the rotor 30 in the stopped state given to it and the three phases. Based on the information on the relative positional relationship with the positions of the windings U, V, and W, a rotating drive current that rotates the rotor 30 in a predetermined rotation direction is transmitted from the commutation switch circuit 5 to the three-phase A control signal is sent to the commutation control circuit 4 via the transmission line e so that the winding of two phases selected among the windings MU, V, and W can be supplied with the winding for a short period of time. The commutation control circuit 4 supplies a commutation switch switching signal generated based on the control signal given to it from the control device 1 to the commutation switch circuit 5 via the transmission 4@r. The commutation switch circuit 'I85 is set to 3 so that the rotor 30 can be rotated in the normal rotational direction by energization at an electrical angle of 120 degrees.
The current is supplied to the windings of two selected phases among the phase windings U, V, and W for a short period of time. The above-mentioned energization time is determined by various conditions such as the torque constant of the motor and the moment of inertia of the rotor 30, and is set to a time value within a range in which no reverse torque is generated in the rotated rotor 30. The three-phase windings U, V, which are star-connected as described above,
When the windings of the selected two phases of W are energized at an electrical angle of 120 degrees and the rotor 30 starts rotating, the windings of the phases that are not energized are energized as the rotor 30 rotates. A back electromotive force is generated. When the windings of two phases selected among the three-phase windings U, V, and W connected in a star connection are energized at an electrical angle of -20 degrees, the three-phase windings mu, v. At the commonly connected connection point (neutral point) Pea■ of W, a DC voltage determined according to the power supply voltage is generated, but at the neutral point Pcom, there is a A voltage having a voltage value of 173 of the generated back electromotive voltage appears in a state superimposed on the DC voltage determined according to the voltage 'g'e and voltage described above. Since the voltage generated at the neutral point Pcow in response to the back electromotive force generated in the windings of the non-energized phase includes rotational phase information of the rotor, the above-mentioned neutral point Pcow
It is considered possible to extract the rotational phase information of the rotor based on the voltage appearing at t. By the way, when a selected two-phase winding among the three-phase windings U, V, and W is energized at an electrical angle of 120 degrees, the above-mentioned voltage that occurs at the neutral point Pea■ in accordance with the power supply voltage The DC voltage becomes Vcc/2 when a power source with a voltage of Vcc is connected to both ends of the series-connected two-phase windings that are energized. ,
In an actual motor, the transistors of the commutation switch circuit 5 are connected in series between both ends of the series-connected two-phase windings that are energized and the power supply.
The DC voltage generated at the neutral point Pcow according to the power supply voltage is different from the voltage value of Vcc/2 described above, and the voltage value will fluctuate if the power supply voltage fluctuates. It becomes what it is. Therefore, the voltage value of the voltage appearing at the neutral point Pcow while the rotor 30 is rotating includes voltage fluctuations in the DC voltage that occur in response to the fluctuating power supply voltage. It goes without saying that it is not possible to obtain rotational phase information of the rotor 30 by simply measuring the voltage value of the voltage appearing at the neutral point Pcow.
In order to accurately obtain rotational phase information, it is necessary to adjust the neutral point P according to the power supply voltage while the rotor 30 is rotating.
It is necessary to accurately know the voltage value of the DC voltage generated on the cow. While the rotor 30 is rotating, one way to know the voltage value of the DC voltage generated at the neutral point Pcow according to the power supply voltage is to connect two resistors with the same resistance value between the power supply terminals, for example. Connect the series connection circuit by the device,
It is conceivable to measure the voltage at the connection point of the two resistors mentioned above using, for example, an AD converter, but it is extremely impractical to use two resistors with the same resistance value. Have difficulty. Therefore, for example, as the two resistors mentioned above, we select and use precision resistors with a resistance value error of ±0.5% from among commonly available precision resistors, and as an AD converter for voltage measurement, we use, for example, an 8-bit resistor. Using a device with resolution, the above A
Considering the case where voltage is measured in the 5 volt voltage range used as the voltage of the motor drive power supply using a D converter, the voltage measurement value obtained in this case includes the AD used for voltage measurement. This will result in an error greater than the ILSB of the converter, resulting in unsatisfactory measurement results.
It is not possible to accurately determine the voltage value of the DC voltage generated at the neutral point Pcom depending on the power supply voltage by means of generating and measuring the voltage value of 2 using a resistor network. So, actually any two in the three-phase windings U, V, W
With the power supply connected between the ends of the phase windings, the neutral point P c
I thought of a method that would measure the voltage appearing at When the rotor 30 is rotating, the voltage value is such that different back electromotive voltages generated depending on the rotational speed of the rotor 30 are superimposed on the winding of the phase that is not energized. - It is not possible to accurately know the voltage value of the DC voltage generated at the neutral point Pcow according to the power supply voltage. Therefore, by sequentially changing the combination of the two-phase windings in the three-phase windings U, V, and W, for example, first, current flows from the end of the U-phase winding to the V-phase end. Connect the power supply to the ends of the U and V phase windings and measure the voltage value generated at the neutral point Pcow, and then. ■ In a state where current flows from the end of the phase winding to the end of the W phase, connect the power supply to the end of the W phase winding and connect the neutral point Peom.
Measure the voltage value generated at W, then connect the power supply to the end of the U-phase winding so that current flows from the end of the W-phase winding to the U-phase end, and connect the power supply to the neutral point P. It was conceived to accurately determine the voltage value of the DC voltage generated at the neutral point Pcoo+ according to the power supply voltage by measuring the voltage value generated at the cow and arithmetic averaging the above three measured values. The method for measuring the voltage at the neutral point p cots described above can be performed by energizing for a short time to the extent that the phase of the back electromotive voltage does not change without affecting the torque of the motor. Further, the voltage at the neutral point PCOI11 described above can be accurately determined by determining the average value of the six neutral point voltage data shown in Table 1 described above. Now, when the rotor 30 is rotating, the waveform of the back electromotive force generated in each of the three-phase windings is shown in FIG. 9 (a).
The voltage waveform shown by the solid line in (e) is the one shown in FIG. 9, and the voltage waveform shown by the solid line in (a) of FIG. 3 in condition
This is the voltage waveform of the back electromotive force generated in each of the phase windings, and the voltage waveform illustrated by the solid line in FIG. This is the voltage waveform of the back electromotive voltage generated in each of the three-phase windings while rotating with a rotation phase delayed compared to , is a voltage waveform of a back electromotive voltage generated in each of the three-phase windings when the rotor 30 is rotating at an advanced rotational phase compared to the state where the rotor 30 is rotating at the correct phase. In addition, when the rotor 30 is rotating, the neutral point P
The waveforms of the voltage appearing in the co layer are shown in (a) to (c) in Figure 9.
), and the voltage waveforms shown by the two-dot chain lines in (,) in FIG. 9 indicate that the rotor 30 is in the correct phase. This is the voltage waveform that appears at the neutral point Pcom while rotating, and the voltage waveform illustrated by the two-dot chain line in FIG. 9(b) indicates that the rotor 30 is rotating in the correct phase. This is the waveform of the voltage that appears at the neutral point Pcow when the motor is rotating with a rotation phase that is delayed compared to the state where the motor is rotating. Furthermore, the voltage waveform illustrated by the two-dot chain line in FIG. This is the waveform of the voltage appearing at the sex point Pcow. In addition, in (a) to (c) of FIG. 9, the voltage waveforms Eu shown by dotted lines,
Ev and Ew are the voltage components generated at the neutral point Peas by the back electromotive force generated in the three-phase windings U, V, and W, respectively, but the voltage actually appearing at the neutral point Pcow is In (a) to (c) of FIG. 9, the waveform is as shown by the two-dot chain line. In addition, the voltage waveform of the composite voltage due to the back electromotive force of the three-phase windings U, V, and W appearing at the neutral point PcolB when the rotor 30 is rotating in the correct phase is (a ) becomes a triangular wave as shown by the two-dot chain line. The waveform indicated by the thick solid line in FIG. 9(a) is the waveform due to the back electromotive force of the U phase of the three-phase windings U, V, and W. Therefore, the voltage appearing at the neutral point Pcow is (
If the phase control is performed to form a triangular wave as shown by the two-dot chain line in a), the rotor 30 can be rotated in the correct rotational phase. When the neutral point Pcom
L: The phase control operation performed on the rotor based on the voltage that appears is performed by the operation of each component shown in FIG. 1 under the control of the control device 1. Now, four methods for controlling the phase of rotation f-30 will be sequentially explained with reference to FIG. [1] Star-connected three-phase winding tJ, v,
The voltage value Vcom (see Fig. 10) at the neutral point in a state where no back electromotive force exists at the neutral point Pcom of w is the voltage value measured by any of the various measurement methods described above. is stored in advance in the storage device 2, and the three-phase winding mu is star-connected. ■, The voltage measured by the AD converter and the voltage measurement circuit 9 while the rotor 30 is being rotated with the windings of the selected two phases of W being energized at an electrical angle of 120 degrees. The measured value of the voltage at the sex point Pcom is sent to the control device via the transmission line 0! ! 1 is given. In the control device i1, the measured value of the voltage at the neutral point Pcom measured by the AD converter and the voltage measuring circuit 9 is converted into a DC voltage value Vco generated according to the power supply voltage stored in the storage device 2.
At time t1, which coincides with m, the timer 3 is caused to start measuring time. and a predetermined time 1 from said time t, 1.
A commutation control signal is given to the commutation control circuit 4 at the time t2 when "a" has elapsed, so that the commutation operation is performed in the commutation switch circuit 5 at the time t2. Next, the control device 1 first sets the neutral point P cow in the three-phase winding after time t2 when the commutation operation is performed.
When Tb is the time from t2 to t3 until time t3 when it is detected that the measured value of the voltage again matches the voltage value Vcow at the neutral point Pcow in a state where no back electromotive force exists Then, a control operation is performed such that the next commutation operation is performed at time t4 approximately after a time of (Ta+Tb)/2=Tc from time t3. Also, the control device! 1 is the first time 3 after the above-mentioned time t4
At time t5, not shown, when it is detected that the voltage at the neutral point P cow in the phase winding again matches the neutral point voltage value V cow in the state where no back electromotive force exists,
The control operation for performing the operations from the time tl to the time t5 described above is performed sequentially by setting the time value Te as a predetermined time Ta, thereby causing the rotor 30 to rotate with the correct rotational phase. made to be driven. [2] The voltage value Vcom (see Fig. 10) at the neutral point in the state where no back electromotive force exists at the neutral point Pcom of the star-connected three-phase windings U, V, and W is as described above. Voltage values measured by any one of various measurement methods are stored in advance in a memory bag M2, and the three-phase winding U is star-connected. ■, The voltage measured by the AD converter and the voltage measurement circuit 9 while the rotor 30 is being rotated with the windings of the selected two phases of W being energized at an electrical angle of 120 degrees. The measured value of the voltage at the sex point Pcom is sent to the control device via the transmission line 0! 1, and the measured value of said voltage is stored in the storage device! It is stored in 2. The control device 1 is a neutral point P of the three-phase windings at the time when the current supply to one phase winding among the three-phase windings U, V, and W ends.
The voltage value A of cow, that is, the neutral point P stored in the storage device 2. The stored value B of the voltage at the point P colI is calculated to obtain the voltage value C=(A+B)/2. Then, at the time when the measured value of the voltage at the neutral point Pcow in the three-phase winding matches the voltage value C described above, a commutation control signal is given to the commutation control circuit 4, and the commutation is performed by the commutation switch circuit 5. A control action is repeatedly performed to cause the action to take place. [3] The voltage value Vcom (see Fig. 10) at the neutral point in the state where no back electromotive force exists at the neutral point Pcom of the star-connected three-phase windings U, V, and W is as described above. The three-phase winding U has a voltage value measured by one of various measurement methods stored in advance in the storage device 2, and is star-connected. The voltage measured by the AD converter and the voltage measurement circuit 9 while the rotor 30 is being rotated with the windings of two phases selected from v and W being energized at an electrical angle of 120 degrees. The measured value of the voltage at the sex point Pcom is given to the control device 1 via the transmission line 0, and the measured value of the voltage is stored in the storage device I! It is stored in 2. Control device! In step 1, the voltage difference W between the voltage value of the neutral point Pcow in the three-phase winding measured before and after the commutation operation stored in the storage device 2 is calculated, and The voltage at the neutral point Pcow in the three-phase winding measured at the time when the current operation was performed and the voltage detected immediately before the time of the next commutation operation performed following the aforementioned commutation operation. The voltage difference X between the voltage at the neutral point Pcom in the three-phase winding is calculated, and the neutral point P in the three-phase winding detected before and after the time when the next commutation operation described above is performed is calculated.
By calculating the voltage difference Y of colI, the neutral point Pc of the three-phase winding immediately after the next commutation operation described above is performed.
When the voltage difference shown by Z=X+(W/2)±Y with respect to the voltage of om is measured as the voltage of the neutral point Pcow in the three-phase winding, the next commutation operation described above is triggered. A control operation is repeated in which a commutation control signal is given to the commutation control circuit 4 to start the subsequent commutation operation, and then the commutation switch circuit 5 is caused to perform the commutation operation. [4] The voltage value V cow (see Fig. 10) at the neutral point in a state where no back electromotive force exists at the neutral point Pcom of the star-connected three-phase windings U, V, and W is as described above. The three-phase winding U has voltage values measured by any one of the various measurement methods described above stored in the storage device 2 in advance, and is star-connected. (2) The voltage is measured by the AD converter, converter, and voltage measuring circuit 9 while the rotor 30 is rotating and the windings of the two phases selected in W are energized at an electrical angle of 120 degrees. The measured value of the voltage at the neutral point p c, a m is the transmission line 0
The measured voltage value is stored in the storage bag [2]. The voltage at the neutral point Pco■ in the three-phase winding is the voltage value Vc at the neutral point in a state where no back electromotive force exists. From the time when it was measured that the voltage coincided with Peng, the difference between the measured voltage at the neutral point Pco■ in the three-phase winding described above and the voltage value at the neutral point Pco- in the absence of back electromotive voltage. When the voltage vE of the motor satisfies the relationship vE=KE/T with respect to the coefficient KE determined based on the back electromotive voltage of the motor and the time T, the commutation subsequent to the next commutation operation described above is started. Commutation control circuit 4 so that the current operation is started.
A control operation is repeatedly performed in which a commutation control signal is applied to the commutation switch circuit 5 to cause the commutation switch circuit 5 to perform a commutation operation. In any of the four phase control methods described above,
Under good commutation operation, the rotor 30 can rotate with the correct rotational phase and reach a state of steady rotation. (Effects of the Invention) As is clear from the above detailed explanation, the method for detecting the stop position of the rotor in a brushless DC motor without a position detector according to the present invention is as follows: A plurality of magnetic poles are formed by a predetermined magnetization pattern by selectively supplying current in five directions to the other end of each phase winding in the commonly connected three-phase winding. In order to detect the stop position of the rotor in a brushless DC motor that does not have a position detector in which the freely rotatable rotor is rotationally driven, it is necessary to
The rotor is energized when it is stopped by at least one energization pattern among all types of energization patterns when energization is carried out in the same energization mode, and the current flows individually through the windings of each phase during the energization described above. Changes in inductance that occur in the windings of each phase due to the magnetic flux that is the vector sum of the magnetic flux that passes through the individual magnetic paths of each winding of each phase and the magnetic flux that passes through the individual magnetic paths described above due to the magnetic poles of the rotor. Correspondingly, measure the voltage generated at the common connection end of the three-phase winding as the ratio of the impedance of the winding of each phase,
Since the relative position of the rotor's magnetic poles and the three-phase winding is detected based on the voltage value measured at the common connection end of the three-phase winding, the ambient temperature The measured voltage value does not change due to changes in winding temperature or winding temperature, and the voltage generated at the common connection end of the three-phase winding as a ratio of the impedance of each phase winding is large. Since the voltage indicates a fluctuation range, high-resolution voltage measurement can be easily performed using a single AD converter.Furthermore, the impedance ratio of each phase winding can be measured at the common connection end of the three-phase winding. Since the voltage generated as a voltage does not exceed the power supply voltage, there is no need for the voltage dividing means that was required in the voltage measurement in the conventional example described above, and furthermore, it Soldering for the common connection of each end of each of the three-phase windings requires only connecting one lead wire to the common connection part at the same time, so it can be constructed at low cost with fewer parts. In addition, when the current of the windings of each phase is passed through the current detection resistor and the voltage generated in the current detection resistor is measured, as in the conventional rotor stop position detection means described above, In addition to eliminating the problem of wasteful consumption of power, the present invention can satisfactorily solve all of the problems that have occurred in the prior art described above.

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

第1図は本発明の位置検知器を有しないプラスレス直流
モータの駆動方法の説明に用いられるブロック図、第2
図は位置検知器を有しないブラシレス直流モータの駆動
回路の一部の回路図、第3図は位置検知器を有しないプ
ラスレス直流モータの概略構成を示す一部断面図、第4
図乃至第6図及び第11図は回転子の停止位置検出を説
明するための図、第7図乃至第10図は構成原理及び動
作原理を説明するための波形側図、第12図乃至第14
図は固定子巻線の端部で電圧測定を行なう場合の説明図
である。 1・・・制御装置、2・・・記憶装置、3・・・タイマ
、4・・・転流制御回路、5・・・転流スイッチ回路、
6・・・電流制御回路、7・・・積分器、8・・・パル
ス幅変調回路。 9・・・AD変換器及び電圧測定回路、10〜15.2
6.28・・・抵抗、16〜21.Ql〜Q6・・・転
流スイッチとして動作するトランジスタ、22〜24.
27,29・・・コンデンサ、25・・・電流制御用の
電界効果トランジスタ、30・・・モータの回転子。 32・・・回転軸、33.34・・・ベアリング、35
゜36・・・スプリング、37・・・コンタクトスプリ
ング、38・・・モータの固定子のベースとなる金属の
プリント基板、39・・・ねじ、40・・・フレキシブ
ルな接続線の基板、41.42・・・補強用のテープ、
43・・・コア、44・・・モータ巻線、45・・・永
久磁石、46・・・磁気ディスクのホルダ、U、V、W
・・・位置検知器を有しないプラスレス直流モータにお
ける3相のモータ巻線、Pcom・・・3相の巻線U、
V。 Wにおける一端部を共通接続した接続点(中性点)、V
c om・・・中点電圧、 Vcc 3オB+800J顕橿陀に、’h’ lブる才2菱、チ
シ主(Fノヨ・J走時 り常時 180o JIEv ”4  イ:e  a  #T 
 Ta+Tb 0“ 2
Fig. 1 is a block diagram used to explain the method of driving a plusless DC motor without a position sensor according to the present invention;
The figure is a partial circuit diagram of a drive circuit for a brushless DC motor without a position detector, Figure 3 is a partial sectional view showing the schematic configuration of a plusless DC motor without a position detector, and Figure 4
Figures 6 to 11 are diagrams for explaining rotor stop position detection, Figures 7 to 10 are waveform side diagrams for explaining the configuration principle and operating principle, and Figures 12 to 11 are diagrams for explaining rotor stop position detection. 14
The figure is an explanatory diagram when voltage measurement is performed at the end of the stator winding. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Control device, 2... Storage device, 3... Timer, 4... Commutation control circuit, 5... Commutation switch circuit,
6... Current control circuit, 7... Integrator, 8... Pulse width modulation circuit. 9... AD converter and voltage measurement circuit, 10 to 15.2
6.28...Resistance, 16-21. Ql-Q6...Transistors operating as commutation switches, 22-24.
27, 29... Capacitor, 25... Field effect transistor for current control, 30... Motor rotor. 32...Rotating shaft, 33.34...Bearing, 35
36...Spring, 37...Contact spring, 38...Metal printed circuit board serving as the base of the motor stator, 39...Screw, 40...Flexible connection wire board, 41. 42...Reinforcing tape,
43...Core, 44...Motor winding, 45...Permanent magnet, 46...Magnetic disk holder, U, V, W
...Three-phase motor winding in a positiveless DC motor without a position detector, Pcom...Three-phase winding U,
V. A connection point (neutral point) where one end of W is commonly connected, V
com...Middle point voltage, Vcc 3oB+800J to the controller, 'h' l is 2 times, the main character (F Noyo, J running time is always 180o JIEv ”4 I: e a #T
Ta+Tb 0" 2

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.各相の巻線の一端部が共通接続されている3相巻線
における各相の巻線の他端部に対して、両方向の電流が
選択的に供給されることにより、所定の着磁パターンに
より複数の磁極が形成されている回転自在な回転子が回
転駆動される位置検知器を有しないブラシレス直流モー
タにおける回転子の停止位置の検出方法であって、3相
巻線に対して電気角で180度の通電態様により通電が
行なわれる場合の全種類の通電パターンのそれぞれ個別
の通電パターンで順次に3相の巻線に電気角で180度
の通電態様で回転子が停止している状態において通電す
る手段と、前記した通電時に各相の巻線に個別に流れる
電流によって各相の巻線毎の個別の磁路に通過する磁束
と、回転子の磁極によって前記した各個別の磁路に通過
する磁束とのベクトル和の磁束により各相の巻線に生じ
るインダクタンスの変化と対応して、前記した3相巻線
における共通接続端部に各相の巻線のインピーダンスの
比として生じる電圧を測定する電圧測定手段と、前記し
た個別の通電パターン毎に個別に測定された電圧値に基
づいて回転子の磁極の位置と3相巻線との相対的な位置
を検出する手段とからなる位置検知器を有しないブラシ
レス直流モータにおける回転子の停止位置の検出方法。
1. A predetermined magnetization pattern is created by selectively supplying current in both directions to the other end of each phase winding in a three-phase winding in which one end of each phase winding is commonly connected. A method for detecting the stop position of a rotor in a brushless DC motor without a position detector in which a freely rotatable rotor having a plurality of magnetic poles is rotationally driven by A state in which the rotor is stopped while the three-phase windings are energized in an electrical angle of 180 degrees in each individual energization pattern of all types of energization patterns when energization is carried out at 180 degrees in electrical angle. means for energizing the coils, a magnetic flux that passes through individual magnetic paths for each phase winding due to the current flowing individually through the windings of each phase when energized, and each individual magnetic path described above due to the magnetic poles of the rotor. The voltage that occurs at the common connection end of the three-phase winding as a ratio of the impedance of the winding of each phase corresponds to the change in inductance that occurs in the winding of each phase due to the magnetic flux that is the vector sum of the magnetic flux that passes through the and a means for detecting the relative position of the magnetic poles of the rotor and the three-phase windings based on the voltage values individually measured for each of the individual energization patterns described above. A method for detecting the stop position of a rotor in a brushless DC motor that does not have a position detector.
2.3相巻線に対して電気角で180度の通電態様によ
り通電が行なわれる場合の全種類の通電パターンのそれ
ぞれ個別の通電パターンでの通電時に3相巻線における
共通接続端部で個別に測定された電圧値を、3相巻線に
おける共通接続端部に定常時に現われる電源電圧の1/
3の電圧値に近い測定電圧値を示す第1の測定電圧値群
と、3相巻線における共通接続端部に定常時に現われる
電源電圧の2/3の電圧値に近い測定電圧値を示す第2
の測定電圧値群とに分け、前記した各測定電圧値群毎に
絶対値で最小値の電圧値と最大値の電圧値との差電圧を
求め、前記した各群について求めた差電圧を比較して大
きな差電圧が得られた通電パターンによって回転子の磁
極の位置と3相巻線との相対的な位置を検出するように
した請求項1の位置検知器を有しないブラシレス直流モ
ータにおける回転子の停止位置の検出方法。
2. When the three-phase winding is energized in an electrical angle of 180 degrees, all types of energization patterns are individually energized at the common connection end of the 3-phase winding. The voltage value measured at
A first group of measured voltage values showing a measured voltage value close to the voltage value of No. 3, and a second group of measured voltage values showing a measured voltage value close to 2/3 of the power supply voltage appearing at the common connection end of the three-phase winding in a steady state. 2
For each measured voltage value group described above, calculate the difference voltage between the minimum voltage value and the maximum voltage value in absolute value, and compare the difference voltages determined for each of the above groups. The rotation in the brushless DC motor without a position detector according to claim 1, wherein the relative position between the magnetic poles of the rotor and the three-phase winding is detected by the energization pattern in which a large voltage difference is obtained. How to detect the child's stop position.
3.各相の巻線の一端部が共通接続されている3相巻線
における各相の巻線の他端部に対して、両方向の電流が
選択的に供給されることにより、所定の着磁パターンに
より複数の磁極が形成されている回転自在な回転子が回
転駆動される位置検知器を有しないブラシレス直流モー
タにおける回転子の停止位置の検出方法であって、3相
巻線に対して電気角で180度の通電態様により通電が
行なわれる場合の全種類の通電パターンの内の少なくと
も1つの通電パターンにより、回転子の停止状態におい
て3相巻線に通電する手段と、前記した通電時に各相の
巻線に個別に流れる電流によって各相の巻線毎の個別の
磁路に通過する磁束と、回転子の磁極によって前記した
各個別の磁路に通過する磁束とのベクトル和の磁束によ
り各相の巻線に生じるインダクタンスの変化と対応して
、前記した3相巻線における共通接続端部に各相の巻線
のインピーダンスの比として生じる電圧を測定する電圧
測定手段と、前記のしたそれぞれ個別の通電パターンで
の通電時に3相巻線における共通接続端部で個別に測定
された電圧値を、3相巻線における共通接続端部に定常
時に現われる電源電圧の1/3の電圧値に近い測定電圧
値を示す第1の測定電圧値群と、3相巻線における共通
接続端部に定常時に現われる電源電圧の2/3の電圧値
に近い測定電圧値を示す第2の測定電圧値群とに分けて
、前記した各測定電圧値群毎にそれぞれ1つの通電パタ
ーンについての電圧測定を行ない、次いで各測定電圧群
について行なわれる順次に異なる通電パターンでの通電
時に測定された測定電圧値が、それ以前に得られた測定
電圧値に対して予め定められた電圧値よりも大きな電圧
値を有する場合には、その測定電圧値が得られた通電パ
ターンによって回転子の磁極の位置と3相巻線との相対
的な位置を検出するようにした位置検知器を有しないブ
ラシレス直流モータにおける回転子の停止位置の検出方
法。
3. A predetermined magnetization pattern is created by selectively supplying current in both directions to the other end of each phase winding in a three-phase winding in which one end of each phase winding is commonly connected. A method for detecting the stop position of a rotor in a brushless DC motor without a position detector in which a freely rotatable rotor having a plurality of magnetic poles is rotationally driven by Means for energizing three-phase windings when the rotor is stopped by at least one of all types of energization patterns when energization is carried out in a 180-degree energization mode; The magnetic flux that is the vector sum of the magnetic flux that passes through the individual magnetic paths of each winding of each phase due to the current flowing through the windings individually, and the magnetic flux that passes through the individual magnetic paths described above due to the magnetic poles of the rotor. Voltage measuring means for measuring the voltage generated at the common connection end of the three-phase winding as a ratio of impedance of each phase winding in response to a change in inductance occurring in the phase winding; The voltage value individually measured at the common connection end of the 3-phase winding when energized in the individual energization pattern is reduced to a voltage value that is 1/3 of the power supply voltage that appears at the common connection end of the 3-phase winding in a steady state. A first measured voltage value group showing close measured voltage values, and a second measured voltage value showing a measured voltage value close to 2/3 of the voltage value of the power supply voltage appearing at the common connection end of the three-phase winding in a steady state. For each measurement voltage value group described above, voltage measurement is performed for one energization pattern, and then the measured voltage values measured during energization in sequentially different energization patterns are performed for each measurement voltage group. However, if the voltage value is larger than the predetermined voltage value with respect to the previously obtained measured voltage value, the measured voltage value is determined by the position of the magnetic poles of the rotor and 3 depending on the energization pattern obtained. A method for detecting the stop position of a rotor in a brushless DC motor that does not have a position detector that detects the position relative to a phase winding.
4.各相の巻線の一端部が共通接続されている3相巻線
における各相の巻線の他端部に対して、両方向の電流が
選択的に供給されることにより、所定の着磁パターンに
より複数の磁極が形成されている回転自在な回転子が回
転駆動される位置検知器を有しないブラシレス直流モー
タにおける回転子の停止位置の検出方法であって、3相
巻線に対して電気角で180度の通電態様により通電が
行なわれる場合の全種類の通電パターンの内の少なくと
も1つの通電パターンにより、回転子の停止状態におい
て3相巻線に通電する手段と、前記した通電時に各相の
巻線に個別に流れる電流によって各相の巻線毎の個別の
磁路に通過する磁束と、回転子の磁極によって前記した
各個別の磁路に通過する磁束とのベクトル和の磁束によ
り各相の巻線に生じるインダクタンスの変化と対応して
、前記した3相巻線における共通接続端部に各相の巻線
のインピーダンスの比として生じる電圧を測定する電圧
測定手段と、前記のしたそれぞれ個別の通電パターンで
の通電時に3相巻線における共通接続端部で個別に測定
された電圧値を、3相巻線における共通接続端部に定常
時に現われる電源電圧の1/3の電圧値に近い測定電圧
値を示す第1の測定電圧値群と、3相巻線における共通
接続端部に定常時に現われる電源電圧の2/3の電圧値
に近い測定電圧値を示す第2の測定電圧値群とに分けて
、前記した各測定電圧値群毎に順次に通電パターンにつ
いての電圧測定を行ない、各測定電圧群について行なわ
れる順次に異なる通電パターンでの通電時に測定された
測定電圧値が、それぞれの測定値群毎に3相巻線におけ
る共通接続端部に定常時に現われる定常時の電圧値と比
較して予め定められた電圧値以上の差が得られる測定電
圧が得られた場合には、その測定電圧値が得られた通電
パターンによって回転子の磁極の位置と3相巻線との相
対的な位置を検出するようにした位置検知器を有しない
ブラシレス直流モータにおける回転子の停止位置の検出
方法。
4. A predetermined magnetization pattern is created by selectively supplying current in both directions to the other end of each phase winding in a three-phase winding in which one end of each phase winding is commonly connected. A method for detecting the stop position of a rotor in a brushless DC motor without a position detector in which a freely rotatable rotor having a plurality of magnetic poles is rotationally driven by Means for energizing three-phase windings when the rotor is stopped by at least one of all types of energization patterns when energization is carried out in a 180-degree energization mode; The magnetic flux that is the vector sum of the magnetic flux that passes through the individual magnetic paths of each winding of each phase due to the current flowing through the windings individually, and the magnetic flux that passes through the individual magnetic paths described above due to the magnetic poles of the rotor. Voltage measuring means for measuring the voltage generated at the common connection end of the three-phase winding as a ratio of impedance of each phase winding in response to a change in inductance occurring in the phase winding; The voltage value individually measured at the common connection end of the 3-phase winding when energized in the individual energization pattern is reduced to a voltage value that is 1/3 of the power supply voltage that appears at the common connection end of the 3-phase winding in a steady state. A first measured voltage value group showing close measured voltage values, and a second measured voltage value showing a measured voltage value close to 2/3 of the voltage value of the power supply voltage appearing at the common connection end of the three-phase winding in a steady state. For each measurement voltage value group described above, the voltage measurement is performed on the energization patterns sequentially, and the measured voltage values measured during energization in the sequentially different energization patterns performed for each measurement voltage group are as follows: If a measured voltage is obtained that provides a difference of more than a predetermined voltage value when compared with the steady state voltage value that appears at the common connection end of the three-phase winding for each group of measured values, The stop position of the rotor in a brushless DC motor that does not have a position detector that detects the relative position of the rotor's magnetic poles and the three-phase winding by the energization pattern from which the measured voltage value was obtained. Detection method.
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