JP2008061526A - Frost-protective fan system - Google Patents

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JP2008061526A JP2006240429A JP2006240429A JP2008061526A JP 2008061526 A JP2008061526 A JP 2008061526A JP 2006240429 A JP2006240429 A JP 2006240429A JP 2006240429 A JP2006240429 A JP 2006240429A JP 2008061526 A JP2008061526 A JP 2008061526A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a frost-protective fan system enabling more effective utilization of frost-protective fans and improvement in utilization efficiency of electric power. <P>SOLUTION: The frost-protective fan system is provided with a plurality of frost-protective fans 2,000, and a control and management device 3,000 for managing movement of the frost-protective fans. The control and management device 3,000 has a plurality of movement-controlling modes comprising a frost-protecting mode where the frost-protective fans 2,000 are used for frost protection, and a power-generating mode where the frost-protective fans 2,000 are used as power generators. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、畑の霜を防ぐための防霜ファンシステムに関する。   The present invention relates to a defrost fan system for preventing field frost.

果樹園や茶畑等の畑では、冬季に畑に降りる霜が農作物に対して大きな被害を与える可能性がある。そこで、従来から、防霜ファンをほぼ10m四方の間隔で畑全体に設置して霜を防ぐ努力がなされていた。   In fields such as orchards and tea plantations, frost falling on the fields in winter can cause significant damage to crops. Therefore, conventionally, efforts have been made to prevent frost by installing frost-proof fans on the entire field at intervals of approximately 10 m square.

特開2002−315451号公報JP 2002-315451 A

しかし、防霜ファンの利用期間は年間で1〜2週間の稼動期間であり、この稼動期間を除けば全くの利用目的はなく、放置状態であった。また、畑などは風の通り道でもあり稼動していない際は、何時も風による空回転状態として放置されていた。   However, the usage period of the frost-proof fan is an operation period of 1 to 2 weeks per year. Except for this operation period, there is no purpose of use at all, and it was left unattended. In addition, the fields and the like were also used as wind passages, and when they were not in operation, they were always left in an idling state due to the wind.

本発明は、防霜ファンをより有効に活用し、また、電力の利用効率を向上することのできる技術を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the technique which can utilize a defrost fan more effectively and can improve the utilization efficiency of electric power.

上記目的を達成するために、本発明による防霜ファンシステムは、
複数の防霜ファンと、
前記複数の防霜ファンの動作を管理するための制御管理装置と、
を備え、
前記制御管理装置は、前記防霜ファンを防霜用として使用する防霜モードと、前記防霜ファンを発電機として使用する発電モードと、を含む複数の動作制御モードを有する。
In order to achieve the above object, a defrost fan system according to the present invention comprises:
A plurality of anti-frost fans,
A control management device for managing the operation of the plurality of defrost fans;
With
The control management device has a plurality of operation control modes including a defrost mode using the defrost fan for defrosting and a power generation mode using the defrost fan as a generator.

このシステムによれば、防霜ファンを防霜用として使用しないときに、防霜ファンを発電機として使用できるので、防霜ファンをより有効に活用し、また、電力の利用効率を向上することができる。   According to this system, when the defrost fan is not used for defrosting, the defrost fan can be used as a generator, so that the defrost fan can be used more effectively and the power use efficiency can be improved. Can do.

上記防霜ファンシステムにおいて、
各防霜ファンは、ブラシレスモータを有しており、
前記ブラシレスモータは、
m相(mは3以上の整数)の電磁コイル群を有するコイル列と、
複数の永久磁石を有する磁石列と、
前記m相の電磁コイル群のうちのn相(nは2以上m未満の整数)の電磁コイル群に対応付けられたn個の磁気センサであって、前記磁石列と前記コイル列の相対位置を検出するためのn個の磁気センサと、
前記n個の磁気センサのセンサ出力を利用して、前記コイル列への電力の供給を制御する駆動制御回路と、
前記n個の磁気センサのセンサ出力を利用して、前記コイル列からの電力の回生を制御する回生制御回路と、
を備え、
前記駆動制御回路は、
前記n個の磁気センサに対応付けられている前記n相の電磁コイル群のためのn組の駆動信号を、前記n個の磁気センサのそれぞれのセンサ出力を用いて生成するとともに、
前記n個の磁気センサに対応付けられていない(m−n)相の電磁コイル群のための(m−n)組の駆動信号を、前記n個の磁気センサのセンサ出力のうちの1つ以上をそれぞれ用いて生成し、
前記回生制御回路は、
前記n個の磁気センサに対応付けられている前記n相の電磁コイル群のためのn組の回生制御信号を、前記n個の磁気センサのそれぞれのセンサ出力を用いて生成するとともに、
前記n個の磁気センサに対応付けられていない(m−n)相の電磁コイル群のための(m−n)組の回生制御信号を、前記n個の磁気センサのセンサ出力のうちの1つ以上をそれぞれ用いて生成するようにしてもよい。
In the above anti-frost fan system,
Each anti-frost fan has a brushless motor,
The brushless motor is
a coil array having an m-phase (m is an integer of 3 or more) electromagnetic coil group;
A magnet array having a plurality of permanent magnets;
Among the m-phase electromagnetic coil groups, n magnetic sensors associated with an n-phase (n is an integer less than or equal to 2 and less than m) electromagnetic coil group, the relative positions of the magnet row and the coil row N magnetic sensors for detecting
A drive control circuit for controlling power supply to the coil array by using sensor outputs of the n magnetic sensors;
A regeneration control circuit for controlling regeneration of electric power from the coil array, using sensor outputs of the n magnetic sensors;
With
The drive control circuit includes:
Generating n sets of drive signals for the n-phase electromagnetic coil groups associated with the n magnetic sensors using the sensor outputs of the n magnetic sensors;
One of the sensor outputs of the n magnetic sensors is set to (mn) sets of drive signals for an (mn) phase electromagnetic coil group not associated with the n magnetic sensors. Generate using each of the above,
The regeneration control circuit is
Generating n sets of regenerative control signals for the n-phase electromagnetic coil groups associated with the n magnetic sensors using the sensor outputs of the n magnetic sensors;
(Mn) sets of regenerative control signals for the (mn) phase electromagnetic coil groups not associated with the n magnetic sensors are represented by one of the sensor outputs of the n magnetic sensors. You may make it produce | generate using two or more, respectively.

この構成によれば、電磁コイル群の相数mよりも少ないn個の磁気センサを用いてm組の駆動信号及び回生制御信号を生成するので、各センサのセンサ出力に誤差やバラツキがある場合にも、各相の駆動信号の位相及び各相の回生制御信号の位相をより整合させることが可能である。この結果、より効率良く防霜と発電とを行うことが可能である。   According to this configuration, m sets of drive signals and regenerative control signals are generated using n magnetic sensors smaller than the number m of phases of the electromagnetic coil group, and therefore there is an error or variation in the sensor output of each sensor. In addition, the phase of the drive signal for each phase and the phase of the regenerative control signal for each phase can be more matched. As a result, it is possible to perform frost prevention and power generation more efficiently.

上記防霜ファンシステムは、さらに、
前記n個の磁気センサに対応付けられていない(m−n)相の電磁コイル群のための((m−n)個の模擬的なセンサ出力を、前記n個の磁気センサのセンサ出力のうちの1つ以上を変数として用いた演算に基づいて生成する模擬センサ出力生成部を備え、
前記駆動制御回路は、前記n個の磁気センサのセンサ出力と前記(m−n)個の模擬的なセンサ出力とを含むm個のセンサ出力に応じて、前記m相の電磁コイル群のためのm組の駆動信号を生成し、
前記回生制御回路は、前記n個の磁気センサのセンサ出力と前記(m−n)個の模擬的なセンサ出力とを含むm個のセンサ出力に応じて、前記m相の電磁コイル群のためのm組の回生制御信号を生成するようにしてもよい。
The anti-frost fan system further includes
The ((n−n) simulated sensor outputs for the (mn) phase electromagnetic coil group not associated with the n magnetic sensors are represented by the sensor outputs of the n magnetic sensors. A simulated sensor output generation unit that generates based on a calculation using one or more of them as a variable,
The drive control circuit is configured for the m-phase electromagnetic coil group according to m sensor outputs including sensor outputs of the n magnetic sensors and (mn) simulated sensor outputs. Generate m sets of drive signals,
The regenerative control circuit is configured for the m-phase electromagnetic coil group according to m sensor outputs including sensor outputs of the n magnetic sensors and (mn) simulated sensor outputs. The m sets of regeneration control signals may be generated.

この構成によれば、磁気センサが設けられていない電磁コイル群に対応した模擬的なセンサ出力が得られるので、これを用いてその電磁コイル群のための駆動信号を容易に生成することが可能である。   According to this configuration, since a simulated sensor output corresponding to an electromagnetic coil group not provided with a magnetic sensor can be obtained, a drive signal for the electromagnetic coil group can be easily generated using this. It is.

前記模擬センサ出力生成部は、
前記n個の磁気センサに対応付けられていない(m−n)相の電磁コイル群のための(m−n)個の模擬的なセンサ出力を、前記n個の磁気センサのセンサ出力のうちの2つ以上を変数として用いた演算に基づいて生成するようにしてもよい。
The simulated sensor output generator is
Among the sensor outputs of the n magnetic sensors, (mn) simulated sensor outputs for the (mn) phase electromagnetic coil group not associated with the n magnetic sensors These may be generated based on an operation using two or more of them as variables.

この構成では、1個のセンサ出力では模擬的なセンサ出力がきまらない場合でも、模擬的なセンサ出力を正しく生成することが可能である。   With this configuration, it is possible to correctly generate a simulated sensor output even if a single sensor output cannot provide a simulated sensor output.

前記模擬センサ出力生成部は、前記n個の磁気センサのセンサ出力を用いたリアルタイム演算によって前記模擬的なセンサ出力を生成するようにしてもよい。   The simulated sensor output generation unit may generate the simulated sensor output by real time calculation using sensor outputs of the n magnetic sensors.

m相の電磁コイル群に対応するm個の磁気センサのセンサ出力の相互の関係が三角関数などの比較的簡単な関数で与えられる場合には、リアルタイム演算を用いて模擬的なセンサ出力を容易に生成することが可能である。   When the mutual relationship between sensor outputs of m magnetic sensors corresponding to m-phase electromagnetic coil groups is given by a relatively simple function such as a trigonometric function, simulated sensor output can be easily performed using real-time computation. Can be generated.

あるいは、前記模擬センサ出力生成部は、前記n個の磁気センサのセンサ出力を入力値とし前記模擬的なセンサ出力を出力値とするルックアップテーブルを用いて前記模擬的なセンサ出力を生成するようにしてもよい。   Alternatively, the simulated sensor output generation unit generates the simulated sensor output using a lookup table having sensor outputs of the n magnetic sensors as input values and the simulated sensor outputs as output values. It may be.

この構成では、m相の電磁コイル群に対応するm個の磁気センサのセンサ出力の相互の関係が簡単な関数で与えられるか否かに拘わらず、模擬的なセンサ出力を容易に生成することが可能である。   With this configuration, it is possible to easily generate a simulated sensor output regardless of whether or not the mutual relationship between the sensor outputs of the m magnetic sensors corresponding to the m-phase electromagnetic coil group is given by a simple function. Is possible.

また、前記整数mは3であり、前記整数nは2であるものとしてもよい。   The integer m may be 3, and the integer n may be 2.

この構成では、3相ブラシレスモータに2個の磁気センサのみを設ければ良いので、従来に比べて磁気センサの個数を2/3に減らすことができる。   In this configuration, since only two magnetic sensors need be provided in the three-phase brushless motor, the number of magnetic sensors can be reduced to 2/3 compared to the conventional one.

さらに、前記磁気センサは、前記磁石列と前記コイル列の相対位置に応じてアナログ的変化を示す出力信号を出力するセンサであるものとしてもよい。   Further, the magnetic sensor may be a sensor that outputs an output signal indicating an analog change in accordance with a relative position between the magnet array and the coil array.

この場合には、このセンサ出力のアナログ的変化を利用して回生制御信号を生成することが可能である。   In this case, it is possible to generate a regenerative control signal using the analog change of the sensor output.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、防霜ファンシステム、ブラシレス発電機、ブラシレスモータ、それらの制御方法(又は駆動方法)、それらを用いたアクチュエータ等の形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms, for example, forms such as an anti-frost fan system, a brushless generator, a brushless motor, a control method (or drive method) thereof, an actuator using the same, and the like. Can be realized.

次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A.防霜システムの構成と動作:
B.モータの構成と動作の概要:
C.駆動制御回路の構成:
D.回生制御回路の構成:
E.他の実施例:
F.変形例:
Next, embodiments of the present invention will be described in the following order.
A. Defrost system configuration and operation:
B. Overview of motor configuration and operation:
C. Configuration of drive control circuit:
D. Regenerative control circuit configuration:
E. Other examples:
F. Variation:

A.防霜システムの構成と動作:
図1は、本発明の一実施例としての防霜ファンと防霜ファンシステムの構成を示す説明図である。図1(A)に示すように、防霜ファン2000は、ブラシレスモータ2100と、ファン羽根2200と、ブラシレスモータ2100を支える支柱2300とで構成されている。図1(B)に示すように、防霜ファンシステムは、複数の防霜ファン20000が電力線PLと、通信線CLとで接続されたものである。通信線CLには、複数の防霜ファン2000の動作を管理するための制御管理装置3000が接続されている。
A. Defrost system configuration and operation:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a defrost fan and a defrost fan system as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, the defrost fan 2000 includes a brushless motor 2100, fan blades 2200, and a support 2300 that supports the brushless motor 2100. As shown in FIG. 1 (B), the defrost fan system has a plurality of defrost fans 20000 connected by a power line PL and a communication line CL. A control management device 3000 for managing the operations of the plurality of defrost fans 2000 is connected to the communication line CL.

制御管理装置3000は、コンピュータで実現することが可能である。制御管理装置3000は、各防霜ファン2000に動作指令値(「設定指令値」とも呼ぶ)を送信することによって、各防霜ファン2000を送風機として動作させたり、又は、各防霜ファン2000を発電機として動作させたりすることが可能である。各防霜ファン2000を送風機として動作させるモードを「送風機設定モード」又は「防霜モード」と呼び、各防霜ファン2000を発電機として動作させるモードを「発電機設定モード」又は「発電モード」と呼ぶ。防霜ファンシステムの動作モードとしては、この他に、防霜ファン2000を停止させる停止設定モード(「停止モード」とも呼ぶ)も存在する。なお、停止設定モードでは、防霜ファン2000は空転状態にある。   The control management device 3000 can be realized by a computer. The control management device 3000 operates each frost-proof fan 2000 as a blower by transmitting an operation command value (also referred to as “setting command value”) to each frost-proof fan 2000, or causes each frost-proof fan 2000 to operate. It can be operated as a generator. The mode in which each frost-proof fan 2000 is operated as a blower is referred to as “blower setting mode” or “frost-proof mode”, and the mode in which each frost-proof fan 2000 is operated as a generator is “generator setting mode” or “power generation mode”. Call it. As an operation mode of the anti-frost fan system, there is also a stop setting mode (also referred to as “stop mode”) for stopping the anti-frost fan 2000. In the stop setting mode, anti-frost fan 2000 is idling.

図2は、防霜ファンシステムの制御動作を示すフローチャートである。ステップS100では、制御管理装置3000の操作者が、防霜ファンシステムのモードを設定する。設定されたモードが前回設定したモードから変更されていないときには、ステップS110からステップS100に戻り、次のモード設定を待つ。一方、モードが変更されている場合には、ステップS120,S130において、制御管理装置3000は、設定されたモードが、送風機設定モードと、発電機設定モードと、停止設定モードのいずれであるかが判定される。設定されたモードが稼働モード(送風機設定モード又は発電機設定モード)である場合には、ステップS170において、制御管理装置3000から各防霜ファン2000にそのモードの動作指令値が通信線CLを介して送信され、各防霜ファン2000内のメモリ又はレジスタに設定される。この結果、各防霜ファン2000は、設定されたモードでの動作を開始する。なお、送風機設定モードの動作指令値は、送風機の回転数や駆動電圧値を指定する指令値を含むことが好ましい。また、発電機設定モードの動作指令値は、回生量を指定する指令値を含むことが好ましい。このような動作指令値を使用すれば、動作モードの区別のみでなく、動作の程度も指定することが可能である。ステップS170の実行後は、ステップS100に戻り、次のモード設定の入力を待機する。   FIG. 2 is a flowchart showing a control operation of the defrost fan system. In step S100, the operator of the control management device 3000 sets the mode of the defrost fan system. When the set mode is not changed from the previously set mode, the process returns from step S110 to step S100 and waits for the next mode setting. On the other hand, when the mode is changed, in steps S120 and S130, the control management device 3000 determines whether the set mode is the blower setting mode, the generator setting mode, or the stop setting mode. Determined. When the set mode is the operation mode (blower setting mode or generator setting mode), in step S170, the operation command value of the mode is transmitted from the control management device 3000 to each defrosting fan 2000 via the communication line CL. And is set in the memory or register in each anti-frost fan 2000. As a result, each anti-frost fan 2000 starts operation in the set mode. In addition, it is preferable that the operation command value in the blower setting mode includes a command value for designating the rotation speed and drive voltage value of the blower. Moreover, it is preferable that the operation command value in the generator setting mode includes a command value for designating the regeneration amount. If such an operation command value is used, it is possible to specify not only the operation mode but also the degree of operation. After executing step S170, the process returns to step S100 and waits for the next mode setting input.

一方、設定されたモードが停止設定モードである場合には、ステップS180において、制御管理装置3000から各防霜ファン2000に動作停止の指令値が通信線CLを介して送信される。ステップS180が終了すると、全体の制御も終了する。   On the other hand, when the set mode is the stop setting mode, in step S180, an operation stop command value is transmitted from the control management device 3000 to each anti-frost fan 2000 via the communication line CL. When step S180 ends, the overall control ends.

このように、本実施例の防霜ファンシステムでは、防霜ファン2000を送風用(防霜用)としても使用でき、また、送風の必要が無い場合には防霜ファン2000を発電機として使用することができる。従って、防霜ファンをより有効に活用することができる。   Thus, in the defrosting fan system of the present embodiment, the defrosting fan 2000 can be used for blowing air (for defrosting), and when no blowing is required, the defrosting fan 2000 is used as a generator. can do. Therefore, the defrost fan can be used more effectively.

なお、上記の説明では複数の防霜ファンにすべて同一の動作モードを設定するものとしたが、この代わりに、個々の防霜ファン毎に個別に動作モードを設定するようにしてもよい。この場合には、個々の防霜ファンに識別子(ID)を予め割り当てて制御管理装置3000に登録するとともに、この識別子を各防霜ファンの内部(例えば不揮発性メモリ)に予め登録しておくことが好ましい。この構成では、個々の防霜ファン毎に動作モードを指定できるので、より効率的に個々の防霜ファンを利用することが可能である。   In the above description, the same operation mode is set for all of the plurality of defrost fans, but instead, the operation mode may be set individually for each defrost fan. In this case, an identifier (ID) is assigned to each defrosting fan in advance and registered in the control management device 3000, and this identifier is registered in advance in each defrosting fan (for example, a nonvolatile memory). Is preferred. In this configuration, since the operation mode can be designated for each individual defrost fan, it is possible to use each defrost fan more efficiently.

B.モータの構成と動作の概要:
図3(A)〜(C)は、本発明の一実施例の防霜ファンで利用されるブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。このブラシレスモータは、電動機としての機能と、発電機としての機能の両方を有している。
B. Overview of motor configuration and operation:
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views showing the configuration of the motor body of the brushless motor used in the defrost fan according to the embodiment of the present invention. This brushless motor has both a function as an electric motor and a function as a generator.

このモータ本体100は、外形がそれぞれ略円盤状のステータ部10及びロータ部30を有している。ステータ部10(図3(C))には、回路基板120上に3相を構成する3組の電磁コイル11〜13と、2つの磁気センサ40A,40Bとが設けられている。第1の磁気センサ40Aは1組目のコイル11用のセンサであり、第2の磁気センサ40Bは2組目のコイル12用のセンサである。なお、3組目のコイル13用の磁気センサは実装されていない。以下では、3組の電磁コイル11〜13を「A相コイル11」、「B相コイル12」、「C相コイル13」と呼ぶ。また、磁気センサ40A,40Bを「A相センサ40A」、「B相センサ40B」と呼ぶ。   The motor main body 100 includes a stator portion 10 and a rotor portion 30 whose outer shapes are substantially disk-shaped. The stator unit 10 (FIG. 3C) is provided with three sets of electromagnetic coils 11 to 13 constituting three phases on the circuit board 120 and two magnetic sensors 40A and 40B. The first magnetic sensor 40A is a sensor for the first set of coils 11, and the second magnetic sensor 40B is a sensor for the second set of coils 12. Note that a magnetic sensor for the third set of coils 13 is not mounted. Hereinafter, the three sets of electromagnetic coils 11 to 13 are referred to as “A phase coil 11”, “B phase coil 12”, and “C phase coil 13”. The magnetic sensors 40A and 40B are referred to as “A phase sensor 40A” and “B phase sensor 40B”.

ロータ部30(図3(B))には、4つの磁石32が設けられており、ロータ部30の中心軸が回転軸112を構成している。これらの磁石32の磁化方向は図3(B)において紙面と垂直な方向であり、これは図3(A)における上下方向に相当する。   The rotor unit 30 (FIG. 3B) is provided with four magnets 32, and the central axis of the rotor unit 30 constitutes the rotation shaft 112. The magnetization direction of these magnets 32 is a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 3B, which corresponds to the vertical direction in FIG.

図4(A)〜(D)は、モータの動作時における磁石列とコイル列の位置関係を示す説明図である。図4(A)に示すように、磁石32は一定の磁極ピッチPmで配置されており、隣接する磁石同士が逆方向に磁化されている。また、1つの相のコイル群を構成する2つコイルは、一定のピッチPcで配置されており、常に同じ方向に励磁される。隣接する相のコイル同士は、同相コイル間のピッチPcの1/3だけ離れている。同相コイル間のピッチPcは、磁極ピッチPmの2倍に等しい。磁極ピッチPmは、電気角でπに相当する。なお、電気角の2πは、駆動信号の位相が2πだけ変化したときに移動する機械的な角度又は距離に対応づけられる。本実施例では、駆動信号の位相が2πだけ変化すると、ロータ部30が磁極ピッチPmの2倍だけ移動する。   4A to 4D are explanatory views showing the positional relationship between the magnet array and the coil array during operation of the motor. As shown in FIG. 4A, the magnets 32 are arranged at a constant magnetic pole pitch Pm, and adjacent magnets are magnetized in opposite directions. Further, the two coils constituting the coil group of one phase are arranged at a constant pitch Pc and are always excited in the same direction. The adjacent phase coils are separated by 1/3 of the pitch Pc between the in-phase coils. The pitch Pc between the in-phase coils is equal to twice the magnetic pole pitch Pm. The magnetic pole pitch Pm corresponds to π in electrical angle. The electrical angle 2π is associated with a mechanical angle or distance that moves when the phase of the drive signal changes by 2π. In this embodiment, when the phase of the drive signal changes by 2π, the rotor unit 30 moves by twice the magnetic pole pitch Pm.

図4(A)は、位相が0又は2πにおける状態を示している。また、図4(B)〜(D)は、位相がπ/2,π,3π/2の時点の状態をそれぞれ示している。なお、図4(A),(C)でA相コイル11のハッチングが省略されているのは、これらのタイミングでA相コイル11の駆動信号の極性が反転する(すなわち励磁方向が反転する)からである。   FIG. 4A shows a state where the phase is 0 or 2π. FIGS. 4B to 4D show states at the time when the phases are π / 2, π, and 3π / 2, respectively. 4A and 4C, the hatching of the A-phase coil 11 is omitted because the polarity of the drive signal of the A-phase coil 11 is reversed at these timings (that is, the excitation direction is reversed). Because.

図5は、モータの正転時のセンサ出力と駆動信号の例を示す説明図である。図5(A)は、A相センサ40Aのセンサ出力SSAと、B相センサ40Bのセンサ出力SSBとを示している。なお、センサ40A,40Bとしては、アナログ出力を有するホールICセンサを利用することができる。図5(B)は、2つのセンサ出力SSA,SSBから合成される模擬的なC相センサ出力SSC(「C相センサ模擬信号SSC」とも呼ぶ)を示している。C相センサ模擬信号SSCの生成方法については後述する。3つのセンサ出力SSA,SSB,SSCは、位相が順次2π/3ずつずれたきれいな3相信号を構成していることが理解できる。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of sensor output and drive signals during normal rotation of the motor. FIG. 5A shows the sensor output SSA of the A-phase sensor 40A and the sensor output SSB of the B-phase sensor 40B. As the sensors 40A and 40B, Hall IC sensors having an analog output can be used. FIG. 5B shows a simulated C-phase sensor output SSC (also referred to as “C-phase sensor simulation signal SSC”) synthesized from two sensor outputs SSA and SSB. A method for generating the C-phase sensor simulation signal SSC will be described later. It can be understood that the three sensor outputs SSA, SSB, and SSC constitute a beautiful three-phase signal whose phases are sequentially shifted by 2π / 3.

図5(C)は、これらの3相のセンサ出力SSA,SSB,SSCを利用したPWM制御でそれぞれ生成される3相の駆動信号の例を示している。A相の駆動信号DRVA1,DRVA2は、A相センサ出力SSAと相似形状の実効電圧を有する。なお、A相の第1の駆動信号DRVA1は、センサ出力SSAが正のときにのみパルスを発生する信号であり、第2の駆動信号DRVA2はセンサ出力SSAが正のときにのみパルスを発生する信号であるが、図5(C)ではこれらを合わせて記載している。また、便宜上、第2の駆動信号DRVA2を負側のパルスとして描いている。他の相も同様である。   FIG. 5C shows an example of a three-phase drive signal generated by PWM control using these three-phase sensor outputs SSA, SSB, and SSC. The A-phase drive signals DRVA1 and DRVA2 have effective voltages similar in shape to the A-phase sensor output SSA. The A-phase first drive signal DRVA1 is a signal that generates a pulse only when the sensor output SSA is positive, and the second drive signal DRVA2 generates a pulse only when the sensor output SSA is positive. The signals are shown together in FIG. 5C. For convenience, the second drive signal DRVA2 is drawn as a negative pulse. The same applies to the other phases.

図6は、モータの逆転時のセンサ出力と駆動信号の例を示す説明図である。図5と同様に、逆転時にも、C相センサ出力SSCが他の2相のセンサ出力SSA,SSBから合成され、これらの3つのセンサ出力SSA,SSB,SSCを利用して3相の駆動信号が生成される。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the sensor output and the drive signal when the motor is reversely rotated. Similarly to FIG. 5, during reverse rotation, the C-phase sensor output SSC is synthesized from the other two-phase sensor outputs SSA and SSB, and these three sensor outputs SSA, SSB, and SSC are used to drive the three-phase drive signal. Is generated.

コイル11〜13から電力を回生する際にも、同様に、C相センサ出力SSCが他の2相のセンサ出力SSA,SSBから合成され、これらの3つのセンサ出力SSA,SSB,SSCを利用して3相の回生制御信号が生成される。   Similarly, when power is regenerated from the coils 11 to 13, the C-phase sensor output SSC is synthesized from the other two-phase sensor outputs SSA and SSB, and these three sensor outputs SSA, SSB and SSC are used. Thus, a three-phase regeneration control signal is generated.

図7は、本実施例のブラシレスモータのモータ制御回路の構成を示すブロック図である。モータ制御回路1000は、駆動制御回路200と、回生制御回路300と、CPU400とを備えている。CPU400は、制御管理装置3000から受けた動作指令値に応じて、各制御回路200,300内の各種のレジスタに値を設定したり、各制御回路200,300内に指令値を指示したりする機能を有している。以下では、駆動制御回路200と回生制御回路300のそれぞれの構成と動作について順次説明する。   FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the motor control circuit of the brushless motor of this embodiment. The motor control circuit 1000 includes a drive control circuit 200, a regeneration control circuit 300, and a CPU 400. The CPU 400 sets values in various registers in the control circuits 200 and 300 according to the operation command values received from the control management device 3000, and instructs the control values in the control circuits 200 and 300. It has a function. Below, each structure and operation | movement of the drive control circuit 200 and the regeneration control circuit 300 are demonstrated sequentially.

C.駆動制御回路の構成:
図8(A)は、本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。駆動制御回路200は、C相センサ信号生成部230と、駆動信号生成部240と、3相のドライバ回路250A〜250Cと、AD変換部260を備えている。2つのセンサ出力SSA,SSBは、AD変換部260でデジタル多値信号に変換されて、C相センサ信号生成部230に供給される。C相センサ信号生成部230は、図5(B)に示したC相センサ模擬信号SSCを生成する。C相センサ信号生成部230の内部構成については後述する。駆動信号生成部240は、3相のセンサ出力SSA,SSB,SSCに基づいて、3相の駆動信号(図5(C))を生成する。ドライバ回路250A〜250Cは、これらの3相の駆動信号に従ってモータ本体100内の3相の電磁コイル群11〜13を駆動する。
C. Configuration of drive control circuit:
FIG. 8A is a block diagram illustrating the configuration of the drive control circuit of the brushless motor of this embodiment. The drive control circuit 200 includes a C-phase sensor signal generation unit 230, a drive signal generation unit 240, three-phase driver circuits 250A to 250C, and an AD conversion unit 260. The two sensor outputs SSA and SSB are converted into digital multilevel signals by the AD conversion unit 260 and supplied to the C-phase sensor signal generation unit 230. The C-phase sensor signal generation unit 230 generates the C-phase sensor simulation signal SSC shown in FIG. The internal configuration of the C-phase sensor signal generation unit 230 will be described later. The drive signal generation unit 240 generates a three-phase drive signal (FIG. 5C) based on the three-phase sensor outputs SSA, SSB, and SSC. The driver circuits 250A to 250C drive the three-phase electromagnetic coil groups 11 to 13 in the motor main body 100 according to these three-phase drive signals.

図8(B)は、磁気センサ40Aの内部構成の一例を示している。B相用の磁気センサ40Bもこれと同じ構成を有している。この磁気センサ40Aは、ホール素子42と、バイアス調整部44と、ゲイン調整部46とを有している。ホール素子42は、磁束密度Xを測定する。バイアス調整部44はホール素子42の出力Xにバイアス値bを加算し、ゲイン調整部46はゲイン値aを乗ずる。磁気センサ40Aの出力SSA(=Y)は、例えば以下の式(1)又は式(2)で与えられる。   FIG. 8B shows an example of the internal configuration of the magnetic sensor 40A. The B-phase magnetic sensor 40B also has the same configuration. The magnetic sensor 40 </ b> A includes a Hall element 42, a bias adjustment unit 44, and a gain adjustment unit 46. The Hall element 42 measures the magnetic flux density X. The bias adjustment unit 44 adds the bias value b to the output X of the Hall element 42, and the gain adjustment unit 46 multiplies the gain value a. The output SSA (= Y) of the magnetic sensor 40A is given by, for example, the following formula (1) or formula (2).

Y=a・X+b …(1)
Y=a(X+b) …(2)
Y = a · X + b (1)
Y = a (X + b) (2)

磁気センサ40Aのゲイン値aとバイアス値bは、CPU400によって磁気センサ40A内に設定される。ゲイン値aとバイアス値bを適切な値に設定することによって、センサ出力SSAを好ましい波形形状に較正することが可能である。B相センサ40Bについても同様である。   The gain value a and the bias value b of the magnetic sensor 40A are set in the magnetic sensor 40A by the CPU 400. By setting the gain value a and the bias value b to appropriate values, the sensor output SSA can be calibrated to a preferable waveform shape. The same applies to the B-phase sensor 40B.

本実施例では、3相のコイル群のうちの2相(A相とB相)についてのみ磁気センサを実装し、他の1相(C相)については磁気センサを省略している。各磁気センサは、ゲインとバイアス(「オフセット」とも呼ぶ)を適切に設定すれば、好ましい波形形状のセンサ出力を得ることができる。しかしながら、適切な波形形状のセンサ出力をそれぞれ得るためには、それぞれのセンサ出力を実測してゲインとバイアスとを適切な値に設定するための作業(キャリブレーション)が必要になる。本実施例では、3相のうちの2相についてのみ磁気センサを実装しているので、1相分での磁気センサに関するキャリブレーションを省略できるという利点がある。また、実装されている2相の磁気センサの出力SSA,SSBを正しくキャリブレーションすれば、3相の駆動信号の相互の位相を容易に整合させることができるという利点もある。さらに、コストの点からも、センサの数は少ないほど好ましい。   In this embodiment, the magnetic sensor is mounted only for two phases (A phase and B phase) of the three-phase coil group, and the magnetic sensor is omitted for the other one phase (C phase). Each magnetic sensor can obtain a sensor output having a preferable waveform shape by appropriately setting a gain and a bias (also referred to as “offset”). However, in order to obtain sensor outputs having appropriate waveform shapes, it is necessary to perform an operation (calibration) for actually measuring each sensor output and setting the gain and bias to appropriate values. In the present embodiment, since the magnetic sensor is mounted only for two of the three phases, there is an advantage that calibration regarding the magnetic sensor for one phase can be omitted. Further, if the outputs SSA and SSB of the mounted two-phase magnetic sensor are correctly calibrated, there is an advantage that the phases of the three-phase drive signals can be easily matched. Furthermore, from the viewpoint of cost, the smaller the number of sensors, the better.

図9は、C相センサ信号生成部230の内部構成を示すブロック図である。C相センサ信号生成部230は、5つのラッチ回路231〜235と、演算回路236とを備えている。第1と第2のラッチ回路231,232は、クロック信号CLKの立ち上がりエッジに同期してA相センサ出力SSAとB相センサ出力SSBとをそれぞれラッチする。第3と第4のラッチ回路233,234は、クロック信号CLKの立ち下がりエッジに同期して、第1と第2のラッチ回路231,232の出力をそれぞれラッチする。演算回路236は、第1と第2のラッチ回路231,232の出力の両方を用いた演算をリアルタイムに実行することによって、C相センサ出力SSCを生成する。第5のラッチ回路235は、演算回路236から出力されたセンサ出力SSCを、クロック信号CLKの立ち下がりエッジに同期してラッチする。この結果、3つのラッチ回路223〜235からは、同じタイミングで3相のセンサ出力SSA,SSB,SSCが出力される。   FIG. 9 is a block diagram illustrating an internal configuration of the C-phase sensor signal generation unit 230. The C-phase sensor signal generation unit 230 includes five latch circuits 231 to 235 and an arithmetic circuit 236. The first and second latch circuits 231 and 232 latch the A-phase sensor output SSA and the B-phase sensor output SSB, respectively, in synchronization with the rising edge of the clock signal CLK. The third and fourth latch circuits 233 and 234 latch the outputs of the first and second latch circuits 231 and 232, respectively, in synchronization with the falling edge of the clock signal CLK. The arithmetic circuit 236 generates a C-phase sensor output SSC by executing an arithmetic operation using both the outputs of the first and second latch circuits 231 and 232 in real time. The fifth latch circuit 235 latches the sensor output SSC output from the arithmetic circuit 236 in synchronization with the falling edge of the clock signal CLK. As a result, three-phase sensor outputs SSA, SSB, and SSC are output from the three latch circuits 223 to 235 at the same timing.

図9(B)は、演算回路236で実行される演算の内容を示している。この表には、角度θ(位相)に応じた各相のセンサ出力SSA,SSB,SSCの値が示されている。本実施例では、各センサ出力のレンジは、0〜VDD(VDDは電源電圧)の間であるものと仮定している。このとき、C相センサ出力SSCは、以下の演算式に従って演算することができる。
SSC = - (SSB - (VDD/2)) - (SSA - (VDD/2)) + (VDD/2)
= - SSB - SSA + 3/2・(VDD)
FIG. 9B shows the contents of the calculation executed by the calculation circuit 236. In this table, the values of the sensor outputs SSA, SSB, SSC of each phase corresponding to the angle θ (phase) are shown. In this embodiment, it is assumed that the range of each sensor output is between 0 and VDD (VDD is a power supply voltage). At this time, the C-phase sensor output SSC can be calculated according to the following calculation formula.
SSC =-(SSB-(VDD / 2))-(SSA-(VDD / 2)) + (VDD / 2)
=-SSB-SSA + 3/2 ・ (VDD)

なお、演算回路236の代わりに、A相とB相のセンサ出力SSA,SSBを入力値とし、C相センサ出力SSCを出力値とするルックアップテーブルを利用することも可能である。このルックアップテーブルは、上記の演算結果を予め格納しているものであり、演算に基づいてC相センサ出力SSCを得るものである点では演算回路236と同じである。なお、上記の演算を行う回路は、アナログ回路とデジタル回路のいずれでも実現可能である。   Instead of the arithmetic circuit 236, it is also possible to use a look-up table having the A-phase and B-phase sensor outputs SSA and SSB as input values and the C-phase sensor output SSC as output values. This look-up table stores the above-described calculation results in advance, and is the same as the calculation circuit 236 in that the C-phase sensor output SSC is obtained based on the calculation. Note that the circuit for performing the above calculation can be realized by either an analog circuit or a digital circuit.

図10(A)は、ドライバ回路の内部構成を示している。各相のドライバ回路250A〜250Cは、それぞれH型ブリッジ回路を構成している。例えば、A相のドライバ回路250Aは、駆動信号DRVA1,DRVA2に応じてA相コイル11を駆動する。符号IA1,IA2が付された矢印は、駆動信号DRVA1,DRVA2によって流れる電流方向をそれぞれ示している。他の相も同様である。図10(B)は、3相のコイル群11〜13をスター結線して、トランジスタの数を減らしたドライバ回路250の例を示している。   FIG. 10A shows the internal configuration of the driver circuit. The driver circuits 250A to 250C for each phase constitute an H-type bridge circuit. For example, the A-phase driver circuit 250A drives the A-phase coil 11 according to the drive signals DRVA1 and DRVA2. Arrows denoted by reference signs IA1 and IA2 indicate directions of currents flowing through the drive signals DRVA1 and DRVA2, respectively. The same applies to the other phases. FIG. 10B shows an example of a driver circuit 250 in which three-phase coil groups 11 to 13 are star-connected to reduce the number of transistors.

図11は、駆動信号生成部240(図8(A))の内部構成と動作を示す説明図である。なお、ここでは図示の便宜上、A相用の回路要素のみを示しているが、B相用とC相用にも同じ回路要素が設けられている。   FIG. 11 is an explanatory diagram showing the internal configuration and operation of the drive signal generator 240 (FIG. 8A). For convenience of illustration, only the circuit elements for the A phase are shown here, but the same circuit elements are provided for the B phase and the C phase.

駆動信号生成部240は、基本クロック生成回路510と、1/N分周器520と、PWM部530と、正逆方向指示値レジスタ540と、乗算器550と、符号化部560と、電圧指令値レジスタ580と、励磁区間設定部590とを備えている。   The drive signal generation unit 240 includes a basic clock generation circuit 510, a 1 / N frequency divider 520, a PWM unit 530, a forward / reverse direction value register 540, a multiplier 550, an encoding unit 560, and a voltage command. A value register 580 and an excitation interval setting unit 590 are provided.

基本クロック生成回路510は、所定の周波数を有するクロック信号PCLを発生する回路であり、例えばPLL回路で構成される。分周器520は、このクロック信号PCLの1/Nの周波数を有するクロック信号SDCを発生する。Nの値は所定の一定値に設定される。このNの値は、予めCPU400によって分周器520に設定される。PWM部530は、クロック信号PCL,SDCと、乗算器550から供給される乗算値Maと、正逆方向指示値レジスタ540から供給される正逆方向指示値RIと、符号化部560から供給される正負符号信号Paと、励磁区間設定部590から供給される励磁区間信号Eaとに応じて、A相駆動信号DRVA1,DRVA2(図5(C))を生成する。この動作については後述する。   The basic clock generation circuit 510 is a circuit that generates a clock signal PCL having a predetermined frequency, and is composed of, for example, a PLL circuit. The frequency divider 520 generates a clock signal SDC having a frequency 1 / N of the clock signal PCL. The value of N is set to a predetermined constant value. The value of N is set in the frequency divider 520 by the CPU 400 in advance. The PWM unit 530 is supplied from the clock signals PCL and SDC, the multiplication value Ma supplied from the multiplier 550, the forward / reverse direction indication value RI supplied from the forward / reverse direction indication value register 540, and the encoding unit 560. In response to the positive / negative sign signal Pa and the excitation interval signal Ea supplied from the excitation interval setting unit 590, the A-phase drive signals DRVA1 and DRVA2 (FIG. 5C) are generated. This operation will be described later.

正逆方向指示値レジスタ540内には、モータの回転方向を示す値RIがCPU400によって設定される。本実施例では、正逆方向指示値RIがLレベルのときにモータが正転し、Hレベルのときに逆転する。PWM部530に供給される他の信号Ma,Pa,Eaは以下のように決定される。   In the forward / reverse direction value register 540, a value RI indicating the rotation direction of the motor is set by the CPU 400. In the present embodiment, the motor rotates forward when the forward / reverse direction instruction value RI is at L level, and reverses when it is at H level. Other signals Ma, Pa, and Ea supplied to the PWM unit 530 are determined as follows.

磁気センサ40Aの出力SSAは、符号化部560に供給される。符号化部560は、センサ出力SSAのレンジを変換するとともに、センサ出力の中位点の値を0に設定する。この結果、符号化部560で生成されるセンサ出力値Xaは、正側の所定の範囲(例えば+127〜0)と負側の所定の範囲(例えば0〜−128)の値を取る。但し、符号化部560から乗算器550に供給されるのは、センサ出力値Xaの絶対値であり、その正負符号は正負符号信号PaとしてPWM部530に供給される。   The output SSA of the magnetic sensor 40A is supplied to the encoding unit 560. The encoding unit 560 converts the range of the sensor output SSA and sets the value of the middle point of the sensor output to 0. As a result, the sensor output value Xa generated by the encoding unit 560 takes a value in a predetermined range on the positive side (for example, +127 to 0) and a predetermined range on the negative side (for example, 0 to −128). However, what is supplied from the encoding unit 560 to the multiplier 550 is the absolute value of the sensor output value Xa, and the sign of the sensor output value Xa is supplied to the PWM unit 530 as the sign signal Pa.

電圧指令値レジスタ580は、CPU400によって設定された電圧指令値Yaを格納する。この電圧指令値Yaは、後述する励磁区間信号Eaとともに、モータの印加電圧を設定する値として機能するものであり、例えば0〜1.0の値を取る。仮に、非励磁区間を設けずに全区間を励磁区間とするように励磁区間信号Eaを設定した場合には、Ya=0は印加電圧をゼロとすることを意味し、Ya=1.0は印加電圧を最大値とすることを意味する。乗算器550は、符号化部560から出力されたセンサ出力値Xaと、電圧指令値Yaとを乗算して整数化し、その乗算値MaをPWM部530に供給する。   Voltage command value register 580 stores voltage command value Ya set by CPU 400. This voltage command value Ya functions as a value for setting the applied voltage of the motor together with an excitation interval signal Ea described later, and takes a value of 0 to 1.0, for example. If the excitation interval signal Ea is set so that the entire excitation interval is set without providing the non-excitation interval, Ya = 0 means that the applied voltage is zero, and Ya = 1.0 is This means that the applied voltage is the maximum value. Multiplier 550 multiplies sensor output value Xa output from encoding unit 560 and voltage command value Ya to produce an integer, and supplies the multiplied value Ma to PWM unit 530.

図11(B)〜11(E)は、乗算値Maが種々の値を取る場合におけるPWM部530の動作を示している。ここでは、全期間が励磁区間であり非励磁区間が無いものと仮定している。PWM部530は、クロック信号SDCの1周期の間に、デューティがMa/Nであるパルスを1つ発生させる回路である。すなわち、図11(B)〜11(E)に示すように、乗算値Maが増加するに従って、A相駆動信号DRVA1,DRVA2のパルスのデューティが増加する。なお、第1の駆動信号DRVA1は、センサ出力SSAが正のときにのみパルスを発生する信号であり、第2の駆動信号DRVA2はセンサ出力SSAが正のときにのみパルスを発生する信号であるが、図11(B)〜11(E)ではこれらを合わせて記載している。また、便宜上、第2の駆動信号DRVA2を負側のパルスとして描いている。   11B to 11E show the operation of the PWM unit 530 when the multiplication value Ma takes various values. Here, it is assumed that the entire period is an excitation interval and there is no non-excitation interval. The PWM unit 530 is a circuit that generates one pulse with a duty of Ma / N during one cycle of the clock signal SDC. That is, as shown in FIGS. 11B to 11E, the duty of the pulses of the A-phase drive signals DRVA1 and DRVA2 increases as the multiplication value Ma increases. The first drive signal DRVA1 is a signal that generates a pulse only when the sensor output SSA is positive, and the second drive signal DRVA2 is a signal that generates a pulse only when the sensor output SSA is positive. However, these are described together in FIGS. 11 (B) to 11 (E). For convenience, the second drive signal DRVA2 is drawn as a negative pulse.

図12(A)〜12(C)は、センサ出力の波形とPWM部530で生成される駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。図中、「Hiz」は電磁コイルを未励磁状態としたハイインピーダンス状態を意味している。図11で説明したように、A相駆動信号DRVA1,DRVA2はセンサ出力SSAのアナログ波形を利用したPWM制御によって生成される。従って、これらのA相駆動信号DRVA1,DRVA2を用いて、各コイルに、センサ出力SSAの変化と対応するレベル変化を示す実効電圧を供給することが可能である。   12 (A) to 12 (C) are explanatory diagrams showing the correspondence between the waveform of the sensor output and the waveform of the drive signal generated by the PWM unit 530. FIG. In the figure, “Hiz” means a high impedance state in which the electromagnetic coil is in an unexcited state. As described in FIG. 11, the A-phase drive signals DRVA1 and DRVA2 are generated by PWM control using an analog waveform of the sensor output SSA. Therefore, it is possible to supply an effective voltage indicating a level change corresponding to the change of the sensor output SSA to each coil using these A-phase drive signals DRVA1 and DRVA2.

PWM部530は、さらに、励磁区間設定部590から供給される励磁区間信号Eaで示される励磁区間のみに駆動信号を出力し、励磁区間以外の区間(非励磁区間)では駆動信号を出力しないように構成されている。図12(C)は、励磁区間信号Eaによって励磁区間EPと非励磁区間NEPを設定した場合の駆動信号波形を示している。励磁区間EPでは図12(B)の駆動信号パルスがそのまま発生し、非励磁区間NEPでは駆動信号パルスが発生しない。このように、励磁区間EPと非励磁区間NEPを設定するようにすれば、センサ出力の中位点近傍(これは逆起電力波形の中位点近傍に相当する)においてコイルを電圧を印加しないので、モータの効率をさらに向上させることが可能である。なお、励磁区間EPは、センサ出力波形(これは逆起電力波形にほぼ等しい)のピークを中心とする対称な区間に設定されることが好ましく、非励磁区間NEPは、センサ出力波形の中位点(中心点)を中心とする対称な区間に設定されることが好ましい。   Further, the PWM unit 530 outputs a drive signal only in the excitation interval indicated by the excitation interval signal Ea supplied from the excitation interval setting unit 590, and does not output a drive signal in intervals other than the excitation interval (non-excitation interval). It is configured. FIG. 12C shows a drive signal waveform when the excitation interval EP and the non-excitation interval NEP are set by the excitation interval signal Ea. In the excitation interval EP, the drive signal pulse shown in FIG. 12B is generated as it is, and no drive signal pulse is generated in the non-excitation interval NEP. Thus, if the excitation interval EP and the non-excitation interval NEP are set, no voltage is applied to the coil in the vicinity of the middle point of the sensor output (this corresponds to the vicinity of the middle point of the back electromotive force waveform). Therefore, it is possible to further improve the efficiency of the motor. The excitation interval EP is preferably set to a symmetrical interval centered on the peak of the sensor output waveform (which is substantially equal to the back electromotive force waveform), and the non-excitation interval NEP is the middle of the sensor output waveform. It is preferable to set a symmetrical section centered on a point (center point).

なお、前述したように、電圧指令値Yaを1未満の値に設定すれば、乗算値Maが電圧指令値Yaに比例して小さくなる。従って、電圧指令値Yaによっても、実効的な印加電圧を調整することが可能である。   As described above, when the voltage command value Ya is set to a value less than 1, the multiplication value Ma becomes smaller in proportion to the voltage command value Ya. Therefore, the effective applied voltage can be adjusted also by the voltage command value Ya.

上述の説明から理解できるように、本実施例のモータでは、電圧指令値Yaと、励磁区間信号Eaとの両方を利用して印加電圧を調整することが可能である。望ましい印加電圧と、電圧指令値Ya及び励磁区間信号Eaとの関係は、予め駆動制御回路200(図8(A))内のメモリにテーブルとして格納されていることが望ましい。こうすれば、駆動制御回路200が、外部から望ましい印加電圧の目標値を受信したときに、CPU400がその目標値に応じて、電圧指令値Yaと、励磁区間信号Eaとを駆動信号生成部240に設定することが可能である。なお、印加電圧の調整には、電圧指令値Yaと、励磁区間信号Eaの両方を利用する必要はなく、いずれか一方のみを利用するようにしてもよい。   As can be understood from the above description, in the motor of this embodiment, it is possible to adjust the applied voltage using both the voltage command value Ya and the excitation interval signal Ea. The relationship between the desired applied voltage, the voltage command value Ya, and the excitation interval signal Ea is preferably stored in advance as a table in a memory in the drive control circuit 200 (FIG. 8A). In this way, when the drive control circuit 200 receives a target value of a desired applied voltage from the outside, the CPU 400 outputs the voltage command value Ya and the excitation interval signal Ea according to the target value. Can be set. Note that it is not necessary to use both the voltage command value Ya and the excitation interval signal Ea to adjust the applied voltage, and only one of them may be used.

図13は、PWM部530(図11)の内部構成の一例を示すブロック図である。PWM部530は、カウンタ531と、EXOR回路533と、駆動波形形成部535とを備えている。これらは以下のように動作する。   FIG. 13 is a block diagram illustrating an example of an internal configuration of the PWM unit 530 (FIG. 11). The PWM unit 530 includes a counter 531, an EXOR circuit 533, and a drive waveform forming unit 535. These operate as follows.

図14は、モータ正転時のPWM部530の動作を示すタイミングチャートである。この図には、2つのクロック信号PCL,SDCと、正逆方向指示値RIと、励磁区間信号Eaと、乗算値Maと、正負符号信号Paと、カウンタ531内のカウント値CM1と、カウンタ531の出力S1と、EXOR回路533の出力S2と、駆動波形形成部535の出力信号DRVA1,DRVA2とが示されている。カウンタ531は、クロック信号SDCの1期間毎に、クロック信号PCLに同期してカウント値CM1を0までダウンカウントする動作を繰り返す。カウント値CM1の初期値は乗算値Maに設定される。なお、図14では、図示の便宜上、乗算値Maとして負の値も描かれているが、カウンタ531で使用されるのはその絶対値|Ma|である。カウンタ531の出力S1は、カウント値CM1が0で無い場合にはHレベルに設定され、カウント値CM1が0になるとLレベルに立ち下がる。   FIG. 14 is a timing chart showing the operation of the PWM unit 530 during normal rotation of the motor. In this figure, two clock signals PCL and SDC, forward / reverse direction instruction value RI, excitation interval signal Ea, multiplication value Ma, positive / negative sign signal Pa, count value CM1 in counter 531 and counter 531 The output S1, the output S2 of the EXOR circuit 533, and the output signals DRVA1 and DRVA2 of the drive waveform forming unit 535 are shown. The counter 531 repeats the operation of down-counting the count value CM1 to 0 in synchronization with the clock signal PCL every period of the clock signal SDC. The initial value of the count value CM1 is set to the multiplication value Ma. In FIG. 14, a negative value is also drawn as the multiplication value Ma for convenience of illustration, but the counter 531 uses the absolute value | Ma |. The output S1 of the counter 531 is set to H level when the count value CM1 is not 0, and falls to L level when the count value CM1 becomes 0.

EXOR回路533は、正負符号信号Paと正逆方向指示値RIとの排他的論理和を示す信号S2を出力する。モータが正転する場合には、正逆方向指示値RIがLレベルである。従って、EXOR回路533の出力S2は、正負符号信号Paと同じ信号となる。駆動波形形成部535は、カウンタ531の出力S1と、EXOR回路533の出力S2から、駆動信号DRVA1,DRVA2を生成する。すなわち、カウンタ531の出力S1のうち、EXOR回路533の出力S2がLレベルの期間の信号を第1の駆動信号DRVA1として出力し、出力S2がHレベルの期間の信号を第2の駆動信号DRVA2として出力する。なお、図14の右端部付近では、励磁区間信号EaがLレベルに立ち下がり、これによって非励磁区間NEPが設定されている。従って、この非励磁区間NEPでは、いずれの駆動信号DRVA1,DRVA2も出力されず、ハイインピーダンス状態に維持される。   The EXOR circuit 533 outputs a signal S2 indicating an exclusive OR of the positive / negative sign signal Pa and the forward / reverse direction instruction value RI. When the motor rotates normally, the forward / reverse direction instruction value RI is at the L level. Therefore, the output S2 of the EXOR circuit 533 is the same signal as the positive / negative sign signal Pa. The drive waveform forming unit 535 generates drive signals DRVA1 and DRVA2 from the output S1 of the counter 531 and the output S2 of the EXOR circuit 533. That is, out of the output S1 of the counter 531, the signal during the period when the output S2 of the EXOR circuit 533 is at the L level is output as the first drive signal DRVA1, and the signal during the period when the output S2 is at the H level is output as the second drive signal DRVA2. Output as. In the vicinity of the right end of FIG. 14, the excitation interval signal Ea falls to the L level, thereby setting the non-excitation interval NEP. Accordingly, in this non-excitation interval NEP, none of the drive signals DRVA1, DRVA2 is output and the high impedance state is maintained.

図15は、モータ逆転時のPWM部530の動作を示すタイミングチャートである。モータ逆転時には、正逆方向指示値RIがHレベルに設定される。この結果、2つの駆動信号DRVA1,DRVA2が図14から入れ替わっており、この結果、モータが逆転することが理解できる。   FIG. 15 is a timing chart showing the operation of the PWM unit 530 during motor reverse rotation. During reverse rotation of the motor, the forward / reverse direction instruction value RI is set to H level. As a result, it can be understood that the two drive signals DRVA1 and DRVA2 are interchanged from FIG. 14, and as a result, the motor reverses.

図16は、励磁区間設定部590の内部構成と動作を示す説明図である。励磁区間設定部590は、電子可変抵抗器592と、電圧比較器594,596と、OR回路598とを有している。電子可変抵抗器592の抵抗値Rvは、CPU400によって設定される。電子可変抵抗器592の両端の電圧V1,V2は、電圧比較器594,596の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器594,596の他方の入力端子には、センサ出力SSAが供給されている。電圧比較器594,596の出力信号Sp,Snは、OR回路598に入力されている。OR回路598の出力は、励磁区間と非励磁区間とを区別するための励磁区間信号Eaである。   FIG. 16 is an explanatory diagram showing the internal configuration and operation of the excitation interval setting unit 590. The excitation interval setting unit 590 includes an electronic variable resistor 592, voltage comparators 594, 596, and an OR circuit 598. The resistance value Rv of the electronic variable resistor 592 is set by the CPU 400. Voltages V1 and V2 across the electronic variable resistor 592 are applied to one input terminal of a voltage comparator 594,596. A sensor output SSA is supplied to the other input terminal of the voltage comparators 594 and 596. Output signals Sp and Sn of the voltage comparators 594 and 596 are input to the OR circuit 598. The output of the OR circuit 598 is an excitation interval signal Ea for distinguishing between excitation intervals and non-excitation intervals.

図16(B)は、励磁区間設定部590の動作を示している。電子可変抵抗器592の両端電圧V1,V2は、抵抗値Rvを調整することによって変更される。具体的には、両端電圧V1,V2は、電圧レンジの中央値(=VDD/2)からの差分が等しい値に設定される。センサ出力SSAが第1の電圧V1よりも高い場合には第1の電圧比較器594の出力SpがHレベルとなり、一方、センサ出力SSAが第2の電圧V2よりも低い場合には第2の電圧比較器596の出力SnがHレベルとなる。励磁区間信号Eaは、これらの出力信号Sp,Snの論理和を取った信号である。従って、図16(B)の下部に示すように、励磁区間信号Eaは、励磁区間EPと非励磁区間NEPとを示す信号として使用することができる。励磁区間EPと非励磁区間NEPの設定は、CPU400が可変抵抗値Rvを調整することによって行なわれる。   FIG. 16B shows the operation of the excitation interval setting unit 590. Both-end voltages V1 and V2 of the electronic variable resistor 592 are changed by adjusting the resistance value Rv. Specifically, both-end voltages V1 and V2 are set to values having the same difference from the median value (= VDD / 2) of the voltage range. When the sensor output SSA is higher than the first voltage V1, the output Sp of the first voltage comparator 594 becomes H level, while when the sensor output SSA is lower than the second voltage V2, the second voltage V2 is output. The output Sn of the voltage comparator 596 becomes H level. The excitation interval signal Ea is a signal obtained by taking the logical sum of these output signals Sp and Sn. Therefore, as shown in the lower part of FIG. 16B, the excitation interval signal Ea can be used as a signal indicating the excitation interval EP and the non-excitation interval NEP. The excitation interval EP and the non-excitation interval NEP are set by the CPU 400 adjusting the variable resistance value Rv.

以上のように、第1実施例のブラシレスモータでは、3相のコイル群のうちの2相についてのみ磁気センサを実装し、他の1相については磁気センサを省略しているので、センサのキャリブレーションに関する作業負担を軽減することができ、また、3相の駆動信号の位相を容易に整合させることができる。さらに、低コストで効率の良いモータを提供することができる。   As described above, in the brushless motor of the first embodiment, the magnetic sensor is mounted only for two phases of the three-phase coil group and the magnetic sensor is omitted for the other one phase. The work load related to the operation can be reduced, and the phases of the three-phase drive signals can be easily matched. Furthermore, a low-cost and efficient motor can be provided.

D.回生制御回路の構成:
図17(A)は、本実施例のブラシレスモータの回生制御回路の構成を示すブロック図である。回生制御回路300は、C相センサ信号生成部330と、回生制御信号生成部340と、3相の整流回路350A〜350Cと、AD変換部360と、電力出力部380とを備えている。2つのセンサ出力SSA,SSBは、AD変換部360でデジタル多値信号に変換されて、C相センサ信号生成部330に供給される。C相センサ信号生成部330は、図5(B)に示したC相センサ模擬信号SSCを生成する。C相センサ信号生成部330の内部構成は、図9(A)で説明したものと同じである。なお、C相センサ信号生成部を1つだけ設けて、2つの制御回路200,300で共用することも可能である。この場合には、AD変換部260,360も1つ設ければ良い。
D. Regenerative control circuit configuration:
FIG. 17A is a block diagram showing a configuration of a regeneration control circuit of the brushless motor of the present embodiment. The regeneration control circuit 300 includes a C-phase sensor signal generation unit 330, a regeneration control signal generation unit 340, three-phase rectifier circuits 350A to 350C, an AD conversion unit 360, and a power output unit 380. The two sensor outputs SSA and SSB are converted into digital multilevel signals by the AD conversion unit 360 and supplied to the C-phase sensor signal generation unit 330. C-phase sensor signal generation unit 330 generates C-phase sensor simulation signal SSC shown in FIG. The internal configuration of the C-phase sensor signal generation unit 330 is the same as that described with reference to FIG. Note that it is possible to provide only one C-phase sensor signal generation unit and share the two control circuits 200 and 300. In this case, only one AD converter 260, 360 may be provided.

回生制御信号生成部340は、3相のセンサ出力SSA,SSB,SSCに基づいて、3相の回生制御信号(RECAp,RECAn),(RECBp,RECBn),(RECCp,RECCn)を生成する。整流回路350A〜350Cは、これらの3相の回生制御信号に従ってモータ本体100内の3相の電磁コイル群11〜13から電力を回生する。回生された電力は、電力出力部380を介して外部に供給される。   The regeneration control signal generation unit 340 generates three-phase regeneration control signals (RECAp, RECAn), (RECBp, RECBn), (RECCp, RECCn) based on the three-phase sensor outputs SSA, SSB, SSC. The rectifier circuits 350 </ b> A to 350 </ b> C regenerate power from the three-phase electromagnetic coil groups 11 to 13 in the motor main body 100 in accordance with these three-phase regeneration control signals. The regenerated electric power is supplied to the outside via the power output unit 380.

図18(A)は、整流回路の内部構成を示している。各相の整流回路350A〜350Cは、H型ブリッジ回路に整流素子(ダイオード)が付加された全波整流回路としてそれぞれ構成されている。例えば、A相の整流回路350Aは、回生制御信号RECAp,RECAnに応じてA相コイル11から電力を回生する。3相のコイル11〜13から回生された電力は、回生電力信号RECp,RECnとして電力出力部380から外部に出力される。図18(B)は、3相のコイル群11〜13をスター結線して、トランジスタとダイオードの数を減らした整流回路350の例を示している。   FIG. 18A shows the internal configuration of the rectifier circuit. The rectifier circuits 350A to 350C of each phase are respectively configured as full-wave rectifier circuits in which a rectifier element (diode) is added to an H-type bridge circuit. For example, the A-phase rectifier circuit 350 </ b> A regenerates power from the A-phase coil 11 in response to the regeneration control signals RECap and RECAn. The power regenerated from the three-phase coils 11 to 13 is output to the outside from the power output unit 380 as regenerative power signals RECp and RECn. FIG. 18B shows an example of a rectifier circuit 350 in which three-phase coil groups 11 to 13 are star-connected to reduce the number of transistors and diodes.

図19は、回生制御信号生成部340の内部構成と動作を示す説明図である。回生制御信号生成部340は、電子可変抵抗器342と、電圧比較器344,346とを有している。なお、この回生制御信号生成部340は、図16に示した励磁区間設定部590の構成から、OR回路598を省略したものと同じ構成を有している。電子可変抵抗器342の抵抗値Rvは、CPU400によって設定される。電子可変抵抗器342の両端の電圧V1,V2は、電圧比較器344,346の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器344,346の他方の入力端子には、センサ出力SSAが供給されている。この結果、電圧比較器344,346の出力信号RECAp,RECAnは、図18に示した整流回路350Aのトランジスタの制御端子に供給される。なお、図19では、A相用の回路のみを示したが、B相とC相についても同一の回路が設けられている。   FIG. 19 is an explanatory diagram showing the internal configuration and operation of the regeneration control signal generation unit 340. The regeneration control signal generation unit 340 includes an electronic variable resistor 342 and voltage comparators 344 and 346. The regenerative control signal generator 340 has the same configuration as that obtained by omitting the OR circuit 598 from the configuration of the excitation interval setting unit 590 shown in FIG. The resistance value Rv of the electronic variable resistor 342 is set by the CPU 400. The voltages V1 and V2 across the electronic variable resistor 342 are applied to one input terminal of the voltage comparators 344 and 346. A sensor output SSA is supplied to the other input terminal of the voltage comparators 344 and 346. As a result, the output signals RECAp and RECAn of the voltage comparators 344 and 346 are supplied to the control terminals of the transistors of the rectifier circuit 350A shown in FIG. In FIG. 19, only the A-phase circuit is shown, but the same circuit is provided for the B-phase and the C-phase.

図19(B)は、回生制御信号生成部340の動作を示している。電子可変抵抗器342の両端電圧V1,V2は、抵抗値Rvを調整することによって変更される。具体的には、両端電圧V1,V2は、電圧レンジの中央値(=VDD/2)からの差分が等しい値に設定される。センサ出力SSAが第1の電圧V1よりも高い場合には第1の電圧比較器344の出力RECApがHレベルとなり、一方、センサ出力SSAが第2の電圧V2よりも低い場合には第2の電圧比較器346の出力RECAnがHレベルとなる。これらの回生制御信号RECAp,RECAnがHレベルとなる区間は、CPU400が可変抵抗値Rvを調整することによって調整される。   FIG. 19B shows the operation of the regeneration control signal generation unit 340. Both-end voltages V1 and V2 of the electronic variable resistor 342 are changed by adjusting the resistance value Rv. Specifically, both-end voltages V1 and V2 are set to values having the same difference from the median value (= VDD / 2) of the voltage range. When the sensor output SSA is higher than the first voltage V1, the output RECAp of the first voltage comparator 344 becomes H level, while when the sensor output SSA is lower than the second voltage V2, the second voltage V2 is output. The output RECAn of the voltage comparator 346 becomes H level. The interval in which the regenerative control signals RECAp and RECAn are at the H level is adjusted by the CPU 400 adjusting the variable resistance value Rv.

なお、回生制御信号RECAp,RECAnがHレベルとなる区間は、センサ出力波形(これは逆起電力波形にほぼ等しい)のピークを中心とする対称な区間に設定されることが好ましい。このようにすれば、コイルから電力を効率よく回収することが可能である。   It should be noted that the section in which the regenerative control signals RECap and RECAn are at the H level is preferably set to a symmetric section centered on the peak of the sensor output waveform (which is substantially equal to the back electromotive force waveform). If it does in this way, it is possible to collect | recover electric power efficiently from a coil.

図20は、回生時のセンサ出力と回生電力の例を示す説明図である。図20(A)は、A相センサ40Aのセンサ出力SSAと、B相センサ40Bのセンサ出力SSBとを示しており、図20(B)は、2つのセンサ出力SSA,SSBから合成されるC相センサ模擬信号SSCを示している。   FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating an example of sensor output and regenerative power during regeneration. 20A shows the sensor output SSA of the A-phase sensor 40A and the sensor output SSB of the B-phase sensor 40B, and FIG. 20B shows the C synthesized from the two sensor outputs SSA and SSB. The phase sensor simulation signal SSC is shown.

図20(A)には、回生制御信号生成部340に設定された両端電圧V1,V2(図19(B))の値が示されている。図20(C)は、これらの両端電圧V1,V2の設定に応じて回生される回生電力を示している。これらの3相分の回生電力信号を合成したものが、回生電力信号RECp,RECn(図18)として出力される。   FIG. 20A shows values of both-end voltages V1 and V2 (FIG. 19B) set in the regeneration control signal generation unit 340. FIG. 20C shows regenerative power regenerated in accordance with the setting of the both-end voltages V1 and V2. A combination of these three-phase regenerative power signals is output as regenerative power signals RECp and RECn (FIG. 18).

以上のように、本実施例の回生制御回路では、実装されている2相の磁気センサの出力から他の1相の磁気センサの出力を生成し、これらの3相のセンサ出力を用いて回生制御信号を生成しているので、3相の回生制御信号の位相を容易に整合させることができる。この結果、回生を効率良く実行することが可能である。   As described above, in the regeneration control circuit of the present embodiment, the output of the other one-phase magnetic sensor is generated from the output of the mounted two-phase magnetic sensor, and the regeneration is performed using these three-phase sensor outputs. Since the control signal is generated, the phases of the three-phase regenerative control signals can be easily matched. As a result, regeneration can be performed efficiently.

E.他の実施例:
図21は、本発明の他の実施例としてのブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。このモータ本体100aのステータ部10及びロータ部30は、外形がそれぞれ略円筒状に形成されており、ステータ部10の外周をロータ部30が周回する。
E. Other examples:
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration of a motor body of a brushless motor as another embodiment of the present invention. The stator portion 10 and the rotor portion 30 of the motor main body 100a are each formed in a substantially cylindrical shape, and the rotor portion 30 circulates around the outer periphery of the stator portion 10.

この例からも理解できるように、本発明のブラシレスモータの機械的形状は、種々の形状を採用することが可能である。また、本発明は、3相4極モータに限らず、任意の相数及び極数のブラシレスモータに適用可能である。   As can be understood from this example, various shapes can be adopted as the mechanical shape of the brushless motor of the present invention. The present invention is not limited to a three-phase four-pole motor, and can be applied to a brushless motor having any number of phases and poles.

図22は、本発明の更に他の実施例としての4相ブラシレスモータにおける模擬的センサ出力の演算方法を示している。なお、4相ブラシレスモータの機械的構造は省略する。4相ブラシレスモータでは、C相センサ出力SSCとD相センサ出力SSDとが、以下の演算式に従って演算される。
SSC = - (SSA - (VDD/2)) + (VDD/2)
= - SSA + VDD
SSD = - (SSB - (VDD/2)) + (VDD/2)
= - SSB + VDD
FIG. 22 shows a method of calculating a simulated sensor output in a four-phase brushless motor as still another embodiment of the present invention. Note that the mechanical structure of the four-phase brushless motor is omitted. In the four-phase brushless motor, the C-phase sensor output SSC and the D-phase sensor output SSD are calculated according to the following arithmetic expression.
SSC =-(SSA-(VDD / 2)) + (VDD / 2)
=-SSA + VDD
SSD =-(SSB-(VDD / 2)) + (VDD / 2)
=-SSB + VDD

なお、通常は、m相(mは3以上の整数)の電磁コイル群のためのm個の磁気センサ出力の相互関係は、何らかの関数(三角関数など)によって表わされる。従って、m相のうちのn個(nは2以上m未満の整数)の相のみに磁気センサを実装するようにしても、磁気センサが実装されていない(m−n)相の模擬センサ出力を、n相の磁気センサの出力を変数とした演算によって求めることが可能である。なお、(m−n)相の模擬センサ出力は、n個のセンサ出力のうちの1つ以上を用いてそれぞれ生成することが好ましく、2つ以上を用いて生成することがさらに好ましい。例えば、上記第1実施例のような3相モータの場合には、2相のセンサ出力のうちの一方だけでは残りの相のセンサ出力が一意に決まらず、2つのセンサ出力の両方を用いて初めて残りの相のセンサ出力を決定することが可能である。   In general, the correlation between m magnetic sensor outputs for an m-phase (m is an integer of 3 or more) electromagnetic coil group is expressed by some function (such as a trigonometric function). Therefore, even if the magnetic sensor is mounted only on n (n is an integer less than or equal to 2 and less than m) of the m phases, the simulated sensor output of the (mn) phase where the magnetic sensor is not mounted. Can be obtained by calculation using the output of the n-phase magnetic sensor as a variable. The simulated sensor output of the (mn) phase is preferably generated using one or more of n sensor outputs, and more preferably generated using two or more. For example, in the case of a three-phase motor as in the first embodiment, the sensor output of the remaining phase is not uniquely determined by only one of the two-phase sensor outputs, and both of the two sensor outputs are used. It is possible for the first time to determine the sensor output of the remaining phase.

このように、本発明は、m相(mは3以上の整数)の電磁コイル群のうちのn相(nは2以上m未満の整数)の電磁コイル群に対応してn個の磁気センサを実装し、これらのn相の磁気センサの出力からm相のコイル群の回生制御信号(又は駆動信号)を生成するものに適用可能である。また、本発明は、実装されていない(m−n)相の電磁コイル群のための(m−n)組の回生制御信号(又は駆動信号)を、実装されているn個の磁気センサのセンサ出力のうちの1つ以上をそれぞれ用いて生成するものに適用可能である。   Thus, the present invention provides n magnetic sensors corresponding to the n-phase (n is an integer of 2 or more and less than m) of the m-phase (m is an integer of 3 or more) electromagnetic coil groups. Can be applied to generate a regenerative control signal (or drive signal) for an m-phase coil group from the outputs of these n-phase magnetic sensors. In addition, the present invention provides (mn) sets of regenerative control signals (or drive signals) for the (mn) phase electromagnetic coil groups that are not mounted on the n magnetic sensors that are mounted. The present invention can be applied to one generated by using one or more of sensor outputs.

F.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
F. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

F1.変形例1:
上記実施例ではアナログ磁気センサを利用していたが、アナログ磁気センサの代わりに、多値のアナログ的出力を有するデジタル磁気センサを使用してもよい。アナログ磁気センサも多値出力を有するデジタル磁気センサも、アナログ的変化を示す出力信号を有する点で共通している。なお、本明細書において、「アナログ的変化を示す出力信号」とは、オン/オフの2値出力ではなく、3値以上の多数レベルを有するデジタル出力信号と、アナログ出力信号との両方を包含する広い意味で使用されている。
F1. Modification 1:
In the above embodiment, an analog magnetic sensor is used, but a digital magnetic sensor having a multi-valued analog output may be used instead of the analog magnetic sensor. An analog magnetic sensor and a digital magnetic sensor having a multi-value output are common in that they have an output signal indicating an analog change. In this specification, “an output signal indicating an analog change” includes both a digital output signal having multiple levels of three or more values and an analog output signal, not an on / off binary output. Used in a broad sense.

F2.変形例2:
PWM回路としては、図11に示した回路以外の種々の回路構成を採用することが可能である。例えば、センサ出力と基準三角波とを比較することによってPWM制御を行う回路を利用してもよい。また、PWM制御以外の方法で駆動信号を生成するようにしてもよい。また、PWM制御以外の方法で駆動信号を生成する回路を採用してもよい。例えば、センサ出力を増幅してアナログ駆動信号を生成する回路を採用することも可能である。
F2. Modification 2:
As the PWM circuit, various circuit configurations other than the circuit shown in FIG. 11 can be adopted. For example, a circuit that performs PWM control by comparing the sensor output with a reference triangular wave may be used. Further, the drive signal may be generated by a method other than PWM control. A circuit that generates a drive signal by a method other than PWM control may be employed. For example, it is possible to employ a circuit that amplifies the sensor output and generates an analog drive signal.

F3.変形例3:
上記実施例では、磁気センサが実装されていない相に関する模擬センサ出力を生成し、これを用いてその相の回生制御信号(又は駆動信号)を生成していたが、これ以外の方法で磁気センサが実装されていない相の回生制御信号(又は駆動信号)を生成するようにしてもよい。例えば、磁気センサが実装されているn相の回生制御信号(又は駆動信号)を生成し、これらのn相の回生制御信号(又は駆動信号)を用いて、磁気センサが実装されていない(m−n)相の回生制御信号(又は駆動信号)を生成するようにしてもよい。
F3. Modification 3:
In the above embodiment, a simulated sensor output relating to a phase in which the magnetic sensor is not mounted is generated, and the regeneration control signal (or drive signal) for that phase is generated using this, but the magnetic sensor is generated by other methods. A regenerative control signal (or drive signal) of a phase in which is not mounted may be generated. For example, an n-phase regeneration control signal (or drive signal) on which a magnetic sensor is mounted is generated, and the magnetic sensor is not mounted (m) using these n-phase regeneration control signals (or drive signals). -N) A phase regeneration control signal (or drive signal) may be generated.

F4.変形例4:
本発明のシステムは、駆動と発電(回生)を一つの電動モータで行なえることにより、電動車輌、水力発電機(上流:駆動/下流:発電)としても利用できる。
F4. Modification 4:
The system of the present invention can be used as an electric vehicle and a hydroelectric generator (upstream: drive / downstream: power generation) by performing driving and power generation (regeneration) with a single electric motor.

本発明の一実施例としての防霜ファンと防霜ファンシステムの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the defrost fan as one Example of this invention, and a defrost fan system. 防霜ファンシステムの制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control action of a defrost fan system. 実施例におけるブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the motor main body of the brushless motor in an Example. モータの動作時における磁石列とコイル列の位置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the positional relationship of the magnet row | line | column and coil row | line | column at the time of operation | movement of a motor. モータの正転時のセンサ出力と駆動信号の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the sensor output at the time of forward rotation of a motor, and a drive signal. モータの逆転時のセンサ出力と駆動信号の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the sensor output at the time of reverse rotation of a motor, and a drive signal. 本実施例のブラシレスモータのモータ制御回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor control circuit of the brushless motor of a present Example. 本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the drive control circuit of the brushless motor of a present Example. C相センサ信号生成部230の内部構成を示すブロック図である。4 is a block diagram showing an internal configuration of a C-phase sensor signal generation unit 230. FIG. ドライバ回路の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a driver circuit. 駆動信号生成部の内部構成と動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the internal structure and operation | movement of a drive signal production | generation part. センサ出力波形と駆動信号波形の対応関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the correspondence of a sensor output waveform and a drive signal waveform. PWM部の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of a PWM part. モータ正転時のPWM部の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the PWM part at the time of motor forward rotation. モータ逆転時のPWM部の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the PWM part at the time of motor reverse rotation. 励磁区間設定部の内部構成と動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the internal structure and operation | movement of an excitation area setting part. 本実施例のブラシレスモータの回生制御回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the regeneration control circuit of the brushless motor of a present Example. 整流回路の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a rectifier circuit. 回生制御信号生成部340の内部構成と動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the internal structure and operation | movement of the regeneration control signal generation part 340. 回生時のセンサ出力と回生電力の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the sensor output at the time of regeneration, and regenerative electric power. モータ本体の他の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structure of a motor main body. 本発明の他の実施例としての4相ブラシレスモータにおける模擬的センサ出力の演算方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation method of the simulated sensor output in the 4-phase brushless motor as another Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…ステータ部
11〜13…電磁コイル
30…ロータ部
32…磁石
40A,40B…磁気センサ
42…ホール素子
44…バイアス調整部
46…ゲイン調整部
100…モータ本体
112…回転軸
120…回路基板
200…駆動制御回路
221〜235…ラッチ回路
230…C相センサ信号生成部
236…演算回路
240…駆動信号生成部
250…ドライバ回路
260…AD変換部
330…C相センサ信号生成部
340…回生制御信号生成部
342…電子可変抵抗器
344,346…電圧比較器
350…整流回路
360…AD変換部
380…電力出力部
400…CPU
510…基本クロック生成回路
520…分周器
530…PWM部
531…カウンタ
533…EXOR回路
535…駆動波形形成部
540…正逆方向指示値レジスタ
550…乗算器
560…符号化部
580…指令値レジスタ
590…励磁区間設定部
592…電子可変抵抗器
594,596…電圧比較器
598…OR回路
1000…モータ制御回路
2000…防霜ファン
2100…ブラシレスモータ
2200…ファン羽根
3000…制御管理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Stator part 11-13 ... Electromagnetic coil 30 ... Rotor part 32 ... Magnet 40A, 40B ... Magnetic sensor 42 ... Hall element 44 ... Bias adjustment part 46 ... Gain adjustment part 100 ... Motor main body 112 ... Rotating shaft 120 ... Circuit board 200 ... Drive control circuit 221 to 235 ... Latch circuit 230 ... C phase sensor signal generation unit 236 ... Calculation circuit 240 ... Drive signal generation unit 250 ... Driver circuit 260 ... AD conversion unit 330 ... C phase sensor signal generation unit 340 ... Regeneration control signal Generator 342 ... Electronic variable resistor 344, 346 ... Voltage comparator 350 ... Rectifier circuit 360 ... AD converter 380 ... Power output part 400 ... CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 510 ... Basic clock generation circuit 520 ... Frequency divider 530 ... PWM part 531 ... Counter 533 ... EXOR circuit 535 ... Drive waveform formation part 540 ... Forward / reverse direction instruction value register 550 ... Multiplier 560 ... Encoding part 580 ... Command value register 590 ... excitation section setting unit 592 ... electronic variable resistor 594,596 ... voltage comparator 598 ... OR circuit 1000 ... motor control circuit 2000 ... frost-proof fan 2100 ... brushless motor 2200 ... fan blade 3000 ... control management device

Claims (8)

防霜ファンシステムであって、
複数の防霜ファンと、
前記複数の防霜ファンの動作を管理するための制御管理装置と、
を備え、
前記制御管理装置は、前記防霜ファンを防霜用として使用する防霜モードと、前記防霜ファンを発電機として使用する発電モードと、を含む複数のモードを有する、防霜ファンシステム。
A defrost fan system,
A plurality of anti-frost fans,
A control management device for managing the operation of the plurality of defrost fans;
With
The control management device is a defrost fan system having a plurality of modes including a defrost mode in which the defrost fan is used for defrosting and a power generation mode in which the defrost fan is used as a generator.
請求項1記載の防霜ファンシステムであって、
各防霜ファンは、ブラシレスモータを有しており、
前記ブラシレスモータは、
m相(mは3以上の整数)の電磁コイル群を有するコイル列と、
複数の永久磁石を有する磁石列と、
前記m相の電磁コイル群のうちのn相(nは2以上m未満の整数)の電磁コイル群に対応付けられたn個の磁気センサであって、前記磁石列と前記コイル列の相対位置を検出するためのn個の磁気センサと、
前記n個の磁気センサのセンサ出力を利用して、前記コイル列への電力の供給を制御する駆動制御回路と、
前記n個の磁気センサのセンサ出力を利用して、前記コイル列からの電力の回生を制御する回生制御回路と、
を備え、
前記駆動制御回路は、
前記n個の磁気センサに対応付けられている前記n相の電磁コイル群のためのn組の駆動信号を、前記n個の磁気センサのそれぞれのセンサ出力を用いて生成するとともに、
前記n個の磁気センサに対応付けられていない(m−n)相の電磁コイル群のための(m−n)組の駆動信号を、前記n個の磁気センサのセンサ出力のうちの1つ以上をそれぞれ用いて生成し、
前記回生制御回路は、
前記n個の磁気センサに対応付けられている前記n相の電磁コイル群のためのn組の回生制御信号を、前記n個の磁気センサのそれぞれのセンサ出力を用いて生成するとともに、
前記n個の磁気センサに対応付けられていない(m−n)相の電磁コイル群のための(m−n)組の回生制御信号を、前記n個の磁気センサのセンサ出力のうちの1つ以上をそれぞれ用いて生成する、防霜ファンシステム。
A frost-proof fan system according to claim 1,
Each anti-frost fan has a brushless motor,
The brushless motor is
a coil array having an m-phase (m is an integer of 3 or more) electromagnetic coil group;
A magnet array having a plurality of permanent magnets;
Among the m-phase electromagnetic coil groups, n magnetic sensors associated with an n-phase (n is an integer less than or equal to 2 and less than m) electromagnetic coil group, the relative positions of the magnet row and the coil row N magnetic sensors for detecting
A drive control circuit for controlling power supply to the coil array by using sensor outputs of the n magnetic sensors;
A regeneration control circuit for controlling regeneration of electric power from the coil array, using sensor outputs of the n magnetic sensors;
With
The drive control circuit includes:
Generating n sets of drive signals for the n-phase electromagnetic coil groups associated with the n magnetic sensors using the sensor outputs of the n magnetic sensors;
One of the sensor outputs of the n magnetic sensors is set to (mn) sets of drive signals for an (mn) phase electromagnetic coil group not associated with the n magnetic sensors. Generate using each of the above,
The regeneration control circuit is
Generating n sets of regenerative control signals for the n-phase electromagnetic coil groups associated with the n magnetic sensors using the sensor outputs of the n magnetic sensors;
(Mn) sets of regenerative control signals for the (mn) phase electromagnetic coil groups not associated with the n magnetic sensors are represented by one of the sensor outputs of the n magnetic sensors. A defrost fan system that uses two or more of each.
請求項2記載の防霜ファンシステムであって、さらに、
前記n個の磁気センサに対応付けられていない(m−n)相の電磁コイル群のための((m−n)個の模擬的なセンサ出力を、前記n個の磁気センサのセンサ出力のうちの1つ以上を変数として用いた演算に基づいて生成する模擬センサ出力生成部を備え、
前記駆動制御回路は、前記n個の磁気センサのセンサ出力と前記(m−n)個の模擬的なセンサ出力とを含むm個のセンサ出力に応じて、前記m相の電磁コイル群のためのm組の駆動信号を生成し、
前記回生制御回路は、前記n個の磁気センサのセンサ出力と前記(m−n)個の模擬的なセンサ出力とを含むm個のセンサ出力に応じて、前記m相の電磁コイル群のためのm組の回生制御信号を生成する、防霜ファンシステム。
The anti-frost fan system according to claim 2, further comprising:
The ((n−n) simulated sensor outputs for the (mn) phase electromagnetic coil group not associated with the n magnetic sensors are represented by the sensor outputs of the n magnetic sensors. A simulated sensor output generation unit that generates based on a calculation using one or more of them as a variable,
The drive control circuit is configured for the m-phase electromagnetic coil group according to m sensor outputs including sensor outputs of the n magnetic sensors and (mn) simulated sensor outputs. Generate m sets of drive signals,
The regenerative control circuit is configured for the m-phase electromagnetic coil group according to m sensor outputs including sensor outputs of the n magnetic sensors and (mn) simulated sensor outputs. A defrost fan system that generates m sets of regenerative control signals.
請求項3記載の防霜ファンシステムであって、
前記模擬センサ出力生成部は、
前記n個の磁気センサに対応付けられていない(m−n)相の電磁コイル群のための(m−n)個の模擬的なセンサ出力を、前記n個の磁気センサのセンサ出力のうちの2つ以上を変数として用いた演算に基づいて生成する、防霜ファンシステム。
A frost-proof fan system according to claim 3,
The simulated sensor output generator is
Among the sensor outputs of the n magnetic sensors, (mn) simulated sensor outputs for the (mn) phase electromagnetic coil group not associated with the n magnetic sensors A frost-proof fan system that is generated based on a calculation using two or more of the above as variables.
請求項3又は4記載の防霜ファンシステムであって、
前記模擬センサ出力生成部は、前記n個の磁気センサのセンサ出力を用いたリアルタイム演算によって前記模擬的なセンサ出力を生成する、防霜ファンシステム。
A frost-proof fan system according to claim 3 or 4,
The simulated sensor output generation unit generates the simulated sensor output by real-time calculation using sensor outputs of the n magnetic sensors.
請求項3又は4記載の防霜ファンシステムであって、
前記模擬センサ出力生成部は、前記n個の磁気センサのセンサ出力を入力値とし前記模擬的なセンサ出力を出力値とするルックアップテーブルを用いて前記模擬的なセンサ出力を生成する、防霜ファンシステム。
A frost-proof fan system according to claim 3 or 4,
The simulated sensor output generation unit generates the simulated sensor output using a look-up table using sensor outputs of the n magnetic sensors as input values and the simulated sensor outputs as output values. Fan system.
請求項2ないし6のいずれかに記載の防霜ファンシステムであって、
前記整数mは3であり、前記整数nは2である、防霜ファンシステム。
A frost-proof fan system according to any one of claims 2 to 6,
The frost-proof fan system, wherein the integer m is 3 and the integer n is 2.
請求項2ないし7記載の防霜ファンシステムであって、
前記磁気センサは、前記磁石列と前記コイル列の相対位置に応じてアナログ的変化を示す出力信号を出力するセンサである、防霜ファンシステム。
The frost-proof fan system according to claim 2,
The magnetic sensor is a frost-proof fan system that outputs an output signal indicating an analog change according to a relative position between the magnet row and the coil row.
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