JP2008295290A - モーター制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新しいモーター回転速度制御信号を発生して、モーターの回転速度を制御することができ、モーター回転時により好ましい効率を有することができるモーター制御方法及びその装置を提供する。
【解決手段】電流フィードバック信号（７１）を取得するステップ、分割信号（７２）を発生するステップ、及び前記電流フィードバック信号（７１）と前記分割信号（７２）を比較し、且つモーター回転速度制御信号（７３）を発生して、前記モーターの回転を制御するステップを含むモーター制御方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、モーター制御方法及びその装置に関し、特に、モーター回転速度制御信号を改善し、モーター回転の効率を高める制御方法及び装置に関するものである。

現在、モーター制御の技術は、既に成熟し、早くから既に回路を用いて、モーター回転を制御する技術を有している。その上、この回路を用いて、モーターの回転速度を変え、制限することもでき、且つモーターを制御するその他の機能なども有している。

従来のモーター制御装置は、図１のように示される。前記モーター制御装置１は、モーター駆動回路１０、ホール素子１２、コイルスイッチング回路１４と、パルス幅変調発生回路１６を含む。ホール素子１２は、モーター回転時に発生される位相信号を検出するのに用いられ、位相信号とモーターのコイルセット２０による回転切替の位相は、同じである。モーター駆動回路１０は、ホールセンサー素子１２に電気接続され、ホールセンサー素子１２の位相信号を受けた後に、モーター回転速度制御信号を発生する。モーター回転速度制御信号は、通常複数の規則的、且つ連続的な方形波から構成される。

図２は、モーター回転速度制御信号２１の波形図を示している。縦軸Ａは、波形の振幅を表し、ここでは、電圧として表すことができ、横軸ｔは、時間を示す。通常、モーター駆動回路１０は、特定の集積回路（ＡＳＩＣ）から構成され、このような特定の集積回路は、当業者には既に周知のものであり、容易に取得できる規格品である。また、コイルスイッチング回路１４は、通常二つのＭＯＳスイッチから成り、モーター駆動回路１０より発生したモーター回転速度制御信号２１がコイルスイッチング回路１４に入力された後、コイルスイッチング回路１４は、順次にモーター回転速度制御信号２１をモーターのコイルセット２０内に入力し、コイルセット２０を二つの隣接する位相間で電流の方向を切り換え、モーターに持続的に回転する目的を達成させる。この他、パルス幅変調発生回路１６は、モーター回転速度制御信号２１をパルス幅変調の方式（ＰＷＭ）で複数の規則的に分布する小さな方形波に分割することができる。

図３に示すように、モーター回転速度制御信号２１が複数の小さな方形波に分割された後、等価原則、すなわち等電位の原則から分かるように、元のモーター回転速度制御信号２１の振幅は、比較的小さな振幅に等価すなわち等電位化され、等価すなわち等電位化されたモーター回転速度制御信号２１がモーターのコイルセット２０に入力された時、モーターの回転速度を直接下げることができる。

従来のモーターの駆動方式が全て固定のデューティサイクル方式でコイルスイッチング回路１４のオン、或いはオフを制御することから、モーターの回転速度を制御する。また、この回転の電流信号２２は、図４に示されるように、図の縦軸Ａは、波形の振幅を表し、ここでは、電流として表すことができ、横軸ｔは、時間を示す。図４に示されるように、極性切り替え、すなわち方形波が短時間に電極が異なるように切り替わる前後では、Ｐ１とＰ２の二つの端点のピーク電流が非常に高い。この二つの端点のピーク電流は、誘導素子（モーターのコイルセット２０）の電気伝導でのエネルギー保存と、エネルギー放出により発生される効果である。しかしながら、モーターがこの方式で駆動される回転の電流状態と効率は、最適ではなく、図４に示す凹形のＰ領域は、前記モーター回転の効率がその他の領域より劣ることを表すため、仮に、モーター回転時の電流状態を直流に近い状態に調整できれば、モーター回転効率は、最適となる。

本発明の目的は、新しいモーター回転速度制御信号を発生して、モーターの回転速度を制御することができ、モーター回転時により好ましい効率を有することができるモーター制御方法及びその装置を提供する。

よって、本発明のモーター制御方法の目的は、主にモーター回転速度制御信号を改善し、モーター回転の効率を上げることである。そのステップは、まず、電流検出サンプリング回路により、モーター回転時に、前記モーターのコイルスイッチング回路より電流フィードバック信号を検出するステップと、分割信号発生回路によって、分割信号を発生するステップと、前記電流フィードバック信号と前記分割信号を比較し、且つ新しいモーター回転速度制御信号を発生して、モーターの回転を制御するステップと、からなる。
本発明は、モーター制御装置を以下のように提供する。モーター制御装置は、コイルスイッチング回路と、コイルスイッチング回路に電気接続され、コイルスイッチング回路を制御し、位相切替を行うモーター駆動回路と、分割信号を発生し、且つ分割信号を出力する分割信号発生回路と、コイルスイッチング回路に電気接続され、コイルスイッチング回路より電流フィードバック信号を取得し、且つ電流フィードバック信号を出力する電流検出サンプリング回路と、電流検出サンプリング回路、及び分割信号発生回路、及びモーター駆動回路にそれぞれ電気接続され、上述の電流フィードバック信号と分割信号を比較して、モーター回転速度制御信号を発生し、モーター駆動回路に出力して、モーターの回転を制御する比較回路と、からなる。

本発明のモーター制御方法及びその装置によれば、モーター回転速度制御信号を改善し、モーター回転の効率を上げることができる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図５と図６は、本発明の好ましい実施例１のモーター制御装置５の回路ブロック図と回路図である。前記モーター制御装置５は、モーター駆動回路５０と、位相信号サンプリング回路（本実施例は、ホール素子５１を例にする）と、コイルスイッチング回路５２と、パルス幅変調発生回路５３と、電流検出サンプリング回路５４と、分割信号発生回路５５と、ローパスフィルター回路５６と、比較回路５７と、からなる。前記モーター駆動回路５０と、ホールセンサー素子５１と、パルス幅変調発生回路５３と、コイルスイッチング回路５２は、当業者には周知の技術であり、ここで繰り返して述べない。

本発明の分割信号発生回路５５は、分割信号を発生するのに用いられる。電流検出サンプリング回路５４は、コイルスイッチング回路５２とローパスフィルター回路５６に電気接続され、コイルスイッチング回路５２より、モーター回転を検出した時に発生した電流フィードバック信号を取得し、且つローパスフィルター回路５６に前記電流フィードバック信号を出力する。ローパスフィルター回路５６は、電流検出サンプリング回路５４と比較回路５７にそれぞれ電気接続され、電流検出サンプリング回路５４から電流フィードバック信号を受け取り、且つ電流フィードバック信号の位相電圧を除去し、その信号を比較回路５７に出力する。比較回路５７の二つの入力端は、ローパスフィルター回路５６と分割信号発生回路５５にそれぞれ電気接続され、出力端は、モーター駆動回路５０に電気接続され、前記比較回路５７は、前記電流フィードバック信号と前記分割信号を比較した後に、新しいモーター回転速度制御信号を発生し、且つモーター駆動回路５０に、その新しいモーター回転速度制御信号を出力する。モーター駆動回路５０は、モーターのコイルセット６０の位相切替をするために、前記新しいモーター回転速度制御信号によって、コイルスイッチング回路５２を制御し、モーターを制御して持続的に回転する目的を達成する。

上述のモーター駆動回路５０は、更にパルス幅変調発生回路５３よりパルス幅変調信号を取得することができ、モーター回転速度制御信号を変調し、モーターの回転速度を変える。

図７は、電流フィードバック信号７１と分割信号７２を比較した波形概略図であり、縦軸Ａは、波形の振幅を表し、ここでは、電圧（電圧、電流と、電力間は、比例関係をなすことから、その他の実施例の縦軸も電流、或いは電力として表すことができる）、横軸ｔは、時間を表している。図７における上述の分割信号発生回路５５から発生される分割信号７２は、複数の連続的、且つ規則的に分布した三角波から構成される。しかしながら、前記分割信号７２は、これを限定するものではなく、複数の規則的に分布した台形波、正弦波、多角形波、或いは設計者の要求で決まる他の波形で構成される。この他に、上述の分割信号７２と電流フィードバック信号７１を比較回路５７によって、比較した後に、新しいモーター回転速度制御信号７３を得ることができ、比較回路５７は、分割信号７２の値が電流フィードバック信号７１の値より大きい時、高レベル信号を出力し、分割信号７２の値が電流フィードバック信号７１の値より小さい時、低レベル信号を出力し、この方式によって、上述のモーター回転速度制御信号７３を発生することができる。前記モーター回転速度制御信号７３は、複数の方形波より構成され、その方形波の波幅は、電流フィードバック信号７１の振幅によって変化される。例えば、前記方形波の波幅は、電流フィードバック信号７１の振幅の比較的低い部分（図７の凹部領域）に相対して、方形波の波幅（時間軸の波形幅に沿って）は、比較的広く、電流フィードバック信号７１の振幅の比較的高い部分（図７の凸部領域）の波幅も相対的に狭くなり、且つ振幅の大きさに伴い、方形波の波幅も変化される。

図８に示すように、上述のモーター回転速度制御信号７３は、モーター駆動回路５０に出力して、モーターの回転を制御し、前記モーター回転時の等価電流信号７４の波形は、上述の電流フィードバック信号７１の波形より、理想に近い直流状態を出力することができる。よって、モーターは、回転時に好ましい効率を得ることができる。

また、上述のモーター制御装置５は、連続的にモーター回転速度制御信号７３をモーターのコイルセット６０に出力することから、上述のモーター回転速度制御信号７３が毎回出力される前に、新たに発生されたモーター回転速度制御信号７４の波形に伴って、調整される。よって、制御信号７４を連続的に調整することによって、モーター回転効率は、次第により好ましくなる。

図９に示すように本発明は、主に、モーター回転速度制御信号７３を改善し、モーター回転効率を上げるモーター制御方法を提供する。そのステップは、次の通りである。

まず、電流検出サンプリング回路５４を用いて、モーター回転時に、コイルスイッチング回路５２上の等価電流フィードバック信号７１を検出し、前記電流フィードバック信号７１は、ローパスフィルター回路５６によって、前記電流フィードバック信号７１の位相電圧部分を除去する（ステップＳ１１１、Ｓ１１２）。

また、分割信号発生回路５５によって、分割信号７２を取得し、分割信号７２は、複数の連続的、且つ規則的に分布した分離波から構成され、例えば、三角波、正弦波、台形波、或いは多角形波である（ステップＳ１１３）。

電流フィードバック信号７１と分割信号７２を比較した後、制御信号７３を発生する。即ち、新しいモーター回転速度制御信号７３である（ステップＳ１１４とＳ１１５）。

前記制御信号７３は、モーター駆動回路５０に出力し、モーターのコイルセット６０を制御することによって、モーターを継続的に回転させる（ステップＳ１１６）。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来のモーター制御装置の回路ブロック図である。 従来のモーター回転速度制御信号の波形概略図である。 従来パルス幅変調発生回路を加えたモーター回転速度の制御信号の波形概略図である。 従来の電流波形概略図である。 本発明のモーター制御装置の好ましい実施例の回路ブロック図である。 本発明のモーター制御装置の好ましい実施例の回路図である。 本発明の好ましい実施例のモーター回転速度制御信号の波形概略図である。 本発明の好ましい実施例の等価モーター回転速度制御信号の電流波形概略図である。 本発明の実施例のモーター制御方法の流れ図である。

符号の説明

１ モーター制御装置
１０ モーター駆動回路
１２ ホール素子
１４ コイルスイッチング回路
１６ パルス幅変調発生回路
２０ コイルセット
２１ モーター回転速度制御信号
２２ 電流信号
５ モーター制御装置
５０ モーター駆動回路
５１ ホール素子
５２ コイルスイッチング回路
５３ パルス幅変調発生回路
５４ 電流検出サンプリング回路
５５ 分割信号発生回路
５６ ローパスフィルター回路
５７ 比較回路
６０ コイルセット
７１ 電流フィードバック信号
７２ 分割信号
７３ 制御信号
７４ 電流信号
Ｓ１１１〜Ｓ１１６ ステップ

Claims (13)

1. 電流フィードバック信号を取得するステップ、
   分割信号を発生するステップ、及び
   前記電流フィードバック信号と前記分割信号を比較し、且つモーター回転速度制御信号を発生して、前記モーターの回転を制御するステップを含むモーター制御方法。
2. 前記電流フィードバック信号は、電流検出サンプリング回路より、前記モーター回転を検出した時に、前記モーターのコイル切替回路から発生された信号のことである請求項１に記載のモーター制御方法。
3. 前記電流フィードバック信号は、位相信号を更に含み、且つ前記電流フィードバック信号が前記分割信号と比較される前に、ローパスフィルターによって、前記電流フィードバック信号内の前記位相信号が除去される請求項１に記載のモーター制御方法。
4. 前記分割信号は、分割信号発生回路より取得される請求項１、或いは請求項２に記載のモーター制御方法。
5. 前記分割信号は、複数の連続的、且つ規則的に分布した三角波、正弦波、台形波、或いは多角形波信号である請求項４に記載のモーター制御方法。
6. 前記モーター回転速度制御信号は、複数の方形波より構成され、且つ特定の位相範囲内で、前記電流フィードバック信号の振幅が比較的低い領域に相対して、方形波の波幅が比較的広くなり、前記電流フィードバック信号の振幅が比較的高い領域に相対して、方形波の波幅が比較的狭くなる請求項１に記載のモーター制御方法。
7. コイル切替回路、
   前記コイル切替回路に電気接続され、前記コイル切替回路を制御し、位相切替を行うモーター駆動回路、
   前記コイル切替回路に電気接続され、前記コイル切替回路より電流フィードバック信号を取得し、且つ電流フィードバック信号を出力する電流検出サンプリング回路、
   分割信号を発生し、且つ分割信号を出力する分割信号発生回路、
   前記電流検出サンプリング回路、前記分割信号発生回路と、前記モーター駆動回路にそれぞれ電気接続され、前記電流フィードバック信号と前記分割信号を比較して、制御信号を発生し、前記モーター駆動回路に出力して、前記モーターの回転を制御する比較回路を含むモーター制御装置。
8. 前記比較回路の作動方式は、分割信号の値が電流フィードバック信号の値より大きい時、高レベル信号を出力し、分割信号の値が電流フィードバック信号の値より小さい時、低レベル信号を出力する請求項７に記載のモーター制御装置。
9. 前記分割信号は、複数の連続的、且つ規則的に分布した三角波、正弦波、台形波、或いは多角形波信号である請求項７に記載のモーター制御装置。
10. 前記制御信号は、複数の方形波より構成され、且つ特定の位相範囲内で、前記電流フィードバック信号の振幅が比較的低い領域に相対して、方形波の波幅が比較的広くなり、前記電流フィードバック信号の振幅が比較的高い領域に相対して、方形波の波幅が比較的狭くなる請求項７に記載のモーター制御装置。
11. モーター駆動回路に電気接続され、前記モーター回転時に発生される位相信号を検出し、前記位相信号を前記モーター駆動回路に出力する位相信号サンプリング回路を更に含む請求項７に記載のモーター制御装置。
12. 前記電流検出サンプリング回路と前記比較回路にそれぞれ電気接続され、前記電流フィードバック信号内の位相信号を除去し、且つ前記比較回路に出力するローパスフィルター回路を更に含む請求項７に記載のモーター制御装置。
13. 前記モーター駆動回路に電気接続され、前記モーター駆動回路から受けた制御信号を変調し、前記モーターの回転速度を変えるパルス幅変調発生回路を更に含む請求項７に記載のモーター制御装置。
    

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