JP2013526260A - Ceiling fan - Google Patents
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Abstract
複数のファンブレードを駆動するためのECモータと、バックEMFを使用してロータ位置を判断するように構成され、ロータ位置および所定の命令にしたがってモータを加圧するように構成されたモータコントローラとを備えるシーリングファン。また、シーリングファンを制御するための方法。 An EC motor for driving a plurality of fan blades and a motor controller configured to determine a rotor position using a back EMF and configured to pressurize the motor according to the rotor position and a predetermined command Ceiling fan to prepare. Also a method for controlling the ceiling fan.
Description
本発明はシーリングファンに関し、特に、センサレス正弦波シーリングファンおよびシーリングファンを制御する方法に関するが、それらに限定されるものでない。 The present invention relates to ceiling fans, and more particularly, but not limited to, sensorless sinusoidal ceiling fans and methods for controlling ceiling fans.
シーリングファンは、一般に、動作を非常に不十分にする高程度の周波数すべり(frequency slip)で、公共施設用ACライン電圧により直接的に動作する高極数のACインダクションモータによって電力が供給される。典型的な家庭用シーリングファンは、低コストおよび長寿命用に最適化され得るが、電気効率については最適ではないことがある。たとえば、典型的な家庭用シーリングファンは、約75Wの電気入力パワーを消費するが、約15Wの機械シャフトパワーしか生成せず、効率はちょうど20%である。 Ceiling fans are typically powered by a high pole AC induction motor that operates directly with the utility AC line voltage, with a high degree of frequency slip that makes operation very poor. . A typical household ceiling fan may be optimized for low cost and long life, but may not be optimal for electrical efficiency. For example, a typical household ceiling fan consumes about 75 W of electrical input power, but only produces about 15 W of mechanical shaft power, with an efficiency of just 20%.
シーリングファンの効率は、ACインダクションモータを、複数の交互の磁極をもつ永久磁石ロータと電子スイッチによって制御される1つまたは複数位相の巻線をもつステータとを備える電子整流(EC)モータと交換することによって大幅に改善することができる。ECモータは、一般に、60%以上の効率を達成することが可能であり、それにより、15Wの機械シャフトパワーを生成するために、25Wの電気入力パワーしか必要とされない。 Ceiling fan efficiency replaces an AC induction motor with an electronic commutation (EC) motor comprising a permanent magnet rotor with a plurality of alternating magnetic poles and a stator with one or more phase windings controlled by an electronic switch. It can be greatly improved by doing. EC motors are generally capable of achieving efficiencies of 60% and higher, so that only 25 W of electrical input power is required to generate 15 W of mechanical shaft power.
ECシーリングファンの使用は、潜在的に、典型的なACモータシーリングファンと比較してエネルギー消費量を66%程度低減することができる。シーリングファンの使用が世界中に、温暖な領域、熱帯領域、亜熱帯領域に普及しているので、ECシーリングファン技術に対する改善は、地球規模のエネルギー消費量を低減することについて、また地球規模の気象変動に対するその効果について重要な役割を果たすことができる。 The use of an EC ceiling fan can potentially reduce energy consumption by as much as 66% compared to typical AC motor ceiling fans. As the use of ceiling fans is prevalent throughout the world in temperate, tropical and subtropical areas, improvements to EC ceiling fan technology are about reducing global energy consumption and global weather. Can play an important role in its effect on variation.
ECシーリングファンは、要求される回転方向(DOR)の力行トルク(motoring torque)を発生するために、正しい大きさおよび極性の電流が巻線に流れるように、ロータ磁極の位置を検出し、ステータ巻線を加圧させるための電子コントローラを必要とする。 The EC ceiling fan detects the position of the rotor magnetic poles so that a current of the correct magnitude and polarity flows through the windings in order to generate the required rotational torque (DOR) motoring torque. Requires an electronic controller to pressurize the windings.
また、巻線電流の波形、振幅および整相は、消費者にとって望ましいことがある音響的に静かな動作を達成するために制御され得る。 Also, the winding current waveform, amplitude and phasing can be controlled to achieve an acoustically quiet operation that may be desirable to the consumer.
電子コントローラは、ロータ磁極の位置をステータの巻線に関して判断するためのロータ位置感知(RPS)の手段を必要とする。1つの可能性は、高解像度エンコーダを使用することであるが、これは非常に高価である。別の選択肢は、ロータ磁石に近接して配置された、磁力に敏感な電子ホール効果スイッチであり、磁石の極性を直接的に感知する。これらのホール効果センサの出力は、次いで、ロータの場所を、したがって、巻線スイッチングパターンのタイミングを判断するための論理回路またはマイクロプロセッサによって復号することができる。しかしながら、ホール効果センサは、比較的壊れやすい電子構成要素であり、ステータに埋め込まれると、デバイス自体、およびメインコントローラ回路との相互接続に起因して、信頼性の問題を引き起こすことがある。 The electronic controller requires rotor position sensing (RPS) means to determine the position of the rotor poles with respect to the stator windings. One possibility is to use a high resolution encoder, which is very expensive. Another option is a magnetically sensitive electronic Hall effect switch located in close proximity to the rotor magnet, which directly senses the polarity of the magnet. These Hall effect sensor outputs can then be decoded by a logic circuit or microprocessor to determine the location of the rotor and thus the timing of the winding switching pattern. However, Hall effect sensors are relatively fragile electronic components that, when embedded in a stator, can cause reliability problems due to interconnection with the device itself and the main controller circuit.
米国特許第7157872号には、外部ロータの外側に装着された追加の磁性リングをもつ外側ロータDCブラシレスモータをもつシーリングファンが開示されている。これにより、ホール効果デバイスは、モータの外側からロータ位置を判断することができるようになる。しかしながら、ホール効果デバイスおよびそれらの相互接続を使用すると、モータの機械的複雑性が増すことがあり、実際のロータの極との2次磁気ディスクの不配列に起因して、モータ効率が低減し、音響的ノイズが増大する可能性を招くことがあり、それにより、通信タイミングにエラーを引き起こすことがある。 U.S. Pat. No. 7,157,872 discloses a ceiling fan having an outer rotor DC brushless motor with an additional magnetic ring mounted on the outside of the outer rotor. As a result, the Hall effect device can determine the rotor position from the outside of the motor. However, using Hall effect devices and their interconnections can increase the mechanical complexity of the motor and reduce motor efficiency due to the misalignment of the secondary magnetic disk with the actual rotor poles. , May lead to an increase in acoustic noise, which may cause errors in communication timing.
一般的に言うと、本発明は、センサレスモータコントローラをもつ高効率の電子整流(EC)モータを使用するシーリングファンを提案する。センサレスコントローラは、ロータ位置を判断するためのホール効果デバイスまたはエンコーダの使用を除去するという利点を有し、それにより、始動の信頼性を改善し、滑らかで静かな動作を提供することができる。 Generally speaking, the present invention proposes a ceiling fan that uses a high efficiency electronic commutation (EC) motor with a sensorless motor controller. Sensorless controllers have the advantage of eliminating the use of Hall effect devices or encoders to determine rotor position, thereby improving start-up reliability and providing smooth and quiet operation.
センサレスコントローラは、出力フィルタリングをもつPWMDC−DCコンバータを含むことができ、たとえば、コンバータは同期降圧型コンバータ(synchronous buck converter)とすることができる。コンバータは、速度に依存する1つまたは複数のスイッチング構成を用いた正弦波パルス幅変調(SPWM)を採用することができる。たとえば、低速では、スイッチング波形は、大まかに正弦波形であり、高調波成分が低く、非常に静かな動作を達成することができ、高速では、高次の高調波がスイッチング波形に付加されてよく、それにより、効率を改善することができる。出力フィルタリングおよび/またはスイッチング構成は、効率を最適化する、および/またはノイズを最小限に抑えるという利点を有し得る。 The sensorless controller can include a PWM DC-DC converter with output filtering, for example, the converter can be a synchronous buck converter. The converter may employ sinusoidal pulse width modulation (SPWM) using one or more switching configurations that are speed dependent. For example, at low speeds, the switching waveform is roughly sinusoidal, with low harmonic content and can achieve very quiet operation, and at high speeds, higher order harmonics may be added to the switching waveform. , Thereby improving the efficiency. Output filtering and / or switching configurations may have the advantage of optimizing efficiency and / or minimizing noise.
センサレスコントローラは、停止時のロータの位置を不揮発性プログラムメモリ中に保存する停止シーケンスを含むことができ、それにより、電源が遮断されたときに情報を保持することができる。センサレスコントローラは、ファンが最後に停止したときのロータ位置に依存する始動シーケンスを含むことができる。これは、始動シーケンスの成功の機会を改善するという利点を有し得る。 The sensorless controller can include a stop sequence that saves the position of the rotor at the time of stop in a non-volatile program memory, thereby retaining information when the power is shut off. The sensorless controller can include a start-up sequence that depends on the rotor position when the fan last stopped. This can have the advantage of improving the chances of success of the startup sequence.
センサレスコントローラは、各位相が継続的に、電気周波の1/3にわたって共通のレールに順次接続される結果となるスイッチング論理を採用することができる。これは、電流を、スイッチ間の電圧降下に基づいて判断できるという利点と、始動シーケンスが成功したかどうかを判断するために、電流を始動シーケンス中に使用することができるという利点とを有し得る。 A sensorless controller can employ switching logic that results in each phase being sequentially connected to a common rail over one third of the electrical frequency. This has the advantage that the current can be determined based on the voltage drop across the switch and the current can be used during the start sequence to determine if the start sequence was successful. obtain.
さらに、AC:DC分離電源(SMPS)は、入来する利用電源からの安全な分離を提供し、IEC安全特別低電圧および/またはUL1310クラス2制限に適合する電源のような、ユーザを低電圧レベルによる電気ショックから保護するレベルにライン電圧を変換するために使用することができる。電源は、装着チューブの封止部分で、モータから分離することができる。代替的には、AC:DC電源は、非分離コンバータトポロジーとすることができ、それにより、ユーザがファンの構造的特徴によるライブコンポーネントと接触しないようになる。代替的には、AC:DC電源は、入来するAC電源から直接的に整流され、フィルタリングすることができる。 In addition, AC: DC isolated power supplies (SMPS) provide safe isolation from incoming utility power supplies and provide users with low voltage, such as power supplies that meet IEC safety extra low voltage and / or UL 1310 class 2 limits It can be used to convert the line voltage to a level that protects against electrical shock due to the level. The power source can be separated from the motor at the sealed portion of the mounting tube. Alternatively, the AC: DC power supply can be a non-isolated converter topology, thereby preventing the user from contacting live components due to the structural characteristics of the fan. Alternatively, the AC: DC power supply can be rectified and filtered directly from the incoming AC power supply.
本発明の第1の具体的な説明によれば、請求項1に記載のシーリングファンが提供される。
According to a first specific description of the invention, a ceiling fan according to
次に、本発明の1つまたは複数の例示的な実施形態について、以下の図面を参照しながら説明する。 One or more exemplary embodiments of the invention will now be described with reference to the following drawings.
例示的な実施形態によるロータ位置感知は、巻線に関連するバックEMF電圧(back EMF voltage)を測定することによって整流タイミングを測定する電子感知手段(バックEMF RPS)を使用し、したがって、ホール効果デバイスが排除される。 Rotor position sensing according to an exemplary embodiment uses electronic sensing means (back EMF RPS) that measures commutation timing by measuring the back EMF voltage associated with the winding, and thus Hall effect The device is eliminated.
最も単純なバックEMF RPS方法は、2−ON/1−OFF 6ステップスイッチングパターンで制御される3相インバータを採用する。この方法では、3相モータは、任意の瞬間に2つの位相が加圧され、電流がゼロである第3の接続されていない位相で電圧が測定されるように駆動される。これにより、コントローラは、ロータ磁石の移動によって、第3の位相で発生したバックemf電圧(Vbmf)を直接的に感知することができるようになる。コントローラは、一般に、感知された位相のVbmfがいつゼロと交差するかを検出し、これを、アナログ手段またはデジタル手段を介して、感知された位相がONになり、加圧された位相のうちの1つがOFFになる、次の整流時点のタイミングを計算するための基礎として使用する。モータ速度は、DCバス電圧を変動させること、あるいはインバータスイッチングデバイスのうちの1つまたは複数のパルス幅変調(PWM)のいずれかによって制御される。 The simplest buck EMF RPS method employs a three-phase inverter controlled by a 2-ON / 1-OFF 6-step switching pattern. In this method, a three-phase motor is driven such that at any instant two phases are pressurized and the voltage is measured in a third unconnected phase where the current is zero. Thus, the controller can directly sense the back emf voltage (Vbmf) generated in the third phase by the movement of the rotor magnet. The controller generally detects when the sensed phase Vbmf crosses zero, and this is sensed via analog or digital means when the sensed phase is turned ON and of the pressurized phase. Is used as the basis for calculating the timing of the next commutation time when one of the The motor speed is controlled either by varying the DC bus voltage or by one or more pulse width modulation (PWM) of the inverter switching devices.
2−ON/1−OFF整流を用いたバックEMF RPSは、単純性という利点を提案するが、巻線がONからOFFへと切り替えられる各瞬間に音響的ノイズが発生するという大きな不利益を有する。発生したノイズは、寝室を含む家庭環境にいる人々に近接して動作しているシーリングファンにとって許容できないことがある。 Back EMF RPS with 2-ON / 1-OFF rectification offers the advantage of simplicity, but has the major disadvantage of generating acoustic noise at each moment when the winding is switched from ON to OFF. . The generated noise may be unacceptable for ceiling fans operating in close proximity to people in the home environment, including the bedroom.
モータ駆動にとって最適な滑らかさと低い音響的ノイズとは、SPWMインバータを用いて駆動されるECモータの使用によって改善することができ、また、巻線の電圧または電流は、正弦波となるように制御され、モータのVbmfと同期して維持される。 Optimal smoothness and low acoustic noise for motor drive can be improved by the use of an EC motor driven by an SPWM inverter, and the winding voltage or current is controlled to be a sine wave. And is maintained in synchronization with the motor Vbmf.
SPWMインバータを用いたバックEMF RPSの実装は、すべての巻線を継続的に加圧しなければならず、それにより、モータのVbmfがゼロ電流の状況下で直接的には測定できないので、問題がある。モータの端子電圧は、印加されたPWM電圧であり、バックEMFを判断するために直接的に使用することはできない。そのような場合には、ロータ位置を判断するために、測定された電圧および電流に対して高度な数学的変換を実施する高速マイクロプロセッサが必要である。これらのデバイスおよびそれに関連付けられた支援回路のコストおよび複雑性は、シーリングファンにとってあまり望ましくないことがある。 The implementation of a back EMF RPS using an SPWM inverter has the problem that all windings must be continually pressurized so that the Vbmf of the motor cannot be measured directly under zero current conditions. is there. The motor terminal voltage is the applied PWM voltage and cannot be used directly to determine the back EMF. In such cases, a high speed microprocessor is required that performs sophisticated mathematical transformations on the measured voltage and current to determine the rotor position. The cost and complexity of these devices and associated support circuitry may be less desirable for ceiling fans.
例示的な実施形態によれば、バックEMF感知は、同期降圧型コンバータとともに採用される。同期降圧型コンバータ出力は、フィルタコンポーネントによって、インバータスイッチングデバイスのSPWMから分離されるので、バックEMFを概算するために、巻線の電圧が測定される。 According to an exemplary embodiment, back EMF sensing is employed with a synchronous buck converter. Since the synchronous buck converter output is separated from the SPWM of the inverter switching device by a filter component, the winding voltage is measured to approximate the back EMF.
これにより、正弦波モータ中のロータ位置の精確な感知を可能にすることができ、バックEMFを判断するために複雑な計算をする必要がなくなる。 This allows accurate sensing of the rotor position in the sine wave motor and eliminates the need for complex calculations to determine the back EMF.
ファン構造
図1に、例示的な実施形態によるECシーリングファンを示す。中央チューブアセンブリ13の周囲に、3つのファンブレード10が放射状に装着され、赤外線LEDレンズ12が中央に配置された下側カバー11は、下方からの埃および水に対する合理的な侵入保護を提供するためにブレード10の下側端部に緊密に嵌合している。
Fan Structure FIG. 1 shows an EC ceiling fan according to an exemplary embodiment. A
図2および図3に、ブレード装着構成の分解図を示す。ブレード10は、モータ30のブレード装着ウェブ331と整列し、ねじ312によって定位置に固定される。
2 and 3 are exploded views of the blade mounting configuration. The
図3を見ると、下側カバー11の立ち上がったタレット314を装着スロット315に整列させることができ、それにより、下側カバー11を垂直方向に押し上げ回転させて、定位置に係止することができることが分かる。赤外線信号検出器352をもつモータコントローラPCBA351は、モータ30の中央に装着される。
Referring to FIG. 3, the raised
図4に、ECモータ30の分解図を示し、モータ30は、外部ロータであり、スロットがない軸方向磁束の2ロータ構成であり、一般にトーラス(TORUS)モータと呼ばれる。
FIG. 4 shows an exploded view of the
モータ30は、ダイキャストアルミニウムまたは射出成形された熱可塑性アルミニウムのような、好適な強度の非強磁性材料から形成することができ、ブレード装着ウェブ331と、上側ベアリング324および下側ベアリング326の装着を行うベアリングタレット332とを提供するロータシェル330を含む。代替的には、ロータシェル330および上側カバー15は、単一の一体的な構成要素として形成してもよい。
The
上側ロータ340は強磁性材料製の環状ディスクを備え、環状磁性リング341は、永久磁石材料で構成され、定位置に接着され、ステータ350の上側表面に向かい合っている16個の等間隔の磁極セクタを用いて磁化される。上側ロータ340は、3つの装着ねじ327によって、モータの内側からロータシェル330に取り付けられる。
The
ステータ350は、プラスチック射出成型されたコアを有し、其のメインモータシャフト351は、スプライン357およびサークリップ358によって定位置に押し込まれ、保持される。
The
上側ロータ340とベアリング324および326とに嵌合したロータシェル330は、シャフト351を下って定位置までスライドし、サークリップ322およびワッシャ323によって定位置に保持される。波型ワッシャ325は、ベアリングプリロードを提供する。
The
下側ロータ342は強磁性材料製の環状ディスクを備え、環状磁性リング343は、永久磁石材料で構成され、定位置に接着され、ステータ350の下側表面に向かい合っている16個の等間隔の磁極セクタを用いて磁化される。
The
上側リング磁石341も下側リング磁石343も、拡声器のリング磁石で使用されるような、低コストで広く入手可能であるセラミック磁性材料製であるのが好ましい。代替的には、複数の磁石セグメントから完全なリングを形成することができる。代替的には、希土類、ネオジウム鉄ホウ素または他の高強度の永久磁石材料は、完全なリングにおいて使用することができ、または複数の磁石セグメントから形成することができる。
Both the
図5に、ステータ350の下側表面の詳細の斜視図を示し、ステータ350には、0.9mm直径のエナメル被覆された銅磁石ワイヤの極ごとに15回巻かれ、抵抗が0.4オーム、相単位のインダクタンスが180uHである、16極3相巻線が環状に巻き付けられる。ステータの歯355は、射出成形された熱可塑性材料から形成され、巻き付け中に磁石ワイヤをガイドするために使用され、モータ磁気回路のアクティブ部分は形成しない。
FIG. 5 shows a detailed perspective view of the lower surface of the
成形されたタレット356はステータコアの下側表面から延び、装着クリップ354によって定位置に保持されるPCBA351のためのハウジングを提供する。ステータ巻線は、ルーム(loom)およびプラグ353を介してPCBAまで直接的に終端をなす(terminate)。
A molded
モータコントローラ
例示的な実施形態によれば、ECモータは、図6に示されたモータコントローラ351によって加圧される。モータコントローラ351は、12V DC電源136およびモータステータ巻線350に電気的に接続される。
Motor Controller According to an exemplary embodiment, the EC motor is pressurized by the
モータコントローラ351は、一般に、3相同期降圧型コンバータ409と、マイクロコントローラ368と、コンバータ409用のドライバ回路367と、電圧感知フィルタ386〜397と、マイクロコントローラ368用の3.3V電源381とを含む。モータコントローラ351は、プリント回路基板アセンブリ(PCBA)上に配置される。
The
ユーザは、赤外線送信機373を介して、速度など所望の制御設定を行い、それは赤外線受信機352で提供される。次いで、マイクロコントローラ368は、電圧感知フィルタ386〜397からのバックEMFを測定し、ドライバ367によって増幅された適切なスイッチング信号をコンバータ409に提供する。一般的に言うと、ファンの速度を上げる必要がある場合には、コンバータ409からの印加電圧のレベルが上がり、速度を下げる必要がある場合には、その逆である。コンバータ409からの印加電圧の周波数は、常に、(バックEMFから測定される)モータの速度と同期する。
The user makes desired control settings, such as speed, via the
SMPS136は、12Vdc電源(12Vdc supply)をコントローラ351に提供する。SMPS136は、12Vdc電源レールに出力電流および過負荷保護を提供する。モータまたはコントローラの故障、あるいは過剰な周囲温度に起因して、内部温度が安全限界を超えた場合、熱スイッチ374はモータコントローラ351への電力を遮断する。
The SMPS 136 provides a 12 Vdc power supply (12 Vdc supply) to the
3.3V電源381は、マイクロコントローラ368のための3.3V電源レールを発生させるための電圧レギュレータを含む。キャパシタ382および383は、AC電源135が遮断されたとき、ファン速度が最大rpmから低減して静止するまで、マイクロコントローラ368に電力を供給するための十分な電荷蓄積を提供する。ダイオード380は、キャパシタ382が12Vdcレール中に放電しないようにする。
The 3.3
12Vdc電源レールは、マイクロコントローラ368によって周期的に測定される。レジスタ384および385は、マイクロコントローラ368による測定が可能となるように、12Vdc供給電圧を3.3Vを下回るまで減衰させる。減衰された電源レール電圧は、アナログ−デジタルコンバータ(A/D)入力AN4に接続される。電圧が9.5Vを下回るまで降下すると、マイクロコントローラ368は、超低電力のシャットダウン状態(SHUTDOWN STATE)になる。12Vdcレールが10.5V超に戻ると、モータドライブが再活性化される。コンバータ409は、12V供給DC電圧を3相パルス幅変調電圧に変換するためのmosfetスイッチ361〜366のセットを含む。PWMは、それぞれの値が50uHであるフィルタインダクタ400〜402と、それぞれの値が47uFであるフィルタキャパシタ403〜405とによって平滑化されて、ほぼ正弦波電圧になる(すなわち、高調波が低減される)。
The 12Vdc power rail is periodically measured by the
スイッチ361〜366は、拡張型正弦波PWM(Enhanced Sinusoidal PWM)(ESPWM)へと制御される。換言すると、PWMデューティサイクルは、ほぼシヌソイドにしたがって、各電気周波全体にわたって変動する。フィルタ400〜405とESPWMとを組み合わせた結果、モータの動作を無音に近くすることができる。
The switches 361 to 366 are controlled to an enhanced sinusoidal PWM (ESPWM). In other words, the PWM duty cycle varies across each electrical frequency approximately according to a sinusoid. As a result of combining
各電気周波のESPWMスイッチングパターンは、マイクロコントローラ368の内部メモリに、データテーブル(WaveTablePWM)として記憶される。複数のテーブルを使用して、様々な動作速度での性能を最適化することができ、たとえば、1つのテーブルは低速での低ノイズについて最適化し、別のテーブルは高速での最適な効率について最適化する。
The ESPWM switching pattern of each electric frequency is stored in the internal memory of the
スイッチングパターンにしたがって、マイクロコントローラ368の出力Adrv、Bdrv、Cdrv、Aen、Ben、およびCenは、ドライバ回路367に供給される。次いで、ドライバ367は、以下の表に示されたMosfet駆動論理にしたがって、各スイッチのゲートに駆動信号を送る。
モータのストールまたは異常動作状態を検出し、シャットダウンするために、マイクロコントローラソフトウェアを介して電子保護が提供される。 Electronic protection is provided via microcontroller software to detect and shut down motor stalls or abnormal operating conditions.
ファン機能のユーザ制御は、モータコントローラPCBA351に直接装着された赤外線受信機352によって受信された制御信号を用いて、赤外線遠隔制御送信機373を介して実行される。代替的には、無線周波数(RF)遠隔制御送信機および入力モジュールを使用してもよい。代替的には、0〜10Vまたは4〜20mAのような低レベルのアナログ電圧または電流信号は、マイクロコントローラ368の入力ポートIRXに直接接続することができる。
User control of the fan function is executed via the infrared
バックEMF感知
前述したように、同期降圧型コンバータを使用すると、モータ巻線350の電圧はバックEMFに非常に近くなる。したがって、例示的な実施形態によれば、信号電圧レベルを減衰し、電気ノイズを低減するために、3相巻線電圧がフィルタ回路386〜397に印加される。
Back EMF Sensing As described above, when using a synchronous buck converter, the voltage on the motor winding 350 is very close to the back EMF. Thus, according to an exemplary embodiment, a three phase winding voltage is applied to the filter circuits 386-397 to attenuate signal voltage levels and reduce electrical noise.
図7に示されたバックEMFは、ほぼ正弦波形である3つの位相を有する。マイクロコントローラ368は巻線電圧のゼロ交差を検出して、バックEMFの周波数および位相を判断する。バックEMFの周波数および位相を監視することによって、巻線が確実に正しいシーケンスで所望の方向に加圧されるように、PWM電圧を同期して印加することができる。
The back EMF shown in FIG. 7 has three phases that are approximately sinusoidal.
モータ制御戦略
モータ制御戦略は、一般に、始動アルゴリズム、運転アルゴリズム、および停止アルゴリズムで構成される。始動および停止は、通常、ユーザの活性化時であり、あるいはスケジュールされた始動停止時間など、記憶されたデータによることもある。
Motor Control Strategy A motor control strategy generally consists of a start algorithm, an operation algorithm, and a stop algorithm. Start and stop is usually upon user activation or may depend on stored data such as scheduled start and stop times.
図8に、メインコントローラが動作している状態のソフトウェア状態の図を示す。パワーオンリセット(POR)信号を受信すると、メインコントローラは、スタンバイ状態(STANDBY)になる。赤外線コントローラ373から有効な速度またはON信号を受信すると、メインコントローラは、運転状態(RUN)動作に入るのに十分なRPMに達するまで、モータが一段ずつ始める(step started)、始動状態(START)になる。STARTまたはRUNにおいてOFFまたはSPEED=0制御信号が受信された場合、コントローラはSTANDBYに戻る。VDCが任意のモードで9.5Vを下回るまで降下した場合、メインコントローラは、シャットダウン状態(SHUTDOWN)になり、電力が再び印加されて10.5Vに達したときにリセット(RESET)によって終了することしかできない。
FIG. 8 shows a software state diagram when the main controller is operating. When the power-on reset (POR) signal is received, the main controller enters a standby state (STANDBY). Upon receipt of a valid speed or ON signal from the
また、始動中、バックEMF感知は困難に直面する。ロータが静止しているときにステータ巻線によって誘起されるVbmfはゼロなので、特別な始動ルーチンが必要である。最も簡便な手法は、あらかじめ規定されたシーケンスで巻線を加圧し、ロータ速度が回転方向(DOR)を検出するのに十分になるまでVbmfを周期的にサンプリングし、バックEMF RPS動作を可能にすることであり得る。この方法の主な不利益は、未知の始動位置から、ロータが正しい方向に回転し始める機会が50%しかないことであり得る。シーリングファンロータはブレードアセンブリの質量および直径に起因して実質的な惰力を有するので、第1のステップのDORが正しくない場合、ロータを停止し、始動シーケンスを反復するのに数十秒かかることがある。ファン始動エラーは、シーリングファン中ではっきりとわかり、望ましくないことがある。 Also, during start-up, back EMF sensing faces difficulties. Since Vbmf induced by the stator winding is zero when the rotor is stationary, a special start-up routine is required. The simplest approach is to pressurize the windings in a predefined sequence and periodically sample Vbmf until the rotor speed is sufficient to detect the direction of rotation (DOR), allowing back EMF RPS operation Could be. The main disadvantage of this method may be that from an unknown starting position, there is only 50% opportunity for the rotor to start rotating in the correct direction. Since the ceiling fan rotor has substantial repulsion due to the mass and diameter of the blade assembly, it takes tens of seconds to stop the rotor and repeat the start-up sequence if the first step DOR is incorrect Sometimes. Fan start errors are clearly visible in the ceiling fan and may be undesirable.
他の手法は、モータ中の磁気飽和を誘起および検出するために巻線に大きな電流パルスを印加すること、あるいは、高周波数電圧信号を注入し、位相間の変換器結合を測定することを含む。しかしながら、これらの方法は、駆動および検出回路を複雑にし、検出シーケンス中にモータ内で音響的ノイズを発生することがあり、これは、シーリングファンにおいて望ましくないことがある。 Other approaches include applying large current pulses to the windings to induce and detect magnetic saturation in the motor, or injecting high frequency voltage signals and measuring transducer coupling between phases. . However, these methods complicate the drive and detection circuitry and can generate acoustic noise in the motor during the detection sequence, which can be undesirable in a ceiling fan.
例示的な実施形態によれば、ロータの最終位置は、ファンが停止したときに記憶される。この位置は、始動シーケンスが成功する機会を改善するために使用することができる。これは、スタンバイおよびシャットダウンにおいて、マイクロコントローラ368の入力AN0〜2における各位相のVbmfを測定し、最高のVbmf測定値(Vbmf(max))および最低のVbmf測定値(Vbmf(min))をもつ位相を判断することによって行われる。例示的な実施形態における10ビットA/Dコンバータは、3.3V電源レールを基準にすると約3.2mV/ビットの分解能を有する。A/D変換エラーおよび信号ノイズを考慮すると、これにより、約10mVまで下がった信頼できるVbmf測定が可能になる。好ましい実施形態では、12Vdcで動作するように設計されたECシーリングファンモータは、28V/1000rpmのピーク巻線電圧係数を有する。したがって、確実に検出することができる最低rpmは、28V/10mV×1000rpm=0.36rpm、または2.7分/回転によって得られる。これは十分に低速であり、ロータファンアセンブリが最後の有効なVbmf測定値を大幅に超えて回転し続けず、始動性能が無効になる。
According to an exemplary embodiment, the final position of the rotor is stored when the fan stops. This position can be used to improve the chances of a successful start sequence. It measures the Vbmf of each phase at the inputs AN0-2 of the
有効な読取値を確保するために、ピーク間Vbmf電圧(Vbmf(pp))を計算し、最小有効Vbmf(Vbmf(valid))振幅は、読取値が信頼できることを保証するために、
Vbmf(pp)=Vbmf(max)−Vbmf(min)、および
Vbmf(valid)<Vbmf(pp)
となるように指定される。
In order to ensure a valid reading, the peak-to-peak Vbmf voltage (Vbmf (pp)) is calculated and the minimum effective Vbmf (Vbmf (valid)) amplitude is used to ensure that the reading is reliable.
Vbmf (pp) = Vbmf (max) −Vbmf (min), and Vbmf (valid) <Vbmf (pp)
To be specified.
最初の最大Vbmfの可能な組み合わせは、AB、BC、CA、BA、CB、ACの6個ある。最後の測定された組合せは、変更可能なVBMF状態(VBMFSTATE)として保存され、始動方向が正しいことを保証するためにどの位相を加圧させるかを判断するために、始動手順中に使用される。 There are six possible combinations of the initial maximum Vbmf: AB, BC, CA, BA, CB, AC. The last measured combination is saved as a changeable VBMF state (VBMFSTATE) and is used during the start-up procedure to determine which phase to pressurize to ensure that the start direction is correct .
シャットダウン中、VBMF状態が監視され、VBMF状態が状態を変化させることなく連続する数の値が読み取られたとき、ロータは静止していると見なされ、最終的なVBMF状態値は、電力が再印加されたときにリコールするためにEEPROMメモリに保存される。シャットダウンモードは、マイクロコントローラ368を超低電力動作モードにし、それにより、キャパシタ382および383は、ファンが停止するまで、コントローラに電力を供給するのに十分な電荷を保持する。代替的には、AC電源135が遮断されているときにロータ位置の連続的な監視を可能にするためにスタンバイバッテリー供給を使用することができる。
During shutdown, the VBMF state is monitored, and when the VBMF state is read a continuous number of values without changing state, the rotor is considered stationary and the final VBMF state value is Stored in EEPROM memory for recall when applied. The shutdown mode places the
シーリングファンロータブレードアセンブリは、比較的大きな質量と惰力を有するので、電力が遮断しているときにブレードの上の空気移動に起因して回転しづらく、したがって、最後の既知のロータ位置を保存することは、一段ずつ始めることの信頼性(step starting reliability)を改善するための効果的な手段を提供する。 The ceiling fan rotor blade assembly has a relatively large mass and repulsion, so it is difficult to rotate due to air movement over the blade when power is interrupted, thus preserving the last known rotor position Doing provides an effective means to improve step starting reliability.
コントローラの3.3V供給が動作に必要な最低値を下回るまで降下したときにロータを動かした場合、コントローラは、標準的な開ループステップパターンに従うことにより、第1の再始動時に自動的に回復する。 If the rotor is moved when the controller's 3.3V supply drops below the minimum required for operation, the controller automatically recovers on the first restart by following a standard open loop step pattern To do.
図9に、スタンバイ動作のフローチャートを示す。パワーオンリセット後にスタンバイに最初に入ると、変数VBMF状態および速度がEEPROMメモリからリコールされる。このとき、VBMF状態は、前のシャットダウン中の最後の既知のロータ位置を含んでいる。リコールされた速度値が非ゼロである場合、直ちにコントローラが始動する。 FIG. 9 shows a flowchart of the standby operation. When first entering standby after power-on reset, the variable VBMF state and speed are recalled from the EEPROM memory. At this time, the VBMF state includes the last known rotor position during the previous shutdown. If the recalled speed value is non-zero, the controller starts immediately.
スタンバイは、赤外線制御入力352、AN4のVDC入力、ならびにAN0、AN1およびAN2のVbmf入力を継続的にポーリングし、VBMF状態を更新する。有効な速度入力またはON要求を赤外線遠隔制御送信機373から受信すると、コントローラは始動(START)になる。VDCが9.5Vを下回るまで降下した場合、コントローラはシャットダウン(SHUTDOWN)になる。
The standby continuously polls the
図10に、START動作のフローチャートを示す。ソフトウェアは、モータが静止しているか、または既に回転しているかを判断するためにモータのrpmを確認する。静止している場合、VBMF状態にしたがってDC:DCコンバータの出力が加圧され、VBMF状態始動位置から位相を順次加圧させるために、開ループステッピングパターンが開始される。始動シーケンスの後、DC:DCコンバータの出力がディスエーブルされ、モータのVbmfが測定される。モータが、Vbmf(run)<Vbmf(pp)となる十分なrpmに達している場合、コントローラは運転(RUN)に退出する。Vbmf(pp)<Vbmf(run)の場合、コントローラは、Vbmf(run)<Vbmf(pp)になるまで、あるいはSTARTルーチン全体が反復される再始動タイムアウトが生じるまでVBMF状態パターンにしたがって巻線をパルスし続ける。 FIG. 10 shows a flowchart of the START operation. The software checks the motor rpm to determine if the motor is stationary or already rotating. When stationary, the output of the DC: DC converter is pressurized according to the VBMF state, and an open loop stepping pattern is initiated to sequentially pressurize the phase from the VBMF state start position. After the start sequence, the output of the DC: DC converter is disabled and the motor Vbmf is measured. If the motor has reached a sufficient rpm such that Vbmf (run) <Vbmf (pp), the controller exits to run (RUN). If Vbmf (pp) <Vbmf (run), the controller turns the windings according to the VBMF state pattern until Vbmf (run) <Vbmf (pp) or until a restart timeout occurs where the entire START routine is repeated. Continue to pulse.
図11に、運転(RUN)動作のフローチャートを示す。運転(RUN)は、赤外線制御入力352、AN4のVDC入力、ならびにAN0、AN1およびAN2のVbmfおよびより低いmosfet364〜366Vds電圧を継続的にポーリングし、VBMF状態を更新する。モータが運転している間、DC:DCコンバータ出力波形タイミングのVbmf検出は、感度の高いA・D読取値を必要とせず、したがって、入力AN0〜AN2は、モータ巻線の共通接続Com413を基準とする単純なレベル検出のために、コンパレータ406〜408に多重化される。
FIG. 11 shows a flowchart of the operation (RUN) operation. Run (RUN) continuously polls the
運転(RUN)の間ずっと、下側mosfet364〜366のうちの1つは完全にONになり、mosfetドレイン−ソース電圧(Vds(on))は、対応するA/D入力AN0〜AN2において測定することができる。mosfet364〜366ドレイン−ソース抵抗(Rds(on))およびフィルタインダクタ400〜402の抵抗(Rf)は既知なので、これにより、Iw=Vds(on)/(Rds(on)+Rf)によって得られる、関連付けられたモータ巻線電流の推定が可能になる。これにより、巻線電流が通常の運転(RUN)動作で経験されるよりも高い、過負荷またはエラーの多い動作モードが識別される過剰な巻線電流を検出することが可能になる。 During operation (RUN), one of the lower mosfets 364-366 is fully ON and the mosfet drain-source voltage (Vds (on)) is measured at the corresponding A / D inputs AN0-AN2. be able to. Since the mosfet 364-366 drain-source resistance (Rds (on)) and the resistance (Rf) of the filter inductors 400-402 are known, this gives the association obtained by Iw = Vds (on) / (Rds (on) + Rf) The estimated motor winding current can be estimated. This makes it possible to detect an excessive winding current in which an overload or errory mode of operation is identified that is higher than that experienced in normal operation (RUN) operation.
図12に、モータのVbmfとのDC:DC出力波形の運転(RUN)モード同期と、所望の出力波形を生成するためのPWM信号発生とのフローチャートを示す。好ましい実施形態では、これは、PWMカウンタ/タイマーによってトリガされる割り込みサービスルーチン(ISR)である。代替的には、独立したタイマーからトリガしても、あるいはポーリングしてもよい。 FIG. 12 shows a flowchart of operation (RUN) mode synchronization of a DC: DC output waveform with the motor Vbmf and generation of a PWM signal for generating a desired output waveform. In the preferred embodiment, this is an interrupt service routine (ISR) triggered by a PWM counter / timer. Alternatively, it may be triggered from an independent timer or polled.
コンパレータ406〜408がモータ巻線電圧410、411および412がモータCom413と交差することを検出すると、関連付けられたコンパレータの出力の状態が変わり、Vbmfゼロ交差(Vzx)イベントが検出される。
When comparators 406-408 detect that
連続するVzxイベントの間隔は、ステップ時間と呼ぶことができ、60電気角度のモータバックemf波形に対応する。 The interval between successive Vzx events can be referred to as a step time and corresponds to a motor back emf waveform of 60 electrical angles.
ステップ時間の持続時間は、マイクロプロセッサ368の内部クロックによってインクリメントされるステップタイマーによって測定される。各Vzxイベントにおいて、現在のステップタイマーの値は変動可能なTstepに保存され、ステップタイマーは次のステップ周期をタイミング設定するように再設定される。
The duration of the step time is measured by a step timer that is incremented by the
WaveTablePWMデータは、PWM ISRによって継続的に更新され、モータVbmf波形に同期されなければならない、変動可能なWaveAddressによってインデックスが付される。 WaveTablePWM data is indexed by a variable WaveAddress that must be continuously updated by the PWM ISR and synchronized to the motor Vbmf waveform.
WaveTablePWMデータは、7ビット振幅解像度で1ステップにつき128個のインクリメントに分割される。これは、低い音響的ノイズと、モータrpm範囲と、マイクロプロセッサクロック速度と、PWM周辺仕様との良好な妥協点を与えることができる。代替的には、異なるマイクロプロセッサハードウェアプラットフォーム、ならびに異なるモータまたは動作状況に合うように、より高い分解能、またはより低い分解能を採用してもよい。 WaveTablePWM data is divided into 128 increments per step with 7-bit amplitude resolution. This can provide a good compromise between low acoustic noise, motor rpm range, microprocessor clock speed, and PWM peripheral specifications. Alternatively, higher or lower resolution may be employed to suit different microprocessor hardware platforms, as well as different motors or operating conditions.
遮断が5PWM周期ごとに生じる場合、PWM周波数は125kHzであり、PWM遮断レートが25kHzとなる。 If blockage occurs every 5 PWM periods, the PWM frequency is 125 kHz and the PWM block rate is 25 kHz.
モータは、1回転につき48ステップまたは6144個のWaveTablePWMインクリメントを有する3相16極機械である。
The motor is a 3-
最大rpmは、25kHz/6144インクリメント×60秒=244rpmである最大WaveTablePWM更新周波数によって制限される。これは、rpmが安全上の理由により約200rpmに制限されることが一般的であるシーリングファンについて適切である。 The maximum rpm is limited by the maximum WaveTablePWM update frequency, which is 25 kHz / 6144 increments × 60 seconds = 244 rpm. This is appropriate for ceiling fans where rpm is typically limited to about 200 rpm for safety reasons.
Vbmfコンパレータ406〜408は、メインRUNルーチン中にポーリングされ、VBMF状態を更新する。RUN PWM ISRへのエントリ時にVBMF状態の変化が検出された場合、ステップタイマーは、リセットされる前にTstepに保存され、すべてのPWM出力は、新しいVBMF状態について正しいWaveTablePWM値に設定される。 Vbmf comparators 406-408 are polled during the main RUN routine to update the VBMF state. If a change in VBMF state is detected upon entry to the RUN PWM ISR, the step timer is saved to Tstep before being reset and all PWM outputs are set to the correct WaveTablePWM value for the new VBMF state.
410、411および412におけるDC:DC出力電圧波形が、実際のモータVbmf420、421および422より遅れている場合、モータVbmfは、DC:DC出力を進め、次のVzxイベントをより早くトリガし、これにより、後のTstepを低減し、位相ラグエラーを低減する。
If the DC: DC output voltage waveform at 410, 411 and 412 is behind the
410、411および412におけるDC:DC出力波形が、実際のモータVbmf420、421および422をリードしている場合、モータVbmfはコンバータ出力に追加の負荷をかけ、それにより、次のVzxイベントを遅延させ、次のTstepを増大させ、これにより位相リードエラーを低減する。
If the DC: DC output waveform at 410, 411 and 412 is leading the
DC:DCコンバータ出力波形およびVbmfが、60degE未満の電気周波の画分による同期から出る場合、モータVbmfによってDC:DCコンバータ出力にかけられた電気的負荷は、システムを同期に戻すために、後のVzxイベントのタイミングをシフトする。ファンの惰力が高いことに起因して、モータrpmは、1つの電気周波にわたり大幅には変化せず、したがって、Vzx検出ルーチンは、同期のエラーを継続的に修正することができる。 If the DC: DC converter output waveform and Vbmf come out of synchronization with an electrical frequency fraction less than 60 degE, the electrical load applied to the DC: DC converter output by the motor Vbmf will later be returned to synchronize the system. Shift timing of Vzx event. Due to the high fan repulsion, the motor rpm does not change significantly over one electrical frequency, so the Vzx detection routine can continually correct for synchronization errors.
フィルタインダクタ400〜402およびキャパシタ403〜405は、SPWMインバータスイッチ361〜366の出力から、410、411および412におけるDC:DC出力波形を結合解除し、それにより、モータVbmf420、421および422は、Vzxイベント検出タイミングに影響を与えることができるようになり、モータ巻線のSPWM変調をバックEMF RPS検出と連携して使用できるようになる。
Filter inductors 400-402 and capacitors 403-405 decouple the DC: DC output waveform at 410, 411 and 412 from the outputs of SPWM inverter switches 361-366, so that
Tstepを更新した後、次のStepに関する各WaveTablePWMインクリメントの周期は、
Tinc=ステップタイマー/128
として計算され、第1のインクリメントは、
Tinc−>Tupdate
となる。
After updating Tstep, the period of each WaveTablePWM increment for the next Step is
Tinc = step timer / 128
And the first increment is
Tinc-> Tupdate
It becomes.
PWM ISRごとに、WaveAddressをインクリメントすべきかどうかを判断するために、ステップタイマーを確認する。 For each PWM ISR, check the step timer to determine whether WaveAddress should be incremented.
Tupdate<ステップタイマーのとき、WaveAddressはインクリメントされ、TupdateはTincだけ増加する。 When Tupdate <step timer, WaveAddress is incremented and Tupdate is increased by Tinc.
WaveAddressが更新された場合、その値用のWaveTablePWMデータがメモリから取り出され、設定速度値によってスケーリングされ、次いで、実際のDC:DCコンバータPWMデューティサイクルレジスタを更新するために使用される。 When WaveAddress is updated, WaveTablePWM data for that value is retrieved from memory, scaled by the set speed value, and then used to update the actual DC: DC converter PWM duty cycle register.
モータ巻線に印加される、得られた電圧はデジタル化されたWaveTablePWMデータのアナログバージョンであり、モータVbmf電圧に同期され、振幅全体は速度制御信号に比例する。 The resulting voltage applied to the motor winding is an analog version of the digitized WaveTable PWM data, synchronized to the motor Vbmf voltage, and the overall amplitude is proportional to the speed control signal.
図13に、DC:DCコンバータの出力駆動電圧波形410、411および412と、最も低い位相Vbmfが各周期に0Vにスイッチされる0Vレールを基準とする巻線の共通ポイント413とを示す。
FIG. 13 shows the output
図14に、A位相410のインバータ出力駆動電圧波形の詳細のみを示す。 FIG. 14 shows only the details of the A-phase 410 inverter output drive voltage waveform.
図13を見ると、周期210〜330degE中、A位相410の電圧はBph411またはCph412よりも低いことが分かる。図14を見ると、これは、この周期中、Aph410の出力を0Vに引くために継続的に加圧されるA位相のより低いmofet364に変換することが分かる。実際には、電圧は、スイッチおよびフィルタインダクタにわたる電圧降下に起因して、ゼロをわずかに上回る。これは、スイッチオン抵抗およびフィルタインダクタ抵抗が知られているので、位相電流の合理的な推定を判断するために使用することができる。これは、障害状態(始動中の不安定性または発振、あるいは運転中の同期のドロップアウト)を判断するために、実際の電力使用量をロギングまたは表示するために、あるいはモータをより正確に制御するために、監視目的で使用することができる。
Referring to FIG. 13, it can be seen that the voltage of the
図15に、シャットダウン(SHUTDOWN)動作のフローチャートを示す。シャットダウン(SHUTDOWN)は、VDCが9.5Vを下回るまで降下したときに、すべての状態からトリガされる。 FIG. 15 shows a flowchart of the shutdown (SHUTDOWN) operation. Shutdown (SHUTDOWN) is triggered from all states when VDC drops below 9.5V.
すべてのマイクロコントローラ368の周辺機器およびI/Oは、最低電流ドレイン状態に設定され、電流速度値は、低い電力のスリープ(SLEEP)モードに入る前にEEPROMに保存される。
All
スリープ(SLEEP)が起動すると、マイクロコントローラ368のA/Dが再びイネーブルされ、AN4、Aph410、Bph411およびCph412のVDC入力と、AN0、AN1およびAN2の入力とを読み取り、VBMF状態を更新する。
When Sleep (SLEEP) is activated, the A / D of
VDCが10.5Vを上回って上昇した場合、シャットダウン(SHUTDOWN)は終了し、リセット(RESET)になる。 If VDC rises above 10.5V, shutdown (SHUTDOWN) ends and reset (RESET).
VBMF状態が多数のサイクルにわたって変更されないままであった場合、ロータは静止していると見なされ、VBMF状態は、次のパワーオンリセットの際にリコールされるように、EEPROMメモリに保存される。 If the VBMF state has remained unchanged for a number of cycles, the rotor is considered stationary and the VBMF state is saved in EEPROM memory for recall at the next power-on reset.
本発明の例示的な実施形態について詳細に説明してきたが、当業者には明確となるように、本発明の範囲内において、多くの変形形態が可能である。 Although exemplary embodiments of the present invention have been described in detail, many variations are possible within the scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.
〔実施の態様〕
(1) 複数のファンブレードを駆動するためのECモータと、
バックEMFを使用してロータ位置を判断するように構成され、前記ロータ位置および所定の命令にしたがって前記モータを加圧するように構成されたモータコントローラと
を備える、シーリングファン。
(2) 前記コントローラが、出力フィルタをもつDC−DCコンバータを含む、実施態様1に記載のファン。
(3) 前記出力フィルタが多相LCフィルタである、実施態様2に記載のファン。
(4) 前記コンバータが、同期降圧型コンバータである、実施態様2または3に記載のファン。
(5) 前記コントローラが、前記モータの端子電圧のゼロ交差に基づいて前記ロータ位置を判断するように構成された、実施態様1〜4のいずれかに記載のファン。
Embodiment
(1) an EC motor for driving a plurality of fan blades;
A ceiling fan comprising: a motor controller configured to determine a rotor position using a back EMF and configured to pressurize the motor according to the rotor position and a predetermined command.
(2) The fan according to
(3) The fan according to embodiment 2, wherein the output filter is a polyphase LC filter.
(4) The fan according to embodiment 2 or 3, wherein the converter is a synchronous step-down converter.
(5) The fan according to any one of
(6) 前記出力フィルタが、前記モータの巻線から、前記コンバータでスイッチされたPWM出力電圧を分離する、実施態様4に記載のファン。
(7) 前記所定の命令が、停止すると前記ロータ位置を記憶する停止シーケンスを含む、実施態様1〜6のいずれかに記載のファン。
(8) 前記所定の命令が、最後に停止したロータ位置に依存する開始シーケンスを含む、実施態様7に記載のファン。
(9) 前記所定の命令が、少なくとも1つのSPWMスイッチング構成を含む、実施態様1〜8のいずれかに記載のファン。
(10) 前記所定の命令が複数のSPWMスイッチング構成を含み、前記コントローラが、速度に基づいてスイッチング構成を選択するように構成された、実施態様9に記載のファン。
(6) The fan according to embodiment 4, wherein the output filter separates the PWM output voltage switched by the converter from the winding of the motor.
(7) The fan according to any one of
(8) The fan according to embodiment 7, wherein the predetermined command includes a start sequence depending on the position of the rotor that has stopped last.
(9) A fan according to any of embodiments 1-8, wherein the predetermined command includes at least one SPWM switching configuration.
10. The fan of embodiment 9, wherein the predetermined instruction includes a plurality of SPWM switching configurations, and the controller is configured to select a switching configuration based on speed.
(11) 前記所定の命令が、1つまたは複数の障害状況に基づくシャットダウン状態を含む、実施態様1〜10のいずれかに記載のファン。
(12) 前記障害状況が、低入力電圧、温度過上昇、および高始動電流を含む、実施態様11に記載のファン。
(13) 前記モータの単相が、順次、負DC電源レールに継続的に接続されるとき、前記高始動電流が、前記モータの単相の電圧に基づいて判断される、実施態様12に記載のファン。
(14) 前記バックEMFを判断するために、前記コントローラに前記モータの端子電圧を供給するための減衰およびフィルタ回路をさらに備える、実施態様5に記載のファン。
(15) 前記開始シーケンスの成功の機会が50%よりも良好である、実施態様8に記載のファン。
(11) The fan according to any of embodiments 1-10, wherein the predetermined command includes a shutdown state based on one or more fault conditions.
12. The fan of
(13) The
(14) The fan according to embodiment 5, further comprising an attenuation and filter circuit for supplying a terminal voltage of the motor to the controller to determine the back EMF.
(15) The fan of embodiment 8, wherein the chance of success of the start sequence is better than 50%.
(16) 前記所定の命令が、超低電力スタンバイ状態を含む、実施態様1〜15のいずれかに記載のファン。
(17) 前記モータが3相モータであり、前記コントローラが3相コントローラである、実施態様1〜16のいずれかに記載のファン。
(18) シーリングファンを制御するための方法であって、
ECモータのバックEMFを判断することと、
前記バックEMFおよび所定の命令に基づいて前記ファンを駆動させるように、前記モータを加圧することと
を含む、方法。
(19) 前記所定の命令が、1つまたは複数のSPWMスイッチング構成を含む、実施態様18に記載の方法。
(20) 前記モータを加圧するために同期降圧型コンバータを出力フィルタリングすることをさらに含む、実施態様18または19に記載の方法。
(16) The fan according to any one of embodiments 1-15, wherein the predetermined command includes an ultra-low power standby state.
(17) The fan according to any one of
(18) A method for controlling a ceiling fan,
Determining the back EMF of the EC motor;
Pressurizing the motor to drive the fan based on the back EMF and a predetermined command.
19. The method of embodiment 18, wherein the predetermined instruction includes one or more SPWM switching configurations.
20. The method of embodiment 18 or 19, further comprising output filtering a synchronous buck converter to pressurize the motor.
(21) 前記モータを停止させることと、停止したときに前記ロータの場所を記憶することとをさらに含む、実施態様18〜20のいずれかに記載の方法。
(22) 最後に停止したロータ位置に基づいて、前記モータを始動させることをさらに含む、実施態様21に記載の方法。
21. A method according to any of embodiments 18-20, further comprising stopping the motor and storing the location of the rotor when stopped.
22. The method of embodiment 21, further comprising starting the motor based on the last stopped rotor position.
Claims (22)
バックEMFを使用してロータ位置を判断するように構成され、前記ロータ位置および所定の命令にしたがって前記モータを加圧するように構成されたモータコントローラと
を備える、シーリングファン。 An EC motor for driving a plurality of fan blades;
A ceiling fan comprising: a motor controller configured to determine a rotor position using a back EMF and configured to pressurize the motor according to the rotor position and a predetermined command.
ECモータのバックEMFを判断することと、
前記バックEMFおよび所定の命令に基づいて前記ファンを駆動させるように、前記モータを加圧することと
を含む、方法。 A method for controlling a ceiling fan,
Determining the back EMF of the EC motor;
Pressurizing the motor to drive the fan based on the back EMF and a predetermined command.
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