JP2014511103A - 単相交流永久磁石モータのセンサレス・ダイナミック駆動方法およびシステム - Google Patents

Abstract

モータコイルの逆起電力に対する測定を行い、逆起電力の波形によって、モータコイル中を流れる電流方向と持続時間をコントロールし、それぞれの逆起電力波形の半周期は、通電エリアと待電エリア、又は前待電エリア、通電エリアおよび後待電エリアなどに分けられており、通電エリアにおいて電流をモータコイルに流せることによって、モータ回転子が効果的に駆動される、単相交流永久磁石モータのセンサレスダイナミック駆動方法とシステム。当該方法とシステムはモータの構造を簡略化し、モータをコンパクトにし、モータのコストを低減し、モータの信頼性を増強するだけでなく、モータの起動性能を増強し、モータの効率を向上する。

Description

本発明は単相交流永久磁石モータの駆動に関するもので、特に単相交流永久磁石モータのセンサレスダイナミック駆動方法および駆動システムに関するものである。

単相交流永久磁石モータは、モータと駆動装置のコストが低く、構造が簡単であることによって、数多くの分野に幅広く使われている。例えば、ＰＣ中の冷却ファンと洗濯機の排水ポンプなど。図１に示されているのは、単相交流永久磁石モータの構造略図で、モータには回転子コア１、回転子磁石鋼（図の中には回転子の磁石鋼Ｎ極２１、回転子の磁石鋼Ｓ極２２が示されている）、固定子コア３、モータコイル（図の中にはモータコイルの入力端子４１、モータコイルの出力端子４２が示されている）である。当該モータの駆動システムには通常ホール素子５が必要で、必ず正確かつ確実にモータ回転子の磁石鋼近くに取り付けられることによって、正確かつ確実に回転子モータの回転子の位置を検出する。駆動システムはホール素子をモータ回転子の位置センサーとして、回転子の位置を検出し、回転子の位置によって、切り替え電流に必要とするコントリール信号を発生する。

ホール素子をセンサーとして回転子の位置を検出するセンサー付き駆動システムにおいて、ホール素子を適正に正しい位置に取り付け、当該位置に確実に維持させるために、モータの中に数多くの付加の留め具を使用せざるを得なく、ホール素子と留め具の使用は一定のモータのスペースを占めることになる。そのため、センサー付き駆動システムにおいて、ホール素子の使用によって、モータのコストや体積および信頼性などはいずれも影響を受ける。そのため、如何にセンサレス駆動方式を使ってモータの効果的な駆動を実現するかということは、本分野技術の将来の発展方向を示している。

上記既存技術の不足を補い、単相交流永久磁石モータのセンサレスダイナミック駆動方法およびシステムを提供し、センサーを使わずに回転子の位置を検出して、モータに対する効果的な駆動を実現することができる。

１）前記単相交流永久磁石モータのモータコイルに電流を入力して、前記単相交流永久磁石モータのモータ回転子を回転させ、２）前記入力電流を遮断して、前記モータコイルの逆起電力を測定し、前記逆起電力が検出できるかどうかを判断し、検出できれば、ステップ３）を実施し、検出できないと、ステップ１）に戻り、３）前記逆起電力の波形に現れる第１のゼロ通過点を測定し、第１のゼロ通過点後、一定の時間を待つか或いは直接前記モータコイルに電流を入力して、前記入力電流の方向と前記逆起電力の当面の方向を同様にし、前記待機時間と前記入力電流の持続時間は前記単相交流永久磁石モータのモータパラメータやモータの負荷およびユーザーのモータ起動時間に対する要求によって総合的に設定し、前記入力電流が前記逆起電力波形の第２のゼロ通過点になる前にすでに遮断されるようにし、前記第２のゼロ通過点の後はステップ４）を実施し、４）前記逆起電力波形の当面半周期内において、先ず一定の時間を待ってから、或いは直接前記単相交流永久磁石モータに電流を入力し、前記入力電流の方向と前記逆起電力波形の当面半周期の方向を同様にし、前記待機時間と前記入力電流の持続時間は前記逆起電力波形の当面半周期の前の半周期時間によって設定し、前記入力電流が前記当面半周期が終わる前にすでに遮断されるようにし、５）当面半周期が終わるとモータ回転子の速度を測定し、前記回転子の速度が事前設定の速度に達しているかどうかを判断し、事前設定速度に達していたらダイナミック駆動が終了され、達していないと、ステップ４）に戻り、前記逆起電力波形の次の半周期内のコントロールに入る、上記ステップからなる単相交流モータのセンサレスダイナミック駆動方法。

好ましい技術手段において、
前記ステップ１）には具体的に次のステップが含まれる。第１設定時間内において、前記単相交流永久磁石モータのモータコイルに第１電流を入力し、前記第１電流を遮断し、第２設定時間内において、前記単相交流永久磁石モータのモータコイルに第２電流を入力するが、前記第１電流はパルス電流で、デューティ比は２０％〜９０％で、前記第２電流方向は前記第１電流方向と逆になっている。

前記第１設定時間と前記第２時間は前記単相交流永久磁石モータのモータパラメータやモータの負荷およびユーザーのモータ起動時間に対する要求によって総合的に設定する。

ステップ２）には具体的に次のステップが含まれる。前記第２設定時間後に前記第２電流を遮断し、前記モータコイルの逆起電力を測定し、前記電気モータコイルの逆起電力が検出できるかどうかを判断し、検出できれば、ステップ３）を実施し、検出できないと、ステップ１）に戻る。

前記ステップ３）中の待機時間は前記第２設定時間の０％〜５０％で、前記ステップ３）中の入力電流持続時間は前記第２設定時間の１０％〜８０％である。

前記ステップ４）中の待機時間は前記逆起電力波形の当面半周期の前の半周期時間の０％〜５０％で、前記ステップ４）中の入力電流の持続時間は前記逆起電力の当面半周期の前の半周期時間の５０％〜９０％で、前記待機時間と前記入力電流持続時間との和は前記逆起電力の当面半周期の前の半周期時間に比べて短い。

前記ステップ５）中の事前設定速度値はモータ回転に必要とする安定した速度の７０〜９５％である。

本発明の技術問題を解決するためのさらなる技術手段：
パワースイッチフルブリッジやパワースイッチバルブ駆動回路、逆起電力検出回路およびコントロール回路を含み、前記単相交流永久磁石モータのモータコイルは前記パワースイッチフルブリッジの２つのブリッジアームの間を繋ぎ、前記逆起電力検出回路は前記単相交流永久磁石モータのモータコイル両端の逆起電力に対して検出を行い、検出結果を前記コントロール回路中に入力し、前記コントロール回路は上記センサレスダイナミック駆動方法によってコントロール信号を出力して、前記パワースイッチバルブ駆動回路をコントロールしてパワースイッチフルブリッジの作動を駆動し、これによって、前記モータコイル中の電流の流れと方向をコントロールする、単相交流永久磁石モータのセンサレスダイナミック駆動システム。

本発明を既存技術と比較した有益な効果：
本発明の単相交流永久磁石モータのセンサレスダイナミック駆動方法は、モータコイル両端の逆起電力を検出し、逆起電力の波形によってモータコイルの中を流れる電流の方向と持続時間をコントロールし、モータコイルの中を流れる電流がそれぞれの逆起電力波形の半周期時間内に「通電エリア」、「待電エリア」又は「前待電エリア」、「通電エリア」と「後待電エリア」を経過するようにし、これによってモータ回転子が効果的に駆動されるようにする。従来の技術に比べて、「前待電エリア」や「通電エリア」および「後待電エリア」入力電流を設置する手段は比較的優れた技術手段で、それぞれの逆起電力波形の半周期時間内において、電流によって駆動される「通電エリア」の前に「前待電エリア」を設置することによって、効果的に電磁トルクを発生させる時間内にモータコイルに電流を入力して、モータ中に入力される電流が効果的で利用されるようにし、電流による電磁トルク発生が難しいエリアを避けることによって、モータコイルの電気ロスを低減することができる。

図１は既存技術中の単相交流永久磁石モータの構造見取図である。
図２は本発明の具体的な実施方式中に記載のモータ回転子の位置、モータコイル両端の逆起電力、モータコイル中を流れる電流および発生された電磁トルクなど４者の理想的な状態での関係見取図である
図３は本発明の具体的な実施方式の単相交流永久磁石モータのセンサレスダイナミック駆動方法のフローチャートである。
図４は本発明の具体的な実施方式の単相交流永久磁石モータのセンサレスダイナミック駆動方法のステップＰ１）中の入力電流の見取図である。
図５は本発明の具体的な実施方式の単相交流永久磁石モータのセンサレスダイナミック駆動方法のステップＰ４）とＰ５）中から検出された逆起電力波形と入力電流の見取図である。
図６は本発明の具体的な実施方式の単相交流永久磁石モータのセンサレスダイナミック駆動システムの電気回路構造図である。

次は具体的な実施方式に合わせて、添付図と対照しながら、本発明についてさらに詳しく説明するものとする。

本発明のセンサレスダイナミック駆動方式のコントロール構想：図２に示されているのは、単相交流永久磁石モータの起動中、モータ回転子の位置やモータコイル両端の逆起電力、モータコイル中を流れる電流および発生される電磁トルクなど４者の理想的な状態での関係見取図である。図の中で、横座標はモータ回転子の回転角度で、正弦波形Ｓ１は対応するモータ回転子位置でのモータコイル両端逆起電力の波形図で、パルス波形Ｓ２と曲線Ｓ３は対応するモータ回転子位置において波形Ｓ２に示す電流を入力すると、モータ回転子に曲線Ｓ３に示す電磁トルクが発生するとのことを示し、モータ回転子は最初の運転方向に沿って引き続き回転することができる。上記関係見取図は理想的な情況における、本発明の実際コントロールに対して提出された、センサレス駆動方法で、逆起電力波形に対する検出を行うが、起動の初期は、モータコイルの逆起電力が小さいため、検出できないので、モータコイル両端の逆起電力が検出できるまで、モータコイルに電流を入力し続けることによってモータを回転させる。さらに詳しく言うと、逆起電力波形のゼロ通過点を測定することによって、逆起電力の半周期時間が得られる。ところが、逆起電力波形の半周期時間は起動が進むにつれ短くなり、つまり、当面の半周期時間はいつも前の半周期時間より短い。そのため、一旦逆起電力波形が検出されると、逆起電力波形中の前の半周期時間を当面の半周期時間の参考値として、当面の半周期内に入力される電流をコントロールすることができる。モータコイル中にいつ電流を入力するか、電流の持続時間、いつ電流を遮断するかなどをコントロールすることによって、電磁トルクをコントロールし、さらに、モータ回転子の回転速度を絶えず増加させ、必要とする安定な速度に段々接近させ、最終的に安定した回転になるようにして、ダイナミック駆動が完了される。逆起電力波形を利用して電流切り替え時期を選択する場合、２つの情況がある。その一は、起動初期の後に検出された逆起電力の第１半周期、その二は、逆起電力の第１半周期後のそれぞれの周期である。第１の情況において、検出されたのは逆起電力の第１半周期で、前の半周期時間より短いことを根拠としていつ電流を入力するか、電流の持続時間、いつ遮断するかなどを判断する。そのため、当該第１半周期内のコントロールは前記単相交流永久磁石モータのモータパラメータやモータの負荷およびユーザーのモータ起動時間の要求によって、待機時間と電流持続時間などを総合的に設定し、これによって、いつ電流を入力するか、電流持続時間、いつ電流を遮断するかなどをコントロールする。第２の情況において、検出されたのは逆起電力の第１半周期の後のそれぞれの周期で、いずれも前の半周期時間を当面半周期時間の参考値としていつ電流を入力するか、電流持続時間、いつ電流を遮断するかなどを判断する。そのため、これらの半周期内のコントロールは、当面半周期の前の半周期時間によって、待機時間や電流持続時間を設定し、これによって、いつ電流を入力するか、電流持続時間、いつ遮断するかなどをコントロールする。

図３に示されているのは、本具体的な実施方式の単相交流永久磁石モータのセンサレスのダイアミック駆動方法で、モータ回転子をコントロールして、次第に起動初期、起動初期後の逆起電力第１半周期、後のそれぞれの半周期を経過することによって、ダイナミック駆動が完了され、安定した回転に入る。ダイナミック駆動方法には次のステップが含まれる。

Ｐ１）モータコイルにパルス電流を入力して、モータ回転を回転させる。
このステップは起動初期のコントロールで、起動の前に、モータ回転子はモータのコギングトルク（Ｃｏｇｇｉｎｇ ｔｏｒｑｕｅ）に対応する安定点上に置かれ、モータコイルに電流を入力すると、モータ回転子は回転子磁石鋼によって生じる磁場とモータコイル中を流れる電流の作用によって電磁トルクが発生されるが、当該電磁トルクは回転子をモータのコギングトルク（Ｃｏｇｇｉｎｇ ｔｏｒｑｕｅ）に対応する安定点から引き出すとともに、次第に当該入力電流に対応する安定点に接近させる。

Ｐ２）入力電流を遮断し、モータコイル両側の逆起電力に対する測定を行い、モータコイルの逆起電力が検出できるかどうかを判断する。検出できればステップＰ３）を実施し、検出できないとステップＰ１）に戻る。

このステップは依然として起動初期のコントロールと見做し、ステップＰ１）中のモータ回転子が回転する時に入力電流を遮断すると、モータは慣性の作用によって引き続き回転されるが、この時モータコイル中の電流信号はゼロで、モータコイルポートに現れる電圧はモータコイルの逆起電力であり、モータコイルの逆起電力を測定することによって、この時に逆起電力が検出できると、起動の初期が完了され、起動初期後の逆起電力第１半周期コントロールプロセスに入ったと見做し、この時に逆起電力が検出できないと、逆起電力が測定できるまで、引き続きステップＰ１）とＰ２）を繰り返さなければならない。

好ましい実施例において、図４に示されているとおり、ステップＰ１）中、具体的に次の方式によって電流が入力される。第１設定時間Ｔ１内に第１電流Ａ１（説明の便利のために、本具体的な実施方式中では図に示された第１電流Ａ１の方向を正方向とする）を入力し、それから第１電流Ａ１を遮断し、第２設定時間Ｔ２内に第２電流Ａ２を入力する。第１電流Ａ１はパルス電流で、デューティ比は２０％〜９０％である。第２電流Ａ２は第１電流Ａ１の方向と逆になっており、反対方向の電流である。第１設定時間Ｔ１と第２設定時間Ｔ２は、単相交流永久磁石モータのモータパラメータやモータの負荷およびユーザーのモータ起動時間に対する要求によって総合的に設定する。第１設定時間Ｔ１が設定されると、第１電流Ａ１の持続時間内にモータが対応する第１電流Ａ１の安定点まで回転できることが保証できる。モータが当該安定点まで回転された後、電流を遮断し、反対方向の電流、つまり第２電流Ａ２を入力すると、モータは当該第２電流Ａ２の作用によって引き続き回転され、これによってモータ回転子を回転させる。

図４に示されている通り、ステップＰ２）は、具体的に言うと、第２設定時間Ｔ２後（図中のｔ’時刻）に、第２電流Ａ２を遮断し、モータコイルの逆起電力に対する測定を行い、モータコイルの逆起電力が検出できるかどうかを判断し、検出できればステップＰ３）を実施し、検出できないとステップＰ１）に戻り、引き続き電流Ａ１を入力し、第１電流Ａ１を遮断し、第２電流Ａ２を入力し、それから第２電流Ａ２を遮断し、逆起電力が検出できるまで、逆起電力を測定し続ける。

逆起電力が検出されると、起動初期後の逆起電力第１半周期コントロールプロセス、つまりステップＰ３）に入る。

Ｐ３）逆起電力波形が現れる第１ゼロ通過点を測定し、第１ゼロ通過点の後、一定の時間待ってからモータコイルに電流を入力し、入力電流を一定の時間持続させてから、電流を遮断し、第２ゼロ通過点になるのを待ち、その後ステップＰ４）を実施する。電流を入力する前の待機時間と入力電流の持続時間は、単相交流永久磁石モータのモータパラメータやモータの負荷およびユーザーの電気起動時間に対する要求によって総合的に設定するとともに、前記入力される電流が逆起電力波形の第２ゼロ通過点になる前にすでに遮断されるようにする。勿論、電流を入力する前に待機時間を設けず、直接電流を入力しても良い。しかし、入力電流の方向は逆起電力の当面の方向と同様である。

図５に合わせてステップＰ３）を説明する。図５中、Ｂａｃｋ−ｅｍｆに示されている波形は逆起電力の時間経過の波形で、Ｉに示されているパルスはモータコイルをコントロールするために入力した電流である。ｔ０時刻に逆起電力波形の検出が判断された後、逆起電力波形に現れる第１ゼロ通過点Ａを測定し、その時刻をｔ１時刻とし、ｔ１時刻の後、Ｔ３時間（「前待電エリア」）待ってから、電流を入力し、Ｔ４時間（「通電エリア」）持続させてから、電流を遮断し、Ｔ５時間（「後待電エリア」）待ってから、逆起電力波形が現れる第２ゼロ通過点の時刻をｔ２とする。Ｔ３の時間は０にすることができ、つまり、待機時間を設けず、直接電流を入力する。入力電流の方向について、電流入力の際、逆起電力の波形方向が反対方向である場合は、図２に示されているモータ回転子の位置やモータコイル両端の逆起電力、モータコイル中を流れる電流および発生された電磁トルクなどの４者の理想的な状態での関係見取図に合わせて、反対方向の逆起電力波形の下では反対方向の電流を入力すべきで、入力電流は図に示された逆の方向であることが分かる。時間Ｔ３、Ｔ４は単相交流永久磁石モータのモータパラメータやモータの負荷およびユーザーモータ起動時間に対する要求によって総合的に設定し、入力された電流が第２ゼロ通過点になる前に（つまり、ｔ２時刻の前に）すでに遮断されることを確保しなければならない。

図４に示された起動初期コントロールプロセスの好ましい手段において、起動初期後の逆起電力の第１半周期のコントロール中、好ましくて、待機時間は第２設定時間Ｔ２の０〜５０％に設定し、具体的に何の値を取るかは、単相交流永久磁石モータのモータパラメータやモータの負荷およびユーザーモータ起動時間に対する要求によって、上記データ範囲内で１つのデータを設定し、入力された電流が逆起電力波形方向に対応する電流方向と同様である場合、持続時間は第２設定時間Ｔ２の１０％〜８０％で、具体的に何の値を取るかは、単相交流永久磁石モータのモータパラメータやモータの負荷およびユーザーモータ起動時間に対する要求によって、上記データ範囲内で１つのデータを設定する。図５に示されているとおり、Ｔ３は０〜Ｔ２×５０％の値で、Ｔ４はＴ２×１０％〜Ｔ２×８０％の値である。

逆起電力の第１半周期の後、逆起電力に入ってからのそれぞれ半周期のコントロールプロセス、つまり、ステップＰ４）とＰ５）に入る。

Ｐ４）逆起電力波形の当面半周期において、先ず一定の時間を待ってから、単相交流永久磁石モータに電流を入力し、一定の時間電流を入力してから、電流を遮断し、当面半周期が終わるまで待つ。電流を入力する前の待機時間と電流入力の持続時間は、逆起電力波形の当面半周期の前の半周期時間によって設定するとともに、当面半周期が終わる前に前記入力電流がすでに遮断されるようにする。勿論、電流を入力する前に待機時間を設置しなく、直接電流を入力しても良い。しかし、入力電流の方向は逆起電力波形の当面半周期の方向と同様である。

引き続き図５に合わせてステップＰ４）を具体的に説明すると、ｔ２時刻後当面の半周期コントロールに入るが、先ずＴ６時間（「前待電エリア」）待ってから、電流を入力し、Ｔ７時間（「通電エリア」）持続させてから、電流を遮断し、Ｔ８時間（「後待電エリア」）待ってから、当面の半周期が終わる。Ｔ６時間は０にすることができ、つまり、待機時間を設けず、直接電流を入力することができる。入力電流の方向について、当面半周期内（ｔ２−ｔ３時刻内）に、逆起電力波形が正方向である場合、当面電流入力方向も図に示された方向でなければならない。しかし、Ｔ６、Ｔ７は前の半周期内（ｔ１−ｔ２時刻内）の時間によって設定し、当面の（つまり、ｔ３時刻に前）入力電流がすでに遮断されることを確保しなければならない。

好ましくて、待機時間は前の半周期時間の０％〜５０％で、入力電流の持続時間は前の半周期時間の５０％〜９０％であり、待機時間と入力電流の持続時間との和は前の半周期時間より短い。両者が具体的に何の値を取るかは、単相交流永久磁石モータのモータパラメータやモータの負荷およびユーザーのモータ起動時間に対する要求によって、上記データ範囲内で１つのデータを設定する。図５に示されているとおり、Ｔ６は０〜（ｔ２−ｔ１）×５０％の値で、Ｔ７は（ｔ２−ｔ１）×５０％〜（ｔ２−ｔ１）×９０％の値である。

Ｐ５）当面半周期が終わると、モータ回転子の速度を測定して、前記回転子の速度が事前設定の速度に達しているかどうかを判断し、事前設定の速度に達しているとダイナミック駆動は終わりになり、事前設定の速度に達していないと、ステップＰ４）に戻り、前記逆起電力波形の次の半周期内のコントロールに入る。好ましくて、事前設定速度値はモータ回転に必要とする安定速度の７０％〜９５％である。事前設定速度の具体的なデータはモータパラメータや回転システムの回転慣性、モータのコギングトルク（Ｃｏｇｇｉｎｇ ｔｏｒｑｕｅ）および要求される安定速度などによって決められる。事前設定速度を適正に選択することによって、モータがダイナミック駆動からスムーズに安定した駆動モードに入ることができる。

図５に合わせてステップＰ５）を詳しく説明すると、ｔ３時刻後に回転子の速度を測定し、回転子の速度が事前設定の速度に達しているかどうかを判断し、達していれば、ダイナミック駆動が終わりになり、達していないと、引き続きダイナミックダイナミック駆動コントロールを行い、次の半周期内のコントロールに入り、ｔ３時刻後は先ずＴ９時間（「前待電エリア」）待ってから、電流を入力し、Ｔ１０時間（「通電エリア」）持続させ、電流を遮断し、Ｔ１１時間（「後待電エリア」）待ってから、次の半周期のコントロールが終わる。ｔ４時刻になると、モータ回転子の速度を測定し、回転子の速度が事前設定速度に達しているかどうかを判断し、判断結果によってダイナミック駆動が終わりになるか、或いは引き続き次の半周期のコントロールに入るかを知り得る。

ステップＰ１）〜Ｐ５）を通じて、モータコイル中に電流を入力するコントロールを行い、モータの起動は起動初期や起動初期後の逆起電力第１半周期、逆起電力第１半周期後のそれぞれの半周期などの３つの段階を経過し、モータ回転子を入力電流の作用の下で起動させ、モータのセンサレスダイナミック駆動を実現する。その後、安定した駆動モードに入ると、既存技術中のコントロールプロセスによってモータコイル中の電流をコントロールすれば良い。

本具体的な実施方式中の単相交流永久磁石モータのセンサレスダイナミック駆動方法は、モータコイル両端の電圧に対する測定によって、逆起電力の測定を行い、逆起電力波形のモータコイル中を流れる電流方向と持続時間をコントロールすることによって、モータコイル中を流れる電流がそれぞれの逆起電力波形の半周期時間において、「前待電エリア」、「通電エリア」および「後待電エリア」を経過するようにし、モータ回転子が効果的に駆動されるようにする。それと同時に、電流駆動の「通電エリア」の前に「前待電エリア」を設置し、効果的に電磁トルクを発生できる時間内にモータコイルに電流を入力させ、モータ中に入力される電流が効果的に利用されるようにし、つまり、電流が電磁トルクを発生し難いエリアを避けることによって、モータコイルの電気ロスを低減する。

図６に示されている通り、具体的な実施方式中には単相交流永久磁石センサレスダイナミック駆動システムも提供されているが、その中には、パワースイッチフルブリッジ１００やパワースイッチ駆動回路２００、逆起電力測定回路３００およびコントロール回路４００などが含まれており、モータコイルＬはパワースイッチフルブリッジ１００の２つのブリッジアームの間を繋ぎ、逆起電力測定回路３００は単相交流永久磁石モータのモータコイルＬ両端の逆起電力に対して測定を行い、測定結果をコントロール回路４００中に入力し、コントロール回路４００はセンサレスダイナミック駆動方法によってコントロール信号を出力して、パワースイッチバルブ駆動回路２００をコントロールしてパワースイッチフルブリッジ１００の作動を駆動し、これによって、前記モータコイルＬ中を流れる電流をコントロールし、モータコイルＬを流れる電流は「前待電エリア」や「通電エリア」および「後待電エリア」を経過することによって、モータ回転子が効果的に駆動されるようにし、単相交流永久磁石モータのモータ回転子センサレスダイナミック駆動を実現する。

上記内容は具体的な最良の実施方式に合わせた、本発明に対するさらに詳しい説明であるが、本発明の具体的な実施はこれらの説明だけに限るものではない。本発明に関わる技術分野の一般技術者が、本は発明の構想を離れずに行われた、若干の代替又は明らかな変型、性能又は用途が同様であった場合、いずれも本発明の保護範囲に属すると見なす。

Claims (10)

1. １）前記単相交流永久磁石モータのモータコイルに電流を入力して、前記単相交流永久磁石モータのモータ回転子を回転させ、
   ２）前記入力電流を遮断して、前記モータコイルの逆起電力を測定し、前記逆起電力が検出できるかどうかを判断し、検出できれば、ステップ３）を実施し、検出できないと、ステップ１）に戻り、
   ３）前記逆起電力の波形に現れる第１のゼロ通過点を測定し、第１のゼロ通過点後、一定の時間を待つか或いは直接前記モータコイルに電流を入力して、前記入力電流の方向と前記逆起電力の当面の方向を同様にし、前記待機時間と前記入力電流の持続時間は前記単相交流永久磁石モータのモータパラメータやモータの負荷およびユーザーのモータ起動時間に対する要求によって総合的に設定し、前記入力電流が前記逆起電力波形の第２のゼロ通過点になる前にすでに遮断されるようにし、前記第２のゼロ通過点の後はステップ４）を実施し、
   ４）前記逆起電力波形の当面半周期内において、先ず一定の時間を待ってから、或いは直接前記単相交流永久磁石モータに電流を入力し、前記入力電流の方向と前記逆起電力波形の当面半周期の方向を同様にし、前記待機時間と前記入力電流の持続時間は前記逆起電力波形の当面半周期の前の半周期時間によって設定し、前記入力電流が前記当面半周期が終わる前にすでに遮断されるようにし、
   ５）当面半周期が終わるとモータ回転子の速度を測定し、前記回転子の速度が事前設定の速度に達しているかどうかを判断し、事前設定速度に達していたらダイナミック駆動が終了され、達していないと、ステップ４）に戻り、前記逆起電力波形の次の半周期内のコントロールに入る、
   上記ステップからなることを特徴とする単相交流モータのセンサレスダイナミック駆動方法。
2. 前記ステップ１）において、具体的に言うと、前記第１設定時間（Ｔ１）内において、前記単相交流永久磁石モータのモータコイルに第１電流を入力し、前記第１電流を遮断し、第２設定時間（Ｔ２）内において、前記単相交流永久磁石モータのモータコイルに第２電流を入力するが、前記第１電流はパルス電流で、デューティ比は２０％〜９０％で、前記第２電流方向は前記第１電流方向と逆になっている、ステップが含まれることを特徴とする請求項１に記載のセンサレスダイナミック駆動方法。
3. 前記第１設定時間（Ｔ１）と前記第２時間（Ｔ２）は前記単相交流永久磁石モータのモータパラメータやモータの負荷およびユーザーのモータ起動時間に対する要求によって総合的に設定する、ことを特徴とする請求項２に記載のセンサレスダイナミック駆動方法。
4. ステップ２）において、具体的に言うと、前記第２設定時間（Ｔ２）後に前記第２電流を遮断し、前記モータコイルの逆起電力を測定し、前記電気モータコイルの逆起電力が検出できるかどうかを判断し、検出できれば、ステップ３）を実施し、検出できないと、ステップ１）に戻る、ステップが含まれることを特徴とする請求項２に記載のセンサレスダイナミック駆動方法。
5. 前記ステップ３）中の待機時間は前記第２設定時間の０％〜５０％で、前記ステップ３）中の入力電流持続時間は前記第２設定時間の１０％〜８０％である、ことを特徴とする請求項１に記載のセンサレスダイナミック駆動方法。
6. 前記ステップ４）中の待機時間は前記逆起電力波形の当面半周期の前の半周期時間の０％〜５０％で、前記ステップ４）中の入力電流の持続時間は前記逆起電力の当面半周期の前の半周期時間の５０％〜９０％で、前記待機時間と前記入力電流持続時間との和は前記逆起電力の当面半周期の前の半周期時間より小さい、ことを特徴とする請求項１に記載のセンサレスダイナミック駆動方法。
7. 前記ステップ４）中の前記起電力波形の当面半周期時間は前記前の半周期内の２つのゼロ通過点から計算・予測できる、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のセンサレスダイナミック駆動方法。
8. ステップ４）中には、また前記逆起電力波形の当面半周期内の２つのゼロ通過点を検出して、前記逆起電力波形の当面半周期時間を計算することも含まれる、ことを特徴とする請求項７に記載のセンサレスダイナミック駆動方法。
9. 前記ステップ５）中の事前設定速度値はモータ回転に必要とする安定した速度の７０〜９５％である、ことを特徴とする請求項１に記載のセンサレスダイナミック駆動方法。
10. パワースイッチフルブリッジやパワースイッチバルブ駆動回路、逆起電力測定回路およびコントロール回路を含み、前記単相交流永久磁石モータのモータコイルは前記パワースイッチフルブリッジの２つのブリッジアームの間を繋ぎ、前記逆起電力測定回路は前記単相交流永久磁石モータのモータコイル両端の逆起電力に対して測定を行い、測定結果を前記コントロール回路中に入力し、前記コントロール回路は請求項１に記載のセンサレスダイナミック駆動方法によってコントロール信号を出力して、前記パワースイッチバルブ駆動回路をコントロールしてパワースイッチフルブリッジの作動を駆動し、これによって、前記モータコイル中の電流の流れと方向をコントロールする、ことを特徴とする単相交流永久磁石モータのセンサレスダイナミック駆動システム。
    
    

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