JP2019103309A - Motor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、モータ装置に関し、特に、2系統の駆動回路を有するモータ装置に関する。 The present invention relates to a motor device, and more particularly to a motor device having two drive circuits.
4極4スロットのモータや8極8スロットのモータなどの単相モータを用いたモータ装置が広く用いられている。このような単相モータのコイル構造は、1スロット毎に、CW(時計回り方向)、CCW(反時計回り方向)とを交互に反転させたものがある(例えば、特許文献1参照)。 Motor devices using single-phase motors such as 4-pole 4-slot motors and 8-pole 8-slot motors are widely used. The coil structure of such a single-phase motor is one in which CW (clockwise direction) and CCW (counterclockwise direction) are alternately inverted every slot (see, for example, Patent Document 1).
ところで、上記のようなコイル構造では、コイルからの引出線が同一方向に引き出される場合などにおいて、CW方向に巻回されたスロットとCCW方向に巻回されたスロットとで、巻数の相違が生じたり、コイル線の長さの相違が生じたりして、コイルの抵抗値が揃わなくなるという問題がある。コイルの抵抗値が互いに相違する2系統のコイルを2つの駆動回路で別々に駆動する場合、入力電流の波高値にばらつきが生じ、各駆動回路にかかる負荷が偏るという問題がある。このような問題は、1スロットの巻数にかかわらず発生するが、特に巻数が比較的少ない場合に、より顕著に発生する。 By the way, in the coil structure as described above, when the lead wire from the coil is drawn out in the same direction, etc., the number of turns differs between the slot wound in the CW direction and the slot wound in the CCW direction. In addition, there is a problem that the resistance values of the coils become uneven due to differences in the lengths of the coil wires. In the case where two systems of coils whose resistance values are different from each other are separately driven by two drive circuits, there is a problem that variations occur in the peak value of the input current, and the load applied to each drive circuit is uneven. Such a problem occurs regardless of the number of turns in one slot, but is more pronounced particularly when the number of turns is relatively small.
この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、2つの駆動回路に流れる入力電流のばらつきを抑えることができるモータ装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a motor device capable of suppressing variations in input current flowing through two drive circuits.
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、モータ装置は、モータと、モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置と、モータのロータの位置に応じて位置検出信号を出力する位置検出器とを備えるモータ装置であって、モータは、複数の磁極と、複数のティースのそれぞれに対して同一の方向に巻回された複数のコイルとを備え、複数のコイルのそれぞれは、互いに直列に接続された第1系統のコイルと、互いに直列に接続された第2系統のコイルとのいずれかに含まれ、ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせは、第1系統のコイルと第2系統のコイルとが交互に並ぶように周方向に並んでおり、モータ駆動制御装置は、それぞれ位置検出信号が入力される第1の駆動回路と第2の駆動回路とを有し、第1の駆動回路は、位置検出信号に基づいて、第1系統のコイルに通電し、第2の駆動回路は、位置検出信号に基づいて、第1系統のコイルに流れる電流の位相とは逆の位相の電流が流れるように、第2系統のコイルに通電する。 In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, a motor device includes a motor, a motor drive control device that controls driving of the motor, and a position detector that outputs a position detection signal according to the position of a rotor of the motor. A motor comprising a plurality of magnetic poles and a plurality of coils wound in the same direction for each of the plurality of teeth, each of the plurality of coils being in series with each other The combination of the teeth and the coil wound around the teeth, which are included in any of the connected first series coils and the second series coils connected in series with each other, is a combination of the first series coils and the first series coils. The motor drive control device has a first drive circuit and a second drive circuit to which position detection signals are input, and the coils of the second system are alternately arranged in the circumferential direction. 1 The drive circuit energizes the coil of the first system based on the position detection signal, and the second drive circuit operates the phase opposite to the phase of the current flowing in the coil of the first system based on the position detection signal. The coils of the second system are energized such that current flows.
好ましくは、位置検出信号は極性を有する信号であり、第2の駆動回路は、位置検出信号を、第1の駆動回路で処理される極性とは逆の極性の信号として処理することにより通電を行う。 Preferably, the position detection signal is a signal having a polarity, and the second drive circuit processes the position detection signal as a signal having a polarity opposite to that processed by the first drive circuit. Do.
好ましくは、第1の駆動回路と第2の駆動回路とのそれぞれは、第1の出力端子と第2の出力端子とを有するインバータ回路と、位置検出信号に基づいてインバータ回路の動作を制御する制御回路部とを有し、第1の駆動回路のインバータ回路は、第1の駆動回路の制御回路部の制御に基づいて第1系統のコイルに通電し、第2の駆動回路のインバータ回路は、第2の駆動回路の制御回路部の制御に基づいて第2系統のコイルに通電し、第1の駆動回路における第1の出力端子及び第2の出力端子と第1系統のコイルとが接続される極性と、第2の駆動回路における第1の出力端子及び第2の出力端子と第2系統のコイルとが接続される極性とは、共に同一であり、位置検出信号は、正負の2つの信号線により出力される信号であり、第1の駆動回路の制御回路部に接続されている位置検出信号の信号線の正負と、第2の駆動回路の制御回路部に接続されている位置検出信号の信号線の正負とは、互いに逆である。 Preferably, each of the first drive circuit and the second drive circuit controls an operation of the inverter circuit based on an inverter circuit having a first output terminal and a second output terminal, and a position detection signal. The inverter circuit of the first drive circuit is energized with the coil of the first system based on the control of the control circuit unit of the first drive circuit, and the inverter circuit of the second drive circuit is The coil of the second system is energized based on the control of the control circuit unit of the second drive circuit, and the first output terminal and the second output terminal of the first drive circuit are connected to the coil of the first system. And the polarity to which the first output terminal and the second output terminal in the second drive circuit and the coil of the second system are connected are the same, and the position detection signal is either positive or negative. Signal output by one signal line, the first The positive and negative of the signal line of the position detection signal connected to the control circuit unit of the dynamic circuit are opposite to the positive and negative of the signal line of the position detection signal connected to the control circuit unit of the second drive circuit. .
好ましくは、第1の駆動回路と第2の駆動回路とのそれぞれは、第1の出力端子と第2の出力端子とを有するインバータ回路と、位置検出信号に基づいてインバータ回路の動作を制御する制御回路部とを有し、第1の駆動回路のインバータ回路は、第1の駆動回路の制御回路部の制御に基づいて第1系統のコイルに通電し、第2の駆動回路のインバータ回路は、第2の駆動回路の制御回路部の制御に基づいて第2系統のコイルに通電し、第1の駆動回路における第1の出力端子及び第2の出力端子と第1系統のコイルとが接続される極性と、第2の駆動回路における第1の出力端子及び第2の出力端子と第2系統のコイルとが接続される極性とは、共に同一であり、位置検出信号は、正負の2つの信号線により出力される信号であり、第1の駆動回路の制御回路部に接続されている位置検出信号の信号線の正負と、第2の駆動回路の制御回路部に接続されている位置検出信号の信号線の正負とは、共に同一であり、第1の駆動回路の制御回路部及び第2の駆動回路の制御回路部のいずれか一方は、入力された位置検出信号の正負を反転させて、反転させた位置検出信号に基づいて通電を行う。 Preferably, each of the first drive circuit and the second drive circuit controls an operation of the inverter circuit based on an inverter circuit having a first output terminal and a second output terminal, and a position detection signal. The inverter circuit of the first drive circuit is energized with the coil of the first system based on the control of the control circuit unit of the first drive circuit, and the inverter circuit of the second drive circuit is The coil of the second system is energized based on the control of the control circuit unit of the second drive circuit, and the first output terminal and the second output terminal of the first drive circuit are connected to the coil of the first system. And the polarity to which the first output terminal and the second output terminal in the second drive circuit and the coil of the second system are connected are the same, and the position detection signal is either positive or negative. Signal output by one signal line, the first The positive and negative of the signal line of the position detection signal connected to the control circuit unit of the dynamic circuit and the positive and negative of the signal line of the position detection signal connected to the control circuit unit of the second drive circuit are the same. And one of the control circuit unit of the first drive circuit and the control circuit unit of the second drive circuit inverts the positive / negative of the input position detection signal and supplies electricity based on the inverted position detection signal. Do.
好ましくは、第1の駆動回路と第2の駆動回路とのそれぞれは、第1の出力端子と第2の出力端子とを有するインバータ回路と、位置検出信号に基づいてインバータ回路の動作を制御する制御回路部とを有し、第1の駆動回路のインバータ回路は、第1の駆動回路の制御回路部の制御に基づいて第1系統のコイルに通電し、第2の駆動回路のインバータ回路は、第2の駆動回路の制御回路部の制御に基づいて第2系統のコイルに通電し、第1の駆動回路における第1の出力端子及び第2の出力端子と第1系統のコイルとが接続される極性と、第2の駆動回路における第1の出力端子及び第2の出力端子と第2系統のコイルとが接続される極性とは、互いに逆であり、位置検出信号は、正負の2つの信号線により出力される信号であり、第1の駆動回路の制御回路部に接続されている位置検出信号の信号線の正負と、第2の駆動回路の制御回路部に接続されている位置検出信号の信号線の正負とは、共に同一である。 Preferably, each of the first drive circuit and the second drive circuit controls an operation of the inverter circuit based on an inverter circuit having a first output terminal and a second output terminal, and a position detection signal. The inverter circuit of the first drive circuit is energized with the coil of the first system based on the control of the control circuit unit of the first drive circuit, and the inverter circuit of the second drive circuit is The coil of the second system is energized based on the control of the control circuit unit of the second drive circuit, and the first output terminal and the second output terminal of the first drive circuit are connected to the coil of the first system. And the polarity to which the first output terminal and the second output terminal in the second drive circuit and the coil of the second system are connected are opposite to each other, and the position detection signal is positive or negative 2 Signal output by one signal line, the first The positive and negative of the signal line of the position detection signal connected to the control circuit unit of the dynamic circuit and the positive and negative of the signal line of the position detection signal connected to the control circuit unit of the second drive circuit are the same. .
この発明の他の局面に従うと、モータ装置は、モータと、モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置と、モータのロータの位置に応じて位置検出信号を出力する位置検出器とを備えるモータ装置であって、モータは、複数の磁極と、複数のティースのそれぞれに巻回された複数のコイルとを備え、複数のコイルのそれぞれは、互いに直列に接続された第1系統のコイルと、互いに直列に接続された第2系統のコイルとのいずれかに含まれ、第1系統のコイルのそれぞれのティースに対する巻回方向と、第2系統のコイルのそれぞれのティースに対する巻回方向とは、互いに逆方向であり、ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせは、第1系統のコイルと第2系統のコイルとが交互に並ぶように周方向に並んでおり、モータ駆動制御装置は、それぞれ位置検出信号が入力される第1の駆動回路と第2の駆動回路とを有し、第1の駆動回路は、位置検出信号に基づいて、第1系統のコイルに通電し、第2の駆動回路は、位置検出信号に基づいて、第1系統のコイルに流れる電流の位相と同じ位相の電流が流れるように、第2系統のコイルに通電する。 According to another aspect of the present invention, a motor device includes a motor, a motor drive control device that controls driving of the motor, and a position detector that outputs a position detection signal according to the position of the rotor of the motor. The motor includes a plurality of magnetic poles and a plurality of coils wound around each of the plurality of teeth, each of the plurality of coils being mutually connected in series with the coils of the first system and the plurality of coils. The winding direction for each tooth of the coil of the first system and the winding direction for each tooth of the coil of the second system included in any of the coils of the second system connected in series are mutually different. In the reverse direction, the combination of the teeth and the coils wound around the teeth is circumferentially arranged so that the coils of the first system and the coils of the second system are alternately arranged. The drive control device has a first drive circuit and a second drive circuit to which a position detection signal is input, and the first drive circuit energizes the coil of the first system based on the position detection signal. The second drive circuit energizes the coil of the second system so that the current having the same phase as the phase of the current flowing through the coil of the first system flows based on the position detection signal.
これらの発明に従うと、2つの駆動回路に流れる入力電流のばらつきを抑えることができるモータ装置を提供することができる。 According to these inventions, it is possible to provide a motor device capable of suppressing variations in input current flowing to two drive circuits.
以下、本発明の実施の形態におけるモータ装置について説明する。 Hereinafter, a motor device according to an embodiment of the present invention will be described.
なお、以下の説明において、ティースに対するコイルの巻回方向とは、ティースの先端部分からモータの回転軸に向かう方向から見て、コイルがティースに巻回されている方向をいう。すなわち、コイルは、ティースに対して時計回り方向(CW方向)か、反時計回り方向(CCW方向)か、いずれかの巻回方向でティースに巻回されている。 In the following description, the winding direction of the coil with respect to the teeth means the direction in which the coil is wound around the teeth as viewed from the direction from the tip end of the teeth toward the rotation axis of the motor. That is, the coil is wound around the teeth either clockwise (CW) or counterclockwise (CCW) with respect to the teeth.
[第1の実施の形態] First Embodiment
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるモータ装置1の構成を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a
図1に示されるように、モータ装置1は、モータ50と、モータ50の駆動を制御するモータ駆動制御装置1aと、位置検出器40とを備えている。モータ装置1には、外部から電源電圧Vdcが供給される。また、モータ装置1から外部に、モータ50の回転に応じたFG信号が出力される。モータ装置1には、外部から速度指令が入力される。モータ装置1は、入力された速度指令に応じて、モータ50を駆動させる。
As shown in FIG. 1, the
モータ50は、複数の磁極51a,51b,51c,51dと、複数のティース70(各ティースを総称した符号)のそれぞれに巻回された複数のコイル80(各コイルを総称した符号)とを備えている。複数のティース70と複数のコイル80とはステータ60を構成する。本実施の形態においては、4つの磁極51a,51b,51c,51dと、4組のティース70とそのティース70に巻回されたコイル80との組み合わせとが設けられている。すなわち、ティース70とそのティース70に巻回されたコイル80との組み合わせの数は、複数の磁極51a,51b,51c,51dの数と同じである。
The
なお、図1において、矢印は、コイル80の巻回方向を示すものである。
In FIG. 1, the arrow indicates the winding direction of the
後述するように、複数のコイル80のそれぞれは、互いに直列に接続された第1系統のコイル80a(図2に示す)と、互いに直列に接続された第2系統のコイル80b(図2に示す)とのいずれかに含まれている。
As described later, each of the plurality of
本実施の形態において、モータ駆動制御装置1aは、第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとを有している。第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとのそれぞれは、インバータ回路15,15bと、制御回路部12,12bとを有している。また、第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとのそれぞれは、ヒューズ19,19bを有している。
In the present embodiment, the motor drive control device 1a has a
以下、第1の駆動回路10の制御回路部12を第1の制御回路部12と呼び、第2の駆動回路10bの制御回路部12bを第2の制御回路部12bと呼ぶことがある。また、第1の駆動回路10のインバータ回路15を第1のインバータ回路15と呼び、第2の駆動回路10bのインバータ回路15bを第2のインバータ回路15bと呼ぶことがある。
Hereinafter, the
第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとのそれぞれに、モータ装置1に入力された電源電圧Vdc及び速度指令が入力される。本実施の形態において、FG信号は、第1の駆動回路10から出力され、モータ装置1の外部に出力される。
The power supply voltage Vdc and the speed command input to the
第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとには、1つの位置検出器40が接続されている。第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとは、1つの位置検出器40を共用している。
One
位置検出器40は、モータ50のロータの位置に応じて位置検出信号を出力する。本実施の形態において、位置検出信号は、極性を有する信号である。位置検出信号は、正負の2つの信号線により出力される信号である。
The
具体的には、本実施の形態において、位置検出器40は、ホール素子である。各位置検出器40は、位置検出信号として、正負の極性を有する信号である、ホール信号を出力する。ホール信号は、正負の2つの信号線により出力される。
Specifically, in the present embodiment, the
後述するように、第1の駆動回路10は、位置検出信号に基づいて、第1系統のコイル80aに通電し、第2の駆動回路10bは、位置検出信号に基づいて、第1系統のコイル80aに流れる電流の位相とは逆の位相の電流が流れるように、第2系統のコイル80bに通電する。第2の駆動回路10bは、位置検出信号を、第1の駆動回路10で処理される極性とは逆の極性の信号として処理することにより、通電を行う。
As described later, the
本実施の形態において、第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとは、第1の駆動回路10からFG信号の出力が行われる点と、後述する点を除き、互いに同じ回路構成を有している。そのため、相違する部分を除いて、以下に第1の駆動回路10についての構成を説明し、第2の駆動回路10bの説明も兼ねる。
In the present embodiment, the
第1の駆動回路10において、電源電圧Vdcは、ヒューズ19を経由して、第1の制御回路部12と、第1のインバータ回路15に入力される。
In the
第1の制御回路部12は、例えばモータ駆動用の汎用のICである。第1の制御回路部12には、速度指令と、位置検出器40から出力された位置検出信号とが入力される。第1の制御回路部12は、位置検出信号に基づいて、第1のインバータ回路15を動作させる出力信号を出力し、第1のインバータ回路15の動作を制御する。例えば、第1の制御回路部12は、位置検出信号に基づいてモータ50の回転速度を検出し、モータ50の回転速度が入力された速度指令に対応する回転速度になるように、第1のインバータ回路15に含まれるスイッチング素子のオン、オフ動作を制御する。
The first
第1のインバータ回路15は、第1の制御回路部12から出力された出力信号に基づいてモータ50が備えるコイル80に通電する。第1のインバータ回路15は、例えば、電源電圧Vdcの両端に設けられた2つのスイッチ素子の直列回路の対を2つ有している。2つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点が、複数のコイル80が含まれるコイル80の通電系統(第1系統のコイル80a又は第2系統のコイル80b)に通電するための出力端子16,17となっている。第1の制御回路部12からインバータ回路15の各スイッチ素子に対応する出力信号が出力されることで、それぞれの出力信号に対応するスイッチ素子がオン、オフ動作を行い、出力端子16,17に接続されたコイル80の通電系統の通電が行われる。
The
以下、第1のインバータ回路15において、一方のスイッチ素子の対の接続点を第1の出力端子16と呼び、他方のスイッチ素子の対の接続点を第2の出力端子17と呼ぶことがある。第2のインバータ回路15bにおいては、一方のスイッチ素子の対の接続点を第1の出力端子16bと呼び、他方のスイッチ素子の対の接続点を第2の出力端子17bと呼ぶことがある。
Hereinafter, in the
なお、第1の駆動回路10においては、第1の制御回路部12がモータ50の回転に応じてFG信号を出力する。この点、第2の駆動回路10bにおいて、第2の制御回路部12bはFG信号の出力を行わない。なお、FG信号は、第2の制御回路部12bから出力され、第1の制御回路部12からは出力されないようにしてもよい。
In the
また、本実施の形態においては、第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとには位置検出信号が入力されるところ、入力される位置検出信号の正負の極性は、第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとで逆になっている(図1以下の図において、位置検出器40から延びる信号線についてのプラス記号とマイナス記号は、信号線の正負の極性を示す)。すなわち、第2の駆動回路10bは、位置検出信号を、第1の駆動回路10で処理される極性とは逆の極性の信号として処理することにより通電を行う。具体的には、第1の制御回路部12に接続されている位置検出信号の信号線の正負と、第2の制御回路部12bに接続されている位置検出信号の信号線の正負とは、互いに逆である。
Further, in the present embodiment, the position detection signal is input to the
図2は、モータ50のステータ60の構成を説明する図である。
FIG. 2 is a view for explaining the configuration of the
図2において、矢印は、コイル80の巻回方向を示すものである。なお、図2において、各コイル80は模式的に示されているものである。
In FIG. 2, the arrow indicates the winding direction of the
複数のコイル80のそれぞれは、互いに直列に接続された第1系統のコイル80aと、互いに直列に接続された第2系統のコイル80bとのいずれかに含まれている。ティース70とそのティース70に巻回されたコイル80との組み合わせは、第1系統のコイル80aと第2系統のコイル80bとが交互に並ぶように周方向に並んでいる。
Each of the plurality of
本実施の形態において、複数のコイル80のそれぞれは、複数のティース70のそれぞれに対して同一の方向に巻回されている。
In the present embodiment, each of the plurality of
具体的には、図2に示されるように、本実施の形態において、4つのティース71,72,73,74に、それぞれ、合計4つのコイル81,82,83,84が巻回されている。各コイル81,82,83,84の巻回方向は、例えば、CW方向である。なお、CCW方向であってもよい。
Specifically, as shown in FIG. 2, in the present embodiment, a total of four
各ティース70は、回転軸に近い部位において互いに接続されて一体のステータヨークを構成している。各ティース70は、回転軸に近い部位から径方向外側に放射状に延び、ティース70の径方向先端部がロータの磁極51a,51b,51c,51dに近接するように構成されている。各ティース70は、周方向に等間隔に、すなわち回転軸を中心に90度ずつの間隔で並んでいる。
The
第1系統のコイル80aと第2系統のコイル80bとは、互いに同数が設けられている。すなわち、第1系統のコイル80aの数と第2系統のコイル80bの数とは、それぞれ2つずつである。
The
第1系統のコイル80aには、互いに回転軸を挟んで対向する2つのコイル82,84が含まれる。コイル82,84は、一方が巻き始め、他方が巻き終わりとなるように、直列に、ティース72,74に巻回されている。
The
第2系統のコイル80bには、互いに回転軸を挟んで対向する2つのコイル81,83が含まれる。コイル81,83は、一方が巻き始め、他方が巻き終わりとなるように、直列に、ティース71,73に巻回されている。
The
各コイル80は、以下のように、第1系統のコイル80aと第2系統のコイル80bとが交互に並ぶように周方向に並んでいる。すなわち、第1系統のコイル82から、図2において反時計回りに、第2系統のコイル83、第1系統のコイル84、第2系統のコイル81が並んでいる。
The
第1のインバータ回路15は、第1の制御回路部12の制御に基づいて第1系統のコイル80aに通電する。第2のインバータ回路15bは、第2の制御回路部12bの制御に基づいて、第2系統のコイル80bに通電する。
The
第1のインバータ回路15は、第1系統のコイル80aに接続されている。第1の出力端子16は、コイル82に接続されており、第2の出力端子17は、コイル84に接続されている。また、第2のインバータ回路15bは、第2系統のコイル80bに接続されている。第1の出力端子16bは、コイル83に接続されており、第2の出力端子17bは、コイル81に接続されている。
The
すなわち、第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとは、上述の点を除き同一の回路構成となっているところ、第1の駆動回路10における第1の出力端子16及び第2の出力端子17と第1系統のコイル80aとが接続される極性(コイル80の巻回方向を考慮した極性をいう)と、第2の駆動回路10bにおける第1の出力端子16b及び第2の出力端子17bと第2系統のコイル80bとが接続される極性(コイル80の巻回方向を考慮した極性をいう)とは、共に同一であるということができる。このような接続関係は、インバータ回路15,15bのそれぞれについて同一の位相で各スイッチ素子を動作させたときに、各コイル80が巻回されたティースが同じ極性に励磁するものであると表現することもできる。
That is, the
第1の制御回路部12は、入力された位置検出信号(ホール信号)に応じたタイミングで第1系統のコイル80aに流れる電流の向きを切り替え、第2の制御回路部12bは、入力された位置検出信号(ホール信号)に応じたタイミングで第2系統のコイル80bに流れる電流の向きを切り替える。
The first
ここで、上記の通り、第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとに入力される位置検出信号の正負の極性は、第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとで逆になっている。そのため、第1の駆動回路10は、位置検出信号に基づいて、第1系統のコイル80aに通電し、第2の駆動回路10bは、位置検出信号に基づいて、第1系統のコイル80aに流れる電流の位相とは逆の位相の電流が流れるように、第2系統のコイル80bに通電する。各コイル80の巻回方向は同方向であり、第1系統のコイル80aと第2系統のコイル80bとに流れる電流の向きが逆になるので、モータ50に回転トルクが発生し、モータ50が回転する。
Here, as described above, the positive and negative polarities of the position detection signal input to the
図3は、4極4スロットの単相モータのステータ860の一例を説明する図である。
FIG. 3 is a view for explaining an example of a
例えば図3に示されるような一般的な4極4スロットの単相モータを2つの駆動回路を用いて駆動する場合を想定する。4スロットに巻回されるコイル81、コイル82、コイル83、コイル84のうち、互いに対向する第1系統のコイル82,84の巻回方向(例えば、CCW方向)と、他の第2系統のコイル81,83の巻回方向(例えば、CW方向)とは、異なっている。その場合、渡り線の配線等の都合で、第1系統と第2系統とで、コイル巻数が異なる場合がある。また、各コイルから配線を引き出す方向が同一の方向であれば、第1系統と第2系統との間で、配線の長さが異なる場合がある。
For example, it is assumed that a general 4-pole 4-slot single-phase motor as shown in FIG. 3 is driven using two drive circuits. The winding direction (for example, the CCW direction) of the first series of
このように第1系統と第2系統との間で、配線の長さや巻数が異なると、各系統に通電する駆動回路間の負荷が異なり、駆動回路を流れる入力電流にばらつきが発生する場合がある。 As described above, when the wiring length and the number of turns are different between the first system and the second system, the load between the drive circuits supplied to the respective systems is different, and the input current flowing through the drive circuit may vary. is there.
図4は、駆動回路を流れる入力電流について説明する図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the input current flowing through the drive circuit.
図4において、上段は、比較例(上述の一般的な単相モータを1つの駆動回路を用いて駆動する場合)における駆動回路の入力電流の一例を示し、下段は、本実施の形態における駆動回路10,10bの入力電流の一例を示す。比較例においては、入力電流の波形の波高値に変動があることがわかる。これに対して、本実施の形態では、入力電圧の波形の波高値は安定していることがわかる。これは、各コイル80の巻回方向が揃っており、第1系統と第2系統とで、各コイル80の巻数やコイル線の長さの差を小さくすることができることによる。
In FIG. 4, the upper part shows an example of the input current of the drive circuit in the comparative example (when driving the above-mentioned general single-phase motor using one drive circuit), and the lower part shows the drive in this embodiment. An example of the input current of the
以上説明したように、本実施の形態においては、2つの駆動回路10,10bに流れる入力電流のばらつきを抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, it is possible to suppress variations in input current flowing through the two
また、本実施の形態においては、モータ50の複数のコイル80が、2つの通電系統に分けられており、各通電系統が2つの駆動回路10,10bによって通電される。第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとして、位置検出器40からの位置検出信号に基づく同一の動作を行う、同一の回路構成のものを用いることができる。したがって、モータ装置1の製造コストの低減効果を得ることができる。
Further, in the present embodiment, the plurality of
本実施の形態では、第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとのいずれか一方において、ヒューズ19,19bが切れたり故障したりして駆動が停止したときであっても、他方だけで、モータ50の駆動を継続させることができる。そのため、例えばモータ50に外的負荷が加えられている場合において、駆動回路10,10bの一方が停止しても、モータ50の回転トルクを発生させることができるため、外的負荷に抗し続けることができる。モータ50にショートブレーキをかける場合よりも強いトルクを発生させることができる。
In the present embodiment, in either one of the
例えば、装置内を換気する用途に用いられる複数台のファンモータのうち1台としてモータ装置1を用いる場合において、駆動回路10,10bの一方が停止しても、装置内外の圧力差に抗することができる。したがって、装置内外の圧力差によってモータ50が逆回転し、換気能力が落ちるという不具合が発生することを防止することができる。
For example, in the case where the
なお、上述の実施の形態において、第1の駆動回路10の制御回路部12及び第2の駆動回路10bの制御回路部12bのいずれか一方は、入力された位置検出信号の正負を反転させて、反転させた位置検出信号に基づいて通電を行うようにしてもよい。この場合、第1の駆動回路10の制御回路部12に接続されている位置検出信号の信号線の正負と、第2の駆動回路10bの制御回路部12bに接続されている位置検出信号の信号線の正負とは、共に同一のものとすることができる。
In the above embodiment, one of the
[変形例の説明] [Description of Modification]
図5は、第1の実施の形態の変形例に係るモータ装置101の構成を模式的に示す図である。図6は、本変形例に係るコイル80の接続関係を説明する図である。
FIG. 5 is a view schematically showing a configuration of a
本変形例に係るモータ装置101は、次の点で第1の実施の形態に係るモータ装置1と相違する。すなわち、図5に示されるように、第1の駆動回路10の制御回路部12に接続されている位置検出信号の信号線の正負と、第2の駆動回路10bの制御回路部12bに接続されている位置検出信号の信号線の正負とが、共に同一である。また、第1の駆動回路10における第1の出力端子16及び第2の出力端子17と第1系統のコイル80aとが接続される極性と、第2の駆動回路10bにおける第1の出力端子16b及び第2の出力端子17bと第2系統のコイル80bとが接続される極性とは、互いに逆である。
The
図6に示されるように、本変形例では、第1系統のコイル80aのうち、コイル82が第1出力端子16に接続され、コイル84が第2出力端子17に接続されている。これに対して、第2系統のコイル80bのうち、コイル81が第1出力端子16bに接続され、コイル83が第2出力端子17bに接続されている。
As shown in FIG. 6, in the present modification, of the
すなわち、本変形例において、第1の駆動回路10と第2の駆動回路10bとは、コイル80への通電に関して同一の回路構成となっているところ、第1のインバータ回路15と第1系統のコイル80aとが接続される極性(コイル80の巻回方向を考慮した極性をいう)と、第2のインバータ回路15bと第2系統のコイル80bとが接続される極性(コイル80の巻回方向を考慮した極性をいう)とは、互いに逆であるということができる。このような接続関係は、第1のインバータ回路15と第2のインバータ回路15bとで互いに逆の位相で各スイッチ素子を動作させたときに、各コイル80が巻回されたティースが同じ極性に励磁するものであると表現することもできる。
That is, in the present modification, the
本変形例では、このように、2つの制御回路部12,12bに入力される位置検出信号の信号線の正負が同一であり、第1のインバータ回路15と第1系統のコイル80aとが接続される極性と第2のインバータ回路15bと第2系統のコイル80bとが接続される極性とが互いに逆である。このようなモータ駆動制御装置101aとモータ50との接続関係により、第1の駆動回路10は、位置検出信号に基づいて、第1系統のコイル80aに通電し、第2の駆動回路10bは、位置検出信号に基づいて、第1系統のコイル80aに流れる電流の位相とは逆の位相の電流が流れるように、第2系統のコイル80bに通電する。本変形例においても、上述の実施の形態と同様に構成されたモータ50を駆動することができるので、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In this modification, the positive and negative of the signal line of the position detection signal input to the two
[第2の実施の形態] Second Embodiment
第2の実施の形態におけるモータ装置の基本的な構成は、第1の実施の形態の変形例におけるそれと同じであるため、ここでの説明を繰り返さない。特に、モータ駆動制御装置の構成は、第1の実施の形態の変形例におけるそれと同様である。第2の実施の形態においては、モータの構成が、第1の実施の形態の変形例におけるそれとは異なる。 The basic configuration of the motor device in the second embodiment is the same as that in the modification of the first embodiment, and therefore the description thereof will not be repeated. In particular, the configuration of the motor drive control device is the same as that of the modification of the first embodiment. In the second embodiment, the configuration of the motor is different from that in the modification of the first embodiment.
図7は、第2の実施の形態に係るモータ装置201の構成を模式的に示す図である。図8は、第2の実施の形態に係るコイル80の接続関係を説明する図である。
FIG. 7 is a view schematically showing a configuration of a
図7に示されるように、第2の実施の形態において、モータ装置201は、上述のモータ駆動制御装置101aと、上述のモータ50とは構成が異なるステータ260を有するモータ250とを備えている。すなわち、第2の実施の形態において、第1の駆動回路10の制御回路部12に接続されている位置検出信号の信号線の正負と、第2の駆動回路10bの制御回路部12bに接続されている位置検出信号の信号線の正負とが、共に同一である。
As shown in FIG. 7, in the second embodiment, the
図8に示されるように、ステータ260は、上述のモータ50と同様のティース70(ティース71から74)を有しており、各ティース70に、コイル80(コイル81から84)が巻回されている。
As shown in FIG. 8, the
ここで、第1系統のコイル280a(コイル82,84)のそれぞれのティース72,74に対する巻回方向と、第2系統のコイル280b(コイル81,83)のそれぞれのティース771,73に対する巻回方向とは、互いに逆方向である。例えば、第2系統のコイル280bの巻回方向は、CW方向であり、第1系統のコイル280aの巻回方向は、CCW方向である。
Here, the winding direction of the
第2の実施の形態では、第1系統のコイル280aのうち、コイル82が第1出力端子16に接続され、コイル84が第2出力端子17に接続されている。これに対して、第2系統のコイル280bのうち、コイル83が第1出力端子16bに接続され、コイル81が第2出力端子17bに接続されている。このような接続関係は、第1のインバータ回路15と第2のインバータ回路15bとで互いに同じ位相で各スイッチ素子を動作させたときに、第1系統のコイル280aが巻回されたティース72,74が励磁される極性と、第2系統のコイル280bが巻回されたティース71,73が励磁される極性とが、互いに逆になるものであると表現することもできる。
In the second embodiment, of the
第1の駆動回路10は、位置検出信号に基づいて、第1系統のコイル280aに通電し、第2の駆動回路10bは、位置検出信号に基づいて、第1系統のコイル280aに流れる電流の位相と同じ位相の電流が流れるように、第2系統のコイル280bに通電する。これにより、モータ250が回転する。
The
第2の実施の形態においては、第1系統のコイル280aにおいてコイル82とコイル84とを接続する渡り線85aの長さと、第2系統のコイル280bにおいてコイル81とコイル83とを接続する渡り線85bの長さとを、略等しくすることができる。そのため、第1系統と第2系統とで、各コイル80の巻数やコイル線の長さの差を小さくすることができる。したがって、上述の実施の形態と同様に、2つの駆動回路10,10bに流れる入力電流のばらつきを抑えることができるという効果を得ることができる。
In the second embodiment, the length of the connecting
[その他] [Others]
モータ装置の回路構成は、上述の実施の形態やその変形例に示されるような具体例に限定されない。上述の実施の形態やその変形例における個々の構成を一部変形した構成と適宜組み合わせて本発明の目的に適合するように構成してもよい。ほかにも、本発明の目的に適合するように構成された、様々な回路構成が適用できる。 The circuit configuration of the motor device is not limited to the specific example as shown in the above-described embodiment or the modification thereof. The individual configurations in the above-described embodiment and the modifications thereof may be combined appropriately with the partially modified configurations so as to fit the purpose of the present invention. Besides, various circuit configurations configured to meet the object of the present invention can be applied.
本実施の形態のモータ装置に用いられるモータは、上記の実施の形態のものに限定されるものではない。磁極数、スロット数は、実施例に限定されない。磁極の数及びスロットの数は、4の倍数であればよい。 The motor used for the motor apparatus of the present embodiment is not limited to that of the above embodiment. The number of magnetic poles and the number of slots are not limited to the embodiment. The number of magnetic poles and the number of slots may be multiples of four.
各駆動回路部の制御回路部は、汎用ICに限られない。 The control circuit unit of each drive circuit unit is not limited to a general purpose IC.
位置検出器の数は、1個に限定されない。位置検出器の数が1つである場合、複数の位置検出器同士で実装位置のずれが生じることに起因する電流のアンバランス等が発生することがなく、より好ましい。 The number of position detectors is not limited to one. In the case where the number of position detectors is one, it is more preferable because current imbalance caused by the displacement of the mounting position among the plurality of position detectors does not occur.
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the above embodiments are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the above description but by claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to claims.
1,101,201 モータ装置、1a,101a モータ駆動制御装置、10 第1の駆動回路、10b 第2の駆動回路、12 第1の制御回路部、12b 第2の制御回路部、15 第1のインバータ回路、15b 第2のインバータ回路、16,16b 第1の出力端子、17,17b 第2の出力端子、40 位置検出器、50,250 モータ、51a,51b,51c,51d 磁極、60,260 ステータ、70,71,72,73,74 ティース、80 コイル、80a,82,84,280a 第1系統のコイル、80b,81,83,280b 第2系統のコイル
1, 101, 201 motor device, 1a, 101a motor drive control device, 10 first drive circuit, 10b second drive circuit, 12 first control circuit unit, 12b second control circuit unit, 15
Claims (6)
前記モータは、複数の磁極と、複数のティースのそれぞれに対して同一の方向に巻回された複数のコイルとを備え、
前記複数のコイルのそれぞれは、互いに直列に接続された第1系統のコイルと、互いに直列に接続された第2系統のコイルとのいずれかに含まれ、
前記ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせは、前記第1系統のコイルと前記第2系統のコイルとが交互に並ぶように周方向に並んでおり、
前記モータ駆動制御装置は、それぞれ前記位置検出信号が入力される第1の駆動回路と第2の駆動回路とを有し、
前記第1の駆動回路は、前記位置検出信号に基づいて、前記第1系統のコイルに通電し、
前記第2の駆動回路は、前記位置検出信号に基づいて、前記第1系統のコイルに流れる電流の位相とは逆の位相の電流が流れるように、前記第2系統のコイルに通電する、モータ装置。 A motor device comprising: a motor; a motor drive control device for controlling the drive of the motor; and a position detector for outputting a position detection signal according to a position of a rotor of the motor,
The motor includes a plurality of magnetic poles and a plurality of coils wound in the same direction for each of the plurality of teeth.
Each of the plurality of coils is included in one of a first series of coils connected in series with each other and a second series of coils connected in series with each other,
The combination of the teeth and the coils wound around the teeth is circumferentially arranged so that the coils of the first system and the coils of the second system are alternately arranged,
The motor drive control device has a first drive circuit and a second drive circuit to which the position detection signal is input, respectively.
The first drive circuit energizes the coil of the first system based on the position detection signal,
The motor according to claim 1, wherein the second drive circuit energizes the coil of the second system such that a current having a phase opposite to the phase of the current flowing through the coil of the first system flows based on the position detection signal. apparatus.
前記第2の駆動回路は、前記位置検出信号を、前記第1の駆動回路で処理される極性とは逆の極性の信号として処理することにより前記通電を行う、請求項1に記載のモータ装置。 The position detection signal is a signal having a polarity,
2. The motor device according to claim 1, wherein the second drive circuit performs the energization by processing the position detection signal as a signal of a polarity opposite to the polarity processed by the first drive circuit. .
前記第1の駆動回路の前記インバータ回路は、前記第1の駆動回路の前記制御回路部の制御に基づいて前記第1系統のコイルに通電し、
前記第2の駆動回路の前記インバータ回路は、前記第2の駆動回路の前記制御回路部の制御に基づいて前記第2系統のコイルに通電し、
前記第1の駆動回路における前記第1の出力端子及び前記第2の出力端子と前記第1系統のコイルとが接続される極性と、前記第2の駆動回路における前記第1の出力端子及び前記第2の出力端子と前記第2系統のコイルとが接続される極性とは、共に同一であり、
前記位置検出信号は、正負の2つの信号線により出力される信号であり、
前記第1の駆動回路の前記制御回路部に接続されている前記位置検出信号の信号線の正負と、前記第2の駆動回路の前記制御回路部に接続されている前記位置検出信号の信号線の正負とは、互いに逆である、請求項1又は2に記載のモータ装置。 Each of the first drive circuit and the second drive circuit controls an operation of the inverter circuit based on the inverter circuit having a first output terminal and a second output terminal, and the position detection signal. Control circuit unit, and
The inverter circuit of the first drive circuit energizes the coil of the first system based on control of the control circuit unit of the first drive circuit,
The inverter circuit of the second drive circuit energizes the coil of the second system based on control of the control circuit unit of the second drive circuit,
A polarity in which the first output terminal and the second output terminal in the first drive circuit and the coil of the first system are connected, the first output terminal in the second drive circuit, and the polarity The polarities to which the second output terminal and the coil of the second system are connected are the same, and
The position detection signal is a signal output by two positive and negative signal lines,
A signal line of the position detection signal connected to the control circuit unit of the first drive circuit, and a signal line of the position detection signal connected to the control circuit unit of the second drive circuit The motor apparatus according to claim 1, wherein the positive and negative values of are opposite to each other.
前記第1の駆動回路の前記インバータ回路は、前記第1の駆動回路の前記制御回路部の制御に基づいて前記第1系統のコイルに通電し、
前記第2の駆動回路の前記インバータ回路は、前記第2の駆動回路の前記制御回路部の制御に基づいて前記第2系統のコイルに通電し、
前記第1の駆動回路における前記第1の出力端子及び前記第2の出力端子と前記第1系統のコイルとが接続される極性と、前記第2の駆動回路における前記第1の出力端子及び前記第2の出力端子と前記第2系統のコイルとが接続される極性とは、共に同一であり、
前記位置検出信号は、正負の2つの信号線により出力される信号であり、
前記第1の駆動回路の前記制御回路部に接続されている前記位置検出信号の信号線の正負と、前記第2の駆動回路の前記制御回路部に接続されている前記位置検出信号の信号線の正負とは、共に同一であり、
前記第1の駆動回路の前記制御回路部及び前記第2の駆動回路の前記制御回路部のいずれか一方は、入力された前記位置検出信号の正負を反転させて、反転させた前記位置検出信号に基づいて前記通電を行う、請求項1又は2に記載のモータ装置。 Each of the first drive circuit and the second drive circuit controls an operation of the inverter circuit based on the inverter circuit having a first output terminal and a second output terminal, and the position detection signal. Control circuit unit, and
The inverter circuit of the first drive circuit energizes the coil of the first system based on control of the control circuit unit of the first drive circuit,
The inverter circuit of the second drive circuit energizes the coil of the second system based on control of the control circuit unit of the second drive circuit,
A polarity in which the first output terminal and the second output terminal in the first drive circuit and the coil of the first system are connected, the first output terminal in the second drive circuit, and the polarity The polarities to which the second output terminal and the coil of the second system are connected are the same, and
The position detection signal is a signal output by two positive and negative signal lines,
A signal line of the position detection signal connected to the control circuit unit of the first drive circuit, and a signal line of the position detection signal connected to the control circuit unit of the second drive circuit Both positive and negative are the same,
One of the control circuit unit of the first drive circuit and the control circuit unit of the second drive circuit inverts the positive / negative of the input position detection signal and inverts the position detection signal. The motor apparatus according to claim 1, wherein the energization is performed based on
前記第1の駆動回路の前記インバータ回路は、前記第1の駆動回路の前記制御回路部の制御に基づいて前記第1系統のコイルに通電し、
前記第2の駆動回路の前記インバータ回路は、前記第2の駆動回路の前記制御回路部の制御に基づいて前記第2系統のコイルに通電し、
前記第1の駆動回路における前記第1の出力端子及び前記第2の出力端子と前記第1系統のコイルとが接続される極性と、前記第2の駆動回路における前記第1の出力端子及び前記第2の出力端子と前記第2系統のコイルとが接続される極性とは、互いに逆であり、
前記位置検出信号は、正負の2つの信号線により出力される信号であり、
前記第1の駆動回路の前記制御回路部に接続されている前記位置検出信号の信号線の正負と、前記第2の駆動回路の前記制御回路部に接続されている前記位置検出信号の信号線の正負とは、共に同一である、請求項1又は2に記載のモータ装置。 Each of the first drive circuit and the second drive circuit controls an operation of the inverter circuit based on the inverter circuit having a first output terminal and a second output terminal, and the position detection signal. Control circuit unit, and
The inverter circuit of the first drive circuit energizes the coil of the first system based on control of the control circuit unit of the first drive circuit,
The inverter circuit of the second drive circuit energizes the coil of the second system based on control of the control circuit unit of the second drive circuit,
A polarity in which the first output terminal and the second output terminal in the first drive circuit and the coil of the first system are connected, the first output terminal in the second drive circuit, and the polarity The polarities to which the second output terminal and the coil of the second system are connected are opposite to each other,
The position detection signal is a signal output by two positive and negative signal lines,
A signal line of the position detection signal connected to the control circuit unit of the first drive circuit, and a signal line of the position detection signal connected to the control circuit unit of the second drive circuit The motor apparatus according to claim 1 or 2, wherein the positive and negative of are both identical.
前記モータは、複数の磁極と、複数のティースのそれぞれに巻回された複数のコイルとを備え、
前記複数のコイルのそれぞれは、互いに直列に接続された第1系統のコイルと、互いに直列に接続された第2系統のコイルとのいずれかに含まれ、
前記第1系統のコイルのそれぞれの前記ティースに対する巻回方向と、前記第2系統のコイルのそれぞれの前記ティースに対する巻回方向とは、互いに逆方向であり、
前記ティースとそのティースに巻回されたコイルとの組み合わせは、前記第1系統のコイルと前記第2系統のコイルとが交互に並ぶように周方向に並んでおり、
前記モータ駆動制御装置は、それぞれ前記位置検出信号が入力される第1の駆動回路と第2の駆動回路とを有し、
前記第1の駆動回路は、前記位置検出信号に基づいて、前記第1系統のコイルに通電し、
前記第2の駆動回路は、前記位置検出信号に基づいて、前記第1系統のコイルに流れる電流の位相と同じ位相の電流が流れるように、前記第2系統のコイルに通電する、モータ装置。 A motor device comprising: a motor; a motor drive control device for controlling the drive of the motor; and a position detector for outputting a position detection signal according to a position of a rotor of the motor,
The motor includes a plurality of magnetic poles and a plurality of coils wound around a plurality of teeth, respectively.
Each of the plurality of coils is included in one of a first series of coils connected in series with each other and a second series of coils connected in series with each other,
The winding direction of the first series coil with respect to the teeth and the winding direction of the second series coil with the teeth are opposite to each other,
The combination of the teeth and the coils wound around the teeth is circumferentially arranged so that the coils of the first system and the coils of the second system are alternately arranged,
The motor drive control device has a first drive circuit and a second drive circuit to which the position detection signal is input, respectively.
The first drive circuit energizes the coil of the first system based on the position detection signal,
The motor device according to claim 1, wherein the second drive circuit energizes the coil of the second system so that the current having the same phase as the phase of the current flowing through the coil of the first system flows based on the position detection signal.
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