JP3241784B2 - モ−タ制御装置 - Google Patents
モ−タ制御装置Info
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- JP3241784B2 JP3241784B2 JP03678992A JP3678992A JP3241784B2 JP 3241784 B2 JP3241784 B2 JP 3241784B2 JP 03678992 A JP03678992 A JP 03678992A JP 3678992 A JP3678992 A JP 3678992A JP 3241784 B2 JP3241784 B2 JP 3241784B2
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はファンモータの制御装置
に関わり、とくに電気掃除機用のファンモータの制御装
置に係る。
に関わり、とくに電気掃除機用のファンモータの制御装
置に係る。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気掃除機用のファンモータは特
開平２―２３７４９２号公報に記載のように、入力直流
電流（平均値）を電流指令値と比較して得られる信号に
よりファンモータのトルクを制御するようにしていた。
開平２―２３７４９２号公報に記載のように、入力直流
電流（平均値）を電流指令値と比較して得られる信号に
よりファンモータのトルクを制御するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、ファンモータ制御回路の入力直流電流を一定に保つ
ように動作するため、負荷が変化するとファンモ−タの
回転速度が変化するという問題があった。
は、ファンモータ制御回路の入力直流電流を一定に保つ
ように動作するため、負荷が変化するとファンモ−タの
回転速度が変化するという問題があった。
【０００４】また、ファンモータの出力トルクを制御す
るために上記入力直流の制御回路ゲインを調整すると入
力直流も変化してしまうという問題があった。
るために上記入力直流の制御回路ゲインを調整すると入
力直流も変化してしまうという問題があった。
【０００５】また、一般に電気掃除機は図１２に示すよ
うに、ファンモータの回転速度Ｎを一定に保っても入力
電力Ｐinは風量Ｑに比例して変化し、また、吸込仕事率
Ｐはある風量Ｑにて最大値を示すように変化する。
うに、ファンモータの回転速度Ｎを一定に保っても入力
電力Ｐinは風量Ｑに比例して変化し、また、吸込仕事率
Ｐはある風量Ｑにて最大値を示すように変化する。
【０００６】したがって、負荷によらず回転速度Ｎを一
定に保っても最大の吸込仕事率Ｐが得られず、また、吸
口を持ち上げた状態にて入力電力Ｐinが最大になってい
た。
定に保っても最大の吸込仕事率Ｐが得られず、また、吸
口を持ち上げた状態にて入力電力Ｐinが最大になってい
た。
【０００７】このため、電気掃除機では吸口を頻繁に持
ち上げたり下げたりする都度、消費電力が大きく変動
し、無駄な電力消費が大きいことも問題であった。
ち上げたり下げたりする都度、消費電力が大きく変動
し、無駄な電力消費が大きいことも問題であった。
【０００８】本発明の目的は、ファンモータの出力トル
クとインバ−タ制御装置の入力電力とを独立に制御して
吸込特性を改善し、同時に電源電圧変動に関わりなく入
力電力が過度に増加することを防止する電気掃除機用の
モ−タ制御装置を提供することにある。
クとインバ−タ制御装置の入力電力とを独立に制御して
吸込特性を改善し、同時に電源電圧変動に関わりなく入
力電力が過度に増加することを防止する電気掃除機用の
モ−タ制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、モ−タの平均入力電流を検出して入力電流制限指令
と比較し、上記平均入力電流が入力電流制限指令信号を
超過した分に応じてモ−タの回転速度指令信号を減少す
るようにする。
に、モ−タの平均入力電流を検出して入力電流制限指令
と比較し、上記平均入力電流が入力電流制限指令信号を
超過した分に応じてモ−タの回転速度指令信号を減少す
るようにする。
【００１０】このため、上記モ−タの入力電力を算出し
て入力電力制限値と比較して得られる入力電力偏差信号
により上記入力電流制限指令信号を補正するようにす
る。
て入力電力制限値と比較して得られる入力電力偏差信号
により上記入力電流制限指令信号を補正するようにす
る。
【００１１】さらに、上記モ−タの出力を算出して上記
モ−タの入力電力対出力特性よりその入力電力を割り出
すようにする。
モ−タの入力電力対出力特性よりその入力電力を割り出
すようにする。
【００１２】また、上記モ−タに送風機を接続し、上記
送風機の風圧を所定の風圧基準値と比較して風圧偏差信
号を発生し、上記風圧が上記風圧基準値を下回る場合に
上記風圧偏差信号により上記入力電流制限指令信号を補
正するようにする。
送風機の風圧を所定の風圧基準値と比較して風圧偏差信
号を発生し、上記風圧が上記風圧基準値を下回る場合に
上記風圧偏差信号により上記入力電流制限指令信号を補
正するようにする。
【００１３】さらに、上記入力電流制限指令信号より一
定値だけ大きい第２の入力電流制限指令信号と上記平均
入力電流とを比較し、その超過分に応じて上記回転速度
指令信号を減少するようにする。
定値だけ大きい第２の入力電流制限指令信号と上記平均
入力電流とを比較し、その超過分に応じて上記回転速度
指令信号を減少するようにする。
【００１４】また、交流電源より上記直流電源を生成
し、上記交流電源より可変抵抗を介して発光素子を点灯
してその光を受光素子により検出するフォトカプラ回路
の出力により上記モータへの印加電圧を調整できるよう
にする。
し、上記交流電源より可変抵抗を介して発光素子を点灯
してその光を受光素子により検出するフォトカプラ回路
の出力により上記モータへの印加電圧を調整できるよう
にする。
【００１５】
【作用】上記モ−タの平均入力電流が入力電流制限指令
を超過した分による上記回転速度指令信号の制御によ
り、モ−タの入力電力の上限が制限される。
を超過した分による上記回転速度指令信号の制御によ
り、モ−タの入力電力の上限が制限される。
【００１６】また、上記モ−タの入力電力偏差信号を用
いて上記入力電流制限指令信号を補正することにより上
記モ−タの入力電力の制限値に対する電源電圧変動の影
響が低減される。
いて上記入力電流制限指令信号を補正することにより上
記モ−タの入力電力の制限値に対する電源電圧変動の影
響が低減される。
【００１７】また、上記モ−タの出力を算出してその入
力電力を割り出すことにより、上記モ−タの入力電力検
出手段をソフト化する。
力電力を割り出すことにより、上記モ−タの入力電力検
出手段をソフト化する。
【００１８】また、上記モ−タの平均入力電流が上記第
２の入力電流制限指令を超過した分による、上記回転速
度指令信号の制御により、上記モ−タの負荷変動による
平均入力電流の急激な増加に対する応答性を向上する。
２の入力電流制限指令を超過した分による、上記回転速
度指令信号の制御により、上記モ−タの負荷変動による
平均入力電流の急激な増加に対する応答性を向上する。
【００１９】また、上記モ−タに送風機を接続する場合
には、上記送風機の風圧が風圧基準値を下回る場合に上
記入力電流制限指令信号を補正する。
には、上記送風機の風圧が風圧基準値を下回る場合に上
記入力電流制限指令信号を補正する。
【００２０】また、交流電源を位相変調して交流整流子
モ−タを駆動する場合には、上記交流電圧のゼロクロス
をフォトカプラ回路により検出し、フォトカプラの入力
電流の調整により上記交流整流子モータの印加電圧位相
を調整する。
モ−タを駆動する場合には、上記交流電圧のゼロクロス
をフォトカプラ回路により検出し、フォトカプラの入力
電流の調整により上記交流整流子モータの印加電圧位相
を調整する。
【００２１】
【実施例】図１は本発明による電気掃除機用ブラシレス
モータの制御回路実施例の回路図である。
モータの制御回路実施例の回路図である。
【００２２】図１において、交流電源２９を整流平滑回
路２１により整流して得られる直流電圧Ｅdをインバー
タ回路２０によりスイッチングしてブラシレスモータ１
７の３相の電機子巻線に印加し永久磁石回転子Ｒを駆動
する。
路２１により整流して得られる直流電圧Ｅdをインバー
タ回路２０によりスイッチングしてブラシレスモータ１
７の３相の電機子巻線に印加し永久磁石回転子Ｒを駆動
する。
【００２３】インバータ回路２０の各スイッチング素子
はトランジスタＴＲ１〜ＴＲ６とダイオードＤ１〜Ｄ６
等により構成される。
はトランジスタＴＲ１〜ＴＲ６とダイオードＤ１〜Ｄ６
等により構成される。
【００２４】磁極位置検出回路１８は３個のホール素子
Ｐが検出する回転子Ｒの磁界信号を３相の磁極位置信号
１８Ｓに変換してマイクロコンピュ−タ１９に入力す
る。
Ｐが検出する回転子Ｒの磁界信号を３相の磁極位置信号
１８Ｓに変換してマイクロコンピュ−タ１９に入力す
る。
【００２５】圧力増幅回路３１は半導体圧力センサ３２
が検出するファン３３の静圧（圧力）を増幅して、マイ
クロコンピュ−タ１９に入力する。
が検出するファン３３の静圧（圧力）を増幅して、マイ
クロコンピュ−タ１９に入力する。
【００２６】電機子巻線Ｓの電流（巻線の還流電流分を
含まない電流）は抵抗Ｒ１により検出され、電流増幅回
路２３により増幅され、入力電流検出回路２８により平
均直流電流２８Ｓに変換されてマイクロコンピュ−タ１
９に入力される。
含まない電流）は抵抗Ｒ１により検出され、電流増幅回
路２３により増幅され、入力電流検出回路２８により平
均直流電流２８Ｓに変換されてマイクロコンピュ−タ１
９に入力される。
【００２７】また、負荷電流検出回路２４はモ−タ電流
を推定するためのピ−クホ−ルド回路を含み、ピ−ク値
が電流増幅回路２３出力のピ−ク値に等しい脈流信号の
推定モ−タ電流２４Ｓ（負荷電流と呼ぶ）を生成してマ
イクロコンピュ−タ１９に入力する。
を推定するためのピ−クホ−ルド回路を含み、ピ−ク値
が電流増幅回路２３出力のピ−ク値に等しい脈流信号の
推定モ−タ電流２４Ｓ（負荷電流と呼ぶ）を生成してマ
イクロコンピュ−タ１９に入力する。
【００２８】マイクロコンピュータ１９はＣＰＵ１９−
１，ＲＯＭ１９−２、ＲＡＭ１９−３、およびＡ／Ｄ変
換器（アナログ／ディジタル変換器）１９ー４等を含
み、ＲＯＭ１９−２は例えば速度の演算、速度制御処理
（ＡＳＲ）、入力制御処理（ＡＰＲ）等に必要なプログ
ラムが格納する。また、ＲＡＭ１９−３には上記プログ
ラム実行用のデータを一時記憶する。
１，ＲＯＭ１９−２、ＲＡＭ１９−３、およびＡ／Ｄ変
換器（アナログ／ディジタル変換器）１９ー４等を含
み、ＲＯＭ１９−２は例えば速度の演算、速度制御処理
（ＡＳＲ）、入力制御処理（ＡＰＲ）等に必要なプログ
ラムが格納する。また、ＲＡＭ１９−３には上記プログ
ラム実行用のデータを一時記憶する。
【００２９】Ａ／Ｄ変換器１９ー４は負荷電流２４Ｓ、
平均入力電流２８Ｓ、静圧信号３１Ｓ等をディジタルデ
ータに変換する。
平均入力電流２８Ｓ、静圧信号３１Ｓ等をディジタルデ
ータに変換する。
【００３０】マイクロコンピュータ１９は磁極位置検出
信号１８Ｓより上記電機子巻線の転流信号１９Ｓを生成
すると共に回転速度を求める。
信号１８Ｓより上記電機子巻線の転流信号１９Ｓを生成
すると共に回転速度を求める。
【００３１】インバータ回路２０内の各トランジスタは
ベースドライバ１５を介して入力される上記転流信号１
９Ｓにより転流される。
ベースドライバ１５を介して入力される上記転流信号１
９Ｓにより転流される。
【００３２】またマイクロコンピュータ１９は上記回転
速度より電流指令１９Ｄを生成し、Ｄ／Ａ変換回路２７
はこれをアナログ信号に変換する。
速度より電流指令１９Ｄを生成し、Ｄ／Ａ変換回路２７
はこれをアナログ信号に変換する。
【００３３】電流制御回路２５は上記Ｄ／Ａ変換器２７
の出力と負荷電流検出回路２４の出力を合成し、三角波
発生回路２６の出力と比較してパルス幅変調信号１５Ｉ
を生成する。
の出力と負荷電流検出回路２４の出力を合成し、三角波
発生回路２６の出力と比較してパルス幅変調信号１５Ｉ
を生成する。
【００３４】図２はパルス幅変調信号１５Ｉを生成する
上記制御回路をソフトウェア部とハードウェア部に分け
て示した図である。
上記制御回路をソフトウェア部とハードウェア部に分け
て示した図である。
【００３５】ハードウェア部において、圧力センサ３２
の出力は圧力増幅回路３１により増幅されて静圧検出値
３１ＳとなりＡ／Ｄ変換され、圧力信号Ｈとしてソフト
ウェア部の入力処理部に送られる。
の出力は圧力増幅回路３１により増幅されて静圧検出値
３１ＳとなりＡ／Ｄ変換され、圧力信号Ｈとしてソフト
ウェア部の入力処理部に送られる。
【００３６】また、インバ−タに供給する直流電流Ｉを
検出した直流の入力電流２３Ｉは電流増幅回路２３によ
り増幅後、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ１よりなるローパス
フィルタによりその平均の直流電流成分２８Ｓが抽出さ
れ、Ａ／Ｄ変換されて入力直流電流デ−タＩｄとしてソ
フトウェア部の入力処理部に送られる。
検出した直流の入力電流２３Ｉは電流増幅回路２３によ
り増幅後、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ１よりなるローパス
フィルタによりその平均の直流電流成分２８Ｓが抽出さ
れ、Ａ／Ｄ変換されて入力直流電流デ−タＩｄとしてソ
フトウェア部の入力処理部に送られる。
【００３７】また、電流増幅回路２３の出力は負荷電流
検出回路２４内で、ピークホールド後ブラシレスモータ
１７の時定数で放電される脈流波形の推定モ−タ電流２
４Ｓに変換されて電流制御回路２５に入力される。
検出回路２４内で、ピークホールド後ブラシレスモータ
１７の時定数で放電される脈流波形の推定モ−タ電流２
４Ｓに変換されて電流制御回路２５に入力される。
【００３８】また、上記信号２４ＳはＡ／Ｄ変換されて
負荷電流信号Ｉｍとしてソフトウェア部の入力処理部に
送られる。
負荷電流信号Ｉｍとしてソフトウェア部の入力処理部に
送られる。
【００３９】また、磁極位置検出信号１８Ｓはソフトウ
ェア部内の速度演算処理部によりモ−タの回転速度信号
Ｎに変換されて入力処理部に送られる。
ェア部内の速度演算処理部によりモ−タの回転速度信号
Ｎに変換されて入力処理部に送られる。
【００４０】入力処理部は上記圧力信号Ｈ，負荷電流信
号Ｉｍ、モータの入力直流電流信号Ｉｄ，同速度信号Ｎ
よりモ−タの回転速度の補正信号ΔＮを算出し、これに
より回転速度指令Ｎ0の補正信号Ｎ1を生成し、次いでＡ
ＳＲ部にて回転速度Ｎとの偏差εNを求めこれにＰＩ
（比例、積分）処理を施して電流指令１９Ｄ（Ｉcmd）
を生成する。
号Ｉｍ、モータの入力直流電流信号Ｉｄ，同速度信号Ｎ
よりモ−タの回転速度の補正信号ΔＮを算出し、これに
より回転速度指令Ｎ0の補正信号Ｎ1を生成し、次いでＡ
ＳＲ部にて回転速度Ｎとの偏差εNを求めこれにＰＩ
（比例、積分）処理を施して電流指令１９Ｄ（Ｉcmd）
を生成する。
【００４１】上記電流指令１９ＤはＤ／Ａ変換回路２７
によりアナログ変換され、電流制御回路２５により負荷
電流信号２４Ｓとの偏差を比例積分して電圧指令に変換
され、次いで比較器Ｃ６により三角波発生回路２６の出
力と比較されパルス幅変調信号１５Ｉに変換される。
によりアナログ変換され、電流制御回路２５により負荷
電流信号２４Ｓとの偏差を比例積分して電圧指令に変換
され、次いで比較器Ｃ６により三角波発生回路２６の出
力と比較されパルス幅変調信号１５Ｉに変換される。
【００４２】図３は上記図１、２における制御系統の全
体を示すブロック図である。
体を示すブロック図である。
【００４３】従来装置においては、基本速度指令Ｎ0を
回転速度信号Ｎと比較して得られる速度誤差信号εNを
ＡＳＲ（自動速度調整器）処理して電流指令信号１９Ｄ
に変換し、次いで電流指令信号１９Ｄより負荷電流検出
回路２４の出力２４Ｓを差し引いてＡＣＲ（自動電流調
整器）処理した信号をＰＷＭ変調してインバ−タ回路２
０に印加しファンモ−タ１７を制御するようにしてい
た。
回転速度信号Ｎと比較して得られる速度誤差信号εNを
ＡＳＲ（自動速度調整器）処理して電流指令信号１９Ｄ
に変換し、次いで電流指令信号１９Ｄより負荷電流検出
回路２４の出力２４Ｓを差し引いてＡＣＲ（自動電流調
整器）処理した信号をＰＷＭ変調してインバ−タ回路２
０に印加しファンモ−タ１７を制御するようにしてい
た。
【００４４】本発明の特徴は上記従来の制御系に図３の
下側に示したＡＰＲ（自動電力調整器）系を付加したこ
とにある。
下側に示したＡＰＲ（自動電力調整器）系を付加したこ
とにある。
【００４５】上記ＡＰＲ系は基本的に、入力電力Ｐinが
所定のレベルを超過するとこれを一定値に制限するよう
に動作する。
所定のレベルを超過するとこれを一定値に制限するよう
に動作する。
【００４６】入力電力Ｐinはファンモ−タの入力直流電
流Ｉｄに比例するので、上記ＡＰＲ系においては入力直
流電流Ｉｄを入力電流制限値Ｉdoと比較し、ＩｄがＩdo
を越えた場合に速度補正信号ΔＮを発生してこれを基本
速度指令Ｎ0より減じファンモ−タ１７の回転数を低下
せしめるようにする。
流Ｉｄに比例するので、上記ＡＰＲ系においては入力直
流電流Ｉｄを入力電流制限値Ｉdoと比較し、ＩｄがＩdo
を越えた場合に速度補正信号ΔＮを発生してこれを基本
速度指令Ｎ0より減じファンモ−タ１７の回転数を低下
せしめるようにする。
【００４７】この結果、入力電力Ｐinや回転速度Ｎ等は
図４の点線の特性から実線のように変化され、入力電力
ＰinはＰin（０）より一定制御される。しかし、ＡＰＲ
が効き始める入力電力の値Ｐin（０）を最適に設定する
ことにより、吸い込み仕事率Ｐの最大値は殆ど影響を受
けないようにすることができる。
図４の点線の特性から実線のように変化され、入力電力
ＰinはＰin（０）より一定制御される。しかし、ＡＰＲ
が効き始める入力電力の値Ｐin（０）を最適に設定する
ことにより、吸い込み仕事率Ｐの最大値は殆ど影響を受
けないようにすることができる。
【００４８】また本発明では、ファンモ−タ１７の静圧
不足や、電源電圧変動によるモ−タの出力変動等を補償
する制御ル−プを上記ＡＰＲ系に付加するようにしてい
る。
不足や、電源電圧変動によるモ−タの出力変動等を補償
する制御ル−プを上記ＡＰＲ系に付加するようにしてい
る。
【００４９】図４は上記静圧と入力電力その他との関係
を説明する本発明によるファンモータの制御特性図であ
る。なお、実線は本発明が目的とする特性であり、鎖線
は図１２に示した従来装置の特性である。
を説明する本発明によるファンモータの制御特性図であ
る。なお、実線は本発明が目的とする特性であり、鎖線
は図１２に示した従来装置の特性である。
【００５０】回転速度Ｎを一定に保つように制御すると
入力電力Ｐinは風量Ｑに比例して増大し許容入力電力値
を越える場合が生じるので、本発明では途中から回転速
度Ｎを風量Ｑに逆比例させて入力電力Ｐinが入力許容値
を越えないようにする。
入力電力Ｐinは風量Ｑに比例して増大し許容入力電力値
を越える場合が生じるので、本発明では途中から回転速
度Ｎを風量Ｑに逆比例させて入力電力Ｐinが入力許容値
を越えないようにする。
【００５１】すなわち風量Ｑが比較的低い範囲内では回
転速度Ｎを一定化するＡＳＲ制御を行ない、風量Ｑが高
くなるとＡＰＲ制御により回転速度を制限するようにす
る。
転速度Ｎを一定化するＡＳＲ制御を行ない、風量Ｑが高
くなるとＡＰＲ制御により回転速度を制限するようにす
る。
【００５２】なお、上記風量Ｑの代わりに静圧Ｈを用い
ることもできる。このため図３においては、圧力検出回
路３１が検出する静圧Ｈが所定レベルを下回ると静圧Ｈ
の不足量に反比例した静圧補正値ΔＩhを生成して入力
電流制限指令値Ｉdoと比較し偏差Ｉd1を生成するように
する。
ることもできる。このため図３においては、圧力検出回
路３１が検出する静圧Ｈが所定レベルを下回ると静圧Ｈ
の不足量に反比例した静圧補正値ΔＩhを生成して入力
電流制限指令値Ｉdoと比較し偏差Ｉd1を生成するように
する。
【００５３】次いでこのＩd1に電源電圧変動補正を施
す。
す。
【００５４】図５は入力電力Ｐinに対するモータの出力
Ｐoutと同入力直流電流Ｉdの特性図であり、モータ出力
Ｐoutは電源電圧変動の影響を受けないものの、入力直
流電流Ｉdの方は電源電圧により大きく変化することが
わかる。
Ｐoutと同入力直流電流Ｉdの特性図であり、モータ出力
Ｐoutは電源電圧変動の影響を受けないものの、入力直
流電流Ｉdの方は電源電圧により大きく変化することが
わかる。
【００５５】このため、上記ＩdをＩd1と比較して入力
電力Ｐinを制御すると電源電圧の影響を強く受けること
になる。
電力Ｐinを制御すると電源電圧の影響を強く受けること
になる。
【００５６】したがって、上記Ｉd1を電源電圧に応じて
補正するには電源電圧の検出回路を新たに付加する必要
が生じ、図３の制御系をＩＣ化する場合には少なくとも
電源電圧入力端子が必要になる。
補正するには電源電圧の検出回路を新たに付加する必要
が生じ、図３の制御系をＩＣ化する場合には少なくとも
電源電圧入力端子が必要になる。
【００５７】そこで本発明では、負荷電流信号Ｉmより
電源電圧変動分を抽出するようにして上記電源電圧検出
回路やＩＣの端子増加等を省略するようにする。
電源電圧変動分を抽出するようにして上記電源電圧検出
回路やＩＣの端子増加等を省略するようにする。
【００５８】すなわち、図３のモータ出力演算処理部は
図５におけるＰin−Ｐout特性（電源電圧の影響を受け
ない）と、ＡＰＲが効き始める入力電力値Ｐin（０）を
記憶し、さらに、負荷電流信号Ｉm［A］と回転速度Ｎ
［rpm］とからモータ出力Ｐoutを演算して上記Ｐin−Ｐ
out特性から対応するＰinの値を割り出す。
図５におけるＰin−Ｐout特性（電源電圧の影響を受け
ない）と、ＡＰＲが効き始める入力電力値Ｐin（０）を
記憶し、さらに、負荷電流信号Ｉm［A］と回転速度Ｎ
［rpm］とからモータ出力Ｐoutを演算して上記Ｐin−Ｐ
out特性から対応するＰinの値を割り出す。
【００５９】次いで上記ＰinとＰin（０）を比較して両
者の偏差値を求め、この偏差値に所定の変換係数を乗じ
て電源電圧補正信号ΔＩpを生成して上記入力制限値Ｉd
1に加えＩd2を生成するようにする。このＩd2が上記静
圧Ｈと電源電圧とにより補正された入力制限値特性Ｉd0
に相当するので、このＩd2と入力直流電流Ｉｄを比較
し、ＩｄがＩd2を越えた場合に速度補正信号ΔＮを発生
してこれを基本速度指令Ｎ0より減じファンモ−タ１７
の回転数を減少するようにする。
者の偏差値を求め、この偏差値に所定の変換係数を乗じ
て電源電圧補正信号ΔＩpを生成して上記入力制限値Ｉd
1に加えＩd2を生成するようにする。このＩd2が上記静
圧Ｈと電源電圧とにより補正された入力制限値特性Ｉd0
に相当するので、このＩd2と入力直流電流Ｉｄを比較
し、ＩｄがＩd2を越えた場合に速度補正信号ΔＮを発生
してこれを基本速度指令Ｎ0より減じファンモ−タ１７
の回転数を減少するようにする。
【００６０】なお、上記モータ出力Ｐoutは式（１）に
したがって求める。
したがって求める。
【００６１】 Ｐout＝Ｅ・Ｉｍ Ｅ＝ｋ・Ｎ （１） ただし、Ｅは誘起電圧［V］、ｋは誘起電圧係数［V/rp
m］である。
m］である。
【００６２】図６は上記入力電力Ｐinの補償結果を示す
デ−タであり、電源電圧に無関係に入力電力Ｐinを精度
良く制御できることを示している。
デ−タであり、電源電圧に無関係に入力電力Ｐinを精度
良く制御できることを示している。
【００６３】図７は静圧Ｈによる補正特性を示す図であ
る。一般に電気掃除機は風量Ｑが大きいと負荷変動も大
きくなるので、入力電力Ｐinを一定化しようとしても点
線のように右上がりの特性となる。しかし、静圧Ｈに応
じた補正を行うと上記点線の特性を実線のように水平化
することができる。
る。一般に電気掃除機は風量Ｑが大きいと負荷変動も大
きくなるので、入力電力Ｐinを一定化しようとしても点
線のように右上がりの特性となる。しかし、静圧Ｈに応
じた補正を行うと上記点線の特性を実線のように水平化
することができる。
【００６４】図８は上記のように入力電力Ｐinを制限し
た場合の応答特性図である。通常、負荷が急激に増加す
ると鎖線に示すような応答の遅れが発生するので、本発
明では入力電力Ｐinの制限値を第１制限値（制御バンド
の上限値）と第２制限値の２段に設定するようにする。
た場合の応答特性図である。通常、負荷が急激に増加す
ると鎖線に示すような応答の遅れが発生するので、本発
明では入力電力Ｐinの制限値を第１制限値（制御バンド
の上限値）と第２制限値の２段に設定するようにする。
【００６５】例えば、通常の掃除のように比較的負荷変
動の小さい場合には入力検出値が第１制限値を超えぬよ
うに回転速度指令Ｎ0を補正し、入力検出値が制御バン
ドの下限値に達したならば回転速度指令Ｎ0とＮ1とを比
較し、Ｎ0＞Ｎ1ならば回転速度指令Ｎ0を比較的ゆっく
りと第１制限値に近づけて新たな回転速度指令Ｎ1を出
力し制御バンド内に収まるようにする。逆にＮ0＜Ｎ1な
らば通常の回転速度制御に復帰する。
動の小さい場合には入力検出値が第１制限値を超えぬよ
うに回転速度指令Ｎ0を補正し、入力検出値が制御バン
ドの下限値に達したならば回転速度指令Ｎ0とＮ1とを比
較し、Ｎ0＞Ｎ1ならば回転速度指令Ｎ0を比較的ゆっく
りと第１制限値に近づけて新たな回転速度指令Ｎ1を出
力し制御バンド内に収まるようにする。逆にＮ0＜Ｎ1な
らば通常の回転速度制御に復帰する。
【００６６】この結果入力電力Ｐinは小さな制御バンド
内で小刻みに変動することとなる。しかし、吸口に吸い
付いたビニールなどを急に取り除いた場合のように風量
Ｑが急増（負荷が急増）し、このとき入力検出値が第１
制限値を超えると点線で示すように大きなオーバーシュ
ートが発生する。このような場合には第２制限値を設定
し、入力検出値が第２制限値を超えたときに補正ゲンイ
を大きくして実線で示すように入力電力Ｐinが速やかに
制御バンド内に納まるように制御し応答速度を向上する
ようにする。
内で小刻みに変動することとなる。しかし、吸口に吸い
付いたビニールなどを急に取り除いた場合のように風量
Ｑが急増（負荷が急増）し、このとき入力検出値が第１
制限値を超えると点線で示すように大きなオーバーシュ
ートが発生する。このような場合には第２制限値を設定
し、入力検出値が第２制限値を超えたときに補正ゲンイ
を大きくして実線で示すように入力電力Ｐinが速やかに
制御バンド内に納まるように制御し応答速度を向上する
ようにする。
【００６７】図９は上記ブラシレスモ−タ１７の代わり
に交流整流子モータを用いた場合のブロック図である。
に交流整流子モータを用いた場合のブロック図である。
【００６８】交流整流子モータ５２にはトライアック
（ＦＬＳ）を用いた位相制御回路５１により位相制御さ
れた交流電源２９の電圧が印加される。
（ＦＬＳ）を用いた位相制御回路５１により位相制御さ
れた交流電源２９の電圧が印加される。
【００６９】制御回路５６はゼロクロス検出回路５３が
検出する交流電源２９のゼロクロス信号５５Ｓをトリガ
パルスとして交流整流子モータ５２への点弧位相を決定
する。可変抵抗器ＶＲ１０はフォトカプラ５５の入力電
流を調整して上記ゼロクロス信号５５Ｓのタイミングを
変え、入力電力Ｐinを微調整するためのものである。ま
た、圧力増幅回路３１は図１及び図２と同様の作用をす
る。
検出する交流電源２９のゼロクロス信号５５Ｓをトリガ
パルスとして交流整流子モータ５２への点弧位相を決定
する。可変抵抗器ＶＲ１０はフォトカプラ５５の入力電
流を調整して上記ゼロクロス信号５５Ｓのタイミングを
変え、入力電力Ｐinを微調整するためのものである。ま
た、圧力増幅回路３１は図１及び図２と同様の作用をす
る。
【００７０】図１０は位相制御を説明する波形図であ
る。
る。
【００７１】可変抵抗器ＶＲ１０の抵抗値が比較的大き
いときにはフォトカプラ５５の入力電流が減少するの
で、点線で示すようなゼロクロス信号５５Ｓが出力され
る。
いときにはフォトカプラ５５の入力電流が減少するの
で、点線で示すようなゼロクロス信号５５Ｓが出力され
る。
【００７２】制御回路５６はゼロクロス信号５５Ｓの立
ち下がりエッジ（立ち上がりエッジでもよい）から所定
のｔ秒後にトリガパルスを出力して位相制御回路５１を
制御する。
ち下がりエッジ（立ち上がりエッジでもよい）から所定
のｔ秒後にトリガパルスを出力して位相制御回路５１を
制御する。
【００７３】可変抵抗器ＶＲ１０の抵抗値を比較的小さ
くするとフォトカプラ５５の入力電流が増加し、ゼロク
ロス信号５５Ｓは実線のように点線のゼロクロス信号よ
りΔｔだけ遅れたトリガパルスを出力する。したがっ
て、図１１に示すように縦軸に入力電力Ｐin可変用の抵
抗器ＶＲ１０によりトリガパルスの位置を変えて入力電
力Ｐinを微調整することができる。
くするとフォトカプラ５５の入力電流が増加し、ゼロク
ロス信号５５Ｓは実線のように点線のゼロクロス信号よ
りΔｔだけ遅れたトリガパルスを出力する。したがっ
て、図１１に示すように縦軸に入力電力Ｐin可変用の抵
抗器ＶＲ１０によりトリガパルスの位置を変えて入力電
力Ｐinを微調整することができる。
【００７４】
【発明の効果】本発明により、モ−タ入力電力の上限を
適切に制限することができる。
適切に制限することができる。
【００７５】さらに、上記モ−タ入力電力の制限値に対
する電源電圧変動の影響を低減することができる。
する電源電圧変動の影響を低減することができる。
【００７６】さらに、上記モ−タ入力電力をソフト化し
て入力電力検出回路を省略することができる。
て入力電力検出回路を省略することができる。
【００７７】さらに、上記モ−タ入力電力の制限値に対
する応答性を向上することができる。
する応答性を向上することができる。
【００７８】また、上記モ−タに送風機を接続する場合
において、上記送風機の風圧が風圧基準値を下回る場合
に上記モ−タ入力電力を安定させることができる。
において、上記送風機の風圧が風圧基準値を下回る場合
に上記モ−タ入力電力を安定させることができる。
【００７９】さらに、上記モータの制御により、負荷変
動や電源電圧等の変化に関わりなくモータの回転速度や
入力電力、トルク等を所定の特性に制御することがで
き、これにより過負荷を防止した電気掃除機を提供する
ことができる。
動や電源電圧等の変化に関わりなくモータの回転速度や
入力電力、トルク等を所定の特性に制御することがで
き、これにより過負荷を防止した電気掃除機を提供する
ことができる。
【図１】本発明によるモータ制御装置実施例の全体構成
図である。
図である。
【図２】本発明によるモータ制御装置実施例の回路図で
ある。
ある。
【図３】本発明によるモータ制御装置の制御系統ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】本発明による電気掃除機の特性図である。
【図５】モ−タの特性図である。
【図６】本発明による電気掃除機の特性図である。
【図７】本発明による電気掃除機の特性図である。
【図８】本発明による電気掃除機の起動波形図である。
【図９】本発明による他の実施例の全体構成図である。
【図１０】図９における入力電力調整方法を示す波形図
である。
である。
【図１１】図９における入力電力調整特性図である。
【図１２】従来の電気掃除機の特性図である。
１５…ベースドライバ、１７…ブラッシレスモータ、１
８…磁極位置検出回路、１９…マイクロコンピュ−タ、
２０…インバータ回路、２３…電流増幅回路、２４…負
荷電流検出回路、２５…電流制御回路、２８…入力電流
検出回路、２９…交流電源、３１…圧力増幅回路、３３
…フアン、５１…位相制御回路、５２…交流整流子モ−
タ、５３…フォトカプラ、５６…制御回路。
８…磁極位置検出回路、１９…マイクロコンピュ−タ、
２０…インバータ回路、２３…電流増幅回路、２４…負
荷電流検出回路、２５…電流制御回路、２８…入力電流
検出回路、２９…交流電源、３１…圧力増幅回路、３３
…フアン、５１…位相制御回路、５２…交流整流子モ−
タ、５３…フォトカプラ、５６…制御回路。
フロントページの続き (72)発明者 遠藤 常博 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 須賀 久央 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株式会社日立製作所 多賀工場内 (72)発明者 川又 光久 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株式会社日立製作所 多賀工場内 (72)発明者 常楽 文夫 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株式会社日立製作所 多賀工場内 (72)発明者 石井 吉太郎 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株式会社日立製作所 多賀工場内 (56)参考文献 特開 平２−237492（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−4788（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−249487（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−95884（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−294285（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−95883（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−89891（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−228726（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−250694（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 6/08 H02P 5/41
Claims (4)
- 【請求項１】 インバータを有し、モータの回転速度信
号を回転速度指令信号と比較して得られる速度誤差信号
により電源電圧をパルス幅変調してモータの回転速度を
制御するモータ制御装置において、 上記モータの電機子巻線に流れる電流から上記インバー
タの平均直流電流を検出する平均入力電流を検出する手
段と、上記モータの入力電力の所定値に相応する入力電
流制限指令信号を発生する手段と、上記平均入力電流が
上記入力電流制限指令信号を超過する超過成分を検出す
る手段と、上記超過成分により上記回転速度指令信号を
減少せしめる手段を含み、上記超過成分の発生時に上記
モータの入力電力を一定に制御する自動電力調整手段を
備えたことを特徴とするモータ制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、 上記モータの入力電力を算出する手段と、上記所定値と
なる入力電力制限指令を発生する手段と、上記モータの
入力電力と上記入力電力制限指令とを比較して得られる
入力電力偏差信号により電源電圧補正信号を作成する手
段と、上記電源電圧補正信号を上記入力電流制限指令信
号に加える手段とを備えたことを特徴とするモータ制御
装置。 - 【請求項３】 請求項２において、 上記モータの負荷電流と回転速度からモータ出力を算出
する手段と、上記モータの入力電力対出力特性を記憶す
る手段とを備え、上記算出されたモータ出力と上記モー
タの入力電力対出力特性より上記モータの入力電力を算
出する手段を構成したことを特徴とするモータ制御装
置。 - 【請求項４】 インバータを有し、電気掃除機の送風機
を接続したモータの回転速度を回転速度指令信号との誤
差信号により制御するモータ制御装置において、上記モータの電機子巻線に流れる電流から上記インバー
タの平均直流電流を検出する平均入力電流を検出する手
段と、上記モータの入力電流制限指令信号を発 生する手
段と 、 上記送風機の風圧を検出し、所定の風圧基準値と
比較して風圧偏差信号を発生する手段と、上記風圧が上
記風圧基準値を下回る場合に上記風圧偏差信号により上
記入力電流制限指令を補正する手段と、上記平均入力電
流が上記入力電流制限指令を超過した成分により上記回
転速度指令信号を減少せしめる手段とを備えたことを特
徴とするモータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03678992A JP3241784B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | モ−タ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03678992A JP3241784B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | モ−タ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05236784A JPH05236784A (ja) | 1993-09-10 |
| JP3241784B2 true JP3241784B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=12479559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03678992A Expired - Fee Related JP3241784B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | モ−タ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3241784B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3829052A1 (en) * | 2019-11-28 | 2021-06-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Motor control apparatus and image forming apparatus with limiting coil current flowing through motor coil |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4092811B2 (ja) * | 1999-04-19 | 2008-05-28 | トヨタ自動車株式会社 | モータ制御装置および制御方法 |
| JP4383576B2 (ja) * | 1999-04-20 | 2009-12-16 | 株式会社東芝 | 電気掃除機およびインバータ装置 |
| KR100384620B1 (ko) * | 2000-02-11 | 2003-05-22 | 미래산업 주식회사 | 반도체 소자 검사시스템의 팬모터 에러 감지장치 |
| JP2006220124A (ja) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Denso Corp | 内燃機関の過給装置 |
| KR101751440B1 (ko) * | 2013-06-11 | 2017-06-27 | 브로제 파르초이크타일레 게엠베하 운트 코. 콤만디트게젤샤프트 뷔르츠부르크 | 전동 팬 드라이브를 동작시키기 위한 방법 및 디바이스 |
| JP2016176823A (ja) | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 株式会社リコー | 電流計測装置、画像形成装置、搬送装置、及び電流計測方法 |
| JP6833654B2 (ja) * | 2017-10-30 | 2021-02-24 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電動機駆動装置 |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP03678992A patent/JP3241784B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3829052A1 (en) * | 2019-11-28 | 2021-06-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Motor control apparatus and image forming apparatus with limiting coil current flowing through motor coil |
| US11846904B2 (en) | 2019-11-28 | 2023-12-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Motor control apparatus and image forming apparatus with limiting coil current flowing through motor coil |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05236784A (ja) | 1993-09-10 |
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