JP3281837B2 - Fan motor control circuit - Google Patents

Fan motor control circuit

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JP3281837B2
JP3281837B2 JP13963997A JP13963997A JP3281837B2 JP 3281837 B2 JP3281837 B2 JP 3281837B2 JP 13963997 A JP13963997 A JP 13963997A JP 13963997 A JP13963997 A JP 13963997A JP 3281837 B2 JP3281837 B2 JP 3281837B2
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昭二 大岩
潤生 薛
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日本サーボ株式会社
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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ファン等に使用さ
れるDCブラシレスモータ(以下モータと記述する)の
可変速度制御を行うファンモータの制御回路に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fan motor control circuit for performing variable speed control of a DC brushless motor (hereinafter referred to as a motor) used for a fan or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】DCブラシレスモータ方式のファンは、
限られたスペースの中に制御回路を収納するため小型で
あることと、低コストで実現することが要求される。そ
のために回路部品の少ない方式として、1個の磁気検出
素子でロータの位置検出を行い、この信号で2個の出力
トランジスタを切り替える電気角180度位相差の二相
半波駆動が一般的に採用されている。
2. Description of the Related Art DC brushless motor type fans are:
Since the control circuit is housed in a limited space, it is required to be small and to be realized at low cost. For this reason, a two-phase half-wave drive with an electrical angle of 180 degrees and a phase difference of switching the two output transistors by using one magnetic detection element to detect the rotor position and use this signal is generally adopted as a method with few circuit components. Have been.

【0003】この種の従来のモータの速度可変制御回路
は、例えば特開平3−190588号公報に示されてい
るような回路構成になっている。図2は従来のファンモ
ータの制御回路の代表的回路図である。図に示すよう
に、磁気検出素子3の信号を、増幅器21で増幅し、分
配回路22を経由して2個の出力トランジスタ23a、
23bに入力し、駆動電流を二相のモータコイル1a、
1bに通電する。尚、増幅器21、分配回路22はモー
タ駆動制御用IC4に内蔵されている。
A conventional variable speed control circuit for a motor of this type has a circuit configuration as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-190588, for example. FIG. 2 is a typical circuit diagram of a conventional fan motor control circuit. As shown in the figure, the signal of the magnetic sensing element 3 is amplified by an amplifier 21 and is output via a distribution circuit 22 to two output transistors 23a,
23b, and the drive current is supplied to the two-phase motor coil 1a,
1b is energized. The amplifier 21 and the distribution circuit 22 are built in the motor drive control IC 4.

【0004】速度指令回路24は、回転パルス発生回路
25と、抵抗26、コンデンサ27およびトランジスタ
28から成る充電回路29と、コンパレータ30とで構
成されている。また、回転数切換信号入力端子36から
の信号で動作する速度切換手段31はトランジスタ32
と抵抗33で構成されている。この制御回路の動作は次
の通りである。
The speed command circuit 24 includes a rotation pulse generation circuit 25, a charging circuit 29 including a resistor 26, a capacitor 27 and a transistor 28, and a comparator 30. The speed switching means 31 operated by a signal from the rotation speed switching signal input terminal 36 is a transistor 32
And a resistor 33. The operation of this control circuit is as follows.

【0005】図3は動作を説明するタイミングチャート
図である。図に示すように、(3−1)は増幅器21の
出力電圧波形であり、(3−2)、(3−3)は全速時
の分配回路22の出力信号であり、(3−4)は(3−
1)のゼロクロスで発生させられる回転パルス発生回路
25の出力信号であり、(3−5)は充電回路29のコ
ンデンサ27の電圧波形である。ここで、回転パルス発
生回路25の出力信号はトランジスタ28を導通し、コ
ンデンサ27の電荷を引き抜き電圧を0とし、その後、
コンデンサ27の充電が始まり、電圧が直線的に上昇す
る。充電回路29によりコンデンサ27の電圧が、抵抗
34、35で分圧された基準電圧Vxに到達するとコン
パレータ30が動作して、(3−6)に示す信号を出力
する。なお、速度切換手段31内の抵抗33は基準電圧
Vxを設定するもので、回転数切換信号入力端子36か
らの信号で動作するトランジスタ32は基準電圧Vxを
零電圧値近くにする場合に動作させる。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation. As shown in the figure, (3-1) is the output voltage waveform of the amplifier 21, (3-2) and (3-3) are the output signals of the distribution circuit 22 at full speed, and (3-4) Is (3-
This is an output signal of the rotation pulse generation circuit 25 generated at the zero crossing of 1), and (3-5) is a voltage waveform of the capacitor 27 of the charging circuit 29. Here, the output signal of the rotation pulse generation circuit 25 conducts the transistor 28, extracts the charge of the capacitor 27, sets the voltage to 0, and thereafter,
The charging of the capacitor 27 starts, and the voltage rises linearly. When the voltage of the capacitor 27 reaches the reference voltage Vx divided by the resistors 34 and 35 by the charging circuit 29, the comparator 30 operates and outputs the signal shown in (3-6). Note that the resistor 33 in the speed switching means 31 sets the reference voltage Vx, and the transistor 32, which is operated by a signal from the rotation speed switching signal input terminal 36, is operated when the reference voltage Vx is close to the zero voltage value. .

【0006】コンパレータ30の出力信号(3−6)は
分配回路22に接続され、電流をトランジスタ23a、
23bに分配し、モータコイル1a、1bに電流を供給
する。その結果(3−7)、(3−8)の実線網掛け部
のような電流が二相のそれぞれに流れ、通電開始からあ
る時間までの通電初期が遮断される。(3−7)、(3
−8)の破線は全速時のコイル電流波形を示す。
The output signal (3-6) of the comparator 30 is connected to the distribution circuit 22, and the current is supplied to the transistor 23a.
23b to supply current to the motor coils 1a and 1b. As a result, currents as indicated by solid lines in (3-7) and (3-8) flow in each of the two phases, and the initial energization from the start of energization to a certain time is cut off. (3-7), (3
The dashed line -8) shows the coil current waveform at full speed.

【0007】また、図4に示すように、回転速度切替信
号入力端子36からの速度指令によりDCモータ41に
印加される電圧を可変三端子レギュレータ42でドロッ
プさせて、DCモータ41の回転数を可変にする方式が
ある(特開平2−223395号公報参照)。このよう
な方式を電気角180度位相差の二相DCブラシレスモ
ータに適用すれば、図5に示すような回路により、二相
DCブラシレスモータを駆動することが可能になる。
Further, as shown in FIG. 4, the voltage applied to the DC motor 41 is dropped by a variable three-terminal regulator 42 in response to a speed command from a rotation speed switching signal input terminal 36 to reduce the rotation speed of the DC motor 41. There is a variable system (see JP-A-2-223395). If such a method is applied to a two-phase DC brushless motor having a phase difference of 180 degrees in electrical angle, a two-phase DC brushless motor can be driven by a circuit as shown in FIG.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】複写機等の冷却に使用
されるファンは、複写機の動作中は全速で回転し、待機
中はファンの騒音や温度上昇を低下させてファンの軸受
の長寿命化を計る目的で低速にする場合が多い。モータ
を低速運転するとファンの羽根による風切り音は小さく
なるが、モータの振動・電磁音が強調され不快感が生じ
る。
A fan used for cooling a copying machine or the like rotates at full speed during operation of the copying machine, and reduces noise and temperature rise of the fan during standby to reduce the length of the fan bearing. The speed is often reduced for the purpose of extending the life. When the motor is operated at a low speed, the wind noise generated by the blades of the fan is reduced, but the vibration and electromagnetic noise of the motor are emphasized, which causes discomfort.

【0009】さらに、上述のような従来の制御回路で電
気角180度位相差の二相半波駆動を行うと、騒音の原
因となるトルクリップルの増加と、軸受寿命を劣化させ
る回路発熱が生じるという問題がある。このトルクリッ
プルの発生状況を以下に説明する。
Further, when two-phase half-wave driving with a phase difference of 180 degrees in electrical angle is performed by the conventional control circuit as described above, torque ripple which causes noise and circuit heat which deteriorates the bearing life are generated. There is a problem. The state of occurrence of this torque ripple will be described below.

【0010】図6は全速時で回転中のモータ発生トルク
特性を示すもので、(6−1a)、(6−1b)は全速
回転時に電気角180度で通電中のモータコイル1a、
1bに誘起される逆起電力Ea、Ebであり、モータコイ
ル1a、1bには電源電圧Vccから逆起電力Ea、Ebを
引いた(Vcc−Ea)、(Vcc−Eb)が(6−2a)、
(6−2b)に示すようにが印加される。(6−3
a)、(6−3b)は上記印加電圧によりモータコイル
1a、1bに流れる電流波形Ia、Ibであり、電流の立
ち上がりはモータコイル1a、1bのインダクタンス成
分により遅れている。モータコイル1a、1bに発生す
る回転トルクτは逆起電力とモータコイル電流の積に比
例するため、全速回転時の二相コイルに発生する回転ト
ルクは(6−4)のような形状となる。また、(6−
5)はロータマグネットとモータのステータコアの位置
関係で生じるコキングトルクであり、これによりロータ
停止位置を決め、モータ起動を確実にするものである。
(6−6)は回転トルクとコキングトルクの総和となる
モータトルクである。このモータトルク(6−6)は図
に示すように一定ではなく、トルクリップルが含まれ
る。一般的にはこのモータトルクを一定値になるように
設計し、モータの振動・騒音の低減を図っている。
FIG. 6 shows the torque generated by the motor during rotation at full speed. (6-1a) and (6-1b) show motor coils 1a, which are energized at an electrical angle of 180 degrees at full speed.
The back electromotive forces Ea and Eb induced in the motor coil 1b, and the motor coils 1a and 1b are obtained by subtracting the back electromotive forces Ea and Eb from the power supply voltage Vcc (Vcc-Ea) and (Vcc-Eb) as (6-2a). ),
Is applied as shown in (6-2b). (6-3
a) and (6-3b) are current waveforms Ia and Ib flowing through the motor coils 1a and 1b due to the applied voltage, and the rise of the current is delayed by the inductance components of the motor coils 1a and 1b. Since the rotation torque τ generated in the motor coils 1a and 1b is proportional to the product of the back electromotive force and the motor coil current, the rotation torque generated in the two-phase coil at full speed rotation has a shape like (6-4). . Also, (6-
5) is a coking torque generated by the positional relationship between the rotor magnet and the stator core of the motor, which determines the rotor stop position and ensures the start of the motor.
(6-6) is the motor torque that is the sum of the rotation torque and the coking torque. This motor torque (6-6) is not constant as shown in the figure, but includes torque ripple. Generally, the motor torque is designed to be a constant value to reduce vibration and noise of the motor.

【0011】しかしながら、上述の図2による通電角可
変方式において、低速回転時の二相コイルに流れる電流
は図7の(7−1)、(7−2)のようになり、二相の
それぞれに発生する回転トルクは(7−3)のようにな
り、コキングトルクは回転数に関係せず全速時と同様で
あり、回転トルクとコキングトルクとの総和であるモー
タトルクは(7−4)のようになる。低速回転時にコイ
ル通電の初期を遮断することで、通電角が電気的に18
0度でなくなっていて、二相コイルの回転トルクが零で
ある範囲が広がり、モータの1回転中にモータトルクに
大小が生じて大きなトルクリップルとなる。このトルク
リップルはモータの振動となり、ファンの羽根に伝わり
騒音増加の原因になるという問題がある。
However, in the above-described variable conduction angle method shown in FIG. 2, the current flowing through the two-phase coil during low-speed rotation is as shown in (7-1) and (7-2) of FIG. Is generated as shown in (7-3), the coking torque is the same as at full speed regardless of the number of rotations, and the motor torque which is the sum of the rotation torque and the coking torque is (7-4). become that way. By cutting off the initial stage of coil energization during low-speed rotation, the energization angle becomes 18
The range where the rotation torque of the two-phase coil is zero, which is not 0 degree, is widened, and the magnitude of the motor torque changes during one rotation of the motor, resulting in a large torque ripple. This torque ripple causes the vibration of the motor and is transmitted to the blades of the fan, which causes an increase in noise.

【0012】また、図5の従来のレギュレータ方式にお
いては、モータコイル1a、1bの電流波形(7−
5)、(7−6)、回転トルク(7−7)、モータトル
ク(7−8)は図示のようになり、通電角可変方式より
はモータトルクリップルの大きさが少なくなっている。
しかし、低速時三端子レギュレータでのドロップ電圧分
は、流れる電流の積としてレギュレータ回路の損失とな
り発熱する。これはモータ効率を著しく低下させるばか
りでなく、ファンの軸受け寿命にも大きく影響するとい
う問題がある。
In the conventional regulator system shown in FIG. 5, the current waveform (7-
5), (7-6), rotation torque (7-7), and motor torque (7-8) are as shown in the figure, and the size of the motor torque ripple is smaller than in the variable conduction angle method.
However, the drop voltage of the three-terminal regulator at the time of low speed is a loss of the regulator circuit as a product of the flowing currents and generates heat. This not only significantly lowers the motor efficiency, but also has a problem that the bearing life of the fan is greatly affected.

【0013】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、低速時でも効率を低下させること無く、
安価な回路構成で、トルクリップルを低減しモータの低
騒音化を実現し、また、モータの回転数指令電圧をDC
電圧だけでなく、マイコン等の出力であるPWM(puls
width modulation)パルスのデューティ変化でも可能に
するファンモータの制御回路を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and does not reduce the efficiency even at a low speed.
Inexpensive circuit configuration reduces torque ripple and lowers motor noise.
Not only voltage but also PWM (pulse)
width modulation) It is an object of the present invention to provide a fan motor control circuit capable of changing a pulse duty.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、モータコイルに流れる電流を電
圧として検出する電流検出抵抗と、上記電流検出抵抗の
電圧と回転数指令電圧とを比較する比較回路と、上記比
較回路の出力により電源電圧をオン・オフするスイッチ
ング回路と、上記スイッチング回路がオンの時に上記モ
ータコイルに蓄積されたエネルギーを上記スイッチング
回路がオフの時に電流として上記モータコイル内を循環
させて放出する電流循環回路とを設け、電源にコンデン
サの片側端子を接続し、上記コンデンサのもう一方の端
子に抵抗の片側端子を接続し、上記抵抗のもう一方の端
子は回転数指令電圧をインピーダンス変換するバッファ
回路出力に接続し、上記抵抗と上記コンデンサの接続点
を上記比較回路の入力端子に接続することにより、上記
抵抗と上記コンデンサを、モータ起動時には微分回路と
して動作させ、上記回転数指令端子にPWMパルスが入
力した時には1次ローパスフィルタとして動作させる。
In order to achieve this object, according to the present invention, a current detecting resistor for detecting a current flowing through a motor coil as a voltage is compared with a voltage of the current detecting resistor and a rotation speed command voltage. A switching circuit for turning on / off a power supply voltage according to an output of the comparison circuit; and an energy stored in the motor coil when the switching circuit is on as a current when the switching circuit is off. the inner is circulated is provided and a current circulation circuit for release, capacitor to the power supply
Connect the other end of the capacitor to the other end of the capacitor.
Connect one terminal of the resistor to the other end of the resistor.
Is a buffer that converts the rotational speed command voltage into impedance
Connect to the circuit output and connect the resistor and the capacitor
Is connected to the input terminal of the comparison circuit,
The resistor and the capacitor are connected to the differentiation circuit when the motor starts.
And a PWM pulse is input to the rotation speed command terminal.
When it is input, it operates as a primary low-pass filter.

【0015】[0015]

【0016】この場合、モータの拘束時に、モータ駆動
制御用ICから出力されるアラーム信号により、上記ス
イッチング回路を強制的にオンさせてもよい
In this case , when the motor is locked, the switching circuit may be forcibly turned on by an alarm signal output from the motor drive control IC.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係るファンモータ
の制御回路の実施の形態を示す図である。図に示すよう
に、電気角180度位相のずれた電流を二相モータコイ
ル1a、1bに通電することにより、図示省略の永久磁
石を含むロータと羽根が回転するものである。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a control circuit for a fan motor according to the present invention. As shown in the figure, when a current having a phase difference of 180 degrees in electrical angle is applied to the two-phase motor coils 1a and 1b, a rotor including a permanent magnet (not shown) and a blade rotate.

【0018】ロータの位置を検出する磁気検出素子3の
出力信号は、通電指令信号発生回路である、増幅器、分
配回路を含むモータ駆動制御用IC4に入力され、モー
タ駆動制御用IC4の出力により、2個のトランジスタ
5a、5bをオン・オフして、モータに周期的な電流を
流す。モータコイル1a、1bに流れる電流は電流検出
抵抗9により電圧値に変換されて、コンパレータ(比較
回路)8の正入力端子に接続され、一方、回転数指令端
子18から入力された回転数指令電圧18aはバッファ
回路7および抵抗13を介して、コンパレータ8の負入
力端子に接続される。コンパレータ8の出力部は出力ト
ランジスタ(図示せず)のオープンコレクタとなってお
り、電流検出抵抗9の電圧が回転数指令電圧18aより
も小さいと、コンパレータ8の出力トランジスタはオン
状態となる。コンパレータ8の出力は、PNP型のトラ
ンジスタ11、ベース抵抗6、15で構成されるスイッ
チング回路19により、トランジスタ11をオンにし、
モータコイル1a、1bに電源電圧値Vccが印加され
る。すると、電流が増加して、電流検出抵抗9の電圧が
上昇して、回転数指令電圧18aを超えるとコンパレー
タ8の出力トランジスタはオフとなり、トランジスタ1
1をオフにして、モータコイル1a、1bには電圧が印
加されない。
An output signal of the magnetic detecting element 3 for detecting the position of the rotor is input to a motor drive control IC 4 including an amplifier and a distribution circuit, which is an energization command signal generation circuit. By turning on / off the two transistors 5a and 5b, a periodic current flows through the motor. The current flowing through the motor coils 1a and 1b is converted into a voltage value by a current detection resistor 9 and connected to a positive input terminal of a comparator (comparison circuit) 8, while a rotation speed command voltage input from a rotation speed command terminal 18 is provided. Reference numeral 18a is connected to the negative input terminal of the comparator 8 via the buffer circuit 7 and the resistor 13. The output section of the comparator 8 is an open collector of an output transistor (not shown). When the voltage of the current detection resistor 9 is smaller than the rotation speed command voltage 18a, the output transistor of the comparator 8 is turned on. The output of the comparator 8 is turned on by a switching circuit 19 including a PNP-type transistor 11 and base resistors 6 and 15,
The power supply voltage Vcc is applied to the motor coils 1a and 1b. Then, the current increases, and the voltage of the current detection resistor 9 increases. When the voltage exceeds the rotation speed command voltage 18a, the output transistor of the comparator 8 is turned off, and the transistor 1
1 is turned off, and no voltage is applied to the motor coils 1a and 1b.

【0019】トランジスタ11がオンになると、モータ
コイル1a、1bに電流が流れ、モータコイル1a、1
bにエネルギーが蓄積されるが、トランジスタ11がオ
フになると、トランジスタ5a、5b、電流検出抵抗
9、ダイオード12及びモータコイル1a、1bにより
構成される電流循環回路20により、循環電流が流れ、
蓄積エネルギーが放出される。このように、トランジス
タ11のオン・オフにより、モータコイル1a、1bの
電流は回転数指令電圧18aに相当する電流値に制御さ
れ、図7の(7−9)、(7−10)のようにモータ誘
起電圧に影響されなく一定値となる。
When the transistor 11 is turned on, a current flows through the motor coils 1a and 1b,
b stores energy, but when the transistor 11 is turned off, a circulating current flows through the current circulating circuit 20 including the transistors 5a and 5b, the current detection resistor 9, the diode 12, and the motor coils 1a and 1b.
The stored energy is released. As described above, by turning on / off the transistor 11, the current of the motor coils 1a and 1b is controlled to a current value corresponding to the rotation speed command voltage 18a, as shown in (7-9) and (7-10) of FIG. It becomes a constant value without being affected by the motor induced voltage.

【0020】その結果、上述したように回転中のモータ
トルクは図7の(7−12)のようになり、トルクリッ
プルは非常に小さくなり、モータ振動も低減される。
As a result, as described above, the motor torque during rotation is as shown in FIG. 7 (7-12), the torque ripple becomes very small, and the motor vibration is reduced.

【0021】また、電源電圧Vccが投入された瞬間の状
態を示したのが図9であるが、図中で(9−1)は回路
内の電源の電圧値であり、(9−2)はコンデンサ14
と抵抗13との微分回路による電圧波形であり、短時間
の間、コンパレータ8の負入力端子電圧は全速回転指令
電圧値以上に上昇している。低速回転指令で低電圧値の
場合でも同様の現象になり、モータの起動トルクは全速
時と同様で、確実に起動出来る。
FIG. 9 shows the state at the moment when the power supply voltage Vcc is applied. In FIG. 9, (9-1) is the voltage value of the power supply in the circuit, and (9-2) Is the capacitor 14
A voltage waveform obtained by a differentiating circuit of the comparator 13 and the resistor 13. The voltage of the negative input terminal of the comparator 8 rises to a value equal to or higher than the full-speed rotation command voltage for a short time. The same phenomenon occurs even when the low-speed rotation command is set to a low voltage value, and the starting torque of the motor is the same as at full speed, and the motor can be started reliably.

【0022】また、ファンが機械的にロックされた場
合、図8のアラーム信号(8−2)がモータ駆動制御用
IC4から発生して、トランジスタ10がオン状態とな
り、トランジスタ11もコンパレータ8に無関係にオン
状態になり、全速時と同様の起動トルクが生じて、確実
に起動できる。
When the fan is mechanically locked, an alarm signal (8-2) shown in FIG. 8 is generated from the motor drive control IC 4, the transistor 10 is turned on, and the transistor 11 is unrelated to the comparator 8. At the same time, a starting torque similar to that at the time of full speed is generated, and starting can be surely performed.

【0023】また、回転数指令値がDC電圧でなく、マ
イコン等のある周波数のPWMパルスで供給された場合
を示したのが図9の(9−3)であり、抵抗13とコン
デンサ14は1次ローパスフィルタとして動作し、コン
パレータ8の負入力端子は(9−4)のようなDC電圧
に変換され、回転数指令がDC電圧の場合と同様の動作
となる。
FIG. 9 (9-3) shows a case where the rotational speed command value is supplied not by a DC voltage but by a PWM pulse of a certain frequency from a microcomputer or the like. It operates as a primary low-pass filter, and the negative input terminal of the comparator 8 is converted into a DC voltage as shown in (9-4), and the operation is the same as that in the case where the rotational speed command is a DC voltage.

【0024】上述の如き構成においては、低速回転時に
は回転数指令電圧18aに対して、モータコイル1a、
1bに流れる電流が大きいと比較回路8により、スイッ
チング回路19がオフとなる。この時、スイッチング回
路19がオン状態でモータコイル1a、1bに蓄積され
たエネルギーは電流として循環回路20により、モータ
コイル1a、1b内を循環して放出され、モータコイル
電流は減衰していく。そして、電流指令値よりもモータ
コイル電流値が低下すると、スイッチング回路19はオ
ン状態に移行する。このように、スイッチング回路19
は、モータのインダクタンスとコンパレータ8の応答速
度で決まる周波数で発振し、オン・オフを繰り返しモー
タコイル電流値を一定に保つ。
In the above-described configuration, the motor coil 1a, the motor coil 1a,
When the current flowing through 1b is large, the switching circuit 19 is turned off by the comparison circuit 8. At this time, the energy stored in the motor coils 1a and 1b while the switching circuit 19 is on is circulated and released as current by the circulation circuit 20 in the motor coils 1a and 1b, and the motor coil current is attenuated. When the motor coil current value falls below the current command value, the switching circuit 19 shifts to the ON state. Thus, the switching circuit 19
Oscillates at a frequency determined by the inductance of the motor and the response speed of the comparator 8, and repeatedly turns on and off to keep the motor coil current constant.

【0025】以上のように、モータコイル1a、1bに
通電する電流波形が、モータコイル1a、1bの誘起電
圧に影響されず、一定な電流値となる回路構成が得られ
る。故に、低速回転時のモータコイル電流波形は(7−
9)、(7−10)のように一定になり、二相コイルの
回転トルクは(7−11)のようになり、コキングトル
クとの総和であるモータトルクは(7−12)のように
なり、トルクリップルを非常に低く押さえ込むことが出
来る。
As described above, it is possible to obtain a circuit configuration in which the current waveform applied to the motor coils 1a and 1b has a constant current value without being affected by the induced voltage of the motor coils 1a and 1b. Therefore, the motor coil current waveform during low-speed rotation is (7-
9), becomes constant as shown in (7-10), the rotational torque of the two-phase coil becomes as shown in (7-11), and the motor torque which is the sum of the coking torque as shown in (7-12) Therefore, the torque ripple can be held very low.

【0026】また、電源電圧をスイッチングしてモータ
コイル1a、1bに印加しているため、電圧ドロップの
損失もなく、モータ効率は著しく改善され、ファンモー
タ内に内蔵される回路の発熱も低減され、軸受寿命も延
びる。
Further, since the power supply voltage is switched and applied to the motor coils 1a and 1b, there is no loss in voltage drop, the motor efficiency is remarkably improved, and the heat generation of a circuit built in the fan motor is reduced. Also, the bearing life is extended.

【0027】また、低速回転指令状態で電源電圧を投入
した場合、図7のようにモータコイルに発生する回転ト
ルク(7−11)は小さく、負方向のコキングトルク値
(6−5)のハッチング部を乗り越えることが出来ずモ
ータは起動出来ない場合が生じる。その対策のために、
低速回転指令状態であっても電源電圧が投入された場
合、短時間の間、全速回転に相当する回転数指令電圧1
8aを抵抗・コンデンサによる微分回路を介して与え、
全速回転トルクを発生させる。
When the power supply voltage is turned on in the low-speed rotation command state, as shown in FIG. 7, the rotation torque (7-11) generated in the motor coil is small and the negative coking torque value (6-5) is hatched. In some cases, the motor cannot be started because the motor cannot get over the motor. For that measure,
If the power supply voltage is turned on even in the low-speed rotation command state, the rotation speed command voltage 1 corresponding to the full-speed rotation for a short time
8a through a differentiating circuit including a resistor and a capacitor,
Generates full-speed rotation torque.

【0028】また、回転数指令値がDC電圧でなく、マ
イコン等のある周波数のPWMパルスで供給された場
合、上記の微分回路を構成した抵抗・コンデンサは1次
ローパスフィルタとして動作し、回転数指令値がDC電
圧の場合と同様の動作を行う。
When the rotational speed command value is supplied not by a DC voltage but by a PWM pulse of a certain frequency from a microcomputer or the like, the resistor / capacitor constituting the above-described differentiation circuit operates as a primary low-pass filter, and The same operation as when the command value is a DC voltage is performed.

【0029】また、モータ駆動制御用IC4では、図8
のように、モータが機械的に拘束されると増幅器21の
出力は(8−1)のようにある電圧値で固定され、この
時モータコイルの温度上昇を押さえるために、モータコ
イルの通電をある時間間隔でオン・オフする機能があ
り、拘束状態であるアラーム信号(8−2)も同時に出
力する。低速回転指令状態でモータが機械的に拘束状態
に陥った場合に、通電がオンとなっても上述と同様に回
転トルクが少なく、モータは起動出来ない場合が生じ
る。この対策のため、モータ駆動制御用IC4がアラー
ム信号を発生している間は全速回転に相当する回転トル
クを発生させて、起動を円滑に行わせることが可能とな
る。
In the motor drive control IC 4, FIG.
When the motor is mechanically constrained, the output of the amplifier 21 is fixed at a certain voltage value as shown in (8-1). At this time, in order to suppress the temperature rise of the motor coil, the energization of the motor coil is performed. It has a function of turning on and off at a certain time interval, and simultaneously outputs an alarm signal (8-2) in a restricted state. When the motor is mechanically locked in the low-speed rotation command state, the rotation torque is small as described above even if the power is turned on, and the motor may not be able to start. As a countermeasure, while the motor drive control IC 4 is generating the alarm signal, it is possible to generate a rotation torque corresponding to the full-speed rotation, and to smoothly start the motor.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るファ
ンモータの制御回路においては、ファンの回転数が低速
であってもモータの回転中トルクリップルが非常に少な
く、電磁音、振動が少ない。その結果、ファンの羽根の
振動も少なくなり低騒音が可能である。また、速度可変
方式が電源電圧ドロップ方式でなく、モータコイルに蓄
積されたエネルギーを効率よく利用する方法なので、効
率がよくファン内部の回路温度上昇も非常に低く、ファ
ン内部の軸受けの温度上昇もなく、ファン自体の寿命が
著しく延びる。
As described above, in the fan motor control circuit according to the present invention, the torque ripple during the rotation of the motor is very small, and the electromagnetic noise and vibration are small even when the rotation speed of the fan is low. . As a result, vibration of the fan blades is reduced, and low noise is possible. In addition, the variable speed method is not a power supply voltage drop method, but a method that uses the energy stored in the motor coil efficiently, so it is efficient and the circuit temperature rise inside the fan is very low. The life of the fan itself is significantly increased.

【0031】また、バッファ回路と比較回路の間に抵抗
とコンデンサを接続することにより、簡素化された回路
構成で、回転数指令値がDC電圧値でもPWM方式でも
動作が可能となり、利用範囲が広くなる。
In addition, by connecting a resistor and a capacitor between the buffer circuit and the comparison circuit, the operation can be performed with a simplified circuit configuration regardless of whether the rotation speed command value is a DC voltage value or a PWM method, and the usage range is increased. Become wider.

【0032】また、モータ駆動制御用ICから出力され
るアラーム信号により、拘束時、起動時、ロック復帰起
動時等の起動トルクも確実に発生させ、起動を円滑に行
わせることが出来、信頼性の向上が図れる。
In addition, an alarm signal output from the motor drive control IC reliably generates a starting torque at the time of restraint, at the time of starting, at the time of starting the lock recovery, and the like, so that the starting can be performed smoothly and the reliability can be improved. Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るファンモータの制御回路の一つの
実施の形態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a control circuit for a fan motor according to the present invention.

【図2】従来のファンモータの制御回路の代表的回路図
である。
FIG. 2 is a typical circuit diagram of a conventional fan motor control circuit.

【図3】図2の動作を説明するタイミングチャート図で
ある。
FIG. 3 is a timing chart illustrating the operation of FIG. 2;

【図4】従来の速度可変速制御回路のその他の回路図で
ある。
FIG. 4 is another circuit diagram of the conventional variable speed control circuit.

【図5】従来のファンモータの制御回路のその他の回路
図である。
FIG. 5 is another circuit diagram of a conventional fan motor control circuit.

【図6】モータ発生トルクの特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing characteristics of a motor generated torque.

【図7】低速回転時のモータ発生トルクの特性を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing characteristics of a motor-generated torque during low-speed rotation.

【図8】モータ駆動制御用ICのアラーム信号の動作を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an operation of an alarm signal of a motor drive control IC.

【図9】本発明に係る微分回路、1次ローパスフィルタ
の動作波形図である。
FIG. 9 is an operation waveform diagram of a differentiating circuit and a first-order low-pass filter according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a:モータコイル 1b:モータコイル 2…:回転数固定の従来回路 3…:磁気検出素子 4…:モータ駆動制御用IC 5a:トランジスタ 5b:トランジスタ 6…:ベース抵抗 7…:バッファ回路 8…:コンパレータ(比較回路) 9…:電流検出抵抗 10…:トランジスタ 11…:トランジスタ 12…:ダイオード 13…:抵抗 14…:コンデンサ 15…:バイアス抵抗 16…:電源スイッチ 17…:電源電圧(Vcc) 18…:回転数指令端子 18a:回転数指令電圧 19…:スイチング回路 20…:電流循環回路 21…:増幅器 22…:分配回路 23…:出力トランジスタ 24…:速度指令回路 25…:回転パルス発生回路 26、33、34、35…:抵抗 27…:コンデンサ 28…:トランジスタ 29…:充電回路 30…:コンパレータ 31…:速度切換手段 32…:トランジスタ 36…:回転数切換信号入力端子 41…:DCモータ 42…:三端子レギュレータ (3−1)…増幅器の出力波形 (3−2)、(3−3)…分配回路の出力波形 (3−4)…回転パルス発生回路 (3−5)…充電電圧波形 (3−6)…コンパレータ出力 (3−7)、(3−8)…二相のコイルに流れる電流波
形 (6−1a)、(6−1b)回転中に二相コイルに発生
する誘起電圧波形 (6−2a)、(6−2b)回転中にモータコイルに印
加される電圧波形 (6−3a)、(6−3b)…モータコイルに流れる電
流波形 (6−4)…モータコイルに発生する回転トルク (6−5)…ロータマグネットとステータコア間に生じ
るコキングトルク (6−6)…モータトルク (7−1)、(7−2)…低速回転時の二相のコイルに
流れる電流波形 (7−3)…低速回転時のモータコイルに発生する回転
トルク (7−4)…低速回転時のモータコイルに発生するモー
タトルク (7−5)、(7−6)…低速回転時の二相のコイルに
流れる電流波形 (7−7)…低速回転時のモータコイルに発生する回転
トルク (7−8)…低速回転時のモータコイルに発生するモー
タトルク (7−9)、(7−10)…速回転時の二相のコイルに
流れる電流波形 (7−11)…低速回転時のモータコイルに発生する回
転トルク (7−12)…低速回転時のモータコイルに発生するモ
ータトルク (8−1)…増幅器出力 (8−2)…モータ駆動制御用ICから出力されるアラ
ーム出力 (9−1)…回路電源ライン電圧 (9−2)…微分回路出力 (9−3)…PWMパルスによる回転指令 (9−4)…1次ローパスフィルタの出力
1a: Motor coil 1b: Motor coil 2 ...: Conventional circuit with fixed rotation speed 3 ...: Magnetic detection element 4 ...: Motor drive control IC 5a: Transistor 5b: Transistor 6 ...: Base resistance 7 ...: Buffer circuit 8 ...: Comparator (comparison circuit) 9 ...: Current detection resistor 10 ...: Transistor 11 ...: Transistor 12 ...: Diode 13 ...: Resistor 14 ...: Capacitor 15 ...: Bias resistor 16 ...: Power switch 17 ...: Power supply voltage (Vcc) 18 ...: rotation speed command terminal 18a: rotation speed command voltage 19 ...: switching circuit 20 ...: current circulation circuit 21 ...: amplifier 22 ...: distribution circuit 23 ...: output transistor 24 ...: speed command circuit 25 ...: rotation pulse generation circuit 26, 33, 34, 35 ...: resistor 27 ...: capacitor 28 ...: transistor 29 ...: charging circuit 30: comparator 31 ...: speed switching means 32 ...: transistor 36 ...: rotation speed switching signal input terminal 41 ...: DC motor 42 ...: three-terminal regulator (3-1) ... amplifier output waveform (3-2), (3-3) Output waveform of distribution circuit (3-4) Rotation pulse generation circuit (3-5) Charge voltage waveform (3-6) Comparator output (3-7), (3-8) Current waveform flowing in two-phase coil (6-1a), (6-1b) Induced voltage waveform generated in two-phase coil during rotation (6-2a), (6-2b) Applied to motor coil during rotation (6-3a), (6-3b): Current waveform flowing in the motor coil (6-4): Rotating torque generated in the motor coil (6-5): Coking torque generated between the rotor magnet and the stator core ( 6-6) Motor Luc (7-1), (7-2): Current waveform flowing through two-phase coil during low-speed rotation (7-3): Rotational torque generated in motor coil during low-speed rotation (7-4): Low-speed rotation (7-5): Current waveform flowing in two-phase coil during low-speed rotation (7-7): Rotation torque generated in motor coil during low-speed rotation (7-8): Motor torque generated in motor coil during low-speed rotation (7-9), (7-10): Current waveform flowing through two-phase coil during high-speed rotation (7-11): Low-speed rotation (7-12) Motor torque generated in motor coil during low-speed rotation (8-1) Amplifier output (8-2) Alarm output output from motor drive control IC (9-1) ... Circuit power supply line voltage (9 2) ... differential circuit output (9-3) ... rotation command by PWM pulses (9-4) ... first-order low-pass filter output

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−205581(JP,A) 特開 平7−274586(JP,A) 特開 平8−182381(JP,A) 特開 平9−56194(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 6/10 F04D 27/00 H02P 6/08 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-8-205581 (JP, A) JP-A-7-274586 (JP, A) JP-A 8-182381 (JP, A) JP-A 9-204 56194 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02P 6/10 F04D 27/00 H02P 6/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】多極着磁された永久磁石を備えたロータの
位置を検出する磁気検出素子と、上記磁気検出素子の出
力信号により通電指令信号を発生さる通電指令信号発生
回路と、上記通電指令信号によりオン・オフ制御される
複数個のトランジスタとを有するファンモータの制御回
路において、モータコイルに流れる電流を電圧として検
出する電流検出抵抗と、上記電流検出抵抗の電圧と回転
数指令電圧とを比較する比較回路と、上記比較回路の出
力により電源電圧をオン・オフするスイッチング回路
と、上記スイッチング回路がオンの時に上記モータコイ
ルに蓄積されたエネルギーを上記スイッチング回路がオ
フの時に電流として上記モータコイル内を循環させて放
出する電流循環回路とを設け、電源にコンデンサの片側
端子を接続し、上記コンデンサのもう一方の端子に抵抗
の片側端子を接続し、上記抵抗のもう一方の端子は回転
数指令電圧をインピーダンス変換するバッファ回路出力
に接続し、上記抵抗と上記コンデンサの接続点を上記比
較回路の入力端子に接続することにより、上記抵抗と上
記コンデンサを、モータ起動時には微分回路として動作
させ、上記回転数指令電圧にPWMパルスが入力された
時には1次ローパスフィルタとして動作させることを特
徴とするファンモータの制御回路。
A magnetic detecting element for detecting a position of a rotor having a multi-polarized permanent magnet; an energizing command signal generating circuit for generating an energizing command signal based on an output signal of the magnetic detecting element; In a control circuit for a fan motor having a plurality of transistors that are turned on and off by a command signal, a current detection resistor that detects a current flowing through a motor coil as a voltage, a voltage of the current detection resistor, a rotation speed command voltage, A switching circuit for turning on / off a power supply voltage by an output of the comparison circuit; and an energy stored in the motor coil when the switching circuit is on as a current when the switching circuit is off. A current circulating circuit that circulates through the motor coil and discharges it is provided.
Terminal, and connect a resistor to the other terminal of the above capacitor.
One terminal of the resistor is connected, and the other terminal of the above resistor is rotated
Buffer output for impedance conversion of several command voltages
And connect the connection point of the resistor and the capacitor with the above ratio.
By connecting to the input terminal of the
The capacitor operates as a differentiation circuit when the motor starts.
And a PWM pulse is input to the rotation speed command voltage.
A fan motor control circuit, which is sometimes operated as a primary low-pass filter .
【請求項2】上記モータの拘束時に、モータ駆動制御用
ICから出力されるアラーム信号により、上記スイッチ
ング回路を強制的にオンさせることを特徴とする請求項
1に記載のファンモータの制御回路。
2. The fan motor control circuit according to claim 1, wherein when the motor is restrained, the switching circuit is forcibly turned on by an alarm signal output from a motor drive control IC.
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