JP4175721B2 - Motor control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータなどのモータを所定の回転態様で回転駆動させる制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例として、家電、産業用などの産業分野で、従来から、3相ブラシレスモータが用いられている。図5は、このようなブラシレスモータ(以下、モータ)の制御装置1の電気的構成を示すブロック図である。図5を参照して、従来技術の制御装置について説明する。この従来技術の制御装置1は、複数のモータ2を一括して制御しようとするものであり、各モータ2に設けられた例として3個ずつの回転速度検出素子3からの回転信号は位置検出回路9にそれぞれ入力され、位置検出回路9でモータ2の回転速度に周波数が正に相関する信号に変換されて周波数/電圧変換回路4にそれぞれ入力される。この信号は、周波数/電圧変換回路4で、周波数に正に相関する電圧信号に変換され、この電圧信号が比較回路5の一方入力端子にそれぞれ入力される。各比較回路5の他方入力端子には、各モータ2に共通な速度指令ユニット6からのモータ2毎の基準速度に対応する電圧レベルを有する速度指令信号がそれぞれ入力される。
【0003】
各比較回路5は、前記各電圧信号と各速度指令信号との電圧レベルを相互に比較し、その差に相当する信号を各PWM(パルス幅変調)制御回路7にそれぞれ出力する。PWM制御回路7では、前記比較回路5からの信号に基づいて、各モータ2の回転速度を増大或いは減少させて、各モータ2の回転速度が前記速度指令ユニット6からの速度指令信号に対応する基準速度となるようなパルス幅変調方式に基づく制御信号を発生し、モータ2毎に設けられている各インバータ回路8に出力する。各インバータ回路8は、対応する3相のモータ2の各コイルU、V、Wに駆動信号を供給するパワートランジスタなどからなる上段トランジスタQ1、Q2、Q3と、各コイルU、V、Wを流れた駆動信号が流入される下段上段トランジスタQ4、Q5、Q6とを備えている。
【0004】
このような、回転速度検出素子3、周波数/電圧変換回路4、比較回路5、速度指令ユニット6、PWM制御回路7及びインバータ回路8を含んで前記制御装置1が構成され、この制御装置1は、このような構成によって、各モータ2の回転速度を制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術の制御装置1では、モータ2毎にインバータ回路8が必要になり、前記従来例では、トランジスタが6個×n(モータ設置数)だけ必要であり、部品点数が増大しコストアップになる。また、モータ2毎に、前記回転速度検出素子3、周波数/電圧変換回路4、比較回路5、速度指令ユニット6、PWM制御回路7及びインバータ回路8が必要であり、構成が大型化し複雑になる。更に、各モータ2を同期して運転する場合、モータ2毎に設けられる周波数/電圧変換回路4、比較回路5、PWM制御回路7及びインバータ回路8におけるゲイン設定の誤差などにより、各モータ2間の回転を高精度に同期させることが困難であるという問題点がある。また、モータ2毎に、前記回転速度検出素子3、周波数/電圧変換回路4、比較回路5、速度指令ユニット6、PWM回路7及びインバータ回路8が必要であり、各モータ2毎に、オーバーシュート、アンダーシュート、ハンチングなどが発生するという問題点がある。
【0006】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、複数のモータを同時に制御するために必要な構成を簡略化すると共に、各モータの制御を高精度に行うことができ、誤動作の発生を防止することができるモータの制御装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のモータの制御装置は、回転磁界を発生するn個の3相モータ(ただし、nは2以上の整数)のコイルに駆動信号を供給するスイッチング手段を含むインバータ回路を含む制御装置であって、前記インバータ回路は、(n+1)個の前記スイッチング手段を(n+1)段の直列に接続してなる直列回路を3個並列に接続してなり、並列に並んだk段目のスイッチング手段と(k+1)段目のスイッチング手段(ただし、kは1からnまでの整数)との3個の接続点が、n個中の1個の前記3相モータの異なる相とそれぞれ接続され、n個の前記3相モータを制御することを特徴とするモータの制御装置。
【0008】
請求項2記載のモータの制御装置は、前記モータの回転速度が、予め定められる基準回転速度に一致するように前記インバータ回路の前記スイッチング手段のスイッチング動作を制御する制御部は、前記インバータ回路の前記スイッチング手段を各モータに亘って共通に制御する。
【0009】
請求項1記載のモータの制御装置は、複数n個の3相モータを制御する場合、インバータ回路が、(n+1)個のスイッチング手段を(n+1)段の直列に接続してなる直列回路を3個並列に接続してなり、並列に並んだk段目のスイッチング手段と(k+1)段目のスイッチング手段(ただし、kは1からnまでの整数)との3個の接続点が、n個中の1個の3相モータの異なる相とそれぞれ接続される。
【0010】
即ち、一つのモータの後段に他のモータが接続される場合を想定すると、一つのモータに供給スイッチング手段から供給された駆動信号は、モータ中のコイルを経て、上記一つのモータに対応する流入スイッチング手段に流入する。一方、この一つのモータに対応する上記流入スイッチング手段と、上記一つのモータと電気的接続順序で隣接する他のモータの供給スイッチング手段として、同一のスイッチング手段が用いられる。従って、前記一つのモータの流入スイッチング手段は、上記他のモータの供給スイッチング手段になる。
【0011】
このようにして、モータがm相である場合、モータ毎に供給スイッチング手段と流入スイッチング手段とを用いる場合にはスイッチング手段数が2mn個であるのに対し、本発明の場合にはm(n+1)個になる。これにより、スイッチング手段数は、
{m(n+1)/2mn}=(n+1)/2n ・・・(1)
となり格段に削減することができ、コストダウンを図ることができる。
【0012】
請求項2記載のモータの制御装置において、前記モータの回転速度が予め定められる基準回転速度に一致するように、前記インバータ回路の前記スイッチング手段のスイッチング動作を制御する制御部は、前記インバータ回路の前記スイッチング手段を各モータに亘って共通に制御する。
【0013】
従って、モータの回転速度の制御に必要な回路構成を各モータ毎に設ける必要が解消され、モータの制御装置の構成を格段に簡略化し、コストダウンを図ることができる。また、制御装置の構成を簡略化できるので、ゲインなどの調整が必要な回路素子を削減することができ、また、単一の制御装置が複数のモータの回転速度制御を各モータに亘って共通に行うので、各モータ用の制御装置におけるゲイン設定ずれなどにより、各モータの運転の同期が損なわれるなどの誤動作が発生する事態が防止される。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図1〜図4を参照して説明する。図1は本発明の第1実施例のモータの制御装置11の電気的構成を示すブロック図であり、図2は本実施例の動作を説明する図である。
【0015】
以下、図1及び図2を参照して、本実施例の制御装置11の構成について説明する。
【0016】
本実施例の制御装置11は、本実施例においては例として2台である複数のモータ12a、12b(総称する場合には符号12で示す)を一括して制御しようとするものであり、各モータ12a、12bに設けられた例として3個ずつの回転速度検出素子13au、13av、13aw、13bu、13bv、13bwからの回転信号Svは位置検出回路19にそれぞれ入力され、位置検出回路19でモータ12の回転速度に周波数が正に相関する信号に変換されて、2台のモータ12a、12bに共通な周波数/電圧変換回路14で、周波数に正に相関する電圧信号に変換され、この電圧信号がやはりモータ12a、12bに共通な比較回路15の一方入力端子にそれぞれ入力される。比較回路15の他方入力端子には、各モータ12a、12bに共通な速度指令ユニット16からのモータ12a、12bに共通な基準速度に対応する電圧レベルを有する速度指令信号がそれぞれ入力される。
【0017】
比較回路15は、前記各電圧信号と各速度指令信号との電圧レベルを相互に比較し、その差に相当する信号をモータ12a、12bに共通なPWM(パルス幅変調)制御回路17に出力する。PWM制御回路17では、前記比較回路15からの信号に基づいて、各モータ12a、12bの回転速度を増大或いは減少させて、各モータ12a、12bの回転速度が前記速度指令ユニット16からの速度指令信号に対応する基準速度となるような制御信号を、モータ12a、12b毎に設けられている各インバータ回路18に出力する。インバータ回路18は、対応する3相のモータ12a、12bの各コイルUa、Va、Wa、Ub、Vb、Wbに駆動信号を供給するパワートランジスタなどからなる第1段トランジスタQ1、Q2、Q3と、第2段トランジスタQ4、Q5、Q6と、第3段トランジスタQ7、Q8、Q9とを備えている。
【0018】
第1段トランジスタQ1、Q2、Q3の各コレクタは、共通な電源電位(図示せず)に接続され、各エミッタは例としてスター結線されているモータ12aの各コイルUa、Va、Waにそれぞれ接続されると共に、第2段トランジスタQ4、Q5、Q6の各コレクタにそれぞれ接続される。第2段トランジスタQ4、Q5、Q6の各エミッタは例としてスター結線されているモータ12bの各コイルUb、Vb、Wbにそれぞれ接続されると共に、第3段トランジスタQ7、Q8、Q9の各コレクタにそれぞれ接続される。第3段トランジスタQ7、Q8、Q9の各エミッタは共通な接地電位(図示せず)にそれぞれ接続される。
【0019】
このような、回転速度検出素子13au、13av、13aw、13bu、13bv、13bw、周波数/電圧変換回路14、比較回路15、速度指令ユニット16、PWM制御回路17及びインバータ回路18を含んで前記制御装置11が構成され、この制御装置11は、このような構成によって、各モータ12a、12bの回転速度を制御する。
【0020】
本実施例では、第1段トランジスタQ1、Q2、Q3からモータ12aに駆動信号が供給され、モータ12aを流れた駆動信号が、第2段トランジスタQ4、Q5、Q6に流入すると共に、第2段トランジスタQ4、Q5、Q6からモータ12bに駆動信号として供給される。モータ12bを流れた駆動信号は、第3段トランジスタQ7、Q8、Q9に流入する。
【0021】
また、前記モータ12a、12bは電気的接続順序で相互に隣接しており、一つのモータであるモータ12aに前記駆動信号を供給する供給スイッチング手段である第1段トランジスタQ1、Q2、Q3、及びモータ12aを流れた電流が流入する流入スイッチング手段である第2段トランジスタQ4、Q5、Q6のうち、第2段トランジスタQ4、Q5、Q6は、他のモータであるモータ12bに駆動信号を供給する供給スイッチング手段の機能を実現する。モータ12bを流れた電流が流入する流入スイッチング手段は前記第3段トランジスタQ7、Q8、Q9で実現される。即ち、モータ12aに関する流入スイッチング手段とモータ12bに関する供給スイッチング手段とは同一のスイッチング手段が用いられている。
【0022】
このようなインバータ回路18を用いた場合の各トランジスタQ1〜Q9の制御の一例が図2に示されている。図2の記号Q1〜Q9は、図1における各トランジスタQ1〜Q9を示し、斜線を付したものはトランジスタのオン状態を示し、斜線が付されていないものはトランジスタのオフ状態を示す。
【0023】
以下、図2を併せて参照して、制御装置11の動作について説明する。図2のモード1の制御ステップでは、トランジスタQ1、Q5、Q7がオン状態で他のトランジスタがオフ状態に制御される。このとき、図1のブロック図において、駆動信号は、トランジスタQ1、コイルUa、コイルWa、トランジスタQ5、コイルWb、コイルUb及びトランジスタQ7の順に流れる。図2のモード2の制御ステップでは、トランジスタQ1、Q6、Q7がオン状態で他のトランジスタがオフ状態に制御される。このとき、図1のブロック図において、駆動信号は、トランジスタQ1、コイルUa、コイルVa、トランジスタQ6、コイルVb、コイルUb及びトランジスタQ7の順に流れる。
【0024】
また、図2のモード3の制御ステップでは、トランジスタQ2、Q6、Q8がオン状態で他のトランジスタがオフ状態に制御される。このとき、図1のブロック図において、駆動信号は、トランジスタQ2、コイルWa、コイルVa、トランジスタQ6、コイルVb、コイルWb及びトランジスタQ8の順に流れる。図2のモード4の制御ステップでは、トランジスタQ2、Q4、Q8がオン状態で他のトランジスタがオフ状態に制御される。このとき、図1のブロック図において、駆動信号は、トランジスタQ2、コイルWa、コイルUa、トランジスタQ4、コイルUb、コイルWb及びトランジスタQ8の順に流れる。
【0025】
このようにして、図2に示した制御例で、モータ12a、12bは、図1において同一速度で回転される。
【0026】
このようにして、本実施例におけるように、モータ12a、12bが3相である場合、従来技術におけるように、2台のモータ12a、12b毎に供給スイッチング手段と流入スイッチング手段とを用いる場合には、図5に示したように、トランジスタが、
2段×3相分×2台分=12個 ・・・(2)
となるのに対し、本実施例の場合には、
3相分×(2+1)台分=9個 ・・・(3)
になる。これにより、モータ12a、12bを制御するに必要なトランジスタ数は、
9個/12個=3/4 ・・・(4)
となり、従来技術の場合よりも格段に削減することができ、コストダウンを図ることができる。
【0027】
また、本実施例において、モータ12a、12bの回転速度の制御に必要な回路構成は、前述したように、回転速度検出素子13au、13av、13aw、13bu、13bv、13bw、周波数/電圧変換回路14、比較回路15、速度指令ユニット16、PWM制御回路17及びインバータ回路18を含む単一の制御装置11で、複数のモータ12a、12bを共通に制御するものである。従って、従来技術におけるように、上記回転速度検出素子13au、13av、13aw、13bu、13bv、13bwなどの構成を各モータ12a、12b毎に設ける必要が解消され、制御装置11の構成を格段に簡略化し、コストダウンを図ることができる。
【0028】
また、制御装置11の構成を簡略化できるので、ゲインなどの調整が必要な回路素子を削減することができ、また、単一の制御装置11が複数のモータ12a、12bの回転速度制御を各モータ12a、12bに亘って共通に行うので、各モータ12a、12b毎の制御装置におけるゲイン設定ずれなどにより、各モータ12a、12bの運転の同期が損なわれるなどの誤動作が発生する事態が防止される。
【0029】
図3は本発明の第2実施例のモータの制御装置11aの電気的構成を示すブロック図であり、図4は本実施例の動作を説明する図である。以下、図3及び図4を参照して、本実施例の制御装置11aの構成について説明する。本実施例は前記第1実施例の構成に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施例の特徴は、3台のモータ12a、12b、12cを一括して制御するために、インバータ回路18aとして4段のトランジスタを用いるようにしたことである。具体的には、インバータ回路18aは、対応する3台のモータ12a、12b、12cの各コイルUa、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc、Wcに駆動信号を供給する第1段トランジスタQ1、Q2、Q3と、第2段トランジスタQ4、Q5、Q6と、第3段トランジスタQ7、Q8、Q9と、第4段トランジスタQ10、Q11、Q12とを備えている。
【0030】
第1段トランジスタQ1、Q2、Q3の各コレクタは、共通な電源電位(図示せず)に接続され、各エミッタは例としてデルタ結線されているモータ12aの各コイルUa、Va、Waにそれぞれ接続されると共に、第2段トランジスタQ4、Q5、Q6の各コレクタにそれぞれ接続される。第2段トランジスタQ4、Q5、Q6の各エミッタは例としてデルタ結線されているモータ12bの各コイルUb、Vb、Wbにそれぞれ接続されると共に、第3段トランジスタQ7、Q8、Q9の各コレクタにそれぞれ接続される。第3段トランジスタQ7、Q8、Q9の各エミッタは例としてデルタ結線されているモータ12cの各コイルUc、Vc、Wcにそれぞれ接続されると共に、第4段トランジスタQ10、Q11、Q12の各コレクタにそれぞれ接続される。第4段トランジスタQ10、Q11、Q12の各エミッタは、共通な接地電位(図示せず)にそれぞれ接続される。
【0031】
また、本実施例では、各モータ12a、12b、12cに設置される回転速度検出素子に関して、図3に示されるように、モータ12aのコイルUa、Wa間に回転速度検出素子13aを配置し、モータ12bのコイルUb、Vb間に回転速度検出素子13bを配置し、モータ12cのコイルVc、Wc間に回転速度検出素子13cを配置する。これら各モータ12a、12b、12cにそれぞれ一つずつ配置される回転速度検出素子13a、13b、13cから出力される回転速度信号は、位置検出回路19にそれぞれ入力される。
【0032】
制御装置11aにおいて、上記構成以外の構成は、前記第1実施例の制御装置11の構成と同様である。また、前記第1実施例と同様に、回転速度検出素子13、周波数/電圧変換回路14、比較回路15、速度指令ユニット16、PWM制御回路17及びインバータ回路18aを含んで前記制御装置11aが構成され、この制御装置11aは、このような構成によって、各モータ12a、12b、12cの回転速度を制御する。
【0033】
このような、第2実施例の制御装置11aにおいて、第1段トランジスタQ1、Q2、Q3からモータ12aに駆動信号が供給され、モータ12aを流れた駆動信号が、第2段トランジスタQ4、Q5、Q6に流入し、この信号が第2段トランジスタQ4、Q5、Q6からモータ12bに駆動信号として供給される。モータ12bを流れた駆動信号は、第3段トランジスタQ7、Q8、Q9に流入する。また、この信号が第3段トランジスタQ7、Q8、Q9からモータ12cに駆動信号として供給され、モータ12cを流れた駆動信号は第4段トランジスタQ10、Q11、Q12に流入する。
【0034】
また、前記モータ12a、12b及びモータ12b、12cは電気的接続順序でそれぞれ相互に隣接している。モータ12a、12bが第2段トランジスタQ4、Q5、Q6を共用していることは、前記第1実施例で説明した通りである。本実施例では、モータ12bはモータ12aに対して、特許請求の範囲における他のモータであると共に、モータ12cに対して特許請求の範囲における一つのモータとなり、この一つのモータであるモータ12bに前記駆動信号を供給する供給スイッチング手段である第2段トランジスタQ4、Q5、Q6、及びモータ12bを流れた電流が流入する流入スイッチング手段である第3段トランジスタQ7、Q8、Q9のうち、第2段トランジスタQ4、Q5、Q6は、一つのモータであるモータ12bに駆動信号を供給する供給スイッチング手段の機能を実現する。モータ12bを流れた電流が流入する流入スイッチング手段は前記第3段トランジスタQ7、Q8、Q9で実現される。
【0035】
更に、モータ12bに対して他のモータであるモータ12cに関して、前記第3段トランジスタQ7、Q8、Q9は、供給スイッチング手段としての機能を実現し、第3段トランジスタQ7、Q8、Q9を流れた駆動信号は、流入スイッチング手段である第4段トランジスタQ10、Q11、Q12に流入する。
【0036】
即ち、本実施例では、モータ12aに関する流入スイッチング手段とモータ12bに関する供給スイッチング手段とは同一のスイッチング手段である第2段トランジスタQ4、Q5、Q6が用いられ、モータ12bに関する流入スイッチング手段とモータ12cに関する供給スイッチング手段とは同一のスイッチング手段である第3段トランジスタQ7、Q8、Q9が用いられる。
【0037】
このようなインバータ回路18aを用いた場合の各トランジスタQ1〜Q12の制御の一例が図4に示されている。図4の記号Q1〜Q12は、図3における各トランジスタQ1〜Q12を示し、斜線を付したものはトランジスタのオン状態を示し、斜線が付されていないものはトランジスタのオフ状態を示す。
【0038】
以下、図4を併せて参照して、制御装置11aの動作について説明する。図4のモード1の制御ステップでは、トランジスタQ1、Q5、Q7、Q11がオン状態で他のトランジスタがオフ状態に制御される。このとき、図3のブロック図において、駆動信号は、トランジスタQ1、コイルUa、コイルWa、トランジスタQ5、コイルWb、コイルUb、トランジスタQ7、コイルUc、コイルWc及びトランジスタQ11の順に流れる。
【0039】
図4のモード2の制御ステップでは、トランジスタQ1、Q6、Q7、Q12がオン状態で他のトランジスタがオフ状態に制御される。このとき、図3のブロック図において、駆動信号は、トランジスタQ1、コイルUa、コイルWa、トランジスタQ6、コイルVb、コイルUb、トランジスタQ7、コイルUc、コイルVc及びトランジスタQ12の順に流れる。
【0040】
また、図4のモード3の制御ステップでは、トランジスタQ2、Q6、Q8、Q12がオン状態で他のトランジスタがオフ状態に制御される。このとき、図3のブロック図において、駆動信号は、トランジスタQ2、コイルWa、コイルVa、トランジスタQ6、コイルVb、コイルWb、トランジスタQ8、コイルWc、コイルVc及びトランジスタQ12の順に流れる。図4のモード4の制御ステップでは、トランジスタQ2、Q4、Q8、Q10がオン状態で他のトランジスタがオフ状態に制御される。このとき、図3のブロック図において、駆動信号は、トランジスタQ2、コイルWa、コイルUa、トランジスタQ4、コイルUb、コイルWb、トランジスタQ8、コイルWc、コイルUc及びトランジスタQ10の順に流れる。
【0041】
このようにして、図4に示した制御例で、モータ12a、12b、12cは、図3において同一速度で回転される。
【0042】
このようにして、本実施例におけるように、モータ12a、12b、12cが3相である場合、従来技術から容易に分かるように、3台のモータ12a、12b、12c毎に供給スイッチング手段と流入スイッチング手段とを用いる場合には、図5からわかるように、トランジスタが、
2段×3相分×3台分=18個 ・・・(5)
となるのに対し、本実施例の場合には、
3相分×(3+1)台分=12個 ・・・(6)
になる。これにより、モータ12a、12b、12cを制御するに必要なトランジスタ数は、
12個/18個=2/3 ・・・(7)
となり、従来技術の場合よりも格段に削減することができ、コストダウンを図ることができる。
【0043】
また、本実施例において、モータ12a、12b、12cの回転速度の制御に必要な回路構成は、前述したように、回転速度検出素子13、周波数/電圧変換回路14、比較回路15、速度指令ユニット16、PWM制御回路17及びインバータ回路18aを含む単一の制御装置11aで、複数のモータ12a、12b、12cを共通に制御するものである。従って、従来技術におけるように、上記回転速度検出素子13などの構成を各モータ12a、12b、12c毎に設ける必要が解消され、制御装置11aの構成を格段に簡略化し、コストダウンを図ることができる。
【0044】
また、制御装置11aの構成を簡略化できるので、ゲインなどの調整が必要な回路素子を削減することができ、また、単一の制御装置11aが複数のモータ12a、12b、12cの回転速度制御を各モータ12a、12bに亘って共通に行うので、各モータ12a、12b、12c毎の制御装置におけるゲイン設定ずれなどにより、各モータ12a、12b、12cの運転の同期が損なわれるなどの誤動作が発生する事態が防止される。
【0045】
また、上記インバータ回路18aにおけるトランジスタ数の削減に関して、一般化すれば、モータ12がm相である場合、従来技術におけるようにモータ12毎に供給スイッチング手段及び流入スイッチング手段としてそれぞれパワートランジスタを用いる場合には、パワートランジスタ数が、2mn個必要であるのに対し、本実施例の場合には、m(n+1)個になる。これにより、パワートランジスタ数は、
{m(n+1)/2mn}
=(n+1)/2n
=1/2+1/2n ・・・(8)
となり、格段に削減することができ、コストダウンを図ることができる。また、この効果は、制御対象のモータ台数が増大するほど、従来技術の場合に対して半減に近づけることができ、大規模なモータ群を制御する場合に、作用効果が増大するものである。
【0046】
以上の各実施例では、3相モータについて説明したが、本発明はモータの種類やその相数を限定するものではなく、任意の相数のモータに関して上記第8式が成立する。
【0047】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲で広範な変形例を有するものである。
【0048】
【発明の効果】
以上のように、請求項1記載のモータの制御装置は、複数n個の3相モータを制御する場合、インバータ回路が、(n+1)個のスイッチング手段を(n+1)段の直列に接続してなる直列回路を3個並列に接続してなり、並列に並んだk段目のスイッチング手段と(k+1)段目のスイッチング手段(ただし、kは1からnまでの整数)との3個の接続点が、n個中の1個の3相モータの異なる相とそれぞれ接続される。
【0049】
即ち、一つのモータの後段に他のモータが接続される場合を想定すると、一つのモータに供給スイッチング手段から供給された駆動信号は、モータ中のコイルを経て、上記一つのモータに対応する流入スイッチング手段に流入する。一方、この一つのモータに対応する上記流入スイッチング手段と、上記一つのモータと電気的接続順序で隣接する他のモータの供給スイッチング手段として、同一のスイッチング手段が用いられる。従って、前記一つのモータの流入スイッチング手段は、上記他のモータの供給スイッチング手段になる。
【0050】
このようにして、モータがm相である場合、モータ毎に供給スイッチング手段と流入スイッチング手段とを用いる場合にはスイッチング手段数が2mn個であるのに対し、本発明の場合にはm(n+1)個になる。これにより、スイッチング手段数は、{m(n+1)/2mn}=(n+1)/2nとなり、格段に削減することができ、コストダウンを図ることができる。
【0051】
請求項2記載のモータの制御装置において、前記モータの回転速度が予め定められる基準回転速度に一致するように、前記インバータ回路の前記スイッチング手段のスイッチング動作を制御する制御部は、前記インバータ回路の前記スイッチング手段を各モータに亘って共通に制御する。
【0052】
従って、モータの回転速度の制御に必要な回路構成を各モータ毎に設ける必要が解消され、モータの制御装置の構成を格段に簡略化し、コストダウンを図ることができる。また、制御装置の構成を簡略化できるので、ゲインなどの調整が必要な回路素子を削減することができ、また、単一の制御装置が複数のモータの回転速度制御を各モータに亘って共通に行うので、各モータ用の制御装置におけるゲイン設定ずれなどにより、各モータの運転の同期が損なわれるなどの誤動作が発生する事態が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の制御装置11の電気的構成を示すブロック図である。
【図2】本実施例の動作を説明する図である。
【図3】第2実施例の制御装置11aの電気的構成を示すブロック図である。
【図4】本実施例の動作を説明する図である。
【図5】従来技術の制御装置1の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
11、11a 制御装置
12、12a、12b、12c モータ
13a、13b、13c 回転速度検出素子
14 周波数/電圧変換回路
15 比較回路
16 速度指令ユニット
17 PWM制御回路
18、18a インバータ回路
Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc、Wc コイル
Q1、Q2、Q3 第1段トランジスタ
Q4、Q5、Q6 第2段トランジスタ
Q7、Q8、Q9 第3段トランジスタ
Q10、Q11、Q12 第4段トランジスタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device that rotates a motor such as a brushless motor in a predetermined rotation mode.
[0002]
[Prior art]
As an example, a three-phase brushless motor has been conventionally used in industrial fields such as home appliances and industrial use. FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the
[0003]
Each
[0004]
The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such a
[0006]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to simplify the configuration necessary for simultaneously controlling a plurality of motors and to control each motor with high accuracy. An object of the present invention is to provide a motor control device that can prevent the occurrence of malfunction.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The motor control device according to
[0008]
The motor control device according to
[0009]
The motor control device according to
[0010]
In other words, assuming that another motor is connected to the subsequent stage of one motor, the drive signal supplied from the supply switching means to one motor passes through the coil in the motor and flows into the one motor. Flows into the switching means. On the other hand, the same switching means is used as the inflow switching means corresponding to the one motor and the supply switching means of the other motor adjacent to the one motor in the electrical connection order. Accordingly, the inflow switching means of the one motor becomes the supply switching means of the other motor.
[0011]
In this way, when the motor is in m phase, the number of switching means is 2 mn when the supply switching means and the inflow switching means are used for each motor, whereas in the present invention, m (n + 1) ) Become a piece. Thereby, the number of switching means is
{M (n + 1) / 2mn} = (n + 1) / 2n (1)
As a result, the cost can be significantly reduced and the cost can be reduced.
[0012]
3. The motor control device according to
[0013]
Accordingly, it is possible to eliminate the necessity of providing each motor with a circuit configuration necessary for controlling the rotational speed of the motor, and to greatly simplify the configuration of the motor control device, thereby reducing costs. In addition, since the configuration of the control device can be simplified, the number of circuit elements that need to be adjusted, such as gain, can be reduced, and a single control device can share the rotational speed control of multiple motors across each motor. Therefore, it is possible to prevent a malfunction such as a loss of synchronization of operation of each motor due to a gain setting deviation in the control device for each motor.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a
[0015]
Hereinafter, the configuration of the
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The collectors of the first stage transistors Q1, Q2, and Q3 are connected to a common power supply potential (not shown), and the emitters are connected to the coils Ua, Va, and Wa of the motor 12a that are star-connected as an example. And connected to the collectors of the second stage transistors Q4, Q5, Q6, respectively. The emitters of the second stage transistors Q4, Q5, and Q6 are connected to the coils Ub, Vb, and Wb of the
[0019]
The control device includes the rotation speed detection elements 13au, 13av, 13aw, 13bu, 13bv, 13bw, the frequency /
[0020]
In the present embodiment, a driving signal is supplied from the first stage transistors Q1, Q2, and Q3 to the motor 12a, and the driving signal that has flowed through the motor 12a flows into the second stage transistors Q4, Q5, and Q6 and the second stage transistors. The transistors Q4, Q5, Q6 are supplied as drive signals to the
[0021]
The
[0022]
An example of the control of the transistors Q1 to Q9 when such an
[0023]
Hereinafter, the operation of the
[0024]
In the control step of
[0025]
In this way, in the control example shown in FIG. 2, the
[0026]
Thus, when the
2 stages x 3 phases x 2 units = 12 (2)
In contrast, in this embodiment,
3 phases x (2 + 1) units = 9 pieces (3)
become. As a result, the number of transistors required to control the
9/12 pieces = 3/4 (4)
Thus, the cost can be significantly reduced as compared with the case of the prior art, and the cost can be reduced.
[0027]
In this embodiment, the circuit configuration necessary for controlling the rotational speeds of the
[0028]
In addition, since the configuration of the
[0029]
FIG. 3 is a block diagram showing the electrical configuration of the motor control device 11a according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of this embodiment. Hereinafter, the configuration of the control device 11a of the present embodiment will be described with reference to FIGS. This embodiment is similar to the configuration of the first embodiment, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals. A feature of the present embodiment is that a four-stage transistor is used as the inverter circuit 18a in order to collectively control the three
[0030]
The collectors of the first stage transistors Q1, Q2, and Q3 are connected to a common power supply potential (not shown), and the emitters are connected to the coils Ua, Va, and Wa of the motor 12a that are delta-connected as an example. And connected to the collectors of the second stage transistors Q4, Q5, Q6, respectively. The emitters of the second stage transistors Q4, Q5, and Q6 are connected to the coils Ub, Vb, and Wb of the
[0031]
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 3, with respect to the rotational speed detection elements installed in the
[0032]
In the control device 11a, the configuration other than the above configuration is the same as the configuration of the
[0033]
In such a control device 11a of the second embodiment, a drive signal is supplied from the first stage transistors Q1, Q2, and Q3 to the motor 12a, and the drive signal that has flowed through the motor 12a is changed to the second stage transistors Q4, Q5, This signal flows into Q6, and this signal is supplied from the second stage transistors Q4, Q5, Q6 to the
[0034]
The
[0035]
Further, with respect to the
[0036]
That is, in this embodiment, the second-stage transistors Q4, Q5, Q6, which are the same switching means as the inflow switching means for the motor 12a and the supply switching means for the
[0037]
An example of the control of each of the transistors Q1 to Q12 when such an inverter circuit 18a is used is shown in FIG. Symbols Q1 to Q12 in FIG. 4 indicate the respective transistors Q1 to Q12 in FIG. 3. The hatched portions indicate the on state of the transistors, and the unshaded portions indicate the off states of the transistors.
[0038]
Hereinafter, the operation of the control device 11a will be described with reference to FIG. In the control step of
[0039]
In the control step of
[0040]
In the control step of
[0041]
In this manner, in the control example shown in FIG. 4, the
[0042]
Thus, as in the present embodiment, when the
2 stages x 3 phases x 3 units = 18 (5)
In contrast, in this embodiment,
3 phases x (3 + 1) units = 12 pieces (6)
become. As a result, the number of transistors required to control the
12/18 = 2/3 (7)
Thus, the cost can be significantly reduced as compared with the case of the prior art, and the cost can be reduced.
[0043]
In this embodiment, the circuit configuration necessary for controlling the rotational speeds of the
[0044]
In addition, since the configuration of the control device 11a can be simplified, circuit elements that require adjustment of gain and the like can be reduced, and the single control device 11a can control the rotational speed of the plurality of
[0045]
Further, regarding the reduction in the number of transistors in the inverter circuit 18a, generally speaking, when the
{M (n + 1) / 2mn}
= (N + 1) / 2n
= 1/2 + 1 / 2n (8)
Thus, the cost can be significantly reduced and the cost can be reduced. In addition, this effect can be reduced to half that of the prior art as the number of motors to be controlled increases, and the operational effect increases when a large-scale motor group is controlled.
[0046]
In each of the above embodiments, a three-phase motor has been described. However, the present invention does not limit the type of motor or the number of phases thereof, and the above-described eighth equation is established for a motor having an arbitrary number of phases.
[0047]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and has a wide variety of modifications without departing from the spirit of the present invention.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, the motor control device according to
[0049]
In other words, assuming that another motor is connected to the subsequent stage of one motor, the drive signal supplied from the supply switching means to one motor passes through the coil in the motor and flows into the one motor. Flows into the switching means. On the other hand, the same switching means is used as the inflow switching means corresponding to the one motor and the supply switching means of the other motor adjacent to the one motor in the electrical connection order. Accordingly, the inflow switching means of the one motor becomes the supply switching means of the other motor.
[0050]
In this way, when the motor is in m phase, the number of switching means is 2 mn when the supply switching means and the inflow switching means are used for each motor, whereas in the present invention, m (n + 1) ) Become a piece. As a result, the number of switching means becomes {m (n + 1) / 2mn} = (n + 1) / 2n, which can be significantly reduced and the cost can be reduced.
[0051]
3. The motor control device according to
[0052]
Accordingly, it is possible to eliminate the necessity of providing each motor with a circuit configuration necessary for controlling the rotational speed of the motor, and to greatly simplify the configuration of the motor control device, thereby reducing costs. In addition, since the configuration of the control device can be simplified, the number of circuit elements that need to be adjusted, such as gain, can be reduced, and a single control device can share the rotational speed control of multiple motors across each motor. Therefore, it is possible to prevent a malfunction such as a loss of synchronization of operation of each motor due to a gain setting deviation in the control device for each motor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of this embodiment.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an electrical configuration of a control device 11a according to a second embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of this embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of a
[Explanation of symbols]
11, 11a Control device
12, 12a, 12b, 12c Motor
13a, 13b, 13c Rotational speed detection element
14 Frequency / voltage conversion circuit
15 Comparison circuit
16 Speed command unit
17 PWM control circuit
18, 18a Inverter circuit
Ua, Va, Wa, Ub, Vb, Wb, Uc, Vc, Wc Coil
Q1, Q2, Q3 First stage transistor
Q4, Q5, Q6 Second stage transistor
Q7, Q8, Q9 Third stage transistor
Q10, Q11, Q12 Fourth stage transistor
Claims (2)
前記インバータ回路は、(n+1)個の前記スイッチング手段を(n+1)段の直列に接続してなる直列回路を3個並列に接続してなり、並列に並んだk段目のスイッチング手段と(k+1)段目のスイッチング手段(ただし、kは1からnまでの整数)との3個の接続点が、n個中の1個の前記3相モータの異なる相とそれぞれ接続され、n個の前記3相モータを制御することを特徴とするモータの制御装置。 N number of 3-phase motor for generating a rotating magnetic field (where, n is an integer of 2 or more) and a control device including an inverter circuit including a switching means for supplying a drive signal to the coil of
The inverter circuit is formed by connecting, in parallel, three series circuits formed by connecting (n + 1) stages of the switching means in series of (n + 1) stages, and k-stage switching means arranged in parallel with (k + 1). ) Three connection points with the switching means of the stage (where k is an integer from 1 to n) are respectively connected to different phases of one of the three-phase motors, and n A motor control device that controls a three-phase motor.
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