JP7056583B2 - モータ制御装置、センサレスブラシレスモータ、送風装置及びモータ制御方法 - Google Patents
モータ制御装置、センサレスブラシレスモータ、送風装置及びモータ制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7056583B2 JP7056583B2 JP2018565999A JP2018565999A JP7056583B2 JP 7056583 B2 JP7056583 B2 JP 7056583B2 JP 2018565999 A JP2018565999 A JP 2018565999A JP 2018565999 A JP2018565999 A JP 2018565999A JP 7056583 B2 JP7056583 B2 JP 7056583B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- energization
- rotor
- operation mode
- pattern
- energization pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/20—Arrangements for starting
- H02P6/22—Arrangements for starting in a selected direction of rotation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/20—Arrangements for starting
- H02P6/21—Open loop start
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/04—Arrangements for controlling or regulating the speed or torque of more than one motor
- H02P2006/045—Control of current
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
以下に本開示の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本開示にかかるブラシレスモータの一例の断面図である。図2は、図1に示すブラシレスモータの概略図である。なお、以下の説明では、シャフトの中心を中心軸とし、シャフトは中心軸周りに回転するものとする。そして、中心軸に沿う方向を軸方向とし、中心軸と直交する方向を径方向とし、中心軸を中心とする円の円周方向を周方向として説明する。また、ロータの回転方向については、ブラシレスモータの上面から見た方向において、図2に示すブラシレスモータを基準として、時計回り方向(CW方向)、反時計回り方向(CCW方向)を定義する。
図1に示すように、本実施形態にかかるブラシレスモータAは、ステータ1と、ケーシング2と、ロータ3と、シャフト4と、軸受5と、軸受収納部材6とを有する。ステータ1は、ケーシング2に覆われる。ロータ3には、シャフト4が、取り付けられる。そして、シャフト4が、2個の軸受5を介して、ケーシング2に支持される。ロータ3は、環状のマグネット34を備え、ステータ1の外部に配置される。すなわち、本実施形態にかかるブラシレスモータAは、ステータ1の外側にロータ3が取り付けられたアウターロータ型のDCブラシレスモータである。なお、本実施形態については、アウターロータ型のDCブラシレスモータについて例示するが、本開示はインナーロータ型のDCブラシレスモータにも適用可能である。
ステータ1は、ステータコア11と、インシュレータ12と、コイル13とを有する。ステータコア11は、複数枚の鋼板(電磁鋼板)を軸方向に積層した構成を有する。すなわち、ステータコア11は、導電性を有する。なお、ステータコア11は、電磁鋼板を積層した構造に限定されず、単一の部材であってもよい。ステータコア11はコアバック111と、ティース112とを備える。コアバック111は、軸方向に延びる円筒形である。ティース112は、コアバック111の外周面から径方向外側に突出する。図2に示すようにステータコア11は、9個のティース112を備える。ティース112は、周方向に等間隔に配列される。すなわち、本実施形態のブラシレスモータAにおいて、ステータ1は、9スロットである。
ケーシング2は樹脂製であり、少なくとも露出部を露出させてステータ1を覆う。ケーシング2は、樹脂のモールド成型体である。すなわち、ケーシング2は、コイル13等の電気配線に水が付着することを防ぐ。また、ケーシング2は、ブラシレスモータAの筐体でもある。そのため、ケーシング2は、ブラシレスモータAが用いられる機器のフレーム等への固定に、用いることができる。そのため、ケーシング2のモールド成型には、ブラシレスモータAを保持することができる強度を有する樹脂が用いられる。なお、ケーシング2はモールド成型体に限らず、樹脂製または金属製のベース部材にステータ1が配置されていてもよい。つまり、ステータ1が非モールドの状態であってもよい。
図2に示すように、軸受5は、外輪51と、内輪52と、複数のボール53とを備えた、転がり軸受である。軸受5の外輪51は、軸受収納部材6の内面に固定される。また、内輪52は、シャフト4に固定される。
シャフト4は、軸方向に延びる円柱形状である。また、シャフト4は、軸受収納部6を介してケーシング2に取り付けられた2個の軸受5の内輪52に固定される。すなわち、シャフト4は、2個の軸受5に軸方向に離れた2箇所で回転可能に支持される。
図1に示すように、ロータ3は、内筒31と、外筒32と、連結部33と、マグネット34とを備える。内筒31および外筒32は、軸方向に延びる円筒形である。内筒31および外筒32は、中心線が一致する。内筒31の内周面にシャフト4が固定される。すなわち、ロータ3の中心部には、シャフト4が固定される。内筒31の軸方向一方側の端部は、軸受5と接触する。また、内筒31の軸方向他方側の端部には、軸止め輪42が接触する。
ブラシレスモータAのU相コイル13u、V相コイル13v及びW相コイル13wに所定の順序及び所定の方向で通電することで、各コイル13に磁界が発生する。そして、各コイル13u、13v、13wに発生する磁界は、通電の有無及び通電方向によって、発生する磁界が変化する。各コイル13u、13v、13wで発生する磁界と、マグネット34の磁界とが吸引反発することで、ロータ3に周方向の力が発生する。これにより、ロータ3およびシャフト4が、ケーシング2およびステータ1に対して、回転する。
通電パターンについて図面を参照して説明する。図4は、第1動作モードにおけるスイッチング回路の入力信号と通電パターンとを示す図である。第1動作モードM1は、ロータが予め決められた回転速度以上の一定の回転速度で回転する(定常回転とする)ときに実行されるモードである。また、図4に示すタイミングチャートは、ロータ3を定常回転させており、第1動作モードとする。図4において、上から順に第1スイッチング素子Q1~第6スイッチング素子Q6への入力信号を示す。すなわち、信号がHにあるときには、スイッチング素子はONである。
図5は、第1停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。図6は、第2停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。図7は、第3停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。図8は、第4停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。図9は、第5停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。図10は、第6停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。
まず、ロータ3のステータ1に対する相対位置と通電パターンとの関係について説明する。本実施形態にかかるブラシレスモータAは、センサレス方式であるため、起動時のステータ1に対するロータ3の相対位置を取得しない。そのため、ブラシレスモータAでは、ロータ3の相対位置にかかわらず、上述の6個の通電パターンを回転方向に応じた順に順次実行する。
ロータ3が第1位置Ps1にあるときには、V相コイル13v及びW相コイル13wの両方が、S極の磁極を持つマグネット342、344、346と対向する。この状態で、W相コイル13wをN極に励磁し、V相コイル13vをS極に励磁する。これにより、N極の磁極を持つマグネット341、343、345がV相コイル13vのそれぞれと対向する位置に移動し、S極の磁極を持つマグネット342、344、346がW相コイル13wのそれぞれと対向する第2位置Ps2(図6参照)に正転する。2相のコイル13v、13wがマグネットを引っ張る力を発生して、ロータ3を正転させるため、ロータ3を起動するのに十分なトルクを発生できる。このような、2相のコイルのそれぞれがマグネットと引力を発生可能な通電パターンをその位置における起動に適した通電パターンとする。つまり、W-Vパターンは第1位置Ps1における起動に適した通電パターンである。
通電パターン決定部81が、U-Vパターンを通電パターンとして決定すると、U相コイル13uがN極に励磁されV相コイル13vがS極に励磁される。このとき、ロータ3は、N極の磁極を持つマグネット341、343、345がV相コイル13vのそれぞれと対向し、S極の磁極を持つマグネット342、344、346がU相コイル13uのそれぞれと対向する第3位置Ps3(図7参照)まで正転(CCW方向に回転)する。
通電パターン決定部81が、U-Wパターンを通電パターンとして決定する。これにより、U相コイル13uがN極に励磁されW相コイル13wがS極に励磁される。このとき、ロータ3は、N極の磁極を持つマグネット341、343、345がW相コイル13wのそれぞれと対向し、S極の磁極を持つマグネット342、344、346がU相コイル13uのそれぞれと対向する。このとき、N極の磁極を持つマグネットとの間で反発する力と、S極の磁極を持つマグネットとの間で反発する力が打ち消し合い、ロータ3は動作しない、すなわち、停止状態が維持される。
通電パターン決定部81が、V-Wパターンを通電パターンとして決定する。これにより、V相コイル13vがN極に励磁されW相コイル13wがS極に励磁される。このとき、ロータ3は、N極の磁極を持つマグネット341、343、345がW相コイル13wのそれぞれと対向し、S極の磁極を持つマグネット342、344、346がV相コイル13vのそれぞれと対向する第6位置Ps6(図10参照)まで逆転(CW方向に回転)する。
通電パターン決定部81が、V-Uパターンを通電パターンとして決定する。これにより、V相コイル13vがN極に励磁されU相コイル13uがS極に励磁される。ロータ3が第1位置Ps1にあるとき、N極の磁極を持つマグネット341、343、345がU相コイル13uのそれぞれと対向し、S極の磁極を持つマグネット342、344、346がV相コイル13vのそれぞれと対向する第6位置Ps6(図10参照)まで逆転(CW方向に回転)する。
通電パターン決定部81が、W-Uパターンを通電パターンとして決定する。これにより、W相コイル13wがN極に励磁されU相コイル13uがS極に励磁される。ロータ3が第1位置Ps1にあるとき、N極の磁極を持つマグネット341、343、345がU相コイル13uのそれぞれと対向し、S極の磁極を持つマグネット342、344、346がW相コイル13wのそれぞれと対向する。そのため、通電パターンが変わっても動作しない、すなわち、停止状態が維持される。
図11は、第2動作モードにおけるスイッチング回路の入力信号と通電パターンとを示す図である。例えば、ロータ3が停止した状態で、通電パターンが決定された場合、上述したように、ロータ3の位置及び決定された通電パターンによって、逆転したり、回転しなかったりする場合がある。逆転する場合において、次の通電パターンの決定によって正転に切り替わると、トルクの方向が逆転する。例えば、第1動作モードM1のように短い第1通電期間T1で通電パターンが切り替わる場合、ロータ3が慣性力で回転している状態で、トルクの向きが逆になる。そのため、ロータ3の運動量の変化が大きくなり、振動が大きくなる。
図12は、本開示にかかるブラシレスモータの起動時を示すタイミングチャートである。上述したとおり、ロータ3の起動時において、通電パターン決定部81は、ロータ3の位置を取得していない。そのため、通電パターンを決定したときに、ロータ3が逆転する場合もある。そこで、ロータ3の起動時に、複数の第2通電期間T2を経過するまでの間第2動作モードM2で起動し、その後、第1動作モードM1に切り替わる。すなわち、ブラシレスモータAの起動開始時において、通電パターン決定部81が、第2動作モードM2で複数の通電期間T2を経た後、第1動作モードM1に移行する。
本開示にかかるモータ駆動装置の他の例について図面を参照して説明する。図13は、本開示にかかるモータ駆動装置の電流制御部で制御された入力電流の波形を示す図である。図14は、図13に示す入力電圧で動作したときのコイルに流れる電流及びロータに作用するトルクを示すタイミングチャートである。電流制御部86による入力電流の波形以外は、第1実施形態のモータ制御装置8と同じ構成を有する。そのため、本実施形態ではモータ制御装置8の構成について、第1実施形態と同じ符号を使用するとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。
本開示にかかるブラシレスモータを用いた機器の一例である送風装置について、図面を参照して説明する。図15は本開示にかかる送風装置の一例の要部を拡大した断面図である。図15は、ブラシレスモータAが取り付けられる部分を拡大した断面図を示す。
Claims (8)
- 磁極を有するマグネットを含むロータと、
複数相のコイルを含むステータと、
を備えたセンサレスブラシレスモータの回転を制御するモータ制御装置であって、
前記複数相のコイルから、電流が流れ込むIN側コイルと、前記IN側コイルを流れた電流が流れ込むOUT側コイルとを指定する通電パターンを決定する通電パターン決定部と、
前記通電パターンに基づいて前記コイルに電流を供給する電流供給部と、を備え、
前記通電パターン決定部は、
前記通電パターンを決定してから次の前記通電パターンを決定するまでの時間を通電期間として、前記通電期間が前記ロータの回転速度に基づいて決められる第1動作モードと、
前記通電期間が前記第1動作モードよりも長い第2動作モードと、を備え、
前記センサレスブラシレスモータの起動開始時において、前記通電パターン決定部が、前記第2動作モードで複数の通電期間を経た後、前記第1動作モードに移行し、
前記通電パターン決定部が前記第2動作モードで動作するときに、前記電流供給部は、少なくとも1つの前記通電パターンにおいて、通電開始から最大値までの経過時間が前記最大値から通電終了までの経過時間よりも短い波形の電流を前記コイルに供給する、
モータ制御装置。 - 前記第2動作モードにおいて前記通電期間が一定である請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記センサレスブラシレスモータの起動開始時において、前記パターン決定部が、前記第2動作モードで前記通電パターンの決定を少なくとも3回行った後、前記第1動作モードに移行する請求項1又は請求項2に記載のモータ制御装置。
- 中心軸に沿って延びるシャフトおよび磁極を有するマグネットを備えたロータと、
前記シャフトの径方向に位置し、複数相のコイルのそれぞれを前記ロータと対向させて保持するステータと、
請求項1から請求項3のいずれかに記載のモータ制御装置と、を備えたセンサレスブラシレスモータ。 - 請求項4に記載のセンサレスブラシレスモータと、
前記シャフトに取り付けられて前記シャフトと共に回転する羽根車と、を備えた送風装置。 - 複数相のコイルを備えたセンサレスブラシレスモータのロータの回転を制御するモータ制御方法であって、
前記複数相のコイルから、電流が流れ込むIN側コイルと、前記IN側コイルを流れた電流が流れ込むOUT側コイルとを指定する通電パターンを決定した後、前記通電パターンに基づいて前記コイルに電流を供給し、
前記通電パターンの決定は、
前記通電パターンを決定してから次の前記通電パターンを決定するまでを通電期間として、前記通電期間が前記ロータの回転速度に基づいて決められる第1動作モードと、
前記通電期間が前記第1動作モードよりも長い第2動作モードと、を含む複数の動作モードのいずれかで実行され、
前記センサレスブラシレスモータの起動開始時において、前記通電パターンの決定は、複数回の通電期間において前記第2動作モードであり、その後、前記第1動作モードに移行し、
前記通電パターンの決定が前記第2動作モードで実行されるとき、少なくとも1つの前記通電パターンにおいて、通電開始から最大値までの経過時間が前記最大値から通電終了までの経過時間よりも短い波形の電流を前記コイルに供給することを特徴とするモータ制御方法。 - 前記通電パターンの決定が前記第2動作モードで実行されるとき、前記通電期間が一定である請求項6に記載のモータ制御方法。
- 前記センサレスブラシレスモータの起動開始時において、前記第2動作モードで前記通電パターンの決定を少なくとも3回行った後、前記第1動作モードに移行する請求項6又は請求項7に記載のモータ制御方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017017905 | 2017-02-02 | ||
JP2017017905 | 2017-02-02 | ||
PCT/JP2017/047356 WO2018142835A1 (ja) | 2017-02-02 | 2017-12-28 | モータ制御装置、センサレスブラシレスモータ、送風装置及びモータ制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018142835A1 JPWO2018142835A1 (ja) | 2019-12-26 |
JP7056583B2 true JP7056583B2 (ja) | 2022-04-19 |
Family
ID=63040515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018565999A Active JP7056583B2 (ja) | 2017-02-02 | 2017-12-28 | モータ制御装置、センサレスブラシレスモータ、送風装置及びモータ制御方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190319561A1 (ja) |
JP (1) | JP7056583B2 (ja) |
CN (1) | CN110291713B (ja) |
WO (1) | WO2018142835A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001352780A (ja) | 2000-06-08 | 2001-12-21 | Sanyo Electric Co Ltd | ブラシレスモータの駆動装置 |
JP2007166830A (ja) | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Nissan Motor Co Ltd | モータ制御装置 |
JP2009100526A (ja) | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Mitsuba Corp | モータ制御装置 |
US20110227519A1 (en) | 2010-03-17 | 2011-09-22 | Alex Horng | Sensorless starting control method for a bldc motor |
-
2017
- 2017-12-28 WO PCT/JP2017/047356 patent/WO2018142835A1/ja active Application Filing
- 2017-12-28 US US16/471,016 patent/US20190319561A1/en not_active Abandoned
- 2017-12-28 CN CN201780085391.3A patent/CN110291713B/zh active Active
- 2017-12-28 JP JP2018565999A patent/JP7056583B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001352780A (ja) | 2000-06-08 | 2001-12-21 | Sanyo Electric Co Ltd | ブラシレスモータの駆動装置 |
JP2007166830A (ja) | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Nissan Motor Co Ltd | モータ制御装置 |
JP2009100526A (ja) | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Mitsuba Corp | モータ制御装置 |
US20110227519A1 (en) | 2010-03-17 | 2011-09-22 | Alex Horng | Sensorless starting control method for a bldc motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018142835A1 (ja) | 2018-08-09 |
US20190319561A1 (en) | 2019-10-17 |
JPWO2018142835A1 (ja) | 2019-12-26 |
CN110291713B (zh) | 2023-07-04 |
CN110291713A (zh) | 2019-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7056584B2 (ja) | モータ制御装置、ブラシレスモータ、送風装置及びモータ制御方法 | |
US7420307B2 (en) | Brushless motor | |
US6104113A (en) | Coil assembly for sensorless rotor angular position control of single phase permanent magnet motor | |
JP4572967B2 (ja) | 単相ブラシレスdcモータの駆動回路 | |
EP1194998A1 (en) | Method and apparatus for controlling brushless dc motors, in particular in implantable medical devices | |
JP2009077543A (ja) | 単相モータおよびこれを用いたポンプ | |
KR101612545B1 (ko) | Bldc 허브 모터 장치 | |
JP7056583B2 (ja) | モータ制御装置、センサレスブラシレスモータ、送風装置及びモータ制御方法 | |
JP2010268674A (ja) | ブラシレスモータ制御装置、ブラシレスモータ、及びブラシレスモータの制御方法 | |
JP2002084725A (ja) | 電動機およびその制御方法 | |
JP2013099240A (ja) | スイッチドリラクタンスモータの駆動装置及びその方法 | |
CN110999070B (zh) | 马达控制装置、无传感器无刷马达以及送风装置 | |
JP2006157994A (ja) | ブラシレス・センサレスdcモータの駆動方法および駆動制御装置 | |
JP2005304255A (ja) | モータ駆動回路 | |
JP3633965B2 (ja) | ブラシレスモータ | |
JPWO2016194835A1 (ja) | 直流ブラシレスモータ制御装置 | |
JP2007124808A (ja) | ブラシレス・コアレス・センサレスモータ | |
JP2749347B2 (ja) | Dcブラシレスモータ | |
KR20060098919A (ko) | 스위치드 릴럭턴스 모터 | |
JP4312115B2 (ja) | モータ駆動装置 | |
KR100620350B1 (ko) | 전동 송풍기 | |
JPH11356024A (ja) | ブラシレスモータ | |
JP2011120337A (ja) | 単相交流同期モータ | |
JP2019050643A (ja) | 電動機の駆動装置 | |
JPH04173000A (ja) | ステッピングモータの駆動回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200928 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210831 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211020 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220308 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220321 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7056583 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |