JP7267456B2 - パワーツールのためのセンサレスモータ制御 - Google Patents
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Description
この出願は、2019年4月15日に出願された米国仮特許出願第62/833,834号に対する優先権を主張するものであり、その全文を参照により本明細書に援用する。
本明細書に記載する実施形態は、パワーツール(動力工具)におけるセンサレス(sensorless)モータ制御に関する。
Claims (41)
- パワーツールのセンサレスモータを駆動させる自動制御スイッチングのための方法であって、
モータコントローラを用いて、ユーザ入力に基づいて第1の負荷点を決定することと、
前記モータコントローラを用いて、前記第1の負荷点に対応する第1のモータ制御技術を決定することと、
前記第1のモータ制御技術に基づいて前記センサレスモータを駆動させることと、
前記モータコントローラを用いて、前記第1の負荷点から第2の負荷点への変化を決定することと、
前記モータコントローラを用いて、前記第2の負荷点に対応する第2のモータ制御技術を決定することと、
前記第2のモータ制御技術に基づいて前記センサレスモータを駆動させることと、を含み、
前記第1の負荷点は、高速低トルク印加、高速高トルク印加、低速低トルク印加、及び低速高トルク印加で構成される群から選択される1つである、
方法。 - 前記第1のモータ制御技術は、ブロック整流、正弦波制御、及び磁界方向制御で構成される群から選択される1つである、請求項1に記載の方法。
- 前記第2のモータ制御技術は、ブロック整流、正弦波制御、及び磁界方向制御で構成される群から選択される1つである、請求項1に記載の方法。
- 前記ユーザ入力は、トリガスイッチからの速度入力、トルク設定ダイヤルからのトルク限界、前進/逆転セレクタからの方向信号、及びモードセレクタからの動作モードで構成される群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の負荷点から前記第2の負荷点への前記変化は、前記ユーザ入力の変化に基づいて検出される、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の負荷点は、高速低トルク印加、高速高トルク印加、低速低トルク印加、及び低速高トルク印加で構成される群から選択される1つである、請求項1に記載の方法。
- 結合回路を用いて、高周波注入信号を前記センサレスモータに結合することと、
減結合回路を用いて、前記高周波注入信号に対するモータ応答を検出することと、
前記減結合回路に結合される前記モータコントローラを用いて、インバータブリッジに対するより低いスイッチング周波数を維持しながら、モータ応答に基づいてロータ位置を決定することと、
前記モータコントローラ及び前記インバータブリッジを用いて、検出されるロータ位置に基づいて前記センサレスモータを駆動させることと、を更に含む、
請求項1に記載の方法。 - センサレスモータと、
前記センサレスモータに動作電力を提供するように構成されるインバータブリッジと、
前記インバータブリッジに結合されるモータコントローラと、を含み、該モータコントローラは、
ユーザ入力に基づいて第1の負荷点を決定し、
前記第1の負荷点に対応する第1のモータ制御技術を決定し、
前記インバータブリッジを用いて、前記第1のモータ制御技術に基づいて前記センサレスモータを駆動させ、
前記第1の負荷点から第2の負荷点への変化を決定し、
前記第2の負荷点に対応する第2のモータ制御技術を決定し、且つ
前記インバータブリッジを用いて、前記第2のモータ制御技術に基づいて前記センサレスモータを駆動させる、
ように構成され、
前記第1の負荷点は、高速低トルク印加、高速高トルク印加、低速低トルク印加、及び低速高トルク印加で構成される群から選択される1つである、
パワーツール。 - 前記第1のモータ制御技術は、ブロック整流、正弦波制御、及び磁界方向制御で構成される群から選択される1つである、請求項8に記載のパワーツール。
- 前記第2のモータ制御技術は、ブロック整流、正弦波制御、及び磁界方向制御で構成される群から選択される1つである、請求項8に記載のパワーツール。
- 前記ユーザ入力は、トリガスイッチからの速度入力、トルク設定ダイヤルからのトルク限界、前進/逆転セレクタからの方向信号、及びモードセレクタからの動作モードで構成される群から選択される、請求項8に記載のパワーツール。
- 前記第1の負荷点から前記第2の負荷点への前記変化は、前記ユーザ入力の変化に基づいて検出される、請求項8に記載のパワーツール。
- [15]
前記第2の負荷点は、高速低トルク印加、高速高トルク印加、低速低トルク印加、及び低速高トルク印加で構成される群から選択される1つである、請求項8に記載のパワーツール。 - 結合回路と、
減結合回路と、を更に含み、
前記モータコントローラは、
前記結合回路を用いて、高周波注入信号を前記センサレスモータに結合し、
前記減結合回路を用いて、前記高周波注入信号に対するモータ応答を検出し、
前記インバータブリッジに対するより低いスイッチング周波数を維持しながら、モータ応答に基づいてロータ位置を決定し、且つ
前記インバータブリッジを用いて、検出されるロータ位置に基づいて前記センサレスモータを駆動させる、
ように更に構成される、
請求項8に記載のパワーツール。 - パワーツールのセンサレスモータを駆動させる自動制御スイッチングのための方法であって、
モータコントローラを用いて、パワーツール動作パラメータを検出することと、
前記モータコントローラを用いて、前記パワーツール動作パラメータに基づいて前記パワーツールの負荷点を決定することと、
前記モータコントローラを用いて、前記負荷点に対応するモータ制御技術を決定ことと、
前記モータコントローラを用いて、前記モータ制御技術に基づいて前記センサレスモータを駆動させることと、を含み、
前記負荷点は、高速低トルク印加、高速高トルク印加、低速低トルク印加、及び低速高トルク印加で構成される群から選択される1つである、
方法。 - 前記モータ制御技術は、ブロック整流、正弦波制御、及び磁界方向制御で構成される群から選択される1つである、請求項15に記載の方法。
- 前記パワーツール動作パラメータは、1つ以上のセンサを用いて検出される、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のセンサは、モータ電流、モータ電圧、及びトルク出力で構成される群から選択される1つ以上を検出するために用いられる、請求項17に記載の方法。
- 結合回路を用いて、高周波注入信号を前記センサレスモータに結合することと、
減結合回路を用いて、前記高周波注入信号に対するモータ応答を検出することと、
前記減結合回路に結合される前記モータコントローラを用いて、インバータブリッジに対するより低いスイッチング周波数を維持しながら、モータ応答に基づいてロータ位置を決定することと、
前記モータコントローラ及び前記インバータブリッジを用いて、検出されるロータ位置に基づいて前記センサレスモータを駆動させることと、を更に含む、
請求項15に記載の方法。 - パワーツールであって、
センサレスモータと、
前記センサレスモータに動作電力を提供するように構成されるインバータブリッジと、
前記インバータブリッジに結合されるモータコントローラと、を含み、該モータコントローラは、
パワーツール動作パラメータを検出し、
前記パワーツール動作パラメータに基づいて当該パワーツールの負荷点を決定し、
前記負荷点に対応するモータ制御技術を決定し、
前記インバータブリッジを用いて、前記モータ制御技術に基づいて前記センサレスモータを駆動させる、
ように構成され、
前記負荷点は、高速低トルク印加、高速高トルク印加、低速低トルク印加、及び低速高トルク印加で構成される群から選択される1つである、
パワーツール。 - 前記モータ制御技術は、ブロック整流、正弦波制御、及び磁界方向制御で構成される群から選択される1つである、請求項20に記載のパワーツール。
- 1つ以上のセンサを更に含み、前記パワーツール動作パラメータは、前記1つ以上のセンサを用いて検出される、請求項20に記載のパワーツール。
- 前記1つ以上のセンサは、モータ電流、モータ電圧、及びトルク出力で構成される群から選択される1つ以上を検出するために用いられる、請求項22に記載のパワーツール。
- 結合回路と、
減結合回路と、を更に含み、
前記モータコントローラは、
前記結合回路を用いて、高周波注入信号を前記センサレスモータに結合し、
前記減結合回路を用いて、前記高周波注入信号に対するモータ応答を検出し、
前記インバータブリッジに対するより低いスイッチング周波数を維持しながら、モータ応答に基づいてロータ位置を決定し、且つ
前記インバータブリッジを用いて、検出されるロータ位置に基づいて前記センサレスモータを駆動させる、
ように更に構成される、
請求項20に記載のパワーツール。 - パワーツールのセンサレスモータにおける高周波注入ロータ位置検出のための方法であって、
結合回路を用いて、前記センサレスモータに高周波注入信号を結合することと、
減結合回路を用いて、前記高周波注入信号に対するモータ応答を検出することと、
前記減結合回路に結合されるモータコントローラを用いて、インバータブリッジに対するより低いスイッチ周波数を維持しながら、モータ応答に基づいてロータ位置を決定することと、
前記モータコントローラ及び前記インバータブリッジを用いて、検出されるロータ位置に基づいて前記センサレスモータを駆動させることと、を含み、
前記結合回路は、前記パワーツールの電源からの直流(DC)電力を前記インバータブリッジに提供する直流(DC)バスに前記高周波注入信号を結合する、
方法。 - 前記高周波注入信号は、モータ端子に結合される、請求項25に記載の方法。
- 前記高周波注入信号は、前記インバータブリッジの出力信号の周波数の約3倍の第3高調波周波数信号である、請求項25に記載の方法。
- 前記高周波注入信号は、前記センサレスモータの注入コイルに対して注入される、請求項25に記載の方法。
- 前記注入コイルは、前記センサレスモータの既存の位相コイルの周りに巻回される、請求項28に記載の方法。
- 前記減結合回路は、前記センサレスモータのモータ位相コイルに電気的に接続される、請求項25に記載の方法。
- 前記モータ応答は、前記センサレスモータの非アクティブな位相コイルに対して検出される、請求項25に記載の方法。
- センサレスモータと、
前記センサレスモータに動作電力を提供するように構成されるインバータブリッジと、
結合回路と、
減結合回路と、
前記センサレスモータの注入コイルと、
前記インバータブリッジと、前記結合回路と、前記減結合回路とに結合されるモータコントローラとを含み、該モータコントローラは、
前記結合回路を用いて、前記センサレスモータに高周波注入信号を結合し、
前記減結合回路を用いて、前記高周波注入信号に対するモータ応答を検出し、
前記インバータブリッジに対するより低いスイッチ周波数を維持しながら、モータ応答に基づいてロータ位置を決定し、且つ
検出されるロータ位置に基づいて前記センサレスモータを駆動させる、
ように構成され、
前記結合回路は、前記高周波注入信号を前記注入コイルに結合する、
パワーツール。 - 前記結合回路に結合され、前記高周波注入信号を生成するように構成される、信号生成器を更に含む、請求項32に記載のパワーツール。
- 当該パワーツールの電源からの直流(DC)電力を前記インバータブリッジに提供する直流(DC)バスを更に含み、前記結合回路は、前記高周波注入信号を前記DCバスに結合する、請求項32に記載のパワーツール。
- 前記結合回路は、前記高周波注入信号を前記DCバスに容量的に結合するように構成されるキャパシタを更に含む、請求項34に記載のパワーツール。
- 前記結合回路は、前記高周波注入信号を前記DCバスに結合するように構成される変圧器を更に含む、請求項34に記載のパワーツール。
- 前記結合回路は、前記高周波注入信号をモータ端子に結合する、請求項32に記載のパワーツール。
- 前記高周波注入信号は、前記インバータブリッジの出力信号の周波数の約3倍の第3高調波周波数信号である、請求項32に記載のパワーツール。
- 前記注入コイルは、前記センサレスモータの既存の位相コイルの周りに巻回される、請求項32に記載のパワーツール。
- 前記減結合回路は、前記センサレスモータのモータ位相コイルに電気的に接続される、請求項32に記載のパワーツール。
- モータ応答が、前記センサレスモータの非アクティブな位相コイルに対して検出される、請求項32に記載のパワーツール。
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