JPH05236784A - モ−タ制御装置 - Google Patents
モ−タ制御装置Info
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- JPH05236784A JPH05236784A JP4036789A JP3678992A JPH05236784A JP H05236784 A JPH05236784 A JP H05236784A JP 4036789 A JP4036789 A JP 4036789A JP 3678992 A JP3678992 A JP 3678992A JP H05236784 A JPH05236784 A JP H05236784A
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- input
- signal
- power
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気掃除機などの激しい負荷変化により生ず
るファンモ−タの過入力を電源電圧変動に無関係に精度
よく制限する。 【構成】 モ−タの平均入力電流を入力電流制限指令と
比較してその超過分に応じて上記入力電流制限指令信号
を減少せしめる。また、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の電源電圧補正量を算出す
る。また、風圧を検出して風圧基準値と比較し、風圧が
風圧基準値を下回る場合には風圧補正信号により上記入
力電流制限指令信号を補正する。
るファンモ−タの過入力を電源電圧変動に無関係に精度
よく制限する。 【構成】 モ−タの平均入力電流を入力電流制限指令と
比較してその超過分に応じて上記入力電流制限指令信号
を減少せしめる。また、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の電源電圧補正量を算出す
る。また、風圧を検出して風圧基準値と比較し、風圧が
風圧基準値を下回る場合には風圧補正信号により上記入
力電流制限指令信号を補正する。
Description
【０００１】
【０００１】
【０００２】
【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。
【０００３】
【０００２】
【０００４】
【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。
【０００５】
【０００３】
【０００６】
【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。
【０００７】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。
【０００８】
【０００４】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。
【０００９】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。
【００１０】
【０００５】このため、電気掃除機では吸口を頻繁に持
ち上げたり下したりする都度、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。
ち上げたり下したりする都度、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。
【００１１】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。
【００１２】
【０００６】
【００１３】
【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。
【００１４】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。
【００１５】さらに、上記モ−タの出力電力を算出して
上記モ−タの入力電力対出力電力特性よりその入力電力
を割り出すようにする。
上記モ−タの入力電力対出力電力特性よりその入力電力
を割り出すようにする。
【００１６】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
上記と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
上記と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。
【００１７】
【０００７】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。
【００１８】さらに、上記モ−タの実入力電流と同回転
速度および同モ−タの電力に関する係数より上記モ−タ
の出力電力を算出するようにする。
速度および同モ−タの電力に関する係数より上記モ−タ
の出力電力を算出するようにする。
【００１９】さらに、上記実入力電流を上記モ−タの入
力電流に基づいて実入力電流を推定するようにする。
力電流に基づいて実入力電流を推定するようにする。
【００２０】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。
【００２１】
【０００８】
【００２２】
【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。
【００２３】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。
【００２４】また、上記モ−タの出力電力を算出してそ
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。
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。
【００２５】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。
【００２６】
【０００９】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。
【００２７】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。
【００２８】
【００１０】
【００２９】
【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。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】
【００１１】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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】
【００１２】また、負荷電流検出回路２４はモ−タ電流
を推定するめのピ−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。
【００３６】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。
【００３７】
【００１３】Ａ／Ｄ変換器１９ー４は上記負荷電流２４
Ｓ、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。
Ｓ、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。
【００３８】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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】
【００１４】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。
【００４２】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。
【００４３】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。
【００４４】
【００１５】また、インバ−タに供給する直流電流Ｉ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。
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。
【００４５】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。
【００４６】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。
【００４７】
【００１６】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。
【００４８】入力処理部は上記圧力信号Ｈ，負荷電流信
号Ｉｍ、同入力直流電流信号Ｉｄ，同速度信号Ｎよりモ
−タの回転速度の補正信号ΔＮをで算出し、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ＡＳＲ
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、同入力直流電流信号Ｉｄ，同速度信号Ｎよりモ
−タの回転速度の補正信号ΔＮをで算出し、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ＡＳＲ
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。
【００４９】
【００１７】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。
【００５０】
【００１８】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。
【００５１】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。
【００５２】
【００１９】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。
【００５３】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。
【００５４】
【００２０】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。
【００５５】
【００２１】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。
【００５６】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。
【００５７】
【００２２】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。
【００５８】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。
【００５９】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。
【００６０】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。
ることもできる。
【００６１】
【００２３】このため図３においては、圧力検出回路３
１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。
１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。
【００６２】次いでこのＩd1に電源電圧変動補正を施
す。
す。
【００６３】
【００２４】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。
【００６４】このため、上記ＩdをＩd1と比較して入力
電力Ｐinを制御をすると電源電圧の影響を強く受けるこ
とになる。
電力Ｐinを制御をすると電源電圧の影響を強く受けるこ
とになる。
【００６５】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。
【００６６】
【００２５】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。
【００６７】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。
【００６８】
【００２６】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。
【００６９】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。
【００７０】 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。
【００７１】
【００２７】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。
【００７２】図７は静圧Ｈによる補正特性を示す図であ
る。
る。
【００７３】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。
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。
【００７４】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。
点線の特性を実線のように水平化することができる。
【００７５】
【００２８】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。
た場合の応答特性図である。
【００７６】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。
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。
【００７７】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。
【００７８】
【００２９】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。
内で小刻みに変動することとなる。
【００７９】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。
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。
【００８０】
【００３０】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。
【００８１】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。
【００８２】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。
【００８３】
【００３１】図１０は位相制御を説明する波形図であ
る。
る。
【００８４】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。
【００８５】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。
【００８６】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。
【００８７】
【００３２】
【００８８】
【発明の効果】１．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。
限を適切に制限することができる。
【００８９】２．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が低減することができる。
に対する電源電圧変動の影響が低減することができる。
【００９０】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。
【００９１】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子とができる。
する応答性を向上する子とができる。
【００９２】
【００３３】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。
【００９３】また、交流整流子モ−タの駆動において、
同モ−タ駆動用交流電源の位相を調整して上記モ−タ入
力電力を調整することができる。
同モ−タ駆動用交流電源の位相を調整して上記モ−タ入
力電力を調整することができる。
【００９４】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。
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 １８ 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 ３３ フアン ３１ 圧力増幅回路。 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
Claims (8)
- 【請求項１】 モ−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−タの回転速度を制御するモ−タ制御
装置において、上記モ−タの平均入力電流を検出する手
段と、入力電流制限指令信号を発生する手段と、上記モ
−タの平均入力電流が上記入力電流制限指令信号を超過
する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とを備えたことを特
徴とするモ−タ制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、上記モ−タの入力電
力を算出する手段と、入力電力制限指令を発生する手段
と、上記モ−タの入力電力を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上記入力電流
制限指令信号を補正する手段とを備えたことを特徴とす
るモ−タ制御装置。 - 【請求項３】 請求項２において、上記モ−タの出力電
力を算出する手段と、上記モ−タの入力電力対出力電力
特性を記憶する手段とを備え、上記算出されたモ−タの
出力電力と上記モ−タの入力電力対出力電力特性より上
記モ−タの入力電力を算出する手段を備えたことを特徴
とするモ−タ制御装置。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
上記モ−タに送風機を接続し、上記送風機の圧力を検出
する手段と、上記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
制限指令信号を補正する手段とを備えたことを特徴とす
るモ−タ制御装置。 - 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
上記入力制限指令信号から上記入力制限指令信号よりも
一定値だけ大きい第２の入力制限指令信号を発生させる
手段と、上記モ−タの平均入力電流が上記第２の入力制
限指令信号を超過する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
備えたことを特徴とするモ−タ制御装置。 - 【請求項６】 請求項３において、上記モ−タ制御装置
として交流電源を整流して直流電圧に変換し、直流電圧
を交流電圧に変換するインバ−タ回路を用いたモ−タ制
御装置を用いたものにおいて、上記モ−タの実入力電流
を検出する手段を備え、その検出結果と上記モ−タの回
転速度及び、上記モ−タの出ん理ょっくに関わる係数の
積から出力電力を演算する手段を備えたことを特徴とす
るモ−タ制御装置。 - 【請求項７】 請求項６において、上記モ−タの実入力
電流を検出する手段として、上記インバ−タ回路に供給
する直流電流に基づいて、上記モ−タの実入力電流を推
定する手段を用いたことを特徴とするモ−タ制御装置。 - 【請求項８】 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
上記モ−タとして交流電源より位相制御回路を介して電
圧制御する交流整流子モ−タを用いたものにおいて、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−タへの印加電圧を調整する手段とを備え
たことを特徴とするモ−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 true JPH05236784A (ja) | 1993-09-10 |
| JP3241784B2 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 (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000064039A1 (en) * | 1999-04-19 | 2000-10-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motor control apparatus and control method |
| JP2000308385A (ja) * | 1999-04-20 | 2000-11-02 | Toshiba Corp | 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 |
| WO2014198374A1 (de) * | 2013-06-11 | 2014-12-18 | Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg | Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines elektromotorischen gebläseantriebs |
| US9939469B2 (en) | 2015-03-20 | 2018-04-10 | Ricoh Company, Ltd. | Current measuring apparatus, image forming apparatus, conveyance apparatus and method for measuring current |
| JP2019083624A (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-30 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電動機駆動装置 |
| CN112865622A (zh) * | 2019-11-28 | 2021-05-28 | 佳能株式会社 | 电机控制装置和图像形成装置 |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP03678992A patent/JP3241784B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000064039A1 (en) * | 1999-04-19 | 2000-10-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motor control apparatus and control method |
| US6515446B1 (en) | 1999-04-19 | 2003-02-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motor control apparatus and control method |
| JP2000308385A (ja) * | 1999-04-20 | 2000-11-02 | Toshiba Corp | 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 |
| CN105308852A (zh) * | 2013-06-11 | 2016-02-03 | 博泽沃尔兹堡汽车零部件有限公司 | 用于运行电动风扇驱动器的方法和设备 |
| WO2014198374A1 (de) * | 2013-06-11 | 2014-12-18 | Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg | Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines elektromotorischen gebläseantriebs |
| US9667185B2 (en) | 2013-06-11 | 2017-05-30 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kg, Wuerzburg | Method and device for operating an electromotive fan drive |
| CN105308852B (zh) * | 2013-06-11 | 2018-05-04 | 博泽沃尔兹堡汽车零部件有限公司 | 用于运行电动风扇驱动器的方法和设备 |
| US9939469B2 (en) | 2015-03-20 | 2018-04-10 | Ricoh Company, Ltd. | Current measuring apparatus, image forming apparatus, conveyance apparatus and method for measuring current |
| JP2019083624A (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-30 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電動機駆動装置 |
| CN112865622A (zh) * | 2019-11-28 | 2021-05-28 | 佳能株式会社 | 电机控制装置和图像形成装置 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3241784B2 (ja) | 2001-12-25 |
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