JPWO2016194837A1 - 直流ブラシレスモータ制御装置 - Google Patents
直流ブラシレスモータ制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2016194837A1 JPWO2016194837A1 JP2017521915A JP2017521915A JPWO2016194837A1 JP WO2016194837 A1 JPWO2016194837 A1 JP WO2016194837A1 JP 2017521915 A JP2017521915 A JP 2017521915A JP 2017521915 A JP2017521915 A JP 2017521915A JP WO2016194837 A1 JPWO2016194837 A1 JP WO2016194837A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brushless motor
- unit
- current
- magnetic pole
- voltage
- 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.)
- Pending
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
- H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
- A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
- A47L9/2836—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means characterised by the parts which are controlled
- A47L9/2842—Suction motors or blowers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
- A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
- A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
- A47L9/2805—Parameters or conditions being sensed
- A47L9/2831—Motor parameters, e.g. motor load or speed
-
- 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
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- 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
-
- 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
- H02P6/28—Arrangements for controlling current
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
負圧発生ファンを回転させる三相直流ブラシレスモータの固定子の巻線に対して電流を供給する直流ブラシレスモータ制御装置であって、電圧が300ボルト以下の交流を整流する整流部と、整流部が整流した電流の電圧を、360ボルト以上に昇圧する昇圧部と、昇圧部が昇圧した電流を、三相直流ブラシレスモータの巻線に供給する三相ブリッジインバータ部と、三相直流ブラシレスモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部が検出する磁極位置に基づいて、三相ブリッジインバータ部の通電状態を制御することにより、ロータの回転数を制御する制御部と、を備える。
Description
本発明は、直流ブラシレスモータ制御装置に関する。
従来、昇圧運転モードと昇圧動作させない非昇圧運転モードとが選択自由に切替えられるコンバータ回路を搭載した電気掃除機が知られている。(例えば、特許文献1)。これにより、必要な場合のみ昇圧させることが可能となるため、電気掃除機の1回の充電当たりの電池使用時間を長くもたせることができるとしている。つまり、省エネを効果として謳っている。
なお、昇圧運転モードは、電気掃除機のモード「強」「中」「弱」に対応し、非昇圧運転モードは、電気掃除機のモード「パワー」に対応している。
しかしながら、実際に掃除をする時には、常に強い吸引力を発生させ続けることが多く、当該特許文献1で言えば、常に「パワー」モードを選択し続けることが多い。その場合、昇圧運転モードと非昇圧運転モードとを切替可能なコンバータ回路が意味をなさなくなる、という問題があった。
また、省エネという観点も大切だが、小型且つ安価な製品も市場では求められている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、実際のユーザの使い方に即して、小型且つ安価な製品を提供していくことを目的とする。
本発明の実施形態における直流ブラシレスモータ制御装置は、負圧発生ファンを回転させる三相直流ブラシレスモータの固定子の巻線に対して電流を供給する直流ブラシレスモータ制御装置であって、電圧が300ボルト以下の交流を整流する整流部と、前記整流部が整流した電流の電圧を、360ボルト以上に昇圧する昇圧部と、前記昇圧部が昇圧した電流を、前記三相直流ブラシレスモータの前記巻線に供給する三相ブリッジインバータ部と、前記三相直流ブラシレスモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部が検出する前記磁極位置に基づいて、前記三相ブリッジインバータ部の通電状態を制御することにより、前記ロータの回転数を制御する制御部と、を備える。
本発明の実施形態によれば、汎用性およびコストダウン効果の高い直流ブラシレスモータ制御装置を提供することができる。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態に係る吸引装置1について説明する。
図1は、本実施形態に係る吸引装置1の外観の一例を示す図である。吸引装置1は、操作スイッチ13を備える。
図1は、本実施形態に係る吸引装置1の外観の一例を示す図である。吸引装置1は、操作スイッチ13を備える。
図2は、本実施形態に係る吸引装置1の機能構成の一例を示す図である。
吸引装置1は、操作スイッチ13と、直流ブラシレスモータ制御装置15と、三相直流ブラシレスモータ20と、整流部29と、昇圧部30と、第1DC−DCコンバーター31と、第2DC−DCコンバーター32を備える。吸引装置1は、三相直流ブラシレスモータ20によって負圧発生用のファン(不図示)を回転させることにより、負圧を発生させる。直流ブラシレスモータ制御装置15は、制御部16と、三相ブリッジインバータ部40を備える。制御部16は、MCU(Micro Controller Unit)17と、ドライバー18を備える。MCU17は、操作スイッチ13に対する操作を検出する図示しない操作検出部を備える。三相直流ブラシレスモータ20は、磁極位置検出部25を備える。直流ブラシレスモータ制御装置15は、負圧発生ファンを回転させる三相直流ブラシレスモータ20の固定子の巻線21、22、23に対して電流を供給する。
吸引装置1は、操作スイッチ13と、直流ブラシレスモータ制御装置15と、三相直流ブラシレスモータ20と、整流部29と、昇圧部30と、第1DC−DCコンバーター31と、第2DC−DCコンバーター32を備える。吸引装置1は、三相直流ブラシレスモータ20によって負圧発生用のファン(不図示)を回転させることにより、負圧を発生させる。直流ブラシレスモータ制御装置15は、制御部16と、三相ブリッジインバータ部40を備える。制御部16は、MCU(Micro Controller Unit)17と、ドライバー18を備える。MCU17は、操作スイッチ13に対する操作を検出する図示しない操作検出部を備える。三相直流ブラシレスモータ20は、磁極位置検出部25を備える。直流ブラシレスモータ制御装置15は、負圧発生ファンを回転させる三相直流ブラシレスモータ20の固定子の巻線21、22、23に対して電流を供給する。
整流部29は、電圧が300ボルト以下の交流を整流する。具体的には、整流部29には、商用交流電源が接続される。この商用交流電源には、公称電圧が100Vである100V系の電源と、公称電圧が230Vである230V系の電源とが含まれる。例えば、整流部29には、100V系の商用交流電源、又は230V系の商用交流電源が接続される。この場合、整流部29は、100V系の交流、又は230V系の交流を整流する。
昇圧部30は、整流部29が整流した電流の電圧を、360ボルト以上に昇圧する。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、360ボルト以上の供給電圧によって三相ブリッジインバータ部40を制御することができる。ただし、昇圧後の電圧は360ボルト以外でもよい。
三相ブリッジインバータ部40は、昇圧部29が昇圧した電流を、三相直流ブラシレスモータ20が備える後述する巻線21、巻線22、及び巻線23のそれぞれに供給する。
直流ブラシレスモータ制御装置15は、第2DC−DCコンバーター32を備える。第2DC−DCコンバーター32は、昇圧部30が昇圧した電流の電圧を5ボルト以下に降圧する。第2DC−DCコンバーター32は、降圧部の一例である。この一例において、第2DC−DCコンバーター32は、昇圧部30が昇圧した電流の電圧を、制御部16の動作電圧である3.3ボルトに降圧する。
制御部16は、第2DC−DCコンバーター32が5ボルト以下に降圧した電流により動作する。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、第2DC−DCコンバーター32により降圧された供給電圧により、制御部16が備えるMCU17及び磁極位置検出部25を動作させることができる。この一例において、制御部16は、第2DC−DCコンバーター32が3.3ボルトに降圧した電流により動作する。
昇圧部30は、整流部29が整流した電流の電圧を、360ボルト以上に昇圧する。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、360ボルト以上の供給電圧によって三相ブリッジインバータ部40を制御することができる。ただし、昇圧後の電圧は360ボルト以外でもよい。
三相ブリッジインバータ部40は、昇圧部29が昇圧した電流を、三相直流ブラシレスモータ20が備える後述する巻線21、巻線22、及び巻線23のそれぞれに供給する。
直流ブラシレスモータ制御装置15は、第2DC−DCコンバーター32を備える。第2DC−DCコンバーター32は、昇圧部30が昇圧した電流の電圧を5ボルト以下に降圧する。第2DC−DCコンバーター32は、降圧部の一例である。この一例において、第2DC−DCコンバーター32は、昇圧部30が昇圧した電流の電圧を、制御部16の動作電圧である3.3ボルトに降圧する。
制御部16は、第2DC−DCコンバーター32が5ボルト以下に降圧した電流により動作する。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、第2DC−DCコンバーター32により降圧された供給電圧により、制御部16が備えるMCU17及び磁極位置検出部25を動作させることができる。この一例において、制御部16は、第2DC−DCコンバーター32が3.3ボルトに降圧した電流により動作する。
図3は、本実施形態に係る吸引装置1が備える三相ブリッジインバータ部40、及び三相直流ブラシレスモータ20の構成の一例を示す図である。
三相ブリッジインバータ部40は、アーム41と、アーム42と、アーム43を備える。アーム41は、電界効果トランジスタ411と、電界効果トランジスタ412を備える。アーム42は、電界効果トランジスタ421と、電界効果トランジスタ422を備える。アーム43は、電界効果トランジスタ431と、電界効果トランジスタ432を備える。
三相ブリッジインバータ部40は、アーム41と、アーム42と、アーム43を備える。アーム41は、電界効果トランジスタ411と、電界効果トランジスタ412を備える。アーム42は、電界効果トランジスタ421と、電界効果トランジスタ422を備える。アーム43は、電界効果トランジスタ431と、電界効果トランジスタ432を備える。
三相直流ブラシレスモータ20は、巻線21と、巻線22と、巻線23と、ロータ24と、磁極位置検出部25−1と、磁極位置検出部25−2と、磁極位置検出部25−3と、永久磁石241を備える。なお、前述の磁極位置検出部25は、磁極位置検出部25−1と、磁極位置検出部25−2と、磁極位置検出部25−3との総称である。以下、磁極位置検出部25−1と、磁極位置検出部25−2と、磁極位置検出部25−3とを区別する必要が無い限り、まとめて磁極位置検出部25と称して説明する。
図4は、三相直流ブラシレスモータ20の構造の一例を示す図である。
図5は、三相ブリッジインバータ部40による電界効果トランジスタ411と、電界効果トランジスタ421と、電界効果トランジスタ431とを制御する電圧波形の一例を示す図である。なお、電界効果トランジスタ411と、電界効果トランジスタ421と、電界効果トランジスタ431とはそれぞれ、第1スイッチング素子の一例である。また、電界効果トランジスタ412と、電界効果トランジスタ422と、電界効果トランジスタ432とはそれぞれ、第2スイッチング素子の一例である。
図5は、三相ブリッジインバータ部40による電界効果トランジスタ411と、電界効果トランジスタ421と、電界効果トランジスタ431とを制御する電圧波形の一例を示す図である。なお、電界効果トランジスタ411と、電界効果トランジスタ421と、電界効果トランジスタ431とはそれぞれ、第1スイッチング素子の一例である。また、電界効果トランジスタ412と、電界効果トランジスタ422と、電界効果トランジスタ432とはそれぞれ、第2スイッチング素子の一例である。
以下、電界効果トランジスタ411と、電界効果トランジスタ421と、電界効果トランジスタ431とを区別する必要が無い限り、まとめて第1スイッチング素子と称して説明する。以下、電界効果トランジスタ412と、電界効果トランジスタ422と、電界効果トランジスタ432とを区別する必要が無い限り、まとめて第2スイッチング素子と称して説明する。
図5(A)は、三相直流ブラシレスモータ20が備えるロータ24の回転数が所定の回転数以上の場合に三相ブリッジインバータ部40が第1スイッチング素子を制御する電圧波形の一例である。なお、ロータ24の回転数は、磁極位置検出部25が検出する磁極位置に基づいてMCU17により算出される。ロータ24の回転数が所定の回転数以上の場合、三相ブリッジインバータ部40は、第1スイッチング素子の通電状態を、磁極位置検出部25が検出する磁極位置が基準位置に達した時点から順に、第1状態S1と、第2状態S2と、第3状態S3と、第4状態S4と、を含む複数の状態によって制御する。すなわち、制御部16は、三相直流ブラシレスモータ20のロータ24の磁極位置を検出する磁極位置検出部25が検出する磁極位置に基づいて、三相ブリッジインバータ部40の通電状態を制御することにより、ロータ24の回転数を制御する。
第1状態S1では、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とがいずれもオフ状態である。第2状態S2では、第1スイッチング素子がオン状態に維持され第2スイッチング素子がオフ状態に維持される。第3状態S3では、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とがいずれもオフ状態である。第4状態S4では、第1スイッチング素子がオフ状態に維持され第2スイッチング素子がオン状態に維持される。以下、図5(A)に示した電圧波形による第1スイッチング素子の制御を、ワンパルス制御と称する。直流ブラシレスモータ制御装置15は、ワンパルス制御により、スイッチングロスを低減することができる。
図5(B)は、三相直流ブラシレスモータ20が備えるロータ24の回転数が所定の回転数未満の場合に三相ブリッジインバータ部40が第1スイッチング素子を制御する電圧波形の一例である。所定の回転数は、この一例において、20000[r/m](revolution per minutes)である。ロータ24の回転数が所定の回転数未満の場合、三相ブリッジインバータ部40は、第1スイッチング素子の通電状態を、磁極位置検出部25が検出する磁極位置が基準位置に達した時点から順に、第1状態S1と、第5状態S5と、第3状態S3と、第4状態S4とを含む複数の状態によって制御する。第5状態S5では、第2スイッチング素子がオフ状態に維持されつつ、第1スイッチング素子がオン状態とオフ状態とを交互に切り替えられる。以下、図5(B)に示した電圧波形による第1スイッチング素子の制御を、PWM(Pulse Width Modulation)制御と称する。
図6は、MCU17が三相ブリッジインバータ部40により制御するロータ24の回転数と、目標回転数との関係の一例を示す図である。MCU17は、算出したロータ24の回転数が所定の回転数未満の間、三相ブリッジインバータ部40により第1スイッチング素子を、図5(B)に示した電圧波形によって制御させる。一方、MCU17は、算出したロータ24の回転数が所定の回転数以上の場合、三相ブリッジインバータ部40により第1スイッチング素子を、図5(A)に示した電圧波形によって制御させる。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、低速域は制御性がよいPWM制御、高速域は効率がよいワンパルス制御を行うことにより、制御性と効率とを両立させることができる。
MCU17は、操作スイッチ13により受け付けられた操作に基づいて、記憶部12から当該操作に応じたレベルの目標回転数を示す情報を読み出す。目標回転数のレベルは、例えば、レベル1〜レベル5の5段階である。これらの目標回転数のレベルのそれぞれは、各目標回転数に応じた吸引装置1の吸込仕事率と対応付けられている。MCU17は、三相ブリッジインバータ部40に第1スイッチング素子を制御させ、読み出した目標回転数と、算出したロータ24の回転数とを一致させる。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、吸引装置1の使用状況に適したレベルの回転数で三相直流ブラシレスモータ20を制御することができる。例えば、吸引装置1が掃除機である場合には、直流ブラシレスモータ制御装置15は、フローリングや畳、絨毯等の床面の状況にそれぞれ適したレベルの回転数で三相直流ブラシレスモータ20を制御することができる。
MCU17は、ロータ24の回転数を目標回転数のレベルに応じて変化させる際、ワンパルス制御における第2状態の継続時間を、ロータ24の目標回転数に応じて変化させる。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、ワンパルス制御において、ロータ回転数を制御することができる。なお、ここでいう継続時間とは、ロータ24の回転数に応じて変化する時間であり、絶対的な時間を意味していない。また、MCU17は、第2状態の継続時間を変化させる際には、第1スイッチング素子を可変させ、第2スイッチング素子を可変させずに制御する。
なお、吸引装置1は、三相直流ブラシレスモータ20の動作電源としての電池を備えていてもよい。この電池は、例えば、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、又はリチウムイオン電池などの二次電池であってもよい。三相直流ブラシレスモータ20が電池によって動作している場合には、MCU17は、電池の残存電力量に基づいて、ロータ24の目標回転数を変更してもよい。
具体的には、MCU17は、電池の残存電力量が所定のしきい値未満の場合、ロータ24の目標回転数を低減して、ロータ24の回転数を制御する。所定のしきい値は、特定の残存電力量を示す値であってもよく、所定の割合であってもよい。この一例において、所定のしきい値は、所定の割合である。所定の割合とは、例えば、電池の容量の20%である。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、二次電池の残存電力量が少ない場合に、吸引装置1の使用可能な時間を長くすることができる。また、MCU17は、電池の残存電力量が所定のしきい値未満の場合、目標回転数を所定値に保持する等の他の処理を行ってもよい。このように構成することにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、二次電池の残存電力量が少ない場合に、吸引装置1の使用可能な時間を長くすることができる。
また、MCU17は、電池の残存電力量が所定のしきい値以上か、所定のしきい値未満かによって、ロータ24の目標回転数を切り換える制御を行なってもよい。具体的には、MCU17は、電池の残存電力量が所定のしきい値以上の場合には、ロータ24の目標回転数を変更せずにロータ24の回転数を制御する。また、MCU17は、電池の残存電力量が所定のしきい値未満の場合には、ロータ24の目標回転数を低減してロータ24の回転数を制御する。このように構成することにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、電池の残存電力量が所定のしきい値以上の場合には、所定の吸引力を維持し、電池の残存電力量が所定のしきい値未満の場合には、動作時間を長くすることができる。すなわち、直流ブラシレスモータ制御装置15は、電池の残存電力量に応じて、例えば、パワー維持モードと省エネモードとの切り替えをすることができる。
具体的には、MCU17は、電池の残存電力量が所定のしきい値未満の場合、ロータ24の目標回転数を低減して、ロータ24の回転数を制御する。所定のしきい値は、特定の残存電力量を示す値であってもよく、所定の割合であってもよい。この一例において、所定のしきい値は、所定の割合である。所定の割合とは、例えば、電池の容量の20%である。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、二次電池の残存電力量が少ない場合に、吸引装置1の使用可能な時間を長くすることができる。また、MCU17は、電池の残存電力量が所定のしきい値未満の場合、目標回転数を所定値に保持する等の他の処理を行ってもよい。このように構成することにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、二次電池の残存電力量が少ない場合に、吸引装置1の使用可能な時間を長くすることができる。
また、MCU17は、電池の残存電力量が所定のしきい値以上か、所定のしきい値未満かによって、ロータ24の目標回転数を切り換える制御を行なってもよい。具体的には、MCU17は、電池の残存電力量が所定のしきい値以上の場合には、ロータ24の目標回転数を変更せずにロータ24の回転数を制御する。また、MCU17は、電池の残存電力量が所定のしきい値未満の場合には、ロータ24の目標回転数を低減してロータ24の回転数を制御する。このように構成することにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、電池の残存電力量が所定のしきい値以上の場合には、所定の吸引力を維持し、電池の残存電力量が所定のしきい値未満の場合には、動作時間を長くすることができる。すなわち、直流ブラシレスモータ制御装置15は、電池の残存電力量に応じて、例えば、パワー維持モードと省エネモードとの切り替えをすることができる。
図7は、磁極位置検出部25が検出する磁極位置の移動の周期の一例を示す図である。MCU17は、磁極位置検出部25から供給される磁極位置を示す信号を、磁極位置の判定に用いる信号として取得するか否かを、磁極位置検出部25が検出する磁極位置の移動の周期に基づいて判定する。この図において、電気角1周期に要する時間は、ロータ24の回転数の変化に応じて変化する。具体的には、電気角1周期に要する時間は、ロータ24が高速回転する場合、低速回転する場合に比べて短い。また、ロータ24の回転数の変化速度が所定範囲内であれば、電気角1周期に要する時間の変化も所定範囲内である。つまり、一例として、20000[r/m]程度以上で高速回転しているロータ24が数回転する程度の微小な時間内であれば、電気角1周期に要する時間の変化は、極めて小さい。したがって、MCU17は、電気角1周期に要する時間を算出することにより、算出したタイミングから微小な時間経過後における、電気角1周期に要する時間の幅を推定することができる。つまり、MCU17は、磁極位置を示す信号が、どのタイミングで発生するのかを推定することができる。MCU17は、磁極位置を示す信号のうち、推定した電気角1周期に要する時間の幅内のタイミングで発生した磁極位置を示す信号を、ノイズではないと判定する。MCU17は、ノイズではないと判定した磁極位置を示す信号を、磁極位置の判定に用いる信号として取得すると判定する。また、MCU17は、磁極位置を示す信号のうち、推定した電気角1周期に要する時間の幅外のタイミングで発生した磁極位置を示す信号を、ノイズであると判定する。MCU17は、ノイズであると判定した磁極位置を示す信号を、磁極位置の判定に用いる信号として取得しないと判定する。
また、MCU17は、磁極位置検出部25が検出する磁極位置の移動の周期と、ロータ24の目標回転数とに基づいて、ロータ24の回転数をフィードバック制御することもできる。例えば、MCU17は、図8に示した2つの動作モードのいずれかの動作モードによって動作する。図8は、MCU17の2つの動作モードを例示する図である。2つの動作モードは、例えば、電流保持モードと回転数保持モードである。MCU17の動作モードが電流保持モードの場合、MCU17は、巻線21、巻線22、巻線23のそれぞれに供給される電流値のフィードバックによりロータ24の回転数を制御する。具体的には、巻線21、巻線22、巻線23に供給される電流値は、電流センサ(不図示)により検出される。この場合、MCU17は、電流センサが検出する巻線21、巻線22、巻線23の電流値と、目標電流値との差分に基づいて、巻線21、巻線22、巻線23に供給する電流値を算出する。また、MCU17は、算出した電流値の電流を巻線21、巻線22、巻線23に供給する。
また、MCU17の動作モードが回転数保持モードの場合、MCU17は、ロータ24の回転数のフィードバックにより、ロータ24の回転数を制御する。具体的には、MCU17は、磁極位置検出部25により検出された磁極位置の変化周期に基づいて、ロータ24の回転数を算出する。また、MCU17は、算出したロータ24の回転数と、目標回転数との差分に基づいて、巻線21、巻線22、巻線23に供給する電圧波形を算出する。また、MCU17は、算出した電圧波形の電流を巻線21、巻線22、巻線23に供給する。MCU17は、これらの回転数の制御を、磁極位置検出部25が検出する磁極位置の移動の周期が示すロータ24の回転数が、操作検出部が検出する操作に対応する目標回転数を超える場合に行う。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、フィードバックにより、ロータ24の回転数が目標上限値である目標回転数から意図せずに上昇してしまうことによる発熱を抑制することができる。
また、ロータ24の回転数が変化すると、ロータ24の回転により発生する音の周波数が変化する。一般に、吸引装置1が発する音の周波数が変化すると、周波数が一定である場合に比べて、音が耳障りに聞こえやすくなる。この直流ブラシレスモータ制御装置15は、回転数フィードバック又は電流フィードバック制御を行うことによりロータ24の回転数の変動を抑制することができる。このため、直流ブラシレスモータ制御装置15は、吸引装置1が発する音の周波数の変化を抑制することができる。したがって、直流ブラシレスモータ制御装置15は、吸引装置1が発する音が耳障りになる程度を低減することができる。
また、MCU17の動作モードが回転数保持モードの場合、MCU17は、ロータ24の回転数のフィードバックにより、ロータ24の回転数を制御する。具体的には、MCU17は、磁極位置検出部25により検出された磁極位置の変化周期に基づいて、ロータ24の回転数を算出する。また、MCU17は、算出したロータ24の回転数と、目標回転数との差分に基づいて、巻線21、巻線22、巻線23に供給する電圧波形を算出する。また、MCU17は、算出した電圧波形の電流を巻線21、巻線22、巻線23に供給する。MCU17は、これらの回転数の制御を、磁極位置検出部25が検出する磁極位置の移動の周期が示すロータ24の回転数が、操作検出部が検出する操作に対応する目標回転数を超える場合に行う。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、フィードバックにより、ロータ24の回転数が目標上限値である目標回転数から意図せずに上昇してしまうことによる発熱を抑制することができる。
また、ロータ24の回転数が変化すると、ロータ24の回転により発生する音の周波数が変化する。一般に、吸引装置1が発する音の周波数が変化すると、周波数が一定である場合に比べて、音が耳障りに聞こえやすくなる。この直流ブラシレスモータ制御装置15は、回転数フィードバック又は電流フィードバック制御を行うことによりロータ24の回転数の変動を抑制することができる。このため、直流ブラシレスモータ制御装置15は、吸引装置1が発する音の周波数の変化を抑制することができる。したがって、直流ブラシレスモータ制御装置15は、吸引装置1が発する音が耳障りになる程度を低減することができる。
ここで、操作検出部が検出する操作は、この一例において、吸引装置の吸引力の段階を選択する操作である。記憶部には、図6に示したように、ロータ24の目標回転数を示す情報が、操作検出部が検出する操作が示す吸引装置1の吸引力の段階に対応する複数の段階の回転数に区切られて記憶されている。MCU17は、操作検出部が検出した操作に応じた吸引力の段階に対応する段階の目標回転数を示す情報を記憶部12から読み出す。MCU17は、ロータ24の回転数を、読み出した目標回転数に一致させる。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、吸引力に基づく吸引装置1の操作をユーザに提供することができる。
図9は、昇圧部30の構成の一例を示す図である。昇圧部30は、昇圧コイルと、昇圧コンデンサと、スイッチ素子と、スイッチ制御素子を備える。本実施形態においては、昇圧部30は、さらに検出コイルと、分圧抵抗と、を備える。スイッチ制御素子は、検出コイルの電圧変化と、分圧抵抗の電圧変化とを監視し、スイッチ素子のオン状態とオフ状態とを切り換える。昇圧部30は、スイッチ素子のオン状態及びオフ状態をスイッチ制御素子が切り換えて昇圧コイル及び昇圧コンデンサの充放電を繰り返すことによって、整流部29から供給される電流の電圧を昇圧する。
これら昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子を構成する部品には、昇圧動作中に流れる電流値に応じた定格の部品が選択される。昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子の電流値に関する部品定格は、整流部29に入力される交流電圧が所定の電圧未満である場合の第1の部品定格と、整流部29に入力される交流電圧が所定の電圧以上である場合の第2の部品定格とのいずれかの部品定格である。なお、本実施形態においては、所定の電圧は、200ボルトである。具体的には、昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子の電流値に関する部品定格には、100V系の部品定格と、230V系の部品定格とがある。スイッチ制御素子の電流値に関する部品定格は、第1の部品定格である。
これら昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子を構成する部品には、昇圧動作中に流れる電流値に応じた定格の部品が選択される。昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子の電流値に関する部品定格は、整流部29に入力される交流電圧が所定の電圧未満である場合の第1の部品定格と、整流部29に入力される交流電圧が所定の電圧以上である場合の第2の部品定格とのいずれかの部品定格である。なお、本実施形態においては、所定の電圧は、200ボルトである。具体的には、昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子の電流値に関する部品定格には、100V系の部品定格と、230V系の部品定格とがある。スイッチ制御素子の電流値に関する部品定格は、第1の部品定格である。
ここで、昇圧部30の昇圧動作中において、昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子には、昇圧部30の他の部品に比べて、比較的大きな電流が流れる。また、昇圧部30の昇圧動作中において、昇圧部30の出力電圧が電源電圧に依らず一定であれば、昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子に流れる電流は、電源電圧が低いほど大きい。例えば、電源電圧が100V系の場合に、昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子に流れる電流は、電源電圧が230V系の場合に、これら各部に流れる電流に比べて大きい。よって、100V系の部品定格の部品は、230V系の部品定格の部品に比べて、より大きな電流を流せるように設計されている。したがって、100V系の部品定格の部品は、230V系の部品定格の部品に比べて、一般的に大型であり、価格も高価である。よって、100V系の電源電圧で動作する装置と、230V系の電源電圧で動作する装置とでは、昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子の部品定格を、それぞれの電源電圧に応じた部品定格にすることが望ましい。具体的には、100V系の電源電圧で動作する装置の昇圧部30には、100V系の部品定格の昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子を選定する。230V系の電源電圧で動作する装置の昇圧部30には、230V系の部品定格の昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子を選定する。これにより、230V系の電源電圧で動作する装置の昇圧部30に、100V系の部品定格の昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子を選定する場合に比べて、昇圧部30を小型且つ安価にすることができる。
一方で、部品を共通化すると、大量生産の効果等により価格が低減する。そこで、昇圧部30を構成する部品のうち、電源電圧が変化しても、流れる電流の変化が比較的小さい部品については、100V系と230V系とで同じ部品を選定する。例えば、昇圧部30のスイッチ制御素子や検出コイルは、昇圧コイル、昇圧コンデンサ、及びスイッチ素子に比べて、流れる電流が小さい。このため、スイッチ制御素子や検出コイルは、電源電圧が100V系である場合と、230V系である場合とで、流れる電流の差が比較的小さい。そこで、昇圧部30の部品のうち、スイッチ制御素子や検出コイルは、電源電圧が100V系である場合と、230V系である場合とで共通の部品を選定する。
すなわち、昇圧部30を構成する部品のうち、大きな電流が流れる部品については、電源電圧に応じた部品定格の部品を選定し、小さい電流が流れる部品については、電源電圧に依らず共通の部品定格の部品を選定する。これにより、直流ブラシレスモータ制御装置15は、安価な部品を選定することによる価格低減と、部品を共通化することによる価格低減とを両立させて、装置全体の価格を低減することができる。なお、吸引装置1は、吸引装置の一例である。
1…吸引装置、12…記憶部、13…操作スイッチ、15…直流ブラシレスモータ制御装置、16…制御部、17…MCU、18…ドライバー、20…三相直流ブラシレスモータ、21、22、23…巻線、24…ロータ、25、25−1、25−2、25−3…磁極位置検出部、29…整流部、30…昇圧部、31…第1DC−DCコンバーター、32…第2DC−DCコンバーター、40…三相ブリッジインバータ部、241…永久磁石、411、412、421、422、431、432…電界効果トランジスタ
Claims (4)
- 負圧発生ファンを回転させる三相直流ブラシレスモータの固定子の巻線に対して電流を供給する直流ブラシレスモータ制御装置であって、
電圧が300ボルト以下の交流を整流する整流部と、
前記整流部が整流した電流の電圧を、360ボルト以上に昇圧する昇圧部と、
前記昇圧部が昇圧した電流を、前記三相直流ブラシレスモータの前記巻線に供給する三相ブリッジインバータ部と、
前記三相直流ブラシレスモータのロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部が検出する前記磁極位置に基づいて、前記三相ブリッジインバータ部の通電状態を制御することにより、前記ロータの回転数を制御する制御部と、
を備える、直流ブラシレスモータ制御装置。 - 請求項1に記載の直流ブラシレスモータ制御装置であって、
前記昇圧部は、昇圧コイルと、昇圧コンデンサと、スイッチ素子と、スイッチ制御素子とを備え、前記スイッチ素子のオン状態及びオフ状態を前記スイッチ制御素子が切り換えて前記昇圧コイル及び前記昇圧コンデンサの充放電を繰り返すことによって昇圧するものであり、前記昇圧コイル、前記昇圧コンデンサ、及び前記スイッチ素子の電流値に関する部品定格が、前記整流部に入力される交流電圧が所定の電圧未満である場合の第1の部品定格と、前記整流部に入力される交流電圧が所定の電圧以上である場合の第2の部品定格とのいずれかの部品定格であり、前記スイッチ制御素子の電流値に関する部品定格が、前記第1の部品定格である。 - 請求項2に記載の直流ブラシレスモータ制御装置であって、
前記所定の電圧は、200ボルトである。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の直流ブラシレスモータ制御装置であって、
前記昇圧部が昇圧した電流の電圧を5ボルト以下に降圧する降圧部を備え、
前記制御部は、前記降圧部が5ボルト以下に降圧した電流により動作する。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201562168014P | 2015-05-29 | 2015-05-29 | |
US62/168,014 | 2015-05-29 | ||
PCT/JP2016/065782 WO2016194837A1 (ja) | 2015-05-29 | 2016-05-27 | 直流ブラシレスモータ制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2016194837A1 true JPWO2016194837A1 (ja) | 2018-03-22 |
Family
ID=57441165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017521915A Pending JPWO2016194837A1 (ja) | 2015-05-29 | 2016-05-27 | 直流ブラシレスモータ制御装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20180145616A1 (ja) |
EP (1) | EP3306804A4 (ja) |
JP (1) | JPWO2016194837A1 (ja) |
CN (1) | CN107636953A (ja) |
WO (1) | WO2016194837A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018214149A1 (de) * | 2018-08-22 | 2020-02-27 | BSH Hausgeräte GmbH | Staubsauger |
WO2020131553A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Tti (Macao Commercial Offshore) Limited | System and method for providing power to a motor |
JP2020178915A (ja) * | 2019-04-25 | 2020-11-05 | シャープ株式会社 | 電気掃除機 |
US11641995B2 (en) * | 2021-04-21 | 2023-05-09 | Omachron Intellectual Property Inc. | Surface cleaning apparatus |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0658607A (ja) * | 1992-08-11 | 1994-03-04 | Fujitsu General Ltd | 空気調和機の制御方法 |
JPH06101893A (ja) * | 1992-09-16 | 1994-04-12 | Fujitsu General Ltd | 空気調和機の制御方法 |
TW353826B (en) * | 1994-12-06 | 1999-03-01 | Hitachi Ltd | DC power source apparatus |
US6181583B1 (en) * | 1999-01-19 | 2001-01-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Power supply device and air conditioner using the same |
JP3694614B2 (ja) * | 1999-06-04 | 2005-09-14 | 株式会社日立製作所 | 空気調和機およびブラシレスモータ制御装置 |
JP2002000524A (ja) * | 2000-06-20 | 2002-01-08 | Hitachi Ltd | 電気掃除機 |
JP2002199709A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Toshiba Corp | スイッチング電源回路 |
US7049786B1 (en) * | 2002-11-25 | 2006-05-23 | The Texas A&M University System | Unipolar drive topology for permanent magnet brushless DC motors and switched reluctance motors |
JP3699082B2 (ja) * | 2002-12-16 | 2005-09-28 | エヌイーシーコンピュータテクノ株式会社 | スイッチング電源回路 |
JP4631331B2 (ja) * | 2004-07-09 | 2011-02-16 | カシオ計算機株式会社 | 電源回路 |
JP4353304B2 (ja) * | 2008-02-19 | 2009-10-28 | トヨタ自動車株式会社 | モータ駆動制御装置 |
JP2013046539A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Panasonic Corp | モータ駆動用インバータ制御回路およびそれを用いた電気掃除機 |
JP5804019B2 (ja) * | 2013-10-16 | 2015-11-04 | ダイキン工業株式会社 | 電力変換装置 |
-
2016
- 2016-05-27 US US15/575,933 patent/US20180145616A1/en not_active Abandoned
- 2016-05-27 CN CN201680032490.0A patent/CN107636953A/zh not_active Withdrawn
- 2016-05-27 WO PCT/JP2016/065782 patent/WO2016194837A1/ja active Application Filing
- 2016-05-27 JP JP2017521915A patent/JPWO2016194837A1/ja active Pending
- 2016-05-27 EP EP16803272.0A patent/EP3306804A4/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107636953A (zh) | 2018-01-26 |
US20180145616A1 (en) | 2018-05-24 |
WO2016194837A1 (ja) | 2016-12-08 |
EP3306804A4 (en) | 2019-01-02 |
EP3306804A1 (en) | 2018-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7932688B2 (en) | Cleaner and method for driving the same | |
US7847511B2 (en) | Cleaner and method for driving the same | |
WO2016194837A1 (ja) | 直流ブラシレスモータ制御装置 | |
JP5879712B2 (ja) | 電動工具 | |
JP4033628B2 (ja) | 電源装置及びその電源装置を用いた空気調和機 | |
JP2008188264A (ja) | モータ駆動装置及びそれを用いた電気掃除機 | |
CN104066991B (zh) | 电动压缩机的控制方法、控制装置和冷藏库 | |
JP4889674B2 (ja) | 交流直流変換装置および圧縮機駆動装置並びに空気調和機 | |
JP4576739B2 (ja) | ポンプ用モータ駆動制御装置 | |
JP4927521B2 (ja) | 電気掃除機 | |
JP2006149097A (ja) | モータ制御装置 | |
JP5412928B2 (ja) | インバータ制御装置と電動圧縮機および家庭用電気機器 | |
JP2004088859A (ja) | 電動機駆動装置および電動機応用装置 | |
JP2013093988A (ja) | モータ駆動装置およびそれを用いた電気掃除機 | |
WO2016194836A1 (ja) | 直流ブラシレスモータ制御装置 | |
JP6358508B2 (ja) | 不平衡補正装置、不平衡補正方法及びプログラム | |
JP2008043048A (ja) | モータ駆動用インバータ制御装置 | |
JP2010259184A (ja) | インバータ制御装置と電動圧縮機および家庭用電気機器 | |
CN113701306A (zh) | 空调器中压缩机的保护控制方法和装置、电机控制器 | |
JP6074235B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP2021044909A (ja) | 電源装置、制御方法、及びプログラム | |
JP6198083B2 (ja) | 電動工具 | |
KR20150007707A (ko) | 모터 구동 장치 및 그 제어 방법 | |
KR102015867B1 (ko) | 모터 구동 장치 | |
US20180152080A1 (en) | Dc-brushless-motor control device |