KR100548843B1 - A method for controlling dc brushless motor - Google Patents
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Abstract
모터가 안정 가동한 후, UVW 각 상의 홀 소자 입력을 측정하고 입력 신호의 엣지 타이밍의 오차가 가장 작은 엣지를 타이밍 포인트로서 결정한다. 그리고, 금회의 타이밍 포인트와 전회의 타이밍 포인트 간의 엣지 간격의 평균치 TGT_CCT를 구하고, 금회의 타이밍 포인트로부터 다음회의 타이밍 포인트까지 동안, TGT_CCT의 시간 간격에서 엣지가 검출된 것으로 간주하고, 각 엣지 검출 타이밍으로부터 TOFF( = TGT_CCT × 4 / 16) 후에 통전 제어 신호의 파형을 오프하고, TON( = TGT_CCT × 10 / 16) 후에 통전 제어 신호의 파형을 온한다. 이에 따라, 각 권선으로의 통전 간격의 변동을 작게 할 수 있다. After the motor has run stably, the Hall element inputs on each UVW phase are measured and the edge with the smallest error in the edge timing of the input signal is determined as the timing point. Then, the average value TGT_CCT of the edge interval between the current timing point and the previous timing point is obtained, and from the current timing point to the next timing point, it is assumed that the edge is detected in the time interval of TGT_CCT, and from each edge detection timing After T OFF (= TGT_CCT × 4/16), turn off the waveform of the energization control signal, and turn on the waveform of the energization control signal after T ON (= TGT_CCT × 10/16). Thereby, the fluctuation | variation of the electricity supply space to each winding can be made small.
무브러시 모터, 에어컨, 팬 모터, 홀 소자, 위치 검출기Brushless Motor, Air Conditioner, Fan Motor, Hall Element, Position Detector
Description
도 1은 발명의 실시 형태의 에어컨의 개략 구성도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of the air conditioner of embodiment of this invention.
도 2는 에어컨의 냉동 사이클을 나타내는 개략도. 2 is a schematic diagram showing a refrigeration cycle of an air conditioner.
도 3은 직류 무브러시 모터로 구성된 팬 모터의 개략 구성도. 3 is a schematic configuration diagram of a fan motor composed of a DC brushless motor.
도 4는 각 홀 소자의 검출 신호의 파형을 나타내는 도면. 4 shows waveforms of detection signals of respective Hall elements;
도 5는 발명의 실시 형태의 제어 루틴을 나타내는 흐름도. 5 is a flowchart showing a control routine of an embodiment of the invention.
도 6은 타이밍 포인트의 결정 처리의 처리 루틴을 나타내는 흐름도. 6 is a flowchart showing a processing routine of a determination process of a timing point.
도 7은 동기 운전의 처리 루틴을 나타내는 흐름도. 7 is a flowchart showing a processing routine for synchronous operation.
도 8은 홀 소자 입력에서의 엣지 간격의 설명도. 8 is an explanatory diagram of edge intervals at hall element inputs.
도 9는 타이밍 포인트가 U상의 홀 소자 입력의 온 타이밍에 결정된 경우의 동기 운전의 설명도. 9 is an explanatory diagram of synchronous operation when a timing point is determined at on timing of a Hall element input on a U phase;
도 10은 동기 운전에서 통전 제어 신호를 온 오프하는 타이밍의 설명도. 10 is an explanatory diagram of timings for turning on and off an energization control signal in synchronous driving;
도 11은 통상 동작 시에 통전 제어 신호를 온 오프하는 타이밍의 설명도. 11 is an explanatory diagram of timings for turning on and off an energization control signal during normal operation;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 에어컨10: air conditioner
50 : 팬 모터50: fan motor
60 : 제어부60: control unit
62 : 회전자62: rotor
64U, 64V, 64W : 홀 소자64U, 64V, 64W: Hall Device
66U, 66V, 66W : 권선66U, 66V, 66W: winding
본 발명은 직류 무브러시 모터의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게 공기 조화기(이하, 에어컨으로 칭한다)의 실내기나 실외기에 탑재된 팬 모터 등에 채용되는 직류 무브러시 모터에서의 복수의 코일 권선으로의 통전 전환에 대한 직류 무브러시 모터의 제어 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
종래부터 직류 무브러시 모터는 에어컨의 실내기나 실외기에 탑재된 팬 모터나 기타 각종 전기 기기의 모터로서 폭넓게 이용되고 있다. Background Art Conventionally, a DC brushless motor has been widely used as a fan motor mounted on an indoor unit or an outdoor unit of an air conditioner or a motor of various other electric devices.
이 직류 무브러시 모터에서는 영구 자석 등을 포함하여 구성된 회전자의 위치를 해당 회전자의 회전 궤도 근방에 등간격으로 배치한 복수의 위치 검출기(홀 소자 등)로 검출하고, 해당 검출 신호의 온 오프 타이밍에 기초하여 복수의 회전 구동용의 코일 권선으로의 통전을 전환함으로써 회전자를 회전 구동하고 있다. In this DC brushless motor, the position of a rotor including a permanent magnet is detected by a plurality of position detectors (hole elements, etc.) arranged at equal intervals in the vicinity of the rotational track of the rotor, and the detection signal is turned on and off. The rotor is rotationally driven by switching the energization to the coil windings for plural rotational driving based on the timing.
일반적으로는, 상기 검출 신호의 온 오프에 동기하여 또는 소정의 시간 간격을 두고 코일 권선으로의 통전을 전환하고 있다. In general, energization to the coil windings is switched in synchronization with the detection signal on / off or at predetermined time intervals.
그러나, 회전자에의 영구 자석 등의 접착 위치의 어긋남, 해당 영구 자석 등의 착자(着磁)의 변동, 위치 검출기의 배치 위치의 어긋남, 해당 위치 검출기의 동작 특성의 변동 등에 의해 회전자가 일정 회전수로 회전하고 있어도 위치 검출기로부터 출력되는 검출 신호의 온 오프 타이밍이 등간격으로 되지 않아 변동이 생기는 경우가 있다. However, the rotor rotates constantly due to misalignment of the bonding position of the permanent magnet with the rotor, variation of the magnetization of the permanent magnet, etc., misalignment of the position detector arrangement, variation of the operating characteristics of the position detector, and the like. Even if it rotates by the number, the on-off timing of the detection signal output from a position detector may not become equally spaced, and a change may arise.
이와 같이 검출 신호의 온 오프 타이밍이 등간격으로 되지 않고 간격에 변동이 생기면 코일 권선으로의 통전 타이밍이 정규 타이밍으로부터 어긋나고, 직류 무브러시 모터에서 회전 토크의 변동이 생겨, 진동 및 이음(異音)이 발생한다고 하는 문제점이 생길 우려가 있다. In this way, if the on / off timing of the detection signal is not equally spaced and fluctuates in the interval, the energization timing to the coil winding is shifted from the normal timing, and the rotational torque is changed in the DC brushless motor, causing vibration and noise. There exists a possibility that the problem that this may occur may arise.
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 코일 권선으로의 통전 간격의 변동을 작게 할 수 있는 직류 무브러시 모터의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a control method of a direct current brushless motor capable of making small variations in the energization interval to the coil windings.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재된 직류 무브러시 모터의 제어 방법으로는 회전자의 위치를 검출하는 복수의 위치 검출기로부터의 검출 신호가 해당 회전자가 1회전하는 동안에 온으로부터 오프 또는 오프로부터 온으로 전환하는 전환 타이밍 중 어느 하나를 기준 타이밍으로서 설정하고, 설정된 기준 타이밍만을 기준으로 하여 복수의 코일 권선으로의 통전 전환 타이밍을 설정하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, in the control method of the DC brushless motor according to
또한, 청구항 2에 기재된 직류 무브러시 모터의 제어 방법으로는 회전자의 위치를 검출하는 복수의 위치 검출기로부터의 검출 신호가 해당 회전자가 1회전하 는 동안에 온으로부터 오프 또는 오프로부터 온으로 전환하는 전환 타이밍 중 어느 하나를 기준 타이밍으로서 설정하고, 회전자의 전회의 1회전에서의 기준 타이밍과 금회의 1회전에서의 기준 타이밍 간의 상기 전환 타이밍의 간격의 평균치를 산출하고, 금회의 기준 타이밍으로부터 다음회의 기준 타이밍까지의 사이, 상기 산출된 평균치 간격의 타이밍에 기초하여 복수의 코일 권선으로의 통전을 전환하는 것을 특징으로 한다. In addition, according to the control method of the DC brushless motor according to claim 2, the detection signal from the plurality of position detectors that detect the position of the rotor is switched from on to off or off to on while the rotor is rotated once. Set any one of the timings as the reference timing, calculate an average value of the intervals of the switching timings between the reference timing in the previous one revolution of the rotor and the reference timing in the first revolution of the rotor, and the next time from the current reference timing. It is characterized by switching the energization to the plurality of coil windings based on the timing of the calculated average value interval until the reference timing.
또한, 청구항 3에 기재된 직류 무브러시 모터의 제어 방법으로는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 직류 무브러시 모터의 제어 방법에 있어서, 전후의 전환 타이밍에 대한 상대적인 시간 간격의 변동이 가장 적은 전환 타이밍을 기준 타이밍으로서 설정하는 것을 특징으로 한다. In addition, as a control method of the DC brushless motor of Claim 3, the control method of the DC brushless motor of
또한, 청구항 4에 기재된 직류 무브러시 모터의 제어 방법으로는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 직류 무브러시 모터의 제어 방법에서 실행 개시 타이밍이 실회전수와 목표 회전수와의 차가 소정치 이하에 소정 시간 이상 계속하여 직류 무브러시 모터가 회전한 시점인 것을 특징으로 한다. Moreover, as a control method of the DC brushless motor of
상기 청구항 1에 기재된 직류 무브러시 모터의 제어 방법으로는 회전자의 위치를 검출하는 복수의 위치 검출기로부터의 검출 신호가 해당 회전자가 1회전하는 동안에(1 사이클 간) 온으로부터 오프 또는 오프로부터 온으로 전환하는 전환 타이밍 중 어느 하나를 기준 타이밍으로서 설정한다. 그리고, 설정된 기준 타이밍만을 기준으로 하여 복수의 코일 권선으로의 통전 전환 타이밍을 설정한다. 예를 들면, 기준 타이밍의 간격에 기초하여 전환 타이밍의 간격의 평균치를 구하고, 해당 평균 치 간격의 타이밍을 통전 전환 타이밍으로서 설정한다. In the DC brushless motor control method according to
종래는 매회의 전환 타이밍을 기준으로 하여 복수의 코일 권선으로의 통전 전환 타이밍을 설정하고 있었기 때문에, 상기 매회의 전환 타이밍의 변동에 기인하여 코일 권선으로의 통전 간격이 변동되고 있었지만, 상기한 바와 같이 기준 타이밍만을 기준으로 하여, 예를 들면 1사이클전 또는 복수 사이클전까지의 통전 전환 타이밍을 설정함으로써, 상기 매회의 전환 타이밍의 변동이 코일 권선으로의 통전 간격에 영향을 주는 것을 방지하여, 해당 통전 간격의 변동을 작게 할 수 있다. 이에 따라, 회전 토크의 변동, 진동, 및 이음 등이 발생하는 문제점을 방지할 수 있다. Conventionally, since the energization switching timing to a plurality of coil windings has been set on the basis of the switching timing of each time, the energization interval to the coil winding has fluctuated due to the variation of the switching timing of each time. By setting the energization switching timing up to one cycle or a plurality of cycles on the basis of the reference timing only, for example, the change in the switching timing of each time is prevented from affecting the energization interval to the coil windings, and thus the energization interval. The fluctuation of can be made small. As a result, problems such as fluctuations in rotation torque, vibration, and noise can be prevented.
다음에, 청구항 2에 기재된 직류 무브러시 모터의 제어 방법으로는 우선, 회전자의 위치를 검출하는 복수의 위치 검출기로부터의 검출 신호가 온으로부터 오프 또는 오프로부터 온으로 전환하는 전환 타이밍 중 어느 하나를 기준 타이밍으로서 설정한다. Next, in the control method of the DC brushless motor of Claim 2, first, any one of the switching timing which switches the detection signal from the several position detector which detects the position of a rotor from ON to OFF or OFF to ON is performed. It is set as the reference timing.
그리고, 회전자의 전회의 1회전에서의 기준 타이밍과 금회의 1회전에서의 기준 타이밍 간의 전환 타이밍의 간격의 평균치를 산출한다. Then, the average value of the intervals of the switching timings between the reference timing in the previous one revolution of the rotor and the reference timing in this one revolution is calculated.
또한, 금회의 기준 타이밍으로부터 다음회의 기준 타이밍까지의 사이, 산출된 평균치 간격의 타이밍에 기초하여 복수의 코일 권선으로의 통전을 전환한다. 즉, 금회의 기준 타이밍으로부터 다음회의 기준 타이밍까지의 사이, 산출된 평균치 간격으로 위치 검출기로부터의 검출 신호가 온으로부터 오프 또는 오프로부터 온으로 전환한 것으로 간주하고, 해당 전환 타이밍으로부터 예를 들면 (평균치 × 4 / 16) 후에 코일 권선으로의 통전을 정지하고, (평균치 × 10 / 16) 후에 코일 권선으로의 통전을 개시한다. Moreover, the electricity supply to a plurality of coil windings is switched based on the timing of the calculated average value interval from the current reference timing to the next reference timing. In other words, the detection signal from the position detector is regarded as being switched from on to off or off to on at the calculated average value interval from the current reference timing to the next reference timing. After 4 × 16), energization to the coil windings is stopped, and after (average value × 10/16), energization to the coil windings is started.
이와 같이 전회의 기준 타이밍과 금회의 기준 타이밍 간의 전환 타이밍의 간격의 평균치를 산출하고 해당 평균치 간격으로 위치 검출기의 검출 신호가 온으로부터 오프 또는 오프로부터 온으로 전환한 것으로 간주하고, 해당 전환 타이밍에 기초하여 복수의 코일 권선으로의 통전을 전환하므로, 코일 권선으로의 통전 간격의 변동을 작게 할 수 있어, 회전 토크 변동, 진동 및 이음 등이 발생하는 문제점을 방지할 수 있다. In this way, the average value of the interval of the switching timing between the previous reference timing and the current reference timing is calculated, and the detection signal of the position detector is regarded as being switched from on to off or off to on at the average interval, and based on the switching timing. By switching the energization to the plurality of coil windings, the fluctuations in the energization interval to the coil winding can be reduced, which can prevent problems such as rotational torque fluctuations, vibrations, and joints.
또, 상기 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 발명에서의 기준 타이밍의 설정에서는 임의의 1개의 전환 타이밍을 기준 타이밍으로서 설정하여도 좋지만, 청구항 3에 기재된 바와 같이 전후의 전환 타이밍에 대한 상대적인 시간 간격의 변동이 가장 작은 전환 타이밍을 기준 타이밍으로서 설정하는 것이 바람직하다. In addition, in the setting of the reference timing in the invention according to
이와 같이 상대적인 시간 간격의 변동이 가장 작은 전환 타이밍을 기준 타이밍으로서 설정함으로써, 산출되는 기준 타이밍 간의 전환 타이밍의 간격의 평균치가 산출때마다 변동되는 것을 막을 수 있으며 인접하는 기준 타이밍 간을 1사이클로 한 경우, 사이클끼리에서의 코일 권선으로의 통전 간격의 변동을 작게 할 수 있다. By setting the switching timing with the smallest variation in the relative time interval as the reference timing, it is possible to prevent the average value of the interval of switching timing between the calculated reference timings from fluctuating at each calculation. The fluctuations in the energization intervals between the coil windings of the cycles can be reduced.
또한, 직류 무브러시 모터가 안정적으로 회전하기 시작하고나서 전술한 회전자에의 영구 자석 등의 접착 위치의 어긋남, 해당 영구 자석 등의 착자의 변동, 위치 검출기의 부착 위치의 어긋남, 해당 위치 검출기의 동작 특성의 변동 등에 의해 서만 기인하는 해당 직류 무브러시 모터 특유의 위치 검출 신호의 온 오프 타이밍 간격의 변동이 발생하기 시작한다. Further, after the DC brushless motor starts to rotate stably, the shift of the bonding position of the permanent magnet or the like to the rotor described above, the shift of the magnetization of the permanent magnet, etc., the shift of the attachment position of the position detector, the position of the position detector Variation in the on-off timing interval of the position detection signal peculiar to the DC brushless motor, which is caused only due to a change in operating characteristics, or the like, starts to occur.
이 때문에, 상기한 바와 같은 직류 무브러시 모터의 제어 방법에 기초하는 제어의 실행 개시 타이밍은 청구항 4에 기재된 바와 같이, 실회전수와 목표 회전수와의 차가 소정치 이하로 소정 시간 이상 계속하여 직류 무브러시 모터가 회전하는 시점 (직류 무브러시 모터가 안정적으로 회전하기 시작하는 시점)으로 하는 것이 바람직하다. For this reason, the execution start timing of the control based on the control method of the DC brushless motor as described above is, as described in
또, 상기 위치 검출기로서는 후술하는 홀 소자, 광 센서 (포토 다이오도, 포토 커플러 등), 자기 저항 소자 등을 채용할 수 있다. Moreover, as said position detector, the hall element mentioned later, an optical sensor (photodiode, a photo coupler, etc.), a magnetoresistive element, etc. can be employ | adopted.
이하, 발명의 실시 형태를 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described.
[공기 조화기의 구성] [Configuration of Air Conditioner]
도 1 및 도 2에는 본 실시 형태에 적용한 공기 조화기(이하, 「에어컨(10)」이라고 칭한다)가 나타나고 있다. 1 and 2 show an air conditioner (hereinafter referred to as "
도 1에 도시된 바와 같이 에어컨(10)은 실내 유닛(12)과 실외 유닛(14)에 의해서 구성되며, 무선 리모콘 스위치(40)의 조작에 의해서 운전/ 정지된다. 또한, 에어컨(10)은 무선 리모콘 스위치(40)로 운전 모드, 설정 온도 등의 운전 조건이 설정되어 조작 신호가 송출되면, 이 조작 신호를 실내 유닛(12)으로 수신하여 조작 신호에 기초한 운전이 행해진다. 또, 에어컨(10)은 무선 리모콘 스위치(40)에 한하지 않고, 유선 리모콘 스위치에 의해서 조작되는 것이더라도 좋고, 또한 실내 유 닛에 설치되어 있는 조작 패널의 조작에 의해서 운전 조건이 설정되는 것이어도 좋다. As shown in FIG. 1, the
도 2에는 에어컨(10)의 실내 유닛(12)과 실외 유닛(14) 간에 구성되어 있는 냉동 사이클의 개략을 나타내고 있다. 실내 유닛(12)과 실외 유닛(14) 간에는 냉매를 순환시키는 굵은관의 냉매 배관(16A)과 얇은관의 냉매 배관(16B)이 쌍으로 설치되고 있으며, 각각의 일단이 실내 유닛(12)에 설치되어 있는 열 교환기(18)에 접속되어 있다. 2, the outline of the refrigeration cycle comprised between the
냉매 배관(16A)의 타단은 실외 유닛(14)의 밸브(20A)에 접속되어 있다. 이 밸브(20A)는 머플러(22A)를 통해 사방 밸브(24)에 접속되어 있다. 이 사방 밸브(24)에는 각각이 압축기(26)에 접속되어 있는 어큐뮬레이터(28)와 머플러(22B)가 접속되어 있다. 또한, 실외 유닛(14)에는 열 교환기(30)가 설치되어 있다. 이 열 교환기(30)는 한쪽이 사방 밸브(24)에 접속되며 다른쪽이 모세관 튜브(32), 스트레너(34), 전동 팽창 밸브(36), 모듈레이터(38)를 통해 밸브(20B)에 접속되어 있다. 이 밸브(20B)에는 냉매 배관(16B)의 타단이 접속되어 있으며, 이에 의해서 실내 유닛(12)과 실외 유닛(14) 간에 냉동 사이클을 형성하는 냉매의 밀폐된 순환로가 구성되어 있다. The other end of the
에어컨(10)에서는 사방 밸브(24)의 전환에 의해서 운전 모드가 냉방 모드(드라이 모드)와 난방 모드로 전환된다. 또, 도 2에서는 실선 화살표로 냉방 모드(냉방 운전)에서의 냉매의 흐름을, 파선 화살표로 난방 모드(난방 운전)에서의 냉매의 흐름을 각각 나타내고 있다. In the
또한, 실외 유닛(14)에는 열 교환기(30)를 냉각하는 냉각팬(52)이 설치되어 있으며, 이 냉각팬(52)은 직류 무브러시 모터로 구성된 팬 모터(50)에 의해 구동된다. 이 팬 모터(50)의 동작 제어는 실외 유닛(14)의 제어부(60)에 의해 행해진다. In addition, the
[팬 모터(50)의 구성] [Configuration of Fan Motor 50]
팬 모터(50)는 도 3에 도시한 바와 같이, 영구 자석을 포함하여 구성된 회전자(62)를 포함하는 3상 2극 권선의 직류 무브러시 모터에 의해 구성되어 있다. 즉, 회전자(62)의 회전 궤도의 근방에 기계각으로 120도의 간격으로 3개의 홀 소자(64U, 64V, 64W)가 배치되어 있으며, 각 홀 소자에 의한 위치 검출 신호는 제어부(60)로 입력된다. The
제어부(60)는 홀 소자(64U)로부터의 위치 검출 신호에 기초하여 트랜지스터(68U)를 온 오프 제어한다. 트랜지스터(68U)가 온일 때, U상의 권선(66U)으로의 통전이 행해진다. 마찬가지로, 제어부(60)는 홀 소자(64V)로부터의 위치 검출 신호에 기초하여 트랜지스터(68V)를 온 오프 제어한다. 트랜지스터(68V)가 온일 때, V상의 권선(66V)으로의 통전이 행해진다. 또한, 제어부(60)는 홀 소자(64W)로부터의 위치 검출 신호에 기초하여 트랜지스터(68W)를 온 오프 제어한다. 트랜지스터(68W)가 온일 때, W상의 권선(66W)으로의 통전이 행해진다. The
도 4의 타이밍차트에는 U상의 홀 소자(64U)로부터의 위치 검출 신호를 HU으로, V상의 홀 소자(64V)로부터의 위치 검출 신호를 HV으로, W상의 홀 소자(64W)로부터의 위치 검출 신호를 HW으로 각각 나타내고 있다. 이 도 4에 도시한 바와 같 이, HU, HV, HW의 각 위상은 상호 120도씩 어긋나 있으며, 팬 모터(50)의 정속 회전 시에 이상 상태에서는 이들의 하이 엣지 및 로우 엣지의 간격(T1, T2, T3 … T12)은 등간격이 된다. In the timing chart of Fig. 4, the position detection signal from the Hall element 64U on the U phase is HU, the position detection signal from the
그런데, 팬 모터(50)에서는 회전자(62)에의 영구 자석의 접착 위치의 어긋남, 해당 영구 자석의 착자의 변동, 홀 소자(64U, 64V, 64W)의 부착 위치의 어긋남, 각 홀 소자의 동작 특성의 변동 등에 기인하여 도 4의 각 홀 소자로부터의 위치 검출 신호의 하이 엣지 및 로우 엣지의 간격(T1, T2, T3 … T12)은 등간격으로 되지 않고 해당 간격으로 변동이 발생한다. By the way, in the
상세하게는 후술하지만, 제어부(60)는 상기한 바와 같이 홀 소자의 위치 검출 신호의 하이 엣지 및 로우 엣지의 간격에 변동이 있어도, 3상의 권선(66U, 66V, 66W)으로의 통전 간격의 변동을 극소화하도록 해당 통전 타이밍을 제어한다. Although mentioned later in detail, the
또, 제어부(60)는 홀 소자의 위치 검출 신호에 기초하여 회전자(62)의 실회전수를 검출하고, 해당 실회전수와 미리 정해진 목표 회전수와의 차를 산출하는 기능도 갖는다. Moreover, the
[본 실시 형태의 작용] [Operation of this embodiment]
다음에, 본 실시 형태의 작용으로서 제어부(60)에 의해 실행되는 각 권선으로의 통전 타이밍 제어 처리를 설명한다. Next, the energization timing control process to each winding performed by the
에어컨(10)이 운전 개시하고, 실외 유닛(14)의 열 교환기(30)를 냉각하도록 팬 모터(50)에 의해 냉각팬(52)을 구동 개시할 때, 제어부(60)에 의해서 도 5의 제 어 루틴이 실행 개시된다. When the
도 5의 스텝 102에서 팬 모터(50)의 구동을 개시한 후, 팬 모터(50)가 안정 가동할 때까지는 스텝 106에서 이하와 같은 통상 운전을 행한다. 또, 팬 모터(50)의 목표 회전수와 실회전수와의 차가 30rpm 이하가 되는 상태가 5초간 계속됨으로써 팬 모터(50)가 안정 가동하였다고 간주한다. After starting the drive of the
이와 같이 팬 모터(50)가 안정 가동할 때까지는, 도 11에 도시한 바와 같이 전회 홀 소자의 파형이 변화한 타이밍 (이하, 전회 엣지라고 칭한다)으로부터 금회홀 소자의 파형이 변화한 타이밍 (이하, 금회 엣지라고 칭한다)까지의 엣지 간격 CCT를 검출하고, 금회 엣지로부터 (CCT × 4 / 16) 후에 통전 제어 신호의 파형을 오프하고, 금회 엣지로부터 (CCT × 10 / 16) 후에 통전 제어 신호의 파형을 온하는 통상 운전 (스텝 106)을 반복한다. In this manner, until the
도 11에서는, 예를 들면 U상의 권선(66U)으로의 통전에 대해서 엣지 간격 CCT가 T6이던 경우, 금회 엣지 E6으로부터 (T6 × 4 / 16) 후에 U상의 권선(66U)으로의 통전 제어 신호의 파형을 오프하고, 금회 엣지로부터 (T6 × 10 / 16) 후에 U상의 권선(66U)으로의 통전 제어 신호의 파형을 온한다. In Fig. 11, for example, when the edge interval CCT is T 6 with respect to the energization of the U-phase winding 66U, the current is supplied from the edge E 6 to the U-phase winding 66U after (T 6 × 4/16). The waveform of the control signal is turned off, and the waveform of the energization control signal to the winding 66U of the U phase is turned on after (T 6 x 10/16) from this edge.
그 후, 엣지 간격 CCT가 T9이던 경우, 금회의 엣지 E9로부터 (T9 × 4 / 16) 후에 U상의 권선(66U)으로의 통전 제어 신호의 파형을 오프하고, 금회의 엣지로부터 (T9×10/16) 후에 U상의 권선(66U)으로의 통전 제어 신호의 파형을 온한다. V상의 권선(66V)이나 W상의 권선(66W)으로의 통전에 대해서도 동일하다. After that, when the edge interval CCT was T 9 , the waveform of the energization control signal from the current edge E 9 to (T 9 × 4/16) later to the winding 66U on the U phase was turned off, and from this edge (T after 9 × 10/16) and on the waveform of the energization control signal to the windings (66U) on the U. The same applies to the energization of the V-phase winding 66V and the W-phase winding 66W.
그리고, 팬 모터(50)의 목표 회전수와 실회전수와의 차가 30rpm 이하가 되는 상태가 5초간 계속된 경우, 팬 모터(50)가 안정 가동하였다고 간주할 수 있으므로 스텝 108로 진행하여 이하와 같이 해서 타이밍 포인트를 결정한다. When the state in which the difference between the target rotational speed and the actual rotational speed of the
우선, U상, V상, W상의 각 홀 소자 입력을 (360 + 45)도 동안 측정한다(도 6의 스텝 152). 다음에, 각 상에 대해서 하이 엣지, 로우 엣지 각각의 오차의 합을 이하의 수학식 1, 및 수학식 2에 기초하여 산출한다(스텝 154). 또, 이하의 수학식 1, 및 수학식 2에서의 CCT0 ∼ CCT7은 도 8에 도시하는 홀 소자 입력에서의 엣지 간격 CCT0, CCT1, CCT2 …를 의미한다. First, each Hall element input of the U phase, V phase, and W phase is measured for (360 + 45) degrees (step 152 in FIG. 6). Next, the sum of the errors of each of the high edge and the low edge for each phase is calculated based on the following equations (1) and (2) (step 154). Note that CCT0 to CCT7 in the following formulas (1) and (2) denote edge intervals CCT0, CCT1, CCT2, ... in the Hall element input shown in FIG. Means.
또, V상의 하이 엣지에서의 오차의 합 tH_V 및 W상의 하이 엣지에서의 오차의 합 tH_W는 상기 수학식 1과 마찬가지의 식에 기초하여, V상의 로우 엣지에서의 오차의 합 tL_V 및 W상의 로우 엣지에서의 오차의 합 tL_W는 상기 수학식 2와 마찬가지의 식에 기초하여 각각 산출된다. The sum tH_V of errors at the high edge of V phase and the sum tH_W of the errors at the high edge of W phase are based on the same equation as in
그리고, 각 상의 하이 엣지, 로우 엣지에서의 오차의 합 tH_U, tL_U, tH_V, tL_V, tH_W, tL_W 중 최소의 것에 대응하는 엣지를 타이밍 포인트로서 결정한다(스텝 156). The edge corresponding to the minimum of the sum tH_U, tL_U, tH_V, tL_V, tH_W, tL_W of the high edge and the low edge of each phase is determined as the timing point (step 156).
도 5에서 다음 스텝 110에서는 이하와 같이 해서 도 7의 제어 루틴에 기초하는 동기 운전을 행한다. In the
타이밍 포인트가 검지될 때는 해당 타이밍 포인트와 1개 전의 엣지와의 엣지 간격 CCT 및 해당 타이밍 포인트와 전회의 타이밍 포인트 간의 엣지 간격의 평균치 TGT_CCT를 산출하고(도 7의 스텝 164), 도 10에 도시한 바와 같이 타이밍 포인트로부터 (CCT×4/16) 후에 통전 제어 신호의 파형을 오프하고, 타이밍 포인트로부터 (CCT×10/16) 후에 통전 제어 신호의 파형을 온한다(스텝 166). 즉, 타이밍 포인트에서는 통상 동작을 행한다. When the timing point is detected, an average value TGT_CCT of the edge interval CCT between the timing point and one previous edge and the edge interval between the timing point and the previous timing point is calculated (step 164 of FIG. 7) and shown in FIG. 10. As described above, the waveform of the energization control signal is turned off after (CCT × 4/16) from the timing point, and the waveform of the energization control signal is turned on after (CCT × 10/16) from the timing point (step 166). That is, normal operation is performed at the timing point.
한편, 타이밍 포인트 이외의 엣지를 검출할 때는 타이밍 포인트로부터 평균치 TGT_CCT 간격으로 엣지가 검지된 것으로 간주하고, TGT_CCT가 경과한 시점으로부터 TOFF( = TGT_CCT × 4 / 16 ) 후에 통전 제어 신호의 파형을 오프하고, TON( = T6T_CCT × 10 / 16 ) 후에 통전 제어 신호의 파형을 온한다(스텝 170). On the other hand, when edges other than the timing point are detected, the edge is detected at the average TGT_CCT interval from the timing point, and the waveform of the energization control signal is turned off after T OFF (= TGT_CCT × 4/16) from the time when TGT_CCT has elapsed. The waveform of the energization control signal is turned on after T ON (= T6T_CCT × 10/16) (step 170).
예를 들면, 도 9에 도시하는 각 상의 홀 소자 입력의 합성 파형에서, 타이밍 포인트가 U상의 홀 소자 입력이 온되는 타이밍으로 결정된 경우, 해당 타이밍 포인트에서는 통상 동작을 행하지만, 다른 엣지 타이밍에서는 타이밍 포인트를 기점으로 한 동기 운전 특유의 동작을 행한다. For example, in the synthesized waveform of the Hall element input of each phase shown in FIG. 9, when the timing point is determined to be the timing at which the Hall element input of the U phase is turned on, normal operation is performed at that timing point, but timing is performed at another edge timing. The operation unique to the synchronous operation is performed starting from the point.
이와 같이, 전회의 타이밍 포인트와 금회의 타이밍 포인트 간의 엣지 간격의 평균치 TGT_CCT의 간격으로 엣지가 검출된 것으로 간주하고, 각 엣지 검출 타이밍으로부터 (TGT_CCT×4/16) 후에 통전 제어 신호의 파형을 오프하고, (TGT_CCT×10/16) 후에 통전 제어 신호의 파형을 온하기 때문에, 각 권선으로의 통전 간격의 변동을 작게 할 수 있으며 회전 토크 변동, 진동 및 이음 등이 발생하는 문제점을 방지할 수 있다. In this way, it is assumed that the edge is detected at the interval of the average value TGT_CCT of the edge interval between the previous timing point and the current timing point, and the waveform of the energization control signal is turned off after (TGT_CCT x 4/16) from each edge detection timing. Since, after (TGT_CCT × 10/16), the waveform of the energization control signal is turned on, the fluctuation of the energization interval to each winding can be reduced, and problems such as rotational torque fluctuations, vibration, and noise can be prevented.
또한, 본 실시 형태에서는 스텝 108에서 전후의 엣지에 대한 상대적인 시간 간격의 변동이 가장 작은 엣지를 타이밍 포인트로서 결정하므로, 타이밍 포인트 간의 엣지 간격의 평균치 TGT_CCT가 산출할 때마다 변동되는 것을 막을 수 있으며 인접하는 타이밍 포인트 간을 1사이클로 한 경우, 사이클끼리에서의 각 권선으로의 통전 간격의 변동을 작게 할 수 있다. In this embodiment, since the variation in the relative time interval with respect to the front and rear edges is determined as the timing point in step 108, the average value of the edge intervals between the timing points can be prevented from fluctuating every time the TGT_CCT is calculated. In the case where one timing point is set to one cycle, the fluctuations in the energization intervals between the windings in the cycles can be reduced.
이후, 팬 모터(50)가 소정수만큼 회전한 시점(도 7의 스텝 172에서 긍정 판정된 시점)에서, 도 5의 스텝 112로 진행하고 팬 모터(50)의 목표 회전수와 실회전수와의 차가 30rpm을 넘었는지의 여부를 체크하고, 다음의 스텝 114에서는 평균치 TGT_CCT 간격의 타이밍(=동기 운전에서의 엣지 검출 간주 타이밍)과 실제의 엣지 검출 타이밍이 (평균치 TGT_CCT × 1 / 4) 이상 어긋나 있는지의 여부를 체크한다. Thereafter, at the time when the
이들 스텝 112, 114에서 팬 모터(50)의 목표 회전수와 실회전수와의 차가 30rpm을 넘었는지 또는 평균치 TGT_CCT 간격의 타이밍과 실제의 엣지 검출 타이밍이 (평균치 TGT_CCT × 1 / 4) 이상 어긋났다고 판정되기까지, 스텝 110의 동기 운전이 계속된다. Whether the difference between the target rotational speed and the actual rotational speed of the
즉, 팬 모터(50)의 목표 회전수와 실회전수와의 차가 30rpm을 넘은 경우(스 텝 112에서 긍정 판정된 경우) 및 팬 모터(50)의 회전 변동 크기가 검지된 경우(스텝 114에서 긍정 판정된 경우)는 스텝 116으로 진행하고 전술한 스텝 106과 마찬가지의 통상 운전으로 되돌아간다. That is, when the difference between the target rotational speed and the actual rotational speed of the
이후, 팬 모터(50)가 안정 가동될 때까지 스텝 106의 통상 운전을 계속하고, 팬 모터(50)가 안정 가동하면 재차 스텝 108 ∼ 114의 처리를 실행한다. Thereafter, the normal operation of step 106 is continued until the
또, 에어컨(10)이 운전 정지 지시 등에 의해 운전 정지할 때 도 5의 제어 루틴의 실행도 종료한다. In addition, when the
이상의 제어 루틴에 따르면, 전회의 타이밍 포인트와 금회의 타이밍 포인트 간의 엣지 간격의 평균치 TGT_CCT의 간격으로 엣지가 검출된 것으로 간주하고, 각 엣지 검출 타이밍으로부터, ( TGT_CCT × 4 / 16 ) 후에 통전 제어 신호의 파형을 오프하고, ( TGT_CCT × 10 / 16 ) 후에 통전 제어 신호의 파형을 온하므로, 각 권선으로의 통전 간격의 변동을 작게 할 수 있으며 회전 토크의 변동, 진동 및 이음 등이 발생하는 문제점을 방지할 수 있다. According to the above control routine, the edge is detected at the interval of the average value TGT_CCT of the edge interval between the previous timing point and the present timing point, and from each edge detection timing, after (TGT_CCT × 4/16) of the energization control signal Since the waveform is turned off and the waveform of the energization control signal is turned on after (TGT_CCT × 10/16), fluctuations in the energization interval to each winding can be reduced, and problems such as fluctuations in rotational torque, vibration, and noise are generated. can do.
또한, 팬 모터(50)가 안정적으로 회전하기 시작하고나서 회전자(62)로의 영구 자석 등의 접착 위치의 어긋남, 해당 영구 자석 등의 착자의 변동, 홀 소자(64U, 64V, 64W)의 부착 위치의 어긋남, 각 홀 소자의 동작 특성의 변동 등에만 기인하는 해당 팬 모터(50) 특유의 위치 검출 신호의 온 오프 타이밍 간격의 변동이 발생하기 시작하므로, 상기 실시 형태와 같이 팬 모터(50)가 안정적으로 회전하기 시작하고나서 동기 운전을 개시함으로써 모터의 상황에 따라서 적절한 시기에 동기 운전을 실행할 수 있다. Further, after the
또, 상기 실시 형태에서는 에어컨의 실외 유닛 내의 팬 모터에 본 발명을 적용한 예를 나타냈지만 본 발명은 상기 이외에도 에어컨에 설치된 직류 무브러시 모터나 에어컨 이외의 각 종 전기 기기에 설치된 직류 무브러시 모터에 적용할 수 있다. Moreover, although the said embodiment showed the example which applied this invention to the fan motor in the outdoor unit of an air conditioner, this invention is applied to the DC brushless motor provided in the air conditioner or the DC brushless motor provided in various electrical apparatuses other than air conditioner besides the above. can do.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기준 타이밍만을 기준으로 하여 코일 권선으로의 통전 전환 타이밍을 설정하므로, 매회의 전환 타이밍의 변동이 통전 간격에 영향을 주는 것을 방지하여 해당 통전 간격의 변동을 작게 하고, 회전 토크 얼룩·진동·이음 등이 발생하는 문제점을 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, since the energization switching timing to the coil winding is set based only on the reference timing, the fluctuation of the energization interval is reduced by preventing the fluctuation of the switching timing each time from affecting the energization interval. It is possible to prevent problems such as rotational torque stains, vibrations, and joints.
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