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JP2013031361A - DC brushless motor - Google Patents

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JP2013031361A
JP2013031361A JP2012137503A JP2012137503A JP2013031361A JP 2013031361 A JP2013031361 A JP 2013031361A JP 2012137503 A JP2012137503 A JP 2012137503A JP 2012137503 A JP2012137503 A JP 2012137503A JP 2013031361 A JP2013031361 A JP 2013031361A
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JP
Japan
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power
unit
frequency
commercial
speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012137503A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Yamazaki
浩一 山崎
Masahiro Yasohara
正浩 八十原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2012137503A priority Critical patent/JP2013031361A/en
Publication of JP2013031361A publication Critical patent/JP2013031361A/en
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Abstract

【課題】商用交流電源などのAC電源の直接入力が可能で、その商用電源の周波数に応じた速度で駆動が可能なAC入力のDCブラシレスモータを提供する。
【解決手段】本発明のAC入力のDCブラシレスモータは、駆動巻線と可動子とを少なくとも有するモータ部と、駆動巻線に駆動電力を供給するパワー素子と、駆動電力を制御するパワー制御部と、速度制御信号を発生する速度制御部と、商用交流電源が入力される端子部、および入力される商用交流電源の周波数を安定させる安定化部とを備え、パワー制御部は速度制御信号によりパワー素子の通電量を制御し、速度制御部は端子部に入力される商用交流電源の周波数に基づいて速度制御信号をパワー制御部に出力し、モータ部とパワー素子とパワー制御部と速度制御部とを少なくとも内蔵して、端子部への商用交流電源の接続によって商用電源周波数に応じた速度で駆動される。
【選択図】図1
An AC input DC brushless motor capable of directly inputting an AC power source such as a commercial AC power source and capable of being driven at a speed corresponding to the frequency of the commercial power source.
An AC input DC brushless motor according to the present invention includes a motor unit having at least a driving winding and a mover, a power element for supplying driving power to the driving winding, and a power control unit for controlling the driving power. A speed control unit that generates a speed control signal, a terminal unit to which commercial AC power is input, and a stabilization unit that stabilizes the frequency of the commercial AC power input. The speed control unit outputs the speed control signal to the power control unit based on the frequency of the commercial AC power input to the terminal unit, and controls the motor unit, power element, power control unit, and speed control. And is driven at a speed corresponding to a commercial power frequency by connecting a commercial AC power source to the terminal unit.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、空調機器などの家電機器に主に使用され、商用交流電源を直接入力して駆動されるAC入力のDCブラシレスモータに関する。   The present invention relates to an AC input DC brushless motor that is mainly used in home appliances such as air conditioners and is driven by directly inputting commercial AC power.

商用交流電源で直接駆動できるモータとしては、特許文献1のようにインダクションモータがよく知られており、空調機器のファン用途などの回転機構に使用されてきた。   As a motor that can be directly driven by a commercial AC power supply, an induction motor is well known as disclosed in Patent Document 1, and has been used for a rotating mechanism such as a fan of an air conditioner.

しかしインダクションモータは、2次導体への励磁が原理的に必要なため効率面での課題があり、近年の機器の効率化と省電力化要求の高まりから、DCブラシレスモータへの置き換えが進みつつある。そして、この傾向は世界的な環境意識の高まりと共にますます強まっている。   However, induction motors have a problem in terms of efficiency because they need to be excited to a secondary conductor in principle, and replacement with DC brushless motors is advancing due to the recent increase in efficiency of equipment and demand for power saving. is there. And this trend is getting stronger with increasing global environmental awareness.

DCブラシレスモータをインダクションモータに置き換えて使用するには、駆動用のDC電源や、インダクションモータと等価な回転速度精度性能を実現するための速度制御機能などを備える必要がある。   In order to replace the DC brushless motor with an induction motor, it is necessary to provide a DC power source for driving, a speed control function for realizing a rotational speed accuracy performance equivalent to that of the induction motor, and the like.

特に、速度制御機能を有するDCブラシレスモータを実現するために、その速度周期基準信号として特許文献2のように水晶発振器を用いる方法が一般的に知られている。また、特許文献3のように商用交流電源の周波数を基準に速度制御される直流モータ(DCブラシ付モータ)の例が開示されている。これらの開示されている技術は、モータを駆動するためのDC電源をモータの外部に用意する必要があること、また、特に特許文献3の技術では、商用交流電源の周波数が変化すれば直流モータの回転数が変化するという課題がある。   In particular, in order to realize a DC brushless motor having a speed control function, a method using a crystal oscillator as a speed cycle reference signal as in Patent Document 2 is generally known. Moreover, an example of a DC motor (motor with a DC brush) whose speed is controlled based on the frequency of a commercial AC power source as disclosed in Patent Document 3 is disclosed. These disclosed technologies require that a DC power source for driving the motor needs to be prepared outside the motor. In particular, in the technology of Patent Document 3, if the frequency of the commercial AC power source changes, a DC motor There is a problem that the number of rotations changes.

DCブラシレスモータの速度制御の例を、具体的に図8、図9を用いて説明する。   An example of speed control of a DC brushless motor will be specifically described with reference to FIGS.

図8は、従来のDCブラシレスモータの構成例で、駆動巻線を有する固定子3と可動子2とを備えたモータ部4と、固定子3に駆動電力を供給する複数のパワー素子5a〜5fからなるパワー部6と、パワー部6の駆動電力を制御するパワー制御部7と、可動子2の位置に応じた信号を発生する位置信号発生部8と、可動子2の回転速度を制御する速度制御信号を発生する速度制御部9と、DC電源部17が入力される端子部10から構成されている。   FIG. 8 is a configuration example of a conventional DC brushless motor, which includes a motor unit 4 including a stator 3 having a driving winding and a mover 2, and a plurality of power elements 5 a to 5 that supply driving power to the stator 3. A power unit 6 comprising 5f, a power control unit 7 for controlling the driving power of the power unit 6, a position signal generating unit 8 for generating a signal corresponding to the position of the mover 2, and a rotational speed of the mover 2 are controlled. A speed control unit 9 that generates a speed control signal to be transmitted, and a terminal unit 10 to which a DC power supply unit 17 is input.

パワー制御部7は、位置信号発生部8が発生する可動子位置信号と、速度制御部9から出力される速度制御信号とが入力され、可動子位置信号により複数のパワー素子5a〜5fをオンオフ制御して可動子2を駆動するとともに、速度制御信号により複数のパワー素子5a〜5fの通電量を制御することで可動子2の回転速度の加速減速を行う。   The power control unit 7 receives the mover position signal generated by the position signal generation unit 8 and the speed control signal output from the speed control unit 9, and turns on / off the plurality of power elements 5a to 5f according to the mover position signal. The mover 2 is driven by control, and the energization amount of the plurality of power elements 5a to 5f is controlled by the speed control signal to accelerate and decelerate the rotation speed of the mover 2.

速度制御部9は、水晶発振器出力部16の分周信号である速度基準信号と、位置信号発生部8から出力される可動子位置信号をもとに回転数検出部14から出力される実回転数信号とを比較部13によって比較し、比較した結果に応じて制御アンプ部15より速度制御信号をパワー制御部7に出力する。   The speed controller 9 outputs the actual rotation output from the rotation speed detector 14 based on the speed reference signal that is a frequency-divided signal of the crystal oscillator output unit 16 and the mover position signal output from the position signal generator 8. The number signal is compared by the comparison unit 13 and a speed control signal is output from the control amplifier unit 15 to the power control unit 7 according to the comparison result.

図9は、上記した従来例のDCブラシレスモータの速度制御部の動作を示したものである。   FIG. 9 shows the operation of the speed controller of the conventional DC brushless motor.

水晶発振器出力部16から分周して出力された速度基準信号と、位置信号発生部8からの出力される可動子位置信号をもとに回転数検出部14から出力される実回転数信号とを、比較部13で比較する。比較部13の出力は制御アンプ部15を介して加速減速指令としてパワー制御部7に伝えられる。パワー制御部7は、制御アンプ部15の加速減速指令によってパワー部6の複数のパワー素子5a〜5fの通電量を制御する。これにより、固定子3に印加される電圧あるいは電流が制御され、可動子2を所望の回転速度で動かすことができる。   A speed reference signal output by frequency division from the crystal oscillator output unit 16 and an actual rotational speed signal output from the rotational speed detection unit 14 based on the mover position signal output from the position signal generator 8 Are compared by the comparison unit 13. The output of the comparison unit 13 is transmitted to the power control unit 7 through the control amplifier unit 15 as an acceleration / deceleration command. The power control unit 7 controls the energization amounts of the plurality of power elements 5 a to 5 f of the power unit 6 according to the acceleration / deceleration command of the control amplifier unit 15. As a result, the voltage or current applied to the stator 3 is controlled, and the mover 2 can be moved at a desired rotational speed.

図9のB区間では、水晶発振器出力部16出力の速度基準信号の周期t0より回転数検出部14出力の実回転数信号の周期t2が長いため、比較部13は回転速度が遅いと判断して“H”レベル信号を出力し、制御アンプ部15から加速の速度制御信号をパワー制御部7に出力する。これにより、パワー制御部7はパワー部6の通電量を増やし回転数を上げるように動作する。C区間では、実回転数信号の周期t3が短いため、比較部13は回転速度が速いと判断して“L”レベル信号を出力し、制御アンプ部15から減速の速度制御信号をパワー制御部7に出力する。これにより、パワー制御部7はパワー部6の通電量を減少させ回転数を下げるように動作する。このようにして速度周期基準信号と実回転数周期が概ね一致するように速度制御が行われる。概ね一致とは、速度基準信号と実回転数信号の差分がゼロに収束するように加速、減速の指令が繰り返され制御されるが、微小な差分が残り完全なゼロにはならず微小な加速減速を指令を繰り返して所望の回転速度になるように安定することを意味する。なおA区間は、速度基準信号の周期t0と実回転数信号の周期t1とが完全に一致している状態を示しているが、加速減速指令が無い状態を維持するA区間の状態は実際には起きない。   In section B of FIG. 9, since the period t2 of the actual rotation speed signal output from the rotation speed detection section 14 is longer than the period t0 of the speed reference signal output from the crystal oscillator output section 16, the comparison section 13 determines that the rotation speed is slow. Then, an “H” level signal is output, and an acceleration speed control signal is output from the control amplifier unit 15 to the power control unit 7. As a result, the power control unit 7 operates to increase the energization amount of the power unit 6 and increase the rotational speed. In section C, since the period t3 of the actual rotational speed signal is short, the comparison unit 13 determines that the rotational speed is fast and outputs an “L” level signal, and sends a deceleration speed control signal from the control amplifier unit 15 to the power control unit. 7 is output. As a result, the power control unit 7 operates so as to decrease the energization amount of the power unit 6 and reduce the rotational speed. In this way, the speed control is performed so that the speed cycle reference signal and the actual rotation speed cycle substantially coincide. Approximate coincidence means that acceleration and deceleration commands are repeated and controlled so that the difference between the speed reference signal and the actual rotation speed signal converges to zero. This means that the deceleration is stabilized so as to reach a desired rotational speed by repeating the command. The section A shows a state where the period t0 of the speed reference signal and the period t1 of the actual rotational speed signal completely coincide with each other, but the state of the section A maintaining the state where there is no acceleration / deceleration command is actually Will not happen.

特開昭58−54335号公報JP 58-54335 A 特開平1−164287号公報JP-A-1-164287 特開昭59−52228号公報JP 59-52228 A

しかしながら上記従来の方法は、DC電源入力を前提としているため、商用交流電源などのAC電源入力に対応できる構成にはなっておらず、また速度制御の基準信号として水晶発振器を使用しているため、家電機器に使用されるACインダクションモータからの置き換えとしてのDCブラシレスモータを実現するには高価となる。また、電源事情の悪化などで電源の電圧変動や周波数変動があった場合、これに伴うモータの回転速度変動が機器の動作や効率などの性能に影響を与えるという課題がある。   However, since the above conventional method is based on the assumption of a DC power supply input, it is not configured to be compatible with an AC power input such as a commercial AC power supply, and a crystal oscillator is used as a speed control reference signal. It is expensive to realize a DC brushless motor as a replacement for an AC induction motor used in home appliances. In addition, when there is a voltage fluctuation or frequency fluctuation of the power supply due to deterioration of the power supply situation or the like, there is a problem that the rotation speed fluctuation of the motor accompanying this affects the performance such as the operation and efficiency of the device.

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、商用交流電源などのAC電源の直接入力が可能で、その商用電源の周波数に応じた速度で駆動が可能なAC入力DCブラシレスモータを提供するものである。言い換えれば、商用交流電源に直接接続でき、その周波数に応じた回転数で駆動されるインダクションモータの利便性を継承した高効率で安価なAC入力のDCブラシレスモータを提供するものである。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides an AC input DC brushless motor that can directly input an AC power source such as a commercial AC power source and can be driven at a speed corresponding to the frequency of the commercial power source. Is. In other words, an AC input DC brushless motor that can be directly connected to a commercial AC power source and inherits the convenience of an induction motor driven at a rotational speed corresponding to the frequency is provided.

また、電源事情の悪化などで商用電源の電圧変動や周波数変動があった場合においても、回転数変動を抑制しモータが搭載される機器の動作や性能に影響を与えないAC入力のDCブラシレスモータを提供するものである。   In addition, even if there is a voltage fluctuation or frequency fluctuation of the commercial power supply due to deterioration of the power supply situation, etc., an AC input DC brushless motor that suppresses fluctuations in the rotational speed and does not affect the operation and performance of the device on which the motor is mounted. Is to provide.

本発明のAC入力のDCブラシレスモータは、単相または複数相の駆動巻線と可動子とを少なくとも有するブラシレスモータ部と、前記駆動巻線に駆動電力を供給する複数のパワー素子と、前記複数のパワー素子の前記駆動電力を制御するパワー制御部と、前記可動子の位置に応じた可動子位置信号を発生する位置信号発生部と、前記可動子の速度制御信号を発生する速度制御部と、商用交流電源が入力される端子部とを備え、前記パワー制御部は、前記可動子位置信号と前記速度制御信号とが入力され、前記可動子位置信号によりオンオフ制御を行うパワー素子を前記複数のパワー素子から選択して前記可動子を駆動すると共に、前記速度制御信号により前記複数のパワー素子の通電量を制御するものであり、前記速度制御部は、前記端子部に入力される商用交流電源の周波数変動を低減あるいは無視する安定化部を有し、前記安定化部により変動が低減あるいは無視された周波数情報信号に基づいて前記可動子の速度を制御する前記速度制御信号を前記パワー制御部に出力するものであり、前記ブラシレスモータ部と、前記複数のパワー素子と、前記パワー制御部と、前記位置信号発生部と、前記速度制御部とを少なくとも内蔵し、前記端子部への商用交流電源の接続によって商用電源の周波数に応じた速度で駆動され、かつ前記安定化部によって商用交流電源の周波数変動に速度が影響されない構成としたものである。   An AC input DC brushless motor of the present invention includes a brushless motor unit having at least a single-phase or multiple-phase drive winding and a mover, a plurality of power elements that supply drive power to the drive winding, and the plurality A power control unit that controls the driving power of the power element, a position signal generation unit that generates a mover position signal corresponding to the position of the mover, and a speed control unit that generates a speed control signal of the mover, And a terminal unit to which a commercial AC power is input, and the power control unit includes the plurality of power elements that receive the mover position signal and the speed control signal and perform on / off control according to the mover position signal. The power element is selected from the power elements to drive the mover, and the energization amount of the plurality of power elements is controlled by the speed control signal, and the speed control unit includes the terminal A speed unit that controls a speed of the mover based on a frequency information signal that is reduced or ignored by the stabilization unit. A control signal is output to the power control unit, and includes at least the brushless motor unit, the plurality of power elements, the power control unit, the position signal generation unit, and the speed control unit, It is configured to be driven at a speed corresponding to the frequency of the commercial power supply by connecting the commercial AC power supply to the terminal section, and the speed is not affected by the frequency fluctuation of the commercial AC power supply by the stabilizing section.

これにより、電源事情の悪化などで商用電源の電圧変動や周波数変動があった場合においても、回転数変動を抑制しモータが搭載される機器の動作や性能に影響を与えないAC入力のDCブラシレスモータが実現できる。   As a result, even if there are voltage fluctuations or frequency fluctuations in the commercial power supply due to deterioration of power supply conditions, etc., AC input DC brushless that suppresses fluctuations in the rotational speed and does not affect the operation and performance of the device on which the motor is mounted. A motor can be realized.

本発明のAC入力のDCブラシレスモータは、商用交流電源と直接接続ができ、その電源周波数に応じた回転数で駆動されるというインダクションモータの利便性とDCブラシレスモータの高効率性能を安価に実現することができる。また、電源事情の悪化などで商用電源の電圧変動や周波数変動があった場合においても、回転数変動を抑制しモータが搭載される機器の動作や性能に影響を与えないという効果も奏する。そして、これまでインダクションモータが主に使用されてきた家電機器などの用途で、より高効率なDCブラシレスモータへの置き換えを促進し、これらモータが搭載される機器の省エネ性能の向上に貢献できる。   The AC input DC brushless motor of the present invention can be directly connected to a commercial AC power source, and realizes the convenience of the induction motor that is driven at the number of rotations according to the power frequency and the high efficiency performance of the DC brushless motor at low cost. can do. In addition, even when there is a voltage fluctuation or frequency fluctuation of the commercial power supply due to deterioration of the power supply situation, there is an effect that the rotation speed fluctuation is suppressed and the operation and performance of the device on which the motor is mounted is not affected. Then, in applications such as home appliances where induction motors have been mainly used so far, replacement with higher-efficiency DC brushless motors can be promoted, and the energy-saving performance of devices equipped with these motors can be improved.

本発明の実施の形態1の構成を示した図The figure which showed the structure of Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1の動作を説明した図The figure explaining operation | movement of Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1の動作を説明した図The figure explaining operation | movement of Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2の動作を説明した図The figure explaining operation | movement of Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態3の動作を説明した図The figure explaining operation | movement of Embodiment 3 of this invention 本発明のホール素子を使用した位置信号発生部の例の図Figure of example of position signal generator using Hall element of the present invention 本発明のシャント抵抗を使用した位置信号発生部の例の図Diagram of an example of a position signal generator using the shunt resistor of the present invention 従来のDCブラシレスモータの構成例を示した図The figure which showed the structural example of the conventional DC brushless motor 従来のDCブラシレスモータの構成例における動作を説明した図The figure explaining operation in the example of composition of the conventional DC brushless motor

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は以下の実施の形態に限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment.

(実施の形態1)
図1は、本発明のすべての実施形態に共通するAC入力のDCブラシレスモータの構成を示した図であり、図2はすべてに共通する動作について、図3は実施形態1における安定化部23のその動作について示した図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an AC input DC brushless motor common to all the embodiments of the present invention, FIG. 2 shows the operation common to all, and FIG. 3 shows the stabilization unit 23 in the first embodiment. It is the figure shown about the operation | movement.

図1の実施形態1のAC入力のDCブラシレスモータは、駆動巻線を有する固定子3と可動子2を有するモータ部4と、固定子3に駆動電力を供給する複数のMOSFETなどのパワー素子5a〜5fからなるパワー部6と、パワー素子5a,パワー素子5b,パワー素子5c,パワー素子5d,パワー素子5e,パワー素子5fの駆動電力を制御するパワー制御部7と、可動子2の位置に応じた可動子位置信号を発生する位置信号発生部8と、可動子2の速度制御信号を発生する速度制御部9と、商用交流電源1が入力される端子部10と、商用交流電源1を直流電圧に変換するAC/DC変換部11とを備える。   A DC brushless motor with an AC input according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes a stator 3 having drive windings, a motor unit 4 having a mover 2, and power elements such as a plurality of MOSFETs for supplying driving power to the stator 3. The power unit 6 composed of 5a to 5f, the power element 5a, the power element 5b, the power element 5c, the power element 5d, the power element 5e, the power control unit 7 for controlling the driving power of the power element 5f, and the position of the mover 2 A position signal generating unit 8 that generates a mover position signal according to the speed, a speed control unit 9 that generates a speed control signal for the mover 2, a terminal unit 10 to which the commercial AC power source 1 is input, and a commercial AC power source 1 And an AC / DC conversion unit 11 that converts the voltage into a DC voltage.

パワー制御部7は、可動子位置信号と速度制御信号とが入力され、可動子位置信号により、複数のパワー素子5a〜5fの中からオンオフ制御を行うパワー素子を選択して通電し、可動子2を駆動すると共に、速度制御信号によりそのパワー素子の通電量を制御するものである。   The power control unit 7 receives the mover position signal and the speed control signal, selects a power element for on / off control from the plurality of power elements 5a to 5f based on the mover position signal, and energizes the mover position signal. 2 is driven, and the energization amount of the power element is controlled by the speed control signal.

速度制御部9は、端子部10に入力される商用交流電源1の周波数変動を低減あるいは無視する安定化部23を有し、安定化部23により周波数変動が低減あるいは無視された周波数情報信号に基づいて可動子2の速度を制御する速度制御信号をパワー制御部7に出力する。   The speed control unit 9 includes a stabilization unit 23 that reduces or ignores frequency fluctuations of the commercial AC power supply 1 input to the terminal unit 10. The speed control unit 9 converts the frequency fluctuation signal into frequency information signals that have been reduced or ignored by the stabilization unit 23. Based on this, a speed control signal for controlling the speed of the mover 2 is output to the power control unit 7.

ここで、モータ部4と、複数のパワー素子5a〜5fからなるパワー部6と、パワー制御部7と、位置信号発生部8と、速度制御部9、端子部10、AC/DC変換部11とは一体化され、端子部10への商用交流電源1の接続によって商用電源の周波数に応じた速度で駆動されるAC入力のDCブラシレスモータを構成している。なお、AC/DC変換部については平滑用コンデンサを有していても、有していなくとも構わない。   Here, the motor unit 4, the power unit 6 including a plurality of power elements 5 a to 5 f, the power control unit 7, the position signal generation unit 8, the speed control unit 9, the terminal unit 10, and the AC / DC conversion unit 11. And an AC input DC brushless motor that is driven at a speed corresponding to the frequency of the commercial power source by connecting the commercial AC power source 1 to the terminal unit 10. Note that the AC / DC converter may or may not have a smoothing capacitor.

図2は、上記したAC入力のDCブラシレスモータの速度制御の共通する動作について、特に安定化部23を除く速度制御部9の動作を示したものである。   FIG. 2 shows the operation of the speed control unit 9 excluding the stabilization unit 23, particularly regarding the common operation of the speed control of the above-described AC input DC brushless motor.

周波数検出部12は、商用交流電源1の電源周波数を取り込み、安定化部23に入力し、安定化部23から出力された周波数を速度基準信号として出力する。また回転数検出部14は、位置信号発生部8から出力される可動子2の位置に応じた可動子位置信号を処理し、その周期を実回転数信号として出力する。これら速度基準信号と実回転数信号とは比較部13で比較される。比較部13の出力は、制御アンプ部15により増幅および制御安定化のための位相補償などの処理が行われ、加速指令または減速指令としてパワー制御部7に伝えられる。パワー制御部7は、制御アンプ部15からの出力によってパワー部6の複数のパワー素子5a〜5fの通電量を制御し、固定子3の印加電圧あるいは電流を制御して可動子2を駆動する。   The frequency detection unit 12 takes in the power supply frequency of the commercial AC power supply 1, inputs it to the stabilization unit 23, and outputs the frequency output from the stabilization unit 23 as a speed reference signal. The rotation speed detector 14 processes the mover position signal corresponding to the position of the mover 2 output from the position signal generator 8 and outputs the cycle as an actual rotation speed signal. The speed reference signal and the actual rotational speed signal are compared by the comparison unit 13. The output of the comparison unit 13 is subjected to processing such as phase compensation for amplification and control stabilization by the control amplifier unit 15, and is transmitted to the power control unit 7 as an acceleration command or a deceleration command. The power control unit 7 controls the energization amount of the plurality of power elements 5 a to 5 f of the power unit 6 by the output from the control amplifier unit 15, and controls the applied voltage or current of the stator 3 to drive the mover 2. .

図2のB区間では、安定化部23から出力される速度基準信号の周期t0と回転数検出部14から出力される実回転数信号の周期t2とを比較した結果、実回転数信号の周期t2のほうが長いため、比較部13はモータの回転速度が遅いと判断し“H”レベルの信号を出力する。その結果、制御アンプ部15は加速指令を出力する。C区間では、実回転数信号の周期t3が短く、比較部13はモータの回転速度が速いと判断し“L”レベルの信号を出力する。その結果、制御アンプ部15から減速指令を出力する。このようにして、商用交流電源1の周波数に応じた速度基準信号の周期と可動子位置信号をもとに回転数検出部より出力される実回転数信号の周期とが概ね一致するように可動子の速度は制御される。概ね一致とは、速度基準信号と実回転数信号の差分がゼロに収束するように加速、減速の指令が繰り返され制御されるが、微小な差分が残り完全なゼロにはならず微小な加速減速を指令を繰り返して所望の回転速度になるように安定することを意味する。なおA区間は、速度基準信号の周期と実回転数信号の周期とが完全に一致している状態を示しているが、加速減速指令が無い状態を維持するA区間の状態は実際には起きない。   In the section B of FIG. 2, the period t0 of the speed reference signal output from the stabilization unit 23 and the period t2 of the actual rotation speed signal output from the rotation speed detection unit 14 are compared. Since t2 is longer, the comparison unit 13 determines that the rotational speed of the motor is slow, and outputs an “H” level signal. As a result, the control amplifier unit 15 outputs an acceleration command. In section C, the period t3 of the actual rotational speed signal is short, and the comparison unit 13 determines that the rotational speed of the motor is fast and outputs an “L” level signal. As a result, the control amplifier unit 15 outputs a deceleration command. In this way, the cycle of the speed reference signal corresponding to the frequency of the commercial AC power supply 1 is movable so that the cycle of the actual rotational speed signal output from the rotational speed detector based on the mover position signal is substantially the same. The speed of the child is controlled. Approximate coincidence means that acceleration and deceleration commands are repeated and controlled so that the difference between the speed reference signal and the actual rotation speed signal converges to zero. This means that the deceleration is stabilized so as to reach a desired rotational speed by repeating the command. The section A shows a state in which the period of the speed reference signal and the period of the actual rotational speed signal completely coincide with each other. However, the state of the section A that maintains the state in which there is no acceleration / deceleration command actually occurs. Absent.

以下、図3を用いて、実施形態1の安定化部23の動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the stabilization unit 23 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

安定化部23は、商用交流電源1のA、B、C区間の平均周波数を周波数情報信号として抽出し、これを速度基準信号としてモータを制御する。このように商用交流電源の平均周波数を速度基準信号とすることにより、商用交流電源の周波数変動に対してモータの回転速度の変動を抑制し安定することができる。   The stabilization part 23 extracts the average frequency of A, B, and C section of the commercial alternating current power supply 1 as a frequency information signal, and controls a motor by using this as a speed reference signal. Thus, by using the average frequency of the commercial AC power supply as the speed reference signal, fluctuations in the rotational speed of the motor can be suppressed and stabilized with respect to frequency fluctuations in the commercial AC power supply.

なお、平均化の回数は図3の例では3回としたが、この限りではない。   In addition, although the frequency | count of averaging was made into 3 times in the example of FIG. 3, it is not this limitation.

(実施の形態2)
図4は、安定化部23を有する実施の形態2の動作を示すものである。以下これについて説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows the operation of the second embodiment having the stabilization unit 23. This will be described below.

図4において安定化部23は、商用交流電源1の周波数がA、B、C区間で、3回連続して同じ周期t1を抽出した場合、これを商用交流電源1の周波数情報信号とし、これまでの周期t0から新たに抽出した周期t1に出力情報を更新するように動作する。また、商用交流電源1の周波数がD区間のように一周期前の周波数と一時的に異なった場合は周波数情報信号として出力を更新せず、t1を維持するように動作する。これにより、瞬間的に商用交流電源が変動した場合のモータ回転速度の変動を防止することができ、所望の回転速度で安定した駆動が可能になる。   In FIG. 4, when the frequency of the commercial AC power supply 1 is A, B, and C intervals and the same period t1 is extracted three times in succession, the stabilization unit 23 sets this as the frequency information signal of the commercial AC power supply 1. The output information is updated to the newly extracted cycle t1 from the cycle t0 until. Further, when the frequency of the commercial AC power supply 1 is temporarily different from the frequency of the previous cycle as in the D section, the output is not updated as the frequency information signal, and the operation is performed to maintain t1. As a result, it is possible to prevent fluctuations in the motor rotation speed when the commercial AC power supply fluctuates instantaneously, and it becomes possible to drive stably at a desired rotation speed.

(実施の形態3)
図5は、安定化部23を有する実施の形態3の動作を示すものである。以下これについて説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 5 shows the operation of the third embodiment having the stabilization unit 23. This will be described below.

図5において安定化部23は、商用交流電源1の周波数をA、B、C区間で3回サンプリングし、サンプリングした周波数の多数決情報t1を周波数情報信号として出力する。サンプリングした周波数の多数決情報を周波数情報信号とし、これを速度基準信号とすることで、ノイズ等により異常な周波数を誤検出した場合においても正確な商用交流電源1の周波数を計測でき、所望の安定した回転速度でモータを駆動することができる。(なお、符号番号の空き番号について記す。符号22を指し示す構成要素は無く、空き番号である。)   In FIG. 5, the stabilization unit 23 samples the frequency of the commercial AC power supply 1 three times in the A, B, and C sections, and outputs majority information t1 of the sampled frequency as a frequency information signal. The majority information of the sampled frequency is used as a frequency information signal, and this is used as a speed reference signal, so that even when an abnormal frequency is erroneously detected due to noise or the like, the frequency of the commercial AC power supply 1 can be accurately measured, and desired stable The motor can be driven at the rotation speed. (In addition, it describes about the free number of a code number. There is no component which points to the code | symbol 22 and it is a free number.)

このように、実施の形態1〜3で示したAC入力のDCブラシレスモータは、安定化部23を備えることで、商用交流電源が電源事情の悪化により不安定となった場合においても、モータの回転速度を安定させる作用があり、モータを搭載する機器の性能悪化のへの影響を食い止めることができる。   As described above, the DC brushless motor of AC input shown in the first to third embodiments includes the stabilization unit 23, so that even when the commercial AC power supply becomes unstable due to deterioration of the power supply situation, It has the effect of stabilizing the rotational speed, and can prevent the deterioration of the performance of equipment equipped with a motor.

なお、図6、図7は、可動子2の位置に応じた信号を発生する位置信号発生部8の具体例であり、図6はホール素子18を使用した例、図7はシャント抵抗20を利用した例で、位置センサレス駆動などで用いられるものである。なお、図6に示すように、コンパレータ19を備える構成である。また、図7図6に示すように、OPアンプ21を備える構成である。   6 and 7 are specific examples of the position signal generator 8 that generates a signal corresponding to the position of the mover 2. FIG. 6 shows an example in which the Hall element 18 is used, and FIG. This is an example used for position sensorless driving. In addition, as shown in FIG. 6, it is the structure provided with the comparator 19. As shown in FIG. Also, as shown in FIG. 7 and FIG.

以上のように本発明のAC入力のDCブラシレスモータは、商用交流電源と直接接続ができ、その電源周波数に応じた回転数で駆動されるというインダクションモータの利便性とDCブラシレスモータの高効率性能を安価に実現することができる。また、商用電源の周波数が異なる地域でも安定した回転数で駆動でき、機器の効率性能などを損なわないAC入力のDCブラシレスモータが実現できるという効果も奏する。更に、電源事情の悪化などで商用電源の電圧変動や周波数変動があった場合においても、回転数変動を抑制しモータが搭載される機器の動作や性能に影響を与えないという効果も奏する。   As described above, the AC input DC brushless motor of the present invention can be directly connected to a commercial AC power supply and is driven at a rotational speed corresponding to the power supply frequency, and the high efficiency performance of the DC brushless motor. Can be realized at low cost. In addition, there is an effect that an AC input DC brushless motor that can be driven at a stable rotational speed even in a region where the frequency of the commercial power source is different and does not impair the efficiency performance of the device can be realized. Furthermore, even when there are voltage fluctuations and frequency fluctuations of the commercial power supply due to the deterioration of the power supply situation, there is an effect that the rotation speed fluctuation is suppressed and the operation and performance of the device on which the motor is mounted are not affected.

なお、上記にてDCブラシレスモータと記載したが、別の呼称によれば直流ブラシレスモータと記載されることもある。同じく、AC入力と記載したが、別の呼称によれば交流入力と記載されることもある。   In addition, although it described as a DC brushless motor above, according to another name, it may be described as a DC brushless motor. Similarly, although described as AC input, according to another name, it may be described as AC input.

本発明のAC入力のDCブラシレスモータは、これまでインダクションモータが主に使用されてきた空調機器などの家電機器に利用可能で、これらの機器において、より高効率なDCブラシレスモータへの置き換えを促進し、これらモータが搭載される機器の省エネ性能の向上に貢献できる。   The AC input DC brushless motor of the present invention can be used for home appliances such as air conditioners in which induction motors have been mainly used so far, and in these devices, replacement with higher efficiency DC brushless motors is promoted. And it can contribute to the improvement of the energy-saving performance of equipment equipped with these motors.

1 商用交流電源
2 可動子
3 固定子
4 モータ部
5a、5b、5c、5d、5e、5f パワー素子
6 パワー部
7 パワー制御部
8 位置信号発生部
9 速度制御部
10 端子部
11 AC/DC変換部
12 周波数検出部
13 比較部
14 回転数検出部
15 制御アンプ部
16 水晶発振器出力部
17 DC電源部
18 ホール素子
19 コンパレータ
20 シャント抵抗
21 OPアンプ
23 安定化部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial AC power supply 2 Movable element 3 Stator 4 Motor part 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f Power element 6 Power part 7 Power control part 8 Position signal generation part 9 Speed control part 10 Terminal part 11 AC / DC conversion Section 12 Frequency detection section 13 Comparison section 14 Rotation speed detection section 15 Control amplifier section 16 Crystal oscillator output section 17 DC power supply section 18 Hall element 19 Comparator 20 Shunt resistor 21 OP amplifier 23 Stabilization section

Claims (4)

単相または複数相の駆動巻線と可動子とを少なくとも有するモータ部と、前記駆動巻線に駆動電力を供給する複数のパワー素子と、前記複数のパワー素子の前記駆動電力を制御するパワー制御部と、前記可動子の位置に応じた可動子位置信号を発生する位置信号発生部と、前記可動子の速度制御信号を発生する速度制御部と、商用交流電源が入力される端子部とを備え、
前記パワー制御部は、前記可動子位置信号と前記速度制御信号とが入力され、前記可動子位置信号によりオンオフ制御を行うパワー素子を前記複数のパワー素子から選択して前記可動子を駆動すると共に、前記速度制御信号により前記複数のパワー素子の通電量を制御するものであり、
前記速度制御部は、前記端子部に入力される商用交流電源の周波数変動を低減あるいは無視する安定化部を有し、前記安定化部により変動が低減あるいは無視された周波数情報信号に基づいて前記可動子の速度を制御する前記速度制御信号を前記パワー制御部に出力するものであり、
前記モータ部と、前記複数のパワー素子と、前記パワー制御部と、前記位置信号発生部と、前記速度制御部とを少なくとも内蔵し、前記端子部への商用交流電源の接続によって商用電源の周波数に応じた速度で駆動され、かつ前記安定化部によって商用交流電源の周波数変動に速度が影響されない構成としたAC入力のDCブラシレスモータ。
A motor unit having at least a single-phase or multiple-phase driving winding and a mover, a plurality of power elements for supplying driving power to the driving winding, and power control for controlling the driving power of the plurality of power elements A position signal generating unit that generates a mover position signal corresponding to the position of the mover, a speed control unit that generates a speed control signal of the mover, and a terminal unit to which commercial AC power is input. Prepared,
The power control unit receives the mover position signal and the speed control signal, selects a power element that performs on / off control based on the mover position signal from the plurality of power elements, and drives the mover. , Controlling the energization amount of the plurality of power elements by the speed control signal,
The speed control unit includes a stabilization unit that reduces or ignores frequency fluctuations of the commercial AC power input to the terminal unit, and the speed control unit is based on the frequency information signal whose fluctuations are reduced or ignored by the stabilization unit. The speed control signal for controlling the speed of the mover is output to the power control unit,
The motor unit, the plurality of power elements, the power control unit, the position signal generation unit, and the speed control unit are built in at least, and the frequency of the commercial power supply is connected by connecting the commercial AC power source to the terminal unit. An AC input DC brushless motor configured to be driven at a speed corresponding to the speed and not affected by the frequency fluctuation of the commercial AC power supply by the stabilizing unit.
安定化部は、商用交流電源の平均周波数を周波数情報信号として出力する請求項1記載のDCブラシレスモータ。 The DC brushless motor according to claim 1, wherein the stabilization unit outputs an average frequency of the commercial AC power supply as a frequency information signal. 安定化部は、商用交流電源の周波数が複数回連続して同じである場合、前記商用交流電源の周波数を周波数情報信号として出力を更新し、前記商用交流電源の周波数が少なくとも一周期前の周波数と異なる場合、周波数情報信号として出力を更新しない請求項1記載のDCブラシレスモータ。 When the frequency of the commercial AC power supply is the same for a plurality of times, the stabilization unit updates the output as the frequency information signal using the frequency of the commercial AC power supply, and the frequency of the commercial AC power supply is at least one cycle before the frequency. The DC brushless motor according to claim 1, wherein the output is not updated as a frequency information signal when the frequency information signal is different. 安定化部は、商用交流電源の周波数を3回以上サンプリングし、前記サンプリングした周波数の多数決情報を周波数情報信号として出力する請求項1記載のDCブラシレスモータ。 2. The DC brushless motor according to claim 1, wherein the stabilization unit samples the frequency of the commercial AC power source three times or more and outputs majority information of the sampled frequency as a frequency information signal.
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