JP4147382B2

JP4147382B2 - DC brushless motor parallel drive circuit

Info

Publication number: JP4147382B2
Application number: JP2002170135A
Authority: JP
Inventors: 温大久保; 幸一松田
Original assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: JP2004015979A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台のファンやポンプ等を同一速度で運転するために互いに並列接続された複数台のＤＣブラシレスモータを駆動するための並列駆動回路に関し、特に低騒音が要求される用途に適用して好適な並列駆動回路に関する者である。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、この種の並列駆動回路を特願２００１−２２２４１２（以下、先願という）として出願している。
まず、この先願発明を以下に説明する。
【０００３】
図６は先願発明に係る駆動回路の全体構成を示しており、２台のＤＣブラシレスモータＭＡ，ＭＢを１台の駆動回路によって駆動する場合のものである。図６において、Ｅは直流電源であり、この直流電源Ｅには、半導体スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６からなる三相ブリッジ回路が接続されている。この三相ブリッジ回路の各相出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗには同一構成のＤＣブラスレスモータＭＡ，ＭＢが並列に接続されており、それぞれに設けられたホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷはロータ位置検出回路２１，２２に接続されている。
【０００４】
これらの検出回路２１，２２から出力される各モータＭＡ，ＭＢのロータ位置検出信号は信号選択回路４０に入力され、どちらのモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号を使用するかを切り替えて選択可能となっている。そして、この信号選択回路４０からは、選択したモータの位置検出信号に応じてスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６をオン・オフさせるために、スイッチング信号発生回路３０に対する制御信号が出力される。
なお、図６において、１１はステータ、１２はロータ、ＣＵ，ＣＶ，ＣＷはステータ１１の各相コイルである。
【０００５】
信号選択回路４０は、図７に示すようにモータＭＡの位置検出信号が入力されるＸＯＲ（排他的論理和）ゲートＩＣ１，ＩＣ２と、ＸＯＲゲートＩＣ２の出力側に接続されたＮＡＮＤゲートＩＣ３〜ＩＣ７と、モータＭＢの位置検出信号が入力されるＮＡＮＤゲートＩＣ８〜ＩＣ１０と、プルアップ抵抗等の抵抗Ｒ１〜Ｒ１０と、コンデンサＣ１と、ＮＡＮＤゲートＩＣ５〜ＩＣ１０の出力側のダイオードＤ１〜Ｄ７と、出力側のトランジスタＴＲ１〜ＴＲ３とから構成されている。
この信号選択回路４０は、図８に示すようなモータＭＡ，ＭＢの各相のロータ位置検出信号が入力された際に、スイッチング信号発生回路３０に対してモータＭＡ，ＭＢの１相または２相のスイッチング素子を駆動させるための制御信号をトランジスタＴＲ１〜ＴＲ３から出力するように動作する。
【０００６】
以下、図６の回路の動作を、図７、図８を参照しつつ説明する。
いま、モータＭＡ，ＭＢが同期して同一速度で運転されているとすると、それぞれのロータ位置検出信号は図８のように同期して出力されている。なお、図８では、モータＭＡに関する信号をＡ、モータＭＢに関する信号をＢで示している。
ここで、図８に示した各モータＭＡ，ＭＢのロータ位置検出信号は、図６におけるホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの出力信号と実質的に等しい。
【０００７】
両方のモータＭＡ，ＭＢをロータ位置検出信号に同期させて運転するためには、図８のロータ回転角（空間角）が０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°のタイミングで位置検出信号が変化するのに合わせて、スイッチング信号発生回路３０から出力されるスイッチング信号を変化させる必要がある。
【０００８】
一方、図８における回転角が０°〜６０°の間、６０°〜１２０°の間、１２０°〜１８０°の間、１８０°〜２４０°の間、２４０°〜３００°の間、３００°〜０°の間は、各モータＭＡ，ＭＢともに位置検出信号に変化がなく、一定の状態を保っている（例えば、０°〜６０°の間はモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号としてＵ相及びＷ相の信号が検出される状態が続き、６０°〜１２０°の間はモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号としてＵ相のみの信号が検出される状態が続く）。
【０００９】
従って、上述したようにロータ位置検出信号に変化がなく一定の状態を保っている間に、モータＭＡの位置検出信号とモータＭＢの位置検出信号とを切り替えても何ら悪影響はない。
例えば、モータＭＡの位置検出信号を用いてモータＭＡを駆動するためのスイッチング信号（モータＭＡ，ＭＢは並列に接続されているので、モータＭＢを駆動するためのスイッチング信号でもあり得る）を出力している時に、他方のモータＭＢの位置検出信号に切り替えてモータＭＢを駆動するためのスイッチング信号（同じくモータＭＡを駆動するためのスイッチング信号でもあり得る）を出力するようにしても、この切替が位置検出信号に変化がない期間に行われるのであれば、切り替えた瞬間にモータの印加電圧が急変する心配はない。また、ロータ位置検出信号の周期よりも短い周期で駆動を切り替えるようにすれば、動作が不安定になるおそれも少ない。
【００１０】
このため、この従来技術では、角度が０°〜６０°の間、６０°〜１２０°の間、１２０°〜１８０°の間、１８０°〜２４０°の間、２４０°〜３００°の間、３００°〜０°（３６０°）の間である３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、３３０°の時点で、信号選択回路４０によりモータＭＡ，ＭＢのロータ位置検出信号をモータ間で交互に切り替えて選択するようにし、この選択したロータ位置検出信号に基づいてモータＭＡ，ＭＢを駆動するためのスイッチング信号を出力させている。
【００１１】
つまり、図８に示す如く、例えば３３０°〜３０°の間はモータＭＡのロータ位置検出信号を選択しており、この信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０はＵ相コイルＣＵ、Ｗ相コイルＣＷに通電する（期間はそれぞれ異なる）ようにスイッチング信号を出力する。また、３０°〜９０°の間はモータＭＢのロータ位置検出信号を選択しており、この信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０はＵ相コイルＣＵ、Ｗ相コイルＣＷに通電する（期間はそれぞれ異なる）ようにスイッチング信号を作成する。
以後同様に、９０°〜１５０°の間はモータＭＡのロータ位置検出信号を選択し、この信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０はＵ相コイルＣＵ、Ｖ相コイルＣＶに通電するようにスイッチング信号を作成し、１５０°〜２１０°の間はモータＭＢのロータ位置検出信号を選択し、この信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０はＵ相コイルＣＵ、Ｖ相コイルＣＶに通電するようにスイッチング信号を作成する。
【００１２】
図８では、説明の便宜上、角度が３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、３３０°でモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号を切り替えているが、切り替え角度はこれらの値に限られるものではなく、前述のように０°〜６０°の間、６０°〜１２０°の間、１２０°〜１８０°の間、１８０°〜２４０°の間、２４０°〜３００°の間、３００°〜０°（３６０°）の間であって、モータＭＡ，ＭＢの位置検出信号に変化がない角度で切り替えれば同様の効果を得ることができる。
【００１３】
なお、図７に示した信号選択回路４０の動作を確認すると、例えば図８の３０°〜６０°の間のモータＭＡ，ＭＢのロータ位置検出信号（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）を何れも論理（１，０，１）で表し、これらが図７のモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号として入力されているとすると、図７の論理回路によって出力側トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の出力信号の論理は（１，０，１）であり、次の６０°〜９０°の間のモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）を何れも論理（１，０，０）とすると、出力側トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の出力信号の論理は（１，０，０）となり、図８の３０°〜９０°の期間における信号選択回路の出力（制御信号）の変化と一致していることが判る。
【００１４】
以上のような動作により、２台のモータＭＡ，ＭＢをロータ位置検出信号に同期させて単一の駆動回路により安定的に並列駆動することが可能になっている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、モータが停止しているとき、２台のモータＭＡ，ＭＢが常に同期して（ロータの位置が同一の位置で）停止しているとは限らない。
両モータが同期していない状態から運転を開始して急激に速度を上げると、同期に引き込むまでは大きな循環電流が不規則に流れてモータから大きな騒音が発生する場合がある。
また、場合によっては両モータがいつまでたっても同期せず、大きな騒音を発生し続けるという問題があった。
【００１６】
そこで本発明は、非同期状態での運転に起因する騒音を低減するようにしたＤＣブラシレスモータの並列駆動回路を提供しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、互いに並列接続された複数台のＤＣブラシレスモータを複数の半導体スイッチング素子を有する駆動回路により同一速度で駆動するために、スイッチング信号発生手段が、各モータのロータ位置検出信号を用いて前記スイッチング素子のスイッチング信号を作成するＤＣブラシレスモータの並列駆動回路であって、
各モータのロータ位置検出信号が変化しない期間内に、スイッチング信号の作成に用いるロータ位置検出信号を各モータ間で切り替えると共に、切り替え後のモータのロータ位置検出信号を用いてスイッチング信号を作成するように、前記スイッチング信号発生手段に対して制御信号を出力する信号選択手段を備えた並列駆動回路において、
始動後の一定期間は各モータを低速で運転し、前記一定期間経過後に各モータを所定速度まで加速する速度制御手段を備えたものである。
【００１８】
請求項２に記載した発明は、互いに並列接続された複数台のＤＣブラシレスモータを複数の半導体スイッチング素子を有する駆動回路により同一速度で駆動するために、スイッチング信号発生手段が、各モータのロータ位置検出信号を用いて前記スイッチング素子のスイッチング信号を作成するＤＣブラシレスモータの並列駆動回路であって、
各モータのロータ位置検出信号が変化しない期間内に、スイッチング信号の作成に用いるロータ位置検出信号を各モータ間で切り替えると共に、切り替え後のモータのロータ位置検出信号を用いてスイッチング信号を作成するように、前記スイッチング信号発生手段に対して制御信号を出力する信号選択手段を備えた並列駆動回路において、
各モータのロータ位置検出信号の誤差を検出する位置信号誤差検出手段と、
始動後に各モータを低速で運転すると共に、この低速運転中に前記位置信号誤差検出手段により検出される誤差が規定値以下になった後に各モータを所定速度まで加速する速度制御手段と、を備えたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は本発明の第１実施形態に係る駆動回路の全体構成を示しており、２台のＤＣブラシレスモータＭＡ，ＭＢを１台の駆動回路によって駆動する場合のものである。なお、図６と同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
【００２０】
図１において、直流電源Ｅ、半導体スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６からなる三相ブリッジ回路、ＤＣブラスレスモータＭＡ，ＭＢ、ホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ、ロータ位置検出回路２１，２２、信号選択回路４０及びスイッチング信号発生回路３０の接続構成は図６と同一である。
５０はモータＭＡ，ＭＢの速度を設定する速度設定回路であり、この回路５０による設定速度が速度制御回路６０に送られ、速度制御回路６０が前記設定速度に従ってモータＭＡ，ＭＢを回転させるようにスイッチング信号発生回路３０を介してスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のオン、オフを制御している。
【００２１】
ここで、モータＭＡ，ＭＢを低速で運転する場合には、モータＭＡ，ＭＢに印加する電圧が低いため、例えばモータＭＡ，ＭＢの同期がずれていたとしても余り大きな循環電流は流れない。従って、モータＭＡ，ＭＢからはほとんど騒音を発生しない。また、低速では、モータに流れる電流の変化が遅いため、容易に同期に達する特性がある。
【００２２】
本発明はこれらの点に着目したものであり、請求項１記載の発明では、始動後はしばらく低速で運転し、この低速運転中に各モータを同期させてから所定の速度まで加速するようにした。
更に、複数台のモータが同期して回転する状態になれば、各モータのロータ位置検出信号の誤差もほとんどなくなる。従って、請求項２記載の発明では、低速運転時の各モータのロータ位置検出信号の誤差を検出し、その誤差が規定値以下になったら同時状態に達したと判断して加速を開始し、所定の速度まで加速するようにした。
【００２３】
図２は、図１における速度設定回路５０の出力を示している。図２において、速度設定回路５０は時刻ｔ１（始動時）において設定速度をＶ１（速度設定回路５０の出力は電圧値であるが、設定速度Ｖ１に相当する電圧値も便宜的にＶ１とする。以後の、Ｖ２についても同様）に立ち上げ、この設定速度Ｖ１を速度制御回路６０に出力する。その後、時刻ｔ２まで設定速度Ｖ１を維持し、時刻ｔ２以後に速度を徐々に上げて設定速度Ｖ２まで上昇させる。
このように始動時から一定時間はモータＭＡ，ＭＢを低速運転し、その後、徐々に加速することにより、モータＭＡ，ＭＢは時刻ｔ１〜ｔ２間の低速運転中に同期状態となり、その後、所定速度まで加速されることになる。
【００２４】
次に、図３は本発明の第２実施形態を示す回路図である。この実施形態では、各モータＭＡ，ＭＢのロータ位置検出信号が位置信号誤差検出回路７０に入力されており、ロータ位置検出信号の誤差が規定値以上か規定値以下かを判別した結果が出力として速度設定回路５０に加えられている。
なお、他の構成は図１と同様である。
【００２５】
図４は、位置信号誤差検出回路７０の出力と速度設定回路５０の出力（設定速度）との関係を示している。
始動時である時刻ｔ３以後、両モータＭＡ，ＭＢの同期がとれておらず、ロータ位置検出信号の誤差が大きい状態では、設定速度がＶ１に維持されている。その後、時刻ｔ４においてロータ位置検出信号の誤差が規定値以下になると位置信号誤差検出回路７０の出力が変化し、速度設定回路５０から出力される速度が徐々に上昇し始めて設定速度Ｖ２まで加速する。
これにより、両モータＭＡ，ＭＢのロータ位置検出信号の誤差が規定値以下になった時点、つまり両モータＭＡ，ＭＢがほぼ同期状態に達した時点から加速を開始することができるので、非同期状態での急激な加速による騒音が発生するおそれはない。
【００２６】
図５は、この実施形態において、モータＭＡ，ＭＢの同期が若干ずれている状態の動作を示すタイミングチャートである。
両モータＭＡ，ＭＢのロータ位置検出信号の誤差は、図示するようにＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相について発生する。位置信号誤差検出回路７０では、これら三相の誤差をすべて使用することも可能であるが、回路構成の複雑化によるコストの上昇を避けるためには、一相または二相の誤差を使用すれば良い。
なお、ロータ位置検出信号の誤差は、各モータＭＡ，ＭＢのロータ位置検出信号の排他的論理和から容易に検出することができる。
【００２７】
図５に示すように、モータＭＡ，ＭＢの同期が若干ずれている状態でも、ロータ位置検出信号に変化がなく一定の状態を保っている期間、例えば、角度が１５°〜６０°の間、７５°〜１２０°の間、１３５°〜１８０°の間、１９５°〜２４０°の間、２５５°〜３００°の間、３１５°〜０°（３６０°）の間である３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、３３０°の時点で、信号選択回路４０によりモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号をモータ間で交互に切り替えて選択し、この選択した位置検出信号に基づいてモータＭＡ，ＭＢを駆動するためのスイッチング信号を出力させる。
【００２８】
つまり、３３０°〜３０°の間はモータＭＡの位置検出信号を選択し、この信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０はＵ相コイルＣＵ、Ｗ相コイルＣＷに通電する（期間はそれぞれ異なる）ようにスイッチング信号を出力する。また、３０°〜９０°の間はモータＭＢの位置検出信号を選択し、この信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０はＵ相コイルＣＵ、Ｗ相コイルＣＷに通電する（期間はそれぞれ異なる）ようにスイッチング信号を作成する。
以後同様に、９０°〜１５０°の間はモータＭＡの位置検出信号を選択し、この信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０はＵ相コイルＣＵ、Ｖ相コイルＣＶに通電するようにスイッチング信号を作成し、１５０°〜２１０°の間はモータＭＢの位置検出信号を選択し、この信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０はＵ相コイルＣＵ、Ｖ相コイルＣＶに通電するようにスイッチング信号を作成する。
【００２９】
なお、両モータＭＡ，ＭＢが同期すると、ロータ位置検出信号は前述の図８のようになり、ロータ位置検出信号の誤差もなくなる。この実施形態では、両モータＭＡ，ＭＢが同期した後も、例えば３０°、９０°、１５０°、……の時点で信号選択回路４０によりモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号をモータ間で交互に切り替えて選択し、この選択した位置検出信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０がスイッチング信号を出力させればよい。
【００３０】
以上のように、２台のモータＭＡ，ＭＢが同期していない状態で始動する際には一定期間低速運転し、その後、所定速度まで加速することにより、始動時の騒音を抑制し、その後は両モータＭＡ，ＭＢをロータ位置検出信号に同期させて単一の駆動回路により安定的に並列駆動することが可能である。
【００３１】
また、モータＭＡ，ＭＢへの印加電圧が等価的に正弦波となるようにスイッチング素子をＰＷＭ（パルス幅変調）制御する正弦波ＰＷＭ制御方式が良く知られている。この方式をスイッチング信号発生回路３０に適用してＰＷＭパルスによりスイッチング素子を駆動することにより、モータＭＡ，ＭＢを一層安定して動作させることが可能である。
上記実施形態では２台のＤＣブラシレスモータを並列運転する場合について説明したが、本発明は３台以上のモータを並列運転する場合にも適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数台のＤＣブラシレスモータを、単一の駆動回路により低騒音で安定的に並列駆動することができ、低騒音が要求される複数台のファンやポンプ等の並列駆動装置を低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す回路図である。
【図２】図１における速度設定回路の動作説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す回路図である。
【図４】図２における速度設定回路及び位置信号誤差検出回路の動作説明図である。
【図５】各モータのロータ位置検出信号に誤差がある場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】従来技術を示す回路図である。
【図７】図６における信号選択回路の構成を示す回路図である。
【図８】図６の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
Ｅ直流電源
Ｔ１〜Ｔ６スイッチング素子
Ｕ，Ｖ，Ｗ出力端子
ＭＡ，ＭＢＤＣブラシレスモータ
ＣＵ，ＣＶ，ＣＷコイル
ＨＵ，ＨＶ，ＨＷホール素子
１１ステータ
１２ロータ
２１，２２ロータ位置検出回路
３０スイッチング信号発生回路
４０信号選択回路
５０速度設定回路
６０速度制御回路
７０位置信号誤差検出回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a parallel drive circuit for driving a plurality of DC brushless motors connected in parallel with each other in order to operate a plurality of fans, pumps, and the like at the same speed, and is particularly applicable to applications requiring low noise. Thus, it is related to a suitable parallel drive circuit.
[0002]
[Prior art]
The present applicant has previously filed this kind of parallel drive circuit as Japanese Patent Application No. 2001-22412 (hereinafter referred to as the prior application).
First, the invention of the prior application will be described below.
[0003]
FIG. 6 shows the overall configuration of the drive circuit according to the invention of the prior application, in which two DC brushless motors MA and MB are driven by one drive circuit. In FIG. 6, E is a DC power source, and a three-phase bridge circuit composed of semiconductor switching elements T1 to T6 is connected to the DC power source E. The DC brassless motors MA, MB having the same configuration are connected in parallel to the phase output terminals U, V, W of the three-phase bridge circuit, and the hall elements HU, HV, HW provided in the respective phases are rotor positions. The detection circuits 21 and 22 are connected.
[0004]
The rotor position detection signals of the motors MA and MB output from the detection circuits 21 and 22 are input to the signal selection circuit 40, and the motor MA and MB position detection signals to be used can be switched and selected. It has become. The signal selection circuit 40 outputs a control signal for the switching signal generation circuit 30 to turn on / off the switching elements T1 to T6 according to the selected position detection signal of the motor.
In FIG. 6, 11 is a stator, 12 is a rotor, and CU, CV, and CW are phase coils of the stator 11.
[0005]
As shown in FIG. 7, the signal selection circuit 40 includes XOR (exclusive OR) gates IC1 and IC2 to which the position detection signal of the motor MA is input, and NAND gates IC3 to IC7 connected to the output side of the XOR gate IC2. NAND gates IC8 to IC10 to which the position detection signal of the motor MB is input, resistors R1 to R10 such as pull-up resistors, capacitors C1, diodes D1 to D7 on the output side of the NAND gates IC5 to IC10, and outputs Side transistors TR1 to TR3.
When the rotor position detection signal of each phase of the motors MA and MB as shown in FIG. 8 is input, the signal selection circuit 40 is connected to the switching signal generation circuit 30 by one or two phases of the motors MA and MB. The transistors TR1 to TR3 operate so as to output control signals for driving the switching elements.
[0006]
The operation of the circuit of FIG. 6 will be described below with reference to FIGS.
Now, assuming that the motors MA and MB are operated at the same speed in synchronization, the respective rotor position detection signals are output in synchronization as shown in FIG. In FIG. 8, a signal related to the motor MA is indicated by A, and a signal related to the motor MB is indicated by B.
Here, the rotor position detection signals of the motors MA and MB shown in FIG. 8 are substantially equal to the output signals of the Hall elements HU, HV and HW in FIG.
[0007]
In order to operate both motors MA and MB in synchronization with the rotor position detection signal, the rotor rotation angle (space angle) in FIG. 8 is 0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 °, 300 °. It is necessary to change the switching signal output from the switching signal generation circuit 30 as the position detection signal changes with timing.
[0008]
On the other hand, the rotation angle in FIG. 8 is between 0 ° and 60 °, between 60 ° and 120 °, between 120 ° and 180 °, between 180 ° and 240 °, between 240 ° and 300 °, and 300 °. Between 0 ° and 0 °, the position detection signals of the motors MA and MB remain unchanged and remain constant (for example, between 0 ° and 60 °, the U phase is used as the position detection signal of the motors MA and MB). In addition, a state in which a W-phase signal is detected continues, and a state in which only a U-phase signal is detected as a position detection signal for the motors MA and MB continues between 60 ° and 120 °.
[0009]
Therefore, there is no adverse effect even if the position detection signal of the motor MA and the position detection signal of the motor MB are switched while the rotor position detection signal remains unchanged and remains constant as described above.
For example, a switching signal for driving the motor MA using the position detection signal of the motor MA (the motors MA and MB are connected in parallel and may be a switching signal for driving the motor MB) is output. In this case, even if the switching signal for driving the motor MB by switching to the position detection signal of the other motor MB (which may also be a switching signal for driving the motor MA) is output. If it is performed during a period when there is no change in the position detection signal, there is no fear that the applied voltage of the motor changes suddenly at the moment of switching. Further, if the drive is switched at a cycle shorter than the cycle of the rotor position detection signal, the operation is less likely to become unstable.
[0010]
For this reason, in this prior art, the angle is between 0 ° and 60 °, between 60 ° and 120 °, between 120 ° and 180 °, between 180 ° and 240 °, between 240 ° and 300 °, At the time of 30 °, 90 °, 150 °, 210 °, 270 °, 330 ° between 300 ° and 0 ° (360 °), the signal selection circuit 40 causes the rotor position detection signals of the motors MA and MB to be transmitted to the motor. The switching signals for driving the motors MA and MB are output based on the selected rotor position detection signal.
[0011]
That is, as shown in FIG. 8, for example, the rotor position detection signal of the motor MA is selected between 330 ° and 30 °, and based on this signal, the switching signal generation circuit 30 performs the U-phase coil CU and the W-phase coil CW. A switching signal is output so that current is supplied to the power supply (periods are different). Further, the rotor position detection signal of the motor MB is selected between 30 ° and 90 °, and based on this signal, the switching signal generation circuit 30 energizes the U-phase coil CU and the W-phase coil CW (periods are respectively Create a switching signal as follows.
Thereafter, similarly, the rotor position detection signal of the motor MA is selected between 90 ° and 150 °, and based on this signal, the switching signal generating circuit 30 switches the switching signal to energize the U-phase coil CU and V-phase coil CV. The rotor position detection signal of the motor MB is selected between 150 ° and 210 °, and based on this signal, the switching signal generating circuit 30 switches the switching signal so that the U-phase coil CU and the V-phase coil CV are energized. Create
[0012]
In FIG. 8, for convenience of explanation, the position detection signals of the motors MA and MB are switched at angles of 30 °, 90 °, 150 °, 210 °, 270 °, and 330 °, but the switching angle is limited to these values. Not between 0 ° and 60 °, between 60 ° and 120 °, between 120 ° and 180 °, between 180 ° and 240 °, between 240 ° and 300 °, as described above. A similar effect can be obtained if the position detection signals of the motors MA and MB are switched at an angle between 0 ° and 0 ° (360 °) with no change.
[0013]
When the operation of the signal selection circuit 40 shown in FIG. 7 is confirmed, for example, any of the rotor position detection signals (U phase, V phase, W phase) of the motors MA, MB in FIG. Are also represented by logic (1, 0, 1), and these are input as position detection signals of the motors MA and MB in FIG. 7, the output side transistors TR1, TR2, TR3 (U-phase) are obtained by the logic circuit in FIG. , V phase, W phase) output signal logic is (1, 0, 1), and position detection signals (U phase, V phase, W phase) of motor MA, MB between 60 ° and 90 ° ) Is logic (1, 0, 0), the logic of the output signals of the output side transistors TR1, TR2, TR3 (U phase, V phase, W phase) is (1, 0, 0). Coincides with the change of the output (control signal) of the signal selection circuit in the period of 30 ° to 90 ° Understood.
[0014]
Through the operation as described above, the two motors MA and MB can be stably driven in parallel by a single drive circuit in synchronization with the rotor position detection signal.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above prior art, when the motor is stopped, the two motors MA and MB are not always stopped synchronously (at the same rotor position).
If the operation is started from a state in which the two motors are not synchronized and the speed is rapidly increased, a large circulating current may flow irregularly and a large noise may be generated from the motors until the motors are synchronized.
Further, in some cases, there has been a problem in that both motors are not synchronized indefinitely and continue to generate large noises.
[0016]
Accordingly, the present invention is intended to provide a parallel drive circuit for a DC brushless motor in which noise caused by operation in an asynchronous state is reduced.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is directed to switching signal generating means for driving a plurality of DC brushless motors connected in parallel to each other at the same speed by a driving circuit having a plurality of semiconductor switching elements. Is a parallel drive circuit of a DC brushless motor that creates a switching signal of the switching element using a rotor position detection signal of each motor,
While the rotor position detection signal of each motor does not change, the rotor position detection signal used for generating the switching signal is switched between the motors, and the switching signal is generated using the rotor position detection signal of the motor after switching. In addition, in a parallel drive circuit including signal selection means for outputting a control signal to the switching signal generation means,
Each motor is operated at a low speed for a certain period after starting, and speed control means for accelerating each motor to a predetermined speed after the certain period has elapsed is provided.
[0018]
According to the second aspect of the present invention, in order to drive a plurality of DC brushless motors connected in parallel to each other at the same speed by a drive circuit having a plurality of semiconductor switching elements, the switching signal generating means includes a rotor position of each motor. A DC brushless motor parallel drive circuit that creates a switching signal of the switching element using a detection signal,
While the rotor position detection signal of each motor does not change, the rotor position detection signal used for generating the switching signal is switched between the motors, and the switching signal is generated using the rotor position detection signal of the motor after switching. In addition, in a parallel drive circuit including signal selection means for outputting a control signal to the switching signal generation means,
Position signal error detection means for detecting an error in the rotor position detection signal of each motor;
Speed control means for operating each motor at a low speed after starting, and for accelerating each motor to a predetermined speed after an error detected by the position signal error detection means during the low speed operation falls below a specified value. It is a thing.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 shows the overall configuration of the drive circuit according to the first embodiment of the present invention, in which two DC brushless motors MA and MB are driven by one drive circuit. The same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.
[0020]
In FIG. 1, a DC power source E, a three-phase bridge circuit comprising semiconductor switching elements T1 to T6, DC brassless motors MA and MB, Hall elements HU, HV and HW, rotor position detection circuits 21 and 22, a signal selection circuit 40, and The connection configuration of the switching signal generation circuit 30 is the same as that in FIG.
Reference numeral 50 denotes a speed setting circuit for setting the speeds of the motors MA and MB. The speed set by the circuit 50 is sent to the speed control circuit 60 so that the speed control circuit 60 rotates the motors MA and MB according to the set speed. The switching elements T <b> 1 to T <b> 6 are turned on and off via the switching signal generation circuit 30.
[0021]
Here, when the motors MA and MB are operated at a low speed, since the voltage applied to the motors MA and MB is low, for example, even if the motors MA and MB are out of synchronization, a very large circulating current does not flow. Therefore, little noise is generated from the motors MA and MB. At low speeds, the current flowing through the motor changes slowly, so that it easily reaches synchronization.
[0022]
The present invention pays attention to these points. In the invention according to claim 1, after starting, the motor is operated at a low speed for a while, and the motors are synchronized to each other during the low-speed operation and then accelerated to a predetermined speed. did.
Furthermore, if a plurality of motors rotate in synchronization, errors in the rotor position detection signals of the motors are almost eliminated. Therefore, in the invention described in claim 2, the error of the rotor position detection signal of each motor at the time of low speed operation is detected, and when the error becomes a specified value or less, it is determined that the simultaneous state has been reached, and acceleration is started. The vehicle was accelerated to a predetermined speed.
[0023]
FIG. 2 shows the output of the speed setting circuit 50 in FIG. In FIG. 2, the speed setting circuit 50 sets the set speed to V1 at time t1 (starting) (the output of the speed setting circuit 50 is a voltage value, but the voltage value corresponding to the set speed V1 is also set to V1 for convenience). Thereafter, the same is applied to V2, and this set speed V1 is output to the speed control circuit 60. Thereafter, the set speed V1 is maintained until time t2, and after time t2, the speed is gradually increased to increase to the set speed V2.
In this way, the motors MA and MB are operated at a low speed for a certain time from the start, and then gradually accelerated, so that the motors MA and MB are in a synchronized state during the low-speed operation between times t1 and t2, and then the predetermined speed is reached. Will be accelerated.
[0024]
Next, FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the rotor position detection signals of the motors MA and MB are input to the position signal error detection circuit 70, and the result of determining whether the error of the rotor position detection signal is greater than or equal to a specified value is output. It is added to the speed setting circuit 50.
Other configurations are the same as those in FIG.
[0025]
FIG. 4 shows the relationship between the output of the position signal error detection circuit 70 and the output (set speed) of the speed setting circuit 50.
After the time t3, which is the start time, when the motors MA and MB are not synchronized and the error of the rotor position detection signal is large, the set speed is maintained at V1. Thereafter, when the error of the rotor position detection signal becomes equal to or less than the specified value at time t4, the output of the position signal error detection circuit 70 changes, and the speed output from the speed setting circuit 50 starts to gradually increase and accelerates to the set speed V2. .
As a result, acceleration can be started when the error of the rotor position detection signals of both the motors MA and MB becomes less than a predetermined value, that is, when both the motors MA and MB reach a substantially synchronized state. There is no risk of noise due to sudden acceleration at.
[0026]
FIG. 5 is a timing chart showing the operation in a state in which the motors MA and MB are slightly out of synchronization in this embodiment.
As shown in the figure, errors in the rotor position detection signals of both motors MA and MB occur for each of the U phase, V phase, and W phase. The position signal error detection circuit 70 can use all of these three-phase errors. However, in order to avoid an increase in cost due to the complexity of the circuit configuration, a single-phase or two-phase error may be used. good.
The error of the rotor position detection signal can be easily detected from the exclusive OR of the rotor position detection signals of the motors MA and MB.
[0027]
As shown in FIG. 5, even when the motors MA and MB are slightly out of synchronization, a period during which the rotor position detection signal remains unchanged and remains constant, for example, an angle between 15 ° and 60 °. 75 ° to 120 °, 135 ° to 180 °, 195 ° to 240 °, 255 ° to 300 °, 315 ° to 0 ° (360 °) 30 °, 90 ° , 150 °, 210 °, 270 °, and 330 °, the signal selection circuit 40 alternately selects the position detection signals of the motors MA and MB between the motors, and selects the motor based on the selected position detection signals. A switching signal for driving MA and MB is output.
[0028]
That is, the position detection signal of the motor MA is selected between 330 ° and 30 °, and the switching signal generation circuit 30 is energized to the U-phase coil CU and the W-phase coil CW based on this signal (periods are different). Outputs a switching signal. Further, the position detection signal of the motor MB is selected between 30 ° and 90 °, and the switching signal generating circuit 30 is energized to the U-phase coil CU and the W-phase coil CW based on this signal (periods are different). Create a switching signal.
Thereafter, similarly, a position detection signal of the motor MA is selected between 90 ° and 150 °, and based on this signal, the switching signal generating circuit 30 sends a switching signal so as to energize the U-phase coil CU and V-phase coil CV. The position detection signal of the motor MB is selected between 150 ° and 210 °. Based on this signal, the switching signal generation circuit 30 generates a switching signal so that the U-phase coil CU and the V-phase coil CV are energized. To do.
[0029]
When both motors MA and MB are synchronized, the rotor position detection signal is as shown in FIG. 8, and the error of the rotor position detection signal is eliminated. In this embodiment, after the motors MA and MB are synchronized, the position detection signals of the motors MA and MB are alternately displayed between the motors by the signal selection circuit 40 at, for example, 30 °, 90 °, 150 °,. The switching signal generation circuit 30 may output the switching signal based on the selected position detection signal.
[0030]
As described above, when the two motors MA and MB are not synchronized, the engine is operated at a low speed for a certain period, and then accelerated to a predetermined speed to suppress the noise at the start. Both motors MA and MB can be stably driven in parallel by a single drive circuit in synchronization with the rotor position detection signal.
[0031]
Further, a sine wave PWM control method is well known in which the switching element is controlled by PWM (pulse width modulation) so that the applied voltages to the motors MA and MB are equivalently sine waves. By applying this method to the switching signal generating circuit 30 and driving the switching element with a PWM pulse, the motors MA and MB can be operated more stably.
In the above embodiment, the case where two DC brushless motors are operated in parallel has been described. However, the present invention can also be applied to a case where three or more motors are operated in parallel.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of DC brushless motors can be stably driven in parallel with low noise by a single drive circuit, and a plurality of fans, pumps, etc. that require low noise. Can be provided at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
2 is an operation explanatory diagram of a speed setting circuit in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
4 is an operation explanatory diagram of a speed setting circuit and a position signal error detection circuit in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a timing chart showing the operation when there is an error in the rotor position detection signal of each motor.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a conventional technique.
7 is a circuit diagram showing a configuration of a signal selection circuit in FIG. 6. FIG.
8 is a timing chart showing the operation of FIG.
[Explanation of symbols]
E DC power supplies T1 to T6 Switching elements U, V, W Output terminals MA, MB DC brushless motors CU, CV, CW Coils HU, HV, HW Hall elements 11 Stator 12 Rotors 21, 22 Rotor position detection circuit 30 Switching signal generation circuit 40 signal selection circuit 50 speed setting circuit 60 speed control circuit 70 position signal error detection circuit

Claims

互いに並列接続された複数台のＤＣブラシレスモータを複数の半導体スイッチング素子を有する駆動回路により同一速度で駆動するために、スイッチング信号発生手段が、各モータのロータ位置検出信号を用いて前記スイッチング素子のスイッチング信号を作成するＤＣブラシレスモータの並列駆動回路であって、
各モータのロータ位置検出信号が変化しない期間内に、スイッチング信号の作成に用いるロータ位置検出信号を各モータ間で切り替えると共に、切り替え後のモータのロータ位置検出信号を用いてスイッチング信号を作成するように、前記スイッチング信号発生手段に対して制御信号を出力する信号選択手段を備えた並列駆動回路において、
始動後の一定期間は各モータを低速で運転し、前記一定期間経過後に各モータを所定速度まで加速する速度制御手段を備えたことを特徴とするＤＣブラシレスモータの並列駆動回路。In order to drive a plurality of DC brushless motors connected in parallel to each other at the same speed by a drive circuit having a plurality of semiconductor switching elements, a switching signal generating means uses the rotor position detection signal of each motor to A parallel drive circuit of a DC brushless motor that creates a switching signal,
While the rotor position detection signal of each motor does not change, the rotor position detection signal used for generating the switching signal is switched between the motors, and the switching signal is generated using the rotor position detection signal of the motor after switching. In addition, in a parallel drive circuit including signal selection means for outputting a control signal to the switching signal generation means,
A parallel drive circuit for a DC brushless motor, comprising speed control means for operating each motor at a low speed for a predetermined period after starting and accelerating each motor to a predetermined speed after the predetermined period.

互いに並列接続された複数台のＤＣブラシレスモータを複数の半導体スイッチング素子を有する駆動回路により同一速度で駆動するために、スイッチング信号発生手段が、各モータのロータ位置検出信号を用いて前記スイッチング素子のスイッチング信号を作成するＤＣブラシレスモータの並列駆動回路であって、
各モータのロータ位置検出信号が変化しない期間内に、スイッチング信号の作成に用いるロータ位置検出信号を各モータ間で切り替えると共に、切り替え後のモータのロータ位置検出信号を用いてスイッチング信号を作成するように、前記スイッチング信号発生手段に対して制御信号を出力する信号選択手段を備えた並列駆動回路において、
各モータのロータ位置検出信号の誤差を検出する位置信号誤差検出手段と、
始動後に各モータを低速で運転すると共に、この低速運転中に前記位置信号誤差検出手段により検出される誤差が規定値以下になった後に各モータを所定速度まで加速する速度制御手段と、を備えたことを特徴とするＤＣブラシレスモータの並列駆動回路。In order to drive a plurality of DC brushless motors connected in parallel to each other at the same speed by a drive circuit having a plurality of semiconductor switching elements, a switching signal generating means uses the rotor position detection signal of each motor to A parallel drive circuit of a DC brushless motor that creates a switching signal,
While the rotor position detection signal of each motor does not change, the rotor position detection signal used for generating the switching signal is switched between the motors, and the switching signal is generated using the rotor position detection signal of the motor after switching. In addition, in a parallel drive circuit including signal selection means for outputting a control signal to the switching signal generation means,
Position signal error detection means for detecting an error in the rotor position detection signal of each motor;
Speed control means for operating each motor at a low speed after starting, and for accelerating each motor to a predetermined speed after an error detected by the position signal error detection means during the low speed operation falls below a specified value. A parallel drive circuit of a DC brushless motor characterized by the above.