(57)【要約】      （修正有）【課題】モーターから発生する振動や騒音を低減できるモーターの回転速度制御方法を提供することにある。【解決手段】電源電流がブリッジ駆動回路を通過してモーターコイルに進入する運転ステップと、ブリッジ駆動回路の二つのハイサイドユニットを同時に遮断し、電源電流がモーターコイルに進入することを停止させる中止ステップと、減速信号をブリッジ駆動回路の二つのローサイドユニットに入力し、二つのローサイドユニットとモーターコイルとが閉回路を形成するようにし、減速信号のデューティ比が目標デューティ比に達したか否かを判断し、達したと判断すれば次のステップへ移行し、否と判断すればデューティ比を増加させてから次のステップへ移行する減速ステップと、減速ステップ後にモーターが停止したか否かを判断し、停止したと判断すればブレーキ完了として減速信号の入力を停止し、否と判断すれば減速ステップを繰り返す停止ステップとを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブリッジ駆動回路を有するモーターに応用されるモーターの回転速度制御方法であって、
運転信号をブリッジ駆動回路に入力し、電源電流が前記ブリッジ駆動回路を通過してモーターコイルに進入する運転ステップと、
前記ブリッジ駆動回路の二つのハイサイドユニットを同時に遮断し、前記電源電流が前記モーターコイルに進入することを停止させる中止ステップと、
減速信号を前記ブリッジ駆動回路の二つのローサイドユニットに入力し、前記二つのローサイドユニットと前記モーターコイルとが閉回路を形成するようにし、前記減速信号のデューティ比が目標デューティ比に達したか否かを判断し、達したと判断すれば次のステップへ移行し、否と判断すれば前記デューティ比を増加させてから次のステップへ移行する減速ステップと、
前記減速ステップ後にモーターが停止したか否かを判断し、停止したと判断すればブレーキ完了として前記減速信号の入力を停止し、否と判断すれば前記減速ステップを繰り返す停止ステップとを含む、モーターの回転速度制御方法。
【請求項２】
前記停止ステップのブレーキ完了後に、逆転ステップに移行し、前記逆転ステップでは前記ブリッジ駆動回路に逆転信号を入力して、前記電源電流が前記ブリッジ駆動回路を通過し、逆方向から前記モーターコイルに進入することを特徴とする請求項１に記載のモーターの回転速度制御方法。
【請求項３】
前記逆転ステップ後に、前記中止ステップ、前記減速ステップ及び前記停止ステップの順に移行することを特徴とする請求項２に記載のモーターの回転速度制御方法。
【請求項４】
前記停止ステップにおけるブレーキの完了後に前記運転ステップに移行することを特徴とする請求項３に記載のモーターの回転速度制御方法。
【請求項５】
前記二つのハイサイドユニット及び前記二つのローサイドユニットが金属酸化物半導体電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のモーターの回転速度制御方法。
【請求項６】
前記運転信号がパルス幅変調信号であることを特徴とする請求項１または２に記載のモーターの回転速度制御方法。
【請求項７】
前記減速信号がパルス幅変調信号であることを特徴とする請求項１または２に記載のモーターの回転速度制御方法。
【請求項８】
前記逆転信号がパルス幅変調信号であることを特徴とする請求項２に記載のモーターの回転速度制御方法。
【請求項９】
制御ユニットによって前記運転信号及び前記減速信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のモーターの回転速度制御方法。
【請求項１０】
制御ユニットによって前記運転信号、前記減速信号及び前記逆転信号を生成することを特徴とする請求項２に記載のモーターの回転速度制御方法。
【請求項１１】
制御ユニットがマイクロコントローラーであることを特徴とする請求項９または１０に記載のモーターの回転速度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーターの回転速度制御方法に関し、特に、次第に強くなるブレーキを用いて、かつブレーキの際に発生する振動及び騒音を低減するモーターの回転速度制御方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の直流ブラシレスモーターはモーターのコイルに電流を通過させて、磁場の変化でローターを回転させるものである。そして、モーターは電源を切った後も慣性により、しばらく回転し続けてから完全に停止するので、逆転や修理などの後続作業を素早く行うことができないという問題があった。
【０００３】
従来のモーターの停止方法は、モーターコイルの両端を接続して閉回路を形成すると、ローターが慣性回転することでモーターコイルを通過する磁束が変化する場合に、レンツの法則（Lenz’s law）によりモーターコイルにおいて誘導磁場が発生し、また、この誘導磁場の向きとローターの磁石の磁場の向きとが相反することで、モーターコイルを通過する磁束の変化を相殺することができるため、ローターの磁石の磁場の向きとモーターコイルの磁場の向きとが相反してローターの磁石とローターコイルが互いを引き寄せることにより、モーターにブレーキをかけて停止させる効果を達するものであり、この方法によれば、電源の供給を停止した直後にモーターの運転を停止させることができる。
【０００４】
上記従来のモーターの停止方法では、モーターの回転速度が速いときにブレーキをかけると、振動及び騒音が顕著に発生し、さらにモーターの寿命が損なわれることがあった。また、モーターの電力切断後に、モーターが摩擦力を受けて緩やかに減速することを待ってから、従来のモーターの停止方法を使用する場合は、モーターを停止させるために長時間をかけることになるため、後続作業の進行に支障をきたす。以上に鑑みて、従来のモーターの回転速度制御方法を改善する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】台湾公告第Ｉ２８１７７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、モーターから発生する振動や騒音を低減できるモーターの回転速度制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、短時間内にモーターを停止させることができるモーターの回転速度制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のモーターの回転速度制御方法は、ブリッジ駆動回路を有するモーターに応用され、運転信号をブリッジ駆動回路に入力し、電源電流が前記ブリッジ駆動回路を通過してモーターコイルに進入する運転ステップと、前記ブリッジ駆動回路の二つのハイサイドユニットを同時に遮断し、前記電源電流が前記モーターコイルに進入することを停止させる中止ステップと、減速信号を前記ブリッジ駆動回路の二つのローサイドユニットに入力し、前記二つのローサイドユニットと前記モーターコイルとが閉回路を形成するようにし、前記減速信号のデューティ比が目標デューティ比に達したか否かを判断し、達したと判断すれば次のステップへ移行し、否と判断すれば前記デューティ比を増加させてから次のステップへ移行する減速ステップと、前記減速ステップ後にモーターが停止したか否かを判断し、停止したと判断すればブレーキ完了として前記減速信号の入力を停止し、否と判断すれば前記減速ステップを繰り返す停止ステップと、を含む。
【０００９】
これにより、本発明のモーターの回転速度制御方法は、減速信号のデューティ比を段階的に増加させることで、モーターコイルの閉回路形成時間の割合を次第に増加させ、ブレーキを次第に強くする効果を達する。またモーターの回転速度が速い場合には、低いデューティ比の減速信号を加えることでブレーキ時間の割合を低減させ、急速な速度変化によりモーターから発生される振動や騒音を低減させることができ、モーターの回転速度が低下してから、高いデューティ比の減速信号を加えることでブレーキ力を強めると、短時間内にモーターを停止させることができる。この一連の停止作業に掛かる所要時間は従来のブレーキをかける場合の所要時間に相当する。
【００１０】
また、前記停止ステップのブレーキ完了後に、逆転ステップに移行し、前記逆転ステップでは前記ブリッジ駆動回路に逆転信号を入力して、前記電源電流が前記ブリッジ駆動回路を通過し、逆方向から前記モーターコイルに進入することもできる。これにより、モーター停止後に逆転させる効果を有する。
【００１１】
また、前記逆転ステップ後に、前記中止ステップ、前記減速ステップ及び前記停止ステップの順に移行することもできる。これにより、モーターの逆転後に次第に停止させる効果を有する。
【００１２】
また、前記停止ステップにおけるブレーキの完了後に前記運転ステップに移行することもできる。これにより、モーター停止後に正転させる効果を有する。
【００１３】
また、前記二つのハイサイドユニット及び前記二つのローサイドユニットが金属酸化物半導体電界効果トランジスタであっても良い。これにより、ゲート電圧を制御することで各ハイサイドユニット及びローサイドユニットの導通または遮断状態を切り換えることができ、モーターを通過する電流の向きを変える効果を有する。
【００１４】
また、前記運転信号、前記減速信号及び前記逆転信号がパルス幅変調信号であっても良い。これにより、パルス幅変調信号のデューティ比を変更することで、信号が有効になる時間の割合を調整することができ、回転またはブレーキ効率を制御する効果を有する。
【００１５】
また、制御ユニットによって前記運転信号、前記減速信号及び前記逆転信号を生成することもできる。これにより、正転、逆転及びブレーキ機能を制御ユニットに統合し、回転速度制御効率を向上させる効果を有する。
【００１６】
また、制御ユニットがマイクロコントローラーであっても良い。これにより、論理的に判断する機能を組み合わせて、各種モードを適時に切り換えることができ、制御機能を統合してさらに取付スペースを節約する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の制御方法が応用されたモーター回路図。
【図２】本発明の第一実施例のフローチャート。
【図３】本発明の第二実施例のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施例について、以下、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１に示されるように、本発明のモーターの回転速度制御方法が応用されたモーター回路の好ましい実施例は、モーターコイル１、ブリッジ駆動回路２及び制御ユニット３を含み、モーターコイル１の両端がブリッジ駆動回路２に電気的に接続され、制御ユニット３がブリッジ駆動回路２に連接される。
【００２０】
モーターコイル１は金属ワイヤーが巻きつけられた複数のコイルである。本実施例において、単相モーターは電気接続端１ａ、１ｂを有するものであるが、本発明はこれに限定されず、二相モーター、三相モーターなどのモーターにも応用することができる。
【００２１】
ブリッジ駆動回路２は二つのハイサイドユニット２１、２２及び二つのローサイドユニット２３、２４を有する。ハイサイドユニット２１はモーターコイル１の電気接続端１ａ及び電源に電気的に接続され、ハイサイドユニット２２はモーターコイル１の電気接続端１ｂ及び電源に電気的に接続され、かつ、ローサイドユニット２３はモーターコイル１の電気接続端１ａ及びグラウンドに電気的に接続され、ローサイドユニット２４はモーターコイル１の電気接続端１ｂ及びグラウンドに電気的に接続される。これにより、二つのハイサイドユニット２１、２２は異なるステップにおいて、正反対の方向から電源電流Ｃをモーターコイル１に導入することができ、かつ、二つのローサイドユニット２３、２４は異なるステップにおいて、正反対の方向に電源電流Ｃをモーターコイル１から離れるように導くことができ、或いは、二つのローサイドユニット２３、２４及びモーターコイル１が閉回路を形成することもできる。二つのハイサイドユニット２１、２２及び二つのローサイドユニット２３、２４は金属酸化物半導体電界効果トランジスタであっても良い。
【００２２】
制御ユニット３は二つのハイサイドユニット２１、２２及び二つのローサイドユニット２３、２４のそれぞれに連接される。制御ユニット３は複数のパルス幅変調信号により、ハイサイドユニット２１、２２及びローサイドユニット２３、２４それぞれの導通状態または遮断状態を切り換えることができ、また、各パルス幅変調信号のデューティ比により、ブリッジ駆動回路２の導通状態または遮断状態を呈する時間の割合を制御することができる。
【００２３】
図２に示されるように、本発明のモーターの回転速度制御方法の第一実施例は、運転ステップＳ１、中止ステップＳ２、減速ステップＳ３及び停止ステップＳ４を含むことにより、モーターの運転中に電力を切断し、さらに減速させることで完全に停止させることができる。
【００２４】
図１及び図２に示されるように、運転ステップＳ１では、制御ユニット３がブリッジ駆動回路２に運転信号Ｐ１を入力して、ハイサイドユニット２１及びローサイドユニット２４を導通状態にし、かつハイサイドユニット２２及びローサイドユニット２３を遮断状態にすることで、電源電流Ｃが電気接続端１ａから電気接続端１ｂの方向へモーターコイル１を通過する。運転信号Ｐ１はパルス幅変調信号（Pulse width modulation, PWM）であっても良い。
【００２５】
中止ステップＳ２では、制御ユニット３がブリッジ駆動回路２への信号入力を停止し、ハイサイドユニット２１、２２及びローサイドユニット２３、２４を遮断状態にすることで、電源電流Ｃのモーターコイル１に流れる経路がなく、モーターコイル１が遮断状態になる。
【００２６】
減速ステップＳ３では、制御ユニット３がブリッジ駆動回路２のローサイドユニット２３、２４に減速信号Ｐ２を入力して、二つのローサイドユニット２３、２４及びモーターコイル１が減速信号Ｐ２のデューティ比Ｄに基づいて周期的に閉回路を形成するようにし、さらに、デューティ比Ｄが目標デューティ比Ｄｔに達したか否かを制御ユニット３が判断し、達したと判断すれば次のステップへ移行し、否と判断すればデューティ比Ｄを増加させてから次のステップへ移行する。このように、デューティ比Ｄを段階的に増加させることで、単位時間当たりに閉回路を形成する時間が増加するし、モーターコイル１に逆方向の誘導磁場の発生する時間が増加し、減速効果も次第に向上するので、ブレーキを次第に強くする効果を有する。減速信号Ｐ２はパルス幅変調信号であっても良い。
【００２７】
停止ステップＳ４では、モーターが停止したか否かを制御ユニット３が判断し、停止したと判断すればブレーキ完了となり、減速信号Ｐ２の入力を停止することで、ハイサイドユニット２１、２２及びローサイドユニット２３、２４を遮断状態にし、かつモーターコイル１を遮断状態にする。否と判断すれば減速ステップＳ３を繰り返す。
【００２８】
図３に示されるように、本発明のモーターの回転速度制御方法の第二実施例と第一実施例との区別は、第二実施例において逆転ステップＳ５を含み、停止ステップＳ４のブレーキ完了後に、運転ステップＳ１のモーター回転方向とは逆の方向にモーターを運転させる逆転ステップＳ５に移行することにある。
【００２９】
図１及び図３に示されるように、逆転ステップＳ５では制御ユニット３がブリッジ駆動回路２に逆転信号Ｐ３を入力して、ハイサイドユニット２２及びローサイドユニット２３を導通状態にし、かつハイサイドユニット２１及びローサイドユニット２４を遮断状態にすることで、電源電流Ｃが電気接続端１ｂから電気接続端１ａの方向へモーターコイル１を通過する。逆転信号Ｐ３はパルス幅変調信号であっても良い。
【００３０】
モーターが逆方向に運転した後にブレーキする必要がある場合、逆転ステップＳ５の後に、中止ステップＳ２、減速ステップＳ３及び停止ステップＳ４の順に移行することができる。また、図３に示されるように、停止ステップＳ４のブレーキ完了後に、モーターの停止状態を維持することを選択することも、運転ステップＳ１によりモーターを正転させることも、逆転ステップＳ５によりモーターを逆転させることもできる。
【００３１】
以上により、本発明のモーターの回転速度制御方法は、減速信号のデューティ比を段階的に増加させることで、モーターコイルの閉回路形成時間の割合を次第に増加させ、ブレーキを次第に強くする効果を達する。またモーターの回転速度が速い場合には、低いデューティ比の減速信号を加えることでブレーキ時間の割合を低減させ、急速な速度変化によりモーターから発生される振動や騒音を低減させることができ、モーターの回転速度が低下してから、高いデューティ比の減速信号を加えることでブレーキ力を強めると、短時間内にモーターを停止させることができる。この一連の停止作業に掛かる所要時間は従来のブレーキをかける場合の所要時間に相当する。
【００３２】
本発明は、その精神と必須の特徴事項から逸脱することなく他のやり方で実施することができる。従って、本明細書に記載した好ましい実施形態は、例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【００３３】
１          モーターコイル
１ａ、１ｂ  電気接続端
２          ブリッジ駆動回路
２１、２２  ハイサイドユニット
２３、２４  ローサイドユニット
３          制御ユニット
Ｃ          電源電流
Ｓ１        運転ステップ
Ｓ２        中止ステップ
Ｓ３        減速ステップ
Ｓ４        停止ステップ
Ｓ５        逆転ステップ
Ｐ１        運転信号
Ｐ２        減速信号
Ｐ３        逆転信号
Ｄ          デューティ比
Ｄｔ        目標デューティ比
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019198207.tif 000005