專利名稱：Dc無電刷馬達的并聯(lián)驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種為了以相同速度運轉多臺風扇或者泵而驅動互相并聯(lián)連接的多臺DC無電刷馬達的并聯(lián)驅動方法。
背景技術：
作為通過一個驅動電路來驅動互相并聯(lián)連接的多臺DC無電刷馬達的現(xiàn)有技術，已經(jīng)知道如圖8所示的并聯(lián)驅動電路。
在圖8中，100是交流電源；200’是驅動電路的控制器；M1、M2是并聯(lián)運轉的例如三相(U，V，W相)的DC無電刷馬達；301、302是根據(jù)U、V、W相的各相檢測各馬達M1、M2的轉子位置的霍爾元件等的位置檢測元件；201是將交流電源100的交流電壓整流、平滑從而得到規(guī)定的直流電壓的整流/平滑電路；202是為了在馬達M1、M2的各相定子線圈通流用的三相電壓形變換器；203是由位置檢測元件301、302的輸出信號檢測轉子位置和旋轉速度的位置檢測電路；204是輸出馬達M1、M2的運轉、停止指令和速度圖形(速度指令)的速度控制電路；205是控制運算電路，其基于速度圖形和旋轉速度檢測值產(chǎn)生變換器202的輸出電壓指令，將它與載波比較來進行PWM運算等；206是基于控制運算電路205的輸出信號(PWM信號)對變換器202的各開關元件產(chǎn)生驅動信號(起弧信號)的起弧邏輯電路。
圖9是在該并聯(lián)驅動電路起動時的時間流程圖。
如果在時刻T1給予運轉指令，在到達時刻T2之間，由變換器202將直流電壓施加到各馬達M1、M2的定子線圈上。
這樣，在馬達M1、M2的線圈流過相同的直流電，定子的各磁極被勵磁為同一磁性，由永磁鐵形成的各個馬達M1、M2的轉子被拉到相同的相位角的位置。
此時，各個馬達M1、M2的轉子的相位角相同，所以，如果從如圖9所示的時刻T3慢慢提高施加電壓，依次加速的話，2臺馬達M1、M2同時加速，大約時刻T4以后將施加電壓轉移到規(guī)定的運轉。
而且，在例如特許文獻1中記載了并聯(lián)驅動電路，該并聯(lián)驅動電路是，將由變換器形成的1個驅動電路的輸出電壓相等地施加到并聯(lián)連接的多臺DC無電刷馬達上而驅動這些馬達的DC無電刷馬達的并聯(lián)驅動電路。
特許文獻1特開2003-37987號公報(圖1，圖3)。
在上述圖8，圖9的現(xiàn)有技術中，由于在起動時將變換器202的輸出電流平分提供給各馬達M1、M2，所以難于得到大的起動轉矩。為此，在使用在例如戶外的風扇等的情況下，在冬天，雪或者冰粘附在風扇上時，就不能平滑地起動。
另外，為了得到希望的起動轉矩，考慮將包括變換器的控制器設置在每個馬達上來驅動，但是具有裝置整體復雜化、大型化，成本也高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種DC無電刷馬達的并聯(lián)驅動方法，其能夠不產(chǎn)生裝置整體的復雜化和大型化，得到非常大的起動轉矩。
為了解決上述問題，如本發(fā)明第一方面所述，在DC無電刷馬達的并聯(lián)驅動方法中，通過具有多個半導體開關元件的驅動電路將互相并聯(lián)連接的多臺DC無電刷馬達以相同速度驅動，在上述驅動電路的輸出側和各馬達之間分別連接開關裝置，在起動時，將對應1臺馬達的開關裝置接通，在加速該馬達后，將處于接通狀態(tài)的上述開關裝置關閉，慣性旋轉上述1臺馬達，之后，接通對應其它馬達的開關裝置，加速該其它馬達，同時，當上述1臺馬達的轉子位置的相位角與上述其它馬達的轉子位置的相位角的差為設定值之內(nèi)時，判斷這些馬達是同步的，將對應上述1臺馬達的開關裝置接通，并聯(lián)運轉多臺馬達。
如本發(fā)明第二方面所述，作為判斷多臺馬達同步的條件，除如本發(fā)明第一方面所述的各馬達的轉子位置的相位角差是設定值之內(nèi)的條件之外，還采用各馬達的旋轉速度的差為設定值之內(nèi)作為條件。
如本發(fā)明第三方面所述，在本發(fā)明第一或第二方面所述的DC無電刷馬達的并聯(lián)驅動方法中，在對應上述其它馬達的開關裝置接通的狀態(tài)下，通過將對應上述1臺馬達的開關裝置接通而并聯(lián)運轉多臺馬達時，將并聯(lián)運轉開始時的各馬達的旋轉速度維持一定時間。
如本發(fā)明第四方面所述，在本發(fā)明第一、第二或第三方面所述的DC無電刷馬達的并聯(lián)驅動方法中，從各個馬達的轉子位置檢測信號在每相檢測邏輯和或者邏輯積，在每相作成控制用轉子位置檢測信號，基于這些控制用轉子位置檢測信號，作成對應于上述驅動電路內(nèi)的半導體開關元件的驅動信號。
而且，作為本發(fā)明第一～第四方面所述的驅動電路，如本發(fā)明第五方面所述，使用例如三相電壓形變換器。


圖1是用于本發(fā)明實施方式的并聯(lián)驅動電路的方框圖。
圖2是本發(fā)明實施方式的起動時的時間圖。
圖3是表示對應于圖2的起動方法的流程圖。
圖4是表示本發(fā)明實施方式的其它起動方法的流程圖。
圖5是表示本發(fā)明實施方式的另一起動方法的流程圖。
圖6是表示圖1的位置檢測電路的一個例子的構成圖。
圖7是表示圖6的操作的時間圖。
圖8是表示現(xiàn)有技術的并聯(lián)驅動電路的方框圖。
圖9是在現(xiàn)有技術中，起動時的時間圖。
符號說明100交流電源；200控制器；201整流/平滑電路；202三相電壓形變換器；2031、2032位置檢測電路；204速度控制電路；205控制運算電路；206起弧邏輯電路；301、302位置檢測元件；41UA、41VA、41WA、41UB、41VB、41WB和電路；42U、42V、42W或電路；43運轉馬達選擇電路；M1、M2DC無電刷馬達；Ry1、Ry2繼電器。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明的實施方式。
首先，圖1是表示本發(fā)明實施方式使用的并聯(lián)驅動電路的構成的方框圖。與圖8相同的構成元件賦予相同的標記。
在圖1中，200是本發(fā)明實施方式使用的驅動電路的控制器，對應各個馬達M1、M2設置的位置檢測元件301、302的輸出信號輸入到各個位置檢測電路2031、2032中，這些輸出信號與速度控制電路204的輸出信號共同輸入到控制運算電路205中。
從控制運算電路205向起弧邏輯電路206輸出為了控制三相電壓形變換器202的驅動信號，與此同時，輸出分別驅動連接在變換器202的輸出側和各馬達M1、M2之間的作為開關裝置的繼電器Ry1、Ry2的控制信號。
其次，圖2是本發(fā)明實施方式的起動時的時間圖，圖3是對應圖2的流程圖。
下面參照這些圖說明本發(fā)明實施方式的起動方法。
首先，如果在圖2的時刻T11給控制運算電路205提供運轉指令，控制運算電路205使得馬達M1側的繼電器Ry1為接通(ON)，僅驅動馬達M1(圖3的S1、S2)。
經(jīng)過一定時間之后，(圖3的S3)，在時刻T12，將繼電器Ry1變?yōu)閿嚅_(OFF)，與此同時，繼電器Ry2變?yōu)榻油?ON)，驅動馬達M2(圖3的S4、S5)。而且，在繼電器Ry1變?yōu)閿嚅_(OFF)之后，馬達M1慣性旋轉。
在此狀態(tài)，基于從位置檢測電路2031、2032輸出的位置檢測信號，控制運算電路205求出各個馬達M1、M2的相位角α1、α2的差，如果該差處于設定值α之內(nèi)，將馬達M1側的繼電器Ry1接通(ON)(圖3的S6、S7)。而且，在圖2中，假定在時刻T13的相位角α1、α2的差處于設定值α之內(nèi)。
這里，如果將α設定為將兩個馬達M1、M2視為同步的程度的較小值，在相位角α1、α2的差處于設定值α之內(nèi)的時刻，能夠將兩個馬達M1、M2判斷為同步，此時如果將斷開(OFF)狀態(tài)的繼電器Ry1變?yōu)榻油?ON)，則可以將兩個馬達M1、M2以同步狀態(tài)并聯(lián)運轉。
然后，在時刻T13之后，也可以通過速度控制電路204加速直到設定的速度(圖3的S8)。
而且，雖然描述了圖2的馬達M1、M2的相位角α1、α2直線變化的情況，但實際上相位角α1、α2以正弦波變化。
圖4是表示其它的起動方法的流程圖。
在圖3的起動方法中，如果在馬達M1、M2的速度非常低的時刻檢測出同步就沒有問題，但僅僅將相位角的差處于設定值之內(nèi)作為同步檢測條件，就存在下述情況，在馬達M1、M2的旋轉速度的差很大的情況下，不能平滑轉移到同步運轉。
那樣，如圖4所示，將旋轉速度的差設為較小值N，馬達M1、M2的速度N1、N2的差處于設定值N之內(nèi)，而且，在相位角α1、α2的差處于設定值α之內(nèi)的時刻，將兩個馬達M1、M2判斷為同步(圖4的S16、S17)。而且，圖4的S11～S15、S18、S19是與圖3的S1～S5，S7、S8實質相同的程序。
這里，馬達M1、M2的速度N1、N2可以通過圖1的位置檢測電路2031、2032從檢測信號的頻率容易地檢測出來。
下面，圖5是表示另一其它的起動方法的流程圖。
通過圖3的起動方法，在從相位角的差處于設定值之內(nèi)判斷同步而將兩個馬達M1、M2并聯(lián)運轉的情況下，并聯(lián)運轉開始不久有尚存在若干的速度差和相位角差的情況，如果在這種狀態(tài)立即加速，不能快速地加速。
那樣，如圖5所示，相位角的差處于設定值之內(nèi)，通過將斷開(OFF)狀態(tài)的繼電器Ry1變?yōu)榻油?ON)而開始兩個馬達M1、M2的并聯(lián)運轉之后，以現(xiàn)在的速度運轉兩個馬達M1、M2僅一定時間Tx(圖5的S28)，之后加速直到設定速度(圖5的S29)。圖5的S21～S27、S29是與圖3的S1～S7、S8實質相同的程序。
在圖2中，從時刻T13開始并聯(lián)運轉，但是如按照圖5所示的起動方法，在時刻T13之后，不立即加速馬達M1、M2的速度N1、N2，如虛線所示將時刻T13的速度維持規(guī)定的時間。
在這里，下面說明如下情況的位置檢測信號的處理方法，即，如圖2、圖3所示，在時刻T13判斷兩馬達M1、M2是同步，之后，并聯(lián)運轉兩馬達M1、M2，立即加速的情況。
圖6表示圖1的位置檢測電路2031、2032的一個具體例子。
在圖6中，UA、VA、WA是馬達M1的轉子位置檢測信號，UB、VB、WB是馬達M2的轉子位置檢測信號。實際控制中使用的控制用轉子位置檢測信號，使用6個和電路(AND電路)41UA、41VA、41WA、41UB、41VB、41WB和3個或電路(OR電路)42U、42V、42W，利用運轉馬達選擇電路43的輸出信號，選擇使用馬達M1的轉子位置檢測信號或者選擇使用馬達M2的轉子位置檢測信號，或者，選擇使用馬達M1、M2的轉子位置檢測信號的邏輯和。
即，在最初起動時(由圖3的步驟S2將繼電器Ry1變?yōu)榻油?ON)，通過步驟S3經(jīng)過一定時間之后)，運轉馬達選擇電路43的輸出A(對應于馬達M1)為高電平，輸出B(對應于馬達M2)為低電平。這樣，被輸入到和電路(AND電路)41UA、41VA、41WA的馬達M1的轉子位置檢測信號UA、VA、WA原樣被輸入到或電路(OR電路)42U、42V、42W，但由于和電路41UB、41VB、41WB的輸出信號常為低電平，作為控制用轉子位置檢測信號，僅有效地使用馬達M1的轉子位置檢測信號UA、VA、WA。
同樣地，在下面的步驟(由圖3的步驟S4將繼電器Ry1變?yōu)閿嚅_(OFF)，通過步驟S5將繼電器Ry2變?yōu)榻油?ON)之后)中，運轉馬達選擇電路43的輸出B變?yōu)楦唠娖?，輸出A變?yōu)榈碗娖?。這樣，作為控制用轉子位置檢測信號，僅有效地利用馬達M2的轉子位置檢測信號UB、VB、WB。
然后，如果由圖6檢測出的各個馬達M1、M2的每個相的相位角的差處于α°之內(nèi)(圖3的步驟S6)，在接下來的步驟，由圖3的步驟S7將繼電器Ry1變?yōu)榻油?ON)，同時將運轉馬達選擇電路43的輸出A、都變?yōu)楦唠娖健?br> 這樣，馬達M1、M2的轉子位置檢測信號UA、VA、WA、UB、VB、WB全部輸入到或電路42U、42V、42W中，各個馬達M1、M2的轉子位置檢測信號的邏輯和作為控制用轉子位置檢測信號輸出到每個相中。之后，兩個馬達M1、M2加速到設定速度(圖3的步驟S8)。
而且，在圖6中，在并聯(lián)運轉2臺馬達M1、M2的情況下，使用每個馬達M1、M2的各相的轉子位置檢測信號的邏輯和，求出控制用轉子位置檢測信號，但也可以使用每個相的轉子位置檢測信號的邏輯積求出控制用轉子位置檢測信號。
另外，圖6的功能也可以全部由微計算機替換實現(xiàn)。
圖7表示馬達M1、M2完全同步，各相的轉子位置檢測信號同步的情況。這種情況下，馬達M1、M2的轉子位置檢測信號和或電路42U、42V、42W的輸出信號，即控制用轉子位置檢測信號變?yōu)槿肯嗤男盘?。即，表示馬達M1、M2能夠互相同步運轉。
在上述實施方式中，說明了并聯(lián)運轉2臺DC無電刷馬達的情況，但是本發(fā)明的運轉方法也可用于并聯(lián)運轉3臺以上的馬達的情況。
另外，圖1的繼電器Ry1、Ry2有觸點、沒有觸點都沒有關系，同時作為開關裝置，也可以使用除繼電器之外的半導體開關。
按照上述本發(fā)明，使得起動時電流串行通過每臺馬達，之后，由于從多臺馬達同步轉移到并聯(lián)運轉，實質上能夠實現(xiàn)與通過單獨控制器起動各個馬達同樣的作用。這樣，為各馬達提供了充足的起動電流，能夠得到大的起動轉矩。
另外，由于不必按照馬達的臺數(shù)設置控制器，不會導致裝置構成的復雜化或大型化，也有助于降低成本。
權利要求
1.一種DC無電刷馬達的并聯(lián)驅動方法，通過具有多個半導體開關元件的驅動電路以相同速度驅動互相并聯(lián)連接的多臺DC無電刷馬達，其特征在于，在所述驅動電路的輸出側和各馬達之間分別連接開關裝置，在起動時，將對應1臺馬達的開關裝置接通，在加速該馬達后，將處于接通狀態(tài)的所述開關裝置關閉，所述1臺馬達慣性旋轉，之后，接通對應其它馬達的開關裝置，加速該其它馬達，同時，當述1臺馬達的轉子位置的相位角與所述其它馬達的轉子位置的相位角的差為設定值之內(nèi)時，將對應所述1臺馬達的開關裝置接通，并聯(lián)運轉多臺馬達。
2.一種DC無電刷馬達的并聯(lián)驅動方法，通過具有多個半導體開關元件的驅動電路以相同速度驅動互相并聯(lián)連接的多臺DC無電刷馬達，其特征在于，在所述驅動電路的輸出側和各馬達之間分別連接開關裝置，在起動時，將對應1臺馬達的開關裝置接通，在加速該馬達后，將處于接通狀態(tài)的所述開關裝置關閉，所述1臺馬達慣性旋轉，之后，接通對應其它馬達的開關裝置，加速該其它馬達，同時，當所述1臺馬達的旋轉速度與所述其它馬達的旋轉速度的差為設定值之內(nèi)時，而且，當所述1臺馬達的轉子位置的相位角與所述其它馬達的轉子位置的相位角的差為設定值之內(nèi)時，將對應所述1臺馬達的開關裝置接通，并聯(lián)運轉多臺馬達。
3.如權利要求1或2所述的DC無電刷馬達的并聯(lián)驅動方法，其特征在于，當在將對應所述其它馬達的開關裝置接通的狀態(tài)下，通過將對應所述1臺馬達的開關裝置接通而并聯(lián)運轉多臺馬達時，將并聯(lián)運轉開始時的各馬達的旋轉速度維持一定時間。
4.如權利要求1、2或3所述的DC無電刷馬達的并聯(lián)驅動方法，其特征在于，從各個馬達的轉子位置檢測信號在各相檢測邏輯和或者邏輯積，對每個相作成控制用轉子位置檢測信號，基于這些控制用轉子位置檢測信號，作成對應于所述驅動電路內(nèi)的半導體開關元件的驅動信號。
5.如權利要求1、2、3或4所述的DC無電刷馬達的并聯(lián)驅動方法，其特征在于，由三相電壓形變換器構成所述驅動電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種DC無電刷馬達的并聯(lián)驅動方法，不會導致裝置整體的復雜化或大型化，可得到非常大的起動轉矩。通過具有變換器(202)的控制器(200)將并聯(lián)連接的DC無電刷馬達(M
文檔編號H02P6/00GK1574594SQ20031011693
公開日2005年2月2日 申請日期2003年12月3日 優(yōu)先權日2003年5月21日
發(fā)明者大久保溫, 樋口昭夫, 林誠, 水谷英樹 申請人:富士電機株式會社