JPH04308492A - Brushless motor - Google Patents

Brushless motor

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Publication number
JPH04308492A
JPH04308492A JP3072882A JP7288291A JPH04308492A JP H04308492 A JPH04308492 A JP H04308492A JP 3072882 A JP3072882 A JP 3072882A JP 7288291 A JP7288291 A JP 7288291A JP H04308492 A JPH04308492 A JP H04308492A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching power
power element
brushless motor
position sensor
element group
Prior art date
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Pending
Application number
JP3072882A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Muneo Yamamoto
宗生 山本
Yuji Doi
土肥 裕司
Hiromitsu Nakano
中野 博充
Hiroyuki Oku
啓之 奥
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 Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3072882A priority Critical patent/JPH04308492A/en
Publication of JPH04308492A publication Critical patent/JPH04308492A/en
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Abstract

PURPOSE:To simplify the total system as compared with a conventional system where power supply voltage is varied by including a PWM control means in a driving circuit thereby providing a variable speed function in a brushless motor incorporating the driving circuit. CONSTITUTION:Driving circuit 6 for a brushless motor comprises a switching power element group 2, means 8 for producing a commutation signal for the switching power element group 2 from the output of a position sensor 5, a switching power element driving means 7, a speed error signal generating means 9 for comparing an externally provided rotational speed command signal with the output from the position sensor 5, and a PWM control means 10 for controlling the ON duty of the switching power element group 2.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は家庭用エアコン等の送風
ファン駆動源として用いられるブラシレスモータに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless motor used as a drive source for a blower fan in a domestic air conditioner or the like.

【0002】0002

【従来の技術】近年、家庭用エアコン等空調機器におい
ては、コンプレッサの能力制御をすることが主流となっ
ている。そしてこれに対応して熱交換機への送風量も幅
広く多段階に調整することが要求され、これら要望を満
たすものとして従来から使われてきたファン駆動源とし
ての誘導電動機に代わって、速度調整の容易なブラシレ
スモータを直流電源で運転する方式が採用されている。 一方、この種モータに対しても軽薄短小化への要望は強
いものがある。
2. Description of the Related Art In recent years, in air conditioning equipment such as home air conditioners, it has become mainstream to control the capacity of compressors. In response to this, the amount of air blown to the heat exchanger is required to be adjusted widely and in multiple stages.In order to meet these demands, instead of the induction motor as the fan drive source that has traditionally been used, the A method is adopted in which a simple brushless motor is operated using a DC power source. On the other hand, there is a strong demand for this type of motor to be lighter, thinner, and smaller.

【0003】従来のブラシレスモータの駆動システムは
、図6のブロック図に示すような構成をとり、駆動回路
を内蔵したブラシレスモータAをスイッチング電源等の
直流電源Bで運転し、直流電源Bの出力電圧を可変する
ことによりブラシレスモータの回転速度を可変する方式
を採用している。このようなシステムにより駆動される
ブラシレスモータの例としては、特開昭61−2514
62号公報があげられる。なお、5は回転子位置を検出
する位置センサである。
A conventional brushless motor drive system has a configuration as shown in the block diagram of FIG. 6, in which a brushless motor A with a built-in drive circuit is operated by a DC power supply B such as a switching power supply, and the output of the DC power supply B is A method is adopted in which the rotation speed of the brushless motor is varied by varying the voltage. An example of a brushless motor driven by such a system is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-2514.
Publication No. 62 is mentioned. Note that 5 is a position sensor that detects the rotor position.

【0004】以下、従来のブラシレスモータの例につい
て図面に基づき説明する。図7は特開昭61−2514
62号公報記載のブラシレスモータの縦断面図である。 固定子鉄心14に絶縁層15を介して固定子巻線3を施
し、一方プリント基板13には駆動回路用部品28と位
置センサ5とを同一面に装着するとともに駆動回路用部
品の一部または全部を、固定子鉄心14の歯部と歯部の
間すなわち巻線と巻線の間の空間に位置するように配置
し、プリント基板13の駆動回路用部品を装着した面を
固定子鉄心端面に対向して保持するとともに、固定子鉄
心14,巻線3,プリント基板13を熱硬化性樹脂27
で一体的に成形固化して固定子23を形成している。こ
のようにして得た固定子23に永久磁石回転子4を軸受
け装置24a,24bによって回転自在に支持してブラ
シレスモータが構成されている。
Examples of conventional brushless motors will be explained below with reference to the drawings. Figure 7 is Japanese Patent Application Laid-open No. 61-2514.
62 is a vertical cross-sectional view of the brushless motor described in Publication No. 62. FIG. The stator winding 3 is applied to the stator core 14 via an insulating layer 15, while the drive circuit components 28 and the position sensor 5 are mounted on the same surface on the printed circuit board 13, and some or all of the drive circuit components are attached to the printed circuit board 13. All of them are arranged so that they are located between the teeth of the stator core 14, that is, in the space between the windings, and the surface of the printed circuit board 13 on which the drive circuit components are mounted is the end surface of the stator core. The stator core 14, the winding 3, and the printed circuit board 13 are held in a thermosetting resin 27.
The stator 23 is integrally molded and solidified to form the stator 23. A brushless motor is constructed by rotatably supporting the permanent magnet rotor 4 on the thus obtained stator 23 by bearing devices 24a and 24b.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな従来のブラシレスモータにおいては、モータの速度
を変えるためにはこれを駆動するための電圧可変直流電
源が必要不可欠であった。このことは、システムとして
見た場合に直流電源の分だけスペースを必要とし、さら
にコストの面でも直流電源の分だけ割高となり、従来の
誘導電動機に比べて高価なものとなってしまう。そして
これが結果としてブラシレスモータの普及を妨げる大き
な要因である。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional brushless motor as described above, a variable voltage DC power source for driving the motor is indispensable in order to change the speed of the motor. When viewed as a system, this requires space for the DC power supply, and in terms of cost, the DC power supply also increases the cost, making it more expensive than conventional induction motors. As a result, this is a major factor hindering the spread of brushless motors.

【0006】本発明は、上記従来の問題点を解決しシス
テムコストを低減して省スペースに貢献できるブラシレ
スモータを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a brushless motor that can solve the above conventional problems, reduce system costs, and contribute to space saving.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のブラシレスモータは、位置センサの出力を合
成して得られた回転速度信号と外部より入力される回転
速度指令信号とを比較してその速度誤差信号を出力する
速度誤差信号発生手段と、この速度誤差信号に応じてス
イッチングパワー素子のオンデューティを制御するPW
M(パルス幅変調)制御手段とを備えている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve this object, the brushless motor of the present invention compares a rotational speed signal obtained by synthesizing the outputs of position sensors with a rotational speed command signal inputted from the outside. a speed error signal generating means for outputting the speed error signal; and a PW for controlling the on-duty of the switching power element according to the speed error signal.
M (pulse width modulation) control means.

【0008】[0008]

【作用】上記の構成とすることにより、モータ駆動電源
電圧が一定であってもモータの回転速度は速度指令信号
に応じてスイッチング素子のPWM制御のオンデューテ
ィを制御することにより可変できる。
[Operation] With the above structure, even if the motor drive power supply voltage is constant, the rotational speed of the motor can be varied by controlling the on-duty of the PWM control of the switching element in accordance with the speed command signal.

【0009】[0009]

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】図1は本発明の実施例のブラシレスモータ
のシステムブロック図である。図1において、1は整流
平滑回路部で、ブリッジダイオードD1と平滑コンデン
サC1からなる。2はスイッチングパワー素子群で、6
個のスイッチングパワー素子とそれぞれに逆並列接続さ
れた6個のダイオードからなる。3は3相結線された固
定子巻線、4は永久磁石回転子、5は位置センサである
。6は駆動制御回路部でスイッチングパワー素子駆動手
段7と、転流信号発生手段8と、速度誤差信号発生手段
9と、PWM制御手段10からなる。この駆動制御回路
部6はプリドライバICとして1チップIC化されてい
る。
FIG. 1 is a system block diagram of a brushless motor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rectifier and smoothing circuit section, which includes a bridge diode D1 and a smoothing capacitor C1. 2 is a switching power element group, 6
It consists of six switching power elements and six diodes connected in antiparallel to each switching power element. 3 is a three-phase connected stator winding, 4 is a permanent magnet rotor, and 5 is a position sensor. Reference numeral 6 denotes a drive control circuit section which includes switching power element drive means 7, commutation signal generation means 8, speed error signal generation means 9, and PWM control means 10. This drive control circuit section 6 is implemented as a one-chip IC as a pre-driver IC.

【0011】以上の構成により、位置センサ5の出力信
号を転流信号発生手段8によりロジック処理し、その出
力信号をスイッチングパワー素子駆動手段7に伝えてス
イッチングパワー素子群2へ転流信号を出力するととも
に、速度誤差信号発生手段9により外部から受けた速度
指令信号と前記位置センサ5の出力信号を合成してえら
れた回転速度信号とを比較して速度誤差信号を得、PW
M制御手段10により前記速度誤差信号に応じてスイッ
チングパワー素子のオンデューティを制御することによ
り整流平滑回路部1の出力電圧は一定でブラシレスモー
タを可変速制御するものである。
With the above configuration, the output signal of the position sensor 5 is logically processed by the commutation signal generating means 8, and the output signal is transmitted to the switching power element driving means 7 to output a commutation signal to the switching power element group 2. At the same time, the speed error signal generating means 9 compares the speed command signal received from the outside with the rotational speed signal obtained by combining the output signal of the position sensor 5 to obtain a speed error signal,
The M control means 10 controls the on-duty of the switching power element according to the speed error signal, thereby controlling the brushless motor at variable speed while keeping the output voltage of the rectifying and smoothing circuit section 1 constant.

【0012】図2は本発明の実施例のブラシレスモータ
のプリント基板組立状態の側面図である。図2において
、11はプリドライバIC、12はスイッチングパワー
素子のベアチップ、12cはスイッチングパワー素子の
ベアチップ12をステータ樹脂成形時の熱と圧力から保
護するためのポッティング樹脂、13はプリント基板で
ある。プリント基板13は熱放散の面からは金属基材ま
たは焼結基材を用いるのが有利である。そしてプリドラ
イバIC11はプリント基板13に面実装されている。
FIG. 2 is a side view of the brushless motor according to the embodiment of the present invention, with the printed circuit board assembled. In FIG. 2, 11 is a pre-driver IC, 12 is a bare chip of the switching power element, 12c is a potting resin for protecting the bare chip 12 of the switching power element from heat and pressure during stator resin molding, and 13 is a printed circuit board. From the viewpoint of heat dissipation, it is advantageous to use a metal base material or a sintered base material for the printed circuit board 13. The predriver IC 11 is surface-mounted on the printed circuit board 13.

【0013】図3は本発明の実施例のブラシレスモータ
のステータ組立状態図である。図3において、固定子鉄
心14に鉄心絶縁15を介して固定子巻線3が施されて
いる。一方プリント基板13は略ドーナツ状に形成して
あり、これに対してプリドライバIC11、樹脂ポッテ
ィングが施されたスイッチングパワー素子のベアチップ
群12aおよび12bの主要部品が略等分ピッチでかつ
略放射状に配置されている。
FIG. 3 is an assembled state diagram of the stator of the brushless motor according to the embodiment of the present invention. In FIG. 3, a stator winding 3 is provided on a stator core 14 with a core insulation 15 interposed therebetween. On the other hand, the printed circuit board 13 is formed into a substantially donut shape, and the main components of the predriver IC 11 and bare chip groups 12a and 12b of switching power devices potted with resin are arranged at substantially equal pitches and in a substantially radial pattern. It is located.

【0014】位置センサ5は電気角120°のピッチと
なるようプリント基板13に面実装される。また、固定
抵抗器16やジャンパ線17,コンデンサ18,巻線端
結線用のピン19等もそれぞれプリント基板13を固定
子鉄心14に装着したとき、固定子巻線3やシュラウド
部15aや15bに接触あるいは干渉しない位置に面実
装される。
The position sensor 5 is surface mounted on the printed circuit board 13 with a pitch of 120 degrees in electrical angle. In addition, when the fixed resistor 16, jumper wire 17, capacitor 18, winding end connection pin 19, etc. are attached to the stator core 14, the fixed resistor 16, jumper wire 17, capacitor 18, winding end connection pin 19, etc. Surface mounted in a position where there is no contact or interference.

【0015】プリント基板13には樹脂成形時に金型内
でプリント基板13を定位置に保持するとともに、成形
後のモータ組立時に通しボルトあるいはリベット等を挿
通するための穴を成形する金型ピンを挿通するための穴
13cが設けられている。
The printed circuit board 13 is provided with mold pins that hold the printed circuit board 13 in a fixed position in the mold during resin molding and that form holes for inserting through bolts, rivets, etc. when assembling the motor after molding. A hole 13c is provided for insertion.

【0016】さらにプリント基板13には電源供給ある
いは速度指令信号伝達のためのリード線群20も取りつ
けられており、樹脂成形時にリード線群20を熱と圧力
から保護するための口出しブッシュ21がリード線群2
0に固定される。この時、鉄心絶縁15との位置決め用
の溝13dも設けられる。
Further, a group of lead wires 20 for supplying power or transmitting speed command signals is attached to the printed circuit board 13, and a bushing 21 for protecting the group of lead wires 20 from heat and pressure during resin molding is attached to the lead wire group 20. line group 2
Fixed to 0. At this time, a groove 13d for positioning with the core insulation 15 is also provided.

【0017】以上のように構成した巻線済み固定子鉄心
14と部品実装済みのプリント基板13は、図4のステ
ータ巻線完成側面図に示すようにシュラウド部と隣のシ
ュラウド部との間にプリドライバIC11やスイッチン
グパワー素子のベアチップ群12a,12bが位置し、
シュラウド部15a,15bの軸方向線端がプリント基
板面に当接されるように組み合わされてステータ巻線完
成品22となる。
The wound stator core 14 and the component-mounted printed circuit board 13 configured as described above are placed between one shroud part and the adjacent shroud part, as shown in the side view of the completed stator winding in FIG. Bare chip groups 12a and 12b of the pre-driver IC 11 and switching power elements are located,
The shroud parts 15a and 15b are combined so that the axial ends of the shroud parts 15a and 15b are brought into contact with the printed circuit board surface to form a completed stator winding product 22.

【0018】図5はこの状態の斜視図で、巻線端3aは
巻線結線用のピン19に巻きつけられ、はんだ等で導電
的に固定されている。以上のように構成されたステータ
巻線完成品を樹脂成形し、永久磁石ロータと複合してモ
ータ完成品となる。
FIG. 5 is a perspective view of this state, in which the winding end 3a is wound around a winding connection pin 19 and is electrically fixed with solder or the like. The completed stator winding product configured as described above is resin molded and combined with a permanent magnet rotor to form a completed motor product.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明のブ
ラシレスモータは、次のような利点を持っている。
As is clear from the above description, the brushless motor of the present invention has the following advantages.

【0020】(1)駆動用直流電源は一定電圧でよいの
で電圧を可変するためのDC−DCコンバータ部を必要
としなく、電源部分が低コストとなり、システムの省ス
ペース,低コスト化が実現できる。
(1) Since a constant voltage is sufficient for the driving DC power supply, there is no need for a DC-DC converter section to vary the voltage, and the cost of the power supply section is low, making it possible to save space and reduce the cost of the system. .

【0021】(2)駆動回路を実装構成するプリント基
板として金属基材または焼結基材を用い、駆動回路部品
と位置センサを面実装することにより駆動回路部の省ス
ペース化を図られ、さらに回路部品のリードがプリント
基板の反部品実装面に突出しないためモータの体格を従
来と同様以下にでき、システムの省スペース化が実現で
きる。
(2) Mounting of the drive circuit By using a metal base material or a sintered base material as the printed circuit board and surface mounting the drive circuit components and the position sensor, the space of the drive circuit section can be saved. Since the leads of the circuit components do not protrude from the surface of the printed circuit board opposite to the component mounting surface, the size of the motor can be reduced to the same size as before, resulting in a space-saving system.

【0022】(3)速度制御回路を内蔵しているため、
モータ外部に速度制御回路を設ける必要がなく、低コス
トにて高精度のモータ回転数制御が可能となる。
(3) Since it has a built-in speed control circuit,
There is no need to provide a speed control circuit outside the motor, making it possible to control the motor rotation speed with high accuracy at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明の実施例におけるブラシレスモータのシ
ステムブロック図
[Fig. 1] System block diagram of a brushless motor in an embodiment of the present invention

【図2】本発明の実施例におけるブラシレスモータのプ
リント基板組立状態の側面図
FIG. 2 is a side view of the printed circuit board assembly state of the brushless motor in the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例におけるブラシレスモータのス
テータ組立状態図
[Fig. 3] Stator assembly state diagram of a brushless motor in an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例におけるブラシレスモータのス
テータ巻線完成側面図
FIG. 4: Completed side view of the stator winding of the brushless motor in the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例におけるブラシレスモータのス
テータ巻線完成斜視図
[Fig. 5] Completed perspective view of the stator winding of the brushless motor in the embodiment of the present invention.

【図6】従来のブラシレスモータのシステムブロック図
[Figure 6] System block diagram of conventional brushless motor

【図7】従来のブラシレスモータの縦断面図[Figure 7] Longitudinal cross-sectional view of a conventional brushless motor

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2      スイッチングパワー素子群3     
 固定子巻線 4      永久磁石ロータ 5      位置センサ 6      駆動制御回路部(駆動回路)7    
  スイッチングパワー素子駆動手段8      転
流信号発生手段 9      速度誤差信号発生手段 10    PWM制御手段
2 Switching power element group 3
Stator winding 4 Permanent magnet rotor 5 Position sensor 6 Drive control circuit section (drive circuit) 7
Switching power element driving means 8 Commutation signal generating means 9 Speed error signal generating means 10 PWM control means

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  固定子巻線と位置センサと駆動回路を
実装したプリント基板とを電気絶縁性を有する合成樹脂
で一体に成形固化した固定子に、永久磁石ロータを軸受
け装置により回転自在に保持してなるブラシレスモータ
において、前記駆動回路は、固定子巻線に流す駆動電流
を切り替えるスイッチングパワー素子群と、位置センサ
の出力をロジック処理してスイッチングパワー素子群の
転流信号を発生する転流信号発生手段と、転流信号によ
りスイッチングパワー素子群を駆動するスイッチングパ
ワー素子駆動手段と、位置センサの出力を合成して得ら
れた回転速度信号と外部より入力される回転速度指令信
号を比較してその速度誤差信号を出力する速度誤差信号
発生手段と、速度誤差信号に応じて前記スイッチングパ
ワー素子群のオンデューティを制御するPWM(パルス
幅変調)制御手段とを備えているブラシレスモータ。
Claim 1: A permanent magnet rotor is rotatably held by a bearing device on a stator in which a stator winding, a printed circuit board on which a position sensor, and a drive circuit are mounted are integrally molded and solidified with synthetic resin having electrical insulation properties. In the brushless motor, the drive circuit includes a switching power element group that switches the drive current flowing to the stator winding, and a commutation circuit that logic-processes the output of the position sensor to generate a commutation signal for the switching power element group. A rotational speed signal obtained by combining the outputs of the signal generation means, the switching power element driving means for driving the switching power element group with a commutation signal, and the position sensor is compared with the rotational speed command signal inputted from the outside. A brushless motor comprising: speed error signal generating means for outputting a speed error signal thereof; and PWM (pulse width modulation) control means for controlling on-duty of the switching power element group according to the speed error signal.
【請求項2】  駆動回路を実装するプリント基板とし
て金属基材または焼結基材を用いかつ駆動回路部品と位
置センサを面実装した請求項1記載のブラシレスモータ
2. The brushless motor according to claim 1, wherein a metal base material or a sintered base material is used as the printed circuit board on which the drive circuit is mounted, and the drive circuit components and the position sensor are surface-mounted.
【請求項3】  スイッチングパワー素子をベアチップ
状態で実装し配線した請求項2記載のブラシレスモータ
3. The brushless motor according to claim 2, wherein the switching power element is mounted and wired in a bare chip state.
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