专利名称：Dc无电刷马达的并联驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种为了以相同速度运转多台风扇或者泵而驱动互相并联连接的多台DC无电刷马达的并联驱动方法。
背景技术：
作为通过一个驱动电路来驱动互相并联连接的多台DC无电刷马达的现有技术，已经知道如图8所示的并联驱动电路。
在图8中，100是交流电源；200’是驱动电路的控制器；M1、M2是并联运转的例如三相(U，V，W相)的DC无电刷马达；301、302是根据U、V、W相的各相检测各马达M1、M2的转子位置的霍尔元件等的位置检测元件；201是将交流电源100的交流电压整流、平滑从而得到规定的直流电压的整流/平滑电路；202是为了在马达M1、M2的各相定子线圈通流用的三相电压形变换器；203是由位置检测元件301、302的输出信号检测转子位置和旋转速度的位置检测电路；204是输出马达M1、M2的运转、停止指令和速度图形(速度指令)的速度控制电路；205是控制运算电路，其基于速度图形和旋转速度检测值产生变换器202的输出电压指令，将它与载波比较来进行PWM运算等；206是基于控制运算电路205的输出信号(PWM信号)对变换器202的各开关元件产生驱动信号(起弧信号)的起弧逻辑电路。
图9是在该并联驱动电路起动时的时间流程图。
如果在时刻T1给予运转指令，在到达时刻T2之间，由变换器202将直流电压施加到各马达M1、M2的定子线圈上。
这样，在马达M1、M2的线圈流过相同的直流电，定子的各磁极被励磁为同一磁性，由永磁铁形成的各个马达M1、M2的转子被拉到相同的相位角的位置。
此时，各个马达M1、M2的转子的相位角相同，所以，如果从如图9所示的时刻T3慢慢提高施加电压，依次加速的话，2台马达M1、M2同时加速，大约时刻T4以后将施加电压转移到规定的运转。
而且，在例如特许文献1中记载了并联驱动电路，该并联驱动电路是，将由变换器形成的1个驱动电路的输出电压相等地施加到并联连接的多台DC无电刷马达上而驱动这些马达的DC无电刷马达的并联驱动电路。
特许文献1特开2003-37987号公报(图1，图3)。
在上述图8，图9的现有技术中，由于在起动时将变换器202的输出电流平分提供给各马达M1、M2，所以难于得到大的起动转矩。为此，在使用在例如户外的风扇等的情况下，在冬天，雪或者冰粘附在风扇上时，就不能平滑地起动。
另外，为了得到希望的起动转矩，考虑将包括变换器的控制器设置在每个马达上来驱动，但是具有装置整体复杂化、大型化，成本也高的问题。
发明内容
本发明提供了一种DC无电刷马达的并联驱动方法，其能够不产生装置整体的复杂化和大型化，得到非常大的起动转矩。
为了解决上述问题，如本发明第一方面所述，在DC无电刷马达的并联驱动方法中，通过具有多个半导体开关元件的驱动电路将互相并联连接的多台DC无电刷马达以相同速度驱动，在上述驱动电路的输出侧和各马达之间分别连接开关装置，在起动时，将对应1台马达的开关装置接通，在加速该马达后，将处于接通状态的上述开关装置关闭，惯性旋转上述1台马达，之后，接通对应其它马达的开关装置，加速该其它马达，同时，当上述1台马达的转子位置的相位角与上述其它马达的转子位置的相位角的差为设定值之内时，判断这些马达是同步的，将对应上述1台马达的开关装置接通，并联运转多台马达。
如本发明第二方面所述，作为判断多台马达同步的条件，除如本发明第一方面所述的各马达的转子位置的相位角差是设定值之内的条件之外，还采用各马达的旋转速度的差为设定值之内作为条件。
如本发明第三方面所述，在本发明第一或第二方面所述的DC无电刷马达的并联驱动方法中，在对应上述其它马达的开关装置接通的状态下，通过将对应上述1台马达的开关装置接通而并联运转多台马达时，将并联运转开始时的各马达的旋转速度维持一定时间。
如本发明第四方面所述，在本发明第一、第二或第三方面所述的DC无电刷马达的并联驱动方法中，从各个马达的转子位置检测信号在每相检测逻辑和或者逻辑积，在每相作成控制用转子位置检测信号，基于这些控制用转子位置检测信号，作成对应于上述驱动电路内的半导体开关元件的驱动信号。
而且，作为本发明第一～第四方面所述的驱动电路，如本发明第五方面所述，使用例如三相电压形变换器。
图1是用于本发明实施方式的并联驱动电路的方框图。
图2是本发明实施方式的起动时的时间图。
图3是表示对应于图2的起动方法的流程图。
图4是表示本发明实施方式的其它起动方法的流程图。
图5是表示本发明实施方式的另一起动方法的流程图。
图6是表示图1的位置检测电路的一个例子的构成图。
图7是表示图6的操作的时间图。
图8是表示现有技术的并联驱动电路的方框图。
图9是在现有技术中，起动时的时间图。
符号说明100交流电源；200控制器；201整流/平滑电路；202三相电压形变换器；2031、2032位置检测电路；204速度控制电路；205控制运算电路；206起弧逻辑电路；301、302位置检测元件；41UA、41VA、41WA、41UB、41VB、41WB和电路；42U、42V、42W或电路；43运转马达选择电路；M1、M2DC无电刷马达；Ry1、Ry2继电器。
具体实施例方式
下面参照
本发明的实施方式。
首先，图1是表示本发明实施方式使用的并联驱动电路的构成的方框图。与图8相同的构成元件赋予相同的标记。
在图1中，200是本发明实施方式使用的驱动电路的控制器，对应各个马达M1、M2设置的位置检测元件301、302的输出信号输入到各个位置检测电路2031、2032中，这些输出信号与速度控制电路204的输出信号共同输入到控制运算电路205中。
从控制运算电路205向起弧逻辑电路206输出为了控制三相电压形变换器202的驱动信号，与此同时，输出分别驱动连接在变换器202的输出侧和各马达M1、M2之间的作为开关装置的继电器Ry1、Ry2的控制信号。
其次，图2是本发明实施方式的起动时的时间图，图3是对应图2的流程图。
下面参照这些图说明本发明实施方式的起动方法。
首先，如果在图2的时刻T11给控制运算电路205提供运转指令，控制运算电路205使得马达M1侧的继电器Ry1为接通(ON)，仅驱动马达M1(图3的S1、S2)。
经过一定时间之后，(图3的S3)，在时刻T12，将继电器Ry1变为断开(OFF)，与此同时，继电器Ry2变为接通(ON)，驱动马达M2(图3的S4、S5)。而且，在继电器Ry1变为断开(OFF)之后，马达M1惯性旋转。
在此状态，基于从位置检测电路2031、2032输出的位置检测信号，控制运算电路205求出各个马达M1、M2的相位角α1、α2的差，如果该差处于设定值α之内，将马达M1侧的继电器Ry1接通(ON)(图3的S6、S7)。而且，在图2中，假定在时刻T13的相位角α1、α2的差处于设定值α之内。
这里，如果将α设定为将两个马达M1、M2视为同步的程度的较小值，在相位角α1、α2的差处于设定值α之内的时刻，能够将两个马达M1、M2判断为同步，此时如果将断开(OFF)状态的继电器Ry1变为接通(ON)，则可以将两个马达M1、M2以同步状态并联运转。
然后，在时刻T13之后，也可以通过速度控制电路204加速直到设定的速度(图3的S8)。
而且，虽然描述了图2的马达M1、M2的相位角α1、α2直线变化的情况，但实际上相位角α1、α2以正弦波变化。
图4是表示其它的起动方法的流程图。
在图3的起动方法中，如果在马达M1、M2的速度非常低的时刻检测出同步就没有问题，但仅仅将相位角的差处于设定值之内作为同步检测条件，就存在下述情况，在马达M1、M2的旋转速度的差很大的情况下，不能平滑转移到同步运转。
那样，如图4所示，将旋转速度的差设为较小值N，马达M1、M2的速度N1、N2的差处于设定值N之内，而且，在相位角α1、α2的差处于设定值α之内的时刻，将两个马达M1、M2判断为同步(图4的S16、S17)。而且，图4的S11～S15、S18、S19是与图3的S1～S5，S7、S8实质相同的程序。
这里，马达M1、M2的速度N1、N2可以通过图1的位置检测电路2031、2032从检测信号的频率容易地检测出来。
下面，图5是表示另一其它的起动方法的流程图。
通过图3的起动方法，在从相位角的差处于设定值之内判断同步而将两个马达M1、M2并联运转的情况下，并联运转开始不久有尚存在若干的速度差和相位角差的情况，如果在这种状态立即加速，不能快速地加速。
那样，如图5所示，相位角的差处于设定值之内，通过将断开(OFF)状态的继电器Ry1变为接通(ON)而开始两个马达M1、M2的并联运转之后，以现在的速度运转两个马达M1、M2仅一定时间Tx(图5的S28)，之后加速直到设定速度(图5的S29)。图5的S21～S27、S29是与图3的S1～S7、S8实质相同的程序。
在图2中，从时刻T13开始并联运转，但是如按照图5所示的起动方法，在时刻T13之后，不立即加速马达M1、M2的速度N1、N2，如虚线所示将时刻T13的速度维持规定的时间。
在这里，下面说明如下情况的位置检测信号的处理方法，即，如图2、图3所示，在时刻T13判断两马达M1、M2是同步，之后，并联运转两马达M1、M2，立即加速的情况。
图6表示图1的位置检测电路2031、2032的一个具体例子。
在图6中，UA、VA、WA是马达M1的转子位置检测信号，UB、VB、WB是马达M2的转子位置检测信号。实际控制中使用的控制用转子位置检测信号，使用6个和电路(AND电路)41UA、41VA、41WA、41UB、41VB、41WB和3个或电路(OR电路)42U、42V、42W，利用运转马达选择电路43的输出信号，选择使用马达M1的转子位置检测信号或者选择使用马达M2的转子位置检测信号，或者，选择使用马达M1、M2的转子位置检测信号的逻辑和。
即，在最初起动时(由图3的步骤S2将继电器Ry1变为接通(ON)，通过步骤S3经过一定时间之后)，运转马达选择电路43的输出A(对应于马达M1)为高电平，输出B(对应于马达M2)为低电平。这样，被输入到和电路(AND电路)41UA、41VA、41WA的马达M1的转子位置检测信号UA、VA、WA原样被输入到或电路(OR电路)42U、42V、42W，但由于和电路41UB、41VB、41WB的输出信号常为低电平，作为控制用转子位置检测信号，仅有效地使用马达M1的转子位置检测信号UA、VA、WA。
同样地，在下面的步骤(由图3的步骤S4将继电器Ry1变为断开(OFF)，通过步骤S5将继电器Ry2变为接通(ON)之后)中，运转马达选择电路43的输出B变为高电平，输出A变为低电平。这样，作为控制用转子位置检测信号，仅有效地利用马达M2的转子位置检测信号UB、VB、WB。
然后，如果由图6检测出的各个马达M1、M2的每个相的相位角的差处于α°之内(图3的步骤S6)，在接下来的步骤，由图3的步骤S7将继电器Ry1变为接通(ON)，同时将运转马达选择电路43的输出A、都变为高电平。
这样，马达M1、M2的转子位置检测信号UA、VA、WA、UB、VB、WB全部输入到或电路42U、42V、42W中，各个马达M1、M2的转子位置检测信号的逻辑和作为控制用转子位置检测信号输出到每个相中。之后，两个马达M1、M2加速到设定速度(图3的步骤S8)。
而且，在图6中，在并联运转2台马达M1、M2的情况下，使用每个马达M1、M2的各相的转子位置检测信号的逻辑和，求出控制用转子位置检测信号，但也可以使用每个相的转子位置检测信号的逻辑积求出控制用转子位置检测信号。
另外，图6的功能也可以全部由微计算机替换实现。
图7表示马达M1、M2完全同步，各相的转子位置检测信号同步的情况。这种情况下，马达M1、M2的转子位置检测信号和或电路42U、42V、42W的输出信号，即控制用转子位置检测信号变为全部相同的信号。即，表示马达M1、M2能够互相同步运转。
在上述实施方式中，说明了并联运转2台DC无电刷马达的情况，但是本发明的运转方法也可用于并联运转3台以上的马达的情况。
另外，图1的继电器Ry1、Ry2有触点、没有触点都没有关系，同时作为开关装置，也可以使用除继电器之外的半导体开关。
按照上述本发明，使得起动时电流串行通过每台马达，之后，由于从多台马达同步转移到并联运转，实质上能够实现与通过单独控制器起动各个马达同样的作用。这样，为各马达提供了充足的起动电流，能够得到大的起动转矩。
另外，由于不必按照马达的台数设置控制器，不会导致装置构成的复杂化或大型化，也有助于降低成本。
权利要求
1.一种DC无电刷马达的并联驱动方法，通过具有多个半导体开关元件的驱动电路以相同速度驱动互相并联连接的多台DC无电刷马达，其特征在于，在所述驱动电路的输出侧和各马达之间分别连接开关装置，在起动时，将对应1台马达的开关装置接通，在加速该马达后，将处于接通状态的所述开关装置关闭，所述1台马达惯性旋转，之后，接通对应其它马达的开关装置，加速该其它马达，同时，当述1台马达的转子位置的相位角与所述其它马达的转子位置的相位角的差为设定值之内时，将对应所述1台马达的开关装置接通，并联运转多台马达。
2.一种DC无电刷马达的并联驱动方法，通过具有多个半导体开关元件的驱动电路以相同速度驱动互相并联连接的多台DC无电刷马达，其特征在于，在所述驱动电路的输出侧和各马达之间分别连接开关装置，在起动时，将对应1台马达的开关装置接通，在加速该马达后，将处于接通状态的所述开关装置关闭，所述1台马达惯性旋转，之后，接通对应其它马达的开关装置，加速该其它马达，同时，当所述1台马达的旋转速度与所述其它马达的旋转速度的差为设定值之内时，而且，当所述1台马达的转子位置的相位角与所述其它马达的转子位置的相位角的差为设定值之内时，将对应所述1台马达的开关装置接通，并联运转多台马达。
3.如权利要求1或2所述的DC无电刷马达的并联驱动方法，其特征在于，当在将对应所述其它马达的开关装置接通的状态下，通过将对应所述1台马达的开关装置接通而并联运转多台马达时，将并联运转开始时的各马达的旋转速度维持一定时间。
4.如权利要求1、2或3所述的DC无电刷马达的并联驱动方法，其特征在于，从各个马达的转子位置检测信号在各相检测逻辑和或者逻辑积，对每个相作成控制用转子位置检测信号，基于这些控制用转子位置检测信号，作成对应于所述驱动电路内的半导体开关元件的驱动信号。
5.如权利要求1、2、3或4所述的DC无电刷马达的并联驱动方法，其特征在于，由三相电压形变换器构成所述驱动电路。
全文摘要
本发明提供一种DC无电刷马达的并联驱动方法，不会导致装置整体的复杂化或大型化，可得到非常大的起动转矩。通过具有变换器(202)的控制器(200)将并联连接的DC无电刷马达(M
文档编号H02P6/00GK1574594SQ20031011693
公开日2005年2月2日 申请日期2003年12月3日 优先权日2003年5月21日
发明者大久保温, 樋口昭夫, 林诚, 水谷英树 申请人:富士电机株式会社