JP2000125584A - 空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置 - Google Patents
空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置Info
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- H—ELECTRICITY
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
- H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D27/004—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying driving speed
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 外的な要因によって回転している場合でも、
制動、停止、位置決めの制御が容易で、駆動回路及びモ
ータに過度の負担をかけることなく、しかも、永久磁石
の減磁を抑えての起動を可能にするブラシレスモータの
駆動装置を提供する。 【解決手段】 ブラシレスモータのロータの磁極位置を
検出する単一のホール素子（２）と、複数のスイッチン
グ素子がブリッジ接続され、ブラシレスモータのステー
タ巻線に対する電流の供給、遮断を行うインバータ回路
（３）と、ホール素子の出力信号に基づいてインバータ
回路のスイッチング素子をオン、オフ制御する制御手段
（１００）とを備え、制御手段は、ブラシレスモータの
起動前に、ホール素子の出力信号に同期させて、運転時
に切替え通電する複数の通電パターンの少なくとも一つ
の通電パターンにてＰＷＭ電流をステータ巻線に流すよ
うにスイッチング素子をオン、オフ制御して制動、停止
及び位置決めを行う。
制動、停止、位置決めの制御が容易で、駆動回路及びモ
ータに過度の負担をかけることなく、しかも、永久磁石
の減磁を抑えての起動を可能にするブラシレスモータの
駆動装置を提供する。 【解決手段】 ブラシレスモータのロータの磁極位置を
検出する単一のホール素子（２）と、複数のスイッチン
グ素子がブリッジ接続され、ブラシレスモータのステー
タ巻線に対する電流の供給、遮断を行うインバータ回路
（３）と、ホール素子の出力信号に基づいてインバータ
回路のスイッチング素子をオン、オフ制御する制御手段
（１００）とを備え、制御手段は、ブラシレスモータの
起動前に、ホール素子の出力信号に同期させて、運転時
に切替え通電する複数の通電パターンの少なくとも一つ
の通電パターンにてＰＷＭ電流をステータ巻線に流すよ
うにスイッチング素子をオン、オフ制御して制動、停止
及び位置決めを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はブラシレスモータに
係り、空気調和機の室外ファンに好適な空気調和機の室
外ファン用ブラシレスモータの駆動装置に関する。
係り、空気調和機の室外ファンに好適な空気調和機の室
外ファン用ブラシレスモータの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】空気調
和機の室外ファンを駆動するためにブラシレスモータが
多く用いられるようになった。室外ファンは有風時に回
転し、その回転方向及び速度は一様ではない。空気調和
機の運転開始時に、室外ファンが回転していたとすれ
ば、その制動、停止、位置決めを行ってから起動させる
ことになる。
和機の室外ファンを駆動するためにブラシレスモータが
多く用いられるようになった。室外ファンは有風時に回
転し、その回転方向及び速度は一様ではない。空気調和
機の運転開始時に、室外ファンが回転していたとすれ
ば、その制動、停止、位置決めを行ってから起動させる
ことになる。
【０００３】通常ブラシレスモータは、その回転子の磁
極位置を検出するための検出器を必要とする。室外ファ
ンの制動、停止、位置決めにはこの検出器の出力に基づ
いてその方向及び回転数を検知し、これに応じてステー
タ巻線の電流を制御していた。しかし、従来の駆動装置
にあっては、検出器として３個のホール素子を用いてい
たため、複雑な制御を余儀なくされ、これがコストを高
騰させる一因になっていた。
極位置を検出するための検出器を必要とする。室外ファ
ンの制動、停止、位置決めにはこの検出器の出力に基づ
いてその方向及び回転数を検知し、これに応じてステー
タ巻線の電流を制御していた。しかし、従来の駆動装置
にあっては、検出器として３個のホール素子を用いてい
たため、複雑な制御を余儀なくされ、これがコストを高
騰させる一因になっていた。
【０００４】また、従来の駆動装置は、制動、停止、位
置決めに際してステータ巻線に直流電流を流していた
が、この方法ではロータを形成する永久磁石が減磁した
り、ステータ巻線に電流を流す駆動回路を破壊するよう
な過大電流が流れたりする可能性があった。
置決めに際してステータ巻線に直流電流を流していた
が、この方法ではロータを形成する永久磁石が減磁した
り、ステータ巻線に電流を流す駆動回路を破壊するよう
な過大電流が流れたりする可能性があった。
【０００５】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的は、ブラシレスモータによって駆動され
るファン等が外的な要因によって回転している場合で
も、制動、停止、位置決めのための停止制御が容易な空
気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置を
得るにある。
ので、その目的は、ブラシレスモータによって駆動され
るファン等が外的な要因によって回転している場合で
も、制動、停止、位置決めのための停止制御が容易な空
気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置を
得るにある。
【０００６】本発明の他の目的は、駆動回路及びモータ
に過度の負担をかけることなく、しかも、永久磁石の減
磁を抑えての起動を可能にする空気調和機の室外ファン
用ブラシレスモータの駆動装置を得るにある。
に過度の負担をかけることなく、しかも、永久磁石の減
磁を抑えての起動を可能にする空気調和機の室外ファン
用ブラシレスモータの駆動装置を得るにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
ブラシレスモータのロータの磁極位置を検出する単一の
ホール素子と、複数のスイッチング素子が３相ブリッジ
接続され、ブラシレスモータのステータ巻線に対する電
流の供給を行うインバータ回路と、ホール素子の出力信
号に基づいてインバータ回路のスイッチング素子をオ
ン、オフ制御する制御手段と、を備え、制御手段は、ブ
ラシレスモータの起動前に、ホール素子の出力信号に同
期させて、正電圧側及び負電圧側のいずれか一方のスイ
ッチング素子の１個をＰＷＭ通電すると共に他方のスイ
ッチング素子の２個をＰＷＭ通電しロータを停止させる
直流励磁手段を有する空気調和機の室外ファン用ブラシ
レスモータの駆動装置である。
ブラシレスモータのロータの磁極位置を検出する単一の
ホール素子と、複数のスイッチング素子が３相ブリッジ
接続され、ブラシレスモータのステータ巻線に対する電
流の供給を行うインバータ回路と、ホール素子の出力信
号に基づいてインバータ回路のスイッチング素子をオ
ン、オフ制御する制御手段と、を備え、制御手段は、ブ
ラシレスモータの起動前に、ホール素子の出力信号に同
期させて、正電圧側及び負電圧側のいずれか一方のスイ
ッチング素子の１個をＰＷＭ通電すると共に他方のスイ
ッチング素子の２個をＰＷＭ通電しロータを停止させる
直流励磁手段を有する空気調和機の室外ファン用ブラシ
レスモータの駆動装置である。
【０００８】この構成により、ファン等が外的な要因に
よって回転している場合でも、制御が容易となり、ま
た、駆動回路及びモータに過度の負担をかけることな
く、しかも、永久磁石の減磁を抑えての起動を可能にす
るという効果が得られる。
よって回転している場合でも、制御が容易となり、ま
た、駆動回路及びモータに過度の負担をかけることな
く、しかも、永久磁石の減磁を抑えての起動を可能にす
るという効果が得られる。
【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置
において、直流励磁手段は、ホール素子が所定の磁極位
置を検出する毎に通電相を切替えるものである。
空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置
において、直流励磁手段は、ホール素子が所定の磁極位
置を検出する毎に通電相を切替えるものである。
【００１０】この構成によって、永久磁石の減磁をより
低く抑えることができる。
低く抑えることができる。
【００１１】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置
において、直流励磁手段は、ホール素子の磁極位置検出
信号に基づきロータの回転速度が大きい場合ほど、ＰＷ
Ｍ電流波形のデューティを大きくするものである。
空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置
において、直流励磁手段は、ホール素子の磁極位置検出
信号に基づきロータの回転速度が大きい場合ほど、ＰＷ
Ｍ電流波形のデューティを大きくするものである。
【００１２】この構成により、永久磁石の減磁を抑えな
がら起動前に迅速にロータを停止することができる。
がら起動前に迅速にロータを停止することができる。
【００１３】請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の空気調和機の室外ファン用ブラシレス
モータの駆動装置において、インバータ回路は、スイッ
チング素子をそれぞれ駆動する駆動回路と、直流電源の
正電圧側の駆動回路にそれぞれ並列接続され、直流電源
の負電圧側のスイッチング素子のオン駆動に応じて直流
電源の負電圧側の駆動回路の電源によってチャージアッ
プされるコンデンサとを備え、直流励磁手段は、必ず直
流電源の正電圧側のスイッチング素子をＰＷＭ通電する
ものである。
いずれかに記載の空気調和機の室外ファン用ブラシレス
モータの駆動装置において、インバータ回路は、スイッ
チング素子をそれぞれ駆動する駆動回路と、直流電源の
正電圧側の駆動回路にそれぞれ並列接続され、直流電源
の負電圧側のスイッチング素子のオン駆動に応じて直流
電源の負電圧側の駆動回路の電源によってチャージアッ
プされるコンデンサとを備え、直流励磁手段は、必ず直
流電源の正電圧側のスイッチング素子をＰＷＭ通電する
ものである。
【００１４】この構成により、チャージアップされるコ
ンデンサの電圧降下を抑える利点も得られる。
ンデンサの電圧降下を抑える利点も得られる。
【００１５】請求項５に係る発明は、ブラシレスモータ
のロータの磁極位置を検出する単一のホール素子と、複
数のスイッチング素子がブリッジ接続され、ブラシレス
モータのステータ巻線に対する電流の供給を行うインバ
ータ回路と、ホール素子の出力信号に基づいてスイッチ
ング素子をオン、オフ制御する制御手段と、を備え、制
御手段は、ブラシレスモータの起動前に、インバータ回
路の正電圧側の全スイッチング素子及び負電圧側の全ス
イッチング素子のいずれか一方をオン状態に、他方をオ
フ状態に制御して制動、停止させるゼロベクトル通電手
段を有する空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータ
の駆動装置である。
のロータの磁極位置を検出する単一のホール素子と、複
数のスイッチング素子がブリッジ接続され、ブラシレス
モータのステータ巻線に対する電流の供給を行うインバ
ータ回路と、ホール素子の出力信号に基づいてスイッチ
ング素子をオン、オフ制御する制御手段と、を備え、制
御手段は、ブラシレスモータの起動前に、インバータ回
路の正電圧側の全スイッチング素子及び負電圧側の全ス
イッチング素子のいずれか一方をオン状態に、他方をオ
フ状態に制御して制動、停止させるゼロベクトル通電手
段を有する空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータ
の駆動装置である。
【００１６】この構成により、ファン等が外的な要因に
よって回転している場合でも、起動前の制動、停止、位
置決めの停止制御が容易となり、また、電源供給を必要
としないため、消費電力を低減する効果も得られる。
よって回転している場合でも、起動前の制動、停止、位
置決めの停止制御が容易となり、また、電源供給を必要
としないため、消費電力を低減する効果も得られる。
【００１７】請求項６に係る発明は、ブラシレスモータ
のロータの磁極位置を検出する単一のホール素子と、複
数のスイッチング素子がブリッジ接続され、ブラシレス
モータのステータ巻線に対する電流の供給を行うインバ
ータ回路と、ホール素子の出力信号に基づいてスイッチ
ング素子をオン、オフ制御する制御手段と、を備え、制
御手段は、ブラシレスモータの起動前に、インバータ回
路の正電圧側の全スイッチング素子及び負電圧側の全ス
イッチング素子のいずれか一方をオン状態に、他方をオ
フ状態にする第１の制御と、ホール素子の出力信号に同
期させて、正電圧側及び負電圧側のいずれか一方のスイ
ッチング素子の１個をＰＷＭ通電すると共に他方のスイ
ッチング素子の２個をＰＷＭ通電する第２の制御とを組
み合わせてロータを制動、停止させる直流励磁手段を有
する空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動
装置である。
のロータの磁極位置を検出する単一のホール素子と、複
数のスイッチング素子がブリッジ接続され、ブラシレス
モータのステータ巻線に対する電流の供給を行うインバ
ータ回路と、ホール素子の出力信号に基づいてスイッチ
ング素子をオン、オフ制御する制御手段と、を備え、制
御手段は、ブラシレスモータの起動前に、インバータ回
路の正電圧側の全スイッチング素子及び負電圧側の全ス
イッチング素子のいずれか一方をオン状態に、他方をオ
フ状態にする第１の制御と、ホール素子の出力信号に同
期させて、正電圧側及び負電圧側のいずれか一方のスイ
ッチング素子の１個をＰＷＭ通電すると共に他方のスイ
ッチング素子の２個をＰＷＭ通電する第２の制御とを組
み合わせてロータを制動、停止させる直流励磁手段を有
する空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動
装置である。
【００１８】この構成により、ファン等が外的な要因に
よって回転している場合でも、制動、停止、位置決めの
ための停止制御が容易となり、また、駆動回路及びモー
タに過度の負担をかけることなく、しかも、永久磁石の
減磁を抑えての起動を可能にするという効果が得られ
る。
よって回転している場合でも、制動、停止、位置決めの
ための停止制御が容易となり、また、駆動回路及びモー
タに過度の負担をかけることなく、しかも、永久磁石の
減磁を抑えての起動を可能にするという効果が得られ
る。
【００１９】請求項７に係る発明は、請求項６に記載の
空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置
において、制御手段は、ホール素子の磁極位置検出信号
に基づいてロータの回転数を検出し、回転数が所定値よ
り大きいとき第１の制御で制動を開始し、回転数が所定
値より小さいとき第２の制御で制動を開始するものであ
る。
空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置
において、制御手段は、ホール素子の磁極位置検出信号
に基づいてロータの回転数を検出し、回転数が所定値よ
り大きいとき第１の制御で制動を開始し、回転数が所定
値より小さいとき第２の制御で制動を開始するものであ
る。
【００２０】この構成により、消費電力をできるだけ低
く抑えながら、確実に制動、停止、位置決めのための停
止制御ができる利点がある。
く抑えながら、確実に制動、停止、位置決めのための停
止制御ができる利点がある。
【００２１】請求項８に係る発明は、請求項１乃至７の
いずれかに記載の空気調和機の室外ファン用ブラシレス
モータの駆動装置において、ホール素子はいずれか１相
のステータ巻線の中心より通常の回転方向とは逆の方向
に偏芯した位置に設けられ、制御手段は、ホール素子の
磁極位置検出タイミングに対して、一定時間遅延させて
通電するものである。
いずれかに記載の空気調和機の室外ファン用ブラシレス
モータの駆動装置において、ホール素子はいずれか１相
のステータ巻線の中心より通常の回転方向とは逆の方向
に偏芯した位置に設けられ、制御手段は、ホール素子の
磁極位置検出タイミングに対して、一定時間遅延させて
通電するものである。
【００２２】この構成により、停止時に不要な加速動作
を未然に防止することができる。
を未然に防止することができる。
【００２３】請求項９に係る発明は、請求項１乃至８の
いずれかに記載の空気調和機の室外ファン用ブラシレス
モータの駆動装置において、ホール素子の電流供給及び
検出信号出力と、インバータ回路からステータ巻線への
電流供給とに単一のコネクタを共用するものである。
いずれかに記載の空気調和機の室外ファン用ブラシレス
モータの駆動装置において、ホール素子の電流供給及び
検出信号出力と、インバータ回路からステータ巻線への
電流供給とに単一のコネクタを共用するものである。
【００２４】この構成により、モータの構成が簡易化さ
れ、かつ、外部との接続、切り離しも容易化される。
れ、かつ、外部との接続、切り離しも容易化される。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す好適な
実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一
実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図であ
る。同図において、ブラシレスモータ１は空気調和機の
室外ユニットに設けられる室外ファンの駆動モータとし
て用いられ、このモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステー
タ巻線が星型結線され、さらに、ステータにはホールＩ
Ｃ２が設けられている。このうち、ステータ巻線Ｕ，
Ｖ，Ｗの外部接続導線はインバータ回路３に接続され、
ホールＩＣ２の電流供給及び検出信号導線は制御装置１
０に接続されている。
実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一
実施形態の構成を部分的にブロックで示した回路図であ
る。同図において、ブラシレスモータ１は空気調和機の
室外ユニットに設けられる室外ファンの駆動モータとし
て用いられ、このモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステー
タ巻線が星型結線され、さらに、ステータにはホールＩ
Ｃ２が設けられている。このうち、ステータ巻線Ｕ，
Ｖ，Ｗの外部接続導線はインバータ回路３に接続され、
ホールＩＣ２の電流供給及び検出信号導線は制御装置１
０に接続されている。
【００２６】インバータ回路３はスイッチング素子とし
てＦＥＴ（Field Effect Transistor）でなるトランジ
スタＦu ，Ｆv ，Ｆw ，Ｆx ，Ｆy ，Ｆz が３相ブリッ
ジ接続されている。すなわち、トランジスタＦu 及びＦ
x の直列接続回路と、トランジスタＦv 及びＦy の直列
接続回路と、トランジスタＦw 及びＦz の直列接続回路
とが並列接続され、その一端がスイッチ４を介して図示
省略の直流電源（ＤＣ２８０Ｖ）の正極に接続され、他
端が直流電源の負極に接続されている。これらのトラン
ジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw ，Ｆx ，Ｆy ，Ｆz には環流用
のダイオードＤu ，Ｄv ，Ｄw ，Ｄx ，Ｄy ，Ｄz がそ
れぞれ逆並列に接続されている。
てＦＥＴ（Field Effect Transistor）でなるトランジ
スタＦu ，Ｆv ，Ｆw ，Ｆx ，Ｆy ，Ｆz が３相ブリッ
ジ接続されている。すなわち、トランジスタＦu 及びＦ
x の直列接続回路と、トランジスタＦv 及びＦy の直列
接続回路と、トランジスタＦw 及びＦz の直列接続回路
とが並列接続され、その一端がスイッチ４を介して図示
省略の直流電源（ＤＣ２８０Ｖ）の正極に接続され、他
端が直流電源の負極に接続されている。これらのトラン
ジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw ，Ｆx ，Ｆy ，Ｆz には環流用
のダイオードＤu ，Ｄv ，Ｄw ，Ｄx ，Ｄy ，Ｄz がそ
れぞれ逆並列に接続されている。
【００２７】また、トランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw ，Ｆ
x ，Ｆy ，Ｆz の各ゲートには、ホトカプラでなる駆動
回路Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 が接続されて
いる。
x ，Ｆy ，Ｆz の各ゲートには、ホトカプラでなる駆動
回路Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 が接続されて
いる。
【００２８】これらの駆動回路の動作電力を供給するた
めに、１次側が交流電源１１に接続されたトランス１２
と、このトランス１２の２次側に直列接続されたダイオ
ードＤ01及び平滑用のコンデンサＣ01とでなる半波整流
回路を備えている。そして、コンデンサＣ01の正極が直
流電源の負電圧側の駆動回路Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 の一端に
それぞれ接続され、コンデンサＣ01の負極が駆動回路Ｂ
4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 の他端にそれぞれ接続されると共に、ト
ランジスタＦx ，Ｆy ，Ｆz の各ソース（負電圧側）に
接続されている。また、直流電源の正電圧側の駆動回路
Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 にはそれぞれ駆動電力を蓄えるコンデ
ンサＣ02，Ｃ03，Ｃ04が並列接続され、その正極は逆流
防止用のダイオードＤ02，Ｄ03，Ｄ04を介して、電流制
限用の抵抗Ｒの一端に接続されている。この抵抗Ｒの他
端は半波整流回路を構成するコンデンサＣ01の正極に接
続されている。また、コンデンサＣ02，Ｃ03，Ｃ04の負
極はトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw の各ソースに接続さ
れている。
めに、１次側が交流電源１１に接続されたトランス１２
と、このトランス１２の２次側に直列接続されたダイオ
ードＤ01及び平滑用のコンデンサＣ01とでなる半波整流
回路を備えている。そして、コンデンサＣ01の正極が直
流電源の負電圧側の駆動回路Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 の一端に
それぞれ接続され、コンデンサＣ01の負極が駆動回路Ｂ
4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 の他端にそれぞれ接続されると共に、ト
ランジスタＦx ，Ｆy ，Ｆz の各ソース（負電圧側）に
接続されている。また、直流電源の正電圧側の駆動回路
Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 にはそれぞれ駆動電力を蓄えるコンデ
ンサＣ02，Ｃ03，Ｃ04が並列接続され、その正極は逆流
防止用のダイオードＤ02，Ｄ03，Ｄ04を介して、電流制
限用の抵抗Ｒの一端に接続されている。この抵抗Ｒの他
端は半波整流回路を構成するコンデンサＣ01の正極に接
続されている。また、コンデンサＣ02，Ｃ03，Ｃ04の負
極はトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw の各ソースに接続さ
れている。
【００２９】一方、トランジスタＦu 及びＦx 、Ｆv 及
びＦy 、Ｆw 及びＦz の相互接続点にそれぞれブラシレ
スモータ１のステータ巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの各外部接続導線
が接続されている。また、ブラシレスモータ１に設けら
れたホールＩＣ２の信号出力導線が制御装置１０を構成
するＭＣＵ（マイクロコンピュータユニット）１００に
接続され、このＭＣＵ１００から出力される制御信号Ｇ
1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4，Ｇ5 ，Ｇ6 をそれぞれ駆動回路
Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 に加えるように構
成されている。
びＦy 、Ｆw 及びＦz の相互接続点にそれぞれブラシレ
スモータ１のステータ巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの各外部接続導線
が接続されている。また、ブラシレスモータ１に設けら
れたホールＩＣ２の信号出力導線が制御装置１０を構成
するＭＣＵ（マイクロコンピュータユニット）１００に
接続され、このＭＣＵ１００から出力される制御信号Ｇ
1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4，Ｇ5 ，Ｇ6 をそれぞれ駆動回路
Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 に加えるように構
成されている。
【００３０】上記のように構成された本実施形態の動作
について以下に説明する。トランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆ
w ，Ｆx ，Ｆy ，Ｆz が３相ブリッジ接続されたインバ
ータ回路３の直流入力端子間に図示省略の直流電源のＤ
Ｃ２８０Ｖの電圧が印加される。ここで、トランジスタ
Ｆu ，Ｆv ，Ｆw をインバータ回路の正電圧側のスイッ
チング素子と称し、トランジスタＦx ，Ｆy ，Ｆz をイ
ンバータ回路の負電圧側のスイッチング素子と称するこ
ととする。交流電源１１はＡＣ１００Ｖで、トランス１
２はこの電圧を例えばＡＣ５Ｖに降圧する。降圧された
交流はダイオードＤ01及びコンデンサＣ01でなる半波整
流回路によって整流平滑され、得られた直流電圧が負電
圧側のスイッチング素子としてのトランジスタＦx ，Ｆ
y ，Ｆz をそれぞれ駆動する駆動回路Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6
の両端に印加される。一方、正電圧側のスイッチング素
子としてのトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw を駆動する駆
動回路Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 にそれぞれ並列接続されたコン
デンサＣ02，Ｃ03，Ｃ04は負電圧側のスイッチング素子
がオン状態になったとき、抵抗Ｒを介して、コンデンサ
Ｃ01の両端電圧によって順次に充電（チャージアップ）
される。インバータ回路３の起動前であれば、トランジ
スタＦx ，Ｆy ，Ｆz を一斉にオン状態にすることによ
って、コンデンサＣ02，Ｃ03，Ｃ04は全て充電される。
これによってトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw ，Ｆx ，Ｆ
y ，Ｆz の駆動回路Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ
6 の動作が可能になる。これらの駆動回路に並列接続さ
れたコンデンサの充電回路はチャージポンプ方式として
知られ、例えば、特開平９−３７５８７号公報に記載さ
れているのでその詳しい動作説明を省略するが、少なく
とも通常運転時には各スイッチング素子に対する通電パ
ターンによってコンデンサＣ02，Ｃ03，Ｃ04は充電され
る。
について以下に説明する。トランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆ
w ，Ｆx ，Ｆy ，Ｆz が３相ブリッジ接続されたインバ
ータ回路３の直流入力端子間に図示省略の直流電源のＤ
Ｃ２８０Ｖの電圧が印加される。ここで、トランジスタ
Ｆu ，Ｆv ，Ｆw をインバータ回路の正電圧側のスイッ
チング素子と称し、トランジスタＦx ，Ｆy ，Ｆz をイ
ンバータ回路の負電圧側のスイッチング素子と称するこ
ととする。交流電源１１はＡＣ１００Ｖで、トランス１
２はこの電圧を例えばＡＣ５Ｖに降圧する。降圧された
交流はダイオードＤ01及びコンデンサＣ01でなる半波整
流回路によって整流平滑され、得られた直流電圧が負電
圧側のスイッチング素子としてのトランジスタＦx ，Ｆ
y ，Ｆz をそれぞれ駆動する駆動回路Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6
の両端に印加される。一方、正電圧側のスイッチング素
子としてのトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw を駆動する駆
動回路Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 にそれぞれ並列接続されたコン
デンサＣ02，Ｃ03，Ｃ04は負電圧側のスイッチング素子
がオン状態になったとき、抵抗Ｒを介して、コンデンサ
Ｃ01の両端電圧によって順次に充電（チャージアップ）
される。インバータ回路３の起動前であれば、トランジ
スタＦx ，Ｆy ，Ｆz を一斉にオン状態にすることによ
って、コンデンサＣ02，Ｃ03，Ｃ04は全て充電される。
これによってトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw ，Ｆx ，Ｆ
y ，Ｆz の駆動回路Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ
6 の動作が可能になる。これらの駆動回路に並列接続さ
れたコンデンサの充電回路はチャージポンプ方式として
知られ、例えば、特開平９−３７５８７号公報に記載さ
れているのでその詳しい動作説明を省略するが、少なく
とも通常運転時には各スイッチング素子に対する通電パ
ターンによってコンデンサＣ02，Ｃ03，Ｃ04は充電され
る。
【００３１】次に、空気調和機の起動前に、風によって
回転していた室外ファンは、これを一旦停止させ、位置
決めをする必要がある。そのために、ブラシレスモータ
１に制動、停止、位置決め動作をさせる停止制御を行う
必要がある。
回転していた室外ファンは、これを一旦停止させ、位置
決めをする必要がある。そのために、ブラシレスモータ
１に制動、停止、位置決め動作をさせる停止制御を行う
必要がある。
【００３２】その一つの方法として、ＭＣＵ１００が制
御信号Ｇ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 をそれぞれ
駆動回路Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 に加える
ことによって、図２に示すように、直流電源の正電圧側
のトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw の全てをオフ状態にし
たまま、直流電源の負電圧側のトランジスタＦx ，
Ｆy ，Ｆz の全てをオン状態にするか、あるいは、図示
を省略するが、直流電源の負電圧側のトランジスタ
Ｆx ，Ｆy ，Ｆz の全てをオフ状態にしたまま、直流電
源の正電圧側のトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw の全てを
オン状態にすることによって、発電電流を環流させ、フ
ァンモータの回転を妨げて減速させる方法がある。この
方法はステータ巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの電圧ベクトルが零であ
ることから、本明細書ではこれをゼロベクトル通電パタ
ーンによる制動と称する。このゼロベクトル通電パター
ンによる制動は、外風がある場合に回生エネルギーの消
費が継続されるだけで完全停止させ難いが、惰性で回転
しているような場合には完全停止させることも可能であ
る。また、直流励磁による制動と比較して電源供給が不
要なため、消費電力の低減効果もある。
御信号Ｇ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 をそれぞれ
駆動回路Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 に加える
ことによって、図２に示すように、直流電源の正電圧側
のトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw の全てをオフ状態にし
たまま、直流電源の負電圧側のトランジスタＦx ，
Ｆy ，Ｆz の全てをオン状態にするか、あるいは、図示
を省略するが、直流電源の負電圧側のトランジスタ
Ｆx ，Ｆy ，Ｆz の全てをオフ状態にしたまま、直流電
源の正電圧側のトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw の全てを
オン状態にすることによって、発電電流を環流させ、フ
ァンモータの回転を妨げて減速させる方法がある。この
方法はステータ巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの電圧ベクトルが零であ
ることから、本明細書ではこれをゼロベクトル通電パタ
ーンによる制動と称する。このゼロベクトル通電パター
ンによる制動は、外風がある場合に回生エネルギーの消
費が継続されるだけで完全停止させ難いが、惰性で回転
しているような場合には完全停止させることも可能であ
る。また、直流励磁による制動と比較して電源供給が不
要なため、消費電力の低減効果もある。
【００３３】もう一つの方法として、ＭＣＵ１００が制
御信号Ｇ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 をそれぞれ
駆動回路Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 に加える
ことによって、図３に示すように、正電圧側と負電圧側
のいずれか一方のスイッチング素子の１個をＰＷＭ通電
すると共に他方のスイッチング素子の２個をＰＷＭ通電
してＰＷＭ電流をステータ巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに流し、所定
の方向の磁界を発生させてロータを停止させる方法があ
る。図３は直流電源の正電圧側のトランジスタＦu ，Ｆ
wをオン状態に、直流電源の負電圧側のトランジスタＦ
y をオン状態にした例である。本明細書ではこれを直流
励磁通電パターンによる制動と称する。この直流励磁通
電パターンによる制動はＰＷＭ電流を流すため、従来の
直流制動と比較して駆動回路及びモータに過度の負担を
かけることなく、しかも、永久磁石の減磁を抑える効果
がある。
御信号Ｇ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 をそれぞれ
駆動回路Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 ，Ｂ4 ，Ｂ5 ，Ｂ6 に加える
ことによって、図３に示すように、正電圧側と負電圧側
のいずれか一方のスイッチング素子の１個をＰＷＭ通電
すると共に他方のスイッチング素子の２個をＰＷＭ通電
してＰＷＭ電流をステータ巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに流し、所定
の方向の磁界を発生させてロータを停止させる方法があ
る。図３は直流電源の正電圧側のトランジスタＦu ，Ｆ
wをオン状態に、直流電源の負電圧側のトランジスタＦ
y をオン状態にした例である。本明細書ではこれを直流
励磁通電パターンによる制動と称する。この直流励磁通
電パターンによる制動はＰＷＭ電流を流すため、従来の
直流制動と比較して駆動回路及びモータに過度の負担を
かけることなく、しかも、永久磁石の減磁を抑える効果
がある。
【００３４】図４（ａ）は直流励磁通電パターンによる
制動、停止、位置決めの状態を示し、図４（ｂ）はステ
ータ巻線の接続及び通電状態を示したもので、Ｕ相巻線
とＶ相巻線にＰＷＭ電流ＩPWM を流す。この電流ＩPWM
によって発生する磁界は、同図（ａ）に示す位置に、永
久磁石でなるロータを制動、停止させることができる。
この実施形態の場合、ホールＩＣ２はロータの回転方向
で見て、Ｖ相巻線の中心よりもＵ相巻線に近い方向、す
なわち、回転方向とは逆の方向に偏心した位置に設けら
れ、位置決めされたロータを基準にするとＮ磁極の後端
部に対向している。従って、ホールＩＣ２がロータのＮ
磁極を検出した直後に電流ＩPWM を流すとロータを加速
する位置関係になってしまう。そこで、ＭＣＵ１００は
ホール素子の磁極位置検出タイミングに対して、一定時
間遅延させる必要がある。この一定時間は回転速度によ
り異なり、回転速度が大きくなるに従って短くなる。
制動、停止、位置決めの状態を示し、図４（ｂ）はステ
ータ巻線の接続及び通電状態を示したもので、Ｕ相巻線
とＶ相巻線にＰＷＭ電流ＩPWM を流す。この電流ＩPWM
によって発生する磁界は、同図（ａ）に示す位置に、永
久磁石でなるロータを制動、停止させることができる。
この実施形態の場合、ホールＩＣ２はロータの回転方向
で見て、Ｖ相巻線の中心よりもＵ相巻線に近い方向、す
なわち、回転方向とは逆の方向に偏心した位置に設けら
れ、位置決めされたロータを基準にするとＮ磁極の後端
部に対向している。従って、ホールＩＣ２がロータのＮ
磁極を検出した直後に電流ＩPWM を流すとロータを加速
する位置関係になってしまう。そこで、ＭＣＵ１００は
ホール素子の磁極位置検出タイミングに対して、一定時
間遅延させる必要がある。この一定時間は回転速度によ
り異なり、回転速度が大きくなるに従って短くなる。
【００３５】ブラシレスモータに制動をかけるこれら二
つの方法のうち、ゼロベクトル通電パターンでは消費電
力を零に抑えることができ、直流励磁通電パターンは電
力を消費するが迅速に制動をかけることができるという
特徴がある。従って、有風時の回転数が予め定めた上限
を超えた場合には、ゼロベクトル通電パターンでの制動
は多大の時間を要し、直流励磁通電パターンでは比較的
大きな電流を流さなければならないため、制動、停止、
位置決め制御を行わず、所定の回転数以下にてこれらの
制御を実行する。この場合、停止制御を行わなくても回
転数が大きいので外風により回転した室外ファンにより
熱交換器の熱交換作用が得られる。
つの方法のうち、ゼロベクトル通電パターンでは消費電
力を零に抑えることができ、直流励磁通電パターンは電
力を消費するが迅速に制動をかけることができるという
特徴がある。従って、有風時の回転数が予め定めた上限
を超えた場合には、ゼロベクトル通電パターンでの制動
は多大の時間を要し、直流励磁通電パターンでは比較的
大きな電流を流さなければならないため、制動、停止、
位置決め制御を行わず、所定の回転数以下にてこれらの
制御を実行する。この場合、停止制御を行わなくても回
転数が大きいので外風により回転した室外ファンにより
熱交換器の熱交換作用が得られる。
【００３６】図５は自然風によってファンが回転してい
るときに、制動、停止、位置決めのための停止制御を実
行する一例を示したタイムチャートである。この場合、
ホールＩＣ２はロータのＮ磁極を検出したとき「Ｈ」レ
ベルの信号を出力し、ロータのＳ磁極を検出したとき、
「Ｌ」レベルの信号を出力するものとする。従って、フ
ァンが比較的早く回転するとホールＩＣ２は繰返し周期
の短い矩形波信号を出力し、制動を加えるに従って繰返
し周期は長くなり、図４に示した位置に停止すれば
「Ｈ」の信号を出力し続ける。図５は時刻ｔ0 にてゼロ
ベクトル通電パターンによる制動を実行し、所定の回転
数に到達し、かつ、ホールＩＣ２が「Ｈ」の信号を出力
した時刻ｔ1 にて直流励磁通電パターンによる制動を実
行し、その後ホールＩＣ２の出力信号が「Ｌ」レベルの
信号を出力したとき再びゼロベクトル通電パターンによ
る制動を実行し、その後、ホールＩＣ２の出力信号が
「Ｈ」レベルを出力し続けたとき、停止及び位置決めが
行われたものとして直流励磁通電パターンでの励磁を継
続する。
るときに、制動、停止、位置決めのための停止制御を実
行する一例を示したタイムチャートである。この場合、
ホールＩＣ２はロータのＮ磁極を検出したとき「Ｈ」レ
ベルの信号を出力し、ロータのＳ磁極を検出したとき、
「Ｌ」レベルの信号を出力するものとする。従って、フ
ァンが比較的早く回転するとホールＩＣ２は繰返し周期
の短い矩形波信号を出力し、制動を加えるに従って繰返
し周期は長くなり、図４に示した位置に停止すれば
「Ｈ」の信号を出力し続ける。図５は時刻ｔ0 にてゼロ
ベクトル通電パターンによる制動を実行し、所定の回転
数に到達し、かつ、ホールＩＣ２が「Ｈ」の信号を出力
した時刻ｔ1 にて直流励磁通電パターンによる制動を実
行し、その後ホールＩＣ２の出力信号が「Ｌ」レベルの
信号を出力したとき再びゼロベクトル通電パターンによ
る制動を実行し、その後、ホールＩＣ２の出力信号が
「Ｈ」レベルを出力し続けたとき、停止及び位置決めが
行われたものとして直流励磁通電パターンでの励磁を継
続する。
【００３７】図６は自然風によってファンが回転してい
るときに、制動、停止、位置決めするための停止制御を
実行するもう一つの例を示したタイムチャートである。
これは回転数の検出により時刻ｔ0 にて制動、停止、位
置決めの制御を実行するが、ホールＩＣ２の出力信号が
「Ｌ」レベルのときゼロベクトル通電パターンによる制
動を実行し、ホールＩＣ２の出力信号が「Ｈ」レベルの
とき直流励磁通電パターンによる制動を実行する動作を
繰返して、最終的に停止及び位置決めを行う例を示して
いる。
るときに、制動、停止、位置決めするための停止制御を
実行するもう一つの例を示したタイムチャートである。
これは回転数の検出により時刻ｔ0 にて制動、停止、位
置決めの制御を実行するが、ホールＩＣ２の出力信号が
「Ｌ」レベルのときゼロベクトル通電パターンによる制
動を実行し、ホールＩＣ２の出力信号が「Ｈ」レベルの
とき直流励磁通電パターンによる制動を実行する動作を
繰返して、最終的に停止及び位置決めを行う例を示して
いる。
【００３８】図７は図５に示した制動、停止、位置決め
のための停止制御に対応するＭＣＵ１００の具体的な処
理手順を示すフローチャートである。ここで、ステップ
101で運転指令の入力が有るか否かを判定し、運転指令
が入力されたと判定した場合にはステップ102 にて、ホ
ールＩＣの出力信号レベルが切替わる回数に応じてファ
ンの回転数を検出し、この回転数が制動処理を実行する
上限の回転数Ｎ1 未満か否かを判定する。ここで、回転
数Ｎ1 未満であればステップ103 の処理に進み、回転数
Ｎ1 以上であれば制動、停止、位置決めの処理を停止す
る。ステップ103 では検出したファンの回転数が０〜Ｎ
2 （＜Ｎ1 ）の範囲にあるか否かを判定し、この範囲に
なければ、すなわち、Ｎ2 以上であればステップ104 以
下の処理を実行し、０〜Ｎ2 の範囲にあればステップ11
7 以下の処理を実行する。
のための停止制御に対応するＭＣＵ１００の具体的な処
理手順を示すフローチャートである。ここで、ステップ
101で運転指令の入力が有るか否かを判定し、運転指令
が入力されたと判定した場合にはステップ102 にて、ホ
ールＩＣの出力信号レベルが切替わる回数に応じてファ
ンの回転数を検出し、この回転数が制動処理を実行する
上限の回転数Ｎ1 未満か否かを判定する。ここで、回転
数Ｎ1 未満であればステップ103 の処理に進み、回転数
Ｎ1 以上であれば制動、停止、位置決めの処理を停止す
る。ステップ103 では検出したファンの回転数が０〜Ｎ
2 （＜Ｎ1 ）の範囲にあるか否かを判定し、この範囲に
なければ、すなわち、Ｎ2 以上であればステップ104 以
下の処理を実行し、０〜Ｎ2 の範囲にあればステップ11
7 以下の処理を実行する。
【００３９】ステップ104 以下の処理では、ファンの回
転速度が速いので消費電力を低く抑えるために一定時間
だけゼロベクトル通電パターンによる制動処理を実行し
た後、直流励磁通電パターンによる停止、位置決め制御
を実行する。そこで、ステップ104 において、ゼロベク
トル通電パターンの制動時間が設定されたタイマ１をス
タートさせ、ステップ105 にてゼロベクトル通電パター
ンでの制動処理を実行し、ステップ106 でタイマ１の設
定時間が経過したか否かを判定し、経過するまで時間待
ちをする。そして、ステップ107 にてホールＩＣの出力
が「Ｈ」レベルであるか否かを判定する。このとき、所
定時間以上に亘って「Ｈ」であればファンは停止したも
のと判断する。そこで、ステップ107 で「Ｈ」レベルと
判定されればステップ108 にてタイマ２をスタートさ
せ、ステップ109 にて再びホールＩＣの出力が「Ｈ」レ
ベルであるか否かを判定し、「Ｈ」レベルを継続してお
ればステップ110 でタイマ２の設定時間が経過したか否
かを判定し、経過したと判定されれば、ステップ111 で
ホールＩＣの出力レベルが「Ｈ」を保持する直流励磁１
の通電パターンに切替え、ステップ116 にてファンの起
動制御を開始する。なお、ステップ109 でホールＩＣの
出力レベルが「Ｈ」でないと判定された場合には、ファ
ンは停止していないので後述するステップ117 にて直流
励磁１の通電パターンにて制動処理を実行する。
転速度が速いので消費電力を低く抑えるために一定時間
だけゼロベクトル通電パターンによる制動処理を実行し
た後、直流励磁通電パターンによる停止、位置決め制御
を実行する。そこで、ステップ104 において、ゼロベク
トル通電パターンの制動時間が設定されたタイマ１をス
タートさせ、ステップ105 にてゼロベクトル通電パター
ンでの制動処理を実行し、ステップ106 でタイマ１の設
定時間が経過したか否かを判定し、経過するまで時間待
ちをする。そして、ステップ107 にてホールＩＣの出力
が「Ｈ」レベルであるか否かを判定する。このとき、所
定時間以上に亘って「Ｈ」であればファンは停止したも
のと判断する。そこで、ステップ107 で「Ｈ」レベルと
判定されればステップ108 にてタイマ２をスタートさ
せ、ステップ109 にて再びホールＩＣの出力が「Ｈ」レ
ベルであるか否かを判定し、「Ｈ」レベルを継続してお
ればステップ110 でタイマ２の設定時間が経過したか否
かを判定し、経過したと判定されれば、ステップ111 で
ホールＩＣの出力レベルが「Ｈ」を保持する直流励磁１
の通電パターンに切替え、ステップ116 にてファンの起
動制御を開始する。なお、ステップ109 でホールＩＣの
出力レベルが「Ｈ」でないと判定された場合には、ファ
ンは停止していないので後述するステップ117 にて直流
励磁１の通電パターンにて制動処理を実行する。
【００４０】一方、ゼロベクトル通電パターンでの制動
処理のみでファンが停止したとき、ホールＩＣの出力レ
ベルは「Ｌ」であることもある。そこで、ステップ107
で「Ｈ」レベルでないと判定されればステップ112 にて
タイマ３をスタートさせ、ステップ113にてホールＩＣ
の出力が「Ｌ」レベルであるか否かを判定し、「Ｌ」レ
ベルを継続しておればステップ116 でタイマ３の設定時
間が経過したか否かを判定し、経過したと判定すれば、
ステップ111 でホールＩＣの出力レベルが「Ｌ」を保持
する直流励磁２の通電パターンに切替え、ステップ116
にてファンの起動制御を開始する。なお、ステップ113
でホールＩＣの出力レベルが「Ｌ」でないと判定された
場合には、ファンは停止していないので後述するステッ
プ117にて直流励磁１の通電パターンにて制動処理を実
行する。
処理のみでファンが停止したとき、ホールＩＣの出力レ
ベルは「Ｌ」であることもある。そこで、ステップ107
で「Ｈ」レベルでないと判定されればステップ112 にて
タイマ３をスタートさせ、ステップ113にてホールＩＣ
の出力が「Ｌ」レベルであるか否かを判定し、「Ｌ」レ
ベルを継続しておればステップ116 でタイマ３の設定時
間が経過したか否かを判定し、経過したと判定すれば、
ステップ111 でホールＩＣの出力レベルが「Ｌ」を保持
する直流励磁２の通電パターンに切替え、ステップ116
にてファンの起動制御を開始する。なお、ステップ113
でホールＩＣの出力レベルが「Ｌ」でないと判定された
場合には、ファンは停止していないので後述するステッ
プ117にて直流励磁１の通電パターンにて制動処理を実
行する。
【００４１】ステップ117 の処理はファンが回転数Ｎ2
未満で回転していることを前提としており、ここでホー
ルＩＣの出力を「Ｈ」に保持する直流励磁１の通電パタ
ーンによる制動処理を実行する。この場合、回転速度が
大きい場合ほど電流ＩPWM のデューティを大きくする。
なお、図４（ｂ）に示すようにＵ相巻線とＶ相巻線、及
びＷ相巻線とＶ相巻線に電流ＩPWM を流す場合、直流電
源の正電圧側のトランジスタＦu ，Ｆwと負電圧側のト
ランジスタＦy のいずれか一方をＰＷＭ制御し、他方を
オン状態にするが、トランジスタＦu をＰＷＭ制御すれ
ば駆動回路Ｂ1の駆動電源としてのコンデンサＣ02の電
圧降下を抑える点で有利である。そして、ホールＩＣの
出力が一定時間「Ｈ」レベルにあるか否かを判定するた
めに、ステップ118 でタイマ４をスタートさせ、ステッ
プ119 にてホールＩＣの出力信号が「Ｌ」に変化してい
るか否かを判定し、「Ｌ」になっていなければ、すなわ
ち、「Ｈ」の状態であればステップ120 でタイマ４の設
定時間が経過したか否かを判定する。経過していなけれ
ばステップ119 及びステップ120 の処理を繰返し、経過
した段階で停止及び位置決めの制御を完了したものとし
てステップ121 にてファンの起動制御を開始する。
未満で回転していることを前提としており、ここでホー
ルＩＣの出力を「Ｈ」に保持する直流励磁１の通電パタ
ーンによる制動処理を実行する。この場合、回転速度が
大きい場合ほど電流ＩPWM のデューティを大きくする。
なお、図４（ｂ）に示すようにＵ相巻線とＶ相巻線、及
びＷ相巻線とＶ相巻線に電流ＩPWM を流す場合、直流電
源の正電圧側のトランジスタＦu ，Ｆwと負電圧側のト
ランジスタＦy のいずれか一方をＰＷＭ制御し、他方を
オン状態にするが、トランジスタＦu をＰＷＭ制御すれ
ば駆動回路Ｂ1の駆動電源としてのコンデンサＣ02の電
圧降下を抑える点で有利である。そして、ホールＩＣの
出力が一定時間「Ｈ」レベルにあるか否かを判定するた
めに、ステップ118 でタイマ４をスタートさせ、ステッ
プ119 にてホールＩＣの出力信号が「Ｌ」に変化してい
るか否かを判定し、「Ｌ」になっていなければ、すなわ
ち、「Ｈ」の状態であればステップ120 でタイマ４の設
定時間が経過したか否かを判定する。経過していなけれ
ばステップ119 及びステップ120 の処理を繰返し、経過
した段階で停止及び位置決めの制御を完了したものとし
てステップ121 にてファンの起動制御を開始する。
【００４２】一方、ステップ119 にてホールＩＣの出力
レベルが「Ｌ」と判定された場合にはその後、さらに、
ゼロベクトル通電パターンでの制動、停止制御を実行す
るべく、ステップ122 でタイマ５をスタートさせ、ステ
ップ123 でゼロベクトル通電パターンでの制動処理を実
行する。続いて、ステップ124 でホールＩＣの出力信号
が「Ｈ」レベルであるか否かを判定し、「Ｈ」レベルで
あれば再びステップ117 の処理に戻り、ステップ117 〜
ステップ121 の処理を実行してファンの起動制御を開始
する。
レベルが「Ｌ」と判定された場合にはその後、さらに、
ゼロベクトル通電パターンでの制動、停止制御を実行す
るべく、ステップ122 でタイマ５をスタートさせ、ステ
ップ123 でゼロベクトル通電パターンでの制動処理を実
行する。続いて、ステップ124 でホールＩＣの出力信号
が「Ｈ」レベルであるか否かを判定し、「Ｈ」レベルで
あれば再びステップ117 の処理に戻り、ステップ117 〜
ステップ121 の処理を実行してファンの起動制御を開始
する。
【００４３】また、ステップ124 にて「Ｈ」レベルでな
いと判定した場合にはステップ125でタイマ５の設定時
間が経過したか否かを判定し、経過していなければステ
ップ124 及びステップ125 の処理を繰返し、設定時間が
経過すればファンが停止したものとして、ステップ126
でホールＩＣの出力レベルが「Ｌ」の状態を継続する直
流励磁２の通電パターンで位置決め制御を実行した後、
ステップ127 にてファンの起動制御を開始する。
いと判定した場合にはステップ125でタイマ５の設定時
間が経過したか否かを判定し、経過していなければステ
ップ124 及びステップ125 の処理を繰返し、設定時間が
経過すればファンが停止したものとして、ステップ126
でホールＩＣの出力レベルが「Ｌ」の状態を継続する直
流励磁２の通電パターンで位置決め制御を実行した後、
ステップ127 にてファンの起動制御を開始する。
【００４４】以上の説明によって明らかなように、ファ
ンの回転数がＮ1 以上であるとき起動制御を停止し、フ
ァンの回転数がＮ1 未満でＮ2 以上であれば一定時間だ
けゼロベクトル通電パターンによる制動処理を実行す
る。このゼロベクトル通電パターンによる制動処理のみ
で停止したときにホールＩＣの出力レベルが「Ｈ」であ
れば「Ｈ」レベルを保持する直流励磁１の通電パターン
で位置決めをしてファンの起動制御を開始し、ゼロベク
トル通電パターンによる制動処理のみで停止したときに
ホールＩＣの出力レベルが「Ｌ」であれば「Ｌ」レベル
を保持する直流励磁２の通電パターンで位置決めをして
ファンの起動制御を開始する。
ンの回転数がＮ1 以上であるとき起動制御を停止し、フ
ァンの回転数がＮ1 未満でＮ2 以上であれば一定時間だ
けゼロベクトル通電パターンによる制動処理を実行す
る。このゼロベクトル通電パターンによる制動処理のみ
で停止したときにホールＩＣの出力レベルが「Ｈ」であ
れば「Ｈ」レベルを保持する直流励磁１の通電パターン
で位置決めをしてファンの起動制御を開始し、ゼロベク
トル通電パターンによる制動処理のみで停止したときに
ホールＩＣの出力レベルが「Ｌ」であれば「Ｌ」レベル
を保持する直流励磁２の通電パターンで位置決めをして
ファンの起動制御を開始する。
【００４５】一方、ファンの回転数がＮ1 未満でＮ2 以
上であったときに、ゼロベクトル通電パターンによる制
動処理のみでは停止しなかったとき、あるいは、ファン
の回転数がＮ2 未満であるときには、直流励磁１の通電
パターンで制動処理を実行し、ホールＩＣの出力レベル
が一定時間「Ｈ」であればファンの起動制御を開始す
る。そして、直流励磁１の通電パターンで制動処理を実
行してもファン停止に至らない場合は再びゼロベクトル
通電パターンによる制動処理を実行し、これによって停
止したときにホールＩＣの出力レベルが「Ｌ」であれば
「Ｌ」レベルを保持する直流励磁２の通電パターンで位
置決めをしてファンの起動制御を開始する。
上であったときに、ゼロベクトル通電パターンによる制
動処理のみでは停止しなかったとき、あるいは、ファン
の回転数がＮ2 未満であるときには、直流励磁１の通電
パターンで制動処理を実行し、ホールＩＣの出力レベル
が一定時間「Ｈ」であればファンの起動制御を開始す
る。そして、直流励磁１の通電パターンで制動処理を実
行してもファン停止に至らない場合は再びゼロベクトル
通電パターンによる制動処理を実行し、これによって停
止したときにホールＩＣの出力レベルが「Ｌ」であれば
「Ｌ」レベルを保持する直流励磁２の通電パターンで位
置決めをしてファンの起動制御を開始する。
【００４６】図８は図７に示した処理手順に従って制
動、停止、位置決め、起動制御開始の制御を実行する場
合のファンの回転速度の概略変化を示すタイムチャート
である。これはファンの回転数がＮ1 より小さく、Ｎ2
おり大きい状態で起動指令が与えられた場合に相当す
る。すなわち、起動指令が与えられる時刻ｔ0 にてゼロ
ベクトル通電パターンによる制動処理を実行した後、停
止に至らなければ直流励磁通電パターンによる制動処理
とゼロベクトル通電パターンによる制動処理とを交互に
繰返し（期間ａ−１，…，ａ−ｎ）、停止の状態が一定
時間（停止期間ｂ）経過した段階で位置決め処理（期間
ｃ）を実行し、その後に起動制御（期間ｄ）を行うこと
を示している。
動、停止、位置決め、起動制御開始の制御を実行する場
合のファンの回転速度の概略変化を示すタイムチャート
である。これはファンの回転数がＮ1 より小さく、Ｎ2
おり大きい状態で起動指令が与えられた場合に相当す
る。すなわち、起動指令が与えられる時刻ｔ0 にてゼロ
ベクトル通電パターンによる制動処理を実行した後、停
止に至らなければ直流励磁通電パターンによる制動処理
とゼロベクトル通電パターンによる制動処理とを交互に
繰返し（期間ａ−１，…，ａ−ｎ）、停止の状態が一定
時間（停止期間ｂ）経過した段階で位置決め処理（期間
ｃ）を実行し、その後に起動制御（期間ｄ）を行うこと
を示している。
【００４７】図９は直流励磁通電パターンとゼロベクト
ル通電パターンの種類を示したもので、インバータを構
成する直流電源の正電圧側の３相分（上３相）のトラン
ジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw のうちの１個をＰＷＭ制御し、
負電圧側の３相分（下３相）のトランジスタＦx ，
Ｆy ，Ｆz のうちの２個をＰＷＭ制御するパターンを
（Ａ）、正電圧側の３相分のトランジスタＦu ，Ｆv ，
Ｆw のうちの２個をＰＷＭ制御し、負電圧側の３相分の
トランジスタＦx ，Ｆy ，Ｆz のうちの１個をＰＷＭ制
御するパターンを（Ｂ）とし、直流電源の正電圧側の３
相分のトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw の全てをオン状態
とし、負電圧側の３相分のトランジスタＦx ，Ｆy ，Ｆ
z の全てをオフ状態にするパターンを（Ｃ）、直流電源
の正電圧側の３相分のトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw の
全てをオフ状態とし、負電圧側の３相分のトランジスタ
Ｆx ，Ｆy ，Ｆz の全てをオン状態にするパターンを
（Ｄ）とする。
ル通電パターンの種類を示したもので、インバータを構
成する直流電源の正電圧側の３相分（上３相）のトラン
ジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw のうちの１個をＰＷＭ制御し、
負電圧側の３相分（下３相）のトランジスタＦx ，
Ｆy ，Ｆz のうちの２個をＰＷＭ制御するパターンを
（Ａ）、正電圧側の３相分のトランジスタＦu ，Ｆv ，
Ｆw のうちの２個をＰＷＭ制御し、負電圧側の３相分の
トランジスタＦx ，Ｆy ，Ｆz のうちの１個をＰＷＭ制
御するパターンを（Ｂ）とし、直流電源の正電圧側の３
相分のトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw の全てをオン状態
とし、負電圧側の３相分のトランジスタＦx ，Ｆy ，Ｆ
z の全てをオフ状態にするパターンを（Ｃ）、直流電源
の正電圧側の３相分のトランジスタＦu ，Ｆv ，Ｆw の
全てをオフ状態とし、負電圧側の３相分のトランジスタ
Ｆx ，Ｆy ，Ｆz の全てをオン状態にするパターンを
（Ｄ）とする。
【００４８】図７のフローチャートを用いて説明した制
動、停止、位置決め、起動の制御は、図９に示した通電
パターン（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）で表現すると、図１
０の実施例１，２，３，４，５，６のいずれかの組み合
わせで実行される。
動、停止、位置決め、起動の制御は、図９に示した通電
パターン（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）で表現すると、図１
０の実施例１，２，３，４，５，６のいずれかの組み合
わせで実行される。
【００４９】上記実施形態では、図４に示したように、
ステータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線の巻始めを共通接
続し、巻終りを外部に導出する構成になっている。ま
た、ホールＩＣ２は電流を供給する導線と、磁界に応じ
た電圧信号を出力する導線とが必要である。この実施形
態はステータ巻線と、ホールＩＣ２の電流供給及び信号
出力導線とを外部に接続するために一つのコネクタ５を
共用するようにしている。これによって、構成の簡易化
が図られる利点がある。
ステータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線の巻始めを共通接
続し、巻終りを外部に導出する構成になっている。ま
た、ホールＩＣ２は電流を供給する導線と、磁界に応じ
た電圧信号を出力する導線とが必要である。この実施形
態はステータ巻線と、ホールＩＣ２の電流供給及び信号
出力導線とを外部に接続するために一つのコネクタ５を
共用するようにしている。これによって、構成の簡易化
が図られる利点がある。
【００５０】なお、上記実施形態では空気調和機の室外
ファンを対象として説明したが、外的要因によって、起
動時に自由回転している殆どのブラシレスモータに本発
明を適用することができる。
ファンを対象として説明したが、外的要因によって、起
動時に自由回転している殆どのブラシレスモータに本発
明を適用することができる。
【００５１】また、上記実施形態では、ステータのＵ相
巻線とＶ相巻線とに電流を流す直流励磁通電パターンで
説明したが、ホールＩＣ２が所定の磁極位置検出信号を
出力する毎に通電相を切り換えるようにすれば、駆動回
路及びモータに過度の負担をかける事態を未然に防止す
ることができる。
巻線とＶ相巻線とに電流を流す直流励磁通電パターンで
説明したが、ホールＩＣ２が所定の磁極位置検出信号を
出力する毎に通電相を切り換えるようにすれば、駆動回
路及びモータに過度の負担をかける事態を未然に防止す
ることができる。
【００５２】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明に係る空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータ
の駆動装置によれば、有風時のファン等が外的な要因に
よって回転している場合でも、制動、停止のための制御
が容易化され、また、駆動回路及びモータに過度の負担
をかけることなく、しかも、永久磁石の減磁を抑えての
起動を可能にするという効果が得られる。
発明に係る空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータ
の駆動装置によれば、有風時のファン等が外的な要因に
よって回転している場合でも、制動、停止のための制御
が容易化され、また、駆動回路及びモータに過度の負担
をかけることなく、しかも、永久磁石の減磁を抑えての
起動を可能にするという効果が得られる。
【図１】本発明の一実施形態の構成を部分的にブロック
で示した回路図。
で示した回路図。
【図２】本発明の一実施形態の動作を説明するための、
ゼロベクトル通電パターンの説明図。
ゼロベクトル通電パターンの説明図。
【図３】本発明の一実施形態の動作を説明するための、
直流励磁通電パターンの説明図。
直流励磁通電パターンの説明図。
【図４】本発明の一実施形態の動作を説明するために、
ブラシレスモータのロータの位置決め位置及びステータ
巻線に対する通電状態を示した説明図。
ブラシレスモータのロータの位置決め位置及びステータ
巻線に対する通電状態を示した説明図。
【図５】本発明の一実施形態の動作を説明するために、
制動、停止、位置決めの制御の一例を示したタイムチャ
ート。
制動、停止、位置決めの制御の一例を示したタイムチャ
ート。
【図６】本発明の一実施形態の動作を説明するために、
制動、停止、位置決めの制御の他の例を示したタイムチ
ャート。
制動、停止、位置決めの制御の他の例を示したタイムチ
ャート。
【図７】本発明の一実施形態を構成するＭＣＵの具体的
処理手順を示したフローチャート。
処理手順を示したフローチャート。
【図８】本発明の一実施形態の動作を説明するために、
制動、停止、位置決めの制御の一例を示したタイムチャ
ート。
制動、停止、位置決めの制御の一例を示したタイムチャ
ート。
【図９】本発明の一実施形態の制御に用いる通電パター
ンを示した図表。
ンを示した図表。
【図１０】本発明の一実施形態の制御に用いる通電パタ
ーンの組み合わせ例を示した図表。
ーンの組み合わせ例を示した図表。
１ ブラシレスモータ ２ ホールＩＣ ３ インバータ回路 ４ スイッチ ５ コネクタ １０ 制御装置 １１ 交流電源 １２ トランス １００ ＭＣＵ Ｆu ，Ｆv ，Ｆw ，Ｆx ，Ｆy ，Ｆz トランジスタ
（ＦＥＴ） Ｂ1 〜Ｂ6 駆動回路 Ｃ01〜Ｃ04 コンデンサ Ｄu ，Ｄv ，Ｄw ，Ｄx ，Ｄy ，Ｄz Ｄ01〜Ｄ04 ダ
イオード
（ＦＥＴ） Ｂ1 〜Ｂ6 駆動回路 Ｃ01〜Ｃ04 コンデンサ Ｄu ，Ｄv ，Ｄw ，Ｄx ，Ｄy ，Ｄz Ｄ01〜Ｄ04 ダ
イオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 利 年百明 静岡県富士市蓼原336 株式会社東芝富士 工場内 (72)発明者 宮 崎 浩 静岡県富士市蓼原336 株式会社東芝富士 工場内 Ｆターム(参考） 5H560 AA01 BB04 BB07 BB12 DA03 DA17 DB20 DC02 EB01 EC10 GG04 HA09 HB05 TT10 TT15 UA05 XA12
Claims (9)
- 【請求項１】ブラシレスモータのロータの磁極位置を検
出する単一のホール素子と、 複数のスイッチング素子が３相ブリッジ接続され、前記
ブラシレスモータのステータ巻線に対する電流の供給を
行うインバータ回路と、 前記ホール素子の出力信号に基づいて前記インバータ回
路のスイッチング素子をオン、オフ制御する制御手段
と、 を備え、前記制御手段は、前記ブラシレスモータの起動
前に、前記ホール素子の出力信号に同期させて、正電圧
側及び負電圧側のいずれか一方のスイッチング素子の１
個をＰＷＭ通電すると共に他方のスイッチング素子の２
個をＰＷＭ通電しロータを停止させる直流励磁手段を有
する空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動
装置。 - 【請求項２】前記直流励磁手段は、前記ホール素子が所
定の磁極位置を検出する毎に通電相を切替える請求項１
に記載の空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの
駆動装置。 - 【請求項３】前記直流励磁手段は、前記ホール素子の磁
極位置検出信号に基づきロータの回転速度が大きい場合
ほど、ＰＷＭ電流波形のデューティを大きくする請求項
１又は２に記載の空気調和機の室外ファン用ブラシレス
モータの駆動装置。 - 【請求項４】前記インバータ回路は、前記スイッチング
素子をそれぞれ駆動する駆動回路と、直流電源の正電圧
側の駆動回路にそれぞれ並列接続され、直流電源の負電
圧側の前記スイッチング素子のオン駆動に応じて直流電
源の負電圧側の駆動回路の電源によってチャージアップ
されるコンデンサとを備え、 前記直流励磁手段は、必ず直流電源の正電圧側の前記ス
イッチング素子をＰＷＭ通電する請求項１乃至３のいず
れかに記載の空気調和機の室外ファン用ブラシレスモー
タの駆動装置。 - 【請求項５】ブラシレスモータのロータの磁極位置を検
出する単一のホール素子と、 複数のスイッチング素子がブリッジ接続され、前記ブラ
シレスモータのステータ巻線に対する電流の供給を行う
インバータ回路と、 前記ホール素子の出力信号に基づいて前記スイッチング
素子をオン、オフ制御する制御手段と、 を備え、前記制御手段は、前記ブラシレスモータの起動
前に、前記インバータ回路の正電圧側の全スイッチング
素子及び負電圧側の全スイッチング素子のいずれか一方
をオン状態に、他方をオフ状態に制御してロータを制
動、停止させるゼロベクトル通電手段を有する空気調和
機用ブラシレスモータの駆動装置。 - 【請求項６】ブラシレスモータのロータの磁極位置を検
出する単一のホール素子と、 複数のスイッチング素子がブリッジ接続され、前記ブラ
シレスモータのステータ巻線に対する電流の供給を行う
インバータ回路と、 前記ホール素子の出力信号に基づいて前記スイッチング
素子をオン、オフ制御する制御手段と、 を備え、前記制御手段は、前記ブラシレスモータの起動
前に、前記インバータ回路の正電圧側の全スイッチング
素子及び負電圧側の全スイッチング素子のいずれか一方
をオン状態に、他方をオフ状態にする第１の制御と、前
記ホール素子の出力信号に同期させて、正電圧側及び負
電圧側のいずれか一方のスイッチング素子の１個をＰＷ
Ｍ通電すると共に他方のスイッチング素子の２個をＰＷ
Ｍ通電する第２の制御とを組み合わせてロータを制動、
停止させる直流励磁手段を有する空気調和機の室外ファ
ン用ブラシレスモータの駆動装置。 - 【請求項７】前記制御手段は、前記ホール素子の磁極位
置検出信号に基づいてロータの回転数を検出し、回転数
が所定値より大きいとき前記第１の制御で制動を開始
し、回転数が所定値より小さいとき前記第２の制御で制
動を開始する請求項６に記載の空気調和機の室外ファン
用ブラシレスモータの駆動装置。 - 【請求項８】前記ホール素子はいずれか１相のステータ
巻線の中心より通常の回転方向とは逆の方向に偏心した
位置に設けられ、前記直流励磁手段は、前記ホール素子
の磁極位置検出タイミングに対して、一定時間遅延させ
て通電する請求項１乃至７のいずれかに記載の空気調和
機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置。 - 【請求項９】前記ホール素子の電流供給及び検出信号出
力と、前記インバータ回路から前記ステータ巻線への電
流供給とに単一のコネクタを共用する請求項１乃至８の
いずれかに記載の空気調和機の室外ファン用ブラシレス
モータの駆動装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29220098A JP3971520B2 (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置 |
| KR1019990044232A KR100329077B1 (ko) | 1998-10-14 | 1999-10-13 | 공기조화기의 실외팬용 브러시리스모터의 구동장치 |
| CN99121547A CN1097339C (zh) | 1998-10-14 | 1999-10-14 | 空调机室外风扇用无刷电机驱动装置 |
| ES009902346A ES2188301B1 (es) | 1998-10-14 | 1999-10-14 | Sistema de accionamiento de un motor sin escobillas para accionar el ventilador exterior de un acondicionador de aire. |
| US09/418,358 US6211635B1 (en) | 1998-10-14 | 1999-10-14 | Brushless motor driving system for driving outdoor fan of air conditioner |
| IT1999RM000627A IT1308244B1 (it) | 1998-10-14 | 1999-10-14 | Sistema di pilotaggio per motore "brushless" per ventola esterna percondizionatori. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29220098A JP3971520B2 (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000125584A true JP2000125584A (ja) | 2000-04-28 |
| JP2000125584A5 JP2000125584A5 (ja) | 2005-08-11 |
| JP3971520B2 JP3971520B2 (ja) | 2007-09-05 |
Family
ID=17778835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29220098A Expired - Fee Related JP3971520B2 (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 空気調和機の室外ファン用ブラシレスモータの駆動装置 |
Country Status (6)
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|---|---|
| US (1) | US6211635B1 (ja) |
| JP (1) | JP3971520B2 (ja) |
| KR (1) | KR100329077B1 (ja) |
| CN (1) | CN1097339C (ja) |
| ES (1) | ES2188301B1 (ja) |
| IT (1) | IT1308244B1 (ja) |
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