JP2000253691A

JP2000253691A - ブラシレスモータの制御装置及び制御方法

Info

Publication number: JP2000253691A
Application number: JP11054106A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Shukuri; 陽一宿里; Shinji Suematsu; 真二末松
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】センサレス駆動のブラシレスモータにおい
て、起動時に、通電電流が大きくなったり、脱調して回
転しなくなることを防止する。【解決手段】ブラシレスモータの永久磁石回転子の回
転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出するこ
とによりブラシレスモータをセンサレスで駆動制御する
ブラシレスモータの制御装置であって、各固定子巻線に
流す駆動電流を生成するドライブ回路と、ドライブ回路
に駆動電圧を印可する駆動電源と、全電流値検出手段
と、ブラシレスモータの起動時に駆動電圧を前記ブラシ
レスモータの定常運転時における駆動電圧Ｖ₀よりも低
い起動開始電圧Ｖ₁に設定する起動開始電圧設定手段
と、ブラシレスモータの起動後に全電流値検出手段によ
り検出される全電流値が一定の閾値以下になったときに
駆動電圧を上昇させる駆動電圧上昇手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定子巻線に誘起
される誘起電圧のゼロクロスを検出することでマグネッ
トロータ（永久磁石回転子）の磁極位置検出するセンサ
レス駆動のブラシレスモータの制御装置、及び起動時に
定常センサレス運転に切換えるまでの強制同期運転時の
駆動電圧の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のセンサレス駆動のブラシレスモー
タの制御装置としては、特開平５−２１９７８４号公報
（以下、イ号公報と呼ぶ。）に、起動時に強制同期運転
から定常センサレス運転に切換える時、固定子巻線の誘
起電圧による位置検出信号から導き出される転流のタイ
ミング信号と強制同期信号の位相差のある特定の状態が
一定時間続いた場合切換える制御方法が開示されてい
る。

【０００３】以下にイ号公報に開示のブラシレスモータ
の制御装置について、図面を用いて説明する。

【０００４】図８はイ号公報に開示のブラシレスモータ
の制御装置の装置構成を示すブロック図である。

【０００５】図８において、１０１はブラシレスモータ
のステータ、１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗはステータ
１０１内で駆動磁界を発生させる三相スター結線された
固定子巻線、１０３は固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、
１０２ｗの発生する磁界により回転駆動される永久磁石
回転子、１０４は固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０
２ｗの各端子Ｕ、Ｖ、Ｗに接続され各固定子巻線に流す
駆動電流を生成するドライブ回路、１０５〜１１０は固
定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗに流す駆動電流
ｉ_u、ｉ_v、ｉ_wの切り換えを行うコミュテータ素子、１
１１〜１１６はコミュテータ素子１０５〜１１０のスイ
ッチングにより発生するサージ電圧を解放するフリーホ
イーリングダイオード、１１７’はステータ１０１を駆
動するための電圧を供給する駆動電源である。

【０００６】ハイサイドのコミュテータ素子１０５〜１
０７はＮＰＮ型トランジスタが用いられ、ローサイドの
コミュテータ素子１０８〜１１０はＰＮＰ型トランジス
タが用いられる。固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０
２ｗの一端子Ｏ（以下、コモン端子と呼ぶ。）は共通に
接続され、他端子Ｕ，Ｖ，Ｗ（以下、駆動端子と呼
ぶ。）はそれぞれ、駆動端子Ｕはコミュテータ素子１０
５及び１０８の共通接続点（両素子のコレクタ側）に接
続されており、駆動端子Ｖはコミュテータ素子１０６及
び１０９の共通接続点（両素子のコレクタ側）に接続さ
れており、駆動端子Ｗはコミュテータ素子１０７及び１
１０の共通接続点（両素子のコレクタ側）に接続されて
いる。駆動電源１１７の負極側は接地されている。ま
た、ハイサイドのコミュテータ素子１０５〜１０７のエ
ミッタ側は駆動電源１１７の正極側に接続され、ローサ
イドのコミュテータ素子１０８〜１１０のコレクタ側は
接地されている。

【０００７】２０１は固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、
１０２ｗの駆動端子Ｕ、Ｖ、Ｗに発生する駆動端子電圧
Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wに基づいて出力信号Ｖ_U0’、Ｖ_V0’、Ｖ
_W0’を生成し出力する位置検出手段、２０２はドライブ
回路１０４を制御することにより永久磁石回転子１０３
の回転数の制御を行う制御部である。

【０００８】制御部２０２は、コミュテータ素子１０５
〜１１０のベースに接続されており、ドライブ回路１０
４を制御するための六相制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、Ｖ
Ｌ、ＷＨ、ＷＬを生成し出力する。また、制御部２０２
は、位置検出手段２０１の出力側に接続されており、永
久磁石回転子１０３の回転数がある一定値以上となり帰
還同期制御が可能な状態となると、位置検出手段２０１
より入力される出力信号Ｖ_U0’、Ｖ_V0’、Ｖ_W0’に基づ
き各六相制御信号を生成し出力する帰還同期制御に切り
換わる。

【０００９】２０３は起動指令を出力する起動指令手
段、２０４は起動指令手段２０３の起動指令により同期
信号Ｖ_U1’、Ｖ_V1’、Ｖ_W1’を出力する同期信号発生手
段、２０５は位置検出手段２０１の出力信号Ｖ_U0’、Ｖ
_V0’、Ｖ_W0’のモードが同期信号Ｖ_U1’、Ｖ_V1’、
Ｖ_W1’のモードに対して所定の関係にあるか否かを判別
するモード判別手段、２０６は同期信号発生手段２０４
が出力した同期信号Ｖ_U1’、Ｖ_V1’、Ｖ_W1’に基づいて
ドライブ回路１０４を駆動する六相制御信号ＵＨ、Ｕ
Ｌ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成する一方、モード判
別手段２０５の判別結果を受け位置検出手段の出力信号
Ｖ_U0’、Ｖ_V0’、Ｖ_W0’のモードが同期信号Ｖ_U1’、Ｖ
_V1’、Ｖ_W1’のモードに対して所定の関係にある状態が
所定期間続いた後は位置検出手段の出力信号Ｖ_U0’、Ｖ
_V0’、Ｖ_W0’に基づいてドライブ回路１０４を駆動する
六相制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生
成する駆動信号生成手段である。

【００１０】以上のように構成された従来のブラシレス
モータの制御装置について、以下その起動時の動作を説
明する。

【００１１】図９はイ号公報に開示のブラシレスモータ
の制御装置の同期制御から帰還制御への切り換え時のタ
イミングを示す図である。

【００１２】図９において、２０７は位置検出手段２０
１が固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗに発生す
る誘起電圧から生成する出力信号Ｖ_U0’、Ｖ_V0’、
Ｖ_W0’の相切り換えのタイミングを表し、２０８は同期
信号発生手段２０４の発生する同期信号Ｖ_U1’、
Ｖ_V1’、Ｖ_W1’の相切り換えのタイミングを表す。ま
た、２０９は出力信号Ｖ_U0’、Ｖ_V0’、Ｖ_W0’と同期信
号Ｖ_U1’、Ｖ_V1’、Ｖ_W1’との相切り換えのタイミング
の位相ずれを表す。

【００１３】ブラシレスモータを起動してから、ある回
転数に達すると、永久磁石回転子１０３の回転に伴い位
置検出手段２０１により固定子巻線１０２ｕ、１０２
ｖ、１０２ｗに誘起される誘起電圧を検出することが可
能となる。その時点では、図９（ａ）に示したように、
切り換えタイミング２０７と切り換えタイミング２０８
との位相差２０９は大きい。永久磁石回転子１０３の回
転が一定の回転数に近づき回転が安定すると、図９
（ｂ）に示したように、切り換えタイミング２０７と切
り換えタイミング２０８との位相差２０９は小さくな
る。このように、位相差２０９がある一定の値以下の状
態がある一定時間以上継続すると、駆動信号生成手段２
０６は強制同期制御状態（同期信号Ｖ_U1’、Ｖ_V1’、Ｖ
_W1’に基づき相切り換えを行う状態）から帰還同期制御
状態（出力信号Ｖ_U0’、Ｖ_V0’、Ｖ_W0’に基づき相切り
換えを行う状態）へ切り換わる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のブラシレスモータの制御装置では、以下のような課題
を有していた。

【００１５】（１）ブラシレスモータの固定子巻線１０
２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗの直流抵抗は小さい値に設計
されており、ブラシレスモータの定常回転時に、永久磁
石回転子１０３の逆起電力（以下、速度起電力と呼
ぶ。）により、固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２
ｗに流れる電流が制限され、定格電流が流れるように設
計される。従って、ブラシレスモータの起動時には、永
久磁石回転子１０３の回転が停止中であり、上記速度起
電力が発生せず、大きな起動電流が流れる。そこで、強
制同期状態から帰還同期制御状態を実現する駆動電圧を
印加することができなくなり、切り換えができないとい
う課題を有していた。

【００１６】図１０（ａ）は従来のブラシレスモータの
起動時のドライブ回路に印加される電源電圧の時間変化
を示す図であり、図１０（ｂ）は従来のブラシレスモー
タの起動時のドライブ回路に流れる全電流の時間変化を
示す図である。

【００１７】図１０において、時刻ｔ₀で電源電圧が印
加され、ブラシレスモータが起動される。全電流値Ｉ
は、時刻ｔ₀の直後から上昇するが、固定子巻線１０２
ｕ、１０２ｖ、１０２ｗの持つインダクタンスのため、
一定の時定数で増加する曲線に沿って増加する。その
後、永久磁石回転子１０３の回転により、速度起電力が
発生し、全電流値Ｉは減少し、一定の電流値Ｉ₀にな
る。

【００１８】このように、従来のブラシレスモータの制
御装置では、強制的な同期信号に従って転流させるた
め、起動時の起動電流が大きくなる。このため従来のブ
ラシレスモータの制御装置では出力の小さいモータを駆
動する場合は問題ないが、出力の大きいモータを駆動す
る場合、定常運転の負荷より数倍大きい起動時の負荷に
耐えるドライブ素子を用いる必要がありコストが極端に
高くなるという課題を有していた。

【００１９】（２）また、ホールセンサーを用いてロー
タの位置検出を行うブラシレスモーターの起動電流を低
く押える方法として、特開平９−２９４３９２号公報
に、駆動電圧をある時定数をもたせて上昇させるソフト
スタートという方法か開示されているが、センサーレス
駆動においては駆動電圧が上昇するのに合わせて同期信
号の周波数を変えることは困難であり、ロータ位置に同
期した転流ができず、通電電流が大きくなったり、脱調
して回転しなくなる場合があり、この方法をセンサレス
駆動のブラシレスモータの制御に適用することは困難で
あった。

【００２０】本発明は、センサレス駆動のブラシレスモ
ータの制御装置において、起動時の起動電流を低く抑え
ることで、出力の大きいモータを駆動する場合でも、ド
ライブ回路やブラシレスモータの固定子巻線等に高い耐
電流性の素子を用いる必要がなくコストを抑えることが
可能なブラシレスモータの制御装置を提供することを目
的とする。

【００２１】また、本発明は、センサレス駆動のブラシ
レスモータにおいても、ロータ位置に同期した転流が可
能で、脱調して回転しなくなることなく起動時の起動電
流を低く抑えることの可能なブラシレスモータの制御方
法を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のブラシレスモータの制御装置は、駆動磁界を
発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生す
る駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を
備えたブラシレスモータにおいて永久磁石回転子の回転
により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出すること
によりブラシレスモータをセンサレスで駆動制御するブ
ラシレスモータの制御装置であって、各固定子巻線の各
端子に接続され各固定子巻線に流す駆動電流を生成する
ドライブ回路と、ドライブ回路に可変自在に駆動電圧を
印可する駆動電源と、ドライブ回路に流れる全電流値を
検出する全電流値検出手段と、ブラシレスモータの起動
時に駆動電圧を前記ブラシレスモータの定常運転時にお
ける駆動電圧Ｖ₂よりも低い起動開始電圧Ｖ₁に設定する
起動開始電圧設定手段と、ブラシレスモータの起動後に
全電流値検出手段により検出される全電流値が一定の閾
値以下になったときに駆動電圧を上昇させる駆動電圧上
昇手段とを備えた構成より成る。

【００２３】この構成により、起動時の起動電流を低く
抑えることで、出力の大きいモータを駆動する場合で
も、ドライブ回路やブラシレスモータの固定子巻線等に
高い耐電流性の素子を用いる必要がなくコストを抑える
ことが可能なブラシレスモータの制御装置を提供するこ
とができる。

【００２４】また、本発明のブラシレスモータの制御方
法は、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固
定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久
磁石回転子と、を備えたブラシレスモータにおいて永久
磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電
圧を検出することによりブラシレスモータをセンサレス
駆動制御するブラシレスモータの制御方法であって、ブ
ラシレスモータの起動時に駆動電圧を前記ブラシレスモ
ータの定常運転時における駆動電圧Ｖ₂よりも低い起動
開始電圧Ｖ₁に設定する起動開始電圧設定過程と、駆動
電圧が起動開始電圧Ｖ₁に設定された後に強制同期制御
により固定子巻線流す駆動電流の相切り換えを行う強制
同期制御過程と、ブラシレスモータの起動後に固定子巻
線に流れる全電流値が一定の閾値以下になったときに駆
動電圧を上昇させる駆動電圧上昇過程と、を備えた構成
より成る。

【００２５】この構成により、センサレス駆動のブラシ
レスモータにおいても、ロータ位置に同期した転流が可
能で、脱調して回転しなくなることなく起動時の起動電
流を低く抑えることの可能なブラシレスモータの制御方
法を提供することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載のブラシ
レスモータの制御装置は、駆動磁界を発生させる複数相
の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により
回転駆動される永久磁石回転子と、を備えたブラシレス
モータにおいて永久磁石回転子の回転により固定子巻線
に誘起される誘起電圧を検出することによりブラシレス
モータをセンサレスで駆動制御するブラシレスモータの
制御装置であって、各固定子巻線の各端子に接続され各
固定子巻線に流す駆動電流を生成するドライブ回路と、
ドライブ回路に可変自在に駆動電圧を印可する駆動電源
と、ドライブ回路に流れる全電流値を検出する全電流値
検出手段と、ブラシレスモータの起動時に駆動電圧を前
記ブラシレスモータの定常運転時における駆動電圧Ｖ₂
よりも低い起動開始電圧Ｖ₁に設定する起動開始電圧設
定手段と、ブラシレスモータの起動後に全電流値検出手
段により検出される全電流値が一定の閾値以下になった
ときに駆動電圧を上昇させる駆動電圧上昇手段と、を備
えた構成としたものであり、この構成により、以下のよ
うな作用が得られる。

【００２７】（１）ブラシレスモータの起動が開始され
ると、起動開始電圧設定手段は駆動電圧をブラシレスモ
ータの定常運転時における駆動電圧Ｖ₂よりも低い起動
開始電圧Ｖ₁に設定するため、起動時に流れる起動電流
を低く抑えられる。

【００２８】（２）起動後、永久磁石回転子の回転が加
速され、固定巻線に誘起される速度起電力により全電流
が減少する。全電流値検出手段により検出される全電流
値が一定の閾値以下になったとき、駆動電圧上昇手段は
駆動電圧を上昇させる。このとき、駆動電圧を上昇させ
ても、固定子巻線には駆動電流を抑制する方向に永久磁
石回転子の回転による速度起電力が発生しているため、
駆動電流に過電流が流れることが防止される。

【００２９】（３）起動時の起動電流を低く抑えられる
ため、出力の大きいモータを駆動する場合でも、ドライ
ブ回路やブラシレスモータの固定子巻線等に高い耐電流
性の素子を用いる必要がなくコストを抑えることが可能
となる。

【００３０】ここで、ブラシレスモータは２相、又は３
相、５相、７相等のセンサレス方式のものが用いられ
る。また、スター結線したバイポーラ駆動のブラシレス
モータや、デルタ結線バイポーラ駆動のブラシレスモー
タや、ユニポーラ駆動のブラシレスモータ等が用いられ
る。

【００３１】ドライブ回路は、バイポーラトランジスタ
やＭＯＳトランジスタなどのスイッチング素子からなる
コミュテータ素子により、固定子巻線に流す駆動電流の
相切り換えを行う回路が用いられる。

【００３２】駆動電源としては、スイッチング電源、シ
リーズレギュレータ、トランスタップ切換え電源等の可
変電源が使用される。

【００３３】全電流値検出手段としては、駆動電源に対
してドライブ回路に直列に接続された抵抗器やカレント
トランス等が使用される。

【００３４】また、駆動電圧が起動開始電圧Ｖ₁から最
終的な駆動電圧値Ｖ₂に切換えられるまでの切り換えス
テップ数はブラシレスモータの出力、特性により脱調や
電流値の急激な上昇が発生しない適切なステップ数に設
定することが望ましい。

【００３５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のブラシレスモータの制御装置であって、駆動電圧上昇
手段は、ブラシレスモータの起動後に全電流値検出手段
により検出される全電流値が連続して一定時間一定の閾
値以下になった状態が継続したときに前記駆動電圧を上
昇させることを特徴とする構成としたものであり、この
構成により、以下のような作用が得られる。

【００３６】（１）外部からブラシレスモータにかかる
負荷による回転むらの影響を受けにくくいため安定した
再現性が得られる。

【００３７】（２）強制同期運転期間の駆動電圧の切り
換え時に、脱調や急激な駆動電流の増加が生じることが
防止され、安定して駆動電圧の切り換えができる。

【００３８】（３）ブラシレスモータがロックした状態
で起動できない場合でも、全電流が連続して一定時間閾
値以上にならないので安全に停止することができる。

【００３９】ここで、ブラシレスモータの起動後に、駆
動電圧を上昇させる前に全電流値検出手段により検出さ
れる全電流値が一定の閾値以下になった状態が継続する
時間としては、永久磁石回転子が１回転する時間以上
（例えば、ブラシレスモータの回転数が６０ｒｐｍの場
合には、１秒以上）とすることが好適である。１回転中
に負荷トルクのむらが生じても、安定して回転する状態
が保証されるからである。

【００４０】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載のブラシレスモータの制御装置であって、起動開
始電圧Ｖ₁は、電気部品により制約される最大定格電流
値Ｉ₃と固定子巻線の２相間の巻線抵抗Ｒ_Lに対し、Ｖ₁
≦Ｒ_L×Ｉ₃となるように設定されていることを特徴とす
る構成としたものであり、この構成により、起動電流に
よる電機部品の破壊を確実に防止することができるとい
う作用が得られる。

【００４１】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３
の何れか一項に記載のブラシレスモータの制御装置であ
って、駆動電圧上昇手段は、駆動電圧を時定数を持たな
いステップ状に上昇させることを特徴とする構成とした
ものであり、この構成により、以下のような作用が得ら
れる。

【００４２】（１）ブラシレスモータの起動初期の永久
磁石回転子の回転の加速時の過渡的な不安定さがなくな
る。すなわち、駆動電圧を上昇させる際、ソフトスター
トのように一定の時定数をもってあるステップから次の
ステップに電圧を上昇させる場合、その過程におけるモ
ータの特性は無数の状態を経て変化するため、加速過程
を一意的に決定することができない（時定数により加速
度が異なる）。そのため、強制同期信号も時定数に依存
するため、過渡的な不安定さが生じるが、時定数を持た
せずに駆動電圧をステップ状に上昇させることで、この
ような不安定さがなくなる。

【００４３】（２）強制同期運転時において、少ない周
期データで定常センサレス運転が可能な速度まで加速す
ることができ、強制同期運転から定常センサレス運転へ
安定した切り換えができる。

【００４４】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
の何れか一項に記載のブラシレスモータの制御装置であ
って、ドライブ回路の駆動電流の相切換のタイミングを
決める強制同期制御信号を生成し出力する強制同期信号
生成部と、固定子巻線の各端子に発生する駆動端子電圧
と中性電位とを比較することによりゼロクロス点検出信
号を生成し出力するゼロクロス点検出部と、ドライブ回
路が駆動電流の相切換を行うタイミングを決める強制同
期制御信号を生成し出力する強制同期信号生成部と、入
力されるゼロクロス点検出信号又は強制同期制御信号に
基づきドライブ回路の駆動電流の相切換えを制御するこ
とにより永久磁石回転子の回転数の制御を行うドライブ
回路制御部と、ブラシレスモータの起動時にはドライブ
回路制御部の入力を強制同期制御信号に設定し駆動電圧
がブラシレスモータの定常運転時における駆動電圧Ｖ₂
に設定された後強制同期制御信号とゼロクロス点検出信
号との位相差が一定の閾値ΔＴ以下となった後にドライ
ブ回路制御部の入力を強制同期制御信号からゼロクロス
点検出信号に切り換える切換制御部と、を備えた構成と
したものであり、この構成により、以下のような作用が
得られる。

【００４５】（１）ブラシレスモータの起動直後は、切
換制御部はドライブ回路制御部の入力を強制同期制御信
号に設定する。ドライブ回路制御部は強制同期信号生成
部の生成する強制同期制御信号に基づきドライブ回路の
駆動電流の相切換のタイミングを決める強制同期制御信
号を生成しドライブ回路に出力する。ドライブ回路は、
起動開始電圧Ｖ₁で強制同期制御信号に従って、各固定
子巻線に流す駆動電流を生成し出力する。

【００４６】（２）永久磁石回転子の回転が加速され、
固定子巻線に誘起される速度起電力により全電流値が一
定の閾値以下になり、駆動電圧上昇手段により駆動電圧
が上昇され、最終的に駆動電圧がブラシレスモータの定
常運転時における駆動電圧Ｖ ₂に設定されると、切換制
御部は、強制同期制御信号とゼロクロス点検出信号との
位相差が一定の閾値ΔＴ以下となった後、ドライブ回路
制御部の入力を強制同期制御信号からゼロクロス点検出
信号に切り換える。

【００４７】（３）起動電流を低く抑え、強制同期運転
から定常センサレス運転へ安定した切り換えが可能とな
る。

【００４８】本発明の請求項６に記載のブラシレスモー
タの制御方法は、駆動磁界を発生させる複数相の固定子
巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動
される永久磁石回転子と、を備えたブラシレスモータに
おいて永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起さ
れる誘起電圧を検出することによりブラシレスモータを
センサレス駆動制御するブラシレスモータの制御方法で
あって、ブラシレスモータの起動時に駆動電圧をブラシ
レスモータの定常運転時における駆動電圧Ｖ₂よりも低
い起動開始電圧Ｖ₁に設定する起動開始電圧設定過程
と、駆動電圧が起動開始電圧Ｖ₁に設定された後に強制
同期制御により固定子巻線流す駆動電流の相切り換えを
行う強制同期制御過程と、ブラシレスモータの起動後に
固定子巻線に流れる全電流値が一定の閾値以下になった
ときに駆動電圧を上昇させる駆動電圧上昇過程と、を備
えた構成としたものであり、この構成により、以下のよ
うな作用が得られる。

【００４９】（１）ブラシレスモータの起動が開始され
ると、駆動電圧はブラシレスモータの定常運転時におけ
る駆動電圧Ｖ₂よりも低い起動開始電圧Ｖ₁に設定される
ため、起動時に流れる起動電流は低く抑えられる。

【００５０】（２）起動後、永久磁石回転子の回転が加
速され、固定巻線に誘起される速度起電力により全電流
が減少し、固定子巻線に流れる全電流値が一定の閾値以
下になったとき、駆動電圧を上昇する。このとき、駆動
電圧を上昇させても、固定子巻線には駆動電流を抑制す
る方向に永久磁石回転子の回転による速度起電力が発生
しているため、駆動電流に過電流が流れることが防止さ
れる。

【００５１】（３）センサレス駆動のブラシレスモータ
においても、ロータ位置に同期した転流が可能で、通電
電流が大きくなったり、脱調して回転しなくなることな
く起動時の起動電流を低く抑えることが可能となる。

【００５２】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
のブラシレスモータの制御方法であって、駆動電圧上昇
過程は、ブラシレスモータの起動後に固定子巻線に流れ
る全電流値が連続して一定時間一定の閾値以下になった
状態が継続したときに駆動電圧を上昇させることを特徴
とする構成としたものであり、この構成により、以下の
ような作用が得られる。

【００５３】（１）外部からブラシレスモータにかかる
負荷による回転むらの影響を受けにくくいため安定した
再現性が得られる。

【００５４】（２）強制同期運転期間の駆動電圧の切り
換え時に、脱調や急激な駆動電流の増加が生じることが
防止され、安定して駆動電圧の切り換えができる。

【００５５】（３）ブラシレスモータがロックした状態
で起動できない場合でも、全電流が連続して一定時間閾
値以上にならないので安全に停止することができる。

【００５６】請求項８に記載の発明は、請求項６又は７
に記載のブラシレスモータの制御方法であって、駆動電
圧上昇過程は、駆動電圧を時定数を持たないステップ状
に上昇させることを特徴とする構成としたものであり、
この構成により、以下のような作用が得られる。

【００５７】（１）ブラシレスモータの起動初期の永久
磁石回転子の回転の加速時に、時定数を持たせずに駆動
電圧をステップ状に上昇させることで、過渡的な不安定
さがなくなる。

【００５８】（２）強制同期運転時において、少ない周
期データで定常センサレス運転が可能な速度まで加速す
ることができ、強制同期運転から定常センサレス運転へ
安定した切り換えができる。

【００５９】請求項９に記載の発明は、請求項６乃至８
の何れか一項に記載のブラシレスモータの制御方法であ
って、前記駆動電圧が前記ブラシレスモータの定常運転
時における駆動電圧Ｖ₂に設定された後前記強制同期制
御信号とゼロクロス点検出信号との位相差が一定の閾値
ΔＴ以下となった後に前記強制同期制御から前記固定子
巻線に誘起される誘起電圧に基づき前記駆動電流の相切
り換えを行う帰還同期制御に切り換える切換制御過程を
備えた構成としたものであり、この構成により、以下の
ような作用が得られる。

【００６０】（１）起動電流を低く抑え、強制同期運転
から定常センサレス運転へ安定した切り換えが可能とな
る。

【００６１】以下に本発明の一実施の形態について、図
面を参照しながら説明する。

【００６２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１におけるブラシレスモータの制御装置の装置構成を
示すブロック図である。

【００６３】図１において、１０１はステータ、１０２
ｕ、１０２ｖ、１０２ｗは固定子巻線、１０３は永久磁
石回転子、１０４はドライブ回路、１０５〜１１０はコ
ミュテータ素子、１１１〜１１６はフリーホイーリング
ダイオード、ｉ_u、ｉ_v、ｉ_wは駆動電流、Ｕ、Ｖ、Ｗは
駆動端子、Ｏはコモン端子、Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wは駆動端子
電圧であり、これらは図８と同様のものであり、同一の
符号を付して説明は省略する。

【００６４】１１７は可変電圧源からなりステータ１０
１を駆動するための電圧を供給する駆動電源、１１８は
駆動電源１１７の電圧に重畳するノイズを除去するバイ
パスコンデンサ、Ｒ_Iは全電流値検出抵抗、Ｖ_Iは全電流
検出抵抗Ｒ_Iの両端に発生する電圧である全電流検出電
圧、ＳＶは駆動電源１１７の電圧を制御する駆動電圧制
御信号である。

【００６５】バイパスコンデンサ１１８は駆動電源１１
７の両極に負極側で全電流値検出抵抗Ｒ_Iを介して接続
されており、駆動電源１１７の負極側は接地されてい
る。また、ハイサイドのコミュテータ素子１０５〜１０
７のエミッタ側は駆動電源１１７の正極側に接続され、
ローサイドのコミュテータ素子１０８〜１１０のコレク
タ側は全電流値検出抵抗Ｒ_Iを介して接地されている。

【００６６】１１９Ｕ、１１９Ｌは固定子巻線１０２
ｕ、１０２ｖ、１０２ｗの端子に発生する電圧の中性点
の電位（以下、中性電位Ｖ_Nと呼ぶ。）を生成する中性
電位生成抵抗、１２０は固定子巻線１０２ｕ、１０２
ｖ、１０２ｗの端子Ｕ、Ｖ、Ｗに発生する駆動端子電圧
Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wと中性電位Ｖ_Nとを比較することによりゼ
ロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0を生成し出力する
ゼロクロス点検出部、１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗは
それぞれ駆動端子電圧Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wと中性電位Ｖ_Nとが
入力されゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0を出力
するコンパレータ、１２１はドライブ回路１０４を制御
することにより永久磁石回転子１０３の回転数の制御を
行う制御部である。

【００６７】中性電位生成抵抗１１９Ｕ及び中性電位生
成抵抗１１９Ｌとは接続点Ｏ_Nにおいて一端が互いに接
続されており、中性電位生成抵抗１１９Ｕの他端はバイ
パスコンデンサ１１８の正極に接続され、中性電位生成
抵抗１１９Ｌの他端は全電流値検出抵抗Ｒ₁を介して接
地されている。中性電位生成抵抗１１９Ｕと中性電位生
成抵抗１１９Ｌとは、互いが接続する接続点Ｏ_Nにおい
て中性電位Ｖ_Nを生成するように抵抗値が調整されてい
る。コンパレータ１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗの正入
力側は、それぞれ、駆動端子Ｕ、Ｖ、Ｗに接続されてお
り、各々の負入力側は接続点Ｏ_Nに接続されている。コ
ンパレータ１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗは、入力され
た各相の駆動端子電圧Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wと中性電位Ｖ_Nとを
比較し、駆動端子電圧Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wが中性電位Ｖ_Nより
大きいときにはそれぞれゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ
_V0、Ｖ_W0をＨＩＧＨ状態として出力し、駆動端子電圧Ｖ
_U、Ｖ_V、Ｖ_Wが中性電位Ｖ_Nより小さいときにはそれぞれ
ゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0をＬＯＷ状態と
して出力する。制御部１２１は、コミュテータ素子１０
５〜１１０のベースに接続されており、ドライブ回路１
０４を制御するための六相制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、
ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成し出力する。また、制御部１２
１は、コンパレータ１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗの出
力側に接続されており、永久磁石回転子１０３の回転数
がある一定値以上となり帰還同期制御が可能な状態とな
ると、ゼロクロス点検出部１２０より入力されるゼロク
ロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0に基づき各六相制御信
号を生成し出力する帰還同期制御に切り換わる。

【００６８】駆動電源１１７としては電圧が可変であ
り、時定数を持たずにステップ状に電圧を切り換えるこ
とが可能な電源、例えば、スイッチング電源、シリーズ
レギュータ、トランスタップ切換え電源等が使用され
る。

【００６９】図２は図１の駆動電源の一例としてスイッ
チング電源を用いた場合の構成を示す装置ブロック図で
あり、図３は図１の駆動電源の一例としてシリーズレギ
ュータを用いた場合の構成を示す装置ブロック図であ
り、図４は図１の駆動電源の一例としてトランスタップ
切換え電源を用いた場合の構成を示す装置ブロック図で
ある。

【００７０】図２〜図４において、１１７は駆動電源、
１２１は図１の制御部、ＳＶは駆動電圧制御信号、Ｖ_S
は駆動電圧、ＧＮＤは駆動電源１１７の接地側端子を表
す。

【００７１】図２において、１４１は交流電源、１４２
は交流電源１４１の発生する交流電圧を整流するブリッ
ジ全波整流回路、１４３はブリッジ全波整流回路１４２
の出力側に接続された高周波トランス、１４４はブリッ
ジ全波整流回路１４２の出力側に高周波トランス１４３
と直列に接続されておりブリッジ全波整流回路１４２の
出力のオン・オフを行うための高速動作が可能な大電力
ＭＯＳ−ＦＥＴ、１４５は高周波トランス１４３の２次
側に接続され高周波トランス１４３の２次側に現れた高
周波電圧を平滑化し直流として出力する高周波フィルタ
回路、１４６は高周波フィルタ回路１４５の出力電圧と
基準電圧とを比較する電圧検出・基準電圧比較回路、１
４７は電圧検出・基準電圧比較回路１４６の比較結果に
基づき大電力ＭＯＳ−ＦＥＴ１４４のオンオフを行うこ
とによりパルス幅変調を行うパルス幅変調回路、Ｖ_1S〜
Ｖ_nSは基準電圧源、Ｔｒ₁〜Ｔｒ_nは電圧選択用トランジ
スタ、であり、これらは一般的によく知られたスイッチ
ング電源を構成する。基準電圧源Ｖ_1S〜Ｖ_nSは何れも異
なる電圧に設定されている。制御部１２１は駆動電圧制
御信号ＳＶにより電圧選択用トランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ_n
の何れか一つをオンにして基準電圧源Ｖ_1S〜Ｖ_nSの何れ
か一つを選択することで、駆動電圧Ｖ_Sを選択する。

【００７２】図３において、１４１は交流電源、１４２
はブリッジ全波整流回路、１５０は変圧用トランス、１
５１は駆動電流設定用トランジスタ、Ｔｒ₁〜Ｔｒ_nは電
圧選択用トランジスタ、Ｄ₁〜Ｄ_nはツェナーダイオー
ド、であり、これらは一般的によく知られたシリーズレ
ギュータを構成する。各ツェナーダイオードＤ₁〜Ｄ_nは
各々異なるツェナー電圧が設定されている。制御部１２
１は駆動電圧制御信号ＳＶにより電圧選択用トランジス
タＴｒ₁〜Ｔｒ_nの何れか一つをオンにしてツェナーダイ
オードＤ₁〜Ｄ_nの何れか一つを選択することで、駆動電
流設定用トランジスタ１５１のベース電圧を切換え、駆
動電圧Ｖ_Sを選択する。

【００７３】図４において、１４１は交流電源、１４２
は交流電源１４１の発生する交流電圧を整流するブリッ
ジ全波整流回路、１５０は変圧用トランス、Ｔｒ₁〜Ｔ
ｒ_nは電圧選択用トランジスタ、であり、これらはトラ
ンスタップ切換え電源を構成する。選択用トランジスタ
Ｔｒ₁〜Ｔｒ_nは大電力用ＰＮＰ型トランジスタが使用さ
れ、そのエミッタ側は変圧用トランス１５０の２次側の
異なるタップ数位置に接続され、そのコレクタ側はブリ
ッジ全波整流回路１４２の入力側に共通に接続されてい
る。制御部１２１は駆動電圧制御信号ＳＶにより電圧選
択用トランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ_nの何れか一つをオンにし
て変圧用トランス１５０のタップ数の何れか一つを選択
することで、ブリッジ全波整流回路１４２への入力電圧
を切換え、駆動電圧Ｖ_Sを選択する。

【００７４】なお、これらは駆動電源１１７の一例であ
り、駆動電源１１７は図２〜図４のものに限られるもの
ではない。

【００７５】図５は図１の制御部の機能ブロック図であ
る。

【００７６】図５において、１２０はゼロクロス点検出
部、１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗはコンパレータ、１
２１は制御部、Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wは駆動端子電圧、Ｖ_U0、
Ｖ_V0、Ｖ_W0はゼロクロス点検出信号、Ｖ_Iは全電流検出
電圧、ＳＶは駆動電圧制御信号、ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、Ｖ
Ｌ、ＷＨ、ＷＬは六相制御信号であり、これらは図１と
同様のものである。

【００７７】１３０は入力されるゼロクロス点検出信号
Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0に基づき六相制御信号ＵＨ、ＵＬ、Ｖ
Ｈ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの転流のタイミングを得るための
帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1を生成し出力する帰
還同期信号生成部、１３１は強制同期制御のための基準
タイミング信号を発生する発信器、１３２は発信器１３
１により入力される基準タイミング信号に基づき強制同
期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2を生成し出力する強制同期
信号生成部、１３３は帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ
_W1又は強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2に基づき六相
制御信号ＵＨ’、ＵＬ’、ＶＨ’、ＶＬ’、ＷＨ’、Ｗ
Ｌ’を生成し出力する転流制御部、１３４は転流制御部
１３３から入力される六相制御信号ＵＨ’、ＵＬ’、Ｖ
Ｈ’、ＶＬ’、ＷＨ’、ＷＬ’から実際にコミュテータ
素子１０５〜１１０のベース電圧のレベルの六相制御信
号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成し出力す
る駆動ベース信号バッファ部、１３５は転流制御部１３
３の入力を帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1と強制同
期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2との何れか一方に切り換え
る切換制御部、１３６は駆動電源１１７の発生する駆動
電圧Ｖ_Sの値を切り換える駆動電圧切換部、１３７は設
定された時間を計測するタイマである。

【００７８】以上のように構成された本実施の形態のブ
ラシレスモータの制御装置において、以下その起動時の
制御方法について説明する。

【００７９】図６は実施の形態１のブラシレスモータの
制御装置の起動時の制御方法を表すフローチャートであ
り、図７（ａ）は起動時の駆動電圧の時間変化を表す図
であり、図７（ｂ）は起動時の全電流の時間変化を表す
図である。

【００８０】ブラシレスモータの起動が開始されると、
駆動電圧切換部１３６は駆動電源１１７の駆動電圧Ｖ_S
を起動開始電圧Ｖ₁に設定する（Ｓ１）。ここで起動開
始電圧Ｖ₁は、ドライブ回路１０４やステータ１０１な
どの電気部品により制約される最大定格電流値Ｉ₃と固
定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗの２相間の巻線
抵抗Ｒ_Lに対し、Ｖ₁≦Ｒ_L×Ｉ₃となるように設定されて
いる。このとき、切換制御部１３５は転流制御部１３３
の入力を強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2に設定す
る。

【００８１】次に、強制同期信号生成部１３２は転流制
御部１３３に強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2を出力
し、転流制御部１３３は駆動ベース信号バッファ部１３
４に六相制御信号ＵＨ’、ＵＬ’、ＶＨ’、ＶＬ’、Ｗ
Ｈ’、ＷＬ’を出力し、駆動ベース信号バッファ部１３
４はドライブ回路１０４に六相制御信号ＵＨ、ＵＬ、Ｖ
Ｈ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを出力し、強制同期駆動制御が開
始される（Ｓ２）。

【００８２】強制同期駆動制御が開始されると、ドライ
ブ回路１０４に流れる全電流は、図７（ｂ）の時刻ｔ₀
〜ｔ₁間のように変化する。ここで、時刻ｔ₀は強制同期
駆動制御が開始された時刻を表す。時刻ｔ₀で起動開始
電圧Ｖ₁がドライブ回路１０４に印加されると、ドライ
ブ回路１０４には駆動電流が流れる。実際には固定子巻
線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗの持つインダクタンス
Ｌのため、全電流Ｉは瞬間的には上昇せず、一定の時定
数をもって上昇する。また、コミュテータ素子１０５〜
１１０にバイポーラトランジスタを使用した場合、各固
定子巻線に流れる全駆動電圧Ｉは、アップサイドのコミ
ュテータ素子１０５〜１０７のコレクタ−エミッタ間電
圧Ｖ_CE1及びダウンサイドのコミュテータ素子１０８〜
１１０のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖ_CE2に略逆比例す
る。また、固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗに
は永久磁石回転子１０３の回転により速度起電力Ｖ
_M（ｖ）（ｖは永久磁石回転子１０３の回転速度）が発
生するため、駆動電圧Ｖ_sに対し全電流Ｉは略Ｖ_s−Ｖ_M
（ｖ）に比例する。速度起電力Ｖ_M（ｖ）は、永久磁石
回転子１０３が静止しているときには０であり、永久磁
石回転子１０３の回転速度ｖが増加するとともに増加す
る。従って、起動直後では大きな全駆動電流Ｉ₂（起動
電流）が流れ、永久磁石回転子１０３の回転速度ｖが増
加するに従い、全駆動電流Ｉは減少し（図１０（ｂ）参
照）、強制同期信号に同期して安定して回転し始めると
全駆動電流は一定の値となる（但し、コミュテータ素子
の切り換えによるパルス等の交流成分はこれに重畳す
る）。この一定の値の全電流値より若干高い電流値を閾
値として設定時間Ｔ₁（電気角で３６０度相当が適当）
経過した時点に電圧をＶ₂に上昇すれば、起動電流が増
大することを避けることができ、不安定な回転状態から
最終的な駆動電圧Ｖ₂に切り換えることがなく、これに
より脱調することがない。

【００８３】この間、駆動電圧切換部１３６は、全電流
検出電圧Ｖ_I（＝Ｖ_I（ｔ））を検出し、Ｖ_I（ｔ）＜Ｒ_I
×Ｉ₁となるまで待機する（Ｓ３）。

【００８４】Ｖ_I（ｔ）＜Ｒ_I×Ｉ₁となると、駆動電圧
切換部１３６はタイマ１３７の時間計測をスタートさせ
る（Ｓ４）。タイマ１３７は計測時間ｔが設定時間Ｔ₁
に達するまで待機し、計測時間ｔがＴ₁に達すると、駆
動電圧切換部１３６にタイムアップ信号を出力する（Ｓ
５）。駆動電圧切換部１３６は、タイマ１３７からタイ
ムアップ信号が入力されると、駆動電源１１７の駆動電
圧Ｖ_sを最終的な駆動電圧値Ｖ₂に切換える（Ｓ６）。

【００８５】このとき、ドライブ回路１０４に流れる全
電流値Ｉは、図７（ｂ）に示すように変化する。時刻ｔ
１において、駆動電圧Ｖ_sが最終的な駆動電圧値Ｖ₂に切
換えられる。その直後、ドライブ回路１０４に流れる全
電流値Ｉは、急速に上昇するが、このときの値は、Ｉ＝
（Ｖ₂−Ｖ_M（ｔ））／Ｒ_Lであり、時刻ｔ₁にはすでに永
久磁石回転子１０３は回転しており、速度起電力Ｖ
_M（ｔ）による、及びインダクタンスＬによる全電流値
の急激な増加を抑制することができる。

【００８６】これにより強制同期運転中に駆動電圧を切
替る時の、脱調や電流値の増大を防ぐことができる。

【００８７】その後、永久磁石回転子１０３は定常状態
の回転速度まで上昇し、それに伴って、全電流値Ｉも下
降し定常値Ｉ₂に収束する。

【００８８】切換制御部１３５は、強制同期制御信号Ｖ
_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2と帰還同期信号生成部１３０により生成
される帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1との位相差が
基準値ΔＴ以内となった後に、転流制御部１３３の入力
を強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ _V2、Ｖ_W2から帰還同期制御
信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1に切り換えることにより定常セン
サレス運転への切り換えを行い、以降は、ゼロクロス点
検出部１２０で検出されたゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、
Ｖ_V0、Ｖ_W0により六相制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、Ｖ
Ｌ、ＷＨ、ＷＬが生成され出力される。

【００８９】ここでは、駆動電圧Ｖ_sが最終的な駆動電
圧値Ｖ₂に切換えられるまでの切り換えステップが２ス
テップの場合で説明を行ったが、ステップ数はブラシレ
スモータの出力、特性により脱調や電流値の急激な上昇
が発生しない適切なステップに設定することが望まし
い。

【００９０】また、駆動電圧の説明で、コミュテータ素
子１０７として定電圧を出力できる可変電源を例として
説明したが、駆動電圧の制御手段としては、スイッチン
グ電源やＰＷＭによる電力制御等を用いてもよい。

【００９１】さらに、本実施の形態においては、ブラシ
レスモータの固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗ
を三相スター結線したバイポーラ駆動の例を説明した
が、本発明は三相スター結線バイポーラ駆動に限られた
ものではなく、二相、又は五相、七相等の場合にも同様
に適用することが可能であり、また、デルタ結線バイポ
ーラ駆動のブラシレスモータや、ユニポーラ駆動のブラ
シレスモータにも同様に適用することができる。

【００９２】

【発明の効果】以上のように本発明のブラシレスモータ
の制御装置によれば、以下のような有利な効果を得るこ
とができる。

【００９３】請求項１に記載の発明によれば、起動時の
起動電流を低く抑えられるため、出力の大きいモータを
駆動する場合でも、ドライブ回路やブラシレスモータの
固定子巻線等に高い耐電流性の素子を用いる必要がなく
コストを抑えることが可能なブラシレスモータの制御装
置を提供することができる。

【００９４】請求項２に記載の発明によれば、強制同期
運転期間の駆動電圧の切り換え時に、脱調や急激な駆動
電流の増加が生じることが防止され、安定して駆動電圧
の切り換えが可能なブラシレスモータの制御装置を提供
することができる。

【００９５】請求項３に記載の発明によれば、起動電流
による電機部品の破壊を確実に防止することが可能なブ
ラシレスモータの制御装置を提供することができる。

【００９６】請求項４に記載の発明によれば、ブラシレ
スモータの起動初期の永久磁石回転子の回転の加速時の
過渡的な不安定さがなく、強制同期運転時において、少
ない周期データで定常センサレス運転が可能な速度まで
加速することができ、強制同期運転から定常センサレス
運転へ安定した切り換えが可能なブラシレスモータの制
御装置を提供することができる。

【００９７】請求項５に記載の発明によれば、起動電流
を低く抑え、強制同期運転から定常センサレス運転へ安
定した切り換えが可能なブラシレスモータの制御装置を
提供することができる。

【００９８】また、本発明のブラシレスモータの制御方
法によれば、以下のような有利な効果を得ることができ
る。

【００９９】請求項６に記載の発明によれば、（１）ブラシレスモータの起動が開始時に、駆動電圧は
ブラシレスモータの定常運転時における駆動電圧よりも
低い起動開始電圧に設定されるため、起動時に流れる起
動電流を低く抑えることの可能なブラシレスモータの制
御方法を提供することができる。

【０１００】（２）起動後、永久磁石回転子の回転が加
速されてから、駆動電圧を上昇され、このとき固定子巻
線には駆動電流を抑制する方向に永久磁石回転子の回転
による速度起電力が発生しているため、駆動電流に過電
流が流れることが防止されたブラシレスモータの制御方
法を提供することができる。

【０１０１】（３）センサレス駆動のブラシレスモータ
においても、ロータ位置に同期した転流が可能で、通電
電流が大きくなったり、脱調して回転しなくなることな
く起動時の起動電流を低く抑えることが可能なブラシレ
スモータの制御方法を提供することができる。

【０１０２】請求項７に記載の発明によれば、強制同期
運転期間の駆動電圧の切り換え時に、脱調や急激な駆動
電流の増加が生じることが防止され、安定して駆動電圧
の切り換えが可能なブラシレスモータの制御方法を提供
することができる。

【０１０３】請求項８に記載の発明によれば、ブラシレ
スモータの起動初期の永久磁石回転子の回転の加速時
に、時定数を持たせずに駆動電圧をステップ状に上昇さ
せることで、過渡的な不安定さがなく、強制同期運転時
において、少ない周期データで定常センサレス運転が可
能な速度まで加速することができ、強制同期運転から定
常センサレス運転へ安定した切り換えが可能なブラシレ
スモータの制御方法を提供することができる。

【０１０４】請求項９に記載の発明によれば、起動電流
を低く抑え、強制同期運転から定常センサレス運転へ安
定した切り換えが可能なブラシレスモータの制御方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるブラシレスモー
タの制御装置の装置構成を示すブロック図

【図２】図１の駆動電源の一例としてスイッチング電源
を用いた場合の構成を示す装置ブロック図

【図３】図１の駆動電源の一例としてシリーズレギュー
タを用いた場合の構成を示す装置ブロック図

【図４】図１の駆動電源の一例としてトランスタップ切
換え電源を用いた場合の構成を示す装置ブロック図

【図５】図１の制御部の機能ブロック図

【図６】実施の形態１のブラシレスモータの制御装置の
起動時の制御方法を表すフローチャート

【図７】（ａ）起動時の駆動電圧の時間変化を表す図（ｂ）起動時の全電流の時間変化を表す図

【図８】イ号公報に開示のブラシレスモータの制御装置
の装置構成を示すブロック図

【図９】イ号公報に開示のブラシレスモータの制御装置
の同期制御から帰還制御への切り換え時のタイミングを
示す図

【図１０】（ａ）従来のブラシレスモータの起動時のド
ライブ回路に印加される電源電圧の時間変化を示す図（ｂ）従来のブラシレスモータの起動時のドライブ回路
に流れる全電流の時間変化を示す図

【符号の説明】

１０１ステータ１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗ固定子巻線１０３永久磁石回転子１０４ドライブ回路１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０コ
ミュテータ素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６フ
リーホイーリングダイオード１１７駆動電源１１８バイパスコンデンサ１１９Ｕ、１１９Ｌ中性電位生成抵抗１２０ゼロクロス点検出部１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗコンパレータ１２１制御部１３０帰還同期信号生成部１３１発信器１３２強制同期信号生成部１３３転流制御部１３４駆動ベース信号バッファ部１３５切換制御部１３６駆動電圧切換部１３７タイマ１４１交流電源１４２ブリッジ全波整流回路１４３高周波トランス１４４大電力ＭＯＳ−ＦＥＴ１４５高周波フィルタ回路１４６電圧検出・基準電圧比較回路１４７パルス幅変調回路１５０変圧用トランス１５１駆動電流設定用トランジスタＶ_1S、Ｖ_2S、Ｖ_nS 基準電圧源Ｔｒ₁、Ｔｒ₂、Ｔｒ_n電圧選択用トランジスタＤ₁、Ｄ₂、Ｄ_nツェナーダイオード２０１位置検出手段２０２制御部２０３起動指令手段２０４同期信号発生手段２０５モード判別手段２０６駆動信号生成手段２０７、２０８切り換えタイミング２０９位相差Ｖ_N中性電位Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_W駆動端子電圧Ｖ_I全電流検出電圧ＳＶ駆動電圧制御信号Ｒ₁全電流検出抵抗Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0 ゼロクロス点検出信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1 帰還同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2 強制同期制御信号Ｖ_S駆動電圧ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ、ＵＨ’、Ｕ
Ｌ’、ＶＨ’、ＶＬ’、ＷＨ’、ＷＬ’ 六相制御信号ｉ_u、ｉ_v、ｉ_w駆動電流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H560 BB03 BB04 BB05 BB07 BB12 DA13 DC12 EB01 HA04 JJ02 SS07 TT07 UA02 XA02 XA03 XA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線
と、前記固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動
される永久磁石回転子と、を備えたブラシレスモータに
おいて前記永久磁石回転子の回転により前記固定子巻線
に誘起される誘起電圧を検出することによりブラシレス
モータをセンサレスで駆動制御するブラシレスモータの
制御装置であって、前記各固定子巻線の各端子に接続さ
れ前記各固定子巻線に流す駆動電流を生成するドライブ
回路と、前記ドライブ回路に可変自在に駆動電圧を印可
する駆動電源と、前記ドライブ回路に流れる全電流値を
検出する全電流値検出手段と、前記ブラシレスモータの
起動時に前記駆動電圧を前記ブラシレスモータの定常運
転時における駆動電圧Ｖ₂よりも低い起動開始電圧Ｖ₁に
設定する起動開始電圧設定手段と、前記ブラシレスモー
タの起動後に前記全電流値検出手段により検出される全
電流値が一定の閾値以下になったときに前記駆動電圧を
上昇させる駆動電圧上昇手段と、を備えたことを特徴と
するブラシレスモータの制御装置。
【請求項２】前記駆動電圧上昇手段は、前記ブラシレス
モータの起動後に前記全電流値検出手段により検出され
る全電流値が連続して一定時間一定の閾値以下になった
状態が継続したときに前記駆動電圧を上昇させることを
特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータの制御装
置。
【請求項３】前記起動開始電圧Ｖ₁は、電気部品により
制約される最大定格電流値Ｉ₃と前記固定子巻線の２相
間の巻線抵抗Ｒ_Lに対し、Ｖ₁≦Ｒ_L×Ｉ₃となるように設
定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の
ブラシレスモータの制御装置。
【請求項４】前記駆動電圧上昇手段は、前記駆動電圧を
時定数を持たないステップ状に上昇させることを特徴と
する請求項１乃至３の何れか一項に記載のブラシレスモ
ータの制御装置。
【請求項５】前記ドライブ回路の駆動電流の相切換のタ
イミングを決める強制同期制御信号を生成し出力する強
制同期信号生成部と、前記固定子巻線の各端子に発生す
る駆動端子電圧と中性電位とを比較することによりゼロ
クロス点検出信号を生成し出力するゼロクロス点検出部
と、前記ドライブ回路が駆動電流の相切換を行うタイミ
ングを決める強制同期制御信号を生成し出力する強制同
期信号生成部と、入力されるゼロクロス点検出信号又は
強制同期制御信号に基づきドライブ回路の駆動電流の相
切換えを制御することにより永久磁石回転子の回転数の
制御を行うドライブ回路制御部と、前記ブラシレスモー
タの起動時には前記ドライブ回路制御部の入力を前記強
制同期制御信号に設定し前記駆動電圧が前記ブラシレス
モータの定常運転時における駆動電圧Ｖ₂に設定された
後前記強制同期制御信号とゼロクロス点検出信号との位
相差が一定の閾値ΔＴ以下となった後に前記ドライブ回
路制御部の入力を前記強制同期制御信号から前記ゼロク
ロス点検出信号に切り換える切換制御部と、を備えたこ
とを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のブ
ラシレスモータの制御装置。
【請求項６】駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線
と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動され
る永久磁石回転子と、を備えたブラシレスモータにおい
て前記永久磁石回転子の回転により前記固定子巻線に誘
起される誘起電圧を検出することによりブラシレスモー
タをセンサレス駆動制御するブラシレスモータの制御方
法であって、前記ブラシレスモータの起動時に前記駆動
電圧を前記ブラシレスモータの定常運転時における駆動
電圧Ｖ₂よりも低い起動開始電圧Ｖ₁に設定する起動開始
電圧設定過程と、前記駆動電圧が起動開始電圧Ｖ₁に設
定された後に強制同期制御により前記固定子巻線流す駆
動電流の相切り換えを行う強制同期制御過程と、前記ブ
ラシレスモータの起動後に前記固定子巻線に流れる全電
流値が一定の閾値以下になったときに前記駆動電圧を上
昇させる駆動電圧上昇過程と、を備えたこと特徴とする
ブラシレスモータの制御方法。
【請求項７】前記駆動電圧上昇過程は、前記ブラシレス
モータの起動後に前記固定子巻線に流れる全電流値が連
続して一定時間一定の閾値以下になった状態が継続した
ときに前記駆動電圧を上昇させることを特徴とする請求
項６に記載のブラシレスモータの制御方法。
【請求項８】前記駆動電圧上昇過程は、前記駆動電圧を
時定数を持たないステップ状に上昇させることを特徴と
する請求項６又は７に記載のブラシレスモータの制御方
法。
【請求項９】前記駆動電圧が前記ブラシレスモータの定
常運転時における駆動電圧Ｖ₂に設定された後前記強制
同期制御信号とゼロクロス点検出信号との位相差が一定
の閾値ΔＴ以下となった後に前記強制同期制御から前記
固定子巻線に誘起される誘起電圧に基づき前記駆動電流
の相切り換えを行う帰還同期制御に切り換える切換制御
過程、を備えたことを特徴とする請求項６乃至８の何れ
か一項に記載のブラシレスモータの制御方法。