JP2001054295A - モータ起動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高効率、低振動、低騒音および低コストで確
実で安定な起動を行なうことができるモータ起動制御装
置を提供する。 【解決手段】 本発明に係るモータ起動制御装置は、モ
ータコイルのモータ電流を検出するモータ電流検出アン
プ６と、モータ駆動電圧とモータ電流との位相差のばら
つきを検出する位相差検出部８および位相差検出部８の
出力に応答してモータの状態を確認し、モータの安定回
転、起動完了を検出する起動制御部１６を含む制御部７
とを備える。モータ駆動電圧とモータ電流との位相差に
よりモータの起動完了を検出する。したがって、センサ
レス方式で確実に起動の完了を判断することが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、モータ起動制御
装置に関し、特に、空気調和機の圧縮器などに用いられ
る同期モータを位置検出することなく確実に同期モータ
を起動させることができるモータ起動制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、モータを起動させるためのモ
ータ起動制御装置がある。従来のモータ起動制御装置の
うち、モータ位置検出器を用いない、いわゆるセンスレ
ス駆動でモータを起動させるモータ起動制御装置は、通
常、モータを構成する複数のコイルに供給する駆動電圧
波形に通電休止期間を設けている。

【０００３】この種のモータ起動制御装置は、モータロ
ータとステータとの位置関係にかかわらず、所定の周波
数と所定のＰＷＭデューティ（駆動電圧）とでモータコ
イル端子に回転磁界を発生させ、周波数またはＰＷＭデ
ューティのデューティ基準値を徐々に上げていきモータ
回転を当該回転磁界と同期させる、いわゆる強制励磁運
転（または同期運転）を行なう。

【０００４】そして、モータの回転によって各モータコ
イル端子に発生する逆起電圧を上述した通電休止期間に
検出し、検出されたことを確認して起動を完了する。起
動完了後は、逆起電圧を基準としたモータ駆動（以下、
逆起運転と称す）に切換え、通常のモータ駆動を行な
う。

【０００５】これに対し、「ブラシレスモータの制御方
法およびその装置（特開平７−８７７８３号公報）」
（文献１と称す）には、モータ起動に際して、モータ位
置を検出し、モータ位置検出信号とモータの駆動電圧と
の位相差を比較して、当該位相差が小さくなるようにモ
ータを制御する方法およびその装置が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに従来のセンスレス駆動のモータ起動制御装置は、各
モータコイル端子に発生する逆起電圧を検出する必要が
あるため、各モータコイル端子へ供給する駆動波形に通
動休止期間を設けている。この際の駆動波形は、一般的
にいわゆる１２０°矩形波状であることが多い。この１
２０°矩形波は、通電期間には一定のＰＷＭデューティ
で通電を行ない、通電休止期間と一定の通電期間（ＰＷ
Ｍデューティ）とを交互に繰返すものである。

【０００７】しかしながら、このような従来のモータ起
動制御装置では、通電休止期間と通電期間とで発生する
モータトルクが変動することから、大きな騒音や振動を
発生してしまうという問題があった。これらは、モータ
の回転数が小さい起動時に特に大きく発生してしまうた
め、モータの起動自体が困難になる。

【０００８】また、通電休止期間が存在するため、モー
タロータの磁石磁束を効果的に使用することができず、
モータ効率を低下させてしまう。

【０００９】また、起電時および起電直後はモータ回転
数が低いため、これに比例して逆起電圧が低振幅（起動
時は０ボルト）になる。このため、正確な逆起電圧を検
出するためには、モータ回転数を高める必要がある。し
かしながら、強制励磁運転のみで高速まで回転数を高め
ていくと、モータ通電タイミングがわからないため、モ
ータの停止（脱調）につながる可能性があり、確実性が
低い。脱調によりモータが急停止した場合、内部素子に
大きな負担がかかってしまう。

【００１０】また、通常、モータ駆動系と制御系とはそ
れぞれ、ノイズ除去のため絶縁して信号を得ている。こ
れと同様に、正確な逆起電圧を検出するためには、逆起
電圧信号に対してもノイズ除去のための絶縁が必要にな
る。しかしながら、逆起電圧信号を絶縁するためには高
性能なフィルタが必要となり、回路のコストアップを招
いてしまう。

【００１１】また、起動から通常運転への移行はモータ
の状態にかかわらず、一定の時間経過で切換えているた
め、モータ負荷の状態によっては、起動できない場合も
あった。

【００１２】上述した文献１の装置を用いた場合には、
モータ位置を検出するための手段が必要となり、コスト
アップにつながる。また、逆起電圧からモータ位置を検
出する場合、上述した逆起電圧の検出に係る種々の課題
とともに、起電中はモータ自体が振動しているため不安
定な位相差が検出されてしまうという問題がある。した
がって、これによって駆動信号を制御することは、誤検
出を招く原因となってしまう。

【００１３】このように、従来のモータ起動制御装置に
おいては、逆起電圧を利用しているため、振動や騒音が
大きく、効率が低く、さらに起電中のモータの状態が未
知であるため安定起動の確実性が低かった。

【００１４】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、低振動、低騒音および高効率な
起動を確実に行なうことができるモータ起動制御装置を
提供する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１発明に係るモータ起
動制御装置は、同期モータを制御するモータ起動制御装
置であって、同期モータのコイルに流れるモータ電流を
検出するモータ電流検出手段と、モータ電流とコイルに
供給される駆動電圧との位相差情報を検出する検出手段
と、位相差情報に基づき、同期モータの状態を検出し、
同期モータの状態に応じて、コイルの端子に印加する駆
動電圧およびコイルの端子への通電周波数を制御する制
御手段とを備える。

【００１６】したがって、第１発明に係るモータ起動制
御装置によれば、モータ駆動電圧とモータ電流との位相
差に応じてモータの回転状態を検出し、モータを起動、
駆動することができる。そして、位相差情報に基づき、
同期モータが安定起動完了状態であることを検出する。
したがって、モータ位置検出器を設けないセンサレス方
式で確実に起動の完了させることができ、失敗のない安
定起動が実現される。センサレス方式を採用するため、
位置検出器が不要となりコストダウンが実現される。

【００１７】第２発明に係るモータ起動制御装置は、第
１発明に係るモータ起動制御装置であって、位相差情報
とは、駆動電圧波形の所定位相期間におけるモータ電流
波形の面積である。

【００１８】したがって、第２発明に係るモータ起動制
御装置によれば、モータ電流波形の面積を計算すること
により、位相差を容易に算出することができる。また、
モータ電流の面積に応じて位相差情報を検出しているた
め、ゼロクロス検出などのエッジ検出による方法に比べ
耐ノイズ性に優れ、モータ電流の揺れに影響されず位相
差情報を確実に検出することが可能となる。したがっ
て、誤動作を回避し安定起動が実現される。

【００１９】第３発明に係るモータ起動制御装置は、第
１発明に係るモータ起動制御装置であって、位相差情報
とは、駆動電圧波形の第１所定位相期間におけるモータ
電流波形の第１面積と駆動電圧波形の第２所定位相期間
におけるモータ電流波形の第２面積との比である。

【００２０】したがって、第３発明に係るモータ起動制
御装置によれば、モータ電流波形の面積比を算出するこ
とにより、位相差を正確かつ容易に算出することができ
る。また、モータ電流の面積に応じて位相差情報を検出
しているため、ゼロクロス検出などのエッジ検出による
方法に比べ耐ノイズ性に優れ、モータ電流の揺れに影響
されず位相差情報を確実に検出することが可能となる。
したがって、誤動作を回避し安定起動が実現される。

【００２１】第４発明に係るモータ起動制御装置は、第
２発明に係るモータ起動制御装置であって、面積は、所
定位相期間内に、モータ電流を所定間隔でＡ／Ｄサンプ
リングすることにより得られる値を積算したものであ
る。

【００２２】したがって、第４発明に係るモータ起動制
御装置によれば、簡単な回路構成を用いて、サンプリン
グにより面積が算出できる。これにより、制御系の構成
が簡素化でき低コスト化が実現される。

【００２３】第５発明に係るモータ起動制御装置は、第
３発明に係るモータ起動制御装置であって、第１面積
は、第１所定位相期間内に、モータ電流を所定間隔でＡ
／Ｄサンプリングすることにより得られる値を積算した
ものであり、第２面積は、第２所定位相期間内に、モー
タ電流を所定間隔でＡ／Ｄサンプリングすることにより
得られる値を積算したものである。

【００２４】したがって、第５発明に係るモータ起動制
御装置によれば、簡単な回路構成で、サンプリングによ
り面積を算出し、さらに面積比を算出することができ
る。これにより、制御系の構成が簡素化でき低コスト化
が実現される。

【００２５】第６発明に係るモータ起動制御装置は、第
１ないし第５発明のいずれかに係るモータ起動制御装置
であって、制御手段は、位相差情報のばらつきに基づ
き、同期モータが安定起動完了状態であることを検出す
る。

【００２６】したがって、第６発明に係るモータ起動制
御装置によれば、位相差のばらつきにより、センサレス
方式で、位相差が変動する不安定回転状態を検出するこ
となく、確実に起動の完了を検出することができる。こ
れにより、失敗のない安定起動が実現される。

【００２７】第７発明に係るモータ起動制御装置は、第
１ないし第５発明のいずれかに係るモータ起動制御装置
であって、制御手段は、位相差情報のばらつきに基づ
き、同期モータが不安定回転状態であることを検出し、
不安定回転状態の検出に応じて、位相差情報のばらつき
に基づき、同期モータが安定起動完了状態であることを
検出する。

【００２８】したがって、第７発明に係るモータ起動制
御装置によれば、不安定回転後の起動完了状態（安定回
転）をより確実に検出できるため、モータの起動失敗を
回避でき、起動判断の確実性がさらに増す。すなわち高
信頼性が実現できる。

【００２９】第８発明に係るモータ起動制御装置は、第
６発明に係るモータ起動制御装置であって、制御手段
は、位相差情報のばらつきと所定値との比較により、同
期モータの安定起動完了状態を検出する。

【００３０】したがって、第８発明に係るモータ起動制
御装置によれば、位相差のばらつきが小さい起動完了状
態を的確に検出することができる。

【００３１】第９発明に係るモータ起動制御装置は、第
７発明に係るモータ起動制御装置であって、制御手段
は、位相差情報のばらつきと第１所定値との比較によ
り、同期モータの不安定回転状態を検出し、位相差情報
のばらつきと第２所定値との比較により、同期モータの
安定起動完了状態を検出する。

【００３２】したがって、第９発明に係るモータ起動制
御装置によれば、位相差のばらつきが大きい不安定回転
状態を的確に検出した後、位相差のばらつきが小さい安
定回転状態（起動完了状態）を的確に検出することがで
きる。

【００３３】第１０発明に係るモータ起動制御装置は、
第１ないし９発明のいずれかに係るモータ起動制御装置
であって、制御手段は、同期モータの起動開始から安定
起動完了状態に至るまで、通電周波数を所定値とし、駆
動電圧のデューティ基準値を時間的に変化させる。

【００３４】したがって、第１０発明に係るモータ起動
制御装置によれば、デューティ基準値を変えることで、
起動完了状態（安定回転状態）に素早く移行し、起動完
了までの時間を短縮することができる。また、不安定回
転状態を検出した後、起動完了状態（安定回転）を検出
することができるため、モータの起動失敗を回避でき
る。

【００３５】第１１発明に係るモータ起動制御装置は、
第１ないし第９発明のいずれかに係るモータ起動制御装
置であって、制御手段は、同期モータの起動開始から安
定起動完了状態に至るまで、駆動電圧を所定値とし、通
電周波数を時間的に変化させる。

【００３６】したがって、第１１発明に係るモータ起動
制御装置によれば、通電周波数を変えることで、起動完
了状態（安定回転状態）に素早く移行し、起動完了まで
の時間を短縮することができる。また、不安定回転状態
を検出した後、起動完了状態（安定回転）を検出するこ
とができるため、モータの起動失敗を回避できる。

【００３７】第１２発明に係るモータ起動制御装置は、
第１ないし第９発明のいずれかに係るモータ起動制御装
置であって、制御手段は、同期モータの起動開始から安
定起動完了状態に至るまで、通電周波数および駆動電圧
のそれぞれを、同期モータの安定起動時における値に設
定する。

【００３８】したがって、第１２発明に係るモータ起動
制御装置によれば、起動完了状態（安定回転状態）に素
早く移行し、起動完了までの時間を短縮することができ
る。また、不安定回転状態を検出した後、起動完了状態
（安定回転）を検出することができるため、モータの起
動失敗を回避できる。

【００３９】第１３発明に係るモータ起動制御装置は、
第１０発明に係るモータ起動制御装置であって、制御手
段は、同期モータの起動時において、位相差情報のばら
つきに応じて、駆動電圧のデューティ基準値の変化量を
設定する。

【００４０】したがって、第１３発明に係るモータ起動
制御装置によれば、位相差情報のばらつきに応じてデュ
ーティ基準値を変えることで、起動完了状態（安定回転
状態）に素早く移行し、起動完了までの時間を短縮する
ことができる。また、位相差のばらつきによって変化量
を設定することで、振動または脱調の多い状態を素早く
通過させることができ、モータの長寿命化、周辺装置の
高信頼性が実現できる。

【００４１】第１４発明に係るモータ起動制御装置は、
第１０発明に係るモータ起動制御装置であって、制御手
段は、同期モータの起動時において、同期モータの状態
に応じて、駆動電圧のデューティ基準値の変化量を設定
する。

【００４２】したがって、第１４発明に係るモータ起動
制御装置によれば、同期モータの状態に応じてデューテ
ィ基準値を変えることで、起動完了状態（安定回転状
態）に素早く移行し、起動完了までの時間を短縮するこ
とができる。また、同期モータの状態によって変化量を
設定することで、振動または脱調の多い状態を素早く通
過させることができ、モータの長寿命化、周辺装置の高
信頼性が実現できる。

【００４３】第１５発明に係るモータ起動制御装置は、
第１３または第１４発明に係るモータ起動制御装置であ
って、制御手段は、駆動電圧のデューティ基準値に対す
る制限値を有する。

【００４４】したがって、第１５発明に係るモータ起動
制御装置によれば、ＰＷＭデューティの値に制限を設け
るため、これが大きくなりすぎてインバータやモータに
過電流が流れこれらを破損してしまうことを防止するこ
とができる。したがって、装置の信頼性が高まる。

【００４５】第１６発明に係るモータ起動制御装置は、
第１１発明に係るモータ起動制御装置であって、制御手
段は、同期モータの起動時において、位相差情報のばら
つきに応じて、通電周波数の変化量を設定する。

【００４６】したがって、第１６発明に係るモータ起動
制御装置によれば、位相差情報のばらつきに応じて通電
周波数を変えることで、起動完了状態（安定回転状態）
に素早く移行し、起動完了までの時間を短縮することが
できる。また、位相差のばらつきによって変化量を設定
することで、振動または脱調の多い状態を素早く通過さ
せることができ、モータの長寿命化、周辺装置の高信頼
性が実現できる。

【００４７】第１７発明に係るモータ起動制御装置は、
第１１発明に係るモータ起動制御装置であって、制御手
段は、同期モータの起動時において、同期モータの状態
に応じて、通電周波数の変化量を設定する。

【００４８】したがって、第１７発明に係るモータ起動
制御装置によれば、同期モータの状態に応じて通電周波
数を変えることで、起動完了状態（安定回転状態）に素
早く移行し、起動完了までの時間を短縮することができ
る。また、同期モータの状態によって変化量を設定する
ことで、振動または脱調の多い状態を素早く通過させる
ことができ、モータの長寿命化、周辺装置の高信頼性が
実現できる。

【００４９】第１８発明に係るモータ起動制御装置は、
第１ないし第１７発明のいずれかに係るモータ起動制御
装置であって、制御手段は、同期モータの安定起動完了
状態を検出した後、位相差情報が所定値になるように同
期モータを駆動する。

【００５０】したがって、第１８発明に係るモータ起動
制御装置によれば、通常運転時の位相差制御によるモー
タ駆動を、位相差情報の検出方法を変更することなく実
現できるため、従来行なわれていた起動時の同期運転か
ら通常時の逆起運転といった運転方法の切換が必要なく
なる。したがって起動から通常運転へのスムーズな移行
が実現でき、トルク変動、騒音、振動を減少するととも
に切換不良によるモータ停止を回避することかできる。
また、位相差情報検出方法を切換える必要がないため、
制御系の負担が軽減でき、低コスト化が実現される。

【００５１】第１９発明に係るモータ起動制御装置は、
第１ないし第１８発明のいずれかに係るモータ起動制御
装置であって、制御手段は、同期モータの安定起動完了
状態を検出した後に、コイルにおける逆起電圧検出が可
能である回転数まで同期モータの回転数を高め、逆起電
圧を基準として通電切換を行なうことにより前記同期モ
ータを駆動する。

【００５２】したがって、第１９発明に係るモータ起動
制御装置によれば、起動時においては位相差によるモー
タ駆動を、通常運転時には、逆起電圧に基づきモータ駆
動を行なえるため、確実な起動が実現されるとともに、
通常運転時には逆起電圧による通電切換により簡単な構
成で制御系を実現することが可能となる。

【００５３】第２０発明に係るモータ起動制御装置は、
第１ないし第１９発明のいずれかに係るモータ起動制御
装置であって、制御手段は、少なくとも同期モータの起
動時においては、同期モータを、１８０°通電駆動す
る。

【００５４】したがって、第２０発明に係るモータ起動
制御装置によれば、起動時において、１２０°矩形波通
電などのようにモータ駆動波形に通電休止期間を設けて
逆起電圧を検出する必要がなく、トルク変動、騒音、振
動等が減少でき、なめらかな起動が実現される。また、
磁石磁束を有効に使うことが可能となるため、高効率化
も実現される。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。なお、図中同一または相当部分に
は、同一符号を付してその説明を繰返さない。

【００５６】本発明の実施の形態におけるモータ起動制
御装置について、図１を用いて説明する。図１に示すモ
ータ起動制御装置は、ステータに複数相（３相）のモー
タコイルを、ロータに永久磁石を備えた同期モータ１を
駆動するインバータ部２、ＡＣ電源４、ＡＣ電源４を直
流に変換してインバータ部２に直流電源を供給するＡＤ
／ＤＣコンバータ回路３、同期モータ１のモータコイル
端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の中で特定相（図１においては、
Ｕ相）に流れるモータ電流ａを検出する電流センサ５、
モータ電流検出アンプ６および制御部７を備えている。

【００５７】モータ電流検出アンプ６は、電流センサ５
で検出されたモータ電流ａを、制御部７に含まれる図示
しないＡ／Ｄコンバータで取込める電圧範囲になるよう
に、所定量増幅およびオフセット加算してモータ電流信
号ｂを出力する。

【００５８】制御部７は、後述する正弦波データ作成部
１４から出力されるモータ駆動電圧とモータ電流信号ｂ
との位相差に関する情報（位相差情報）を検出する位相
差検出部８、目標とする位相差情報（目標位相差情報）
を格納する目標位相差情報格納部９、目標位相差情報と
検出された位相差情報との誤差データを算出する加算器
１０、算出された誤差データに対して比例誤差データお
よび積算誤差データを算出し、通常運転でのＰＷＭデュ
ーティのデューティ基準値を出力するＰＩ演算部１１、
および同期モータ１の回転数指令を設定する回転数設定
部１２を含む。

【００５９】回転数設定部１２は、モータ起動時におい
ては後述する起動制御部１６より制御され、通常運転時
は、予め設定された値もしくは外部指令により制御され
る。

【００６０】制御部７はさらに、正弦波データを格納す
る正弦波データテーブル１３、回転数設定部１２におけ
る回転数指令と時間経過とに従って正弦波データテーブ
ル１３からモータコイル端子Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に対応し
た正弦波データを読出すとともに、特定相であるＵ相の
正弦波データに基づきＵ相のモータ駆動電圧を出力する
正弦波データ作成部１４、正弦波データ作成部１４から
出力される正弦波データと後述するスイッチ１７を介し
て受けるデューティ基準値とに基づき、各相ごとにイン
バータ部２の各駆動素子にＰＷＭ波形を出力するＰＷＭ
作成／各相分配部１５、同期モータ１を安定起動させる
ための起動制御部１６、およびモータ起動時に使用する
起動制御（起動制御部１６）と通常運転時に使用するＰ
Ｉ制御（ＰＩ演算部１１）とを切換えるスイッチ１７を
含む。

【００６１】起動制御部１６は、安定起動を検出し、検
出結果に基づき回転数設定部１２での回転数の変更を禁
止させる指令または強制的に変更させる指令を出力す
る。起動制御部１６はさらに、起動制御中は、ＰＩ制御
を行なえないようにスイッチ１７を制御する機能を有す
る。したがって、スイッチ１７により、モータ起動時に
は起動制御部１６によるデューティ基準値が、通常運転
時にはＰＩ演算部１１の出力するデューティ基準値がＰ
ＷＭ作成／各相分配部１５に入力される。

【００６２】制御部７は、マイクロコンピュータで構成
される。この際、各部８〜１７での処理をソフト的に行
なう。なお、これに限らず、同様の処理を行なうように
ハード的に各部８〜１７を構成してもよい。

【００６３】なお、電流センサ５の一例としては、コイ
ル素子とホール素子とで構成されたいわゆる電流センサ
や、カレントトランス等が挙げられる。なお、本発明の
実施の形態では、複数相のうちの特定相のみについてモ
ータ電流を検出しているが、これに限らず、各相のモー
タ電流を検出するように構成してもよい。この場合、さ
らに高精度の安定起動を行なわせることが可能となる。

【００６４】正弦波データは、予め格納した正弦波デー
タテーブル１３に基づき作成せずに、演算によって作成
するように構成してもよい。また、駆動波形は、正弦波
に限定されない。

【００６５】図１に示すモータ起動制御装置の動作につ
いて簡単に説明する。同期モータ１の起動中は、回転数
設定制御またはデューティ基準値の作成は、起動制御部
１６で行なわれる。スイッチ１７は、起動側（起動制御
部１６の出力ノードに接続される側）をオンする。起動
制御時における位相差情報の検出方法と通常運転時の位
相差情報の検出方法とを切換える場合には、起動制御部
１６から位相差検出部８に対して起動時の位相差検出指
令が出力される。

【００６６】起動制御部１６において同期モータ１が安
定な回転を始めて起動が完了したことが検出されると、
起動制御部１６による回転数設定指令を禁止し、スイッ
チ１７を通常側（ＰＩ演算部１１の出力と接続される
側）をオンする。これにより、ＰＩ演算部１１によるデ
ューティ基準値の作成が許可される。

【００６７】ＰＩ演算部１１は、モータ駆動電圧とモー
タ電流との位相差が一定になるようにフィードバック制
御されており、これにより、通常運転時には所望の位相
差で同期モータ１を回転させることが可能となる。

【００６８】この際、回転数設定部１２と正弦波データ
テーブル１３に格納される情報とに基づき、正弦波デー
タ作成部１４により、モータ回転数が制御され、その都
度適切な正弦波データが選択、作成される。これによ
り、所望の回転磁界を出力する。ＰＷＭ作成／各相分配
部１５は、この正弦波データとデューティ基準値とから
各駆動素子に対応するＰＷＭ信号を出力する。したがっ
て、同期モータ１の回転周波数と通電による回転磁界と
は同期している。すなわち、同期運転が実現される。

【００６９】このように、上述した構成によると、同期
モータ１の逆起電圧を検出する必要がなく、また同期モ
ータ１の通電中に通電休止期間を設ける必要がなくなる
ため、効率のよいモータ駆動が実現される。

【００７０】また、通常運転時は、モータ起動時と同様
に検出された位相差に基づき同期モータ１を駆動する。
すなわち、モータ起動中と同様の位相差情報を通常時に
おいても使用する。これにより、従来行なわれていた起
動中の同期運転から逆起運転への移行を行なう必要がな
い。したがって、処理が簡略化され、また起動から通常
運転への移行もスムーズに行なうことが可能となる。こ
れに伴い、切換時のトルク変動や速度変動がなくなる。
したがって、高精度なモータ駆動が実現される。

【００７１】なお、通常運転時には、１２０度矩形波駆
動を行なってもよい。この場合の構成の一例を図２を用
いて説明する。図２に示される制御部７は、スイッチ１
７ａと１７ｂとを含む。スイッチ１７ａ、１７ｂは、ス
イッチ１７と同様、モータ起動時か通常運転時であるか
を切換えるためのスイッチである。

【００７２】起動制御部１６は、起動制御中には、ＰＩ
制御を行なえないようにスイッチ１７ａ、１７ｂを制御
する機能を有する。スイッチ１７ａにより、モータ起動
時には起動制御部１６の出力が、通常運転時にはＰＩ演
算部１１の出力がＰＷＭ作成／各相分配部１５に入力さ
れる。スイッチ１７ｂにより、モータ起動時には正弦波
データ作成部１４の出力する正弦波データが、通常運転
時には位置検出部１８の出力する通電切換信号がＰＷＭ
作成／各相分配部１５に入力される。

【００７３】図２に示される位置検出部１８は、各相
Ｕ，Ｖ，Ｗにおける通電休止期間中の逆起電圧からモー
タロータの位置を検出する。位置検出部１８は、検出結
果として通電切換信号（モータの回転位置に対応したパ
ルス）と速度情報（モータの回転速度に対応した情報）
とを出力する。

【００７４】図２に示される加算器１０は、目標とする
モータの回転速度（目標速度情報）を格納する目標速度
情報格納部１９から出力される目標速度情報と位置検出
部１８から出力される速度情報との誤差データを算出
し、算出結果をＰＩ演算部１１に出力する。この誤差デ
ータに基づき、ＰＩ演算部１１は制御される。

【００７５】通常運転時においては、位置検出部１８か
ら出力される通電切換信号に従って通電状態を切換えて
いき、速度情報が目標速度情報に近づくようにデューテ
ィ基準値を設定するフィードバック制御が実行される。
これにより、目標とされる速度を実現するように同期モ
ータ１が駆動される。この際、逆起電圧信号に従って通
電を切換えていくため、非常に簡単に駆動系を構成する
ことができる。

【００７６】なお、逆起電圧が正確に検出できるような
回転数に設定した後、通常運転への切換を行なうことで
より確実な状態の切換が実現される。

【００７７】このように、本発明では通常運転時におけ
る通電手法に左右されるものではなく、どのような通電
手法においても適用可能である。また、起動制御中の通
電波形を正弦波としているが、これはモータコイルに滑
らかにモータ電流を流し、リプルの少ない回転磁界を発
生させ、滑らかにモータ回転を開始させるという効果を
奏するからである。しかしながら、これに限定されるも
のではなく、どのような通電波形であっても本発明の目
的は達成される。

【００７８】なお、参考のため、通電休止期間の存在し
ない駆動波形の一例として、１８０度正弦波通電におけ
る各相の駆動電圧波形を図３に、通電休止期間が存在す
る駆動波形の一例として、１２０度矩形波通電における
各相の駆動電圧波形を図４にそれぞれ示す。図３〜図４
において、縦軸は電圧に横軸は時間にそれぞれ対応して
いる。

【００７９】図３に示されるように１８０度正弦波通電
では、各相Ｕ、Ｖ、Ｗの電圧は、正弦波形をしている。
一方、図４に示される１２０度矩形波通電では、各相
Ｕ、Ｖ、Ｗは、１２０度期間は、矩形波通電されてお
り、６０度期間は、通電休止期間となっている。

【００８０】続いて、本発明の実施の形態による位相差
検出部８および起動制御部１６の動作を、図５〜図１０
を用いて説明する。

【００８１】図５〜図７は、モータ駆動電圧波形とモー
タ電流信号波形との関係を示すタイミングチャートであ
る。なお、実際のモータ駆動電圧波形は、ＰＷＭ型波形
であり、また位相差検出部８にはモータ駆動電圧の位相
情報のみ入力されるが、説明のため位相情報に代わり、
モータ駆動電圧波形を用いて説明する。なお、図中記号
θＡ、θＢ１、θＢ２、θＢ３、θＣは、位相差を表わ
している。

【００８２】図５は、モータコイル端子への通電周波
数、すなわち発生させている回転磁界周波数ならびに負
荷トルクに対して、デューティ基準値が非常に小さく同
期モータ１が回転はもとより振動もしていない状態（状
態Ａ）に対応している。

【００８３】図６は、モータコイル端子への通電周波
数、すなわち発生させている回転磁界周波数ならびに負
荷トルクに対して、デューティ基準値が小さく、同期モ
ータ１が正常回転しておらず振動あるいは脱調している
状態（状態Ｂ）に対応している。

【００８４】図７は、モータコイル端子への通電周波
数、すなわち発生させている回転磁界周波数ならびに負
荷トルクに対して、デューティ基準値が適正な値に設定
されており、同期モータ１が正常回転をしている状態
（状態Ｃ）に対応している。

【００８５】図５〜図７を参照して、同期モータ１が全
く回転していない状態Ａと同期モータ１が正常回転をし
ている状態Ｃとでは、モータ駆動電圧とモータ電流信号
ｂとの位相差は一定（θＡ、θＣ）で安定している。

【００８６】また、これに対し同期モータ１が振動また
は脱調している状態Ｂにおいては、モータ駆動電圧とモ
ータ電流信号ｂとの位相差が一定でなく、振れている
（θＢ１、θＢ２、θＢ３、…）。

【００８７】状態Ａでは、同期モータ１が全く動いてい
ないのでモータ駆動電圧をそのままコイルに印加したと
きのモータ電流が検出されるため、位相差θＡは安定し
ている。状態Ｂでは、ＰＷＭデューティ（モータ駆動電
圧）が小さいためモータ負荷に打ち勝つトルクが発生で
きず同期モータ１が振動する。この同期モータ１の振動
あるいは脱調によって逆起電圧が変動するため、モータ
駆動電圧と逆起電圧との差電圧に応じて流れるモータ電
流が振動し、位相差θＢ１、θＢ２、θＢ３が振幅的に
または位相的に振れてしまう。すなわち、モータロータ
に対して同じ位置関係で通電を行なえていない状態にあ
る。状態Ｃでは、起動が正常に行なわれ、同期モータ１
が正常に安定回転しており、逆起電圧波形と回転磁界波
形とが同期している。このため、モータ電流信号ｂがモ
ータ駆動電圧と同期して流れるため、位相差θＣが安定
する。

【００８８】図８〜図９は、モータ駆動電圧または通電
周波数を変更したときの同期モータ１の状態について説
明するための図である。なお、図８〜図９における状態
Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれは、図５〜図７における状態Ａ、
Ｂ、Ｃに対応している。

【００８９】図８は、回転磁界を発生するための通電周
波数を一定とし、デューティ基準値を時間とともに上げ
ていった場合のモータの状態と位相差との対応関係を示
している。通電周波数を一定とするため、図１に示す回
転数設定部１２に対して、起動制御部１６から回転数変
更の禁止指令を出力する。デューティ基準値の上昇とと
もに、モータの状態は、状態Ａ、Ｂ、Ｃと変化する。

【００９０】図９は、デューティ基準値を一定とし、通
電周波数を時間とともに下げていった場合の同期モータ
１の状態と位相差との対応関係を示している。通電周波
数を徐々に下げるため、図１に示す回転数設定部１２に
対しては、起動制御部１６から回転数低下の指令を出力
する。通電周波数を下げるとともに、モータの状態は、
状態Ａ、Ｂ、Ｃと変化する。

【００９１】従来のモータ起動制御装置は、状態Ｃの安
定回転状態を検出する機構を備えていない。このため、
状態Ｃに達する前の状態ＡまたはＢの時点で起動が完了
したとして逆起電圧基準などによる通常運転モードに切
換えることで、起動の失敗を引起していた。

【００９２】ところで、状態Ｂでは、図６に示されるよ
うに位相差情報がその都度変動して検出されてしまこと
もあり、または逆起電圧を利用する場合には逆起電圧も
同期モータの振動とともに変動して検出されてしまう。
したがって、状態Ｂにおける振動時の位相差情報または
逆起電圧は、振動の状態によっては同期モータが安定回
転しているように検出されてしまうこともある。また、
振動のため前後の検出時点において逆方向の情報が検出
されてしまうこともある。すなわち、誤検出を誘発して
しまう。したがって、状態Ｂにおいて位相差制御による
モータ駆動、または逆起電圧検出によるモータ駆動を行
なってしまうと、安定に同期モータを駆動することがで
きないばかりでなく、同期モータが脱調してしまう。

【００９３】したがって、安定な起動を実現するために
は、安定回転（状態Ｃ）を正確に検出すること、すなわ
ちモータ駆動電圧とモータ電流信号との位相差が図７の
状態Ｃになったことを検出する必要がある。

【００９４】そこで、本発明に係るモータ起動制御装置
は、図７に示される安定位相差が所定回数得られたこと
を検出して起動完了を判断する。これにより、安定な起
動が実現される。このため、本発明の実施の形態による
起動制御部１６は、所定回数の位相差情報を平均して平
均値を算出し、この平均値に対して各々の位相差情報の
ばらつきが所定範囲内であるか否か求めることで状態Ｃ
の属否を判断する。

【００９５】なお、ここで重要なのは、起動処理中は上
述したように、同期モータ１が振動または脱調している
ため位相差が振動する状態Ｂが存在するため、位相差情
報そのものによって駆動電圧を制御する、あるいは起動
状態を判断する、あるいは通常運転時には有効な制御方
法である位相差制御を行なう等、位相差情報そのものを
使用した制御では安定な起動は実現されない。そこで、
起動時においては、位相差の変動が大きいか小さいか
（すなわち、位相差情報のばらつきが大きいか小さい
か）を検出し、この検出結果によって起動時のモータ状
態を判断し起動制御をする必要があるということであ
る。

【００９６】ところで、図５〜図７および図８〜図９に
よれば、状態Ａ、Ｃのいずれにおいても、位相差が安定
して検出される。したがって、起動完了にあたって、状
態Ｃを確実に検出する必要がある。

【００９７】このため、本発明の実施の形態の一手法と
しては、固定の回転周波数および固定のデューティ基準
値を使用し、これらの固定値をモータ状態が状態Ｃの安
定回転となるための値に設定する。そして、安定な回転
が開始されるのを検出して、安定起動状態を検出する。

【００９８】または、他の手法としては、通電周波数ま
たはデューティ基準値を変化させて、状態Ｂから状態Ｃ
への移行を検出する。デューティ基準値を変化させる場
合には、起動初期に設定するデューティ基準値をモータ
が安定回転する状態Ｃのデューティ基準値よりも低い値
に設定（図８に示す初期デューティ基準値の範囲内）
し、起動開始後はデューティ基準値を徐々に上げていき
ながら、まず最初に各位相差がばらついていること（す
なわち、状態Ｂ）を検出した後、各位相差が安定したこ
と（すなわち、状態Ｃ）を検出する。これにより、確実
に安定起動が検出される。

【００９９】なお、デューティ基準値の初期値は、考え
られるモータ起動時の負荷トルクに対して、当該負荷ト
ルクよりも低いトルクを発生させるようなデューティ値
とする。

【０１００】なお、固定する回転数指令（回転磁界周波
数）または初期の回転磁界周波数は、高速でありすぎる
と状態Ｂでのモータの振動または脱調が大きくなってし
まう、または所望の回転方向と逆方向の回転をしてしま
う可能性がある。そこで、使用する同期モータにもよる
が５００ｒｐｍ程度以内の低速とすることが妥当であ
る。

【０１０１】デューティ基準値を変化させながら安定起
動を検出する際の起動制御部１６の処理を、図１０を用
いて説明する。図１０を参照して、ステップＳ１では、
モータ起動指令があれば、回転数指令を所定の値に固定
し、デューティ基準値を初期設定し、スイッチ１７を起
動側に選択し、さらに各変数を初期化する。デューティ
基準値の初期値は、同期モータ１が急激に安定回転しな
いような低い値に設定する。また、デューティ基準値を
以下の操作において変更しない場合には、同期モータ１
が上述した状態Ｃとなるような値に設定する。

【０１０２】ステップＳ２では、位相差検出部８におい
て位相差情報の検出があったか否かを判断する。検出さ
れていなければステップＳ２１に移り、新たな位相差情
報が検出されるまでループ処理を繰返す。

【０１０３】ステップＳ３では、位相差情報が検出され
た場合には、検出された位相差情報を配列Ｐ（ｎ）に格
納する。続くステップＳ４では、位相差情報検出回数ｎ
を更新する（ｎ＝ｎ＋１）。ステップＳ５では、位相差
情報検出回数ｎが所定回数以上となったか否かを判断す
る。所定回数に満たない場合には、ステップＳ２１に移
り、新たな位相差情報の検出に向けてループ処理を繰返
す。ステップＳ５において位相差情報検出回数ｎが所定
回数以上となった場合には、ステップＳ６に移り、当該
所定回数検出された位相差情報を平均化する。

【０１０４】続くステップＳ７において、同期モータ１
の状態が状態Ａか状態Ｂかを判断する。なお、同期モー
タ１の初期状態は、状態Ａであるとして、以下の処理で
現在の状態を判断していく。現在の同期モータ１の状態
が状態Ａである場合には、ステップＳ８（〜Ｓ１３）
に、状態Ｂである場合には、ステップＳ１４（〜Ｓ１
９）に移る。

【０１０５】ステップＳ８〜Ｓ１３は、現在の同期モー
タ１が状態Ａであったとして、状態Ｂに移行したか否か
を判断するための処理である。具体的には、ステップＳ
８では、平均化された位相差情報に対して、各々の位相
差情報のばらつきがある範囲より大きいか否かを判断す
る。ばらつきが大きい（すなわち位相差が変動してい
る）場合には、ステップＳ９において変数ｍを更新す
る。ばらつきが小さい（位相差の変動が少ない）の場合
には、ステップＳ１３において変数ｍを０にリセットし
て、ステップＳ２０に移る。

【０１０６】ステップＳ９において変数ｍを更新した
後、ステップＳ１０では、変数ｍが所定回数となったか
否かを判断する。すなわち、ばらつきが大きかった状態
が所定回数連続したか否かを変数ｍの値で判断する。こ
れにより、確実な位相差の変動を検出することが可能と
なる。

【０１０７】変数ｍが所定回数となった場合には、ステ
ップＳ１１において変数ｍをリセットする。そして、ス
テップＳ１２において現在の同期モータ１が状態Ｂであ
ることを記憶し、ステップＳ２０に移る。ステップＳ２
０では、次回の位相差情報の平均化のため変数ｎをリセ
ットする。

【０１０８】現在、同期モータ１が状態Ｂであると判断
された場合、ステップＳ８〜Ｓ１３に代わり、ステップ
Ｓ１４〜Ｓ１９の処理を行なう。より具体的には、ステ
ップＳ１４では、平均化された位相差情報に対して、各
々の位相差情報のばらつきがある範囲より小さいか否か
を判断する。ばらつきが小さい（すなわち、位相差が安
定している）場合には、ステップＳ１５で変数ｍを更新
する。ばらつきが大きい場合には、ステップＳ１９で変
数ｍを０にリセットし、ステップＳ２０に移る。

【０１０９】ステップＳ１５において変数ｍを更新した
後、ステップＳ１６では、変数ｍが所定回数となったか
否かを判断する。すなわち、ばらつきが小さい状態が所
定回数連続したか否かを変数ｍの値で判断する。これに
より、位相差の安定状態が確実に検出されることにな
る。

【０１１０】変数ｍが所定回数以上となった場合には、
ステップＳ１７において変数ｍをリセットする。そし
て、同期モータ１が安定に回転している状態Ｃになった
と判断して、ステップＳ１８では、回転数固定指令を解
除し、スイッチ１７を通常側に設定して起動処理を完了
する。

【０１１１】上述したようにステップＳ２０では、変数
ｎをリセットし、続くステップＳ２１では、デューティ
基準値に所定の加算値を加算してＰＷＭを出力し、モー
タ駆動電圧を徐々に上げていく処理を行なう。さらに、
デューティ基準値がリミット値より大きくなれば起動中
止指令、再起動指令またはデューティ基準値の加算禁止
を行なう。これは、デューティ基準値が大きくなること
によりインバータや同期モータ１に過電流が流れ、これ
らを破損してしまうことを防止するためである。

【０１１２】なお、ステップＳ２１における処理は、デ
ューティ基準値を固定するときには行なわない。以上の
ステップＳ２からＳ２１までのループ処理を、起動が完
了するまで繰返す。

【０１１３】なお、位相差情報のばらつきを検出するた
めの基準値の設定方法の一例としては、同期モータ１が
振動または脱調せずに安定回転しているときのばらつき
を検出して、これに基づき決定する。ただし、通常運転
に切換えたときに同期モータ１が停止してしまうことの
ないような値とする。

【０１１４】このように本発明の実施の形態に係るモー
タ起動制御装置は、安定回転時には位相差情報のばらつ
きが少ないことを利用することにより、確実に安定起動
完了を検出することが可能となる。また、同期モータ１
の状態を逐次検出しているため、起動失敗が発生せず安
定な起動が実現される。

【０１１５】また、起動初期に同期モータ１に印加する
モータ駆動電圧（ＰＷＭデューティ）は、同期モータ１
が急速に安定回転しないような低い電圧値（デューテ
ィ）に設定し、その後に当該電圧を徐々に上げていく。
さらに、同期モータ１の振動または脱調（状態Ｂ）を位
相差のばらつきが大きいことで検出し、その後同期モー
タ１の安定回転（状態Ｃ）を位相差のばらつきが小さい
ことで検出するため、同期モータ１が全く回転しないと
きの位相差安定状態（状態Ａ）と状態Ｃとが確実に区別
されることになる。

【０１１６】これにより、同期モータ１に位置検出器を
付加しなくとも、失敗のない安定で確実な起動を判断
し、実行できることになる。また、逆起電圧の検出も行
なわなくてよいため、１２０°矩形波通電などの通電休
止期間を含んだ通電波形にする必要もなく、回転数の小
さい起動時などの低速時に大きく発生してしまうトルク
変動を抑えることができる。また、１８０°正弦波通電
などの駆動波形にすることで滑らかな回転が実現され、
通電休止期間を含まないためにモータ磁石磁束の有効利
用ができるため、高効率なモータ駆動が実現される。

【０１１７】なお、図９に示されるように通電周波数を
変更していく場合であっても、初期値を状態Ｃに入らな
い値に設定し、図１０に示す処理と同様の手順で変化さ
せながら、起動完了を判断することで安定確実な起動検
出が実現される。

【０１１８】なお、図８では、デューティ基準値（モー
タ駆動電圧）をリニアに上げていく場合を示している
が、たとえば、位相差のばらつきを確認している間はデ
ューティ基準値を一定とし、確認後にこの値を上げるよ
うにすることも可能である。この場合、図１０に示すス
テップＳ２１の処理をステップＳ２０の直前に行なう。
このようにデューティ基準値を段階的に上げると、位相
差のばらつきを確認している最中にデューティ基準値が
変化することによる位相差の変化に対しても対応するこ
とが可能となる。

【０１１９】次に、安定で高速な起動完了を行なうため
のデューティ基準値の設定の一例について図１１を用い
て説明する。図１１は、本発明の実施の形態におけるデ
ューティ基準値の変更方法の一例を説明するためのタイ
ミングチャートである。図１１に示す状態Ａ、Ｂ、Ｃの
それぞれは、図５〜図７の状態Ａ、Ｂ、Ｃに対応してい
る。

【０１２０】本発明の実施の形態においては、図１１に
示されるように同期モータの状態Ａ、Ｂ、Ｃ、または位
相差のばらつきの大小によってデューティ基準値の加算
値を変更する。

【０１２１】同期モータ１が状態Ａ（起動直後の位相差
の小さい状態）では、安定回転を示す状態Ｃまでデュー
ティ基準値を大きく変更する必要がある。したがって加
算値を大きくとる。

【０１２２】同期モータ１が状態Ｂ（位相差が大きく同
期モータ１が振動または脱調している状態）では、位相
差のばらつきの大小によって加算値を設定する。すなわ
ち、位相差のばらつきが非常に大きい状態では、振動ま
たは脱調が多く起こっている状態Ｂへの移行直後である
ことが多いため、このときには加算値を大きく設定す
る。状態Ｂではあるが位相差のばらつきが小さいときに
は、振動または脱調が少なくなり状態Ｃへ移行する直前
であることが多い。したがってこの際には加算値を小さ
く設定する。すなわち、状態Ｂでは、加算値を位相差の
ばらつき量に従って設定する。

【０１２３】このように、位相差情報のばらつきまたは
同期モータの状態に応じて、デューティ基準値（または
通電周波数）を変えることで、安定回転状態である状態
Ｃに素早く移行し、起動完了までの時間を短縮すること
ができる。さらに、状態Ｂにおける振動は、モータ軸受
や同期モータに接続されている装置にとっては好ましく
ない。しかしながら、上記のように位相差のばらつきに
よって変化量を設定することで、振動または脱調の多い
状態Ｂを素早く通過させることができ、モータの長寿命
化、周辺装置の高信頼性が実現できる。

【０１２４】なお、回転周波数およびデューティ基準値
を同期モータ１が安定状態Ｃになる値に設定した場合、
起動直後は通電位置が不定であるため同期モータ１が振
動する。図１０に示す処理においては、これを状態Ｂと
判断する。しかしながら、その後通電位置が安定して安
定回転を始めるため、この安定回転状態を検出すること
により確実に安定起動完了を検出することが可能とな
る。

【０１２５】なお、位相差情報の検出は、モータ駆動電
圧の基準位相に対するモータ電流信号の位相をゼロクロ
スエッジ等を検出することで求められるが、図１２〜図
１３に示す検出手法を用いるとさらに正確な検出が実現
できる。なお、実際のモータ駆動電圧波形はＰＷＭ型で
あり、また位相差検出部８にはモータ駆動電圧の位相情
報が入力されるが、図１２〜図１３においては以下の説
明のためモータ駆動電圧を用いて説明する。

【０１２６】位相差検出手法の一例として、図１２に示
されるように、モータ駆動電圧波形の所定位相期間θ０
（図１２における０〜１８０°）でのモータ電流信号ｂ
を積算して、面積Ｉｓ０を検出し、当該面積Ｉｓ０を位
相差情報として使用する。

【０１２７】面積Ｉｓ０を求める方法としては、図１２
に示されるように位相期間θ０において、所定回数（図
１２にでは、ｓ０〜ｓ９の合計１０回）のＡ／Ｄサンプ
リングを行ない、その結果を加算（Ｉｓ０＝Σ（Ｉ０：
Ｉ９））する方法が簡単である。モータ駆動電圧は徐々
に上昇するため、位相差平均に対する上昇は微小であ
る。このため、面積Ｉｓ０を算出することにより、位相
差情報とすることができる。

【０１２８】すなわち、面積Ｉｓ０の変化は、位相差の
ずれを表わしている。したがって面積Ｉｓ０がばらつい
ているか否かを検出することで、上述した起動判断を行
なう。この手法は、単にサンプリングされたモータ電流
信号ｂを積算するだけなので、簡単な回路構成または処
理で実現される。

【０１２９】位相差検出手法の他の一例として、図１３
に示されるように、Ａ／Ｄサンプリングをモータ駆動電
圧波形の２ヵ所の所定位相期間θ０、θ１（図１３にお
ける０〜９０°と９０〜１８０°）で行ない、モータ電
流信号ｂの面積Ｉｓ０、Ｉｓ１を検出（Ｉｓ０＝Σ（Ｉ
０：Ｉ４）、Ｉｓ１＝Σ（Ｉ５：１９））する。そし
て、各位相期間θ０、θ１における面積値Ｉｓ０、Ｉｓ
１の比（Ｉｓ０／Ｉｓ１）を算出し、この比を位相差情
報として使用する。

【０１３０】面積比を用いることにより、正確に位相差
情報を検出することができる。このため、精度の高い位
相差情報の検出が可能となる。本位相差情報のばらつき
を判断することで、起動安定を判断する。

【０１３１】なお、図１２〜図１３に示されるように、
モータ電流信号ｂの電流サンプリング間隔を、一定間隔
ｚとすることで、取込間隔の設定が容易に行なえる。

【０１３２】このように、本発明の実施の形態によるモ
ータ起動制御装置によれば、モータ電流信号の面積から
位相差情報を得ているため、ゼロクロス検出などのエッ
ジ検出方法に比べてノイズやモータ電流信号の振れ等に
強く、正確で精度のよい位相差情報を検出することが可
能となる。したがって、起動の安定性をさらに高めるこ
とになる。

【０１３３】なお、通常運転時においては、これらによ
って求められた位相差情報を、図１の構成において位相
差制御によってモータを駆動する際に使用することで、
当該位相差情報を目標位相差情報に近づけるフィードバ
ック制御を行なうことができる。この結果、起動から通
常運転への移行がよりスムーズに行なえる。すなわち、
起動と通常運転とで同じ位相差情報を使用し、起動時に
は位相差のばらつきをチェックする処理を行ない、通常
運転時には位相差を所望の値に制御する処理を行なえば
よいのである。

【０１３４】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【０１３５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るモータ起動
制御装置によれば、モータ駆動電圧とモータ電流との位
相差に応じてモータの回転状態を検出し、モータの起動
完了を判断する。したがって、モータ位置検出器を設け
ないセンサレス方式で確実に起動の完了を判断すること
ができ、失敗のない安定起動が実現される。また、セン
サレス方式を採用するため、位置検出器が不要となりコ
ストダウンが実現される。さらに、１２０°矩形波通電
などのようにモータ駆動波形に通電休止期間を設けて逆
起電圧を検出する必要がなく、１８０°正弦波通電など
が可能となるため、トルク変動、騒音、振動等が減少で
き、なめらかな起動が実現される。また、磁石磁束を有
効に使うことが可能となるため、高効率化も実現され
る。

【０１３６】また、本発明に係るモータ起動制御装置に
よれば、モータの安定回転状態をより確実に検出できる
ため、モータの起動失敗を回避でき、起動判断の確実性
がさらに増す。すなわち高信頼性が実現できる。

【０１３７】さらに、本発明に係るモータ起動制御装置
によれば、ＰＷＭデューティの値に制限を設けるため、
これが大きくなりすぎてインバータやモータに過電流が
流れこれらを破損してしまうことを防止することができ
る。したがって、装置の信頼性が高まる。

【０１３８】また、本発明に係るモータ起動制御装置に
よれば、モータ電流の面積に応じて位相差情報を検出し
ているため、ゼロクロス検出などのエッジ検出による方
法に比べ耐ノイズ性に優れ、モータ電流の揺れに影響さ
れず位相差情報を確実に検出することが可能となる。し
たがって、誤動作を回避し安定起動が実現される。

【０１３９】また、本発明に係るモータ起動制御装置に
よれば、上述した効果に加えて、通常運転時の位相差制
御によるモータ駆動を、位相差情報の検出方法を変更す
ることなく実現できるため、従来行なわれていた起動時
の同期運転から通常時の逆起運転といった運転方法の切
換が必要なくなる。したがって起動から通常運転へのス
ムーズな移行が実現でき、トルク変動、騒音、振動を減
少するとともに切換不良によるモータ停止を回避するこ
とかできる。また、位相差情報検出方法を切換える必要
がないため、制御系の負担が軽減でき、低コスト化が実
現される。

【０１４０】また、本発明に係るモータ起動制御装置に
よれば、モータ電流の面積の検出が容易に行なえるた
め、制御系の構成が簡素化でき低コスト化が実現され
る。

【０１４１】また、本発明に係るモータ起動制御装置に
よれば、起動の完了までの時間を短縮することができる
ため、モータの急速な立上げが実現でき、制御性能の向
上が図れる。さらに振動または脱調状態を素早く通過し
て安定回転状態に移行することができるため、モータ軸
受やモータ装置自体の長寿命化が実現され高信頼性が実
現できる。

【０１４２】さらに、本発明に係るモータ起動制御装置
によれば、起動時においては位相差によるモータ駆動
を、通常運転時には、逆起電圧に基づきモータ駆動を行
なえるため、確実な起動が実現されるとともに、通常運
転時には逆起電圧による通電切換により簡単な構成で制
御系を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態によるモータ起動制御装
置の構成の一例を説明するための図である。

【図２】 本発明の実施の形態によるモータ起動制御装
置の構成の一例を説明するための図である。

【図３】 １８０度正弦波通電における各相の駆動電圧
波形を示す図である。

【図４】 １２０度矩形波通電における各相の駆動電圧
波形を示す図である。

【図５】 本発明の実施の形態によるモータ駆動電圧波
形とモータ電流信号波形との関係を示すタイミングチャ
ートである。

【図６】 本発明の実施の形態によるモータ駆動電圧波
形とモータ電流信号波形との関係を示すタイミングチャ
ートである。

【図７】 本発明の実施の形態によるモータ駆動電圧波
形とモータ電流信号波形との関係を示すタイミングチャ
ートである。

【図８】 本発明の実施の形態による、モータ駆動電圧
または通電周波数を変更したときの同期モータ１の状態
を説明するための図である。

【図９】 本発明の実施の形態による、モータ駆動電圧
または通電周波数を変更したときの同期モータ１の状態
を説明するための図である。

【図１０】 デューティ基準値を変化させながら安定起
動を検出する際の起動制御部１６の処理を示すフローチ
ャートである。

【図１１】 安定で高速な起動完了を行なうためのデュ
ーティ基準値の設定の一例について説明するための図で
ある。

【図１２】 本発明の実施の形態による位相差情報の検
出の一例について説明するための図である。

【図１３】 本発明の実施の形態による位相差情報の検
出の一例について説明するための図である。

【符号の説明】

１ 同期モータ、２ インバータ部、３ ＡＤ／ＤＣコ
ンバータ回路、４ ＡＣ電源、５ 電流センサ、６ モ
ータ電流検出アンプ、７ 制御部、８ 位相差検出部、
９ 目標位相差情報格納部、１０ 加算器、１１ ＰＩ
演算部、１２回転数設定部、１３ 正弦波データテーブ
ル、１４ 正弦波データ作成部、１５ＰＷＭ作成／各相
分配部、１６ 起動制御部、１７，１７ａ，１７ｂ ス
イッチ、１８ 位置検出部、１９ 目標速度情報格納
部。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同期モータを制御するモータ起動制御装
   置であって、 前記同期モータのコイルに流れるモータ電流を検出する
   モータ電流検出手段と、 前記モータ電流と前記コイルに供給される駆動電圧との
   位相差情報を検出する検出手段と、 前記位相差情報に基づき、前記同期モータの状態を検出
   し、前記同期モータの状態に応じて、前記コイルの端子
   に印加する前記駆動電圧および前記コイルの端子への通
   電周波数を制御する制御手段とを備える、モータ起動制
   御装置。
2. 【請求項２】 前記位相差情報とは、 前記駆動電圧波形の所定位相期間における前記モータ電
   流波形の面積である、請求項１に記載のモータ起動制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記位相差情報とは、 前記駆動電圧波形の第１所定位相期間における前記モー
   タ電流波形の第１面積と前記駆動電圧波形の第２所定位
   相期間における前記モータ電流波形の第２面積との比で
   ある、請求項１に記載のモータ起動制御装置。
4. 【請求項４】 前記面積は、 前記所定位相期間内に、前記モータ電流を所定間隔でＡ
   ／Ｄサンプリングすることにより得られる値を積算した
   ものである、請求項２に記載のモータ起動制御装置。
5. 【請求項５】 前記第１面積は、 前記第１所定位相期間内に、前記モータ電流を所定間隔
   でＡ／Ｄサンプリングすることにより得られる値を積算
   したものであり、 前記第２面積は、 前記第２所定位相期間内に、前記モータ電流を所定間隔
   でＡ／Ｄサンプリングすることにより得られる値を積算
   したものである、請求項３に記載のモータ起動制御装
   置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、 前記位相差情報のばらつきに基づき、前記同期モータが
   安定起動完了状態であることを検出する、請求項１ない
   し５のいずれかに記載のモータ起動制御装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、 前記位相差情報のばらつきに基づき、前記同期モータが
   不安定回転状態であることを検出し、前記不安定回転状
   態の検出に応じて、前記位相差情報のばらつきに基づ
   き、前記同期モータが安定起動完了状態であることを検
   出する、請求項１ないし５のいずれかに記載のモータ起
   動制御装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は、 前記位相差情報のばらつきと所定値との比較により、前
   記同期モータの安定起動完了状態を検出する、請求項６
   に記載のモータ起動制御装置。
9. 【請求項９】 前記制御手段は、 前記位相差情報のばらつきと第１所定値との比較によ
   り、前記同期モータの不安定回転状態を検出し、前記位
   相差情報のばらつきと第２所定値との比較により、前記
   同期モータの安定起動完了状態を検出する、請求項７に
   記載のモータ起動制御装置。
10. 【請求項１０】 前記制御手段は、 前記同期モータの起動開始から安定起動完了状態に至る
    まで、前記通電周波数を所定値とし、前記駆動電圧のデ
    ューティ基準値を時間的に変化させる、請求項１ないし
    ９のいずれかに記載のモータ起動制御装置。
11. 【請求項１１】 前記制御手段は、 前記同期モータの起動開始から安定起動完了状態に至る
    まで、前記駆動電圧を所定値とし、前記通電周波数を時
    間的に変化させる、請求項１ないし９のいずれかに記載
    のモータ起動制御装置。
12. 【請求項１２】 前記制御手段は、 前記同期モータの起動開始から安定起動完了状態に至る
    まで、前記通電周波数および前記駆動電圧のそれぞれ
    を、前記同期モータの安定起動時における値に設定す
    る、請求項１ないし９のいずれかに記載のモータ起動制
    御装置。
13. 【請求項１３】 前記制御手段は、 前記同期モータの起動時において、前記位相差情報のば
    らつきに応じて、前記駆動電圧のデューティ基準値の変
    化量を設定する、請求項１０に記載のモータ起動制御装
    置。
14. 【請求項１４】 前記制御手段は、 前記同期モータの起動時において、前記同期モータの状
    態に応じて、前記駆動電圧のデューティ基準値の変化量
    を設定する、請求項１０に記載のモータ起動制御装置。
15. 【請求項１５】 前記制御手段は、 前記駆動電圧のデューティ基準値に対する制限値を有す
    る、請求項１３または１４に記載のモータ起動制御装
    置。
16. 【請求項１６】 前記制御手段は、 前記同期モータの起動時において、前記位相差情報のば
    らつきに応じて、前記通電周波数の変化量を設定する、
    請求項１１に記載のモータ起動制御装置。
17. 【請求項１７】 前記制御手段は、 前記同期モータの起動時において、前記同期モータの状
    態に応じて、前記通電周波数の変化量を設定する、請求
    項１１に記載のモータ起動制御装置。
18. 【請求項１８】 前記制御手段は、 前記同期モータの安定起動完了状態を検出した後、前記
    位相差情報が所定値になるように前記同期モータを駆動
    する、請求項１ないし１７のいずれかに記載のモータ起
    動制御装置。
19. 【請求項１９】 前記制御手段は、 前記同期モータの安定起動完了状態を検出した後に、前
    記コイルにおける逆起電圧検出が可能である回転数まで
    前記同期モータの回転数を高め、前記逆起電圧を基準と
    して通電切換を行なうことにより前記同期モータを駆動
    する、請求項１ないし１８のいずれかに記載のモータ起
    動制御装置。
20. 【請求項２０】 前記制御手段は、 少なくとも前記同期モータの起動時においては、前記同
    期モータを、１８０°通電駆動する、請求項１ないし１
    ９のいずれかに記載のモータ起動制御装置。