JP2001119984A

JP2001119984A - ブラシレスモータの制御装置

Info

Publication number: JP2001119984A
Application number: JP29967699A
Authority: JP
Inventors: Noriyoshi Nagase; 徳美永瀬; Yoichi Shukuri; 陽一宿里
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＷＭ制御中であっても確実にゼロクロス検
知を行い、ゼロクロス毎にレベルが変化するロータ位置
信号を生成することでロータの位置の認識に要する処理
を単純化し、安定な運転を行うことを目的とする。【解決手段】本発明は、各固定子巻線の通電切換えを
行う駆動制御回路と、ＰＷＭ制御信号を出力するＰＷＭ
キャリア発生手段と、電流相に対応した駆動パターン及
びＰＷＭ制御信号に従い通電の制御を行う駆動パターン
発生手段と、基準電圧と固定子巻線の端子電圧とを比較
し比較信号を出力する比較手段と、ＰＷＭ制御信号がオ
ンである期間内にラッチ解除信号を出力するイネーブル
信号発生手段と、ラッチ解除信号が出力されている間は
比較信号を、ラッチ解除信号の出力されてない間はその
直前にラッチ解除信号が出力されていたときの比較信号
をロータ位置信号として出力するラッチ手段とを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサレス駆動に
おけるロータの磁極一検出及び転流制御を含むブラシレ
スモータの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、一般のブラシレスモータは、
スイッチング素子等から構成された出力回路により直流
電源をチョッピングすることによりステータ内の複数相
の固定子巻線に順次通電（転流）し、これによりステー
タ内に回転磁界を発生させ、ステータ内に配設されたせ
永久磁石からなるロータを回転させるようにした構成と
されている。この際、出力回路に与える制御信号は、ロ
ータの回転状態に同期させた適切なタイミングで切り換
わる信号とする必要がある。そのため、ホール素子等の
位置センサを設けてロータの回転位置の検出を行い、検
出されたロータの回転位置に基づき、出力回路の適切な
切換タイミングを得ていた。

【０００３】しかし、近年、ホール素子等の位置センサ
を用いることなくロータの回転位置を検出し、出力回路
の適切な切換タイミングを得る構成としたセンサレス駆
動のブラシレスモータが研究・開発されている。

【０００４】以下、センサレス駆動のブラシレスモータ
におけるロータの回転位置の検出原理について、図面を
用いて説明する。

【０００５】図９（ａ）はＰＷＭ制御されていない場合
におけるブラシレスモータの一の固定子巻線の端子電圧
波形を示す図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の端子電
圧波形と基準電圧とを比較して得られるコンパレータ出
力波形を示す図である。

【０００６】図９において、２０１は固定子巻線の端子
電圧波形、２０２は基準電圧、２０３は端子電圧波形２
０１と基準電圧２０２とを比較するコンパレータの出力
である位相信号、２０４はゼロクロス点である。

【０００７】ロータの回転に伴い、各固定子巻線には誘
起電圧が発生する。この誘起電圧が、あらかじめ設定さ
れた基準電圧と一致する点（ゼロクロス点）を検出する
ことにより、ロータの回転位置を検出することができ
る。

【０００８】この際、端子電圧波形２０１には、転流毎
にその直後に逆起電圧（サージ電圧）が発生する。従っ
て、位相信号２０３にもこのサージ電圧の影響が現れ
る。しかし、サージ電圧は比較的短時間のパルスである
ため、一般には時定数を有する回路で除去する方法や転
流直後の一定時間を動作しない期間に設定しその間は一
信号を参照しないこととする方法等により、サージ電圧
の影響を除去することが可能であり、その結果、ゼロク
ロス点で信号レベルが切り換わる位相検出信号を得るこ
とができる。

【０００９】上述したように、ブラシレスモータの制御
信号として、各相の固定子巻線への通電期間中は連続的
に電圧を印加するような制御信号により制御を行う場合
には、固定子巻線の端子電圧を連続的に検出することで
ロータの回転位置を検出することができるが、ＰＷＭ制
御方式等の場合、各相の固定子巻線への通電期間中に制
御信号のオンオフが行われるため、固定子巻線の端子電
圧を連続的に検出しただけではロータの回転位置を検出
することはできない。すなわち、各相の固定子巻線に対
して、通電期間中を通じて速い周期でオンオフを繰り返
すＰＷＭ制御信号を与える場合には、固定子巻線の端子
電圧も基準電圧を何度も横切るように断続的にしか検出
することができず、従って、固定子巻線の端子電圧をそ
のまま基準電圧と比較しただけでは、誘起電圧のゼロク
ロス点を検出することはできない。

【００１０】そこで、このようなＰＷＭ制御方式等のよ
うに断続的な制御信号が固定子巻線に与えられるような
場合でも、固定子巻線に発生する誘起電圧のゼロクロス
点を検出できるようにするため、ＰＷＭ制御信号がオフ
となる期間中（つまり、固定子巻線の誘起電圧が検出不
能となる期間中）は、固定子巻線の端子電圧と基準電圧
との比較演算された信号の検出は行わないようにするこ
とにより誘起電圧のゼロクロス点を抽出する方法が考え
られている。

【００１１】以下、この方法について図面を用いて詳細
に説明する。

【００１２】図１０（ａ）はＰＷＭ制御されている場合
におけるブラシレスモータの一の固定子巻線の端子電圧
波形を示す図であり、図１０（ｂ）はイネーブル信号の
波形を示す図であり、図１０（ｃ）は位相信号の波形を
示す図であり、図１１（ａ）は図１０（ａ）の固定子巻
線の端子電圧波形の拡大図であり、図１１（ｂ）は固定
子巻線に印加する電圧を制御するＰＷＭ制御信号の波形
を示す図であり、図１１（ｃ）は図１０（ｂ）のイネー
ブル信号の波形の拡大図である。

【００１３】図１０及び図１１において、２４０はＰＷ
Ｍ制御時における固定子巻線の端子電圧、２４０−１は
サージ電圧、２４１は基準電圧、２４２はＰＷＭ制御の
オンオフと同期してオンオフを繰り返すイネーブル信
号、２４３はＰＷＭ制御時の端子電圧２４０と基準電圧
２４１とを比較するコンパレータの出力をイネーブル信
号２４２によりマスクをかけて検出した信号である位相
信号、２４４は固定子巻線に発生する誘起電圧のゼロク
ロス点、２４５はＰＷＭ制御信号である。

【００１４】この場合、誘起電圧のゼロクロス点を検出
する方法として、例えば、ＰＷＭ制御信号２４５に基づ
き、上述の固定子巻線の誘起電圧の検出可能な期間の
み、固定子巻線の端子電圧の検出を許可するイネーブル
信号２４２を生成し、このイネーブル信号２４２に基づ
き、固定子巻線の端子電圧の検出動作を実施する方法が
考えられる。

【００１５】実際には、図１１に示したように、ＰＷＭ
制御信号２４５がオンとなってから固定子巻線の端子電
圧２４０が検出されるまでに遅れ時間ｔ_ONがあるととも
に、ＰＷＭ制御信号２４５がオフとなってから固定子巻
線の端子電圧２４０が検出されなくなるまでに遅れ時間
ｔ_OFFがある。従って、イネーブル信号２４２は、固定
子巻線の端子電圧２４０が確実に検出できる期間を設定
するために、図１１に示すように、ＰＷＭ制御信号２４
５がオンとなってから時間ｔ_ONよりもわずかに長い時間
ｔ₁だけ遅らせて立ち上げ、ＰＷＭ制御信号２４５がオ
フとなってから時間ｔ_OFFよりもわずかに短い時間ｔ₂だ
け遅らせて立ち下げることにより、固定子巻線の端子電
圧２４０の出力のある期間よりもわずかに狭い期間を設
定するとよい。

【００１６】従来のＰＷＭ制御下のブラシレスモータの
制御装置としては、特開平５−９１７９０号公報（以
下、イ号公報と呼ぶ。）に「制御信号の制御の下に断続
的な駆動電圧を固定子巻線に供給する出力回路を備えた
ブラシレスモータにおいて、前記固定子巻線の端子電圧
をイネーブル信号生成手段からのイネーブル信号の出力
期間中に基準電圧と比較することにより回転子の回転位
置を検出する位置検出手段を備え、前記イネーブル信号
生成手段は、前記制御信号を受けるとその立ち上がり時
間を遅らせると共に立ち下がり時間を遅らせることによ
り前記イネーブル信号を生成する時定数回路を含んで構
成されていることを特徴とするブラシレスモータ」が開
示されている。

【００１７】図１２はイ号公報に開示のブラシレスモー
タの制御装置のイネーブル信号生成手段を表す図であ
る。

【００１８】図１２において、２１６はイネーブル信号
生成手段、２１７，２１８，２２３，２２９はＮＡＮＤ
回路、２１９，２２４は時定数回路、２２０はＮＰＮ型
のトランジスタ、２２１，２２５はコンデンサ、２２
２，２２６は抵抗、２２７はダイオード、２２８は直流
電源端子である。

【００１９】イネーブル信号生成手段２１６の入力端子
Ａは、ＮＡＮＤ回路２１７の２つの入力端子に共通に接
続され、そのＮＡＮＤ回路２１７の出力端子はＮＡＮＤ
回路２１８の２つの入力端子に共通に接続されている。

【００２０】時定数回路としての立ち上がり遅延回路２
１９は、トランジスタ２２０，コンデンサ２２１及び抵
抗２２２から構成されるもので、トランジスタ２２０の
ベースはＮＡＮＤ回路２１７の出力端子に接続され、エ
ミッタはアース去れ、コレクタはＮＡＮＤ回路２２３の
一方の入力端子に接続されると共に抵抗２２２を介して
ＮＡＮＤ回路２１８の出力端子に接続されている。

【００２１】コンデンサ２２１はトランジスタ２２０の
エミッタ・コレクタ間に接続されている。ＮＡＮＤ回路
２２３の他方の入力端子はＮＡＮＤ回路２１８の出力端
子に接続されている。

【００２２】時定数回路としての立ち下がり遅延回路２
２４は、コンデンサ２２５，抵抗２２６及びダイオード
２２７により構成されるもので、コンデンサ２２５の一
方の端子はＮＡＮＤ回路２１８の出力端子に接続され、
他方の端子は抵抗２２６及び図示極性のダイオード２２
７の並列回路を介して直流電源端子２２８に接続されて
いる。

【００２３】また、コンデンサ２２５の他方の端子はＮ
ＡＮＤ回路２２９の一方の入力端子に接続され、そのＮ
ＡＮＤ回路２２９の他方の入力端子はＮＡＮＤ回路２２
３の出力端子に接続されている。ＮＡＮＤ回路２２９の
出力端子はイネーブル信号生成手段２１６の出力端子Ｂ
に接続されている。

【００２４】以上のように構成された回路により、図１
１に示したように、イネーブル信号２４２の立ち上がり
タイミングを、ＰＷＭ制御信号２４５の立ち上がりタイ
ミングよりも時間ｔ₁だけ遅らせることができる。ま
た、この遅れ時間ｔ₁は、立ち上がり遅延回路２１９の
コンデンサ２２１と抵抗２２２とにより決まる時定数を
変化させることで、所望の時間に設定することができ
る。

【００２５】また、イネーブル信号２４２の立ち下がり
タイミングも、ＰＷＭ制御信号２４５の立ち下がりタイ
ミングに対して遅れ時間ｔ₂だけ遅らせることができ
る。尚、この遅れ時間ｔ₂はコンデンサ２２５及び抵抗
２２６による時定数を変化させることにより所望の時間
に設定することができる。

【００２６】

【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、以下のような問
題点を有していた。

【００２７】（１）ゼロクロス点を検出するには、イネ
ーブル信号に従って固定子巻線の端子電圧と基準電圧と
を比較するコンパレータの出力信号をチェックし、いつ
変化するのかを連続的に監視することが必要である。特
に、マイコンを使用し、イネーブル信号を割り込み信号
とした場合、イネーブル信号がオンの期間中に固定子巻
線の誘起電圧と基準電圧との比較結果であるゼロクロス
点を持つことになるため、イネーブル信号がオンである
期間中は、常時コンパレータの出力信号を監視する必要
があり、マイコンを有効に活用することができないとい
う課題を有していた。

【００２８】（２）特に、ブラシレスモータの高速回転
運転をするような場合、ゼロクロス点検出の処理時間が
長くなると適正な転流タイミングに対して遅れを生じる
という不具合が発生する場合がある。

【００２９】（３）固定子巻線の端子電圧には、ＰＷＭ
制御信号がオンとなった直後に、減衰しながら消滅する
ハンチングノイズが誘起される。負荷の変動する場合や
出力調整を行うような場合においては、ハンチングノイ
ズの発生期間も変化する。このような場合、従来のイネ
ーブル信号発生方法においては、コンデンサと抵抗によ
る時定数回路の構成で立ち上がり及び立ち下がりの遅れ
時間の設定を行っているので、負荷の変動するような場
合や出力調整を行うような場合には対応できなくなる場
合がある。

【００３０】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、ＰＷＭ制御下で固定子巻線の誘起電圧と基準電圧を
比較し、簡単な構成によって固定子巻線の誘起電圧のゼ
ロクロス点を検出できるとともに、適正な転流制御を行
うために都合のよいゼロクロス点でのみ切り換わる信号
を生成することができ、更に、負荷の変動するような場
合や出力調整を行うような場合でもＰＷＭ制御信号がオ
ンになった直後に発生するハンチングノイズの影響を受
けることなく確実にゼロクロス点を検出することの可能
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。

【００３１】

【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、多相結線さ
れた複数相の固定子巻線と、固定子巻線の磁界により回
転駆動されるロータと、を備えたブラシレスモータを制
御するブラシレスモータの制御装置において、各固定子
巻線に流す電流の通電の切り換えを行う駆動制御回路
と、各固定子巻線への給電量をオン／オフのデューティ
比により制御するためのＰＷＭ制御信号を出力するＰＷ
Ｍキャリア発生手段と、ロータの位置に応じ各固定子巻
線に流す電流の電流相に対応した駆動制御回路の通電の
切り換えを指示する駆動パターンを生成し、駆動パター
ンに従い駆動制御回路の通電の切り換えを行わせるとと
もにＰＷＭ制御信号のオン／オフに従い駆動制御回路の
通電のオン／オフを行わせる制御を行う駆動パターン発
生手段と、各固定子巻線に印加される電圧の中性点であ
る基準電圧と固定子巻線の端子電圧とを比較しその大小
を２値で表す比較信号を出力する比較手段と、ＰＷＭ制
御信号がオンである期間内にラッチ解除信号を出力する
イネーブル信号発生手段と、ラッチ解除信号が出力され
ている間は比較信号をロータ位置信号として出力し、ラ
ッチ解除信号の出力されてない間はその直前にラッチ解
除信号が出力されていたときの比較信号をロータ位置信
号として出力するラッチ手段と、ロータ位置信号の切り
換わるタイミングに同期させて駆動パターン発生手段が
発生する駆動パターンを切り換えさせる制御を行う転流
制御手段と、を備えた構成を有する。

【００３２】この構成により、ＰＷＭ制御下で固定子巻
線の誘起電圧と基準電圧を比較し、簡単な構成によって
固定子巻線の誘起電圧のゼロクロス点を検出できるとと
もに、適正な転流制御を行うために都合のよいゼロクロ
ス点でのみ切り換わる信号を生成することができ、更
に、負荷の変動するような場合や出力調整を行うような
場合でもＰＷＭ制御信号がオンになった直後に発生する
ハンチングノイズの影響を受けることなく確実にゼロク
ロス点を検出することの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。

【００３３】

【発明の実施の形態】上記目的を達成するために本発明
の請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置は、多
相結線された複数相の固定子巻線と、固定子巻線の磁界
により回転駆動されるロータと、を備えたブラシレスモ
ータを制御するブラシレスモータの制御装置において、
各固定子巻線に流す電流の通電の切り換えを行う駆動制
御回路と、各固定子巻線への給電量をオン／オフのデュ
ーティ比により制御するためのＰＷＭ制御信号を出力す
るＰＷＭキャリア発生手段と、ロータの位置に応じ各固
定子巻線に流す電流の電流相に対応した駆動制御回路の
通電の切り換えを指示する駆動パターンを生成し、駆動
パターンに従い駆動制御回路の通電の切り換えを行わせ
るとともにＰＷＭ制御信号のオン／オフに従い駆動制御
回路の通電のオン／オフを行わせる制御を行う駆動パタ
ーン発生手段と、各固定子巻線に印加される電圧の中性
点である基準電圧と固定子巻線の端子電圧とを比較しそ
の大小を２値で表す比較信号を出力する比較手段と、Ｐ
ＷＭ制御信号がオンである期間内にラッチ解除信号を出
力するイネーブル信号発生手段と、ラッチ解除信号が出
力されている間は比較信号をロータ位置信号として出力
し、ラッチ解除信号の出力されてない間はその直前にラ
ッチ解除信号が出力されていたときの比較信号をロータ
位置信号として出力するラッチ手段と、ロータ位置信号
の切り換わるタイミングに同期させて駆動パターン発生
手段が発生する駆動パターンを切り換えさせる制御を行
う転流制御手段と、を備えた構成としたものである。

【００３４】この構成により、以下のような作用が得ら
れる。

【００３５】（１）ＰＷＭキャリア発生手段は、駆動パ
ターン発生手段に対し、ＰＷＭ制御信号を出力する。駆
動パターン発生手段は、駆動制御回路の通電の切り換え
を指示する駆動パターンを生成し、その駆動パターンに
従い駆動制御回路の通電の切り換えを行わせる。この
際、同時に、ＰＷＭ制御信号のオン／オフに従って、駆
動制御回路の通電のオン／オフも行わせる。これにより
各固定子巻線のうち通電された固定子巻線からＰＷＭ制
御された磁界が発生し、ロータが駆動される。固定子巻
線に流す電流の電流相を適切なタイミングで切り換える
ことにより、固定子巻線で回転磁界を発生させロータを
回転させることができる。各固定子巻線のうち通電され
ていない固定子巻線には、ＰＷＭ制御信号がオンの期間
中にロータの回転による逆起電圧が発生する。比較手段
は、固定子巻線に印加される電圧の中性点である基準電
圧と固定子巻線の端子電圧とを比較しその大小を２値で
表す比較信号を出力する。固定子巻線に通電されている
ときには、その固定子巻線の端子電圧は基準電圧より高
い状態又は低い状態を維持し、固定子巻線に通電されて
いないとき（以下、このような固定子巻線を「解放相に
ある固定子巻線」と呼ぶ。）には、その固定子巻線の端
子電圧はＰＷＭ制御によるオン／オフ信号が重畳した逆
起電圧が現れる。逆起電圧は駆動パターンの切り換えが
行われた時点から、ローターが所定の電気角だけ回転し
た時点（例えば、３相ブラシレスモータの場合、ロータ
の電気角で３０度の時点）で基準電圧を横切る（以下、
この逆起電圧が基準電圧を横切る点を「ゼロクロス点」
と呼ぶ）。イネーブル信号発生手段は、ＰＷＭ制御信号
がオンである期間内にラッチ解除信号を出力する。ラッ
チ手段は、ラッチ解除信号が出力されている間は比較信
号をロータ位置信号として出力し、ラッチ解除信号の出
力されてない間はその直前にラッチ解除信号が出力され
ていたときの比較信号をロータ位置信号として出力す
る。これにより、ロータ位置信号からはＰＷＭ制御によ
るオン／オフ信号が除かれ、ゼロクロス点（ゼロクロス
点でラッチ解除信号が出力されていない場合には、それ
以後に最初にラッチ解除信号が出力された時点）にのみ
切り換わる信号となる。これにより、ロータの位置が検
出される。転流制御手段は、ロータ位置信号により検出
するロータの位置に同期させて駆動パターン発生手段が
発生する駆動パターンを切り換えさせる制御を行う。

【００３６】（２）ＰＷＭ制御下で固定子巻線の誘起電
圧と基準電圧を比較することができるため、簡単な構成
によって固定子巻線の誘起電圧のゼロクロス点を検出で
きるとともに、適正な転流制御を行うために都合のよい
ゼロクロス点でのみ切り換わるロータ位置信号を生成す
ることができ、適正なタイミングで固定子巻線へ通電す
る電流相の切換を行うことができる。

【００３７】（３）ラッチ解除信号をＰＷＭ制御信号が
オンとなった時点よりも遅延させることで、負荷の変動
するような場合や出力調整を行うような場合でもＰＷＭ
制御信号がオンになった直後に発生するハンチングノイ
ズの影響を受けることなく確実にゼロクロス点を検出す
ることができるため、適正なタイミングで固定子巻線へ
通電する電流相の切換を行うことができる。

【００３８】ここで、「基準電圧」とは、各固定子巻線
に印加される電圧の中性点であるが、固定子巻線に印加
する電源電圧を抵抗分圧して生成される中性点や、各固
定子巻線の多相結線された点の電圧などが使用される。

【００３９】ブラシレスモータは、３相，５相，７相等
の複数相の固定子巻線を１点で結線したものが用いられ
る。

【００４０】なお、転流制御手段は、過去のロータ位置
信号の切り換わり間隔に基づき、ロータ位置信号が切り
換わった時点から、次に駆動パターンを切り換える際の
タイミングを決定する。

【００４１】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、比較手段は、
各固定子巻線のうちの何れか一の端子電圧と基準電圧と
を比較しその大小を２値で表す比較信号を用いてロータ
位置信号を出力する構成としたものである。

【００４２】この構成により、適正な転流制御を行うた
めに都合のよいゼロクロス点でのみ切り換わるロータ位
置信号を生成することができ、適正なタイミングで固定
子巻線へ通電する電流相の切換を行うことができるとい
う作用が得られる。

【００４３】請求項３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、比較手段及び
ラッチ手段は各固定巻線のそれぞれに対応して固定子巻
線の数と同数設けられており、転流制御手段は、各ラッ
チ手段の出力するロータ位置信号の何れかが切り換わる
タイミングに同期させて駆動パターン発生手段が発生す
る駆動パターンを切り換えさせる制御を行う構成とした
ものである。

【００４４】この構成により、以下のような作用が得ら
れる。

【００４５】（１）各固定巻線のそれぞれに対応して所
定の電気角だけ位相のずれた固定巻線と同数のロータ位
置信号が生成されるため、これら各ロータ位置信号のす
べてを参照して電流相の切換を行うことができ、各固定
子巻線で検出されるゼロクロス点のすべてをロータの位
置検出の情報として活用することが可能となり、適正な
タイミングで固定子巻線へ通電する電流相の切換を行う
ことができる。

【００４６】（２）各固定巻線のそれぞれに対応して所
定の電気角だけ位相のずれた、固定巻線と同数のロータ
位置信号が生成されるため、従来から使用されているホ
ールセンサ等の、ロータ位置検出センサを用いて各固定
子巻線の通電の切り換え制御を行うタイプの汎用のドラ
イブＩＣを使用することが可能となる。

【００４７】尚、この場合、例えば、固定子巻線を３相
結線したブラシレスモータに適用する場合、各ロータ位
置信号としては、ロータが電気角で１８０度回転するご
とに切り換わる信号となり、各々のロータ位置信号は６
０度ずつ位相のずれた信号となる。

【００４８】請求項４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、各固定子巻線
のうちの通電されていないものの端子電圧を選択的に出
力する解放相合成手段を備え、比較手段は、解放相合成
手段により選択的に出力される固定子巻線の端子電圧と
基準電圧とを比較し、その大小を２値で表す比較信号を
出力する構成としたものである。

【００４９】この構成により、以下のような作用が得ら
れる。

【００５０】（１）各固定巻線のそれぞれに対応して所
定の電気角だけ位相のずれた固定巻線と同数のロータ位
置信号が生成されるため、これら各ロータ位置信号を参
照して電流相の切換を行うことができ、各固定子巻線で
検出されるゼロクロス点のすべてをロータの位置検出の
情報として活用することが可能となり、適正なタイミン
グで固定子巻線へ通電する電流相の切換を行うことがで
きる。

【００５１】（２）１つの比較手段及び１つのラッチ手
段により、各固定子巻線で検出されるゼロクロス点のす
べてを検出することが可能となり、装置の構成をコンパ
クトにすることが可能となる。

【００５２】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
の何れか一に記載のブラシレスモータの制御装置であっ
て、イネーブル信号発生手段は、ＰＷＭ制御信号がオン
となるタイミングから所定の時間遅延させラッチ解除信
号の出力を開始する構成としたものである。

【００５３】この構成により、ラッチ解除信号をＰＷＭ
制御信号がオンとなった時点よりも遅延させ出力するこ
とで、負荷の変動するような場合や出力調整を行うよう
な場合でもＰＷＭ制御信号がオンになった直後に発生す
るハンチングノイズの影響を受けることなく確実にゼロ
クロス点を検出することができるため、適正なタイミン
グで固定子巻線へ通電する電流相の切換を行うことがで
きるという作用が得られる。

【００５４】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
の何れか一に記載のブラシレスモータの制御装置であっ
て、イネーブル信号発生手段は、駆動制御回路の駆動パ
ターンを切り換え時から所定の時間ラッチ解除信号を出
力しない構成としたものである。

【００５５】この構成により、固定子巻線の通電の電流
相を切り換えたときに発生する逆起電圧によるサージパ
ルスの影響をロータ位置信号から除去することができ、
適正なタイミングで固定子巻線へ通電する電流相の切換
を行うことができるという作用が得られる。

【００５６】請求項７に記載の発明は、請求項１乃至４
の何れか一に記載のブラシレスモータの制御装置であっ
て、イネーブル信号発生手段は、ＰＷＭ制御信号がオン
となるタイミングから所定の時間遅延してＰＷＭ制御信
号がオンである期間内に抽出タイミング信号を出力する
抽出タイミング発生手段と、駆動制御回路の駆動パター
ンを切り換え時から所定の時間だけパルスを出力する逆
起タイミング除去手段と、逆起タイミング除去手段がパ
ルスを出力していないときに抽出タイミング信号をラッ
チ解除信号として出力する構成としたものである。

【００５７】この構成により、以下のような作用が得ら
れる。

【００５８】（１）ラッチ解除信号をＰＷＭ制御信号が
オンとなった時点よりも遅延させ出力されるため、負荷
の変動するような場合や出力調整を行うような場合でも
ＰＷＭ制御信号がオンになった直後に発生するハンチン
グノイズの影響を受けることなく確実にゼロクロス点を
検出することができるため、適正なタイミングで固定子
巻線へ通電する電流相の切換を行うことができる。

【００５９】（２）駆動パターンを切り換え時から所定
の時間遅延してラッチ解除信号が出力されるため、固定
子巻線の通電の電流相を切り換えたときに発生する逆起
電圧によるサージパルスの影響をロータ位置信号から除
去することができ、適正なタイミングで固定子巻線へ通
電する電流相の切換を行うことができる。

【００６０】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。

【００６１】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１のブラシレスモータの制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【００６２】図１において、１はブラシレスモータのス
テータ、２は永久磁石等で構成されるブラシレスモータ
のロータ、３，４，５はステータ１内に回転磁界を発生
させロータ２に回転力を与えるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の固定
子巻線である。固定子巻線３，４，５は一端が共通接点
Ｏで三相結線されたスター型結線とされている。

【００６３】６は固定子巻線３，４，５に印加する電圧
を供給する直流電源ユニット、７は直流電源ユニット６
の直流電源、８は直流電源７の正負両端子間に接続され
たコンデンサである。尚、直流電源７としては、商用電
源からトランスを用いて電圧レベルを変換し整流するも
のや、トランス以外の整流素子により整流するもの、ス
イッチング制御により整流するもの等や電池など、直流
低電圧を発生するものであれば、どのようなものであっ
てもよい。

【００６４】９は駆動制御回路、Ｔｒ１〜Ｔｒ３はＰＮ
Ｐ型トランジスタからなるアップサイドコミュテータ素
子、Ｔｒ４〜Ｔｒ６はＮＰＮ型トランジスタからなるダ
ウンサイドコミュテータ素子、Ｄ１〜Ｄ６は定電圧ダイ
オードからなるフリーホイーリングダイオードである。
アップサイドコミュテータ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ３のエミッ
タ側は直流電源７の正極端子に接続され、ダウンサイド
コミュテータ素子Ｔｒ４〜Ｔｒ６のエミッタ側は直流電
源７の負極端子に接続され、アップサイドコミュテータ
素子Ｔｒ１とダウンサイドコミュテータ素子Ｔｒ４，ア
ップサイドコミュテータ素子Ｔｒ２とダウンサイドコミ
ュテータ素子Ｔｒ５，アップサイドコミュテータ素子Ｔ
ｒ３とダウンサイドコミュテータ素子Ｔｒ６とのコレク
タ側端子はそれぞれ、共通接点ＯＵ，ＯＶ，ＯＷにおい
て結線されている。また、アップサイドコミュテータ素
子Ｔｒ１〜Ｔｒ３及びダウンサイドコミュテータ素子Ｔ
ｒ４〜Ｔｒ６のエミッタ−コレクタ端子間には、各トラ
ンジスタに或る一定値以上の電圧が加わらないようにす
るための、フリーホイーリングダイオードＤ１〜Ｄ６が
接続されている。また、共通接点ＯＵ，ＯＶ，ＯＷは、
固定子巻線３，４，５の共通接点Ｏと反対側の端子Ｕ，
Ｖ，Ｗに各々接続されている。

【００６５】１１は中性点電圧設定手段、１２，１３は
抵抗である。抵抗１２，１３の一端は共通接点ＯＮにお
いて結線され、他端は直流電源７の正極端子，負極端子
に各々接続されており、中性点電圧設定手段１１は、直
流電源７の電圧の中性点（以下、「基準電圧」と呼
ぶ。）を抵抗１２，１３からなる分圧回路により生成す
る。尚、中性点電圧設定手段１１の構成としては、固定
子巻線３，４，５の中性点を生成しそれを基準電圧とす
る構成としてもよい。

【００６６】１９は固定子巻線３，４，５のうちの解放
相にあるものの端子電圧を取り出す解放相合成手段、２
０は増幅器、２１，２２，２３はＮＰＮ型のトランジス
タである。トランジスタ２１，２２，２３のコレクタ端
子は、各々固定子巻線３，４，５の端子Ｕ，Ｖ，Ｗに抵
抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を介して接続され、そのエミッタ端
子は接地され、そのベース端子は増幅器２０に接続され
ている。尚、導通状態において抵抗の小さくなる素子で
あれば、トランジスタ２１，２２，２３の代わりに、フ
ォトカプラ，ＦＥＴ，スイッチングＩＣ，リレー等を使
用してもかまわない。

【００６７】２５は比較手段であるコンパレータ、Ｄ
７，Ｄ８，Ｄ９はダイオード、Ｃ１はコンデンサ、Ｒ４
は抵抗である。コンパレータ２５のマイナス側の入力端
子は接点ＯＮに接続されており、プラス側の入力端子は
ダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９のカソード端子と共通接続
されている。また、ダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９のアノ
ード端子は抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を介して各々固定子巻
線３，４，５の端子Ｕ，Ｖ，Ｗに接続されている。

【００６８】３１は使用者の設定や他の上位システムか
らの指令を受けてブラシレスモータの回転数や出力を調
節する出力制御指令信号を出力する運転制御手段であ
る。

【００６９】３２は入力されるロータ位置信号（後述）
を受けて次の転流のタイミングを発生するための転流指
令信号を出力する転流制御手段である。具体的には、転
流制御手段３２は、ロータ位置信号がゼロクロス点と同
じタイミングで入力されると、ロータ２の電気角で３０
度又は９０度に相当する経過時間を決定し、上記ロータ
２の位置信号及びゼロクロス点が同時に入力された時点
から電気角３０度又は９０度に相当する経過時間が経過
した時点を転流タイミングとして転流指令信号を出力す
る。尚、この際同時に、解放相合成手段１９の増幅器２
０に対して、解放相として選択された相を示す信号であ
る解放相選択信号を出力する。

【００７０】３３はＰＷＭ制御信号を出力するＰＷＭキ
ャリア発生手段である。ＰＷＭキャリア発生手段３３
は、内部で一定周波数の発信を行い、三角波を発生さ
せ、その三角波形と運転制御手段３１から入力される出
力制御指令信号の波形とを比較演算し、その出力制御指
令信号のレベルに対応したＰＷＭ信号をＰＷＭ制御信号
として出力する。

【００７１】３４は転流制御手段３２から入力される転
流指令信号を受けて駆動制御回路９の駆動パターンの切
り換えの制御を行う駆動パターン発生手段である。駆動
パターン発生手段３４の内部には、予め駆動パターンが
準備されており、転流指令信号を受けて、順次そのパタ
ーンを変更していくことにより、アップサイドコミュテ
ータ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ３及びダウンサイドコミュテータ
素子Ｔｒ４〜Ｔｒ６のスイッチングを行い、駆動パター
ンの切り換えを行う。また、駆動パターン発生手段３４
は、駆動制御回路９の相切り換えを行うと同時に、ＰＷ
Ｍキャリア発生手段３３から入力されるＰＷＭ制御信号
を駆動パターンに重畳させる。これにより、固定子巻線
３，４，５に流される電流がＰＷＭ制御される。

【００７２】３５はＰＷＭ制御中における逆起電圧発生
波形の影響を受けることなく解放相の誘起電圧波形を抽
出するための抽出タイミング信号を生成する抽出タイミ
ング発生手段である。抽出タイミング発生手段３５は、
ＰＷＭキャリア発生手段３３からＰＷＭキャリア信号
（後述）を受け取り、それに基づき抽出タイミング信号
を生成する。

【００７３】３６は転流制御手段３２の出力する転流指
令信号を受け逆起タイミング除去信号を生成し出力する
逆起タイミング除去手段、３６ａはワンショットパルス
発生器、３６ｂは反転増幅器である。ワンショットパル
ス発生器３６ａは、転流制御手段３２より転流指令信号
が入力されると、ワンショットパルスを出力し、反転増
幅器３６ｂはワンショットパルス発生器３６ａの発生す
るワンショットパルスの出力信号レベルを反転し、逆起
タイミング除去信号として出力する。

【００７４】３７は抽出タイミング発生手段３５から入
力される抽出タイミング信号と逆起タイミング除去手段
３６から入力される逆起タイミング除去信号を合成しラ
ッチ解除信号として出力するタイミング合成手段、３８
はラッチ手段である。ラッチ手段３８は、タイミング合
成手段３７から入力されるラッチ解除信号をイネーブル
信号として受け取り、コンパレータ２５の出力信号をラ
ッチ制御してロータ位置信号として転流制御手段３２に
出力する。

【００７５】図２はＰＷＭキャリア発生手段の回路構成
を表すブロック図である。

【００７６】図２において、３３はＰＷＭキャリア発生
手段、３３ａはＰＷＭキャリア発生手段３３の基本波形
である矩形波状のＰＷＭキャリア信号を発生し出力する
発信部、３３ｂは発信部３３ｂの出力するキャリア信号
を積分し三角波を出力する積分器、３３ｃは運転制御手
段３１から入力される出力制御指令信号と積分器３３ｂ
の出力信号とを比較しＰＷＭ制御信号として出力するコ
ンパレータである。コンパレータ３３ｃは、出力制御指
令信号の信号レベルが積分器３３ｂの出力信号の信号レ
ベルよりも高いときＰＷＭ制御信号をハイレベルとして
出力する。尚、発信部３３ａの出力するＰＷＭキャリア
信号は、図１の抽出タイミング発生手段３５にも出力さ
れる。

【００７７】図３は抽出タイミング発生手段の回路構成
を表すブロック図である。

【００７８】図３において、３５は抽出タイミング発生
手段、３５ａ，３５ｂは第１及び第２のタイマ、３５ｃ
は反転増幅器、３５ｄはＡＮＤ演算素子である。第１及
び第２のタイマ３５ａ，３５ｂは、ＰＷＭキャリア発生
手段３３から入力されるＰＷＭキャリア信号がハイレベ
ルになった時点からそれぞれＴ１，Ｔ２時間経過後にハ
イレベルになるような信号を出力する。反転増幅器３５
ｃは、第２のタイマ３５ｂの出力信号レベルを反転して
出力する。また、ＡＮＤ演算素子３５ｄは、第１のタイ
マ３５ａ及び反転増幅器３５ｃの出力の論理積演算を行
いその結果を抽出タイミング信号としてタイミング合成
手段３７に出力する。

【００７９】以上のように構成された本実施の形態１の
ブラシレスモータの制御装置について、以下その動作を
説明する。

【００８０】図４乃至図６は実施の形態１のブラシレス
モータの制御装置の各部の信号波形を示す図である。

【００８１】図４において、４０は転流タイミング、４
１はＵ相の固定子巻線３の端子電圧、４２はＶ相の固定
子巻線４の端子電圧、４３はＷ相の固定子巻線５の端子
電圧、５１は解放相合成手段１９のトランジスタ２１の
駆動パターン、５２は解放相合成手段１９のトランジス
タ２２の駆動パターン、５３は解放相合成手段１９のト
ランジスタ２３の駆動パターン、５４はコンパレータ２
５の入力信号の波形、５５はコンパレータ２５の出力信
号を表す。

【００８２】図５において、４０は転流タイミング、５
５はコンパレータ２５の出力信号、５６はワンショット
パルス発生器３６ａの出力するワンショットパルス信
号、５７は逆起タイミング除去手段３６の出力する逆起
タイミング除去信号、５８はＰＷＭキャリア発生手段３
３から出力されるＰＷＭキャリア信号、５９は抽出タイ
ミング発生手段３５の出力する抽出タイミング信号、６
０はタイミング合成手段３７の出力するラッチ解除信
号、６１はラッチ手段３８の出力するロータ位置信号を
表す。

【００８３】また、図６において、５８はＰＷＭキャリ
ア発生手段３３の発信部３３ａから出力されるＰＷＭキ
ャリア信号、７２はＰＷＭキャリア発生手段３３の積分
器３３ｂから出力される三角波、７３は運転制御手段３
１からＰＷＭキャリア発生手段３３に入力される出力制
御指令信号、７４はＰＷＭキャリア発生手段３３のコン
パレータ３３ｃから出力されるＰＷＭ制御信号、７６，
７７はＰＷＭ制御信号７４がオンの時間帯，オフの時間
帯、７８はＵ相又はＶ相若しくはＷ相のうちの何れか解
放相にある相（以下、単に「解放相」と呼ぶ。）の固定
子巻線の端子電圧、７９はＰＷＭのオフの時間帯７７に
解放相に発生する逆起電圧エリア、８０はＰＷＭ制御信
号７４がオフからオンになった直後に発生するハンチン
グノイズ発生エリア、８１は抽出タイミング発生手段３
５の第１のタイマ３５ａの出力、８２は抽出タイミング
発生手段３５の第２のタイマ３５ｂの出力、５９は抽出
タイミング発生手段３５のＡＮＤ演算素子３５ｄの出力
する抽出タイミング信号を表す。

【００８４】ＰＷＭ制御によりブラシレスモータが駆動
されている期間中、転流制御手段３２は、駆動パターン
発生手段３４に対して転流指令信号を出力し、駆動パタ
ーン発生手段３４は転流制御手段３２から入力される転
流指令信号を受けて駆動制御回路９の駆動パターンの切
り換えの制御を行う。駆動パターンは、予め駆動パター
ン発生手段３４の内部に準備されており、駆動パターン
発生手段３４は、転流指令信号を受けて、順次そのパタ
ーンを変更していくことにより、駆動パターンの切り換
えを行う。また、駆動パターン発生手段３４は、駆動制
御回路９の相切り換えを行うと同時に、ＰＷＭキャリア
発生手段３３から入力されるＰＷＭ制御信号を駆動パタ
ーンに重畳させる。これにより、固定子巻線３，４，５
に流される電流がＰＷＭ制御される。

【００８５】ここで、ＰＷＭキャリア発生手段３３にお
いて、コンパレータ３３ｃは、積分器３３ｂから入力さ
れる三角波７２と運転制御手段３１から入力される出力
制御指令信号７３とを比較し（図２，図６（ｂ）参
照）、出力制御指令信号７３の信号レベルが三角波７２
の信号レベルよりも高いときに、ＰＷＭ制御信号７４を
ハイレベルとする（図６（ｃ）参照）。即ち、出力制御
指令信号７３の信号レベルが高いほど、ＰＷＭ制御信号
７４のハイレベルの時間的出力割合（デューティー比）
が大きくなる。もし、出力制御指令信号７３が三角波７
２の最大値を超えると、１００％ハイレベルの信号とな
る。駆動パターン発生手段３４は、このＰＷＭ制御信号
７４を駆動信号に重畳することにより、ブラシレスモー
タの出力をＰＷＭ制御し、可変とすることが可能とな
る。

【００８６】尚、本実施の形態１では出力制御指令信号
７３がアナログ信号である場合について記載している
が、出力制御指令信号がパルス変調信号である場合はア
ナログ化回路を設けることにより対応することができ
る。

【００８７】駆動パターン発生手段３４による固定子巻
線３，４，５への通電切り換え制御により、固定子巻線
３，４，５の端子Ｕ，Ｖ，Ｗには、図４（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示したような端子電圧４１，４２，４
３が発生する。

【００８８】このとき、同時に、転流制御手段３２は、
解放相合成手段１９に対し、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち解放相
にある相を表す解放相選択信号を出力する。解放相合成
手段１９は、解放相選択信号に従って、トランジスタ２
１，２２，２３のうち、解放相にある相の固定子巻線
３，４，５の端子Ｕ，Ｖ，Ｗに接続されているものを非
導通状態とし、それ以外を導通状態とするような切り換
えを行う（図４（ａ）〜（ｄ）参照）。

【００８９】トランジスタ２２とトランジスタ２３とが
導通状態とされ、トランジスタ２１のみが非導通状態と
されている場合、Ｖ相及びＷ相のダイオードＤ８，Ｄ９
のアノード端子は低抵抗でグランドに接続されることに
なるので、ダイオードＤ８，Ｄ９のアノード端子の端子
電圧は低下する。従って、コンパレータ２５には、Ｕ相
の固定子巻線３の端子Ｕの端子電圧のみが入力されるこ
ととなる。

【００９０】同様にして、トランジスタ２１とトランジ
スタ２３とが導通状態とされ、トランジスタ２２のみが
非導通状態とされている場合、Ｖ相の固定子巻線４の端
子Ｖの端子電圧のみがコンパレータ２５に選択的に入力
され、トランジスタ２１とトランジスタ２２とが導通状
態とされ、トランジスタ２３のみが非導通状態とされて
いる場合、Ｗ相の固定子巻線５の端子Ｗの端子電圧のみ
がコンパレータ２５に選択的に入力される。

【００９１】その結果、コンパレータ２５の入力端子に
は、常時、解放相にある固定子巻線の端子電圧のみが、
入力される（図４（ｅ）参照）。

【００９２】コンパレータ２５は、入力信号の波形５４
と中性点電圧設定手段１１の出力する基準電圧とを比較
し、その結果を出力する（図４（ｆ）参照）。この結
果、コンパレータ２５の出力には全てのゼロクロス点の
情報が含まれることとなる。

【００９３】更に、転流制御手段３２は、駆動パターン
発生手段３４に転流指令信号を出力すると同時に、ワン
ショットパルス発生器３６ａに対しても転流指令信号を
出力する。ワンショットパルス発生器３６ａは、転流点
４０において、転流制御手段３２から転流指令信号が入
力されると、ワンショットパルス５６を発生する（図５
（ａ）参照）。反転増幅器３６ｂは、ワンショットパル
ス５６を反転し逆起タイミング信号５７としてタイミン
グ合成手段３７に出力する（図５（ｂ）参照）。即ち、
逆起タイミング信号５７は、転流点４０直後のサージパ
ルスが発生している期間は、ローレベルで、サージパル
スがなくなった後、ハイレベルとなる信号であり、この
信号を用いることで、転流直後に発生するサージパルス
の影響を除去することができる。

【００９４】ゼロクロス点情報（即ち、ロータ２の位置
の情報）を含む信号は、ＰＷＭ制御信号７４がオンの時
間帯７６に、解放相の固定子巻線の端子電圧として誘起
されるが（図４（ａ）〜（ｃ），図６（ｄ）参照）、こ
の信号からゼロクロス点を検出する際には、ハンチング
ノイズ発生エリア８０を避ける必要がある（図６（ｄ）
参照）。また、前述のように、ＰＷＭ制御信号７４がオ
ンの時間帯７６は（図６（ｂ）〜（ｄ）参照）、出力制
御指令信号７３の信号レベルにより変化し、特に、ブラ
シレスモータの出力を小さくして運転する場合には、Ｐ
ＷＭ制御信号７４のオフの時間帯７７が割合的に増加し
（デューティー比が減少し）、ＰＷＭ制御信号７４のオ
ンの時間帯７６が狭く少なくなる。（但し、一般的に
は、ブラシレスモータを安定駆動するために、デューテ
ィー比の下限値が設定されており、例えば、１〜１０％
のデューティー比の下限値が設定される。）センサレス
によりゼロクロス点を検出する場合には、デューティー
比の下限値においても誘起電圧をタイミング良く抽出す
ることが重要である。

【００９５】そこで、本実施の形態１のブラシレスモー
タの制御装置ではＰＷＭキャリア信号５８の立ち上がり
のタイミングを利用している。ＰＷＭキャリア信号５８
の立ち上がりのタイミングは、ブラシレスモータのＰＷ
Ｍ制御運転時にデューティー比が下限値に設定されてい
る場合においても、必ずオンの時間帯となる（図６
（ａ）〜（ｃ）参照）。

【００９６】ＰＷＭキャリア発生手段３３からＰＷＭキ
ャリア信号５８が入力されると、抽出タイミング発生手
段３５の第１，第２のタイマ３５ａ，３５ｂは、ＰＷＭ
キャリア信号５８の立ち上がりのタイミングから計時を
開始し、各々、時間Ｔ１，Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）が経過し
た時点でタイムアップしてハイレベルを出力する。ま
た、ＰＷＭキャリア信号５８の立ち下がりとともにリセ
ットされその出力をローレベルとする（図６（ｅ），
（ｆ）参照）。反転増幅器３５ｃは第２のタイマー３５
ｂの出力８２を反転し、ＡＮＤ演算素子３５ｄは、この
反転されたタイマー３５ｂの出力と第１のタイマ３５ａ
の出力とのＡＮＤ演算を行うことにより、抽出タイミン
グ信号５９を生成する（図６（ｇ）参照）。従って、こ
の時間Ｔ１，Ｔ２を、デューティー比が下限値の場合に
おいても誘起電圧を抽出できる時間帯となるように設定
しておくことで、適正な抽出タイミング信号５９を得る
ことができる。尚、抽出タイミング信号５９のオンの時
間幅は、１０ナノ秒〜１ミリ秒程度の短い時間でよい。

【００９７】このようにして、ＰＷＭキャリア信号５８
の立ち上がりよりもわずかな時間だけ遅れて立ち上がる
抽出タイミング５９が得られ、この抽出タイミング信号
５９のハイレベルとなる期間中にゼロクロス点の検出を
行えば、ハンチングノイズ発生エリア８０を避けてゼロ
クロス点の抽出を行うことができる。

【００９８】タイミング合成手段３７には、抽出タイミ
ング発生手段３５の出力する抽出タイミング信号５９と
逆起タイミング除去手段３６の出力する逆起タイミング
除去信号５７とが入力され、タイミング合成手段３７は
これらの信号を論理積演算した信号であるラッチ解除信
号６０をラッチ手段３８に出力する（図５（ｅ）参
照）。

【００９９】一方、ラッチ手段３８には、全てのゼロク
ロス情報を含む信号であるコンパレータ２５の出力信号
５５が入力されており、ラッチ手段３８は、ラッチ解除
信号６０がハイレベルの時のみ、コンパレータ２５の出
力信号５５を取り込んでラッチする。即ち、ラッチ手段
３８は、ラッチ解除信号６０がローレベルの時間帯で
は、その直前にラッチ解除信号６０がハイレベルとなっ
た時間帯の最後（即ち、ラッチ解除信号６０がハイレベ
ルからローレベルになった瞬間）におけるコンパレータ
２５の出力信号５５の信号レベルをラッチして、そのレ
ベルを維持してロータ位置信号６１として転流制御手段
３２に出力する（図５（ｇ）参照）。

【０１００】転流制御手段３２は、ロータ位置信号６１
がハイレベルからローレベル又はローレベルからハイレ
ベルに切り換わった点をゼロクロス点のタイミングと判
断し、このタイミングから、ロータ２の電気角で３０度
又は９０度に相当する経過時間を決定し、上記ロータ２
の位置信号及びゼロクロス点が同時に入力された時点か
ら電気角３０度又は９０度に相当する経過時間が経過し
た時点を転流タイミングとして転流指令信号を出力す
る。

【０１０１】尚、ロータ２の電気角で３０度又は９０度
に相当する経過時間は、過去にロータ位置信号６１がハ
イレベルからローレベル又はローレベルからハイレベル
に切り換わった点の間隔から推定することができる。

【０１０２】（実施の形態２）図７は本発明の実施の形
態２のブラシレスモータの制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【０１０３】図７において、１はステータ、２はロー
タ、３，４，５は固定子巻線、６は直流電源ユニット、
７は直流電源、８はコンデンサ、９は駆動制御回路、Ｔ
ｒ１〜Ｔｒ３はアップサイドコミュテータ素子、Ｔｒ４
〜Ｔｒ６はダウンサイドコミュテータ素子、Ｄ１〜Ｄ６
はフリーホイーリングダイオード、１１は中性点電圧設
定手段、１２，１３，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は抵抗、３１は
運転制御手段、３２は転流制御手段、３３はＰＷＭキャ
リア発生手段、３４は駆動パターン発生手段、３５は抽
出タイミング発生手段、３６は逆起タイミング除去手
段、３６ａはワンショットパルス発生器、３６ｂは反転
増幅器、３７はタイミング合成手段であり、これらは実
施の形態１と同様のものであるので、同一の符号を付し
て説明を省略する。

【０１０４】２５ｕ，２５ｖ，２５ｗは比較手段である
コンパレータ、Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０
は抵抗、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４はコンデンサである。

【０１０５】抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７は、それぞれ、抵抗
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とグランドとの間に接続されている。
コンパレータ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗのマイナス側の入
力端子は接点ＯＮに接続されており、プラス側の入力端
子は、それぞれ、抵抗Ｒ１，Ｒ５の共通接続点，抵抗Ｒ
２，Ｒ６の共通接続点，抵抗Ｒ３，Ｒ７の共通接続点に
接続されている。

【０１０６】３８ｕ，３８ｖ，３８ｗはラッチ手段であ
る。ラッチ手段３８ｕ，３８ｖ，３８ｗは、タイミング
合成手段３７から入力されるラッチ解除信号をイネーブ
ル信号として受け取り、それぞれ、コンパレータ２５
ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力信号をラッチ制御してロータ
位置信号として転流制御手段３２に出力する。

【０１０７】以上のように構成された本実施の形態２の
ブラシレスモータの制御装置について、以下その動作を
説明する。

【０１０８】図８は実施の形態２のブラシレスモータの
制御装置の各部の信号波形を示す図である。

【０１０９】尚、Ｕ相の固定子巻線３の端子電圧４１、
Ｖ相の固定子巻線４の端子電圧４２、Ｗ相の固定子巻線
５の端子電圧４３、ワンショットパルス発生器３６ａの
出力するワンショットパルス信号５６、逆起タイミング
除去手段３６の出力する逆起タイミング除去信号５７、
ＰＷＭキャリア発生手段３３から出力されるＰＷＭキャ
リア信号５８、抽出タイミング発生手段３５の出力する
抽出タイミング信号５９、タイミング合成手段３７の出
力するラッチ解除信号６０の各信号に関しては図４乃至
図６と同様である。

【０１１０】図８において、４０は転流タイミング、４
１はＵ相の固定子巻線３の端子電圧、４２はＶ相の固定
子巻線４の端子電圧、４３はＷ相の固定子巻線５の端子
電圧、５５ｕはコンパレータ２５ｕの出力信号、５５ｖ
はコンパレータ２５ｖの出力信号、５５ｗはコンパレー
タ２５ｗの出力信号、６０はタイミング合成手段３７の
出力するラッチ解除信号、６１ｕはラッチ手段３８ｕの
出力するＵ相ロータ位置信号、６１ｖはラッチ手段３８
ｖの出力するＶ相ロータ位置信号、６１ｗはラッチ手段
３８ｗの出力するＷ相ロータ位置信号を表す。

【０１１１】ＰＷＭ制御によりブラシレスモータが駆動
されている期間中、転流制御手段３２は、駆動パターン
発生手段３４に対して転流指令信号を出力し、ＰＷＭキ
ャリア発生手段３３は、駆動パターン発生手段３４に対
してＰＷＭ制御信号を出力する。駆動パターン発生手段
３４は転流制御手段３２から入力される転流指令信号を
受けて駆動制御回路９の駆動パターンの切り換えの制御
を行うとともに、ＰＷＭ制御信号を駆動信号に重畳する
ことにより、ブラシレスモータの出力のＰＷＭ制御を行
う。

【０１１２】駆動パターン発生手段３４による固定子巻
線３，４，５への通電切り換え制御により、固定子巻線
３，４，５の端子Ｕ，Ｖ，Ｗには、図８（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示したような端子電圧４１，４２，４
３が発生する。これにより、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ５，抵抗
Ｒ２と抵抗Ｒ６，抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ７の共通接続点には
端子電圧４１，４２，４３と同形の電圧波形が発生す
る。この電圧波形が、コンパレータ２５ｕ，２５ｖ，２
５ｗに入力される。

【０１１３】コンパレータ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗは、
入力信号の波形と中性点電圧設定手段１１の出力する基
準電圧とを比較し、その結果を出力する（図８（ｄ），
（ｅ），（ｆ）参照）。各コンパレータ２５ｕ，２５
ｖ，２５ｗの出力５５ｕ，５５ｖ，５５ｗは、ラッチ手
段３８ｕ，３８ｖ，３８ｗに入力される。同時に、ラッ
チ手段３８ｕ，３８ｖ，３８ｗには、タイミング合成手
段３７よりラッチ解除信号６０が入力される。尚、タイ
ミング合成手段のラッチ解除信号６０を生成する動作に
ついては、実施の形態１と同様である。

【０１１４】ラッチ手段３８ｕ，３８ｖ，３８ｗは、ラ
ッチ解除信号６０がハイレベルの時のみ、コンパレータ
２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力信号５５ｕ，５５ｖ，５
５ｗを取り込んでラッチする。即ち、ラッチ手段３８
ｕ，３８ｖ，３８ｗは、ラッチ解除信号６０がローレベ
ルの時間帯では、その直前にラッチ解除信号６０がハイ
レベルとなった時間帯の最後（即ち、ラッチ解除信号６
０がハイレベルからローレベルになった瞬間）における
コンパレータ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力信号５５
ｕ，５５ｖ，５５ｗの信号レベルをラッチして、そのレ
ベルを維持してロータ位置信号６１ｕ，６１ｖ，６１ｗ
として転流制御手段３２に出力する（図８（ｇ）〜
（ｊ）参照）。

【０１１５】転流制御手段３２は、ロータ位置信号６１
ｕ，６１ｖ，６１ｗの何れかがハイレベルからローレベ
ル又はローレベルからハイレベルに切り換わった点をゼ
ロクロス点のタイミングと判断し、このタイミングか
ら、ロータ２の電気角で３０度又は９０度に相当する経
過時間を決定し、上記ロータ２の位置信号及びゼロクロ
ス点が同時に入力された時点から電気角３０度又は９０
度に相当する経過時間が経過した時点を転流タイミング
として転流指令信号を出力する。

【０１１６】尚、本実施の形態においては、各々の相の
固定子巻線３，４，５に対しコンパレータ２５ｕ，２５
ｗ，２５ｖ及びラッチ手段３８ｕ、３８ｖ、３８ｗを設
けたが、ブラシレスモータの負荷変動が小さい場合に
は、コンパレータ及びラッチ手段は、固定子巻線３，
４，５の何れか一つに対して備える構成としても良い。

【０１１７】

【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が得られ
る。

【０１１８】請求項１に記載の発明によれば、（１）ＰＷＭ制御下で固定子巻線の誘起電圧と基準電圧
を比較することができるため、簡単な構成によって固定
子巻線の誘起電圧のゼロクロス点を検出できるととも
に、適正な転流制御を行うために都合のよいゼロクロス
点でのみ切り換わるロータ位置信号を生成することがで
き、適正なタイミングで固定子巻線へ通電する電流相の
切換を行う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。

【０１１９】（２）ラッチ解除信号をＰＷＭ制御信号が
オンとなった時点よりも遅延させることで、負荷の変動
するような場合や出力調整を行うような場合でもＰＷＭ
制御信号がオンになった直後に発生するハンチングノイ
ズの影響を受けることなく確実にゼロクロス点を検出す
ることができるため、適正なタイミングで固定子巻線へ
通電する電流相の切換を行う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。

【０１２０】請求項２に記載の発明によれば、適正な転
流制御を行うために都合のよいゼロクロス点でのみ切り
換わるロータ位置信号を生成することができ、適正なタ
イミングで固定子巻線へ通電する電流相の切換を行うこ
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。

【０１２１】請求項３に記載の発明によれば、（１）解放相にある固定子巻線に発生する誘起電圧が基
準電圧を横切るタイミングのすべてをロータの位置検出
の情報として活用することが可能となり、適正なタイミ
ングで固定子巻線へ通電する電流相の切換を行うことが
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。

【０１２２】（２）各固定巻線のそれぞれに対応して所
定の電気角だけ位相のずれた固定巻線と同数のロータ位
置信号が生成されるため、従来から使用されているホー
ルセンサ等のロータ位置検出センサを用いて各固定子巻
線の通電の切り換え制御を行うタイプの汎用のドライブ
ＩＣを使用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。

【０１２３】請求項４に記載の発明によれば、（１）解放相にある固定子巻線に発生する誘起電圧が基
準電圧を横切るタイミングのすべてをロータの位置検出
の情報として活用することが可能となり、適正なタイミ
ングで固定子巻線へ通電する電流相の切換を行うことが
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。

【０１２４】（２）１つの比較手段及び１つのラッチ手
段により、解放相にある固定子巻線に発生する誘起電圧
が基準電圧を横切るタイミングのすべてを検出すること
が可能となり、装置の構成をコンパクトにすることが可
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。

【０１２５】請求項５に記載の発明によれば、負荷の変
動するような場合や出力調整を行うような場合でもＰＷ
Ｍ制御信号がオンになった直後に発生するハンチングノ
イズの影響を受けることなく確実にゼロクロス点を検出
することができるため、適正なタイミングで固定子巻線
へ通電する電流相の切換を行う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。

【０１２６】請求項６に記載の発明によれば、固定子巻
線の通電の電流相を切り換えたときに発生する逆起電圧
によるサージパルスの影響をロータ位置信号から除去す
ることができ、適正なタイミングで固定子巻線へ通電す
る電流相の切換を行うことができる。

【０１２７】請求項７に記載の発明によれば、（１）負荷の変動するような場合や出力調整を行うよう
な場合でもＰＷＭ制御信号がオンになった直後に発生す
るハンチングノイズの影響を受けることなく確実にゼロ
クロス点を検出することができるため、適正なタイミン
グで固定子巻線へ通電する電流相の切換を行うことが可
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。

【０１２８】（２）固定子巻線の通電の電流相を切り換
えたときに発生する逆起電圧によるサージパルスの影響
をロータ位置信号から除去することができ、適正なタイ
ミングで固定子巻線へ通電する電流相の切換を行うこと
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のブラシレスモータの制
御装置の構成を示すブロック図

【図２】ＰＷＭキャリア発生手段の回路構成を表すブロ
ック図

【図３】抽出タイミング発生手段の回路構成を表すブロ
ック図

【図４】実施の形態１のブラシレスモータの制御装置の
各部の信号波形を示す図

【図５】実施の形態１のブラシレスモータの制御装置の
各部の信号波形を示す図

【図６】実施の形態１のブラシレスモータの制御装置の
各部の信号波形を示す図

【図７】本発明の実施の形態２のブラシレスモータの制
御装置の構成を示すブロック図

【図８】実施の形態２のブラシレスモータの制御装置の
各部の信号波形を示す図

【図９】（ａ）ＰＷＭ制御されていない場合におけるブ
ラシレスモータの一の固定子巻線の端子電圧波形を示す
図（ｂ）図９（ａ）の端子電圧波形と基準電圧とを比較し
て得られるコンパレータ出力波形を示す図

【図１０】（ａ）ＰＷＭ制御されている場合におけるブ
ラシレスモータの一の固定子巻線の端子電圧波形を示す
図（ｂ）イネーブル信号の波形を示す図（ｃ）位相信号の波形を示す図

【図１１】（ａ）図１０（ａ）の固定子巻線の端子電圧
波形の拡大図（ｂ）固定子巻線に印加する電圧を制御するＰＷＭ制御
信号の波形を示す図（ｃ）図１１（ｂ）のイネーブル信号の波形の拡大図

【図１２】イ号公報に開示のブラシレスモータの制御装
置のイネーブル信号生成手段を表す図

【符号の説明】

１ステータ２ロータ３，４，５固定子巻線６直流電源ユニット７直流電源８コンデンサ９駆動制御回路１１中性点電圧設定手段１２，１３抵抗１９解放相合成手段２０増幅器２１，２２，２３トランジスタ２５コンパレータ３１運転制御手段３２転流制御手段３３ＰＷＭキャリア発生手段３３ａ発信部３３ｂ積分器３３ｃコンパレータ３４駆動パターン発生手段３５抽出タイミング発生手段３５ａ第１のタイマ３５ｂ第２のタイマ３５ｃ反転増幅器３５ｄＡＮＤ演算素子３６逆起タイミング除去手段３６ａワンショットパルス発生器３６ｂ反転増幅器３７タイミング合成手段３８ラッチ手段２０１端子電圧波形２０２基準電圧２０３位相信号２０４ゼロクロス点２１６イネーブル信号生成手段２１７，２１８，２２３，２２９ＮＡＮＤ回路２１９立ち上がり遅延回路２２０トランジスタ２２１，２２５コンデンサ２２２，２２６抵抗２２４立ち下がり遅延回路２２７ダイオード２２８直流電源端子２４０端子電圧２４１基準電圧２４２イネーブル信号２４３位相信号２４４ゼロクロス点Ｃ１コンデンサＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６フリーホイーリ
ングダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９ダイオードＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４抵抗Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３アップサイドコミュテータ素
子Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６ダウンサイドコミュテータ素
子

フロントページの続きＦターム(参考） 5H560 BB04 BB07 BB12 DA13 DA19 DC02 EB01 EC10 SS01 TT03 TT06 TT07 TT10 UA02 XA12 XA15 XB09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多相結線された複数相の固定子巻線と、前
記固定子巻線の磁界により回転駆動されるロータと、を
備えたブラシレスモータを制御するブラシレスモータの
制御装置において、前記各固定子巻線に流す電流の通電
の切り換えを行う駆動制御回路と、前記各固定子巻線へ
の給電量をオン／オフのデューティ比により制御するた
めのＰＷＭ制御信号を出力するＰＷＭキャリア発生手段
と、前記ロータの位置に応じ前記各固定子巻線に流す電
流の電流相に対応した前記駆動制御回路の通電の切り換
えを指示する駆動パターンを生成し、前記駆動パターン
に従い前記駆動制御回路の通電の切り換えを行わせると
ともに前記ＰＷＭ制御信号のオン／オフに従い前記駆動
制御回路の通電のオン／オフを行わせる制御を行う駆動
パターン発生手段と、前記各固定子巻線に印加される電
圧の中性点である基準電圧と前記固定子巻線の端子電圧
とを比較しその大小を２値で表す比較信号を出力する比
較手段と、前記ＰＷＭ制御信号がオンである期間内にラ
ッチ解除信号を出力するイネーブル信号発生手段と、前
記ラッチ解除信号が出力されている間は前記比較信号を
ロータ位置信号として出力し、前記ラッチ解除信号の出
力されてない間はその直前に前記ラッチ解除信号が出力
されていたときの前記比較信号をロータ位置信号として
出力するラッチ手段と、前記ロータ位置信号の切り換わ
るタイミングに同期させて前記駆動パターン発生手段が
発生する前記駆動パターンを切り換えさせる制御を行う
転流制御手段と、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】前記比較手段は、前記各固定子巻線のうち
の何れか一の端子電圧と基準電圧とを比較しその大小を
２値で表す比較信号を用いてロータ位置信号を出力する
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】前記比較手段及び前記ラッチ手段は前記各
固定巻線のそれぞれに対応して前記固定子巻線の数と同
数設けられており、前記転流制御手段は、前記各ラッチ
手段の出力する前記ロータ位置信号の何れかが切り換わ
るタイミングに同期させて前記駆動パターン発生手段が
発生する前記駆動パターンを切り換えさせる制御を行う
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４】前記各固定子巻線のうちの通電されていな
いものの端子電圧を選択的に出力する解放相合成手段を
備え、前記比較手段は、前記解放相合成手段により選択
的に出力される前記固定子巻線の端子電圧と基準電圧と
を比較し、その大小を２値で表す比較信号を出力するこ
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５】前記イネーブル信号発生手段は、前記ＰＷ
Ｍ制御信号がオンとなるタイミングから所定の時間遅延
させラッチ解除信号の出力を開始することを特徴とする
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一に記載のブ
ラシレスモータの制御装置。
【請求項６】前記イネーブル信号発生手段は、前記駆動
制御回路の前記駆動パターンを切り換え時から所定の時
間ラッチ解除信号を出力しないことを特徴とする請求項
１乃至５の何れか一に記載のブラシレスモータの制御装
置。
【請求項７】前記イネーブル信号発生手段は、前記ＰＷ
Ｍ制御信号がオンとなるタイミングから所定の時間遅延
して前記ＰＷＭ制御信号がオンである期間内に抽出タイ
ミング信号を出力する抽出タイミング発生手段と、前記
駆動制御回路の前記駆動パターンを切り換え時から所定
の時間だけパルスを出力する逆起タイミング除去手段
と、前記逆起タイミング除去手段がパルスを出力してい
ないときに前記抽出タイミング信号を前記ラッチ解除信
号として出力することを特徴とする請求項１乃至４の何
れか一に記載のブラシレスモータの制御装置。