JP2001204192A - ブラシレスモータの制御装置及びそれを用いた自吸式ポンプ - Google Patents

ブラシレスモータの制御装置及びそれを用いた自吸式ポンプ

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JP2001204192A JP2000007418A JP2000007418A JP2001204192A JP 2001204192 A JP2001204192 A JP 2001204192A JP 2000007418 A JP2000007418 A JP 2000007418A JP 2000007418 A JP2000007418 A JP 2000007418A JP 2001204192 A JP2001204192 A JP 2001204192A
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真二 末松
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、モータの負荷に応じた強制同期信
号を利用することによって、安定して起動させることが
でき、脱調して回転しなくなることなく強制同期運転か
ら定常センサレス運転に移行させることができるブラシ
レスモータの制御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 上記課題を解決するために本発明は、複
数の固定子巻線の各端子の電圧と基準電圧とを比較する
比較手段と、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通電タイミング信号を出力する
論理演算手段と、を備えたブラシレスモータの制御装置
であって、前記論理演算手段が、起動毎に異なる負荷に
対応して設定された複数の強制同期信号の周期データを
有する構成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、安定して起動させ
ることができ、脱調等することのないブラシレスモータ
の制御装置及びそれを用いた自吸式ポンプに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、種々のブラシレスモータの制御装
置が研究されており、また、小型化やコスト低減のため
ブラシレスモータを用いた自吸式ポンプが望まれてい
る。
【0003】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。
【0004】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。
【0005】図6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。
【0006】図6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
u、iv、iw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。
【0007】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。
【0008】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
U、VV、VWに基づいて出力信号VU0’、VV0’、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。
【0009】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VU0’、VV0’、VW0’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。
【0010】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VU1’、VV1’、VW1’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VU0’、V
V0’、VW0’のモードが同期信号VU1’、VV1’、
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VU1’、VV1’、VW1’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
U0’、VV0’、VW0’のモードが同期信号VU1’、V
V1’、VW1’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VU0’、V
V0’、VW0’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。
【0011】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。
【0012】図7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。
【0013】図7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VU0’、VV0’、
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VU1’、
V1’、VW1’の相切り換えタイミングを表す。また、
209は出力信号VU0’、VV0’、VW0’と同期信号V
U1’、VV1’、VW1’との相切り換えのタイミングの位
相差を表す。
【0014】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7(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7
(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VU1’、VV1’、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VU0’、VV0’、VW0’に基づき相切り
換えを行う状態)へ切り換わる。
【0015】
【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。
【0016】(1)強制的な同期信号に従って転流さ
せ、位相差をなくして定常センサレス運転に切り換える
ため、ポンプ等の起動時に負荷変動の有る機器に使用す
る場合、強制同期運転から定常センサレス運転への切り
換え時に位相差がなくならず、定常センサレス運転への
切り換えが行われないという課題を有していた。
【0017】(2)位相差がなくなり、センサレス運転
に切り換えることができたとしても、モータにかかる負
荷に合わせた強制同期信号で運転させていないため、切
り換え時に脱調するという課題を有していた。
【0018】(3)センサレス駆動するブラシレスモー
タにより駆動される自吸式ポンプの場合、該自吸式ポン
プのケーシング内の水量によって、モータの起動時の負
荷が変動するため、センサレス駆動させることが困難で
あるという課題を有していた。
【0019】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、起動時のモータの負荷に強制
同期信号の周期データを対応させることにより、安定し
て起動することができる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。
【0020】また、本発明は、モータの負荷に対応した
周期データの強制同期信号を利用することによって、起
動時の羽根車への負荷にかかわらず安定して起動させる
ことができるブラシレスモータの制御装置を用いた自吸
式ポンプを提供することを目的とする。
【0021】
【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、複数の固定
子巻線の各端子の電圧と基準電圧とを比較する比較手段
と、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
ライブ回路に駆動電圧を印加する駆動電源と、前記ドラ
イブ回路に通電タイミング信号を出力する論理演算手段
と、を備えたブラシレスモータの制御装置であって、前
記論理演算手段が、起動毎に異なる負荷に対応して設定
された複数の強制同期信号の周期データを有する構成よ
り成る。
【0022】この構成により、起動時のモータの負荷に
強制同期信号の周期データを対応させることにより、安
定して起動することができるブラシレスモータの制御装
置を提供することができる。
【0023】また、本発明のブラシレスモータの制御装
置を用いた自吸式ポンプは、羽根車がブラシレスモータ
によって駆動される自吸式のポンプであって、前記ブラ
シレスモータを制御する制御装置が、複数の固定子巻線
の各端子の電圧と基準電圧とを比較する比較手段と、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
回路に駆動電圧を印加する駆動電源と、前記ドライブ回
路に通電タイミング信号を出力する論理演算手段と、を
備えたブラシレスモータの制御装置であって、前記論理
演算手段が、起動毎に異なる負荷に対応して設定された
複数の強制同期信号の周期データを有する構成より成
る。
【0024】この構成により、モータの負荷に対応した
周期データの強制同期信号を利用することによって、起
動時の羽根車への負荷にかかわらず安定して起動させる
ことができるブラシレスモータの制御装置を用いた自吸
式ポンプを提供することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】この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、
複数の固定子巻線の各端子の電圧と基準電圧とを比較す
る比較手段と、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駆動電圧を印加する駆動電源
と、前記ドライブ回路に通電タイミング信号を出力する
論理演算手段と、を備えたブラシレスモータの制御装置
であって、前記論理演算手段が、起動毎に異なる負荷に
対応して設定された複数の強制同期信号の周期データを
有する構成としたものであり、これにより、変動する負
荷に対応した強制同期信号の周期データで強制同期運転
することで、強制同期運転からセンサレス運転への切り
換えにおいて、駆動電流の増加や脱調のない安定した切
り換えをすることができるという作用が得られる。
【0026】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。
【0027】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。
【0028】本発明の請求項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、前記
論理演算手段が、前記複数の強制同期信号の周期データ
のうち周期の長い周期データから順に選択し強制同期信
号を生成する構成としたものであり、これにより、請求
項1の作用に加え、起動時の負荷が大きいことが多い機
器に使用する場合に、適切な周期データに速やかに合わ
せることができるという作用が得られる。
【0029】ここで、起動時の負荷が大きいことが多い
機器としては、井戸用ポンプ,給湯器に組み込まれた風
呂の追い炊き用循環ポンプ,ジェットバス等が用いられ
る。
【0030】本発明の請求項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、前記
論理演算手段が、前記複数の強制同期信号の周期データ
のうち周期の短い周期データから順に選択し強制同期信
号を生成する構成としたものであり、これにより、請求
項1の作用に加え、起動時の負荷が小さいことが多い機
器に使用する場合に、適切な周期データに速やかに合わ
せることができるという作用が得られる。
【0031】ここで、起動時の負荷が小さいことが多い
機器としては、エアコンの室外機用送風ファン等が用い
られる。
【0032】本発明の請求項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、前記
論理演算手段が、起動毎に異なる負荷に対応して設定さ
れた複数の強制同期信号の周期データが記憶された強制
同期周期データメモリ手段と、前記ドライブ回路の駆動
電流を検出する電流値検知手段と、前記駆動電流が一定
の電流値以下の場合に負荷トルクが設定より大きいとし
て前記駆動電流を基に前記複数の強制同期信号の周期デ
ータのうち適正な周期データを選択し強制同期信号を生
成する強制同期信号生成手段と、を備えた構成としたも
のであり、これにより、請求項1の作用に加え、負荷ト
ルクが設定した強制同期信号の周期データより大きいと
きに、そのまま周期データを変更して強制同期運転を行
うことができるという作用が得られる。
【0033】本発明の請求項5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、前記
論理演算手段が、起動毎に異なる負荷に対応して設定さ
れた複数の強制同期信号の周期データが記憶された強制
同期周期データメモリ手段と、前記ドライブ回路の駆動
電流を検出する電流値検知手段と、前記駆動電流が一定
の電流値以上の場合に負荷トルクが設定より小さいとし
て前記駆動電流を基に前記複数の強制同期信号の周期デ
ータのうち適正な周期データを選択し強制同期信号を生
成する強制同期信号生成手段と、を備えた構成としたも
のであり、これにより、請求項1の作用に加え、負荷ト
ルクが設定した強制同期信号の周期データより小さいと
きに、そのまま周期データを変更して強制同期運転を行
うことができるという作用が得られる。
【0034】本発明の請求項6に記載の発明は、請求項
4又は5に記載のブラシレスモータの制御装置であっ
て、前記適正な周期データを選択する前に一度停止し、
その後前記適正な周期データに切り換え再起動する構成
としたものであり、これにより、負荷トルクが設定した
強制同期信号の周期データから大きくずれた場合でも一
度停止して再起動することにより、安定した強制同期運
転を行うことができるという作用が得られる。
【0035】本発明の請求項7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、前記
論理演算手段が、起動毎に異なる負荷に対応して設定さ
れた複数の強制同期信号の周期データが記憶された強制
同期周期データメモリ手段と、前記ドライブ回路の駆動
電流を検出する電流値検知手段と、前記複数の強制同期
信号の周期データのうち最も長い周期の周期データを選
択して起動し前記駆動電流が一定の電流値より大きい場
合は前記最も長い周期の周期データの次に長い周期の周
期データを選択して強制同期信号を生成する強制同期信
号生成手段と、を備えた構成としたものであり、これに
より、請求項1の作用に加え、起動時の負荷が変動する
ことが多い機器に使用する場合に、適切な周期データに
速やかに合わせることができるという作用が得られる。
【0036】ここで、起動時の負荷が変動することが多
い機器としては、井戸用ポンプ,給湯器に組み込まれた
風呂の追い炊き用循環ポンプ,ジェットバス等が用いら
れる。
【0037】本発明の請求項8に記載の自吸式ポンプ
は、羽根車がブラシレスモータによって駆動される自吸
式のポンプであって、前記ブラシレスモータが請求項1
乃至7の内何れか一項に記載されたブラシレスモータの
制御装置によって制御される構成としたものであり、こ
れにより、請求項1乃至7の内何れか一項の作用に加
え、モータの負荷に対応した周期データの強制同期信号
を利用することによって、起動時の羽根車への負荷にか
かわらず安定して起動させることができるという作用が
得られる。
【0038】(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。
【0039】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、iu、iv、iwは駆動電流、U、V、Wは
駆動端子、Oはコモン端子、VU、VV、VWは駆動端子
電圧であり、これらは図6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。
【0040】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、RIは全電流値検出抵抗、VIは全電流
検出抵抗RIの両端に発生する電圧である全電流検出電
圧である。
【0041】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RI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RIを介して接地されている。
【0042】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VN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
U、VV、VWと中性電位VNとを比較することによりゼ
ロクロス点検出信号VU0、VV0、VW0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VU、VV、VWと中性電位VNとが
入力されゼロクロス点検出信号VU0、VV0、VW0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。
【0043】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ON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ONにおい
て中性電位VN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ON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VU、VV、VWと中性電位VNとを
比較し、駆動端子電圧VU、VV、VWが中性電位VNより
大きいときにはそれぞれゼロクロス点検出信号VU0、V
V0、VW0をHIGH状態として出力し、駆動端子電圧V
U、VV、VWが中性電位VNより小さいときにはそれぞれ
ゼロクロス点検出信号VU0、VV0、VW0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VU0、VV0、VW0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。
【0044】図2は本発明の実施の形態1における制御
部の機能ブロック図である。
【0045】図2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、VU、VV、VWは駆動端子電圧、VU0
V0、VW0はゼロクロス点検出信号、VIは全電流検出
電圧、UH、UL、VH、VL、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。
【0046】130は入力されるゼロクロス点検出信号
U0、VV0、VW0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VU1、VV1、VW1を生成し出力する帰
還同期信号生成手段、131は複数の強制同期信号の周
期データ(本実施の形態1においては、3つの強制同期
信号の周期データ、周期の長い(周波数の低い)方から
f1,f2,f3)が記憶された強制同期周期データメ
モリ手段であり、負荷の大きいものにはf1が用いら
れ、負荷の小さいものにはf3が用いられる。132は
全電流検出電圧V Iから駆動電流を検知する電流検知手
段であり、所定の電流値(以下、閾電流値という)よ
り、駆動電流が大きい場合に後述の強制同期信号生成手
段に検知信号を出力する。133は電流検知手段132
からの検知信号が入力され、駆動電流に応じた強制同期
周期データ(f1,f2,f3)を強制同期周期データ
メモリ手段131から読み出し強制同期信号VU2
V2、VW2を生成する強制同期信号生成手段、134は
帰還同期制御信号VU1、VV1、VW1又は強制同期信号V
U2、VV2、VW2に基づき六相制御信号UH’、UL’、
VH’、VL’、WH’、WL’を生成し出力する転流
制御手段、135は転流制御部134から入力される六
相制御信号UH’、UL’、VH’、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、V
L、WH、WLを生成し出力する駆動ベース信号バッフ
ァ手段、136は転流制御手段133の入力を帰還同期
制御信号VU1、VV1、VW1と強制同期制御信号VU2、V
V2、VW2との何れか一方に切り換える切換制御部であ
る。
【0047】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おいて、以下その起動時
のモータの負荷が変動する場合の制御方法について説明
する。
【0048】図3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強制同期信号の周波数の時間
変化と電流値の時間変化とを負荷毎に示す図であり、図
4は起動時の強制同期運転から定常センサレス運転に移
行するまでの強制同期信号の周波数の時間変化と電流値
の時間変化とを示す図である。
【0049】ブラシレスモータの起動が開始されると、
強制同期信号生成手段133は強制同期周期データメモ
リ手段131から周期の最も長い(周波数の最も低い)
強制同期信号の周期データf1を読み出す。次いで、周
期の長い方から周期データf1に周期を段階的に近づけ
ていきながら、強制同期信号VU2、VV2、VW2を転流制
御手段134に段階的に出力する。次いで、転流制御手
段134は駆動ベース信号バッファ手段135に六相制
御信号UH’、UL’、VH’、VL’、WH’、W
L’を出力し、駆動ベース信号バッファ手段135はド
ライブ回路104に六相制御信号UH、UL、VH、V
L、WH、WLを出力し、強制同期運転が開始される。
所定の期間、駆動電流が安定している場合は、電流検知
手段132が切換制御手段136に検知信号を出力し、
切換制御手段136が転流制御手段134に切換信号を
出力することによって、定常センサレス運転へ切り換え
られる。
【0050】周期データf1での強制同期運転時におけ
る負荷が、予め設定された負荷と違い小さい場合、永久
磁石回転子103が半ロック状態で回転するため駆動電
流が大きくなる。この場合、起動から所定の時間(T
1)経過後、電流検知手段132が全電流検出電圧VI
から駆動電流を検出し駆動電流が閾電流値より大きい場
合は、強制同期信号生成手段133に検知信号を出力す
る。電流検知手段132から検知信号が入力された強制
同期信号生成手段133は、予め設定された負荷が周期
データf1より小さい周期データf2を強制同期周期デ
ータメモリ手段131から読み出し、周期データf1の
周期を周期データf2の周期に段階的に近づけていきな
がら、強制同期信号VU2、VV2、VW2を転流制御手段1
34に段階的に出力する。所定の期間、駆動電流が安定
している場合は、電流検知手段132が切換制御手段1
36に検知信号を出力し、切換制御手段136が転流制
御手段134に切換信号を出力することによって、定常
センサレス運転へ切り換えられる。
【0051】以上のように、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は、駆動電流を検出
し、駆動電流に対応した周期データを使用することによ
って、起動時の負荷に対応した強制同期運転ができるの
で、脱調等おこさない安定した強制同期運転を行うこと
ができる。
【0052】尚、周期データf2を用いた場合も、駆動
電流が閾電流値より大きい場合は、周期データf3に移
行される。
【0053】本実施の形態においては、周期データはf
1,f2,f3の3つであるが、周期データの数は複数
であれば同様に実施可能である。
【0054】(実施の形態2)次に実施の形態1のブラ
シレスモータの制御装置を用いた実施の形態2における
自吸式ポンプについて説明する。
【0055】図5は本発明の実施の形態2における自吸
式ポンプの要部断面側面図である。
【0056】図5において、101はステータ、103
は永久磁石回転子であり、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その説明を省略
する。
【0057】11は上部に吸込口11a及び吐出口11
bを有する自吸式ポンプのハウジング、12はハウジン
グ11内の空間を吸込口11a側の空間である吸水室1
3と吐出口11b側の空間である吐出室14とに分割す
る仕切り板、12aは仕切り板12の下部に穿設された
通水孔、15は一端が通水孔12a付近に固定されて吐
出室14内に固設された固定軸、16は固定軸15に固
定軸15と同軸に回動自在に外嵌された軸受け部であ
り、周囲部に永久磁石回転子103が固定軸15と同軸
に固定されている。17は固定軸15の両端部に固定さ
れ軸受け部16の軸方向への移動を防止している。18
は吸込側が通水孔12aに対向して吐出室14内に配設
された羽根車であり、軸受け部16に固定軸15と同軸
に固定されている。19は永久磁石103,軸受け部1
6,羽根車18が一体に形設されたロータであり、ステ
ータ101に通電することにより回動する。20は実施
の形態1のドライブ回路104,ゼロクロス点検出部1
20,論理演算手段121等から構成された制御部であ
る。
【0058】尚、本実施の形態2は実施の形態1におけ
るブラシレスモータの制御装置と同様のものを用いてい
る。
【0059】以上のように構成された本実施の形態2に
おける自吸式ポンプについて、以下その動作を説明す
る。
【0060】制御部20がステータ101に通電するこ
とにより、ステータ101に回転磁界が発生し、ロータ
19が回動する。ロータ19が回転することにより、羽
根車18の吸込側が低圧、吐出側が高圧になり、吸込口
11aから流入した流体は、吸水室13,通水孔12
a,羽根車18,吐出室14を経て、吐出口11bから
吐出される。
【0061】以上のような自吸式ポンプの起動時のモー
タ(ステータ101及びロータ19)にかかる負荷は、
自吸式ポンプの内部及び配管に水が満たされている状態
(以下、状態1という),自吸式ポンプの内部に水が満
たされているが配管に水が無い状態(以下、状態2とい
う),自吸式ポンプの内部に水がない状態(以下、状態
3という)の3つの状態に分類することができる。尚、
本実施の形態2における強制同期信号の周期データf
1,f2,f3は状態1,状態2,状態3における負荷
に対応した周期データである。
【0062】この際の、モータへの負荷は状態1が最大
であり、状態3が最小であり、状態2がその中間であ
る。自吸式ポンプの状態は起動毎に状態が変動すること
が多い用途に使用されることが多く、起動時のモータへ
の負荷を特定することが困難である。そこで、起動時の
強制同期運転において、周期の長い(周波数の低い)周
期データf1を選択し強制同期運転を開始し、実施の形
態1と同様に段階的にf2,f3と強制同期信号の周期
データの周期を短い(周波数の高い)ものに変えてい
く。強制同期信号の周期データf1を用いた強制同期運
転時にモータの負荷が予め設定した負荷と違い小さい場
合、永久磁石回転子103が半ロック状態で回転するた
め駆動電流が高くなる。これにより、実施の形態1と同
様に論理演算手段121が負荷が軽いと判断し、強制同
期信号の周期データは周期のより短い周期データ(f
2)へ移行される。これにより、電流値が低くなった場
合は、そのまま定常センサレス運転に移行し、駆動電流
が高いままの場合は、強制同期信号周期データはさらに
短い周期データ(f3)へ移行される。
【0063】以上のように、本発明の実施の形態2にお
ける自吸式ポンプは、起動毎に異なる(状態1,状態
2,状態3における)負荷に対応した強制同期信号の周
期データ(f1,f2,f3)を予め設定しておき負荷
に対応した強制同期信号の周期データで強制同期運転す
るので、運転開始時の自吸式ポンプの状態にかかわらず
(モータへの負荷の大小にかかわらず)、脱調等おこさ
ない安定した強制同期運転を行うことができる。
【0064】
【発明の効果】以上のように本発明のブラシレスモータ
の制御装置及びそれを用いた自吸式ポンプによれば、以
下のような有利な効果を得ることができる。
【0065】請求項1に記載の発明のよれば、変動する
負荷に対応した強制同期信号の周期データで強制同期運
転することで、強制同期運転からセンサレス運転への切
り換えにおいて、駆動電流の増加や脱調のない安定した
切り換えをすることができるブラシレスモータの制御装
置を提供することができる。
【0066】請求項2に記載の発明のよれば、請求項1
の効果に加え、起動時の負荷が大きいことが多い機器に
使用する場合に、適切な周期データに速やかに合わせる
ことができるブラシレスモータの制御装置を提供するこ
とができる。
【0067】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
の効果に加え、起動時の負荷が小さいことが多い機器に
使用する場合に、適切な周期データに速やかに合わせる
ことができるブラシレスモータの制御装置を提供するこ
とができる。
【0068】請求項4に記載の発明によれば、請求項1
の効果に加え、負荷トルクが設定した強制同期信号の周
期データより大きいときに、そのまま周期データを変更
して強制同期運転を行うことができるブラシレスモータ
の制御装置を提供することができる。
【0069】請求項5に記載の発明によれば、請求項1
の効果に加え、負荷トルクが設定した強制同期信号の周
期データより小さいときに、そのまま周期データを変更
して強制同期運転を行うことができるブラシレスモータ
の制御装置を提供することができる。
【0070】請求項6に記載の発明によれば、負荷トル
クが設定した強制同期信号の周期データから大きくずれ
た場合でも一度停止して再起動することにより、安定し
た強制同期運転を行うことができるブラシレスモータの
制御装置を提供することができる。
【0071】請求項7に記載の発明によれば、請求項1
の効果に加え、起動時の負荷が変動することが多い機器
に使用する場合に、適切な周期データに速やかに合わせ
ることができるブラシレスモータの制御装置を提供する
ことができる。
【0072】請求項8に記載の発明によれば、請求項1
乃至7の内何れか一項の効果に加え、モータの負荷に対
応した周期データの強制同期信号を利用することによっ
て、起動時の羽根車への負荷にかかわらず安定して起動
させることができるブラシレスモータの制御装置を用い
た自吸式ポンプ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】本発明の実施の形態1における制御部の機能ブ
ロック図
【図3】強制同期信号の周波数の時間変化と電流値の時
間変化とを負荷毎に示す図
【図4】起動時の強制同期運転から定常センサレス運転
に移行するまでの強制同期信号の周波数の時間変化と電
流値の時間変化とを示す図
【図5】本発明の実施の形態2における自吸式ポンプの
要部断面側面図
【図6】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7】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
【符号の説明】
11 ハウジング 11a 吸込口 11b 吐出口 12 仕切り板 12a 通水孔 13 吸水室 14 吐出室 15 固定軸 16 軸受け部 17 軸受け板 18 羽根車 19 ロータ 20 制御部 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 帰還同期信号生成手段 131 強制同期周期データメモリ手段 132 電流検知手段 133 強制同期信号生成部 134 転流制御手段 135 駆動ベース信号バッファ部 136 切換制御手段 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 VN 性電位 VU、VV、VW 駆動端子電圧 VI 全電流検出電圧 R1 全電流検出抵抗 VU0、VV0、VW0 ゼロクロス点検出信号 VU1、VV1、VW1 帰還同期制御信号 VU2、VV2、VW2 強制同期制御信号 VS 駆動電圧 UH、UL、VH、VL、WH、WL、UH’、U
L’、VH’、VL’、WH’、WL’ 六相制御信号 iu、iv、iw 駆動電流

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の固定子巻線の各端子の電圧と基準電
    圧とを比較する比較手段と、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駆動電圧を印加す
    る駆動電源と、前記ドライブ回路に通電タイミング信号
    を出力する論理演算手段と、を備えたブラシレスモータ
    の制御装置であって、 前記論理演算手段が、起動毎に異なる負荷に対応して設
    定された複数の強制同期信号の周期データを有すること
    を特徴とするブラシレスモータの制御装置。
  2. 【請求項2】前記論理演算手段が、前記複数の強制同期
    信号の周期データのうち周期の長い周期データから順に
    選択し強制同期信号を生成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。
  3. 【請求項3】前記論理演算手段が、前記複数の強制同期
    信号の周期データのうち周期の短い周期データから順に
    選択し強制同期信号を生成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。
  4. 【請求項4】前記論理演算手段が、起動毎に異なる負荷
    に対応して設定された複数の強制同期信号の周期データ
    が記憶された強制同期周期データメモリ手段と、前記ド
    ライブ回路の駆動電流を検出する電流値検知手段と、前
    記駆動電流が一定の電流値以下の場合に負荷トルクが設
    定より大きいとして前記駆動電流を基に前記複数の強制
    同期信号の周期データのうち適正な周期データを選択し
    強制同期信号を生成する強制同期信号生成手段と、を備
    えた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。
  5. 【請求項5】前記論理演算手段が、起動毎に異なる負荷
    に対応して設定された複数の強制同期信号の周期データ
    が記憶された強制同期周期データメモリ手段と、前記ド
    ライブ回路の駆動電流を検出する電流値検知手段と、前
    記駆動電流が一定の電流値以上の場合に負荷トルクが設
    定より小さいとして前記駆動電流を基に前記複数の強制
    同期信号の周期データのうち適正な周期データを選択し
    強制同期信号を生成する強制同期信号生成手段と、を備
    えた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。
  6. 【請求項6】前記適正な周期データを選択する前に一度
    停止し、その後前記適正な周期データに切り換え再起動
    することを特徴とする請求項4又は5に記載のブラシレ
    スモータの制御装置。
  7. 【請求項7】前記論理演算手段が、起動毎に異なる負荷
    に対応して設定された複数の強制同期信号の周期データ
    が記憶された強制同期周期データメモリ手段と、前記ド
    ライブ回路の駆動電流を検出する電流値検知手段と、前
    記複数の強制同期信号の周期データのうち最も長い周期
    の周期データを選択して起動し前記駆動電流が一定の電
    流値より大きい場合は前記最も長い周期の周期データの
    次に長い周期の周期データを選択して強制同期信号を生
    成する強制同期信号生成手段と、を備えたことを特徴と
    する請求項1に記載のブラシレスモータの制御装置。
  8. 【請求項8】羽根車がブラシレスモータによって駆動さ
    れる自吸式のポンプであって、前記ブラシレスモータが
    請求項1乃至7の内何れか一項に記載されたブラシレス
    モータの制御装置によって制御されることを特徴とする
    ブラシレスモータの制御装置を用いた自吸式ポンプ。
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