JP2001268963A - ファンモータ制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファンモータの音・振動を抑制し、しかも消
費電力を抑制する。 【解決手段】 ファン３ｃを回転させるブラシレスＤＣ
モータ３に組み込まれた位置センサ４から出力される位
置信号の周期に基づいて実回転数Ｒｍを算出する回転数
算出部５と、外部から与えられる回転数指令Ｒｍ＊と実
回転数Ｒｍとを入力として両者の偏差を算出し、偏差に
対応するパルス幅指令値Ｖｄを出力する回転数制御演算
部６と、電圧位相進み角Ｐａを出力する電圧位相進み角
設定部７と、位置信号を入力として回転子電気角Ｐｅを
算出する回転子電気角算出部８と、電圧位相進み角Ｐａ
と回転子電気角Ｐｅとを入力としてモータ電圧位相Ｐｘ
を出力するモータ電圧位相決定部９と、パルス幅指令値
Ｖｄとモータ電圧位相Ｐｘとを入力としてドライブ信号
Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗ、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを出力する電圧ベ
クトル演算部１０とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はファンモータ制御
方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、空気
調和機に含まれるファンをブラシレスＤＣモータにより
駆動する場合に適用されるファンモータ制御方法および
その装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、空気調和機に使用されるファンモ
ータにおいて、消費電力低減の観点からブラシレスＤＣ
モータを採用することが多くなってきている。そして、
ファンモータに使用されるブラシレスＤＣモータは、圧
縮機などに使用されるブラシレスＤＣモータと比較して
設置環境が良好であるから、通常は位置センサに安価な
ホールセンサを使用し、１２０度通電方式を採用して駆
動される。

【０００３】さらに説明する。

【０００４】図３０は１２０度通電方式を適用した従来
のファンモータ制御装置を示す概略図である。

【０００５】このファンモータ制御装置は、ゲートドラ
イブ回路からのゲートドライブ信号によってインバータ
主回路の各相の上アームトランジスタ、下アームトラン
ジスタをスイッチングするようにした電圧型ＰＷＭ（パ
ルス幅変調）インバータからの各相出力をブラシレスＤ
Ｃモータの対応する相の固定子巻線に供給し、ブラシレ
スＤＣモータの回転子によりファンを回転させるように
している。

【０００６】そして、ブラシレスＤＣモータの内部に
は、逆起電圧と一定の位相関係にある１２０度毎に配置
されたホールセンサＨｕ、Ｈｖ、Ｈｗが設けられてお
り、これらのホールセンサＨｕ、Ｈｖ、Ｈｗからの出力
信号から電気角６０度毎の位置信号が得られる｛図３１
中（Ａ）参照｝。

【０００７】これらの位置信号を回転数演算部に供給し
て、例えば、位置信号どうしの時間間隔から実回転数Ｒ
ｍの演算を行い、外部から与えられる回転数指令Ｒｍ＊
と算出された実回転数Ｒｍとを回転数制御演算部に供給
することにより、両者の偏差を算出し、算出された偏差
に対応するパルス幅指令値Ｖｄを出力して、１２０度通
電パターン作成部に供給する。この１２０度通電パター
ン制御部には、前記位置信号も供給されているので、位
置信号に対してパターン認識または論理演算を行うこと
によって、１２０度通電を行うためのドライブ信号Ｇ
ｕ、Ｇｖ、Ｇｗ、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを作成することがで
きる｛図３１中（Ｂ）参照｝。

【０００８】ここで、上アームトランジスタに対応する
ドライブ信号Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗのパルス幅は、パルス幅
指令Ｖｄに対してパルス幅変調を行い、調整することが
できる。

【０００９】したがって、これらのドライブ信号により
インバータ主回路の各相のトランジスタのオンオフを行
い、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線に電圧を供給す
る。上記のとおり回転子位置に同期した電圧を固定子巻
線に印加することでブラシレスＤＣモータを駆動し、フ
ァンを回転させることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】１２０度通電方式で駆
動されるブラシレスＤＣモータにおいては、ファン回転
数が定格回転数の時に効率が最適となるようにホールセ
ンサが配置されているので、出力電圧位相は一定であ
る。

【００１１】一方、ファンモータは可変速運転で使用さ
れ、ファンとの共振により音・振動が発生する場合があ
るので、この対策として、使用回転数を限定し、または
防振ゴムなどを使用する必要があるという不都合があ
る。

【００１２】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、ファンモータの音・振動を抑制すること
ができ、しかも消費電力を抑制することができるファン
モータ制御方法およびその装置を提供することを目的と
している。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１のファンモータ
制御方法は、ファンをブラシレスＤＣモータにより駆動
するに当たって、ファン最大回転数において、モータ電
流が最小となる電圧位相進み角を設定し、設定された電
圧位相進み角から回転子電気角に対するモータ電圧位相
を決定する方法である。

【００１４】請求項２のファンモータ制御方法は、ファ
ンをブラシレスＤＣモータにより駆動するに当たって、
ファン定格回転数において、ブラシレスＤＣモータを駆
動する駆動装置の入力が最小となる電圧位相進み角を設
定し、設定された電圧位相進み角から回転子電気角に対
するモータ電圧位相を決定する方法である。

【００１５】請求項３のファンモータ制御方法は、ファ
ンをブラシレスＤＣモータにより駆動するに当たって、
ファン共振回転数において、共振周波数成分が最小とな
る電圧位相進み角を設定し、設定された電圧位相進み角
から回転子電気角に対するモータ電圧位相を決定する方
法である。

【００１６】請求項４のファンモータ制御方法は、ファ
ンをブラシレスＤＣモータにより駆動するとともに、フ
ァンの起動時とファンの通常運転時とで駆動波形を互い
に異ならせるに当たって、駆動波形切替時のファン回転
数において、駆動波形切替時のモータ電流ピーク値が最
小となる電圧位相進み角を設定し、設定された電圧位相
進み角から回転子電気角に対するモータ電圧位相を決定
する方法である。

【００１７】請求項５のファンモータ制御方法は、電気
角周期毎に電気角周波数を算出し、電気角周波数を積分
演算して回転子電気角を算出する方法である。

【００１８】請求項６のファンモータ制御方法は、回転
子１回転毎に回転数を算出し、回転数を積分演算して回
転子電気角を算出する方法である。

【００１９】請求項７のファンモータ制御方法は、位置
信号のばらつきを検出し、位置信号のエッジ検出および
検出されたばらつきを用いて回転子電気角の演算誤差の
補正を行う方法である。

【００２０】請求項８のファンモータ制御方法は、位置
信号読み取り周期と位置信号とが所定回数以上連続して
一致したことを条件として位置信号のエッジ検出を行う
方法である。

【００２１】請求項９のファンモータ制御方法は、前記
ファンとして空気調和機に含まれるものを採用する方法
である。

【００２２】請求項１０のファンモータ制御装置は、フ
ァンをブラシレスＤＣモータにより駆動するものであっ
て、ファン最大回転数において、モータ電流が最小とな
る電圧位相進み角を設定する電圧位相進み角設定手段
と、設定された電圧位相進み角から回転子電気角に対す
るモータ電圧位相を決定するモータ電圧位相決定手段と
を含むものである。

【００２３】請求項１１のファンモータ制御装置は、フ
ァンをブラシレスＤＣモータにより駆動するものであっ
て、ファン定格回転数において、ブラシレスＤＣモータ
を駆動する駆動装置の入力が最小となる電圧位相進み角
を設定する電圧位相進み角設定手段と、設定された電圧
位相進み角から回転子電気角に対するモータ電圧位相を
決定するモータ電圧位相決定手段とを含むものである。

【００２４】請求項１２のファンモータ制御装置は、フ
ァンをブラシレスＤＣモータにより駆動するものであっ
て、ファン共振回転数において、共振周波数成分が最小
となる電圧位相進み角を設定する電圧位相進み角設定手
段と、設定された電圧位相進み角から回転子電気角に対
するモータ電圧位相を決定するモータ電圧位相決定手段
とを含むものである。

【００２５】請求項１３のファンモータ制御装置は、フ
ァンをブラシレスＤＣモータにより駆動するとともに、
ファンの起動時とファンの通常運転時とで駆動波形を互
いに異ならせるものであって、駆動波形切替時のファン
回転数において、駆動波形切替時のモータ電流ピーク値
が最小となる電圧位相進み角を設定する電圧位相進み角
設定手段と、設定された電圧位相進み角から回転子電気
角に対するモータ電圧位相を決定するモータ電圧位相決
定手段とを含むものである。

【００２６】請求項１４のファンモータ制御装置は、フ
ァン回転数に対応する電圧位相進み角を保持する電圧位
相進み角保持手段をさらに含み、前記電圧位相進み角設
定手段として、ファン回転数に応じて電圧位相進み角を
読み込むものを採用するものである。

【００２７】請求項１５のファンモータ制御装置は、前
記電圧位相進み角保持手段として、最大回転数の１／５
以下の回転数毎にファン回転数に対応する電圧位相進み
角を保持するものを採用し、前記電圧位相進み角設定手
段として、ファン回転数に応じて電圧位相進み角を読み
込むとともに、読み込んだ電圧位相進み角からファン回
転数に対応する電圧位相進み角を算出するものを採用す
るものである。

【００２８】請求項１６のファンモータ制御装置は、前
記電圧位相進み角保持手段として、０以上であって、フ
ァン最大回転数以上かつ回転数最大検出値以下の上限回
転数以下のファン回転数に対応する電圧位相進み角を保
持するものを採用するものである。

【００２９】請求項１７のファンモータ制御装置は、電
気角周期毎に電気角周波数を算出し、電気角周波数を積
分演算して回転子電気角を算出する回転子電気角算出手
段をさらに含むものである。

【００３０】請求項１８のファンモータ制御装置は、回
転子１回転毎に回転数を算出し、回転数を積分演算して
回転子電気角を算出する回転子電気角算出手段をさらに
含むものである。

【００３１】請求項１９のファンモータ制御装置は、位
置信号のばらつきを検出し、位置信号のエッジ検出およ
び検出されたばらつきを用いて回転子電気角の演算誤差
の補正を行う誤差補正手段をさらに含むものである。

【００３２】請求項２０のファンモータ制御装置は、位
置信号読み取り周期と位置信号とが所定回数以上連続し
て一致したことを条件として位置信号のエッジ検出を行
うエッジ検出手段をさらに含むものである。

【００３３】請求項２１のファンモータ制御装置は、前
記ファンとして空気調和機に含まれるものを採用するも
のである。

【００３４】

【作用】請求項１のファンモータ制御方法であれば、フ
ァンをブラシレスＤＣモータにより駆動するに当たっ
て、ファン最大回転数において、モータ電流が最小とな
る電圧位相進み角を設定し、設定された電圧位相進み角
から回転子電気角に対するモータ電圧位相を決定するの
であるから、モータ電流を小さくすることができ、ひい
てはファンモータおよびファンモータ駆動装置の発熱を
低減し、信頼性を高めることができる。

【００３５】請求項２のファンモータ制御方法であれ
ば、ファンをブラシレスＤＣモータにより駆動するに当
たって、ファン定格回転数において、ブラシレスＤＣモ
ータを駆動する駆動装置の入力が最小となる電圧位相進
み角を設定し、設定された電圧位相進み角から回転子電
気角に対するモータ電圧位相を決定するのであるから、
駆動装置の入力を小さくすることができ、ひいては電力
消費量を低減することができる。

【００３６】請求項３のファンモータ制御方法であれ
ば、ファンをブラシレスＤＣモータにより駆動するに当
たって、ファン共振回転数において、共振周波数成分が
最小となる電圧位相進み角を設定し、設定された電圧位
相進み角から回転子電気角に対するモータ電圧位相を決
定するのであるから、使用回転数の限定を排除すること
ができ、しかもファン駆動時の騒音・振動を低減するこ
とができる。

【００３７】請求項４のファンモータ制御方法であれ
ば、ファンをブラシレスＤＣモータにより駆動するとと
もに、ファンの起動時とファンの通常運転時とで駆動波
形を互いに異ならせるに当たって、駆動波形切替時のフ
ァン回転数において、駆動波形切替時のモータ電流ピー
ク値が最小となる電圧位相進み角を設定し、設定された
電圧位相進み角から回転子電気角に対するモータ電圧位
相を決定するのであるから、そのまま駆動波形を切り替
えるとモータ電流のピーク値が大きくなるような場合で
あっても、モータ電流のピーク値を小さくすることがで
き、ひいては駆動波形切り替え時の動作不良を低減する
ことができる。

【００３８】請求項５のファンモータ制御方法であれ
ば、電気角周期毎に電気角周波数を算出し、電気角周波
数を積分演算して回転子電気角を算出するのであるか
ら、請求項１から請求項４の何れかの作用に加え、演算
処理能力が低いマイコンなどを用いて十分に電気角演算
を行うことができ、また、簡素な位置センサを採用する
ことができる。

【００３９】請求項６のファンモータ制御方法であれ
ば、回転子１回転毎に回転数を算出し、回転数を積分演
算して回転子電気角を算出するのであるから、請求項１
から請求項４の何れかの作用に加え、位置センサのばら
つきがある場合であっても、安定した回転数を算出で
き、ひいては安定した回転子位置角を算出することがで
きる。

【００４０】請求項７のファンモータ制御方法であれ
ば、位置信号のばらつきを検出し、位置信号のエッジ検
出および検出されたばらつきを用いて回転子電気角の演
算誤差の補正を行うのであるから、請求項１から請求項
６の何れかの作用に加え、正確な回転子電気角を得るこ
とができ、ひいては波形歪みを抑制することができる。

【００４１】請求項８のファンモータ制御方法であれ
ば、位置信号読み取り周期と位置信号とが所定回数以上
連続して一致したことを条件として位置信号のエッジ検
出を行うのであるから、請求項７の作用に加え、ノイズ
の影響を排除して位置信号のエッジの検出精度を高める
ことができる。

【００４２】請求項９のファンモータ制御方法であれ
ば、前記ファンとして空気調和機に含まれるものを採用
するのであるから、空気調和機に適用することにより請
求項１から請求項８の何れかと同様の作用を達成するこ
とができる。

【００４３】請求項１０のファンモータ制御装置であれ
ば、ファンをブラシレスＤＣモータにより駆動するに当
たって、電圧位相進み角設定手段によって、ファン最大
回転数において、モータ電流が最小となる電圧位相進み
角を設定し、モータ電圧位相決定手段によって、設定さ
れた電圧位相進み角から回転子電気角に対するモータ電
圧位相を決定することができる。

【００４４】したがって、モータ電流を小さくすること
ができ、ひいてはファンモータおよびファンモータ駆動
装置の発熱を低減し、信頼性を高めることができる。

【００４５】請求項１１のファンモータ制御装置であれ
ば、ファンをブラシレスＤＣモータにより駆動するに当
たって、電圧位相進み角設定手段によって、ファン定格
回転数において、ブラシレスＤＣモータを駆動する駆動
装置の入力が最小となる電圧位相進み角を設定し、モー
タ電圧位相決定手段によって、設定された電圧位相進み
角から回転子電気角に対するモータ電圧位相を決定する
ことができる。

【００４６】したがって、駆動装置の入力を小さくする
ことができ、ひいては電力消費量を低減することができ
る。

【００４７】請求項１２のファンモータ制御装置であれ
ば、ファンをブラシレスＤＣモータにより駆動するに当
たって、電圧位相進み角設定手段によって、ファン共振
回転数において、共振周波数成分が最小となる電圧位相
進み角を設定し、モータ電圧位相決定手段によって、設
定された電圧位相進み角から回転子電気角に対するモー
タ電圧位相を決定することができる。

【００４８】したがって、使用回転数の限定を排除する
ことができ、しかもファン駆動時の騒音・振動を低減す
ることができる。

【００４９】請求項１３のファンモータ制御装置であれ
ば、ファンをブラシレスＤＣモータにより駆動するとと
もに、ファンの起動時とファンの通常運転時とで駆動波
形を互いに異ならせるに当たって、電圧位相進み角設定
手段によって、駆動波形切替時のファン回転数におい
て、駆動波形切替時のモータ電流ピーク値が最小となる
電圧位相進み角を設定し、モータ電圧位相決定手段によ
って、設定された電圧位相進み角から回転子電気角に対
するモータ電圧位相を決定することができる。

【００５０】したがって、そのまま駆動波形を切り替え
るとモータ電流のピーク値が大きくなるような場合であ
っても、モータ電流のピーク値を小さくすることがで
き、ひいては駆動波形切り替え時の動作不良を低減する
ことができる。

【００５１】請求項１４のファンモータ制御装置であれ
ば、ファン回転数に対応する電圧位相進み角を保持する
電圧位相進み角保持手段をさらに含み、前記電圧位相進
み角設定手段として、ファン回転数に応じて電圧位相進
み角を読み込むものを採用するのであるから、請求項１
０から請求項１３の何れかの作用に加え、実際のファン
モータ制御時の処理を簡単化することができる。

【００５２】請求項１５のファンモータ制御装置であれ
ば、前記電圧位相進み角保持手段として、最大回転数の
１／５以下の回転数毎にファン回転数に対応する電圧位
相進み角を保持するものを採用し、前記電圧位相進み角
設定手段として、ファン回転数に応じて電圧位相進み角
を読み込むとともに、読み込んだ電圧位相進み角からフ
ァン回転数に対応する電圧位相進み角を算出するものを
採用するのであるから、請求項１４の作用に加え、電圧
位相進み角保持手段に保持させておく電圧位相進み角を
少なくすることができる。

【００５３】請求項１６のファンモータ制御装置であれ
ば、前記電圧位相進み角保持手段として、０以上であっ
て、ファン最大回転数以上かつ回転数最大検出値以下の
上限回転数以下のファン回転数に対応する電圧位相進み
角を保持するものを採用するのであるから、請求項１４
または請求項１５の作用に加え、電圧位相進み角保持手
段に必要十分な電圧位相進み角を保持させることができ
る。

【００５４】請求項１７のファンモータ制御装置であれ
ば、電気角周期毎に電気角周波数を算出し、電気角周波
数を積分演算して回転子電気角を算出する回転子電気角
算出手段をさらに含むのであるから、請求項１０から請
求項１６の何れかの作用に加え、演算処理能力が低いマ
イコンなどを用いて十分に電気角演算を行うことがで
き、また、簡素な位置センサを採用することができる。

【００５５】請求項１８のファンモータ制御装置であれ
ば、回転子１回転毎に回転数を算出し、回転数を積分演
算して回転子電気角を算出する回転子電気角算出手段を
さらに含むのであるから、請求項１０から請求項１６の
何れかの作用に加え、位置センサのばらつきがある場合
であっても、安定した回転数を算出でき、ひいては安定
した回転子位置角を算出することができる。

【００５６】請求項１９のファンモータ制御装置であれ
ば、位置信号のばらつきを検出し、位置信号のエッジ検
出および検出されたばらつきを用いて回転子電気角の演
算誤差の補正を行う誤差補正手段をさらに含むのである
から、請求項１０から請求項１８の何れかの作用に加
え、正確な回転子電気角を得ることができ、ひいては波
形歪みを抑制することができる。

【００５７】請求項２０のファンモータ制御装置であれ
ば、位置信号読み取り周期と位置信号とが所定回数以上
連続して一致したことを条件として位置信号のエッジ検
出を行うエッジ検出手段をさらに含むのであるから、請
求項１９の作用に加え、ノイズの影響を排除して位置信
号のエッジの検出精度を高めることができる。

【００５８】請求項２１のファンモータ制御装置であれ
ば、前記ファンとして空気調和機に含まれるものを採用
するのであるから、空気調和機に適用することにより請
求項１０から請求項２０の何れかと同様の作用を達成す
ることができる。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明のファンモータ制御方法およびその装置の実施の態
様を詳細に説明する。

【００６０】図１はこの発明のファンモータ制御装置の
一実施態様である空気調和機用ファンモータ制御装置を
示す概略図である。

【００６１】この空気調和機用ファンモータ制御装置
は、直流電源１を入力とするインバータ主回路２ａから
の出力電圧をブラシレスＤＣモータ３の固定子巻線３ａ
に印加し、ブラシレスＤＣモータ３の回転子３ｂにより
ファン３ｃを回転させるようにしている。そして、ブラ
シレスＤＣモータ３に組み込まれた位置センサ４から出
力される電気角６０度毎の位置信号を入力として、位置
信号の周期に基づいて実回転数Ｒｍを算出する回転数算
出部５と、外部から与えられる回転数指令Ｒｍ＊と実回
転数Ｒｍとを入力として両者の偏差を算出し、偏差に対
応するパルス幅指令値Ｖｄを出力する回転数制御演算部
６と、電圧位相進み角Ｐａを出力する電圧位相進み角設
定部７と、位置信号を入力として回転子電気角Ｐｅを算
出する回転子電気角算出部８と、電圧位相進み角Ｐａと
回転子電気角Ｐｅとを入力としてモータ電圧位相Ｐｘを
出力するモータ電圧位相決定部９と、パルス幅指令値Ｖ
ｄとモータ電圧位相Ｐｘとを入力としてドライブ信号Ｇ
ｕ、Ｇｖ、Ｇｗ、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを出力する電圧ベク
トル演算部１０と、ドライブ信号Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗ、Ｇ
ｘ、Ｇｙ、Ｇｚを入力としてインバータ主回路２ａの各
トランジスタのゲートに供給すべきゲートドライブ信号
を出力するゲートドライブ回路２ｂとを有している。な
お、インバータ主回路２ａおよびゲートドライブ回路２
ｂで電圧形ＰＷＭインバータを構成している。また、ド
ライブ信号Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗはインバータ主回路２ａの
＋側トランジスタに対するゲート信号であり、ドライブ
信号Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚはインバータ主回路２ａの−側ト
ランジスタに対するゲート信号である。

【００６２】図２は回転子電気角Ｐｅと電圧位相進み角
Ｐａとモータ電圧位相Ｐｘとの関係を説明する図であ
り、回転子電気角Ｐｅと電圧位相進み角Ｐａとを加算す
ることにより、モータ電圧位相Ｐｘが得られることが分
かる。

【００６３】図３はファンモータの負荷特性を示す図で
あり、ファン回転数が大きくなるほど軸トルクも大きく
なることが分かる。

【００６４】前記電圧位相進み角設定部７は、ファン最
大回転数においてモータ電流が最小となる電圧位相進み
角を設定し（図４参照）、ファン定格回転数においてイ
ンバータ主回路２ａの入力が最小となる電圧位相進み角
を設定し（図５参照）、ファン共振周波数において共振
周波数成分が最小となる電圧位相進み角を設定し（ファ
ン共振周波数における駆動音の周波数スペクトル解析結
果を示す図６、および騒音レベル−位相角特性を示す図
７参照）、またはファン起動時と通常運転時とで駆動波
形を異ならせることが指示されていることに応答して、
駆動波形切替時の回転数において、駆動波形切替時のモ
ータ電流ピークが最小となる電圧位相進み角を設定する
（駆動波形切替時の電流波形を示す図８、および電圧位
相−モータ電流ピーク値特性を示す図９参照）ものであ
る。

【００６５】上記の構成の空気調和機用ファンモータ制
御装置の作用は次のとおりである。ブラシレスＤＣモー
タ３に設けられた位置センサ４から出力される位置信号
に基づいて回転数算出部５により実回転数Ｒｍを算出
し、回転数制御演算部６により回転数指令Ｒｍ＊との偏
差を算出し、この偏差に対応するパルス幅指令値Ｖｄを
出力する。

【００６６】また、電圧位相進み角設定部７により電圧
位相進み角Ｐａを設定し、回転子電気角算出部８により
算出される回転子電気角Ｐｅと電圧位相進み角Ｐａとを
モータ電圧位相決定部９に供給してモータ電圧位相Ｐｘ
を決定する。

【００６７】そして、パルス幅指令値Ｖｄとモータ電圧
位相Ｐｘとを入力として電圧ベクトル演算部１０により
ドライブ信号Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗ、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを出
力してゲートドライブ回路２ｂに供給し、ゲートドライ
ブ回路２ｂからのゲートドライブ信号によってインバー
タ主回路２ａの各トランジスタをオンオフさせることが
できる。

【００６８】この結果、ブラシレスＤＣモータの回転子
電気角に応じてインバータ主回路２ａの各トランジスタ
をオンオフさせ、ファン３ｃを駆動することができる。

【００６９】この場合において、前記電圧位相進み角設
定部７として、ファン最大回転数においてモータ電流が
最小となる電圧位相進み角を設定するものを採用すれ
ば、ブラシレスＤＣモータ３、インバータ主回路２ａの
発熱を低減し、信頼性を確保することができる。また、
前記電圧位相進み角設定部７として、ファン定格回転数
においてインバータ主回路２ａの入力が最小となる電圧
位相進み角を設定するものを採用すれば、電力消費量を
低減することができる。さらに、前記電圧位相進み角設
定部７として、ファン共振周波数において共振周波数成
分が最小となる電圧位相進み角を設定するものを採用す
れば、ファン駆動時の騒音・振動を低減することができ
る。さらにまた、前記電圧位相進み角設定部７として、
ファン起動時と通常運転時とで駆動波形を異ならせるこ
とが指示されていることに応答して、駆動波形切替時の
回転数において、駆動波形切替時のモータ電流ピークが
最小となる電圧位相進み角を設定するものを採用すれ
ば、駆動波形切替時にモータ電流ピーク値が大きくなる
場合｛図８中（ｂ）参照｝であっても、駆動波形切替時
の動作不良を低減することができる。

【００７０】ただし、これらの場合において、図１０お
よび表１に示すように、上記の各電圧位相進み角設定部
７の処理を反映したファン回転数に対応する電圧位相進
み角を保持する電圧位相進み角テーブル（電圧位相進み
角保持部）を準備しておくことが好ましい。

【００７１】

【表１】

【００７２】そして、この場合には、電圧位相進み角設
定部７によって電圧位相進み角テーブルから電圧位相進
み角を読み出せばよい。もちろん、前記各電圧位相進み
角設定部７を採用した場合と同様の作用を達成すること
ができるほか、電圧位相進み角設定のための処理を簡単
化することができる。

【００７３】また、前記電圧位相進み角テーブルに代え
て、図１１および表２に示すように、最大回転数に対し
て１／５以下の回転数毎に電圧位相進み角を保持する電
圧位相進み角テーブルを採用し、電圧位相進み角設定部
７によって、対象とするファン回転数を挟む２つのファ
ン回転数に対応する電圧位相進み角を読み出し、読み出
された２つの電圧位相進み角に基づく補間演算を行って
対象とするファン回転数に対応する電圧位相進み角を算
出することが可能である。

【００７４】

【表２】

【００７５】具体的には、図１１に示すように、ファン
回転数がＮ２とＮ３との間のＲｍである場合には、次式
の演算を行って電圧位相進み角Ｐａを算出することがで
きる。 Ｐａ＝Ｐａ（Ｎ２）＋［｛Ｐａ（Ｎ３）−Ｐａ（Ｎ
２）｝／（Ｎ３−Ｎ２）］（Ｒｍ−Ｎ２） ただし、Ｐａ（Ｎ３）、Ｐａ（Ｎ２）は、ファン回転数
Ｎ３、Ｎ２における電圧位相進み角である。

【００７６】この場合には、前記電圧位相進み角テーブ
ルを採用した場合と同様の作用を達成することができる
ほか、テーブルの内容を少なくすることができる。

【００７７】また、これらの場合において、電圧位相進
み角テーブルにおける設定範囲としては、最小値を０ｒ
ｐｍに設定し、最大値を、ファン最大回転数以上、かつ
回転数最大検出値以下に設定すればよい。ここで、回転
数最大検出値とは、速度センサ信号または位置センサ信
号から算出される回転数の検出限界（最大値）である。

【００７８】図１２はこの発明のファンモータ制御装置
の他の実施態様である空気調和機用ファンモータ制御装
置を示す概略図である。

【００７９】この空気調和機用ファンモータ制御装置
は、直流電源１を入力とするインバータ主回路２ａから
の出力電圧をブラシレスＤＣモータ３の固定子巻線３ａ
に印加し、ブラシレスＤＣモータ３の回転子３ｂにより
ファン３ｃを回転させるようにしている。そして、ブラ
シレスＤＣモータ３に組み込まれた位置センサ４から出
力される電気角６０度毎の位置信号を入力として電気角
周期Ｔｅを測定する電気角周期測定部１１と、測定され
た電気角周期Ｔｅを入力として電気角周波数Ｆｅを算出
する電気角周期演算部１２と、電気角周波数Ｆｅに基づ
いて実回転数Ｒｍを算出する回転数算出部１３と、外部
から与えられる回転数指令Ｒｍ＊と実回転数Ｒｍとを入
力として両者の偏差を算出し、偏差に対応する電圧振幅
Ｖａを出力する回転数制御演算部１４と、実回転数Ｒｍ
を入力として電圧位相進み角Ｐａを出力する電圧位相進
み角設定部１５と、電気角周波数Ｆｅを入力として回転
子電気角Ｐｅを算出する回転子電気角演算部１６と、電
圧位相進み角Ｐａと回転子電気角Ｐｅとを入力としてモ
ータ電圧位相Ｐｘを出力するモータ電圧位相演算部１７
と、電圧振幅Ｖａとモータ電圧位相Ｐｘとを入力として
ドライブ信号Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗ、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを出
力する電圧ベクトル演算部１８と、ドライブ信号Ｇｕ、
Ｇｖ、Ｇｗ、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを入力としてインバータ
主回路２ａの各トランジスタのゲートに供給すべきゲー
トドライブ信号を出力するゲートドライブ回路２ｂとを
有している。なお、インバータ主回路２ａおよびゲート
ドライブ回路２ｂで電圧形ＰＷＭインバータを構成して
いる。

【００８０】次いで、図１２の構成の空気調和機用ファ
ンモータ制御装置の作用を、図１３に示すタイミングチ
ャート、および図１４、図１５に示すフローチャートを
参照して説明する。なお、図１４に示すフローチャート
の処理は電気角周期検出および積分演算を行うものであ
り、図１５に示すフローチャートの処理は電気角周波数
演算を行うものである。そして、図１４のフローチャー
トの処理は、図１３中（Ｃ）に示す周期カウントクロッ
クの１周期と等しい周期Ｔ１毎の割込処理ＴＭ１で行わ
れ、図１５のフローチャートの処理は、周期Ｔ１よりも
長い周期Ｔ２毎の割込処理ＴＭ２で行われる。また、割
込処理ＴＭ１の優先順位を割込処理ＴＭ２の優先順位よ
りも高く設定している。

【００８１】先ず、電気角周期検出および積分演算を説
明する。

【００８２】ブラシレスＤＣモータ３にはモータ誘起起
電圧と一定の位相関係にある位置センサ４が設けられて
おり、位置センサ４から電気角周期の位置信号が得られ
る｛図１２中（Ａ）（Ｂ）参照｝。

【００８３】ステップＳＰ１において、位置センサ信号
の取り込みを行い、ステップＳＰ２において、周期測定
カウンタＣｔをカウントする｛図１２中（Ｃ）（Ｄ）参
照｝。そして、ステップＳＰ３において、電気角周期を
検出したか否かを判定する。

【００８４】ステップＳＰ３において電気角周期を検出
したと判定された場合には、ステップＳＰ４において、
周期測定カウンタＣｔからカウンタ値Ｔｅを読み取り
（ここで、電気角周期Ｔ１・Ｔｅ［ｓ］が検出でき
る）、ステップＳＰ５において、電気角周波数演算フラ
グを”１”にセットして電気角周波数演算を要求し｛図
１２中（Ｅ）参照｝、ステップＳＰ６において、周期測
定カウンタＣｔのカウンタ値を０にリセットするととも
に、回転子位置推定値Ｘｅを０にリセットする。

【００８５】逆に、ステップＳＰ３において電気角周期
を検出していないと判定された場合には、ステップＳＰ
７において、Ｘｅ（ｋＴ１）＝Ｘｅ（（ｋ−１）Ｔ１）
＋Ｆｅ｛ただし、ｋは整数、Ｘｅ（（ｋ−１）Ｔ１）は
前回の割込処理で求めた回転子位置推定値｝の演算を行
って回転子位置推定値Ｘｅを演算し、ステップＳＰ８に
おいて、回転子位置推定値Ｘｅが周期Ｔ１の逆数（１／
Ｔ１）以上か否かを判定し、１／Ｔ１以上であると判定
された場合には、ステップＳＰ９において、Ｘｅ＝Ｘｅ
−（１／Ｔ１）の演算を行って回転子位置推定値を補正
する。

【００８６】ステップＳＰ６の処理が行われた場合、ス
テップＳＰ８において回転子位置推定値Ｘｅが１／Ｔ１
以上でないと判定された場合、またはステップＳＰ９の
処理が行われた場合には、ステップＳＰ１０において、
Ｋ２・Ｘｅ（ただし、Ｋ２＝３６０／Ｔ１）の演算を行
って回転子電気角Ｐｅ［°］を演算し、ステップＳＰ１
１において、Ｐｅ＋Ｐａの演算を行ってモータ電圧位相
Ｐｘ［°］を演算し、ステップＳＰ１２において、電圧
ベクトルを演算し、そのまま元の処理に戻る。

【００８７】次いで、電気角周波数演算を説明する。

【００８８】ステップＳＰ１において、電気角周波数演
算フラグが”１”であるか否かを判定し、”１”である
と判定された場合には、ステップＳＰ２において、Ｋ１
／Ｔｅ（ただし、Ｋ１＝１／Ｔ１）の演算を行って電気
角周波数Ｆｅ［１／ｓ］を演算し、ステップＳＰ３にお
いて、（６０／ｐ）・Ｆｅ（ただし、ｐは極対数）の演
算を行ってファン回転数（実回転数）Ｒｍ［ｒｐｍ］を
演算し、ステップＳＰ４において、電圧位相進み角Ｐａ
を演算し、ステップＳＰ５において、電気角周波数演算
フラグを”０”にリセットする。

【００８９】ステップＳＰ１において電気角周波数演算
フラグが”１”でないと判定された場合、またはステッ
プＳＰ５の処理が行われた場合には、そのまま元の処理
に戻る。

【００９０】上記の説明から分かるように、電気角周期
毎に電気角周波数の演算を行うのであるから、除算の回
数を減少させることができる。また、演算処理能力が低
い低機能マイコンを用いても十分に回転子電気角演算を
行うことができる。さらに簡素な位置センサを用いた場
合であっても、回転子電気角演算を行うことができる。

【００９１】図１６はこの発明のファンモータ制御装置
のさらに他の実施態様である空気調和機用ファンモータ
制御装置を示す概略図である。

【００９２】この空気調和機用ファンモータ制御装置
は、直流電源１を入力とするインバータ主回路２ａから
の出力電圧をブラシレスＤＣモータ３の固定子巻線３ａ
に印加し、ブラシレスＤＣモータ３の回転子３ｂにより
ファン３ｃを回転させるようにしている。そして、ブラ
シレスＤＣモータ３に組み込まれた位置センサ４から出
力される電気角６０度毎の位置信号を入力として回転子
３ｂの機械角周期Ｔｍを測定する機械角測定部２１と、
測定された機械角周期Ｔｍを入力として回転数Ｒｍを演
算する回転数演算部２２と、回転数Ｒｍを入力として回
転子電気角Ｐｅを演算する回転子電気角演算部２３と、
回転数Ｒｍを入力として電圧位相進み角Ｐａを演算する
電圧位相進み角演算部２４と、外部から与えられる回転
数指令Ｒｍ＊と回転数Ｒｍとを入力として両者の偏差を
算出し、偏差に対応する電圧振幅Ｖａを出力する回転数
制御演算部２５と、回転子電気角Ｐｅと電圧位相進み角
Ｐａとを入力としてモータ電圧位相Ｐｘを演算する電圧
位相演算部２６と、電圧振幅Ｖａとモータ電圧位相Ｐｘ
とを入力としてドライブ信号Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗ、Ｇｘ、
Ｇｙ、Ｇｚを出力する電圧ベクトル演算部２７と、ドラ
イブ信号Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗ、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを入力と
してインバータ主回路２ａの各トランジスタのゲートに
供給すべきゲートドライブ信号を出力するゲートドライ
ブ回路２ｂとを有している。なお、インバータ主回路２
ａおよびゲートドライブ回路２ｂで電圧形ＰＷＭインバ
ータを構成している。

【００９３】次いで、図１６の構成の空気調和機用ファ
ンモータ制御装置の作用を、図１７に示すタイミングチ
ャート、および図１８、図１９に示すフローチャートを
参照して説明する。なお、図１８に示すフローチャート
の処理は回転子電気角演算を行うものであり、図１９に
示すフローチャートの処理はファン回転数演算および電
圧位相進み角演算を行うものである。そして、図１８の
フローチャートの処理は、図１７中（Ｃ）に示す周期カ
ウントクロックの１周期と等しい周期Ｔ１毎の割込処理
ＴＭ１で行われ、図１９のフローチャートの処理は、周
期Ｔ１よりも長い周期Ｔ２毎の割込処理ＴＭ２で行われ
る。また、割込処理ＴＭ１の優先順位を割込処理ＴＭ２
の優先順位よりも高く設定している。

【００９４】先ず、回転子電気角演算を説明する。

【００９５】ブラシレスＤＣモータ３にはモータ誘起起
電圧と一定の位相関係にある位置センサ４が設けられて
おり、位置センサ４から電気角周期の位置信号が得られ
る｛図１７中（Ａ）（Ｂ）参照｝。

【００９６】ステップＳＰ１において、位置センサ信号
の取り込みを行い、ステップＳＰ２において、周期測定
カウンタＣｔをカウントする｛図１７中（Ｃ）（Ｄ）参
照｝。そして、ステップＳＰ３において、電気角周期を
検出したか否かを判定する。

【００９７】ステップＳＰ３において電気角周期を検出
したと判定された場合には、ステップＳＰ４において、
極対数カウンタＣｐをカウントし｛図１７中（Ｅ）参
照｝、ステップＳＰ５において、極対数カウンタＣｐの
カウント値が極対数ｐと等しいか否かを判定する。

【００９８】ステップＳＰ５において、極対数カウンタ
Ｃｐのカウンタ値が極対数ｐと等しいと判定された場合
には、ステップＳＰ６において、周期測定カウンタＣｔ
からカウンタ値Ｔｍを読み取り（ここで、回転子の機械
角周期Ｔ１・Ｔｍ［ｓ］が検出できる）、ステップＳＰ
７において、回転数演算フラグを”１”にセットして回
転数演算を要求し｛図１７中（Ｆ）参照｝、ステップＳ
Ｐ８において、周期測定カウンタＣｔのカウンタ値を０
にリセットし、極対数カウンタＣｐのカウンタ値を０に
リセットし、回転子位置推定値Ｘｅを０にリセットす
る。

【００９９】逆に、ステップＳＰ３において電気角周期
を検出していないと判定された場合、またはステップＳ
Ｐ５において極対数カウンタＣｐのカウンタ値が極対数
ｐと等しくないと判定された場合には、ステップＳＰ９
において、Ｘｅ（ｋＴ１）＝Ｘｅ（（ｋ−１）Ｔ１）＋
Ｆｅ｛ただし、ｋは整数、Ｘｅ（（ｋ−１）Ｔ１）は前
回の割込処理で求めた回転子位置推定値｝の演算を行っ
て回転子位置推定値Ｘｅを演算し、ステップＳＰ１０に
おいて、回転子位置推定値Ｘｅが６０／（ｐ・Ｔ１）以
上か否かを判定し、６０／（ｐ・Ｔ１）以上であると判
定された場合には、ステップＳＰ１１において、Ｘｅ＝
Ｘｅ−６０／（ｐ・Ｔ１）の演算を行って回転子位置推
定値を補正する。

【０１００】ステップＳＰ８の処理が行われた場合、ス
テップＳＰ１０において回転子位置推定値Ｘｅが６０／
ｐ・Ｔ１以上でないと判定された場合、またはステップ
ＳＰ１１の処理が行われた場合には、ステップＳＰ１２
において、Ｋ２・Ｘｅ（ただし、Ｋ２＝３６０・ｐ・Ｔ
１／６０）の演算を行って回転子電気角Ｐｅ［°］を演
算し、ステップＳＰ１３において、Ｐｅ＋Ｐａの演算を
行ってモータ電圧位相Ｐｘ［°］を演算し、ステップＳ
Ｐ１４において、電圧ベクトルを演算し、そのまま元の
処理に戻る。

【０１０１】次いで、ファン回転数演算および電圧位相
進み角演算を説明する。

【０１０２】ステップＳＰ１において、回転数演算フラ
グが”１”であるか否かを判定し、”１”であると判定
された場合には、ステップＳＰ２において、Ｋ１／Ｔｍ
（ただし、Ｋ１＝６０／Ｔ１）の演算を行ってファン回
転数（実回転数）Ｒｍ［ｒｐｍ］を演算し、ステップＳ
Ｐ３において、電圧位相進み角Ｐａを演算し、ステップ
ＳＰ４において、電気角周波数演算フラグを”０”にリ
セットする。

【０１０３】ステップＳＰ１において回転数演算フラグ
が”１”でないと判定された場合、またはステップＳＰ
４の処理が行われた場合には、そのまま元の処理に戻
る。

【０１０４】上記の説明から分かるように、位置センサ
４としてホールセンサを用いた場合、センサ磁石の着磁
やセンサの動作点のばらつきにより電気角周期がずれる
ことがある｛図１７中（Ｂ）参照｝が、安定した回転数
検出値を得るために、ブラシレスＤＣモータ３の極対数
をカウントして｛図１７中（Ｅ）参照｝回転子１回転を
検出し、回転子１回転毎に回転数演算を行うようにして
いる。

【０１０５】したがって、位置センサのばらつきがある
場合であっても、安定した回転数の演算を行うことがで
き、安定した回転子電気角を演算することができる。

【０１０６】図２０はこの発明のファンモータ制御装置
のさらに他の実施態様である空気調和機用ファンモータ
制御装置を示す概略図である。

【０１０７】この空気調和機用ファンモータ制御装置
は、直流電源１を入力とするインバータ主回路２ａから
の出力電圧をブラシレスＤＣモータ３の固定子巻線３ａ
に印加し、ブラシレスＤＣモータ３の回転子３ｂにより
ファン３ｃを回転させるようにしている。そして、ブラ
シレスＤＣモータ３に組み込まれたホールセンサ（誘起
電圧と一定の位相関係にある１２０°毎に配置されたホ
ールセンサ）４から出力されるホールセンサ信号Ｈｕ、
Ｈｖ、Ｈｗを入力として位置信号のエッジを検出する位
置信号エッジ検出部３１と、検出されたエッジパターン
Ｅｐを入力として回転方向Ｒａを検出する回転方向検出
部３２と、検出された位置信号のエッジを入力として回
転子３ｂの機械角周期Ｔｍを測定する機械角測定部３３
と、測定された機械角周期Ｔｍを入力として回転数Ｒｍ
を演算するとともに、回転方向を確定する回転数演算・
回転方向確定部３４と、回転数Ｒｍを入力として回転子
電気角Ｐｅを演算する回転子電気角演算部３５と、回転
数Ｒｍを入力として電圧位相進み角Ｐａを演算する電圧
位相進み角演算部３６と、外部から与えられる回転数指
令Ｒｍ＊と回転数Ｒｍとを入力として両者の偏差を算出
し、偏差に対応する電圧振幅Ｖａを出力する回転数制御
演算部３７と、回転子電気角Ｐｅと電圧位相進み角Ｐａ
とを入力としてモータ電圧位相Ｐｘを演算する電圧位相
演算部３８と、電圧振幅Ｖａとモータ電圧位相Ｐｘとを
入力としてドライブ信号Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗ、Ｇｘ、Ｇ
ｙ、Ｇｚを出力する電圧ベクトル演算部３９と、ドライ
ブ信号Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗ、Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを入力とし
てインバータ主回路２ａの各トランジスタのゲートに供
給すべきゲートドライブ信号を出力するゲートドライブ
回路２ｂと、エッジパターンＥｐを入力とし、かつ回転
子電気角演算部３５との間で位置補正データの授受が行
われる位置補正データ保持部４０（表３参照）とを有し
ている。なお、インバータ主回路２ａおよびゲートドラ
イブ回路２ｂで電圧形ＰＷＭインバータを構成してい
る。

【０１０８】

【表３】

【０１０９】なお、位置補正データ保持部４０には、位
置センサ信号としてのホールセンサ信号のエッジパター
ンに対応する回転子位置補正テーブル値Ｘｓ（Ｅｐ）が
保持されている。

【０１１０】次いで、図２０の構成の空気調和機用ファ
ンモータ制御装置の作用を、図２１に示すタイミングチ
ャート、および図２２、図２３に示すフローチャートを
参照して説明する。なお、図２２に示すフローチャート
の処理は回転子電気角演算および回転子位置補正を行う
ものであり、図２３に示すフローチャートの処理は回転
数演算および電圧位相進み角演算を行うものである。そ
して、図２２のフローチャートの処理は、図２１中
（Ｄ）に示す周期カウントクロックの１周期と等しい周
期Ｔ１毎の割込処理ＴＭ１で行われ、図２２のフローチ
ャートの処理は、周期Ｔ１よりも長い周期Ｔ２毎の割込
処理ＴＭ２で行われる。また、割込処理ＴＭ１の優先順
位を割込処理ＴＭ２の優先順位よりも高く設定してい
る。

【０１１１】先ず、回転子電気角演算および回転子位置
補正を説明する。

【０１１２】ブラシレスＤＣモータ３にはモータ誘起起
電圧と一定の位相関係にあるホールセンサ４が設けられ
ており、ホールセンサ４から電気角周期の位置信号が得
られる｛図２１中（Ａ）（Ｂ）参照｝。

【０１１３】ステップＳＰ１において、位置センサ信号
の取り込みを行い、ステップＳＰ２において、周期測定
カウンタＣｔをカウントする｛図２１中（Ｄ）（Ｅ）参
照｝。そして、ステップＳＰ３において、位置センサ信
号のエッジを検出したか否かを判定する｛図２１中
（Ｃ）参照）｝。

【０１１４】ステップＳＰ３において位置センサ信号の
エッジを検出したと判定された場合には、ステップＳＰ
４において、回転方向Ｒａを検出し、ステップＳＰ５に
おいて、エッジパターンＥｐを検出し、ステップＳＰ６
において、電気角周期が検出されたか否かを判定し、電
気角周期が検出されたと判定されたと判定された場合に
は、ステップＳＰ７において、極対数カウンタＣｐをカ
ウントし｛図１７中（Ｆ）参照｝、ステップＳＰ８にお
いて、極対数カウンタＣｐのカウント値が極対数ｐと等
しいか否かを判定し、極対数カウンタＣｐのカウンタ値
が極対数ｐと等しいと判定された場合には、ステップＳ
Ｐ９において、周期測定カウンタＣｔからカウンタ値Ｔ
ｍを読み取り（ここで、回転子の機械角周期Ｔ１・Ｔｍ
［ｓ］が検出できる）、ステップＳＰ１０において、回
転数演算フラグを”１”にセットして回転数演算を要求
し｛図２１中（Ｇ）参照｝、ステップＳＰ１１におい
て、周期測定カウンタＣｔのカウンタ値を０にリセット
し、極対数カウンタＣｐのカウンタ値を０にリセット
し、回転子位置推定値Ｘｅを０にリセットする。

【０１１５】逆にステップＳＰ３において位置センサ信
号のエッジを検出していないと判定された場合には、ス
テップＳＰ１２において、Ｘｅ（ｋＴ１）＝Ｘｅ（（ｋ
−１）Ｔ１）＋Ｆｅ｛ただし、ｋは整数、Ｘｅ（（ｋ−
１）Ｔ１）は前回の割込処理で求めた回転子位置推定
値｝の演算を行って回転子位置推定値Ｘｅを演算し、ス
テップＳＰ１３において、回転子位置推定値Ｘｅが６０
／（ｐ・Ｔ１）以上か否かを判定し、６０／（ｐ・Ｔ
１）以上であると判定された場合には、ステップＳＰ１
４において、Ｘｅ＝Ｘｅ−６０／（ｐ・Ｔ１）の演算を
行って回転子位置推定値を補正する。

【０１１６】ステップＳＰ６において電気角周期を検出
していないと判定された場合、またはステップＳＰ８に
おいて極対数カウンタＣｐのカウンタ値が極対数ｐと等
しくないと判定された場合には、ステップＳＰ１５にお
いて、回転子位置推定値Ｘｅを演算し、ステップＳＰ１
６において、補正値読み込みフラグが”０”か否かを判
定し、補正値読み込みフラグが”０”であると判定され
た場合には、ステップＳＰ１７において、Ｘｅ＝Ｘｓ
（Ｅｐ）の処理を行って回転子位置の補正を行い、逆
に、ステップＳＰ１６において補正値読み込みフラグ
が”０”でないと判定された場合には、ステップＳＰ１
８において、演算された回転子位置推定値Ｘｅを回転子
位置補正値として読み込む。

【０１１７】ステップＳＰ１１の処理が行われた場合、
ステップＳＰ１３において回転子位置推定値Ｘｅが６０
／ｐ・Ｔ１以上でないと判定された場合、ステップＳＰ
１４の処理が行われた場合、ステップＳＰ１７の処理が
行われた場合、またはステップＳＰ１８の処理が行われ
た場合には、ステップＳＰ１９において、Ｋ２・Ｘｅ
（ただし、Ｋ２＝３６０・ｐ・Ｔ１／６０）の演算を行
って回転子電気角Ｐｅ［°］を演算し、ステップＳＰ２
０において、Ｐｅ＋Ｐａの演算を行ってモータ電圧位相
Ｐｘ［°］を演算し、ステップＳＰ２１において、電圧
ベクトルを演算し、そのまま元の処理に戻る。

【０１１８】次いで、ファン回転数演算および電圧位相
進み角演算を説明する。

【０１１９】ステップＳＰ１において、回転数演算フラ
グが”１”であるか否かを判定し、”１”であると判定
された場合には、ステップＳＰ２において、Ｋ１／Ｔｍ
（ただし、Ｋ１＝６０／Ｔ１）の演算を行ってファン回
転数（実回転数）Ｒｍ［ｒｐｍ］を演算し、ステップＳ
Ｐ３において、回転方向を確定し（Ｒｄ＝Ｒａ）、ステ
ップＳＰ４において、電圧位相進み角Ｐａを演算し、ス
テップＳＰ５において、電気角周波数演算フラグを”
０”にリセットし、ステップＳＰ６において、回転数が
安定したか否かを判定し、安定していると判定された場
合には、ステップＳＰ７において、位置補正データがセ
ット中か否かを判定し、セット中であると判定された場
合には、ステップＳＰ８において、補正値読み込みフラ
グを”１”にセットする。

【０１２０】逆に、ステップＳＰ６において回転数が安
定していないと判定された場合、またはステップＳＰ７
において位置補正データがセット中でないと判定された
場合には、ステップＳＰ９において、補正値読み込みフ
ラグを”０”にセットする。

【０１２１】ステップＳＰ１において回転数演算フラグ
が”１”でないと判定された場合、ステップＳＰ８の処
理が行われた場合、またはステップＳＰ９の処理が行わ
れた場合には、そのまま元の処理に戻る。

【０１２２】上記の説明から分かるように、誘起電圧と
一定の位相関係にある１２０°毎に配置されたホールセ
ンサ４を用いた場合、センサ磁石の着磁、センサの動作
点のばらつき、センサ取り付けのばらつきにより電気角
周期および各センサ出力位相がずれることがある｛図２
１中（Ｂ）参照｝が、この実施態様においては、ホール
センサ信号のばらつきを検出し、検出した値を用いて回
転子電気角演算時の演算誤差を補正することができる。

【０１２３】したがって、演算誤差に起因する波形歪み
を抑制することができる。

【０１２４】上記の実施態様における、位置センサ信号
のエッジ検出については、位置センサ信号確定回数ｎ回
以上連続一致で確定することが好ましい。

【０１２５】さらに説明する。

【０１２６】図２４はｎ＝２の場合におけるエッジ検出
の確定｛図２４中（ａ）参照｝、およびｎ＝４の場合に
おけるエッジ検出の確定｛図２４中（ｂ）参照｝を説明
する図である。

【０１２７】図２４中（ａ）においては、エッジ検出の
確定を早期に実現することができるが、位置センサ信号
読み取り周期の２倍の期間にわたるノイズの影響を受け
た場合に、ノイズによってエッジを誤検出してしまう。
逆に、図２４中（ｂ）においては、エッジ検出の確定ま
での所要時間が長くなるが、上記のノイズの影響を受け
た場合であってもエッジを誤検出することはない。した
がって、ノイズの影響とエッジ確定までの所要時間とを
考慮してｎの値を決定すればよい。

【０１２８】図２５はｎの値に対するノイズ検出確率の
一例を示す図であり、ｎを４以上に設定することによっ
てノイズ検出確率をほぼ０にできることが分かる。

【０１２９】したがって、この場合には、ｎ＝４に設定
することが最も好ましい。ただし、ノイズ検出確率は検
出回路および周辺回路によって異なるので、ｎの最適値
は、空気調和機用ファンモータ制御装置毎に設定するこ
とが必要になる。

【０１３０】また、空気調和機用ファンを駆動するブラ
シレスＤＣモータは、通常、位置センサとして安価なホ
ールセンサを採用し、１２０度通電方式で駆動される。
しかし、演算などにより回転子電気角が得られる場合に
は、ファンモータ駆動音を抑制するのに効果がある正弦
波通電により駆動を行うことが好ましい。

【０１３１】電圧形ＰＷＭインバータにおいて正弦波通
電を行う場合、電圧ベクトルの出力タイミングにより、
図２７に示すように、２アームチョッピング方式と３ア
ームチョッピング方式とが挙げられるが、インバータ主
回路のスイッチング回数が少ない２アームチョッピング
方式の方がドライバ損失が小さくなる（図２８参照）。

【０１３２】図２６および表４は電圧形ＰＷＭインバー
タの電圧ベクトルを示す図、図２９および表５は正弦波
通電を行うための電圧ベクトルパターンを説明する図で
ある。なお、τａ、τｂ、τｃは、それぞれ電圧ベクト
ルｖａ、ｖｂ、ｖｃの出力時間であり、τｂ＝Ｖａ・ｓ
ｉｎ（π／３−θ）、τｃ＝Ｖａ・ｓｉｎθ、τａ＝Ｔ
ｃａｒ−τｂ−τｃである。

【０１３３】

【表４】

【０１３４】

【表５】

【０１３５】したがって、電圧位相に応じて図２９に従
って電圧ベクトルを演算し、ブラシレスＤＣモータ３を
駆動するためのドライブ信号Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗ、Ｇｘ、
Ｇｙ、Ｇｚを生成し、ドライブ信号によってインバータ
主回路２ａのトランジスタのオンオフを行ってブラシレ
スＤＣモータ３の固定子巻線３ａに電圧を印加し、ブラ
シレスＤＣモータを駆動することができる。ここで、ブ
ラシレスＤＣモータ３の固定子巻線３ａへの印加電圧の
大きさは回転数制御演算により求められる電圧振幅Ｖａ
で調整する。

【０１３６】以上の説明から分かるように、２アームチ
ョッピング方式の正弦波駆動でファンモータを駆動する
ことにより、モータ駆動音を抑制し、かつドライバ損失
を少なくすることができる。したがって、インバータ主
回路をパッケージ化して熱的余裕が小さくなっている空
気調和機用ファンモータ制御装置に好適である。

【０１３７】

【発明の効果】請求項１の発明は、モータ電流を小さく
することができ、ひいてはファンモータおよびファンモ
ータ駆動装置の発熱を低減し、信頼性を高めることがで
きるという特有の効果を奏する。

【０１３８】請求項２の発明は、駆動装置の入力を小さ
くすることができ、ひいては電力消費量を低減すること
ができるという特有の効果を奏する。

【０１３９】請求項３の発明は、使用回転数の限定を排
除することができ、しかもファン駆動時の騒音・振動を
低減することができるという特有の効果を奏する。

【０１４０】請求項４の発明は、そのまま駆動波形を切
り替えるとモータ電流のピーク値が大きくなるような場
合であっても、モータ電流のピーク値を小さくすること
ができ、ひいては駆動波形切り替え時の動作不良を低減
することができるという特有の効果を奏する。

【０１４１】請求項５の発明は、請求項１から請求項４
の何れかの効果に加え、演算処理能力が低いマイコンな
どを用いて十分に電気角演算を行うことができ、また、
簡素な位置センサを採用することができるという特有の
効果を奏する。

【０１４２】請求項６の発明は、請求項１から請求項４
の何れかの効果に加え、位置センサのばらつきがある場
合であっても、安定した回転数を算出でき、ひいては安
定した回転子位置角を算出することができるという特有
の効果を奏する。

【０１４３】請求項７の発明は、請求項１から請求項６
の何れかの効果に加え、正確な回転子電気角を得ること
ができ、ひいては波形歪みを抑制することができるとい
う特有の効果を奏する。

【０１４４】請求項８の発明は、請求項７の効果に加
え、ノイズの影響を排除して位置信号のエッジの検出精
度を高めることができるという特有の効果を奏する。

【０１４５】請求項９の発明は、空気調和機に適用する
ことにより請求項１から請求項８の何れかと同様の効果
を奏する。

【０１４６】請求項１０の発明は、モータ電流を小さく
することができ、ひいてはファンモータおよびファンモ
ータ駆動装置の発熱を低減し、信頼性を高めることがで
きるという特有の効果を奏する。

【０１４７】請求項１１の発明は、駆動装置の入力を小
さくすることができ、ひいては電力消費量を低減するこ
とができるという特有の効果を奏する。

【０１４８】請求項１２の発明は、使用回転数の限定を
排除することができ、しかもファン駆動時の騒音・振動
を低減することができるという特有の効果を奏する。

【０１４９】請求項１３の発明は、そのまま駆動波形を
切り替えるとモータ電流のピーク値が大きくなるような
場合であっても、モータ電流のピーク値を小さくするこ
とができ、ひいては駆動波形切り替え時の動作不良を低
減することができるという特有の効果を奏する。

【０１５０】請求項１４の発明は、請求項１０から請求
項１３の何れかの効果に加え、実際のファンモータ制御
時の処理を簡単化することができるという特有の効果を
奏する。

【０１５１】請求項１５の発明は、請求項１４の効果に
加え、電圧位相進み角保持手段に保持させておく電圧位
相進み角を少なくすることができるという特有の効果を
奏する。

【０１５２】請求項１６の発明は、請求項１４または請
求項１５の効果に加え、電圧位相進み角保持手段に必要
十分な電圧位相進み角を保持させることができるという
特有の効果を奏する。

【０１５３】請求項１７の発明は、請求項１０から請求
項１６の何れかの効果に加え、演算処理能力が低いマイ
コンなどを用いて十分に電気角演算を行うことができ、
また、簡素な位置センサを採用することができるという
特有の効果を奏する。

【０１５４】請求項１８の発明は、請求項１０から請求
項１６の何れかの効果に加え、位置センサのばらつきが
ある場合であっても、安定した回転数を算出でき、ひい
ては安定した回転子位置角を算出することができるとい
う特有の効果を奏する。

【０１５５】請求項１９の発明は、請求項１０から請求
項１８の何れかの効果に加え、正確な回転子電気角を得
ることができ、ひいては波形歪みを抑制することができ
るという特有の効果を奏する。

【０１５６】請求項２０の発明は、請求項１９の効果に
加え、ノイズの影響を排除して位置信号のエッジの検出
精度を高めることができるという特有の効果を奏する。

【０１５７】請求項２１の発明は、空気調和機に適用す
ることにより請求項１０から請求項２０の何れかと同様
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のファンモータ制御装置の一実施態様
である空気調和機用ファンモータ制御装置を示す概略図
である。

【図２】回転子電気角と電圧位相進み角と電圧位相との
関係を説明する図である。

【図３】ファンモータ負荷特性を示す図である。

【図４】電圧位相−モータ電流特性を示す図である。

【図５】電圧位相−ドライバ入力特性を示す図である。

【図６】ファン共振回転数における駆動音の周波数スペ
クトル解析結果を示す図である。

【図７】騒音レベル−位相角特性を示す図である。

【図８】運転切替炉起通電波形を示す図である。

【図９】モータ電流−電圧位相進み角特性を示す図であ
る。

【図１０】電圧位相進み角テーブルの内容の一例を示す
図である。

【図１１】電圧位相進み角テーブルの内容の他の例を示
す図である。

【図１２】この発明のファンモータ制御装置の他の実施
態様である空気調和機用ファンモータ制御装置を示す概
略図である。

【図１３】図１２の空気調和機用ファンモータ制御装置
の各部の信号波形を示す図である。

【図１４】電気角周期検出および積分演算を説明するフ
ローチャートである。

【図１５】電気角周波数演算を説明するフローチャート
である。

【図１６】この発明のファンモータ制御装置のさらに他
の実施態様である空気調和機用ファンモータ制御装置を
示す概略図である。

【図１７】図１６の空気調和機用ファンモータ制御装置
の各部の信号波形を示す図である。

【図１８】回転子電気角演算を説明するフローチャート
である。

【図１９】ファン回転数演算および電圧位相進み角演算
を説明するフローチャートである。

【図２０】この発明のファンモータ制御装置のさらに他
の実施態様である空気調和機用ファンモータ制御装置を
示す概略図である。

【図２１】図２０の空気調和機用ファンモータ制御装置
の各部の信号波形を示す図である。

【図２２】回転子電気角演算および回転子位置補正を説
明するフローチャートである。

【図２３】回転数演算および電圧位相進み角演算を説明
するフローチャートである。

【図２４】ｎ＝２に設定した場合、およびｎ＝４に設定
した場合における位置信号エッジ検出を説明する図であ
る。

【図２５】ｎの値に対するノイズ検出確率の一例を示す
図である。

【図２６】電圧ベクトルを説明する図である。

【図２７】２アームチョッピング方式と３アームチョッ
ピング方式とを説明する図である。

【図２８】２アームチョッピング方式と３アームチョッ
ピング方式とのドライバ損失−モータ電流特性を示す図
である。

【図２９】電圧ベクトルパターンを説明する図である。

【図３０】従来の空気調和機用ファンモータ制御装置の
構成を示す概略図である。

【図３１】図３０の空気調和機用ファンモータ制御装置
の各部の信号波形を示す図である。

【符号の説明】

２ａ インバータ主回路 ３ ブラシレスＤＣモータ ３ｃ ファン ７ 電圧位相進み角設定部 ９ モータ電圧位相決定部 １６、２３、３５ 回転
子電気角演算部 ３１ 位置信号エッジ検出部

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファン（３ｃ）をブラシレスＤＣモータ
   （３）により駆動する方法であって、 ファン最大回転数において、モータ電流が最小となる電
   圧位相進み角を設定し、設定された電圧位相進み角から
   回転子電気角に対するモータ電圧位相を決定することを
   特徴とするファンモータ制御方法。
2. 【請求項２】 ファン（３ｃ）をブラシレスＤＣモータ
   （３）により駆動する方法であって、 ファン定格回転数において、ブラシレスＤＣモータを駆
   動する駆動装置の入力が最小となる電圧位相進み角を設
   定し、設定された電圧位相進み角から回転子電気角に対
   するモータ電圧位相を決定することを特徴とするファン
   モータ制御方法。
3. 【請求項３】 ファン（３ｃ）をブラシレスＤＣモータ
   （３）により駆動する方法であって、 ファン共振回転数において、共振周波数成分が最小とな
   る電圧位相進み角を設定し、設定された電圧位相進み角
   から回転子電気角に対するモータ電圧位相を決定するこ
   とを特徴とするファンモータ制御方法。
4. 【請求項４】 ファン（３ｃ）をブラシレスＤＣモータ
   （３）により駆動するとともに、ファン（３ｃ）の起動
   時とファン（３ｃ）の通常運転時とで駆動波形を互いに
   異ならせる方法であって、 駆動波形切替時のファン回転数において、駆動波形切替
   時のモータ電流ピーク値が最小となる電圧位相進み角を
   設定し、設定された電圧位相進み角から回転子電気角に
   対するモータ電圧位相を決定することを特徴とするファ
   ンモータ制御方法。
5. 【請求項５】 電気角周期毎に電気角周波数を算出し、
   電気角周波数を積分演算して回転子電気角を算出する請
   求項１から請求項４の何れかに記載のファンモータ制御
   方法。
6. 【請求項６】 回転子１回転毎に回転数を算出し、回転
   数を積分演算して回転子電気角を算出する請求項１から
   請求項４の何れかに記載のファンモータ制御方法。
7. 【請求項７】 位置信号のばらつきを検出し、位置信号
   のエッジ検出および検出されたばらつきを用いて回転子
   電気角の演算誤差の補正を行う請求項１から請求項６の
   何れかに記載のファンモータ制御方法。
8. 【請求項８】 位置信号のエッジ検出は、位置信号読み
   取り周期と位置信号とが所定回数以上連続して一致した
   ことを条件として行う請求項７に記載のファンモータ制
   御方法。
9. 【請求項９】 前記ファン（３ｃ）は空気調和機に含ま
   れるものである請求項１から請求項８の何れかに記載の
   ファンモータ制御方法。
10. 【請求項１０】 ファン（３ｃ）をブラシレスＤＣモー
    タ（３）により駆動する装置であって、 ファン最大回転数において、モータ電流が最小となる電
    圧位相進み角を設定する電圧位相進み角設定手段（７）
    と、 設定された電圧位相進み角から回転子電気角に対するモ
    ータ電圧位相を決定するモータ電圧位相決定手段（９）
    とを含むことを特徴とするファンモータ制御装置。
11. 【請求項１１】 ファン（３ｃ）をブラシレスＤＣモー
    タ（３）により駆動する装置であって、 ファン定格回転数において、ブラシレスＤＣモータ
    （３）を駆動する駆動装置（２ａ）の入力が最小となる
    電圧位相進み角を設定する電圧位相進み角設定手段
    （７）と、 設定された電圧位相進み角から回転子電気角に対するモ
    ータ電圧位相を決定するモータ電圧位相決定手段（９）
    とを含むことを特徴とするファンモータ制御装置。
12. 【請求項１２】 ファン（３ｃ）をブラシレスＤＣモー
    タ（３）により駆動する装置であって、 ファン共振回転数において、共振周波数成分が最小とな
    る電圧位相進み角を設定する電圧位相進み角設定手段
    （７）と、 設定された電圧位相進み角から回転子電気角に対するモ
    ータ電圧位相を決定するモータ電圧位相決定手段（９）
    とを含むことを特徴とするファンモータ制御装置。
13. 【請求項１３】 ファン（３ｃ）をブラシレスＤＣモー
    タ（３）により駆動するとともに、ファン（３ｃ）の起
    動時とファン（３ｃ）の通常運転時とで駆動波形を互い
    に異ならせる装置であって、 駆動波形切替時のファン回転数において、駆動波形切替
    時のモータ電流ピーク値が最小となる電圧位相進み角を
    設定する電圧位相進み角設定手段（７）と、設定された
    電圧位相進み角から回転子電気角に対するモータ電圧位
    相を決定するモータ電圧位相決定手段（９）とを含むこ
    とを特徴とするファンモータ制御装置。
14. 【請求項１４】 ファン回転数に対応する電圧位相進み
    角を保持する電圧位相進み角保持手段をさらに含み、前
    記電圧位相進み角設定手段（７）は、ファン回転数に応
    じて電圧位相進み角を読み込むものである請求項１０か
    ら請求項１３の何れかに記載のファンモータ制御装置。
15. 【請求項１５】 前記電圧位相進み角保持手段は、最大
    回転数の１／５以下の回転数毎にファン回転数に対応す
    る電圧位相進み角を保持するものであり、前記電圧位相
    進み角設定手段（７）は、ファン回転数に応じて電圧位
    相進み角を読み込むとともに、読み込んだ電圧位相進み
    角からファン回転数に対応する電圧位相進み角を算出す
    るものである請求項１４に記載のファンモータ制御装
    置。
16. 【請求項１６】 前記電圧位相進み角保持手段は、０以
    上であって、ファン最大回転数以上かつ回転数最大検出
    値以下の上限回転数以下のファン回転数に対応する電圧
    位相進み角を保持するものである請求項１４または請求
    項１５に記載のファンモータ制御装置。
17. 【請求項１７】 電気角周期毎に電気角周波数を算出
    し、電気角周波数を積分演算して回転子電気角を算出す
    る回転子電気角算出手段（１６）をさらに含む請求項１
    ０から請求項１６の何れかに記載のファンモータ制御装
    置。
18. 【請求項１８】 回転子１回転毎に回転数を算出し、回
    転数を積分演算して回転子電気角を算出する回転子電気
    角算出手段（２３）（３５）をさらに含む請求項１０か
    ら請求項１６の何れかに記載のファンモータ制御装置。
19. 【請求項１９】 位置信号のばらつきを検出し、位置信
    号のエッジ検出および検出されたばらつきを用いて回転
    子電気角の演算誤差の補正を行う誤差補正手段（４０）
    をさらに含む請求項１０から請求項１８の何れかに記載
    のファンモータ制御装置。
20. 【請求項２０】 位置信号読み取り周期と位置信号とが
    所定回数以上連続して一致したことを条件として位置信
    号のエッジ検出を行うエッジ検出手段（３１）をさらに
    含む請求項１９に記載のファンモータ制御装置。
21. 【請求項２１】 前記ファン（３ｃ）は空気調和機に含
    まれるものである請求項１０から請求項２０の何れかに
    記載のファンモータ制御装置。