JP2002510960A - 電子的コミュテーション転流付き多相直流ｄｃモータの制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 子的コミュテーション転流付き多相直流ＤＣモータの制御方法によれば、位相選択回路（４）を用いてコミュテーション転流識別のためコミュテーション転流識別回路（５）に供給されるその都度唯１つのフェーズ位相のみを選択する。各々のコミュテーション転流の識別された後ごとに、モノフロップ（７）により生ぜしめられた一定の持続時間（ｔ_-ｂｌａｎｋ）のスイッチング信号（９）により、位相弁別回路（６）が、ひいては、これによりコミュテーション転流ロジック（３）がシフトされる。このことは、コミュテーション転流ロジック（３）により具現化されたシーケンシャルなスイッチング装置の形態で、モータ（１）の回転方向に無関係に行われる。従って、特定方向でのモータ（１）の回転の際、各位相ごとに１２０°の一定の電流流通角が達成される。逆方向でのモータの回転の際当該の方法により、個々の位相の著しく異なる電流流通角が得られ、ここでそれらの、著しく異なる電流流通角によっては、個々の位相にて誘起されたそのつど所属の電圧の特性経過に依存して逆トルクが生ぜしめられる。この逆トルクにより、停止状態へのモータの制動、及び特定方向での確実な始動が生ぜしめられる。ここで、図１に示す電子回路は、２つの回転方向を区別しない。この理由により、逆回転状態からの確実な始動を可能にするため付加的な電子技術ないし回路コストが不要である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の背景技術 本発明は、電子的コミュテーション転流付き多相直流ＤＣモータの制御方法及
び装置であって、前記直流ＤＣモータの巻線相が、スイッチング手段を介して所
属のシーケンス順序で直流電圧源とに接続可能であり、前記スイッチング手段は
、電子的コミュテーション転流装置により制御されるようにし、ここで、逆の回
転方向に回転するモータの制動のためと、モータを特定方向へ再始動させるため
の手段を有するようにした当該の多相直流ＤＣモータの制御方法及び装置に関す
る。

【０００２】 技術水準 そのような方法及び装置はロバートボッシュ社ROBERTBOSCH GmbHのＤＥ４４１
９３５１Ａ１から公知である。

【０００３】 電子的コミュテーション転流される直流モータ、殊に多相同期モータは、それ
の小型の構成に基づき屡々自動車中に、例えば、ヒータ及び／又は空調ブロアモ
ータにて使用される。ここで欠点となるのは、前記モータが、遮断状態にて、ロ
ータ軸上に取付けられたベンチレータホイールを介して逆の回転方向に回転し得
ることである。、モータの逆の回転方向は、例えば、車両中のせき止め圧力及び
／又は空気流により生ぜしめられ得る。電子的コミュテーション転流される同期
モータのロータには、ブラシが欠除しているので、わずかな摩擦−これは、もっ
ぱら空気抵抗と支承部摩擦とから成る−しか対抗的逆向きに生じないので、その
ようなモータは、それの最大回転数まで逆方向に回転し得る。モータにより例え
ばブロアを作動させるため逆方向に回転するそのようなモータを投入しようとす
る場合、そのモータは、回転子がどのよな位置を丁度とっているかに応じて、正
しい回転方向で、又は、規定方向とは逆向きに高速回転する。

【０００４】 公知の装置及び公知の方法によれば、ロータの逆方向回転中ステータの巻線相
内に誘起された電圧が限界値と比較され、比較の結果に応じて、巻線相への所定
の通電が行われる。モータのロータの逆方向回転の際の巻線相へ所定の通電は、
ロータの所期のアクティブな制動を行わせるためのものである。殊に、１つの所
定の巻線相内に、そして、次の次の（uebernaechst）巻線相内に誘起された電圧
を、限界値と比較することにより識別された逆方向回転の後、当該の所定の巻線
相に接続された電力トランジスタの投入により、その巻線相は、作動電圧と接続
され、その結果、ロータ内にて回転する永久磁石の磁界に逆向きの磁界が形成さ
れ、ここで、ロータの逆の回転が制動されるように逆向きの磁界が形成されるの
である。公知の方法において確実な制動作用が達成されるため、制動に際して相
電流の周波数が巻線相における誘起電圧の半部に相応するように配慮される。こ
の理由により、電子回路は両回転方向を区別しなければならず、逆方向回転から
の確実な始動を可能にするには付加的な部品コストを要する。

【０００５】 発明の要約 本発明の課題とするところは、部外からの影響に基づき逆方向に回転するモー
タを、いずれの任意の投入時点でもそれの逆方向回転の状態から制動させ、それ
にひきつづいて、それの特定有意方向に始動し、ここで当該の機能のため、モー
タの回転方向を区別する付加的な構成ユニットを必要としない電子的コミュテー
ション転流される多相直流ＤＣモータの制御方法及び装置を提供することにある
。

【０００６】 前記課題は、本発明によれば、次のような方法ステップを有する方法の構成要
件により解決される、即ち、第１のステップにて、それぞれの時点で、その都度
唯１つのフェーズ位相のみを選択し、第２のステップにて、コミュテーション転
流識別を実施し、ここで、所属のモータ巻線中に、選択されたフェーズ位相にて
誘起された電圧を、基準電圧と比較し、第３のステップにて、コミュテーション
転流の識別された後、選択されたフェーズ位相及びコミュテーション転流装置に
よりコミュテーション転流すべきフェーズ位相を所定のシーケンスで１ステップ
だけシフトさせ、その結果、各フェーズ位相に対して、特定方向へのモータの回
転の際一定の電流流通角を調整セッティングし、そして、各フェーズ位相に対し
て、逆の方向へのモータの回転の際、著しく異なる電流流通角を調整セッティン
グし、前記の著しく異なる電流流通角により、所属の誘起されたフェーズ相電圧
に依存して逆方向に対向する方向に向いたトルクを生じさせるのである。

【０００７】 更に、前記課題は、本発明の装置の構成要件により次のようにして解決される
、即ち、電子的コミュテーション転流付き多相直流ＤＣモータの制御装置であっ
て、モータに接続された電力スイッチを有し、該電力スイッチは、モータの個々
の巻線相に、直流電圧源から導出された、所定のシーケンスのパルス化直流電圧
を供給するものであり、電力スイッチ部を、所定のシーケンスに相応して制御す
るコミュテーション転流ロジックを有し、そして、モータを逆方向から制動し、
これを特定方向へ再始動させる手段を有している当該の直流ＤＣモータの制御装
置において、 モータ巻線に接続されていて、それぞれの時点で、その都度唯１つのフェーズ
位相のみを選択する位相選択回路が設けられており、前記位相選択回路は、コミ
ュテーション転流ロジックに接続されている位相弁別回路から出力信号の供給を
受けるものであり、 位相選択回路により選択されたフェーズ位相を供給されるコミュテーション転
流識別回路を有し、該コミュテーション転流識別回路は、所属のモータ巻線中に
選択されたフェーズ位相にて誘起された電圧を、基準電圧と比較することにより
、コミュテーション転流を識別し、そして、コミュテーション転流識別信号を生
じさせるように構成されており、 位相弁別回路、ひいては、コミュテーション転流ロジックは、各コミュテーシ
ョン転流識別信号に対して、コミュテーション識別回路により所定のシーケンス
で１ステップだけシフトされ、その結果、各フェーズ位相に対して、特定方向へ
のモータの回転の際一定の電流流通角を調整セッティングし、そして、各フェー
ズ位相に対して、逆の方向へのモータの回転の際、著しく異なる電流流通角を調
整セッティングし、前記の著しく異なる電流流通角により、所属の誘起されたフ
ェーズ相電圧に依存して逆方向に対向する方向に向いたトルクを生じさせるよう
に構成されているのである。

【０００８】 本発明のさらなる有利な構成要件、特徴事項及び課題は、６−相−同期モータ
に適用した図示の実施例の記載から明らかである。

【０００９】 各図は次の通である。

【００１０】 図１は、６−相−同期モータを制御するための本発明の装置の１実施例のブロ
ック接続図である。

【００１１】 図２Ａ−Ｄは、それぞれ、特定有意方向への回転の際、図１に示す制御装置に
より６−相−同期モータの６つの巻線相中に生じる誘起電圧、特定方向でモータ
の回転の際コミュテーション転流に対して得られる個々の巻線相における誘起電
圧、位相セレクタの選択時間及び遮断阻止時間並びに、６−相−同期モータ内に
結果として生じる逆方向トルクを全体的に３６０°の電気角に亘って示す。

【００１２】 図３Ａ−Ｄは、図２と同種のダイヤグラムを示し、但し、逆方向でのモータの
回転に対して示してある。

【００１３】 図１に示す同期モータ１は、全部で６つの相ないし位相を有し、それらの位相
は、それぞれ６０°の電気角だけ位相ずれしている。モータ１の６つの巻線相は
、一方では電力スイッチ部２の電力スイッチに接続されており、他方では、位相
選択回路４に接続されている。電力スイッチ部２は、コミュテーション転流ロジ
ック３により制御される。位相選択回路４により、各時点にて６つの位相のうち
唯１つのみが選択され、コミュテーション転流識別回路５に供給される。コミュ
テーション転流識別回路５は、所属のモータ巻線中で、位相選択回路４により選
択された位相内にて誘起された電圧を、基準電圧Ｕｒｅｆと比較することにより
コミュテーション転流を識別し、そこで、コミュテーション転流識別信号８を発
生する。コミュテーション転流識別信号８によりモノフロップ７がトリがされ、
このモノフロップ７は、接続時間ｔ_-ｂｌａｎｋの出力パルス９を発生し、この
出力パルス９は、反転された形態でモノフロップに供給され、その結果この位相
選択回路は、出力パルスの持続時間ｔ_-ｂｌａｎｋ中モノフロップにより遮断阻
止される。それにより誤ったコミュテーション転流が回路される。それと同時に
モノフロップ７の出力パルス９により位相弁別器６が１つの状態だけシフトされ
る。位相弁別器６の出力パルスは、コミュテーション転流ロジック３、そして亦
、位相選択回路４に直接作用する。

【００１４】 図１に示す、電子的コミュテーション転流される６−相−同期モータ１の制御
のためのモータ制御装置により、つぎのような機能作用が生ぜしめられる。即ち
各フェーズ位相に対して、特定方向へのモータの回転の際一定の電流流通角を調
整セッティングし、そして、各フェーズ位相に対して、逆の方向へのモータ１の
回転の際、著しく異なる電流流通角を調整セッティングし、前記の著しく異なる
電流流通角により、各相ないし位相にて所属の誘起されたフェーズ相電圧の特性
経過に依存して逆方向に対向する方向に向いたトルクを生じさせるという機能作
用が生ぜしめられる。

【００１５】 次に、図１に示すモータ制御装置の動作機能及び作用を、特定方向でのモータ
作動に対する６−相−同期モータの例に即して図２を用いて詳しく説明する。

【００１６】 特定方向での回転 モータ１は、それぞれ６０°電気的に位相ずれした全部で６つのフェーズない
し位相から成る。永久磁石を備えたロータの回転のため、図２Ａに示すように、
Ｕ⇒／Ｗ⇒Ｖ⇒／Ｕ⇒Ｗ⇒／Ｖの順序で順次連続して個々の位相が給電される。
位相弁別器６は、時点Ｔ０にて、位相／Ｕ以外の全ての位相を排除除去する。従
って、位相選択回路４は、位相／Ｕの誘起電圧を、コミュテーション転流識別回
路５へ転送する。時点Ｔ１にて、ロータの回転運動により惹起された位相／Ｕの
誘起電圧が、基準電圧Ｕｒｅｆにより与えられる基準限界値を下回る。そこで、
コミュテーション転流識別回路５は、それの出力信号８により、モノフロップ７
をトリガし、このモノフロップ７は、固定した持続時間ｔ_-ｂｌａｎｋの出力信
号９を生じさせ、この出力信号９により、位相弁別回路６が１つの状態だけシフ
トされる。それと同時に、位相選択回路４は、モノフロップパルス９の持続時間
ｔ_-ｂｌａｎｋの間、遮断阻止され、誤コミュテーション転流が回避される。

【００１７】 位相弁別回路の出力信号は、コミュテーション転流ロジック３へ直接作用する
。そこで、コミュテーション転流ロジック３は、位相／Ｗをオフ遮断し、位相／
Ｕをオン投入する。モノフロップパルス９の持続時間ｔ_-ｂｌａｎｋの経過誤、
位相選択回路４は、位相Ｗに対してイネーブリング状態になる。従って、コミュ
テーション転流識別回路８は、位相Ｗにおける誘起電圧が基準電圧Ｕｒｅｆによ
り与えられた限界値を下回ると、電流給電は、先に述べたように位相Ｖから位相
Ｗへ切換えられる。当該の過程は、各位相ごとに１２０°の同じ電流流通角のも
とで、全部で６回電気的全波に対して繰返される（図２Ｂ参照）。

【００１８】 図２Ｄには、クロスしたハッチングで示す領域は、２つの位相でのトルク形成
の様子を示す。従って、本発明の制御装置の作用、働きにより、特定方向で回転
するモータに、複数の位相に亘って一定のトルクが作用する。

【００１９】 図３Ａ〜３Ｄに示すダイヤグラムは、同様に、３６０°の電気角に亘って、本
は本発明の制御装置におり制御されるモータの動作の様子を逆回転方向で作動し
た場合に対して示す。

【００２０】 逆回転方向での回転 位相弁別回路６は、各コミュテーション転流パルスごとに、即ち、モノフロッ
プ７の出力パルス９ごとに１つの状態だけシフトする。このことは各コミュテー
ション転流パルス９がどの位相によりトリガされるかに無関係に行われる。ロー
タの逆回転の場合、図３Ａに示すように個々の位相の順序が逆になる。即ち、 Ｕ⇒／Ｖ⇒Ｗ⇒／Ｕ⇒Ｖ⇒／Ｗ。

【００２１】 時点Ｔ０では、位相／Ｗは、位相選択回路４により導通接続される。位相／Ｗ
における誘起電圧が、基準電圧Ｕｒｅｆにより与えられた限界値を下回ると、コ
ミュテーション転流識別パルス８が、モノフロップ７に加えられ、モノフロップ
７は、持続時間ｔ_-ｂｌａｎｋの出力パルス９を発生し、この出力パルス９は位
相弁別回路６に加わる。この位相弁別回路６は、電流通電を位相／Ｖから位相／
Ｗへ切換える。持続時間ｔ_-ｂｌａｎｋの経過後、位相選択回路４により、位相
Ｖがコミュテーション転流識別のため選択される。この時点にて、位相Ｖにおけ
る誘起電圧は、既にＵｒｅｆにより与えられた限界値以下になっており、それに
より直ちに１つのコミュテーション転流パルスがトリガされる。位相弁別回路６
のシフトにより、位相Ｕから位相Ｖへの電流通電の切換がなされる。位相選択回
路４は、持続時間ｔ_-ｂｌａｎｋの経過後コミュテーション転流識別のため位相
／Ｕを選択する。誘電電圧／ＵもＵｒｅｆにより表された限界値以下になってい
るので、コミュテーション転流識別回路５も直ちにコミュテーション転流を識別
する。図３から明らかなように、３６０°の電気角内で全部で６つないし６回の
コミュテーション転流が行われ、それらのコミュテーション転流のシーケンス順
序は、特定方向でのモータの回転の際のシーケンスと同じである。逆方向でのモ
ータの回転の際の図３に示す動作と、図２に即して説明した特定方向でのモータ
の回転の際の動作との本来の相違点は、図３Ｂから明らかなように個々の位相の
異なった大きさの電流流通角である。

【００２２】 生成トルク（図３Ｄにおけるクロスハチングで示した領域）の方向は、誘起電
圧の極性に依存する。正の誘起電圧の場合、逆方向の回転運動を阻止する逆方向
トルクが生ぜしめられる。誘起電圧のそれぞれ所属の経過と電流流通角との対比
から明らかなように、逆回転の場合における長いないし大きな電流流通角によっ
ては、逆回転方向におけるトルクより大の逆トルクが生ぜしめられる。これによ
り、モータの迅速な制動及びひきつづいての、特定方向での自動的始動が行われ
る。

【００２３】 本発明による電子的コミュテーション転流付き多相直流ＤＣモータの制御方法
によれば、位相選択回路４を用いてコミュテーション転流識別のためコミュテー
ション転流識別回路５に供給されるその都度唯１つのフェーズ位相のみを選択す
る。各々のコミュテーション転流の識別された後ごとに、モノフロップ７により
生ぜしめられた一定の持続時間ｔ_-ｂｌａｎｋのスイッチング信号９により、位
相弁別回路６が、ひいては、これによりコミュテーション転流ロジック３がシフ
トされる。このことは、コミュテーション転流ロジック３により具現化されたシ
ーケンシャルなスイッチング装置の形態で、モータ１の回転方向に無関係に行わ
れる。従って、特定方向でのモータ１の回転の際、各位相ごとに１２０°の一定
の電流流通角が達成される。逆方向でのモータの回転の際当該の方法により、個
々の位相の著しく異なる電流流通角が得られ、ここでそれらの、著しく異なる電
流流通角によっては、個々の位相にて誘起されたその都度所属の電圧の特性経過
に依存して逆トルクが生ぜしめられる。この逆トルクにより、停止状態へのモー
タの制動、及び特定方向での確実な始動が生ぜしめられる。ここで、図１に示す
電子回路は、２つの回転方向を区別しない。この理由により、逆回転状態からの
確実な始動を可能にするため付加的な電子技術ないし回路コストが不要である。

【００２４】 本発明の多相直流モータの制御のための方法及び装置は、前述の実施例に限定
されない。殊に、モータの巻線相（Wicklungsstraenge）ないし相もしくはフェ
ーズ位相（Phasen）の数は何等の限定を受けるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ６−相−同期モータを制御するための本発明の装置の１実施例のブロック接続
図である。

【図２】 それぞれ、特定有意方向への回転の際、図１に示す制御装置により６−相−同
期モータの６つの巻線相中に生じる誘起電圧、特定方向でコミュテーション転流
に対して生じる個々の巻線相における電流流通角、位相セレクタの選択時間及び
遮断阻止時間並びに、６−相−同期モータ内に結果として生じる逆方向トルクを
３６０°の電気角に亘って示すダイヤグラムの特性波形図。

【図３】 図２と同種のダイヤグラムを示し、但し、逆方向でのモータの回転に対して示
してある特性波形図。

【符号の説明】

１ モータ、 ２ 電力スイッチ部、 ３ コミュテーション転流ロジック、
４ 位相検出器、 ５ コミュテーション転流識別回路、 ６ 位相弁別器、
７ モノフロップ、 ８ コミュテーション転流識別パルス、 ９ 出力パル
ス

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 り、停止状態へのモータの制動、及び特定方向での確実 な始動が生ぜしめられる。ここで、図１に示す電子回路 は、２つの回転方向を区別しない。この理由により、逆 回転状態からの確実な始動を可能にするため付加的な電 子技術ないし回路コストが不要である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子的コミュテーション転流付き多相直流ＤＣモータの制御
   方法であって、前記直流ＤＣモータの巻線相が、スイッチング手段を介して所定
   のシーケンス順序で直流電圧源に接続可能であり、前記スイッチング手段は、電
   子的コミュテーション転流装置により制御されるようにし、ここで、逆の回転方
   向に回転するモータの制動のためと、モータを特定方向へ再始動させるための手
   段を有するようにした当該の多相直流ＤＣモータの制御方法において、 第１のステップにて、それぞれの時点で、その都度唯１つのフェーズ位相のみ
   を選択し、 第２のステップにて、コミュテーション転流識別を実施し、ここで、所属のモ
   ータ巻線中に、選択されたフェーズ位相にて誘起された電圧を、基準電圧と比較
   し、 第３のステップにて、コミュテーション転流の識別された後、選択されたフェ
   ーズ位相及びコミュテーション転流装置によりコミュテーション転流すべきフェ
   ーズ位相を所定のシーケンスで１ステップだけシフトさせ、その結果、各フェー
   ズ位相に対して、特定方向へのモータの回転の際一定の電流流通角を調整セッテ
   ィングし、そして、各フェーズ位相に対して、逆の方向へのモータの回転の際、
   著しく異なる電流流通角を調整セッティングし、前記の著しく異なる電流流通角
   により、所属の誘起されたフェーズ相電圧に依存して逆方向に対向する方向に向
   いたトルクを生じさせることを特徴とする電子的コミュテーション転流される多
   相直流ＤＣモータの制御方法。
2. 【請求項２】 モータの両方向に対して所定のシーケンスが同じものである
   請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 電子的コミュテーション転流付き多相直流ＤＣモータの制御
   装置であって、モータ（１）に接続された電力スイッチ（２）を有し、該電力ス
   イッチ（２）は、モータ（１）の個々の巻線相に、直流電圧源から導出された、
   所定のシーケンスのパルス化直流電圧を供給するものであり、電力スイッチ部（
   ２）を、所定のシーケンスに相応して制御するコミュテーション転流ロジック（
   ３）を有し、そして、モータ（１）を逆方向から制動し、これを特定方向へ再始
   動させる手段（４〜７）を有している当該の直流ＤＣモータの制御装置において
   、 モータ巻線に接続されていて、それぞれの時点で、その都度唯１つのフェーズ
   位相のみを選択する位相選択回路（４）が設けられており、前記位相選択回路（
   ４）は、コミュテーション転流ロジック（３）に接続されている位相弁別回路（
   ６）から出力信号の供給を受けるものであり、 位相選択回路（４）により選択されたフェーズ位相を供給されるコミュテーシ
   ョン転流識別回路（５）を有し、該コミュテーション転流識別回路（５）は、所
   属のモータ巻線中に選択されたフェーズ位相にて誘起された電圧を、基準電圧と
   比較することにより、コミュテーション転流を識別し、そして、コミュテーショ
   ン転流識別信号（８）を生じさせるように構成されており、 位相弁別回路（６）、ひいては、コミュテーション転流ロジック（３）は、各
   コミュテーション転流識別信号（８）に対して、コミュテーション識別回路（５
   ）により所定のシーケンスで１ステップだけシフトされ、その結果、各フェーズ
   位相に対して、特定方向へのモータの回転の際一定の電流流通角を調整セッティ
   ングし、そして、各フェーズ位相に対して、逆の方向へのモータの回転の際、著
   しく異なる電流流通角を調整セッティングし、前記の著しく異なる電流流通角に
   より、所属の誘起されたフェーズ相電圧に依存して逆方向に対向する方向に向い
   たトルクを生じさせるように構成されていることを特徴とする電子的コミュテー
   ション転流付き多相直流ＤＣモータの制御装置。
4. 【請求項４】 コミュテーション転流識別信号（８）によりトリガされるモ
   ノフロップ（７）が設けられており、該モノフロップ（７）は、位相弁別回路を
   シフトさせる所定の持続時間（ｔ_-ｂｌａｎｋ）のスイッチング信号（９）を生
   じさせるように構成されており、前記スイッチング信号（９）により同時に位相
   選択回路（４）は、所定の持続時間中阻止遮断されるように構成されていること
   を特徴とする請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 位相弁別回路（６）及びコミュテーション転流ロジック（３
   ）は、シーケンシャル順次のスイッチング装置を形成していることを特徴とする
   請求項３又は４記載の装置。
6. 【請求項６】 位相弁別回路（６）及びコミュテーション転流ロジック（３
   ）のシフトは、モータ（１）の回転方向に無関係に行われるように構成されてい
   ることを特徴とする請求項３から５項までのうち何れか１項記載の装置。
7. 【請求項７】 モータ（１）は、６−相−同期モータであり、コミュテーシ
   ョン転流ロジック（３）により制御される、電力スイッチ部（２）の所定のコミ
   ュテーション転流シーケンスは、Ｕ⇒／Ｗ⇒Ｖ⇒／Ｕ⇒Ｗ⇒／Ｖ．．．等々であ
   ることを特徴とする請求項３から６項までのうち何れか１項記載の装置。
8. 【請求項８】 モノフロップ（７）のスイッチング信号（９）の所定の持続
   時間（ｔ_-ｂｌａｎｋ）は、６−相−同期モータの場合において、ほぼ１５度の
   電気角に相応することを特徴とする請求項７記載の装置。