JP2003209988A

JP2003209988A - ブラシレスモータ駆動システム、ブラシレスモータ駆動方法、及びコンピュータプログラム

Info

Publication number: JP2003209988A
Application number: JP2002006672A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kanie; 徹雄蟹江
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】ブラシレスモータに供給される電圧／電流の
高周波成分による損失を抑えつつ、電圧利用率を高くす
ることにより、ブラシレスモータをより高効率化するブ
ラシレスモータ駆動技術を提供する。【解決手段】本発明によるブラシレスモータ駆動シス
テムは、ブラシレスモータ（１）と、ブラシレスモータ
（１）を駆動するインバータ（４）と、制御装置（９）
とを備えている。制御装置（９）は、（ａ）ブラシレス
モータ（１）の回転数が第１回転数範囲（Ｎ_ｓ４）にあ
るとき、通電角が１２０°よりも大きく１５０°以下で
あり、且つ、矩形波をブラシレスモータ（１）に供給す
るようにインバータ（４）を制御するステップと、
（ｂ）ブラシレスモータ（１）の回転数が前記第１回転
数範囲（Ｎ_ｓ４）よりも高い第２回転数範囲（Ｎ_ｓ５）
にあるとき、ＰＷＭ制御により生成した疑似正弦波をブ
ラシレスモータ（１）に供給するようにインバータ
（４）を制御するステップとを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスモータ
駆動システム及びブラシレスモータ駆動方法に関する。
本発明は、特に、複数の制御方法のうちの一の駆動方法
が選択的に使用されてブラシレスモータを駆動するブラ
シレスモータ駆動システム及びブラシレスモータ駆動方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転界磁形のブラシレスモータは、数十
ｋＷ以下の中小容量範囲で高効率を実現するモータとし
て広く使用される。ブラシレスモータの回転子の界磁に
は、永久磁石が使用される。従って、界磁磁束を発生す
るための界磁電流は消費されず、結果として、高効率を
実現できる。

【０００３】ブラシレスモータの駆動方法は、ブラシレ
スモータの特性に大きな影響を及ぼす。このため、ブラ
シレスモータの特性の向上のために、様々な駆動方法が
提案されている。

【０００４】公開特許公報（特開平８−１９６０９６）
には、比較的簡単な制御方法によって電力効率を向上す
ることを目的とするブラシレスＤＣモータ駆動用インバ
ータ装置が開示されている。当該ブラシレスＤＣモータ
駆動用インバータ装置は、インバータ通電角を１２０°
以上１８０°未満に設定する通電角制御手段を備えてい
る。

【０００５】公開特許公報（特開平４−２７５０９１）
には、運転効率の低下を招くことなくブラシレスモータ
の回転数を所望の値に確実に設定することができるブラ
シレスモータの駆動制御装置が開示されている。

【０００６】特許公報（特公昭６０−７４７６）には、
交流機を駆動するＰＷＭ変調インバータの制御装置が開
示されている。当該制御装置は、交流機の速度が低いと
き、インバータにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）動
作を行わせ、交流機の速度が高いとき、インバータに方
形波動作を行わせる。当該特許公報（特公昭６０−７４
７６）には、インバータの出力電圧のレベルが低く且つ
交流機速度が低い時にはＰＷＭ動作が望ましいが、イン
バータの最大出力電圧並びに、交流機の最高速度を得る
ためには、インバータの方形波動作が要求される旨が開
示されている。類似した技術として、公開特許公報（特
開２０００−５０６８６）には、疑似正弦波電圧と矩形
波電圧の双方を交流電動機に印加することができる交流
電動機の駆動制御装置が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ブラ
シレスモータに供給される電圧／電流の高周波成分によ
る損失を抑えつつ、電圧利用率を高くすることにより、
ブラシレスモータをより高効率化するブラシレスモータ
駆動技術を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、高効率である回転数
範囲を広くするためのブラシレスモータ駆動技術を提供
することにある。

【０００９】本発明の更に他の目的は、コストをより低
減するためのブラシレスモータの駆動技術を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下に、[発明の実施の
形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決す
るための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特
許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載との
対応関係を明らかにするために付加されている。但し、
付加された番号・符号は、[特許請求の範囲]に記載され
ている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

【００１１】本発明によるブラシレスモータ駆動システ
ムは、ブラシレスモータ（１）と、ブラシレスモータ
（１）を駆動するインバータ（４）と、制御装置（９）
とを備えている。制御装置（９）は、（ａ）ブラシレス
モータ（１）の回転数が第１回転数範囲（Ｎ_ｓ４）にあ
るとき、通電角が１２０°よりも大きく１５０°以下で
あり、且つ、半周期ごとに単一の矩形パルスを含んで構
成される矩形波をブラシレスモータ（１）に供給するよ
うにインバータ（４）を制御するステップと、（ｂ）ブ
ラシレスモータ（１）の回転数が前記第１回転数範囲
（Ｎ_ｓ４）よりも高い第２回転数範囲（Ｎ_ｓ５）にある
とき、ＰＷＭ制御により生成した疑似正弦波をブラシレ
スモータ（１）に供給するようにインバータ（４）を制
御するステップとを実行する。

【００１２】前記（ａ）ステップから前記（ｂ）ステッ
プへの移行は、前記矩形波の通電角が１３０°以上１５
０°以下である状態で行われることが好ましい。

【００１３】前記矩形波の通電角は、ブラシレスモータ
（１）の回転数に応答して制御されることが好ましい。

【００１４】当該ブラシレスモータ駆動システムは、更
に、ブラシレスモータ（１）の電機子を流れる電機子電
流を測定する電流測定器（７ｕ、７ｖ、７ｗ）と、回転
子からうける磁気的相互作用によりブラシレスモータ
（１）の電機子に誘起される誘起電圧を測定する電圧測
定器（８）とを備え、制御装置（９）は、ブラシレスモ
ータ（１）の回転数が第１回転数範囲（Ｎ_ｓ４）にある
とき、誘起電圧に応答してインバータ（４）を制御し、
且つ、ブラシレスモータ（１）の回転数が第２回転数範
囲（Ｎ_ｓ５）にあるとき、前記電機子電流に応答してイ
ンバータ（４）を制御することが好ましい。

【００１５】電流測定器（７ｕ、７ｖ、７ｗ）は、カレ
ントトランスであることが好ましい。

【００１６】制御装置（９）は、（ｃ）ブラシレスモー
タ（１）の回転数が第１回転数範囲（Ｎ_ｓ４）よりも低
い第３回転数範囲（Ｎ_ｓ３）にあるとき、通電角が実質
的に１２０°であり、且つ、実質的に等しいパルス幅を
有する等幅矩形パルスからなる等幅矩形波をブラシレス
モータ（１）に供給するようにインバータ（４）を制御
するステップを実行することが好ましい。

【００１７】制御装置（９）は、（ｄ）ブラシレスモー
タ（１）の回転数が第３回転数範囲（Ｎ_ｓ３）よりも低
い第４回転数範囲（Ｎ_ｓ２）にあるとき、通電角が１２
０°よりも大きく１５０°以下であり、且つ、振幅が前
記矩形波と異なる他の矩形波をブラシレスモータ（１）
に供給するようにインバータ（４）を制御するステップ
を実行することが好ましい。

【００１８】前記矩形波の振幅は、実質的に、前記他の
矩形波の振幅の２倍であることが好ましい。

【００１９】制御装置（９）は、（ｅ）ブラシレスモー
タ（１）の回転数が第４回転数範囲（Ｎ_ｓ２）よりも低
い第５回転数範囲（Ｎ_ｓ１）にあるとき、通電角が実質
的に１２０°であり、且つ、実質的に等しいパルス幅を
有し、且つ、振幅が前記等幅矩形パルスと異なる他の等
幅矩形パルスからなる他の等幅矩形波をブラシレスモー
タ（１）に供給するようにインバータ（４）を制御する
ステップを実行することが好ましい。

【００２０】前記等幅矩形パルスの振幅は、実質的に、
前記他の等幅矩形パルスの振幅の２倍であることが好ま
しい。

【００２１】本発明によるブラシレスモータ駆動システ
ムは、ブラシレスモータ（１）と、ブラシレスモータ
（１）を駆動するインバータ（４）と、制御装置（９）
とを備えている。制御装置（９）は、（ｆ）ブラシレス
モータ（１）の回転数が第６回転数範囲（Ｎ_ｓ１、Ｎ
_ｓ３）にあるとき、実質的に等しいパルス幅を有する複
数の等幅矩形パルスからなる等幅矩形波をブラシレスモ
ータ（１）に供給するようにインバータ（４）を制御す
るステップと、（ｇ）ブラシレスモータ（１）の回転数
が第６回転数範囲（Ｎ_ｓ１、Ｎ_ｓ３）よりも高い第７回
転数範囲（Ｎ_ｓ５）にあるとき、ＰＷＭ制御により生成
した疑似正弦波をブラシレスモータ（１）に供給するよ
うにインバータ（４）を制御するステップとを実行す
る。

【００２２】本発明によるブラシレスモータ駆動システ
ムは、回転子と電機子とを備えたブラシレスモータ
（１）と、ブラシレスモータ（１）に電力を供給するイ
ンバータ（４）と、ブラシレスモータ（１）の電機子を
流れる電機子電流を測定する電流測定器（７ｕ、７ｖ、
７ｗ）と、前記回転子からうける磁気的相互作用により
前記電機子に誘起される誘起電圧を測定する電圧測定器
（８）と、制御装置（９）とを備えている。制御装置
（９）は、ブラシレスモータ（１）の回転数が第８回転
数範囲（Ｎ_ｓ１〜Ｎ_ｓ４）にあるとき、前記誘起電圧に
応答してインバータ（４）を制御し、且つ、ブラシレス
モータ（１）の回転数が第８回転数範囲（Ｎ_ｓ _１〜Ｎ
_ｓ４）より高い第９回転数範囲（Ｎ_ｓ５）にあるとき、
前記電機子電流に応答してインバータ（４）を制御す
る。

【００２３】電流測定器（７ｕ、７ｖ、７ｗ）は、カレ
ントトランスであることが好ましい。

【００２４】本発明によるブラシレスモータ駆動システ
ムは、ブラシレスモータ（１）と、ブラシレスモータ
（１）を駆動するインバータ（４）と、制御装置（９）
とを備えている。制御装置（９）は、（ｈ）ブラシレス
モータ（１）の回転数が第１０回転数範囲（Ｎ_ｓ２）に
あるとき、通電角が１２０°よりも大きく１５０°以下
である矩形波をブラシレスモータ（１）に供給するよう
にインバータ（４）を制御するステップと、（ｉ）ブラ
シレスモータ（１）の回転数が前記第１０回転数範囲
（Ｎ_ｓ２）よりも高い第１１回転数範囲（Ｎ_ｓ４）にあ
るとき、通電角が１２０°よりも大きく１５０°以下で
あり、且つ、前記矩形波と振幅が異なる他の矩形波をブ
ラシレスモータ（１）に供給するようにインバータ
（４）を制御するステップとを実行する。

【００２５】前記他の矩形波の振幅は、ほぼ、前記矩形
波の振幅の２倍であることが好ましい。

【００２６】制御装置（９）は、更に、（ｉ’）ブラシ
レスモータ（１）の回転数が前記第１０回転数範囲（Ｎ
_ｓ２）よりも高く前記第１１回転数範囲（Ｎ_ｓ４）より
も低い第１２回転数範囲（Ｎ _ｓ３）にあるとき、実質的
に等しいパルス幅を有する複数の等幅矩形パルスからな
る等幅矩形波をブラシレスモータ（１）に供給するよう
にインバータ（４）を制御するステップを実行すること
が好ましい。第１０回転数範囲（Ｎ_ｓ２）と第１１回転
数範囲（Ｎ_ｓ４）との間にある第１２回転数範囲（Ｎ
_ｓ３）において、等幅矩形波をブラシレスモータ（１）
に供給することにより、第１０回転数範囲（Ｎ_ｓ２）か
ら第１１回転数範囲（Ｎ_ｓ４）までの回転数範囲にわた
って、ブラシレスモータ（１）に供給される電圧の実効
値を連続的にすることが可能であり、スムーズなブラシ
レスモータ（１）の駆動が可能になる。

【００２７】本発明によるブラシレスモータ駆動方法
は、（ｊ）ブラシレスモータ（１）の回転数が第１回転
数範囲（Ｎ_ｓ４）にあるとき、通電角が１２０°よりも
大きく１５０°以下であり、且つ、半周期に単一の矩形
パルスを含んで構成される矩形波をブラシレスモータ
（１）に供給して駆動するステップと、（ｋ）ブラシレ
スモータ（１）の回転数が第１回転数範囲（Ｎ_ｓ４）よ
りも高い第２回転数範囲（Ｎ_ｓ５）にあるとき、ＰＷＭ
制御により生成した疑似正弦波をブラシレスモータ
（１）に供給して駆動するステップとを備えている。

【００２８】本発明によるブラシレスモータ駆動方法
は、（ｑ）ブラシレスモータ（１）の回転数が第６回転
数範囲（Ｎ_ｓ１、Ｎ_ｓ３）にあるとき、実質的に等しい
パルス幅を有する複数の等幅矩形パルスからなる等幅矩
形波をブラシレスモータ（１）に供給するステップと、
（ｒ）ブラシレスモータ（１）の回転数が第６回転数範
囲（Ｎ_ｓ１、Ｎ_ｓ３）よりも高い第７回転数範囲（Ｎ
_ｓ５）にあるとき、ＰＷＭ制御により生成した疑似正弦
波をブラシレスモータ（１）に供給するステップとを備
えている。

【００２９】本発明によるブラシレスモータ駆動方法
は、（ｓ）ブラシレスモータ（１）の電機子に電力を供
給するステップと、（ｔ）前記電機子を流れる電機子電
流を測定するステップと、（ｕ）ブラシレスモータ
（１）の回転子からうける磁気的相互作用により前記電
機子に誘起される誘起電圧を測定するステップと、
（ｖ）ブラシレスモータ（１）の回転数が第８回転数範
囲（Ｎ_ｓ１〜Ｎ_ｓ４）にあるとき、前記誘起電圧に応答
してインバータ（４）を制御するステップと、（ｗ）ブ
ラシレスモータ（１）の回転数が第８回転数範囲（Ｎ
_ｓ１〜Ｎ_ｓ４）より高い第９回転数範囲（Ｎ_ｓ５）にあ
るとき、前記電機子電流に応答してインバータ（４）を
制御するステップとを備えている。

【００３０】本発明によるブラシレスモータ駆動方法
は、（ｘ）ブラシレスモータの回転数が第１０回転数範
囲（Ｎ_ｓ２）にあるとき、通電角が１２０°よりも大き
く１５０°以下である矩形波をブラシレスモータ（１）
に供給して駆動するステップと、（ｙ）ブラシレスモー
タ（１）の回転数が第１０回転数範囲（Ｎ_ｓ２）よりも
高い第１１回転数範囲（Ｎ_ｓ４）にあるとき、通電角が
１２０°よりも大きく１５０°以下であり、且つ、前記
矩形波と振幅が異なる他の矩形波をブラシレスモータ
（１）に供給して駆動するステップとを備えている。

【００３１】本発明によるコンピュータプログラムは、
（ｚ）ブラシレスモータ（１）の回転数が第１回転数範
囲（Ｎ_ｓ４）にあるとき、通電角が１２０°よりも大き
く１５０°以下であり、且つ、半周期ごとに単一の矩形
パルスを含んで構成された矩形波をブラシレスモータ
（１）に供給するようにインバータ（４）を制御するス
テップと、（ａａ）ブラシレスモータ（１）の回転数が
第１回転数範囲（Ｎ_ｓ４）よりも高い第２回転数範囲
（Ｎ_ｓ５）にあるとき、ＰＷＭ制御により生成した疑似
正弦波をブラシレスモータ（１）に供給するようにイン
バータ（４）を制御するステップとをコンピュータに実
行させる。

【００３２】本発明によるコンピュータプログラムは、
（ａｂ）ブラシレスモータの回転数が第６回転数範囲に
あるとき、実質的に等しいパルス幅を有する複数の等幅
矩形パルスからなる等幅矩形波を前記ブラシレスモータ
に供給して駆動するステップと、（ａｃ）前記ブラシレ
スモータの回転数が前記第６回転数範囲よりも高い第７
回転数範囲にあるとき、ＰＷＭ制御により生成した疑似
正弦波を前記ブラシレスモータに供給して駆動するステ
ップとをコンピュータに実行させる。

【００３３】本発明によるコンピュータプログラムは、
（ａｄ）ブラシレスモータ（１）の電機子に電力を供
給するステップと、（ａｅ）前記電機子を流れる電機
子電流を測定するステップと、（ａｆ）前記ブラシレ
スモータ（１）の回転子からうける磁気的相互作用によ
り前記電機子に誘起される誘起電圧を測定するステップ
と、（ａｇ）ブラシレスモータ（１）の回転数が第８回
転数範囲（Ｎ_ｓ１〜Ｎ_ｓ４）にあるとき、前記誘起電圧
に応答して前記インバータを制御するステップと、（ａ
ｈ）前記ブラシレスモータ（１）の回転数が前記第８回
転数範囲（Ｎ_ｓ１〜Ｎ_ｓ４）より高い第９回転数範囲
（Ｎ_ｓ５）にあるとき、前記電機子電流に応答して前記
インバータを制御するステップとをコンピュータに実行
させる。

【００３４】本発明によるコンピュータプログラムは、
（ａｉ）ブラシレスモータ（１）の回転数が第１０回転
数範囲（Ｎ_ｓ２）にあるとき、通電角が１２０°よりも
大きく１５０°以下である矩形波をブラシレスモータ
（１）に供給するようにインバータ（４）を制御するス
テップと、（ａｊ）ブラシレスモータ（１）の回転数が
第１０回転数範囲（Ｎ_ｓ２）よりも高い第１１回転数範
囲（Ｎ_ｓ４）にあるとき、通電角が１２０°よりも大き
く１５０°以下であり、且つ、前記矩形波と振幅が異な
る他の矩形波をブラシレスモータ（１）に供給するよう
にインバータ（４）を制御するステップとをコンピュー
タに実行させる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明によるブラシレスモータ駆動システムの実施の一
形態を説明する。

【００３６】本発明によるブラシレスモータ駆動システ
ムの実施の一形態では、図１に示されているように、ブ
ラシレスモータ１が負荷２とともに設けられている。ブ
ラシレスモータ１の回転子（図示されない）は、負荷２
に接続され、ブラシレスモータ１は負荷２に回転力を供
給する。

【００３７】ブラシレスモータ１は、ｕ相電源線３ｕ、
ｖ相電源線３ｖ、及びｗ相電源線３ｗを介して３相ＰＷ
Ｍインバータ４に接続されている。３相ＰＷＭインバー
タ４は、ＡＣ−ＤＣコンバータ５に接続されている。Ａ
Ｃ−ＤＣコンバータ５は、ＡＣ電源６に接続され、ＡＣ
電源６から供給される交流の入力電圧Ｖ_ａｃを直流に変
換して出力電圧Ｖ_ｄｃを生成する。ＡＣ−ＤＣコンバー
タ５は、出力電圧Ｖ_ｄ _ｃを３相ＰＷＭインバータ４に供
給する。

【００３８】３相ＰＷＭインバータ４は、供給された出
力電圧Ｖ_ｄｃから、ブラシレスモータ１を駆動する３相
の駆動電圧を生成し、ブラシレスモータ１のｕ相電機子
コイル、ｖ相電機子コイル、及びｗ相電機子コイルに供
給する。ｕ相電機子コイルへの電圧の供給は、ｕ相電源
線３ｕを介して行われ、ｖ相電機子コイルへの電圧の供
給は、ｖ相電源線３ｖを介して行われ、ｗ相電機子コイ
ルへの電圧の供給は、ｗ相電源線３ｗを介して行われ
る。ｕ相電機子コイル、ｖ相電機子コイル、及びｗ相電
機子コイルに供給される電圧は、それぞれ、概ね１２０
°ずつ位相がずれており、ブラシレスモータ１の電機子
は、供給された３相電圧から回転磁界を生成する。

【００３９】ｕ相電源線３ｕ、ｖ相電源線３ｖ、及びｗ
相電源線３ｗには、それぞれ、電流検出器７ｕ、７ｖ、
７ｗが設けられる。電流検出器７ｕは、ｕ相電機子コイ
ルを流れる電機子電流ｉ_ｕを計測し、電流検出器７ｖ
は、ｖ相電機子コイルを流れる電機子電流ｉ_ｖを計測
し、電流検出器７ｗは、ｗ相電機子コイルを流れる電機
子電流ｉ_ｗを計測する。電機子電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、及びｉ
_ｗは、後述されるように、疑似正弦波を出力するＰＷＭ
制御のために使用される。このとき、電機子電流ｉ _ｕ、
ｉ_ｖ、及びｉ_ｗのうちの２つのみが計測され、他の一
は、ｉ_ｕ＋ｉ_ｖ＋ｉ_ｗ＝０， …式（１）から算出されることが可能である。電機子電流ｉ_ｕ、ｉ
_ｖ、及びｉ_ｗのうちの２つのみが計測される場合、電流
検出器７ｕ、７ｖ、７ｗのうちの１つは必要でなく、こ
のような構成はコスト低減の点で好ましい。

【００４０】ｕ相電源線３ｕ、ｖ相電源線３ｖ、及びｗ
相電源線３ｗは、更に、ロータ位置検出用電圧検出回路
８に接続される。ロータ位置検出用電圧検出回路８は、
ブラシレスモータ１の回転子からの磁気的相互作用によ
って電機子のｕ相−ｖ相間、ｖ相−ｗ相間、及びｗ相−
ｕ相間にそれぞれ誘起されるｕｖ相誘起電圧ｖ_ｕｖｉ、
ｖｗ相誘起電圧ｖ_ｖｗｉ、及びｗｕ相誘起電圧ｖ_ｗｕｉ
を測定する。ｕｖ相誘起電圧ｖ_ｕｖｉ、ｖｗ相誘起電圧
ｖ_ｖｗｉ、及びｗｕ相誘起電圧ｖ_ｗｕｉは、それぞれ、
ｕ相−ｖ相間、ｖ相−ｗ相間、及びｗ相−ｕ相間の無通
電区間で測定される。

【００４１】電流検出器７ｕ、７ｖ、７ｗ及びロータ位
置検出用電圧検出回路８は、ＭＰＵ９に接続される。Ｍ
ＰＵ９は、電流検出器７ｕ、７ｖ、７ｗが測定した電機
子電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、及びｉ_ｗと、ロータ位置検出用電圧
検出回路８が測定したｕ相誘起電圧ｖ_ｕｉ、ｖ相誘起電
圧ｖ_ｖｉ、及びｗ相誘起電圧ｖ_ｗｉに基づいて、３相Ｐ
ＷＭインバータ４を制御するＰＷＭデータＳ_ＰＷＭを生
成する。３相ＰＷＭインバータ４を構成するスイッチン
グトランジスタ（図示されない）は、ＰＷＭデータＳ
_ＰＷＭに応答してオンオフされ、これにより、矩形パル
スがブラシレスモータ１の各電機子コイルに供給され
る。

【００４２】ＭＰＵ９は、更に、ＡＣ−ＤＣコンバータ
５を制御する電圧切替信号Ｓ_ｄｃを生成し、ＡＣ−ＤＣ
コンバータ５に出力する。ＡＣ−ＤＣコンバータ５は、
ＡＣ−ＤＣコンバータ５は、倍圧整流回路（図示されな
い）を含んで構成され、直流電圧Ｖ_０及び直流電圧２Ｖ
_０のいずれかを、出力電圧Ｖ_ｄｃとして出力する。直流
電圧Ｖ_０及び直流電圧２Ｖ_０のいずれが出力電圧Ｖ_ｄｃ
として出力されるかは、電圧切替信号Ｓ_ｄｃによって指
定される。ＡＣ−ＤＣコンバータ５にＰＡＭ（Pulse Am
plitude Modulation）制御回路を追加した場合には、出
力電圧Ｖ_ｄｃをＰＡＭ制御により昇圧して制御すること
も可能である。

【００４３】ＭＰＵ９は、電圧切替信号Ｓ_ｄｃに応答し
て、ＡＣ−ＤＣコンバータ５を制御する。

【００４４】このようなＭＰＵ９の全ての動作は、制御
用コンピュータプログラムに従って実行される。

【００４５】当該ブラシレスモータ駆動システムでは、
ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓに応じて、ブラシレス
モータ１の駆動方法が変更される。ブラシレスモータ１
の取り得る回転数ｎ_ｓは、図２に示されているように、
５つの回転数範囲Ｎ_ｓ１〜Ｎ _ｓ５に分類される。回転数
範囲Ｎ_ｓ１〜Ｎ_ｓ５のそれぞれで異なる駆動方法により
ブラシレスモータ１が駆動される。

【００４６】ブラシレスモータ１の駆動は、大きく分け
て、２種類の方法で行われる。低速及び中速である回転
数範囲Ｎ_ｓ１〜Ｎ_ｓ４では、通電角が１２０°又は１２
０°より大きく１５０°以下である矩形波によってブラ
シレスモータ１が駆動される。ブラシレスモータ１の電
機子に供給される矩形波は、その半周期に、パルス幅が
等しい複数の矩形パルス又は、単一の矩形パルスを含ん
で構成される。

【００４７】このような矩形波でブラシレスモータ１が
駆動される場合、ブラシレスモータ１の回転子の位置θ
の検出は、１周期に２度現れる無通電区間で、ｕ相−ｖ
相間、ｕｖ相誘起電圧ｖ_ｕｖｉ、ｖｗ相誘起電圧ｖ
_ｖｗｉ、及びｗｕ相誘起電圧ｖ_ｗ _ｕｉを検出し、検出さ
れたｕｖ相誘起電圧ｖ_ｕｖｉ、ｖｗ相誘起電圧
ｖ_ｖｗｉ、及びｗｕ相誘起電圧ｖ_ｗｕｉからブラシレス
モータ１の回転子の位置θを算出することにより行われ
る。算出された回転子の位置θに基づいて、ＭＰＵ９
は、３相ＰＷＭインバータ４を制御するＰＷＭデータＳ
_ＰＷＭを生成する。３相ＰＷＭインバータ４は、ＰＷＭ
データＳ_ＰＷＭに応じて、ブラシレスモータ１の電機子
に電圧を供給する。

【００４８】一方、高速である回転数範囲Ｎ_ｓ５では、
不等幅ＰＷＭ制御により生成された疑似正弦波が、ブラ
シレスモータ１の電機子に供給される。供給される疑似
正弦波の半周期には、パルス幅が異なる複数の矩形パル
スが含まれる。各矩形パルスのパルス幅は、ブラシレス
モータ１の電機子を流れる電機子電流が、なるべく正弦
波に近くなるように定められる。

【００４９】疑似正弦波がブラシレスモータ１の電機子
に供給される場合、ブラシレスモータ１の回転子の位置
θの検出は、ｕ相電機子コイル、ｖ相電機子コイル、及
びｗ相電機子コイルをそれぞれ流れるｕ相電流ｉ_ｕ、ｖ
相電流ｉ_ｖ、及びｗ相電流ｉ _ｗを検出し、そのｕ相電流
ｉ_ｕ、ｖ相電流ｉ_ｖ、及びｗ相電流ｉ_ｗから、モータ電
流・電圧方程式により演算で回転子の位置θを算出する
ことにより行われる。ｕ相電流ｉ_ｕ、ｖ相電流ｉ_ｖ、及
びｗ相電流ｉ_ｗから、回転子の位置θが算出されるの
は、疑似正弦波の通電角は、１８０°であるか、又は１
８０°に近いため、無通電区間でｕｖ相誘起電圧ｖ
_ｕｖｉ、ｖｗ相誘起電圧ｖ_ｖｗｉ、及びｗｕ相誘起電圧
ｖ_ｗｕｉを検出することができないためである。算出さ
れた回転子の位置θに基づいて、ＭＰＵ９は、３相ＰＷ
Ｍインバータ４を制御するＰＷＭデータＳ_ＰＷＭを生成
し、３相ＰＷＭインバータ４は、ＰＷＭデータＳ_ＰＷＭ
に応じて、ブラシレスモータ１に疑似正弦波を供給す
る。

【００５０】以下、回転数範囲Ｎ_ｓ１〜Ｎ_ｓ５のそれぞ
れについて、ブラシレスモータ１の駆動方法を詳細に説
明する。

【００５１】回転数範囲Ｎ_ｓ１（０≦ｎ_ｓ≦ｎ_１）：ブ
ラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが回転数範囲Ｎ_ｓ１にあ
るときには、３相ＰＷＭインバータ４は、等幅ＰＷＭ制
御により３相電圧の供給を行う。図３（ａ）は、ブラシ
レスモータ１の電機子のｕ相−ｖ相間に供給される矩形
波の電圧波形を示す。ブラシレスモータ１の電機子のｕ
相−ｖ相間に供給される矩形波は、同一のパルス幅を有
する矩形パルスで構成され、その通電角は１２０°であ
る。ブラシレスモータ１のｖ相−ｗ相間の電圧及び、ｗ
相−ｕ相間の電圧は、それぞれ、ｕ相−ｖ相間の電圧波
形が概ね１２０°、及び２４０°だけ位相が遅延された
波形を有する。

【００５２】回転数範囲Ｎ_ｓ１では、ブラシレスモータ
１に供給される矩形波を構成する矩形パルスの振幅はＶ
_０に設定される。ＭＰＵ９は、３相ＰＷＭインバータ４
に供給される出力電圧Ｖ_ｄｃを直流電圧Ｖ_０にすること
を指示する電圧切替信号Ｓ_ｄ _ｃをＡＣ−ＤＣコンバータ
５に出力する。ＡＣ−ＤＣコンバータ５は、電圧切り替
え信号Ｓ_ｄｃに応じて、３相ＰＷＭインバータ４に供給
される出力電圧Ｖ_ｄｃをＶ_０にする。これにより、ｕ相
−ｖ相間、ｖ相−ｗ相間、及びｗ相−ｕ相間のそれぞれ
に供給される矩形波を構成する矩形パルスの振幅はＶ_０
に設定される。

【００５３】回転数範囲Ｎ_ｓ１では、ブラシレスモータ
１の回転子の位置θは、既述のように、各相の１周期に
２度現れる無通電区間に検出されるｕ相誘起電圧
ｖ_ｕｉ、ｖ相誘起電圧ｖ_ｖｉ、及びｗ相誘起電圧ｖ_ｗｉ
から算出される。

【００５４】ブラシレスモータ１に供給される矩形波を
構成する矩形パルスのパルス幅は、ブラシレスモータ１
の回転数ｎ_ｓに応じて調節される。ブラシレスモータ１
の回転数ｎ_ｓが高いほど、矩形パルスのパルス幅は広く
される。

【００５５】ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが、所定
の回転数ｎ_１になると、一の通電区間に含まれる複数の
矩形パルスの間隔が０になり、それ以上回転数ｎ_ｓの増
加ができなくなる。ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓを
より高くするために、ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓ
がｎ_１を超える場合には、以下に述べられるような他の
駆動方法が使用される。

【００５６】回転数範囲Ｎ_ｓ２（ｎ_１＜ｎ_ｓ≦ｎ_２）：
ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが回転数範囲Ｎ_ｓ２に
あるときも、回転数範囲Ｎ_ｓ１と同様にＰＷＭ制御が行
われる。但し、回転数範囲Ｎ_ｓ２では、通電角が１２０
°よりも広い広角通電が行われる。図３（ｂ）は、ブラ
シレスモータ１のｕ相−ｖ相間の電圧の波形を示す。ｕ
相−ｖ相間の一の通電区間に含まれる矩形パルスは単一
であり、かつ、矩形パルスの振幅は、Ｖ_０である。ｖ相
−ｗ相間の電圧、及びｗ相−ｕ相間の電圧は、それぞ
れ、ｕ相−ｖ相間の電圧の波形が概ね１２０°、及び２
４０°だけ位相が遅延された波形を有する。

【００５７】ブラシレスモータ１の回転子の位置θは、
既述のように、各相の１周期に２度現れる無通電区間に
検出されるｕｖ相誘起電圧ｖ_ｕｖｉ、ｖｗ相誘起電圧ｖ
_ｖｗ _ｉ、及びｗｕ相誘起電圧ｖ_ｗｕｉから算出される。

【００５８】図２に示されているように、通電角は、ブ
ラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓに応じて調節される。ブ
ラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが高いほど、通電角は大
きくされる。回転数範囲Ｎ_ｓ２では、一の通電区間に含
まれる矩形パルスは単一であるから、通電角はブラシレ
スモータ１に供給される矩形パルスのパルス幅に一対一
に対応し、したがって、通電角がブラシレスモータ１の
回転数ｎ_ｓに応じて調節されることは、ブラシレスモー
タ１の回転数ｎ_ｓに応じたＰＷＭ制御が行われることを
意味する。

【００５９】通電角が大きくなると、無通電区間が短く
なり、ｕｖ相誘起電圧ｖ_ｕｖｉ、ｖｗ相誘起電圧ｖ
_ｖｗｉ、及びｗｕ相誘起電圧ｖ_ｗｕｉの検出が困難にな
る。本実施の形態では、通電角は、１３０°〜１５０°
の間に選ばれた所定の通電角θ_Ｄまで増加が許されてい
る。ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが、ブラシレスモ
ータ１の２相間の通電角がθ_Ｄになる回転数ｎ_２を超え
る場合には、以下に述べられる他の駆動方法が使用され
る。

【００６０】回転数範囲Ｎ_ｓ３（ｎ_２＜ｎ_ｓ≦ｎ_３）：
ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが回転数範囲Ｎ_ｓ３に
あるときには、回転数範囲Ｎ_ｓ１と同様に、通電角が１
２０°である等幅ＰＷＭ制御が行われる。但し、図３
（ｃ）に示されているように、ブラシレスモータ１の電
機子に供給される矩形波の矩形パルスの振幅は、回転数
範囲Ｎ_ｓ１における振幅Ｖ_０の２倍である２Ｖ_０にされ
る。より詳細には、ＭＰＵ９は、３相ＰＷＭインバータ
４に供給される出力電圧Ｖ_ｄｃを直流電圧２Ｖ_０にする
ことを指示する電圧切替信号Ｓ_ｄｃをＡＣ−ＤＣコンバ
ータ５に出力する。ＡＣ−ＤＣコンバータ５は、電圧切
り替え信号Ｓ_ｄｃに応じて倍圧整流を行い、３相ＰＷＭ
インバータ４に供給される出力電圧Ｖ_ｄｃを２Ｖ_０にす
る。これにより、ブラシレスモータ１の電機子の２相間
に供給される矩形波の矩形パルスの振幅は２Ｖ_０に設定
される。

【００６１】ブラシレスモータ１の回転子の位置θの検
出、及び矩形パルスのパルス幅の調整は、回転数範囲Ｎ
_ｓ１と同一の方法により行われる。

【００６２】ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが、所定
の回転数ｎ_３になると、一の通電区間に含まれる複数の
矩形パルスの間隔が０になり、それ以上回転数ｎ_ｓの増
加ができなくなる。ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓを
より高くするために、ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓ
がｎ_３を超える場合には、以下に述べられるような他の
駆動方法が使用される。

【００６３】回転数範囲Ｎ_ｓ４（ｎ_３＜ｎ_ｓ≦ｎ_４）：
図２に示されているように、ブラシレスモータ１の回転
数ｎ_ｓが回転数範囲Ｎ _ｓ４にあるときには、回転数範囲
Ｎ_ｓ２と同様に、通電角が１２０°よりも広い広角通電
を伴うＰＷＭ制御が行われる。但し、ブラシレスモータ
１の電機子の２相間に供給される矩形波の矩形パルスの
振幅は、図３（ｄ）に示されているように、回転数範囲
Ｎ_ｓ２における振幅Ｖ_０の２倍である２Ｖ_０にされる。

【００６４】ブラシレスモータ１の回転子の位置θの検
出、及び矩形パルスのパルス幅の調整は、回転数範囲Ｎ
_ｓ２と同一の方法により行われる。

【００６５】ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓの増加に
伴って通電角が大きくなると、無通電区間が短くなり、
ｕｖ相誘起電圧ｖ_ｕｖｉ、ｖｗ相誘起電圧ｖ_ｖｗｉ、及
びｗｕ相誘起電圧ｖ_ｗｕｉの検出が困難になる。本実施
の形態では、通電角は、１３０°〜１５０°の間に選ば
れた所定の通電角θ_Ｄ’まで増加が許されている。ブラ
シレスモータ１の回転数ｎ_ｓが、ブラシレスモータ１に
供給される矩形波の通電角がθ_Ｄ’になる回転数ｎ_４を
超える場合には、以下に述べられる他の駆動方法が使用
される。

【００６６】回転数範囲Ｎ_ｓ５（ｎ_４＜ｎ_ｓ）：ブラシ
レスモータ１の回転数ｎ_ｓが回転数範囲Ｎ_ｓ５にある場
合には、不等幅ＰＷＭ制御により生成された疑似正弦波
が、ブラシレスモータ１の電機子に供給される。図３
（ｅ）は、示されているように、ブラシレスモータ１の
ｕ相−ｖ相間の電圧波形及びｕ相−ｖ相間を流れる電流
波形を示す。実線は、電圧波形を示し、破線は、電流波
形を示している。図３（ｅ）に示されているように、ｕ
相−ｖ相間に供給される疑似正弦波は、半周期に複数の
矩形パルスを含み、その矩形パルスそれぞれの幅は、Ｐ
ＷＭ制御により、電流波形が概ね正弦波になるように調
節されている。通電角は、１８０°又は１８０°に近い
値に選ばれ、通電角は、１７０°以上にされる。通電角
が１８０°又は１８０°に近い値であることにより、電
圧利用率は向上し、ブラシレスモータ１の高速の運転が
可能である。

【００６７】ブラシレスモータ１の回転子の位置θは、
既述のように、電流検出器７ｕ、７ｖ、７ｗがそれぞれ
測定したｕ相電流ｉ_ｕ、ｖ相電流ｉ_ｖ、及びｗ相電流ｉ
_ｗから算出される。

【００６８】ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが回転数
範囲Ｎ_ｓ５にある場合には、ブラシレスモータ１の電機
子コイルを流れる電流の電流波形が概ね正弦波であるこ
とを利用して、ブラシレスモータ１の各電機子コイルを
流れる電流の位相を進めた弱め界磁制御が行われること
が好ましい。弱め界磁制御を行うことにより、高速域で
のブラシレスモータ１の効率を向上することができ、加
えて、ブラシレスモータ１の最高回転数を増加すること
ができる。

【００６９】ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが回転数
範囲Ｎ_ｓ４から回転数範囲Ｎ_ｓ５に遷移するときの駆動
方法の切り替えは、下記のようにして行われることが好
ましい。ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが、回転数範
囲Ｎ_ｓ４にあり、且つ、回転数ｎ_４の近傍にあるときの
通電角θ_Ｄ’は、１３０°以上１５０°以下に選ばれ
る。これにより、ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが、
回転数範囲Ｎ_ｓ４にあり、且つ、回転数ｎ_４の近傍にあ
るときに、ブラシレスモータ１の各電機子コイルを流れ
る電流の電流波形は、正弦波に近くなる。電流波形が正
弦波に近くなることにより、ｕ相電流ｉ_ｕ、ｖ相電流ｉ
_ｖ、及びｗ相電流ｉ_ｗからブラシレスモータ１の回転子
の位置θを算出し、更に、不等幅ＰＷＭ制御により疑似
正弦波を生成することが可能になる。

【００７０】ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが上昇し
て回転数ｎ_４に近づいた場合、ｕｖ相誘起電圧
ｖ_ｕｖｉ、ｖｗ相誘起電圧ｖ_ｖｗｉ、及びｗｕ相誘起電
圧ｖ_ｗｕｉからブラシレスモータ１の回転子の位置θを
算出し、その回転子の位置θに基づいて、ブラシレスモ
ータ１に供給される矩形波の位相を制御する。それと同
時に、ｕ相電流ｉ_ｕ、ｖ相電流ｉ_ｖ、及びｗ相電流ｉ_ｗ
からブラシレスモータ１の回転子の位置θを算出し、不
等幅ＰＷＭ制御の変調率及びブラシレスモータ１の各電
機子コイルに出力される電流の位相を算出する。ブラシ
レスモータ１の回転数ｎ _ｓが回転数ｎ_４を超えたとき、
算出されたＰＷＭ制御の変調率と電流の位相とに従っ
て、不等幅ＰＷＭ制御が行われる。これにより、スムー
ズな駆動方法の切り替えが実現される。

【００７１】上述の駆動方法によってブラシレスモータ
１が駆動されることにより、広い回転数範囲にわたって
高い効率でブラシレスモータ１を駆動することができ
る。

【００７２】ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが低中速
域（回転数範囲Ｎ_ｓ１〜Ｎ_ｓ４）にあるときには、半周
期に等幅の複数の矩形パルスを含む矩形波、又は、半周
期に単一の矩形パルスを含む矩形波により駆動され、高
調波損失が低減されている。ブラシレスモータ１の電機
子コイルのインピーダンスは、周波数が低いほど小さい
から、ブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが低いほどブラ
シレスモータ１に供給される矩形波に含まれる高調波成
分による電流が大きくなる。従って、ブラシレスモータ
１の回転数ｎ_ｓが低いほど高調波損失が大きくなる。本
実施の形態においてブラシレスモータ１の回転数ｎ_ｓが
低中速域（回転数範囲Ｎ_ｓ１〜Ｎ_ｓ４）にあるときにブ
ラシレスモータ１に供給される矩形波は、高速域（回転
数範囲Ｎ _ｓ５）にあるときにブラシレスモータ１に供給
される疑似正弦波に比べて高調波成分が極めて少ない。
高調波成分が少ない矩形波がブラシレスモータ１に供給
されることにより、低中速域（回転数範囲Ｎ_ｓ１〜Ｎ
_ｓ４）における損失が減少されている。

【００７３】その一方で、ブラシレスモータ１の回転数
ｎ_ｓが高速域（回転数範囲Ｎ_ｓ５）にあるときには、通
電角が１７０°以上である疑似正弦波にブラシレスモー
タ１に供給されて、ブラシレスモータ１の駆動効率の向
上が図られている。通電角が１７０°以上と大きいこと
により、ブラシレスモータ１に供給される実効的な駆動
電圧は増大する。この実効的な駆動電圧の増大により、
駆動効率が向上されている。このとき、ブラシレスモー
タ１の回転数ｎ_ｓが高速域（回転数範囲Ｎ_ｓ５）にある
ときに弱め界磁制御が行われることにより、駆動効率を
一層向上することができる。

【００７４】更に、上述の駆動方法では、複数の回転数
範囲Ｎ_ｓ２及びＮ_ｓ４で広角通電が行われ、高効率であ
る回転数範囲が増大されている。既述のように、回転数
範囲Ｎ_ｓ２及びＮ_ｓ４では、ブラシレスモータ１に供給
される矩形波の一の通電区間に含まれる矩形パルスは単
一であり、且つ、通電角が広い。このような矩形波は、
ｌ高周波成分が少ない上、電圧利用率（即ち、ブラシレ
スモータ１に供給される実効的な駆動電圧）も大きいた
め、このような矩形波が供給される回転数範囲では、最
も高い効率でブラシレスモータ１を駆動することができ
る。最も高い効率でブラシレスモータ１を駆動可能な回
転数範囲が複数化されていることにより、高効率である
回転数範囲が増大されている。

【００７５】広角通電が行われる回転数範囲の複数化が
可能なのは、ＡＣ−ＤＣコンバータ５が倍圧整流回路を
含み、直流電圧Ｖ_０と直流電圧２Ｖ_０を選択的に出力可
能であるためである。ＡＣ−ＤＣコンバータ５がブラシ
レスモータ１に供給される矩形パルスの振幅を変更する
ことにより、一の通電区間に含まれる矩形パルスが単一
であり、且つ、広角通電が行われる回転数範囲を複数化
することができる。選択的に出力される電圧の組み合せ
は、直流電圧Ｖ_０と直流電圧２Ｖ_０との組み合せ以外の
他の組み合わせであることも可能であるが、直流電圧Ｖ
_０と直流電圧２Ｖ_０との組み合せは、構成が簡便な倍圧
整流回路により簡易に実行できる点で好ましい。

【００７６】図１に示されたブラシレスモータ駆動シス
テムは、以上に説明された駆動方法によってブラシレス
モータ１を駆動するために適した構成を有している。上
述されているように、回転数範囲Ｎ_ｓ１〜Ｎ_ｓ４で行わ
れている駆動方法を実行するためには、ブラシレスモー
タ１の電機子に誘起されるｕｖ相誘起電圧ｖ_ｕｖｉ、ｖ
ｗ相誘起電圧ｖ_ｖｗｉ、及びｗｕ相誘起電圧ｖ_ｗｕｉの
計測を必要とし、更に、回転数範囲Ｎ_ｓ５で行われてい
る駆動方法を実行するためには、ｕ相電流ｉ_ｕ、ｖ相電
流ｉ_ｖ、及びｗ相電流ｉ_ｗの計測を必要とする。当該ブ
ラシレスモータ駆動システムは、電流検出器７ｕ、７
ｖ、７ｗとロータ位置検出用電圧検出回路８との両者を
持ち、従って、上述の駆動方法の実行が可能である。

【００７７】更に、上述のブラシレスモータ駆動システ
ム及びブラシレスモータの駆動方法は、電流検出器７
ｕ、７ｖ、７ｗにカレントトランス（Current Transfor
mer：変流器）のような安価な電流センサの使用を可能
にし、ブラシレスモータ駆動システムのコストの低減に
適している。カレントトランスは、安価ではあるが、低
周波では歪が大きい。従って、電流検出器７ｕ、７ｖ、
７ｗとしてカレントトランスが使用された場合には、ブ
ラシレスモータ１が低速域にあるときの、ｕ相電流
ｉ_ｕ、ｖ相電流ｉ_ｖ、及びｗ相電流ｉ_ｗの計測精度が悪
くなる。従って、一般には、ブラシレスモータが低速域
にあるときにもブラシレスモータに供給される３相電流
の測定が行えるように、他の電流センサが使用される場
合が多い。しかし、本実施の形態では、上述されている
ように、低速域（回転数範囲Ｎ_ｓ１〜Ｎ _ｓ３）では、ｕ
相電流ｉ_ｕ、ｖ相電流ｉ_ｖ、及びｗ相電流ｉ_ｗの計測は
必要ない。従って、電流検出器７ｕ、７ｖ、７ｗとし
て、安価なカレントトランスを使用することができる。
このように、上述の駆動方法は、低速域では精度が悪い
電流センサを使用することができ、ブラシレスモータ駆
動システムのコストの低減に適している。

【００７８】

【発明の効果】本発明により、ブラシレスモータに供給
される電圧／電流の高周波成分による損失を抑えつつ、
電圧利用率を高くすることにより、ブラシレスモータを
より高効率化するブラシレスモータ駆動技術が提供され
る。

【００７９】また、本発明により、高効率である回転数
範囲を広くするブラシレスモータ駆動技術が提供され
る。

【００８０】また、本発明により、ブラシレスモータ駆
動システムのコストをより低減するためのブラシレスモ
ータ駆動技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明によるブラシレスモータ駆動シ
ステムの実施の一形態を示す。

【図２】図２は、ブラシレスモータ１の回転数と、ブラ
シレスモータ１の駆動方法との対応を示す。

【図３】図３は、ブラシレスモータ１の２相間に供給さ
れる電圧の波形を示す。

【符号の説明】

１：ブラシレスモータ２：負荷３ｕ：ｕ相電源線３ｖ：ｖ相電源線３ｗ：ｗ相電源線４：インバータ５：ＡＣ−ＤＣコンバータ６：ＡＣ電源７ｕ、７ｖ、７ｗ：電流検出器８：ロータ位置検出用電圧検出回路９：ＭＰＵ１０：直流電圧検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータを駆動するインバータと、制御装置とを備え、前記制御装置は、（ａ）前記ブラシレスモータの回転数が第１回転数範囲
にあるとき、通電角が１２０°よりも大きく１５０°以
下であり、且つ、半周期ごとに単一の矩形パルスを含ん
で構成される矩形波を前記ブラシレスモータに供給する
ように前記インバータを制御するステップと、（ｂ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第１回転数
範囲よりも高い第２回転数範囲にあるとき、ＰＷＭ制御
により生成した疑似正弦波を前記ブラシレスモータに供
給するように前記インバータを制御するステップとを実
行するブラシレスモータ駆動システム。
【請求項２】請求項１に記載のブラシレスモータ駆動
システムにおいて、前記（ａ）ステップから前記（ｂ）ステップへの移行
は、前記矩形波の通電角が１３０°以上１５０°以下で
ある状態で行われるブラシレスモータ駆動システム。
【請求項３】請求項１に記載のブラシレスモータ駆動
システムにおいて、前記矩形波の通電角は、前記ブラシレスモータの回転数
に応答して制御されるブラシレスモータ駆動システム。
【請求項４】請求項１に記載のブラシレスモータ駆動
システムにおいて、更に、前記ブラシレスモータの電機子を流れる電機子電流を測
定する電流測定器と、前記回転子からうける磁気的相互作用により前記電機子
に誘起される誘起電圧を測定する電圧測定器とを備え、前記制御装置は、前記ブラシレスモータの回転数が前記
第１回転数範囲にあるとき、前記誘起電圧に応答して前
記インバータを制御し、且つ、前記ブラシレスモータの
回転数が前記第２回転数範囲にあるとき、前記電機子電
流に応答して前記インバータを制御するブラシレスモー
タ駆動システム。
【請求項５】請求項４に記載のブラシレスモータ駆動
システムにおいて、前記電流測定器は、カレントトラン
スであるブラシレスモータ駆動システム。
【請求項６】請求項１に記載のブラシレスモータ駆動
システムにおいて、前記制御装置は、（ｃ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第１回転数
範囲よりも低い第３回転数範囲にあるとき、通電角が実
質的に１２０°であり、且つ、実質的に等しいパルス幅
を有する等幅矩形パルスからなる等幅矩形波を前記ブラ
シレスモータに供給するように前記インバータを制御す
るステップを実行するブラシレスモータ駆動システム。
【請求項７】請求項６に記載のブラシレスモータ駆動
システムにおいて、前記制御装置は、（ｄ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第３回転数
範囲よりも低い第４回転数範囲にあるとき、通電角が１
２０°よりも大きく１５０°以下であり、且つ、振幅が
前記矩形波と異なる他の矩形波を前記ブラシレスモータ
に供給するように前記インバータを制御するステップを
実行するブラシレスモータ駆動システム。
【請求項８】請求項７に記載のブラシレスモータ駆動
システムにおいて、前記矩形波の振幅は、ほぼ、前記他の矩形波の振幅の２
倍であるブラシレスモータ駆動システム。
【請求項９】請求項７に記載のブラシレスモータ駆動
システムにおいて、前記制御装置は、（ｅ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第４回転数
範囲よりも低い第５回転数範囲にあるとき、通電角が実
質的に１２０°であり、且つ、実質的に等しいパルス幅
を有し、且つ、振幅が前記等幅矩形パルスと異なる他の
等幅矩形パルスからなる他の等幅矩形波を前記ブラシレ
スモータに供給して駆動するステップを実行するように
前記インバータを制御するブラシレスモータ駆動システ
ム。
【請求項１０】請求項９に記載のブラシレスモータ駆
動システムにおいて、前記等幅矩形パルスの振幅は、ほぼ、前記他の等幅矩形
パルスの振幅の２倍であるブラシレスモータ駆動システ
ム。
【請求項１１】ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータを駆動するインバータと、制御装置とを備え、前記制御装置は、（ｆ）前記ブラシレスモータの回転数が第６回転数範囲
にあるとき、実質的に等しいパルス幅を有する複数の等
幅矩形パルスからなる等幅矩形波を前記ブラシレスモー
タに供給するように前記インバータを制御するステップ
と、（ｇ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第６回転数
範囲よりも高い第７回転数範囲にあるとき、ＰＷＭ制御
により生成した疑似正弦波を前記ブラシレスモータに供
給して駆動するステップとを実行するように前記インバ
ータを制御するブラシレスモータ駆動システム。
【請求項１２】回転子と電機子とを備えたブラシレス
モータと、前記ブラシレスモータに電力を供給するインバータと、前記ブラシレスモータの電機子を流れる電機子電流を測
定する電流測定器と、前記回転子からうける磁気的相互
作用により前記電機子に誘起される誘起電圧を測定する
電圧測定器と、制御装置とを備え、制御装置は、ブラシレスモータの回転数が第８回転数範
囲にあるとき、前記誘起電圧に応答して前記インバータ
を制御し、且つ、前記ブラシレスモータの回転数が前記
第８回転数範囲より高い第９回転数範囲にあるとき、前
記電機子電流に応答して前記インバータを制御するブラ
シレスモータ駆動システム。
【請求項１３】請求項１２に記載のブラシレスモータ
駆動システムにおいて、前記電流測定器は、カレントトランスであるブラシレス
モータ駆動システム。
【請求項１４】ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータを駆動するインバータと、制御装置とを備え、前記制御装置は、（ｈ）前記ブラシレスモータの回転数が第１０回転数範
囲にあるとき、通電角が１２０°よりも大きく１５０°
以下である矩形波を前記ブラシレスモータに供給するよ
うに前記インバータを制御するステップと、（ｉ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第１０回転
数範囲よりも高い第１１回転数範囲にあるとき、通電角
が１２０°よりも大きく１５０°以下であり、且つ、前
記矩形波と振幅が異なる他の矩形波を前記ブラシレスモ
ータに供給するように前記インバータを制御するステッ
プとを実行するブラシレスモータ駆動システム。
【請求項１５】請求項１４に記載のブラシレスモータ
駆動システムにおいて、前記他の矩形波の振幅は、ほぼ、前記矩形波の振幅の２
倍であるブラシレスモータ駆動システム。
【請求項１６】請求項１４に記載のブラシレスモータ
駆動システムにおいて、前記矩形波と前記他の矩形波とは、それぞれ、半周期ご
とに単一の矩形パルスを含んで構成されるブラシレスモ
ータ駆動システム。
【請求項１７】請求項１４に記載のブラシレスモータ
駆動システムにおいて、前記制御装置は、更に、（ｉ’）前記ブラシレスモータの回転数が前記第１０回
転数範囲よりも高く前記第１１回転数範囲よりも低い第
１２回転数範囲にあるとき、実質的に等しいパルス幅を
有する複数の等幅矩形パルスからなる等幅矩形波を前記
ブラシレスモータに供給するように前記インバータを制
御するステップを実行するブラシレスモータ駆動システ
ム。
【請求項１８】（ｊ）ブラシレスモータの回転数が第
１回転数範囲にあるとき、通電角が１２０°よりも大き
く１５０°以下であり、且つ、半周期ごとに単一の矩形
パルスを含んで構成された矩形波を前記ブラシレスモー
タに供給して駆動するステップと、（ｋ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第１回転数
範囲よりも高い第２回転数範囲にあるとき、ＰＷＭ制御
により生成した疑似正弦波を前記ブラシレスモータに供
給して駆動するステップとを備えたブラシレスモータ駆
動方法。
【請求項１９】請求項１８に記載のブラシレスモータ
駆動方法において、前記（ｊ）ステップは、（ｌ）前記ブラシレスモータの電機子コイルに誘起され
る誘起電圧に基づいて、前記ブラシレスモータの回転子
の位置を検出するステップと、（ｍ）前記位置に応答して、前記矩形波を前記ブラシレ
スモータに供給するステップとを含み、前記（ｋ）ステップは、（ｏ）前記電機子コイルに流れる電機子電流に基づい
て、前記位置を検出するステップと、（ｐ）前記位置に応答して、前記疑似正弦波を前記ブラ
シレスモータに供給するステップとを含むブラシレスモ
ータ駆動方法。
【請求項２０】（ｑ）ブラシレスモータの回転数が第
６回転数範囲にあるとき、実質的に等しいパルス幅を有
する複数の等幅矩形パルスからなる等幅矩形波を前記ブ
ラシレスモータに供給して駆動するステップと、（ｒ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第６回転数
範囲よりも高い第７回転数範囲にあるとき、ＰＷＭ制御
により生成した疑似正弦波を前記ブラシレスモータに供
給して駆動するステップとを備えたブラシレスモータ駆
動方法。
【請求項２１】（ｓ）ブラシレスモータの電機子に電
力を供給するステップと、（ｔ）前記電機子を流れる電機子電流を測定するステ
ップと、（ｕ）前記ブラシレスモータの回転子からうける磁気
的相互作用により前記電機子に誘起される誘起電圧を測
定するステップと、（ｖ）ブラシレスモータの回転数が第８回転数範囲にあ
るとき、前記誘起電圧に応答して前記インバータを制御
するステップと、（ｗ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第８回転数
範囲より高い第９回転数範囲にあるとき、前記電機子電
流に応答して前記インバータを制御するステップとを備
えたブラシレスモータ駆動方法。
【請求項２２】（ｘ）ブラシレスモータの回転数が第
１０回転数範囲にあるとき、通電角が１２０°よりも大
きく１５０°以下である矩形波を前記ブラシレスモータ
に供給して駆動するステップと、（ｙ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第１０回転
数範囲よりも高い第１１回転数範囲にあるとき、通電角
が１２０°よりも大きく１５０°以下であり、且つ、前
記矩形波と振幅が異なる他の矩形波を前記ブラシレスモ
ータに供給して駆動するステップとを備えたブラシレス
モータ駆動方法。
【請求項２３】請求項２２に記載のブラシレスモータ
駆動方法において、前記矩形波と前記他の矩形波とは、
それぞれ、半周期ごとに単一の矩形パルスを含んで構成
されるブラシレスモータ駆動方法。
【請求項２４】請求項２２に記載のブラシレスモータ
駆動方法において、前記他の矩形波の振幅は、ほぼ、前記矩形波の振幅の２
倍であるブラシレスモータ駆動方法。
【請求項２５】請求項２２に記載のブラシレスモータ
工藤方法において、更に、（ｙ’）前記ブラシレスモータの回転数が前記第１０回
転数範囲よりも高く前記第１１回転数範囲よりも低い第
１２回転数範囲にあるとき、実質的に等しいパルス幅を
有する複数の等幅矩形パルスからなる等幅矩形波を前記
ブラシレスモータに前記ブラシレスモータに供給して駆
動するステップを備えたブラシレスモータ駆動方法。
【請求項２６】（ｚ）ブラシレスモータの回転数が第
１回転数範囲にあるとき、通電角が１２０°よりも大き
く１５０°以下であり、且つ、半周期ごとに単一の矩形
パルスを含む矩形波を前記ブラシレスモータに供給する
ようにインバータを制御するステップと、（ａａ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第１回転
数範囲よりも高い第２回転数範囲にあるとき、ＰＷＭ制
御により生成した疑似正弦波を前記ブラシレスモータに
供給するように前記インバータを制御するステップとを
コンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
【請求項２７】（ａｂ）ブラシレスモータの回転数が
第６回転数範囲にあるとき、実質的に等しいパルス幅を
有する複数の等幅矩形パルスからなる等幅矩形波を前記
ブラシレスモータに供給して駆動するステップと、（ａｃ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第６回転
数範囲よりも高い第７回転数範囲にあるとき、ＰＷＭ制
御により生成した疑似正弦波を前記ブラシレスモータに
供給して駆動するステップとをコンピュータに実行させ
るコンピュータプログラム。
【請求項２８】（ａｄ）ブラシレスモータの電機子
に電力を供給するステップと、（ａｅ）前記電機子を流れる電機子電流を測定するス
テップと、（ａｆ）前記ブラシレスモータの回転子からうける磁
気的相互作用により前記電機子に誘起される誘起電圧を
測定するステップと、（ａｇ）ブラシレスモータの回転数が第８回転数範囲に
あるとき、前記誘起電圧に応答して前記インバータを制
御するステップと、（ａｈ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第８回転
数範囲より高い第９回転数範囲にあるとき、前記電機子
電流に応答して前記インバータを制御するステップとを
コンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
【請求項２９】（ａｉ）ブラシレスモータの回転数が
第１０回転数範囲にあるとき、通電角が１２０°よりも
大きく１５０°以下である矩形波を前記ブラシレスモー
タに供給するようにインバータを制御するステップと、（ａｊ）前記ブラシレスモータの回転数が前記第１０回
転数範囲よりも高い第１１回転数範囲にあるとき、通電
角が１２０°よりも大きく１５０°以下であり、且つ、
前記矩形波と振幅が異なる他の矩形波を前記ブラシレス
モータに供給するように前記インバータを制御するステ
ップとをコンピュータに実行させるコンピュータプログ
ラム。