JP2738110B2 - ブラシレスモータの運転装置 - Google Patents

ブラシレスモータの運転装置

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  • Power Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はブラシレスモータに係り、特に電機子巻線に
誘起される誘起電圧によって磁石回転子と電機子巻線と
の相対的位置を検出し、この位置検出信号に基づいて運
転する形式のブラシレスモータの運転方法及び運転装置
に関するものである。
従来の技術 通常ブラシレスモータには、その回転子の磁極位置を
検出するための検出器が必要であるが、この磁極位置検
出器を使用しにくい場合等には磁極位置検出器を省略
し、電機子巻線に誘起される電圧信号に基づいてモータ
の転流信号を生成する方法が用いられている。以下に本
方法について説明する。
第3図は従来例におけるブラシレスモータの運転装置
の構成図で、1は直流電源、2は半導体スイッチング素
子群で、U〜Zの6個のトランジスタとそれぞれに逆並
列接続された6個のダイオードからなる。3はブラシレ
スモータで、3相結線された電機子巻線4と磁石回転子
5からなる。6は回転子位置検出手段で、3つのフィル
タ61〜63とコンパレータ群64からなる。7は転流信号発
生手段で、前記回転子位置検出手段の出力である回転子
位置検出信号6U、6V、6Wを論理演算することにより前記
半導体スイッチング素子群2のトランジスタの転流信号
7U〜7Zを生成する。
以上の構成において、前記電機子巻線4に誘起される
電圧信号を検出し、この電圧信号を前記回転子位置検出
手段6にて変換して得られる回転子位置検出信号から生
成した転流信号により前記ブラシレスモータ3を運転す
る回転子位置検出運転モードでは、第4図に示す6U〜6W
の回転子位置検出信号を転流信号発生手段7に取り込
み、論理演算を行なって7U〜7Zの転流信号を生成する。
これらの転流信号により前記半導体スイッチング素子群
2のトランジスタがスイッチングされ、ブラシレスモー
タ3に連続的に回転トルクを発生させることとなる。
一方、ブラシレスモータ3が停止中は前記電機子巻線
4に誘起電圧が発生しないため、起動時は第4図の7U〜
7Zの転流信号を低周波で与え、前記ブラシレスモータ3
を強制的に低速で回転させる。この回転により前記電機
子巻線4に誘起電圧が発生し、それを前記回転子位置検
出手段6にて変換することで同図の6U〜6Wの回転子位置
検出信号を得る。以上が同期運転モードである。同期運
転モードで前記回転子位置検出信号が確立された時点で
前記転流信号7U〜7Zの信号源を回転子位置検出信号6U〜
6Wに切り換え、回転子位置検出運転モードへ移行するこ
ととなる。
以上の構成において、回転子位置検出信号6U〜6Wから
転流信号7U〜7Zを論理演算によって生成する転流信号発
生手段7としてのハードウェアはよく知られている。
ここで、前記転流信号発生手段7としてマイクロコン
ピュータを用いる場合、回転子位置検出運転モードでは
マイクロコンピュータが常時前記回転子位置検出信号6U
〜6Wを監視し、そのレベル(HighまたはLow)により前
記転流信号7U〜7Zを生成する方法が考えられる。この方
法では、同期運転モードから回転子位置検出運転モード
へ移行する場合も回転子位置検出信号のレベルを監視し
ているため、特に移行タイミングを配慮しなくともスム
ーズな移行が可能である。
しかし、本方法ではマイクロコンピュータが頻繁に回
転子位置検出信号をサンプリングしなければならないた
め、マイクロコンピュータの制御能力の大半が本ブラシ
レスモータの駆動に使用され、本ブラシレスモータを使
用した機器の他の制御が制約されることとなってしま
う。
また、他の制御のために前記サンプリング回数を減少
させると、前記転流信号の位相誤差を招くこととなる。
この方法を解決するために回転子位置検出信号の立ち
上がり、立ち下がりのエッジを取り込む方法が考えられ
る。すなわち第1図に示すように、回転子位置検出信号
6U〜6Wのエッジの切り換わりとそれに対する転流信号7U
〜7Zの出力パターンとして第1から第6パターンを持
ち、これらを第1パターンから順次出力していく。
例えば、タイミングaにおいて回転子位置検出信号6U
の立ち上がりを検出すると転流信号として第1パターン
を出力し、その後タイミングbにおいて回転子位置検出
信号6Wのエッジを検出すると転流信号を第2パターンに
切り換える。以後、タイミングcにて6Vのエッジを、タ
イミングdにて6Uの立ち下がりを、タイミングeにて6W
のエッジを、タイミングfにて6Vのエッジをっ取り込
み、それぞれ転流信号として第3から第6パターンを順
次出力していく。そして第6パターン出力後は、再び6U
の立ち上がりで第1パターンを出力し、同様の動作が繰
り返される。本方式では、マイクロコンピュータは回転
子位置検出信号のエッジのみを割り込み信号としてとら
えればよく、それ以外の時間は他の制御が行えるため、
マイクロコンピュータの利用効率が飛躍的に向上する。
発明が解決しようとする課題 しかし、前記した方法では回転子位置検出信号6U〜6W
のエッジと転流信号7U〜7Zの順序が一義的に決められて
いるため、第1パターンから第6パターンの出力順序が
厳格に守られないとスムーズなモータ駆動ができない。
特に、同期運転モードから回転子位置検出運転モードへ
移行するタイミングで、回転子位置検出信号と転流信号
の順序が適切につながらないと、モード移行ができない
という課題を有していた。
本発明は、上記の課題に鑑み、同期運転モードから回
転子位置検出運転モードへ移行時に、転流信号の順序が
適切につながり、スムーズにモード移行できるブラシレ
スモータの運転方法及び装置を提供するものである。
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は、中性点非接地に
結線された複数相電機子巻線と磁石回転子を有するブラ
シレスモータと、直流電源と、前記電機子巻線への電流
を通電、遮断する半導体スイッチング素子群と、前記電
機子巻線に誘起される電圧信号によって前記電機子巻線
と前記磁石回転子の相対的位置を検出する位置検出手段
と、前記同期運転モード中には同期信号を出力し、前記
回転子位置検出運転モード中は前記位置検出手段の出力
の論理変化のエッジに基づき転流信号を生成する転流信
号発生手段を備え、前記同期運転モード中は第1パター
ンから第nパターンまでn種類で1周期をなす転流信号
を順次出力し、第nパターン出力後は第1パターンより
再び順次循環的に出力して電機子巻線に回転磁界を発生
させ、前記同期運転モードから前記回転子位置検出運転
モードへ移行する最終周期において前記転流信号発生手
段は第1パターンから第n−1パターンを出力後第nパ
ターンを出力すべきタイミングで前記転流信号を前記同
期信号から前記回転子位置検出信号に基づく信号に切り
換えるものである。
さらに、前記回転子位置検出信号のパターンを特定パ
ターンと比較するパターン比較手段を備え、同期運転モ
ードから回転子位置検出運転モードへの移行時、前記転
流信号の第nパターン出力時に相当する前記回転子位置
検出信号のパターンを特定パターンと比較し、両者が一
致した直後に前記転流信号を前記同期信号から前記回転
子位置検出信号に基づく信号に切り換えるものである。
作用 本発明は上記した構成によって、転流信号発生手段の
負担を軽減しながら同期運転モードから回転子位置検出
運転モードへ移行時に、転流信号の順序が適切につなが
り、スムーズにモード移行できることとなる。
実施例 以下、本発明の第1の実施例について図面を参考に説
明する。
第3図は従来例と同様の構成を有する本発明の第1の
実施例のブラシレスモータの運転装置の構成図である。
図において、1は直流電源、2は半導体スイッチング素
子群で、U〜Zの6個のトランジスタとそれぞれに逆並
列接続された6個のダイオードからなる。3はブラシレ
スモータで、3相結線された電機子巻線4と磁石回転子
5からなる。6は回転子位置検出手段で、3つのフィル
タ61〜63とコンパレータ群64からなる。7は転流信号発
生手段としてのマイクロコンピュータで、前記回転子位
置検出手段6より出力される回転子位置検出信号6U、6
V,6Wを論理演算することにより前記半導体スイッチング
素子群2のトランジスタの転流信号7U〜7Zを生成し、そ
れぞれU〜Zの6このトランジスタをスイッチングす
る。
以上のように構成されたブラシレスモータの運転装置
について、その動作を説明する。
まず、ブラシレスモータ起動時マイクロコンピュータ
7から第1図に示す低周波の転流信号7U〜7Zを出力し、
ブラシレスモータ3を強制回転させる。この回転により
電機子巻線4に誘起電圧が発生し、よって回転子位置検
出信号が十分に確立された時点で同期運転モードから回
転子位置検出運転モードへ移行するわけであるが、この
移行時、第1パターンから順次出力した転流信号が第5
パターンを出力し、その後第6パターンを出力するタイ
ミングで同期運転モードを終了し、回転子位置検出信号
6U〜6Wを取り込む。この瞬間回転子位置検出信号6U〜6W
は、第6パターンの転流信号を出力した時に相当するパ
ターン(6U,6V,6W)=(L,L,H)となっているため、ブ
ラシレスモータの回転により次に6Uが立ち上がるタイミ
ングで転流信号7U〜7Zは第1パターンとなり、以降順次
回転子位置検出信号に基づいて転流信号が生成され、回
転子位置検出モードで運転されることとなる。
次に本発明の第2の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。
第2図は本発明の第2の実施例のブラシレスモータの
運転装置の構成図で、1〜7は第1の実施例と同様のた
め説明を省略する。8はパターン比較手段で、回転子位
置検出信号6U〜6Wと特定パターン(L,L,H)を比較し、
(6U,6V,6W)=(L,L,H)を判定するとマイクロコンピ
ュータ7に出力する。
以上のように構成されたブラシレスモータの運転装置
について、その動作を説明する。
第1の実施例と同様にブラシレスモータ3を起動し、
回転子位置検出信号が十分確立した時点でパターン比較
手段8の出力をマイクロコンピュータ7が取り込み待機
する。同期信号としての転流信号の第5パターンが出力
されると、やがて回転子位置検出信号は転流信号の第6
パターン出力時に相当する(6U,6V,6W)=(L,L,H)と
なる。この瞬間パターン比較手段8がマイクロコンピュ
ータ7に出力し、これによりマイクロコンピュータ7は
同期運転モードから回転子位置検出運転モードに切り換
える。この後、ブラシレスモータの回転により次に6Uが
立ち上がるタイミングで転流信号7U〜7Zは第1パターン
となり、以降順次回転子位置検出信号に基づいて転流信
号が生成され、回転子位置検出モードで運転されること
となる。
なお、上記実施例は3相電機子巻線を有するブラシレ
スモータとし、駆動波形を6パターンとしたが、本発明
はこの条件に限られるものではない。
発明の効果 以上のように本発明は、中性点非接地に結線された複
数相電機子巻線と磁石回転子を有するブラシレスモータ
と、直流電源と、前記電機子巻線への電流を通電、遮断
する半導体スイッチング素子群と、前記電機子巻線に誘
起される電圧信号によって前記電機子巻線と前記磁石回
転子の相対的位置を検出する位置検出手段と、前記同期
運転モータ中には同期信号を出力し、前記回転子位置検
出運転モード中は前記位置検出手段の出力に基づき転流
信号を生成する転流信号発生手段を備え、前記同期運転
モード中は第1パターンから第nパターンまでn種類の
駆動波形を順次出力し、第nパターン出力後は第1パタ
ーンより再び順次循環的に出力して電機子巻線に回転磁
界を発生させ、同期運転モードから回転子位置検出運転
モードへの移行時は第n−1パターンを出力後、第nパ
ターンを出力すべきタイミングで前記転流信号を前記同
期信号から前記回転子位置検出信号に基づく信号に切り
換えることにより、特に付属回路を付加することなく同
期運転モードから回転子位置検出運転モードへ移行時
に、転流信号の順序が適切につながり、スムーズにモー
ド移行することができる。
また、前記回転子位置検出信号のパターンを特定パタ
ーンと比較するパターン比較手段を備え、同期運転モー
ドから回転子位置検出運転モードへの移行時、前記駆動
波形の第nパターン出力時に相当する前記回転子位置検
出信号のパターンを特定パターンと比較し、両者が一致
した直後に前記転流信号を前記同期信号から前記回転子
位置検出信号に基づく信号に切り換えることにより、同
期運転モードから回転子位置検出運転モードへ移行時
に、転流信号の順序が適切につながり、スムーズにモー
ド移行することができる。特に同期運転モードでは回転
子位置検出信号の位相が転流信号の位相と若干ずれるこ
とがあるが、その場合も回転子位置検出信号のタイミン
グを確実にとらえ、モード移行することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の回転子位置検出信号と転流信号、およ
び運転モードのタイミングチャート、第2図は本発明の
第2の実施例におけるブラシレスモータの運転装置の構
成図、第3図は従来例および本発明の第1の実施例の構
成図、第4図は従来例の回転子位置検出信号と転流信号
のタイミングチャートである。 1……直流電源、2……半導体スイッチング素子群、3
……ブラシレスモータ、4……電機子巻線、5……磁石
回転子、6……回転子位置検出手段、6U〜6W……回転子
位置検出信号、7……転流信号発生手段(マイクロコン
ピュータ)、7U〜7Z……転流信号、8……パターン比較
手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−135389(JP,A) 特開 昭62−77892(JP,A) 特公 昭59−36520(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中性点非接地に結線された複数相電機子巻
    線と磁石回転子とを有するブラシレスモータと、直流電
    源と、前記電機子巻線への電流を通電、遮断する半導体
    スイッチング素子群と、前記電機子巻線に誘起される電
    圧信号によって前記電機子巻線と前記磁石回転子の相対
    位置を検出する回転子位置検出手段と、前記回転子位置
    検出手段の出力が確立されるまで外部信号から生成した
    転流信号により回転磁界を発生させ、強制的に前記ブラ
    シレスモータを運転する同期運転モード中には同期信号
    を生成し、前記回転子位置検出手段の出力に基づき前記
    ブラシレスモータを運転する回転子位置検出運転モード
    中には、前記回転子位置検出手段の出力の論理変化のエ
    ッジに基づき転流信号を生成する転流信号発生手段とを
    備え、前記転流信号発生手段は、前記同期運転モード中
    は第1パターンから第nパターンまでn種類で1周期を
    なす転流信号を順次出力し、前記第nパターン出力後は
    前記第1パターンより再び順次循環的に出力して電機子
    巻線に回転磁界を発生させ、前記同期運転モードから前
    記回転子位置検出運転モードへ移行する最終周期におい
    て前記転流信号発生手段は第1パターンから第n−1パ
    ターンを出力後、前記第nパターンを出力すべきタイミ
    ングで、前記転流信号発生手段の出力である転流信号を
    前記同期信号から前記回転子位置検出信号に基づく信号
    に切り換え、回転子位置検出運転モードへ移行するブラ
    シレスモータの運転装置。
  2. 【請求項2】回転子位置検出信号のパターンを特定パタ
    ーンと比較するパターン比較手段を備え、前記同期運転
    モードから前記回転子位置検出運転モードへの移行時、
    前記転流信号の第nパターン出力時に相当する前記回転
    子位置検出信号のパターンを前記特定パターンと比較
    し、両者が一致した直後に転流信号を前記同期信号から
    前記回転子位置検出信号に基づく信号に切り換え、回転
    子位置検出運転モードに移行する請求項1記載のブラシ
    レスモータの運転装置。
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