JP3028768B2

JP3028768B2 - ブラシレスｄｃモータ駆動制御方法およびその装置

Info

Publication number: JP3028768B2
Application number: JP8014563A
Authority: JP
Inventors: 哲哉板垣; 正浩田中; 泰三木村
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 2000-04-04
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: JPH09215381A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はブラシレスＤＣモ
ータ駆動制御方法およびその装置に関し、さらに詳細に
いえば、ブラシレスＤＣモータの電機子コイルに誘起さ
れた誘起電圧に基づいて、回転子と固定子との相対的に
位置を表す位置信号を検出して、その位置信号に基づい
て、電機子コイルの電圧パターンを制御するブラシレス
ＤＣモータ駆動制御方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ブラシレスＤＣモータ駆動制御装
置としては、特公平５−７２１９７号公報に記載のもの
がある。このブラシレスＤＣモータ駆動制御装置は、図
１３に示すように、複数極の永久磁石を有する回転子７
０と、３相Ｙ結線された電機子コイル７１ａ，７１ｂ，
７１ｃを有する固定子７１と、前記電機子コイル７１
ａ，７１ｂ，７１ｃに並列状態で３相Ｙ結線された抵抗
７２ａ，７２ｂ，７２ｃからなる抵抗回路７２と、前記
電機子コイル７１ａ，７１ｂ，７１ｃに対する回転子７
０の相対的な回転位置を検出する回転位置検出器７３
と、前記回転位置検出器７３からの回転子７０の回転位
置を表す位置信号を受けて、電機子コイル７１ａ，７１
ｂ，７１ｃに対する電圧パターンを切り換えるマイクロ
コンピュータ（以下、マイコンと略称する）７４と、前
記マイコン７４からのスイッチング信号を受けて、電機
子コイル７１ａ，７１ｂ，７１ｃの電圧パターンを切り
換え制御する転流制御信号を出力するベース駆動回路７
５と、前記ベース駆動回路７５からの転流制御信号を受
けて、電機子コイル７１ａ，７１ｂ，７１ｃの電圧パタ
ーンを切り換えるインバータ部８０とを有している。

【０００３】前記インバータ部８０は、直流電源７６の
正極側にスイッチ７７を介してそれぞれ接続された３つ
のトランジスタ８０ａ，８０ｂ，８０ｃと、直流電源７
６の負極側にそれぞれ接続された３つのトランジスタ８
０ｄ，８０ｅ，８０ｆとから構成されている。前記トラ
ンジスタ８０ａ，８０ｄのコレクタを互いに接続し、前
記トランジスタ８０ｂ，８０ｅのコレクタを互いに接続
し、前記トランジスタ８０ｃ，８０ｆのコレクタを互い
に接続している。前記トランジスタ８０ａ，８０ｄの互
いに接続された部分にＵ相の電機子コイル７１ａを接続
し、前記トランジスタ８０ｂ，８０ｅの互いに接続され
た部分にＶ相の電機子コイル７１ｂを接続し、前記トラ
ンジスタ８０ｃ，８０ｆの互いに接続された部分にＷ相
の電機子コイル７１ｃを接続している。そして、前記ベ
ース駆動回路７５からの転流制御信号を前記各トランジ
スタ８０ａ〜８０ｆのベースにそれぞれ入力している。

【０００４】また、前記回転位置検出器７３は、前記抵
抗回路７２の中性点の電圧ＶＭと、電機子コイル７１
ａ，７１ｂ，７１ｃの中性点の電圧ＶＮとが入力され、
前記抵抗回路７２の中性点と、電機子コイル７１ａ，７
１ｂ，７１ｃの中性点との電位差を表す電位差信号ＶＭ
Ｎを出力する差動増幅器８１と、前記差動増幅器８１か
らの電位差信号ＶＭＮを受けて、その電位差信号ＶＭＮ
を積分する積分器８２と、前記積分器８２からの電位差
信号ＶＭＮを積分した積分信号を受けて、位置信号を出
力する零クロスコンパレータ８３とを有している。ま
た、コンパレータ８４は、前記電機子コイル７１ｃの両
端が入力端子にそれぞれ接続され、誘起電圧ＥＷの極性
を表す信号をマイコン７４に出力する。

【０００５】前記構成のブラシレスＤＣモータ駆動制御
装置において、インバータ部８０からの各Ｕ相、Ｖ相、
Ｗ相のモータ端子電圧をＶＵ，ＶＶ，ＶＷ、電機子コイ
ル７１ａ，７１ｂ，７１ｃの各Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の誘起
電圧をＥＵ，ＥＶ，ＥＷとすると、抵抗回路７２の中性
点の電圧ＶＭと電機子コイル７１ａ，７１ｂ，７１ｃの
中性点の電圧ＶＮとは、ＶＭ＝（１／３）（ＶＵ＋ＶＶ＋ＶＷ）ＶＮ＝（１／３）｛（ＶＵ−ＥＵ）＋（ＶＶ−ＥＶ）＋
（ＶＷ−ＥＷ）｝となる。したがって、前記抵抗回路７２の中性点と電機
子コイル７１ａ，７１ｂ，７１ｃの中性点との電位差を
表す電位差信号ＶＭＮは、ＶＭＮ＝ＶＭ−ＶＮ＝（１／３）（ＥＵ＋ＥＶ＋ＥＷ）となり、電機子コイル７１ａ，７１ｂ，７１ｃの誘起電
圧をＥＵ，ＥＶ，ＥＷの和に比例する。

【０００６】前記電機子コイル７１ａ，７１ｂ，７１ｃ
の誘起電圧をＥＵ，ＥＶ，ＥＷは、１２０ｄｅｇ毎に位
相の異なる台形状の波形となり、電位差信号ＶＭＮは、
誘起電圧をＥＵ，ＥＶ，ＥＷに対して３倍の基本波周波
数成分を有する略三角波となる。この電位差信号ＶＭＮ
の三角波のピーク点が電圧パターンの切り換え点とな
る。前記積分器８２は、差動増幅器８１からの電位差信
号ＶＭＮを積分して、略正弦波状の積分信号∫ＶＭＮｄ
ｔを出力する。そして、前記零クロスコンパレータ８３
は、積分信号∫ＶＭＮｄｔのゼロクロス点を検出して、
位置信号をマイコン７４に出力する。すなわち、この電
位差信号ＶＭＮのピーク点は、回転速度によって振幅が
変動するため、電位差信号ＶＭＮを積分して、ゼロクロ
ス点を検出するようにしているのである。前記位置信号
は、前記固定子７１の電機子コイル７１ａ，７１ｂ，７
１ｃに対する回転子７０の相対的な位置を示すものであ
る。次に、前記マイコン７４は、零クロスコンパレータ
８３からの位置信号を受けて、ベース駆動回路７５にス
イッチング信号を出力する。前記ベース駆動回路７５
は、マイコン７４からのスイッチング信号を受けて、前
記インバータ部８０の各トランジスタ８０ａ〜８０ｆの
ベースに転流制御信号を出力する。そして、前記インバ
ータ部８０の各トランジスタ８０ａ〜８０ｆは順次オン
オフして、電機子コイル７１ａ，７１ｂ，７１ｃに対す
る電圧パターンを切り換える。

【０００７】こうして、前記ブラシレスＤＣモータは、
電機子コイル７１ａ，７１ｂ，７１ｃの誘起電圧をＥ
Ｕ，ＥＶ，ＥＷより回転子７０の回転位置を表す位置信
号を出力して、インバータ部８０は、その位置信号によ
って電機子コイル７１ａ，７１ｂ，７１ｃの電圧パター
ンの切り換えを行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ブラシ
レスＤＣモータ駆動制御装置により駆動制御されるブラ
シレスＤＣモータを用いて、圧縮機のようなトルクの変
動幅が大きい負荷を駆動したとき、ブラシレスＤＣモー
タの性能を十分に発揮すれば、圧縮機に要求される運転
エリア（図１４参照）内での運転が可能である。ところ
が、前記ブラシリスＤＣモータ駆動制御装置は、運転周
波数が高いほど、また負荷が大きくモータ電流が大きい
ほど回転子の位置検出が困難になり、そのブラシレスＤ
Ｃモータの性能を十分に発揮できないため、最大効率で
モータを運転できないという問題がある。しかも、前記
回転子の位置検出が困難になると、最悪の場合、トルク
不足のためにモータが脱調するという問題がある。

【０００９】

【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、脱調を防止するとともに、最大効率で運
転できるブラシレスＤＣモータ駆動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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１のブラシレスＤ
Ｃモータ駆動制御方法は、複数極の磁石を有する回転子
と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイルを有する固定
子とを有するブラシレスＤＣモータを駆動制御すべく、
前記電機子コイルに対して並列状態で抵抗回路を３相Ｙ
結線しておき、前記電機子コイルの中性点と前記抵抗回
路の中性点との電位差を表す電位差信号を検出し、その
電位差信号に基づいて、回転位置検出手段によって、前
記回転子と前記固定子との相対的な回転位置を検出し
て、回転位置に応じてレベルが切り換わる位置信号を出
力し、この回転位置検出手段の前記位置信号に基づい
て、インバータ部によって、前記電機子コイルの電圧パ
ターンを切り換えるブラシレスＤＣモータ駆動制御装置
において、前記電位差信号、または前記電位差信号を積
分して得た積分信号を受けて、正極側、負極側の何れか
一方のみで前記信号のレベルが目標値以上か否かを判定
しこの判定結果に基づいて、前記信号のレベルが前記目
標値になるように、前記位置信号から電圧パターンを切
り換えるまでの時間を調整し、もしくは電圧を調整する
方法である。

【００１１】請求項２のブラシレスＤＣモータ駆動制御
装置は、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線に
接続された電機子コイルを有する固定子と、前記電機子
コイルに対して並列状態で３相Ｙ結線された抵抗回路
と、前記電機子コイルの中性点と前記抵抗回路の中性点
との電位差を表す電位差信号を検出し、その電位差信号
に基づいて、前記回転子と前記固定子との相対的な回転
位置を検出して、回転位置に応じて毎にレベルが切り換
わる位置信号を出力する回転位置検出手段と、この回転
位置検出手段の前記位置信号に基づいて、前記電機子コ
イルの電圧パターンを切り換えるインバータ部とを備え
るブラシレスＤＣモータ駆動制御装置において、前記電
位差信号、または前記電位差信号を積分して得た積分信
号を受けて、正極側、負極側の何れか一方のみで前記信
号のレベルが目標値以上か否かを判定するレベル判定手
段と、前記レベル判定手段の判定結果に基づいて、前記
信号のレベルが前記目標値になるように、前記位置信号
から電圧パターンを切り換えるまでの時間を調整し、も
しくは電圧を調整する補正手段とを有するものである。

【００１２】請求項３のブラシレスＤＣモータ駆動制御
装置は、前記レベル判定手段として、絶対値が互いに異
なる正負の電源電圧が印加されてあり、比較電圧の絶対
値が大きい側でのみ前記信号のレベルが目標値以上か否
かを判定し、比較電圧の絶対値が小さい側で前記判定結
果のリセットを行うものを採用している。請求項４のブ
ラシレスＤＣモータ駆動制御装置は、前記レベル判定手
段として、絶対値が互いに異なる正負の電源電圧が印加
されてあるとともに、一方の比較電圧を強制的に変更す
る比較電圧変更手段を有しており、他方の比較電圧での
み前記信号のレベルが目標値以上か否かを判定し、一方
の変更された比較電圧で前記判定結果のリセットを行う
ものを採用している。

【００１３】

【作用】請求項１のブラシレスＤＣモータ駆動制御方法
であれば、複数極の磁石を有する回転子と、３相Ｙ結線
に接続された電機子コイルを有する固定子とを有するブ
ラシレスＤＣモータを駆動制御すべく、前記電機子コイ
ルに対して並列状態で抵抗回路を３相Ｙ結線しておき、
前記電機子コイルの中性点と前記抵抗回路の中性点との
電位差を表す電位差信号を検出し、その電位差信号に基
づいて、回転位置検出手段によって、前記回転子と前記
固定子との相対的な回転位置を検出して、回転位置に応
じてレベルが切り換わる位置信号を出力し、この回転位
置検出手段の前記位置信号に基づいて、インバータ部に
よって、前記電機子コイルの電圧パターンを切り換える
に当って、前記電位差信号、または前記電位差信号を積
分して得た積分信号を受けて、正極側、負極側の何れか
一方のみで前記信号のレベルが目標値以上か否かを判定
しこの判定結果に基づいて、前記信号のレベルが前記目
標値になるように、前記位置信号から電圧パターンを切
り換えるまでの時間を調整し、もしくは電圧を調整する
のであるから、前記電位差信号または積分信号のレベル
を判定する目標値を所望の効率のときの信号のレベルに
設定することによって、ブラシレスＤＣモータを任意の
効率で運転できる。

【００１４】また、この場合において、前記レベル判定
手段が、前記信号のレベルが目標値以上か否かを、正極
側、負極側の何れか一方のみで行うのであるから、正極
側、負極側の双方について目標値を正確に設定すること
が殆ど不可能であるにも拘らず、該当する側の目標値の
みを正確に設定することにより、ブラシレスＤＣモータ
を正確に任意の効率で運転することができる。

【００１５】したがって、前記該当する側の目標値を最
大効率のときの信号のレベルに設定することにより、ブ
ラシレスＤＣモータを正確に最大効率で運転することが
できる。請求項２のブラシレスＤＣモータ駆動制御装置
であれば、前記回転位置検出手段は、前記電機子コイル
の中性点と前記抵抗回路の中性点との電位差を表す電位
差信号を検出するとともに、その電位差信号に基づい
て、複数極の磁石を有する回転子と前記固定子との相対
的な回転位置を検出して、回転位置に応じてレベルが切
り換わる位置信号を出力する。そして、前記レベル判定
手段により、前記電位差信号、または前記電位差信号を
積分して得た積分信号のレベルが目標値以上か否かを判
定し、この判定結果に基づいて、前記補正手段は、前記
信号のレベルが前記目標値になるように、前記位置信号
から電圧パターンを切り換えるまでの時間を調整し、も
しくは電圧を調整する。そして、前記補正手段からの位
相補正された電圧パターン信号または電圧が調整された
電圧パターン信号に基づいて、前記インバータは電機子
コイルの電圧パターンを切り換える。

【００１６】したがって、前記電位差信号または積分信
号のレベルを判定する目標値を所望の効率のときの信号
のレベルに設定することによって、ブラシレスＤＣモー
タを任意の効率で運転できる。また、この場合におい
て、前記レベル判定手段が、前記信号のレベルが目標値
以上か否かを、正極側、負極側の何れか一方のみで行う
のであるから、正極側、負極側の双方について目標値を
正確に設定することが殆ど不可能であるにも拘らず、該
当する側の目標値のみを正確に設定することにより、ブ
ラシレスＤＣモータを正確に任意の効率で運転すること
ができる。

【００１７】したがって、前記該当する側の目標値を最
大効率のときの信号のレベルに設定することにより、ブ
ラシレスＤＣモータを正確に最大効率で運転することが
できる。請求項３のブラシレスＤＣモータ駆動制御装置
であれば、前記レベル判定手段として、絶対値が互いに
異なる正負の電源電圧が印加されてあり、比較電圧の絶
対値が大きい側でのみ前記信号のレベルが目標値以上か
否かを判定し、比較電圧の絶対値が小さい側で前記判定
結果のリセットを行うものを採用しているので、信号の
レベルの絶対値が、絶対値が大きい側の比較電圧以上で
あると判定された場合には、必ず信号のレベルの絶対値
が、絶対値が小さい側の比較電圧以上であると判定され
るので、確実に判定信号をリセットすることができるほ
か、請求項２と同様の作用を達成することができる。

【００１８】請求項４のブラシレスＤＣモータ駆動制御
装置であれば、前記レベル判定手段として、絶対値が互
いに異なる正負の電源電圧が印加されてあるとともに、
一方の比較電圧を強制的に変更する比較電圧変更手段を
有しており、他方の比較電圧でのみ前記信号のレベルが
目標値以上か否かを判定し、一方の変更された比較電圧
で前記判定結果のリセットを行うものを採用しているの
で、他方の比較電圧で信号のレベルが目標値以上である
と判定された場合には、比較電圧変更手段によって比較
電圧を強制的に変更することによって確実に判定信号を
リセットすることができるほか、請求項２と同様の作用
を達成することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面によってこの発明
の実施の態様を詳細に説明する。図１はこの発明のブラ
シレスＤＣモータ駆動制御装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。このブラシレスＤＣモータ駆動制御装置
は、複数極の永久磁石を有する回転子１０と、３相Ｙ結
線された電機子コイル１ａ，１ｂ，１ｃを有する固定子
１とからなるブラシレスＤＣモータを駆動制御するため
のものである。そして、このブラシレスＤＣモータ駆動
制御装置は、前記電機子コイル１ａ，１ｂ，１ｃに並列
状態で３相Ｙ結線された抵抗２ａ，２ｂ，２ｃからなる
抵抗回路２と、前記電機子コイル１ａ，１ｂ，１ｃに対
する回転子１０の相対的な回転位置を検出する回転位置
検出器３と、前記回転位置検出器３からの回転子１０の
回転位置を表す位置信号を受けて、電機子コイル１ａ，
１ｂ，１ｃに対する電圧パターンを切り換えるマイクロ
コンピュータ（以下、マイコンと略称する）４と、前記
マイコン４からのスイッチング信号を受けて、電機子コ
イル１ａ，１ｂ，１ｃの電圧パターンを切り換え制御す
る転流制御信号を出力するベース駆動回路５と、前記ベ
ース駆動回路５からの転流制御信号を受けて、電機子コ
イル１ａ，１ｂ，１ｃの電圧パターンを切り換えるイン
バータ部２０とを有している。

【００２０】前記回転位置検出器３は、反転入力端子に
抵抗回路２の中性点の電圧ＶＭを入力するとともに、非
反転入力端子にグランドＧＮＤを接続し、出力端子と反
転入力端子との間に抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１とを並列
に接続した増幅器ＩＣ１と、前記増幅器ＩＣ１の出力端
子に抵抗Ｒ３を介して反転入力端子が接続され、非反転
入力端子に抵抗Ｒ４を介してグランドＧＮＤが接続され
るとともに、出力端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ５
を接続した増幅器ＩＣ２と、前記増幅器ＩＣ２の出力端
子に反転入力端子が接続され、非反転入力端子に抵抗Ｒ
６を介してグランドＧＮＤが接続されるとともに、出力
端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ７を接続した増幅器
ＩＣ３とを有している。

【００２１】前記増幅器ＩＣ１、抵抗Ｒ２、コンデンサ
Ｃ１で差動増幅器２１と積分手段としての積分器２２の
両方を兼ねる構成をしている。また、前記増幅器ＩＣ
２、抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５で反転増幅器２３を構成し、
前記増幅器ＩＣ３、抵抗Ｒ６，Ｒ７で零クロスコンパレ
ータ２４を構成している。そして、前記電機子コイル１
ａ，１ｂ，１ｃの中性点は、グランドＧＮＤを介して増
幅器ＩＣ１の非反転入力端子に接続されているので、差
動増幅器２１（積分器２２）は、抵抗回路２の中性点の
電圧ＶＭと電機子コイル１ａ，１ｂ，１ｃの中性点の電
圧ＶＮとの電位差を表す電位差信号ＶＭＮを検出すると
ともに、電位差信号ＶＭＮを積分して、積分信号∫ＶＭ
Ｎｄｔを出力する。

【００２２】また、前記ブラシレスＤＣモータ駆動制御
装置は、回転位置検出器３の積分器２２からの積分信号
∫ＶＭＮｄｔを受けて、レベル検出信号をマイコン４に
出力するレベル検出器６を備えている。このレベル検出
器６は、図２に示すように、回転位置検出器３の積分器
２２からの積分信号∫ＶＭＮｄｔを増幅器ＩＣ４の反転
入力端子に接続するとともに、増幅器ＩＣ４の非反転入
力端子を抵抗Ｒ８を介してグランドＧＮＤに接続し、増
幅器ＩＣ４の出力端子と非反転入力端子とをフォトカプ
ラＰＣ１の発光部ＰＣ１ａと抵抗Ｒ９とをこの順に直列
に介して接続している。なお、Ｒ１０はプルアップ抵抗
である。また、フォトカプラＰＣ１は、強電部と弱電部
との間の電気的絶縁を確保したままでレベル検出信号を
マイコン４に供給するためのものであり、フォトカプラ
ＰＣ１の受光部ＰＣ１ｂと抵抗Ｒ１１とを直列に接続
し、この接続点の信号をマイコン４に供給している。前
記増幅器ＩＣ４、抵抗Ｒ８，Ｒ９でヒステリシス特性を
有するヒステリシスコンパレータを構成している。さら
に、前記増幅器ＩＣ４には、互いに絶対値が異なる直流
電圧＋Ｖ１，−Ｖ２（ただし、|Ｖ１|＞|Ｖ２|）が印加
されている。

【００２３】前記インバータ部２０は、図１３に示すイ
ンバータ部８０と同様の構成であるから、詳細な説明を
省略する。前記マイコン４は、図３に示すように、図１
に示す回転位置検出器３からの位置信号が外部割込端子
を介して接続された位相補正タイマＴ１と、上記位置信
号を受けて、電機子コイル１ａ，１ｂ，１ｃの電圧パタ
ーンの周期を測定する周期測定タイマＴ２と、周期測定
タイマＴ２からの測定されたタイマ値を受けて、そのタ
イマ値から電機子コイル１ａ，１ｂ，１ｃの電圧パター
ンの周期を演算して、周期を表す周期信号を出力する周
期演算部４１と、周期演算部４１からの周期信号を受け
て、その周期から位相補正角に相当するタイマ値を演算
して、位相補正タイマＴ１にタイマ値設定信号を出力す
るタイマ値演算部４２とを有している。さらに、前記マ
イコン４は、位相補正タイマＴ１からの割込信号ＩＲＱ
を受けて、電圧パターン信号を出力するインバータモー
ド選択部４３と、周期演算部４１からの周期信号を受け
て、回転速度を演算して現在速度信号を出力する速度演
算部４４と、速度演算部４４からの現在速度と外部から
の速度指令信号とを受けて、電圧指令信号を出力する速
度制御部４５と、前記回転位置検出器３からの位置信号
とレベル検出器６からのレベル検出信号とを受けて、位
相補正指令信号をタイマ値演算部４２に出力するレベル
判定部５１と、インバータモード選択部４３からの電圧
パターン信号と速度制御部４５からの電圧指令信号を受
けて、スイッチング信号を出力するＰＷＭ（パルス幅変
調）部５２とを有している。なお、前記位相補正タイマ
Ｔ１、周期測定タイマＴ２、周期演算部４１、タイマ値
演算部４２で位相補正手段を構成している。また、前記
レベル検出器６、レベル判定部５１でレベル判定手段を
構成している。

【００２４】前記の構成において、ブラシレスＤＣモー
タが位置検出に従って駆動されているとき、電機子コイ
ル１ａ，１ｂ，１ｃの各Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の誘起電圧Ｅ
Ｕ，ＥＶ，ＥＷは、図４中（Ａ）〜（Ｃ）に示すよう
に、１２０ｄｅｇ毎に位相の異なる台形状の波形とな
る。そして、図１に示す回転位置検出器３の増幅器ＩＣ
１は、反転入力端子に入力された抵抗回路２の中性点の
電圧ＶＭと、増幅器ＩＣ１の非反転入力端子に入力され
た電機子コイル１ａ，１ｂ，１ｃの中性点の電圧ＶＮと
の電位差を表す電位差信号ＶＭＮ｛図４中（Ｄ）参照｝
を検出するとともに、その電位差信号を積分して、積分
信号∫ＶＭＮｄｔ｛図４中（Ｅ）参照｝を出力する。こ
の積分信号∫ＶＭＮｄｔは、回転周波数の３倍の周波数
の略正弦波形となる。そして、前記反転増幅器２３は、
増幅器ＩＣ２の反転入力端子に入力された積分信号∫Ｖ
ＭＮｄｔを所定の振幅に増幅し、その増幅された積分信
号∫ＶＭＮｄｔのゼロクロスを零クロスコンパレータ２
４で検出し、位置信号｛図４中（Ｆ）参照｝を出力す
る。

【００２５】次に、前記回転位置検出器３からの位置信
号は、マイコン４の外部割込端子から周期測定タイマＴ
２に入力される。そして、この周期測定タイマＴ２は、
位置信号のリーディングエッジからトレイリングエッジ
までの期間とトレイリングエッジからリーディングエッ
ジまでの期間とを測定して、測定されたタイマ値を出力
する。前記周期測定タイマＴ２からのタイマ値を表す信
号を受けて、周期演算部４１は、電機子コイル１ａ，１
ｂ，１ｃの電圧パターンの周期を求める。すなわち、前
記位置信号のトレイリングエッジからリーディングエッ
ジまでの期間とリーディングエッジからトレイリングエ
ッジまでの期間は、６０ｄｅｇ毎に繰り返され、測定さ
れた各期間のタイマ値を６倍することによって、前記電
圧パターンの１周期分のタイマ値を求めるのである。

【００２６】そして、前記周期演算部４１からの周期を
表す周期信号を受けて、タイマ値演算部４２はタイマ値
設定信号を出力する。このタイマ値演算部４２からのタ
イマ値設定信号を受けて、位相補正タイマＴ１は、位置
信号から電圧パターンを切り換えるまでの時間を経時す
る。すなわち、前記位相補正タイマＴ１は、カウントが
終了するとインバータモード選択部４３に割込信号ＩＲ
Ｑを出力し、インバータモード選択部４３は、位相補正
された電圧パターン信号「図４中（Ｉ）〜（Ｎ）参照｝
をＰＷＭ部５２に出力するのである。そして、ＰＷＭ部
５２は、スイッチング信号を図１に示すベース駆動回路
５に出力して、ベース駆動回路５はインバータ部２０に
転流制御信号を出力すると、インバータ部２０の各トラ
ンジスタ２０ａ〜２０ｆはそれぞれオンオフする。な
お、図４中（Ｈ）の位置信号番号は、説明を容易にする
ために、位置信号の１周期分に対して０〜５の番号を割
り当てたものである。また、図４中（Ｐ）に示すインバ
ータモードは、インバータモード選択部４３において選
択された電圧パターン信号｛図４中（Ｉ）〜（Ｎ）参
照｝に対応するように０〜５の番号を割り当てたもので
ある。

【００２７】次いで、この発明の最も要旨とする、図２
に示すレベル検出器６についてさらに詳細に説明する。
このようなレベル検出器を構成する場合には、一般的
に、増幅器ＩＣ４には、互いに絶対値が等しく、かつ極
性が逆の電源電圧を印加することになる。この場合にお
けるヒステリシスコンパレータの等価回路は、コンパレ
ータＨｉｇｈ（コンパレータ出力がハイ）の場合に、図
５中（Ａ）に示すように、正極の電源電圧を抵抗Ｒ８，
Ｒ９，Ｒ１０で分圧して正極の比較電圧を得、コンパレ
ータＬｏｗ（コンパレータ出力がロー）の場合に、図５
中（Ｂ）に示すように、負極の電源電圧をコンパレータ
内のトランジスタ、フォトカプラＰＣ内のダイオード、
抵抗Ｒ９，Ｒ８で分圧して負極の比較電圧を得ることに
なる。しかし、前記抵抗、トランジスタ、ダイオードに
は精度のばらつきが存在するので、例えば、正極の比較
電圧を正確に設定すべく抵抗の値を設定したとしても、
負極の比較電圧をも正確に設定できているという保証は
全くなく、負極の比較電圧にかなりのばらつきが生じる
ことが一般的である。

【００２８】具体的には、インバータ電圧の位相の変動
に伴なうモータ効率の変動、積分信号レベルの変動が図
７に示すように知られているので、正極の比較電圧がＥ
１に設定され、負極の比較電圧がＥ２に設定された場合
（両比較電圧が正確に設定された場合）には、図６中
（Ａ）に示すように、積分信号∫ＶＭＮｄｔの絶対値が
一方の比較電圧の絶対値よりも大きくなった場合に、必
ず他方の比較電圧の絶対値よりも大きくなり、図６中
（Ｂ）に示すように、増幅器ＩＣ４からの出力信号Ｓｌ
ｅｖが反転する。この場合には、レベル判定部５１にお
いて、積分信号∫ＶＭＮｄｔが小さくなるように、イン
バータ出力電圧の位相を遅れ方向に調整すべく位相補正
指令信号をタイマ値演算部４２に出力する。逆に、図６
中（Ａ）に示すように、積分信号∫ＶＭＮｄｔの絶対値
が一方の比較電圧の絶対値よりも小さくなった場合に、
必ず他方の比較電圧の絶対値よりも小さくなり、図６中
（Ｂ）に示すように、増幅器ＩＣ４からの出力信号Ｓｌ
ｅｖが反転しない。この場合には、レベル判定部５１に
おいて、積分信号∫ＶＭＮｄｔが大きくなるように、イ
ンバータ出力電圧の位相を進み方向に調整すべく位相補
正指令信号をタイマ値演算部４２に出力する。

【００２９】したがって、両比較電圧Ｅ１，Ｅ２が正確
に設定されていれば、上記の動作を行うことにより、ブ
ラシレスＤＣモータを所望の効率、好ましくは最大の効
率で運転することができる。しかし、実際には、コンパ
レータＨｉｇｈの場合とコンパレータＬｏｗの場合とで
は等価回路が互いに異なり、両比較電圧Ｅ１，Ｅ２を同
時に正確に設定することは到底不可能である。例えば、
図８中（Ａ）に示すように、比較電圧Ｅ１が正確に設定
されており、比較電圧Ｅ２が精度のばらつきに起因して
Ｅ２´（|Ｅ２´|＞|Ｅ２|）になった場合には、積分信
号∫ＶＭＮｄｔの絶対値が一方の比較電圧Ｅ１の絶対値
よりも大きくなった場合であっても、必ずしも他方の比
較電圧Ｅ２´の絶対値よりも大きくない場合があり、図
８中（Ｂ）に示すように、増幅器ＩＣ４からの出力信号
Ｓｌｅｖが反転しなくなってしまう。このため、積分信
号∫ＶＭＮｄｔの振幅が大きくなり、モータ効率が悪化
してしまう。

【００３０】しかし、この実施態様におけるレベル検出
器６は、増幅器ＩＣ４に与える正極の電源電圧の絶対値
が負極の電源電圧の絶対値よりも大きく設定されている
（例えば、負極の電源電圧が、入力波形の最大振幅幅の
１．０５倍から正極の電源電圧の絶対値の０．９５倍ま
での所定の絶対値、具体的には、例えば正極の電極電圧
＋１５Ｖに対して負極の電源電圧−１２Ｖに設定されて
いる）ので、正極側の比較電圧Ｅ１が正確に設定された
場合には、図９中（Ａ）に示すように、負極側の比較電
圧Ｅ２の絶対値が比較電圧Ｅ１の絶対値よりも小さくな
る。したがって、図９中（Ｂ）に示すように、正極側の
比較電圧Ｅ１に基づいてレベル検出を行い、負極側の比
較電圧Ｅ２に基づいて増幅器ＩＣ４の出力信号Ｓｌｅｖ
を反転（リセット）することにより、積分信号∫ＶＭＮ
ｄｔが比較電圧Ｅ１を越えたか否かの判定を正確に行う
ことができる。

【００３１】ここで、前記積分器２２とレベル検出器６
における精度（ばらつき）は、抵抗回路２の抵抗の精度
を２％、それ以外の抵抗の精度を１％、コンデンサの精
度を５％、電源電圧の精度を５％とすれば、積分器２２
の精度が８％、コンパレータＨｉｇｈの場合におけるレ
ベル検出器６の精度が１％、電源電圧の精度が５％にな
り、全体としてみた場合の精度が１４％になる。図１０
は全体のばらつきに対するモータ効率の変化を示す図で
あり、１４％のばらつきが存在する場合には、モータ効
率が著しく低下することが分かる。しかし、例えば、レ
ベル検出器６において、先ず、抵抗Ｒ８を決定し、次い
で、図５中（Ａ）に示す等価回路が実現されるようにＹ
結線されてなる抵抗回路２に電圧を印加し、この状態に
おいて、比較電圧Ｅ１が所定の値になるように抵抗Ｒ９
をトリミングする。この処理を行うことにより、電源電
圧のばらつきによる影響を抑制することができる。ま
た、積分器２２において、先ず、抵抗Ｒ２を設定し、抵
抗回路２の抵抗の１つ２ａに交流電圧を印加し、積分信
号∫ＶＭＮｄｔが所定の値になるように抵抗２ａをトリ
ミングする。この処理を行うことにより、コンデンサＣ
１のばらつきによる影響を抑制することができる。抵抗
回路２の他の抵抗２ｂ，２ｃについても同様にしてトリ
ミングを行う。

【００３２】積分回路２２およびレベル検出器６の双方
に対して上記の処理を行うことにより、全体としてのば
らつきを５％にまで抑制することができ、この結果、ば
らつきに起因するモータ効率の低下を大幅に抑制するこ
とができる。ただし、負極の電源電圧の絶対値を正極の
電源電圧の絶対値よりも大きく設定し、負極側の比較電
圧Ｅ２に基づいてレベル判定を行い、正極側の比較電圧
Ｅ１に基づいて増幅器ＩＣ４の出力信号Ｓｌｅｖを反転
させるようにしてもよいことはもちろんである。

【００３３】図１１はレベル検出器６の他の実施態様を
示す電気回路図である。この実施態様が図２の実施態様
と異なる点は、マイコン４からの出力を第２フォトカプ
ラＰＣ２を通して増幅器ＩＣ４の非反転入力端子に供給
した点のみである。この実施態様においては、例えば、
図１２に示すように、正極側の比較電圧Ｅ１に基づいて
レベル検出を行った後、マイコン４からの出力を第２フ
ォトカプラＰＣ２を通して増幅器ＩＣ４の非反転入力端
子に供給することにより、負極側の比較電圧Ｅ２の絶対
値を小さくし、または負極側の比較電圧Ｅ２を正極側の
値にし、これによって増幅器ＩＣ４の出力信号Ｓｌｅｖ
を反転させることができる。なお、マイコン４は、零ク
ロスコンパレータ２４からの位置信号を受けて所定の処
理を行うようにしているのであるから、この位置信号を
受けてから所定時間が経過した時点で前記出力を出力す
ることは可能である。ここで、マイコン４の該当する機
能と第２フォトカプラＰＣ２とで比較電圧変更手段を構
成している。

【００３４】以上のように、何れの実施態様を採用した
場合であっても、積分器２２、レベル検出器６を構成す
る部品のばらつきに起因するモータ効率の低下を大幅に
抑制することができる。なお、以上には、電圧を固定し
ておいて、インバータ電圧の位相を調整することによっ
てモータ効率を制御する場合について説明したが、イン
バータ電圧の位相を固定しておいて、電圧を変化させる
ことによりモータ効率を制御することも可能である。ま
た、積分信号に代えて、電位差信号をそのまま採用する
ことも可能である。

【００３５】

【発明の効果】請求項１の発明は、正極側、負極側の双
方について目標値を正確に設定することが殆ど不可能で
あるにも拘らず、該当する側の目標値のみを正確に設定
することにより、ブラシレスＤＣモータを正確に任意の
効率で運転することができるという特有の効果を奏す
る。

【００３６】請求項２の発明は、正極側、負極側の双方
について目標値を正確に設定することが殆ど不可能であ
るにも拘らず、該当する側の目標値のみを正確に設定す
ることにより、ブラシレスＤＣモータを正確に任意の効
率で運転することができるという特有の効果を奏する。
請求項３の発明は、確実に判定信号をリセットすること
ができるほか、請求項２と同様の効果を奏する。

【００３７】請求項４の発明は、確実に判定信号をリセ
ットすることができるほか、請求項２と同様の効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のブラシレスＤＣモータ駆動制御装置
の一実施例を示すブロック図である。

【図２】積分器とレベル検出器の構成を示す電気回路図
である。

【図３】マイコンの構成を示すブロック図である。

【図４】ブラシレスＤＣモータ駆動制御装置の各部の信
号波形を示す図である。

【図５】レベル検出器の等価回路図である。

【図６】理想的な比較電圧と積分信号との関係、および
レベル検出器の出力信号を示す図である。

【図７】インバータ電圧の位相の変動に伴なうモータ効
率の変動、積分信号レベルの変動を示す図である。

【図８】負極側がばらついた比較電圧と積分信号との関
係、およびレベル検出器の出力信号を示す図である。

【図９】図２の実施態様における比較電圧と積分信号と
の関係、およびレベル検出器の出力信号を示す図であ
る。

【図１０】積分器、レベル検出器の全体のばらつきに対
するモータ効率の変化を示す図である。

【図１１】レベル検出器の他の実施態様を示す電気回路
図である。

【図１２】図１１の実施態様における比較電圧と積分信
号との関係、およびレベル検出器の出力信号を示す図で
ある。

【図１３】従来のブラシレスＤＣモータ駆動制御装置を
示すブロック図である。

【図１４】ブラシレスＤＣモータの運転周波数とトルク
との関係における圧縮機の運転エリアを示す図である。

【符号の説明】

１固定子１ａ，１ｂ，１ｃ電機子コイル２抵抗回路３回転位置検出器４マイコン６レベル検出器１０回転子２０インバータ部ＰＣ２第２フォトカプラ

フロントページの続き (56)参考文献特開平７−245982（ＪＰ，Ａ) 特開平７−337079（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−189185（ＪＰ，Ａ) 特開平４−101695（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−217892（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数極の磁石を有する回転子（１０）
と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイル（１ａ）（１
ｂ）（１ｃ）を有する固定子（１）とを有するブラシレ
スＤＣモータを駆動制御すべく、前記電機子コイル（１
ａ）（１ｂ）（１ｃ）に対して並列状態で抵抗回路
（２）を３相Ｙ結線しておき、前記電機子コイル（１
ａ）（１ｂ）（１ｃ）の中性点と前記抵抗回路（２）の
中性点との電位差を表す電位差信号を検出し、その電位
差信号に基づいて、回転位置検出手段（３）によって、
前記回転子（１０）と前記固定子（１）との相対的な回
転位置を検出して、回転位置に応じてレベルが切り換わ
る位置信号を出力し、この回転位置検出手段（３）の前
記位置信号に基づいて、インバータ部（２０）によっ
て、前記電機子コイル（１ａ）（１ｂ）（１ｃ）の電圧
パターンを切り換えるブラシレスＤＣモータ駆動制御装
置において、前記電位差信号、または前記電位差信号を積分して得た
積分信号を受けて、正極側、負極側の何れか一方のみで
前記信号のレベルが目標値以上か否かを判定しこの判定
結果に基づいて、前記信号のレベルが前記目標値になる
ように、前記位置信号から電圧パターンを切り換えるま
での時間を調整し、もしくは電圧を調整することを特徴
とするブラシレスＤＣモータ駆動制御方法。
【請求項２】複数極の磁石を有する回転子（１０）
と、３相Ｙ結線に接続された電機子コイル（１ａ）（１
ｂ）（１ｃ）を有する固定子（１）と、前記電機子コイ
ル（１ａ）（１ｂ）（１ｃ）に対して並列状態で３相Ｙ
結線された抵抗回路（２）と、前記電機子コイル（１
ａ）（１ｂ）（１ｃ）の中性点と前記抵抗回路（２）の
中性点との電位差を表す電位差信号を検出し、その電位
差信号に基づいて、前記回転子（１０）と前記固定子
（１）との相対的な回転位置を検出して、回転位置に応
じてレベルが切り換わる位置信号を出力する回転位置検
出手段（３）と、この回転位置検出手段（３）の前記位
置信号に基づいて、前記電機子コイル（１ａ）（１ｂ）
（１ｃ）の電圧パターンを切り換えるインバータ部（２
０）とを備えるブラシレスＤＣモータ駆動制御装置にお
いて、前記電位差信号、または前記電位差信号を積分して得た
積分信号を受けて、正極側、負極側の何れか一方のみで
前記信号のレベルが目標値以上か否かを判定するレベル
判定手段（６）と、前記レベル判定手段（６）の判定結果に基づいて、前記
信号のレベルが前記目標値になるように、前記位置信号
から電圧パターンを切り換えるまでの時間を調整し、も
しくは電圧を調整する補正手段とを有することを特徴と
するブラシレスＤＣモータ駆動制御装置。
【請求項３】前記レベル判定手段（６）は、絶対値が
互いに異なる正負の電源電圧が印加されてあり、比較電
圧の絶対値が大きい側でのみ前記信号のレベルが目標値
以上か否かを判定し、比較電圧の絶対値が小さい側で前
記判定結果のリセットを行う請求項２に記載のブラシレ
スＤＣモータ駆動制御装置。
【請求項４】前記レベル判定手段（６）は、絶対値が
互いに異なる正負の電源電圧が印加されてあるととも
に、一方の比較電圧を強制的に変更する比較電圧変更手
段（４）（ＰＣ２）を有しており、他方の比較電圧での
み前記信号のレベルが目標値以上か否かを判定し、一方
の変更された比較電圧で前記判定結果のリセットを行う
請求項２に記載のブラシレスＤＣモータ駆動制御装置。