JP3132380B2

JP3132380B2 - ブラシレスｄｃモータ駆動制御装置

Info

Publication number: JP3132380B2
Application number: JP08045215A
Authority: JP
Inventors: 泰三木村; 哲哉板垣; 昌家田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 2001-02-05
Anticipated expiration: 2016-03-01
Also published as: JPH09238493A

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な位置を表す位置
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
１６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】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７１ａ，７１
ｂ，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，７１ｂ，７
１ｃの中性点との電位差を表す電位差信号ＶＭＮ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ＶＭ
Ｎを積分した積分信号を受けて、位置信号を出力するゼ
ロ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、前記ゼロクロスコンパレータ８
３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，７１
ｂ，７１ｃ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、ゼロクロスコン
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〜８
０ｆ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１７参照）内での運転が可能である。ところ
が、前記ブラシレス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。もち
ろん、所望の効率でモータを運転することも困難になっ
てしまう。

【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、所望の効率で
運転できるブラシレスＤＣモータ駆動制御装置を提供す
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、前記電位差信号を積分して得た積分信号を受け
て、該積分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、レベル判定手段に与える目標値を可
変可能に設定する目標値設定手段と、前記レベル判定手
段の判定結果に基づいて、前記積分信号のレベルが前記
目標値になるように電圧パターンの切り換えを制御する
制御手段とを有するものである。

【００１１】請求項２のブラシレスＤＣモータ駆動制御
装置は、前記制御手段として、前記レベル判定手段の判
定結果に基づいて、前記積分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もの
を採用している。

【００１２】請求項３のブラシレスＤＣモータ駆動制御
装置は、前記目標値設定手段として、パルス幅変調手段
と、パルス幅変調手段のデューティ比を設定するデュー
ティ比設定手段と、パルス幅変調手段から出力されるパ
ルス信号を平滑化して目標値として出力する平滑化手段
とを含むものを採用している。請求項４のブラシレスＤ
Ｃモータ駆動制御装置は、前記目標値設定手段として、
パルス幅変調手段と、パルス幅変調手段のデューティ比
を設定するデューティ比設定手段と、パルス幅変調手段
から出力されるパルス信号をアナログ信号に変換して目
標値として出力するＤ／Ａ変換手段とを含むものを採用
している。

【００１３】請求項５のブラシレスＤＣモータ駆動制御
装置は、前記目標値設定手段として、ブラシレスＤＣモ
ータの運転条件に対応させて目標値を設定するものを採
用している。

【００１４】

【作用】請求項１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、前記目標値設定
手段により、可変可能に目標値を設定し、前記レベル判
定手段により、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、前記制御手段は、前記積分信号のレベルが前
記目標値になるように、電圧パターンの切り換えを制御
する。

【００１５】したがって、前記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積分信号のレベルに設
定することによって、ブラシレスＤＣモータを所望の効
率で運転できる。また、目標値を最大効率のときの積分
信号のレベルの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。

【００１６】請求項２のブラシレスＤＣモータ駆動制御
装置であれば、前記制御手段が、前記レベル判定手段の
判定結果に基づいて、前記積分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、前記制御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。

【００１７】したがって、請求項１と同様の作用を達成
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、前記目標値設定手段として、パル
ス幅変調手段と、パルス幅変調手段のデューティ比を設
定するデューティ比設定手段と、パルス幅変調手段から
出力されるパルス信号を平滑化して目標値として出力す
る平滑化手段とを含むものを採用しているので、デュー
ティ比を変更することにより簡単に目標値を変更するこ
とができ、この結果、請求項１または請求項２と同様の
作用を達成することができる。もちろん、予め複数の目
標値を選択的に採用できるように複数のレベル判定手段
を設ける場合と比較して構成を簡単化することができる
とともに、コストダウン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、前記目標値設定手段として、パルス幅変
調手段と、パルス幅変調手段のデューティ比を設定する
デューティ比設定手段と、パルス幅変調手段から出力さ
れるパルス信号をアナログ信号に変換して目標値として
出力するＤ／Ａ変換手段とを含むものを採用しているの
で、デューティ比を変更することにより簡単に目標値を
変更することができ、この結果、請求項１または請求項
２と同様の作用を達成することができる。もちろん、予
め複数の目標値を選択的に採用できるように複数のレベ
ル判定手段を設ける場合と比較して構成を簡単化するこ
とができるとともに、コストダウンを達成することがで
きる。

【００１９】請求項５のブラシレスＤＣモータ駆動制御
装置であれば、前記目標値設定手段として、ブラシレス
ＤＣモータの運転条件に対応させて目標値を設定するも
のを採用しているので、任意の運転条件が設定された場
合に、この運転条件に対応する目標値が設定され、目標
値に基づいて定まる所定の効率での運転を行うことがで
きる。

【００２０】

【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。

【００２１】前記回転位置検出器３は、非反転入力端子
に抵抗回路２の中性点の電圧ＶＭを入力するとともに、
反転入力端子に抵抗Ｒ３を介してグランドＧＮＤを接続
し、出力端子と反転入力端子との間に抵抗Ｒ２を接続し
た増幅器ＩＣ１と、前記増幅器ＩＣ１の出力端子に抵抗
Ｒ４とコンデンサＣ１とを直列接続してなる積分回路２
２と、積分回路２２の抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１との接
続点に非反転入力端子が接続され、反転入力端子がグラ
ンドＧＮＤに接続されてなる増幅器ＩＣ２とを有してい
る。

【００２２】前記増幅器ＩＣ１、抵抗Ｒ２、Ｒ３で差動
増幅器２１を構成し、また、前記増幅器ＩＣ２でゼロク
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１ａ，１ｂ，１ｃの中性点は、グランドＧＮ
Ｄ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を検出し、積分
回路２２がこの電位差信号ＶＭＮを積分して、積分信号
∫ＶＭＮｄｔを出力する。

【００２３】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に接続してい
る。また、増幅器ＩＣ４の非反転入力端子と出力端子と
の間に抵抗Ｒ９を接続している。そして、増幅器ＩＣ４
の出力信号をマイコン４に供給している。前記増幅器Ｉ
Ｃ４、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。

【００２４】前記インバータ部２０は、図１６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、位置信号の周期を表す周期信号を
出力する位置信号周期演算部４１と、位置信号周期演算
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、位置信号
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からの現在速度信号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に出力するとともに、レベル検
出信号を読み込んだ後にリセット信号を出力するレベル
判定部５１と、レベル判定部５１から出力される位相補
正指令信号を受けて、位相からトルクへの換算を行い、
換算されたトルクに基づいて所定のデューティ比のパル
ス幅変調（ＰＷＭ）信号を出力するレベル検出信号切り
換え部５３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で制御
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。

【００２５】また、図４は前記マイコン４に接続される
回転位置検出器３およびレベル検出器６の構成を詳細に
示す電気回路図である。マイコン４のソフトウェアにお
いて検出レベルが決定された場合に、レベル検出信号切
り換え部５３から所定のデューティ比のＰＷＭ信号が出
力され、フォトカプラＰＣ１を通してチョッピング用ト
ランジスタＱ１に供給されることによりチョッピングが
行われる。このチョッピングされたＰＷＭ信号はＰＷＭ
平滑部６２に送られて平滑化され、このＰＷＭ平滑化信
号がレベル検出のための目標値になる。そして、回転位
置検出器３の途中から出力される積分信号∫ＶＭＮｄｔ
とＰＷＭ平滑化信号とをコンパレータＣＰ１に供給して
積分信号∫ＶＭＮｄｔがＰＷＭ平滑化信号よりも大きい
か否かを示す信号をフォトカプラＰＣ２を通して出力
し、ラッチ回路Ｌ１によりラッチする。そして、ラッチ
回路Ｌ１のラッチ信号がレベル検出信号としてマイコン
４に取り込まれる。マイコン４がラッチ信号を取り込ん
だ後に、マイコン４がラッチ回路Ｌ１にリセット信号を
供給し、ラッチ回路Ｌ１のラッチを解除する。もちろ
ん、回転位置検出器３は、ゼロクロスコンパレータ２４
から出力される位置信号をフォトカプラＰＣ３を通して
マイコン４に供給している。なお、前記フォトカプラＰ
Ｃ１，ＰＣ２，ＰＣ３は強電部と弱電部との間の絶縁を
確保し、しかも信号のみを確実に伝達するためのもので
ある。

【００２６】なお、図４の回転位置検出器３は図１の回
転位置検出器３とは構成が異なっているが、同様の作用
を達成する。具体的には、増幅器ＩＣ４の非反転入力端
子を抵抗Ｒ５を介してグランドＧＮＤに接続するととも
に、反転入力端子と出力端子との間に、抵抗Ｒ６とコン
デンサＣ２とを並列に接続して差動増幅器２１と積分器
２２とを兼ね、増幅器ＩＣ５の非反転入力端子を抵抗Ｒ
７を介してグランドＧＮＤに接続するとともに、出力端
子と非反転入力端子との間にフォトカプラＰＣ３の発光
素子と抵抗Ｒ８を直列接続してゼロクロスコンパレータ
２４を構成している。

【００２７】上記の構成において、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５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５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５中（Ｅ）参照｝を出力する。こ
の積分信号∫ＶＭＮｄｔは、インバータ周波数の３倍の
周波数の略正弦波形となる。そして、積分信号∫ＶＭＮ
ｄｔのゼロクロスをゼロクロスコンパレータ２４で検出
し、位置信号｛図５中（Ｆ）参照｝を出力する。

【００２８】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。

【００２９】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５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５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５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５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。

【００３０】次いで、この発明の最も要旨とする、図４
に示すレベル検出器６についてさらに詳細に説明する。
図６は積分信号と位相補正角との関係を示す図であり、
図６中（Ａ）が負荷トルクが大きい場合を、図６中
（Ｂ）が負荷トルクが小さい場合をそれぞれ示してい
る。そして、最大効率となる検出レベルは、負荷トルク
が大のときはＶ１、負荷トルクが小のときはＶ２にな
る。また、検出レベルＶ１，Ｖ２に対するＰＷＭデュー
ティ比と負荷トルクとの関係は図７に示すとおりであ
る。さらに、位相補正角と負荷トルクとの関係は図８に
示すとおりである。

【００３１】したがって、マイコン４のレベル判定部５
１から位相量指令が出力された場合に、レベル検出信号
切り換え部５３において、これらの関係を用いてＰＷＭ
デューティ比を得、このデューティ比のＰＷＭ信号を出
力する。このＰＷＭ信号はチョッピング用トランジスタ
Ｑ１によってチョッピングされた図９中（Ａ）に示すＰ
ＷＭ信号となる。そして、図９中（Ａ）に示すＰＷＭ信
号を平滑化することにより、図１０に示すようにデュー
ティ比と一定の関係となる電圧のＰＷＭ平滑化信号｛図
９中（Ｂ）参照｝が得られ、このＰＷＭ平滑化信号と積
分信号∫ＶＭＮｄｔとの関係が図９中（Ｃ）に示すよう
になる。また、積分信号∫ＶＭＮｄｔのゼロクロスで立
ち上がり、次のゼロクロスで立ち下がる位置信号｛図９
中（Ｄ）参照｝が得られる。

【００３２】そして、積分信号∫ＶＭＮｄｔがＰＷＭ平
滑化信号を越えることにより立ち上がってラッチされ、
位置信号の立ち上がりでマイコン４に読み込まれるレベ
ル検出信号｛図９中（Ｆ）参照｝が得られ、レベル検出
信号の読み込み後にローレベルのリセット信号｛図９中
（Ｅ）参照｝がマイコン４から出力され、ラッチ回路Ｌ
１のラッチを解除する。

【００３３】したがって、単にＰＷＭ信号のデューティ
比を変更するだけで、目標値として機能するＰＷＭ平滑
化信号の電圧値を変更することができる。この結果、複
数個のレベル検出器を設ける場合と比較して構成を著し
く簡単化することができる。また、積分信号をＡ／Ｄ変
換し、ディジタル信号としてレベル判定部に供給する場
合と比較して、フォトカプラの数、及びディジタル信号
を入力するマイコンの入力ポートの数を大幅に減少させ
ることができ、構成を著しく簡単化することができ、ま
たＡ／Ｄ変換器のコストアップも避けられる。また、デ
ューティ比をＤ／Ａ変換して目標値としてもよい。さら
に、図１１に示すように、図４の、チョッピング用トラ
ンジスタＱ１およびＰＷＭ平滑部６２に代えて、Ｄ／Ａ
変換器６２´を採用する構成を採用してもよい。さらに
また、デューティ比の変更により目標値をきめ細かく変
化させることができ、所望の効率でブラシレスＤＣモー
タを運転することができる。

【００３４】具体的には、積分信号∫ＶＭＮｄｔの絶対
値がＰＷＭ平滑化信号よりも大きくなった場合に、図９
中（Ｆ）に示すように、レベル検出器６からの出力信号
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、積分信
号∫ＶＭＮｄｔの絶対値がＰＷＭ平滑化信号よりも小さ
くなった場合に、図９中（Ｆ）に示すように、レベル検
出器６からの出力信号が反転しない。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。

【００３５】したがって、図３の構成を採用した場合に
は、位相による効率制御、電圧による速度制御を行うこ
とができる。図１２中（Ａ）はＰＷＭのデューティ比を
切り換えて最大効率運転を行わせる動作を説明する図で
あり、負荷トルクが増加する場合には、負荷トルクが増
加するに従って位相補正角が進み位相（位相補正角が減
少する方向）に変化し、そのときの位相補正角に従って
ＰＷＭのデューティ比を切り換えている。逆に、負荷ト
ルクが現象する場合には、負荷トルクが現象するに従っ
て位相補正角が遅れ位相（位相補正角が増加する方向）
に変化し、そのときの位相補正角に従ってＰＷＭのデュ
ーティ比を切り換えている。また、切り換えを判断する
位相は、ハンチングを防止するためにディファレンシャ
ルを設けている。

【００３６】ただし、図１２中（Ｂ）（Ｃ）に示すよう
に、ＰＷＭ平滑化信号のレベルを最大効率レベルよりも
大きく設定して加減速時や加熱運転などに対処すること
もできる。ここで、モータ加速時は定常運転時よりも余
分にトルクが必要であるから、モータ効率を悪くして電
流を流すことにより余分な負荷トルクに対応できる。ま
た、加熱運転は、空気調和機で圧縮機モータの効率を故
意に悪くすることによる巻線の発熱を利用して冷媒を加
熱し、暖房の立ち上げを早くすることができる。なお、
図１２中（Ｂ）（Ｃ）は負荷トルクに無関係にＰＷＭの
デューティ比を一定に設定しているが、負荷トルク、運
転周波数によりデューティ比を変化させてもよいことは
もちろんである。

【００３７】図１３は位置信号ごとの割込処理を説明す
るフローチャートである。ステップＳＰ１において位置
信号の立ち上がりであるか否かを判定し、位置信号の立
ち上がりであると判定された場合には、ステップＳＰ２
においてレベル検出信号がハイレベルか否かを判定す
る。そして、レベル検出信号がハイレベルであれば、ス
テップＳＰ３において遅れ補正要求を出力する。逆に、
レベル検出信号がローレベルであれば、ステップＳＰ４
において進み補正要求を出力する。

【００３８】ステップＳＰ１において位置信号の立ち上
がりでないと判定された場合、ステップＳＰ３またはス
テップＳＰ４の処理が行われた場合には、ステップＳＰ
５において遅れ補正要求が出力されているか否かを判定
する。そして、遅れ補正要求が出力されていれば、ステ
ップＳＰ６において前回位相補正角指令に１ｄｅｇを加
算する。逆に、遅れ補正要求が出力されていなければ、
ステップＳＰ７において進み補正要求が出力されている
か否かを判定し、進み補正要求が出力されていれば、ス
テップＳＰ８において前回位相補正角指令から１ｄｅｇ
を減算する。

【００３９】ステップＳＰ６またはステップＳＰ８の処
理が行われた場合には、ステップＳＰ９において位相補
正角によるＰＷＭのデューティ比を設定してＰＷＭ信号
を出力し、ステップＳＰ１０においてリセット信号を出
力し、ステップＳＰ１１において速度制御などの従来か
ら行われている処理を行い、そのまま元の処理に戻る。

【００４０】したがって、位置信号の立ち上がりごとに
遅れ補正要求か進み補正要求かを出力し、補正要求の種
類に応じて位相補正角指令を１ｄｅｇずつ変化させ、位
相補正角に応じたＰＷＭのデューティ比を設定してＰＷ
Ｍ信号を出力することができ、このＰＷＭ信号を平滑化
して積分信号との大小を判定することにより、ブラシレ
スＤＣモータを所定の効率で運転することができる。

【００４１】図１４は電圧で効率制御を行い、位相で速
度制御を行うようにしたマイコン４の構成を示すブロッ
ク図である。図１４のブロック図が図３のブロック図と
異なる点は、レベル判定部５１から位相補正指令信号を
タイマ値演算部４２およびレベル検出信号切り換え部５
３に供給する代わりに、レベル判定部５１から電圧指令
を出力し、この電圧指令をＰＷＭ部５２に供給する点、
および速度制御部４５から電圧指令信号をＰＷＭ部５２
に供給する代わりに、速度制御部４５から位相補正指令
信号を出力し、この位相補正指令信号をタイマ値演算部
４２およびレベル検出信号切り換え部５３に供給する点
のみである。なお、他の構成部分は図３の該当する構成
部分と同一であるから説明を省略する。

【００４２】図１５は位置信号ごとの割込処理を説明す
るフローチャートである。このフローチャートは、ステ
ップＳＰ６、ステップＳＰ８の処理が図１２のフローチ
ャートと異なるだけであり、他のステップの処理は同一
である。すなわち、ステップＳＰ６において前回電圧指
令に１Ｖを加算し、ステップＳＰ８において前回電圧指
令から１Ｖを減算している。

【００４３】したがって、図１４、図１５の構成を採用
することにより、電圧による効率制御、位相による速度
制御を行うことができる。なお、以上の実施態様におい
て、位相補正角に基づいてＰＷＭのデューティ比を変化
させるようにしているが、運転周波数または負荷トルク
に基づいてＰＷＭのデューティ比を変化させてもよいこ
とはもちろんである。

【００４４】

【００４５】

【発明の効果】請求項１の発明は、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積分信号のレベル
に設定することによって、ブラシレスＤＣモータを所望
の効率で運転できるという特有の効果を奏する。請求項
２の発明は、請求項１と同様の効果を奏する。

【００４６】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の効果に加え、予め複数の目標値を選択的に採用でき
るように複数のレベル判定手段を設ける場合と比較して
構成を簡単化することができるとともに、コストダウン
を達成することができるという特有の効果を奏する。請
求項４の発明は、請求項１または請求項２の効果に加
え、予め複数の目標値を選択的に採用できるように複数
のレベル判定手段を設ける場合と比較して構成を簡単化
することができるとともに、コストダウンを達成するこ
とができるという特有の効果を奏する。

【００４７】請求項５の発明は、任意の運転条件が設定
された場合に、この運転条件に対応する目標値が設定さ
れ、目標値に基づいて定まる所定の効率での運転を行う
ことができるという特有の効果を奏する。

【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】レベル検出器の構成を示す電気回路図である。

【図３】マイコンの構成の一例を示すブロック図であ
る。

【図４】マイコンに接続される回転位置検出器およびレ
ベル検出器の構成を詳細に示す電気回路図である。

【図５】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６】位相補正角と積分信号レベルとの関係を示す図
である。

【図７】負荷トルクとＰＷＭのデューティ比との関係を
示す図である。

【図８】負荷トルクと位相補正角との関係を示す図であ
る。

【図９】図４の電気回路図の各部の信号波形を示す図で
ある。

【図１０】ＰＷＭ平滑化信号とＰＷＭのデューティ比と
の関係を示す図である。

【図１１】マイコンに接続される回転位置検出器および
レベル検出器の他の構成を詳細に示す電気回路図であ
る。

【図１２】最大効率運転時、加減速運転時、加熱運転時
における負荷トルクとＰＷＭデューティ比との関係を示
す図である。

【図１３】図３のマイコンにおける割込処理を説明する
フローチャートである。

【図１４】マイコンの構成の他の例を示すブロック図で
ある。

【図１５】図１３のマイコンにおける割込処理を説明す
るフローチャートである。

【図１６】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１７】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５３レベル検出信号切り換え部６２ＰＷＭ平滑部６２´ Ｄ／Ａ変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−245982（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−189993（ＪＰ，Ａ) 特開平４−299093（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/08

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）（１ｂ）
（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（１ａ）
（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）（１
ｃ）の電圧パターンを切り換えるインバータ部（２０）
とを備えるブラシレスＤＣモータ駆動制御装置におい
て、前記電位差信号を積分して得た積分信号を受けて、該積
分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、レベル判定手段（６）に与える目標値を可変可能に設定
する目標値設定手段（５３）（６２）（６２’）と、前記レベル判定手段（６）の判定結果に基づいて、前記
積分信号のレベルが前記目標値になるように電圧パター
ンの切り換えを制御する制御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２】前記制御手段は、前記レベル判定手段
（６）の判定結果に基づいて、前記積分信号のレベルが
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
整するものである請求項１に記載のブラシレスＤＣモー
タ駆動制御装置。