JP3146887B2

JP3146887B2 - 直流ブラシレスモータの駆動装置

Info

Publication number: JP3146887B2
Application number: JP26477394A
Authority: JP
Inventors: 真人森; 裕一糸井; 禎夫矢島; 功川崎; 昌二望月; 貴裕石上; 善宏岩崎; 仁谷藤; 芳彦吉川; 宏昭鈴木; 誠谷川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JPH08126381A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、直流ブラシレスモー
タを６ステップ・電気角１２０度通電波形で駆動する装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３〜図１５は従来の直流ブラシレス
モータの駆動装置を示す図で、図１３は構成図、図１４
は制御手段の構成図、図１５はキャリア重畳区間を求め
るタイミングチャートである。

【０００３】図１３及び図１４において、(1)は交流電
源、(2)は交流電源(1)に接続され三相波形を出力し、例
えば空気調和機の圧縮機モータ(3)に電力を供給する駆
動回路で、モータ(3)は永久磁石式の同期電動機構造を
有する直流ブラシレスモータとなっている。(4)はモー
タ(3)の端子に生じる誘起電圧波形から電気角６０度
（以下単に何度という）に相当する間隔の位置検出信号
を出力する位置検出回路、(5)は位置検出回路(4)に接続
され、位置検出信号から駆動波形の出力タイミング及び
キャリアを重畳する区間を求める制御手段である。

【０００４】制御手段(5)はマイクロコンピュータ（以
下マイコンという）で構成され、位置検出回路(4)の出
力間隔を測定するタイマ(5A)と、タイマ(5A)の測定結果
から駆動波形の出力タイミング及びキャリアの重畳区間
を演算するＣＰＵ(5B)とを有している。(6)は制御手段
(5)の出力に従ってモータ(3)を駆動する波形を生成する
駆動波形生成手段であり、駆動回路(2)は駆動波形生成
手段(6)の出力に応じて駆動波形を出力し、モータ(3)を
駆動するように構成されている。

【０００５】従来の直流ブラシレスモータの駆動装置は
上記のように構成され図１５に示すように動作する。図
１５において、(10)はモータ(3)の端子に発生するＵ相
〜Ｗ相の誘起電圧波形で、三相の正弦波形になってい
る。モータ(3)の端子電圧は位置検出回路(4)に入力さ
れ、誘起電圧波形(10)のゼロクロスごとのタイミングで
位置検出信号(12)が出力され、制御手段(5)に割込み信
号として入力される。

【０００６】制御手段(5)内のタイマ(5A)は、この割込
み信号ごとに、起動及び停止を繰り返し、割込み信号(1
2)間の時間（区間Ａ₁〜Ａ₁₂に対応）を求める。ＣＰＵ
(5B)は計測結果を読み出し、この区間Ａ₁〜Ａ₁₂の時間
を６０度の基準時間として、各相に通電するタイミング
を演算し、駆動波形生成手段(6)に設定する。駆動波形
生成手段(6)は設定されたタイミングに、各相の通電を
開始する駆動波形(11)を駆動回路(2)に出力する。

【０００７】駆動波形(11)の網掛け状に示した部分は、
キャリアを重畳してパルス幅変調（以下ＰＷＭという）
によって電圧制御している部分である。キャリアは、例
えばＵ相の立上りから、１２０度通電区間の前半６０度
の区間に重畳し、後半６０度の区間はキャリアの重畳を
停止し、全オン信号により連続通電している。なお、図
２４では１２０度通電区間の前半６０度区間にキャリア
を重畳する場合を示したが、後半６０度区間に重畳する
場合もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の直
流ブラシレスモータの駆動装置では、駆動波形(11)の１
２０度通電区間の前半又は後半だけにキャリアを重畳し
ているため、転流の後又は前となる相だけにキャリアが
重畳される。このため、転流が急速に起こって電流波形
の立上りが速くなり、電流波形が方形波に近くなるの
で、高調波成分が増え、モータ(3)の効率が低下すると
いう問題点がある。

【０００９】また、空気調和機の圧縮機を駆動する場合
のように、周期的な脈動がある負荷では、周期的に速度
が変動するため、ゼロクロス間の時間計測が安定しな
い。また、加減速中の区間では、同じ６０度区間でもそ
の時間間隔は異なり、正確に必要な時間を求めることは
困難であるという問題点がある。

【００１０】また、ＰＷＭを重畳する区間を指定して波
形を出力するためには、各区間においてＰＷＭを重畳す
るかしないかを判断し、パルスの出力手順を変える必要
があり、プログラムが複雑になり、実行時間が長くな
る、プログラム容量が大きくなる等の問題点がある。

【００１１】また、位置検出にモータ(3)の誘起電圧を
利用しているが、この場合、非通電相となっている巻線
の電圧を検出するようにしている。しかし、モータ(3)
の巻線は三相結線されており、この相の電位を確定する
ためには他の二相には通電されている必要がある。しか
し、ＰＷＭで電圧制御する場合、ＰＷＭのオフ区間にお
いてすべて非通電になってしまうため位置検出ができな
い。

【００１２】また、オン区間においても、出力電圧を低
くするため、パルスのデューティを下げ、オンパルス幅
が短くなってくると、オン／オフの駆動信号と主トラン
ジスタの実際のオン／オフとのずれや、位置検出回路
(4)の動作遅延などの要因により、確実に位置が検出で
きる通電時間を確保することができず、ひいてはモータ
(3)の駆動ができないという問題点がある。

【００１３】この発明は上記問題点を解消するためにな
されたもので、モータ(3)の効率を向上することがで
き、負荷に周期的な脈動があって時間間隔が安定しない
場合でも、正確に必要な時間を算出することができ、波
形生成プログラムが簡単で実行時間を短くすることがで
き、駆動信号のオンパルス時間が短いときでも、確実に
位置検出ができるようにした直流ブラシレスモータの駆
動装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の第１発明に係
る直流ブラシレスモータの駆動装置は、ＰＷＭにより電
圧制御区間を１２０度通電区間内の前部及び後部に設定
し、６ステップ１２０度通電及び電圧制御の基準となる
位置検出タイミングを、前部及び後部のＰＷＭ制御区間
の内後部、かつ変調パルスがオフ状態のとき出力される
位置検出許可フラグと、モータの端子電圧と基準電圧と
の比較値から生成する位置検出タイミング手段を設けた
ものである。

【００１５】また、第２発明に係る直流ブラシレスモー
タの駆動装置は、第１発明のものにおいて、前部及び後
部のＰＷＭ制御区間の内前部の制御角度を６０度の１／
２ ⁿ倍数から選択する前部重畳角度選択手段と、上記選
択された制御角度から上記前部のＰＷＭ制御区間の制御
時間を設定する前部重畳角度時間設定手段とを設けたも
のである。

【００１６】また、第３発明に係る直流ブラシレスモー
タの駆動装置は、第１発明のものにおいて、モータの定
数からモータの時定数を算出するモータ時定数算出手段
と、上記算出されたモータ時定数から前部のＰＷＭ制御
区間の制御角度時間を設定する前部重畳角度時間設定手
段とを設けたものである。

【００１７】また、第４発明に係る直流ブラシレスモー
タの駆動装置は、各相の通電されている１２０度の区間
を複数に分割し、上記各区間ごとに重畳する上記ＰＷＭ
制御のパルス数を可変とするパルス数切換手段を備えた
ものである。

【００１８】また、第５発明に係る直流ブラシレスモー
タの駆動装置は、第４発明のものにおいて、パルス数切
換手段を、１２０度通電区間を２分割し、上記区間の前
半と後半で異なるパルス数に設定する構成としたもので
ある。

【００１９】また、第６発明に係る直流ブラシレスモー
タの駆動装置は、第４発明のものにおいて、パルス数切
換手段を、１２０度通電区間を３分割し、上記区間の前
部と中間部と後部で異なるパルス数に設定する構成とし
たものである。

【００２０】また、第７発明に係る直流ブラシレスモー
タの駆動装置は、第６発明のものにおいて、区間の前部
と後部の和が６０度となるように構成したものである。

【００２１】また、第８発明に係る直流ブラシレスモー
タの駆動装置は、第４〜第６発明のいずれかのものにお
いて、多パルスとするＰＷＭ制御部分は、チョッピング
周期が一定となるパルス数に設定するようにしたもので
ある。

【００２２】また、第９発明に係る直流ブラシレスモー
タの駆動装置は、第４〜第６発明のいずれかのものにお
いて、多パルスとするＰＷＭ制御部分は、パルス数が一
定となる周期でチョッピングするように構成したもので
ある。

【００２３】

【作用】この発明の第１発明においては、ＰＷＭにより
電圧制御する区間を１２０度通電区間内の前部及び後部
に設定したため、相電流波形の立上りが円滑になり、高
調波成分が減少する。また、位置検出タイミングを、後
部のＰＷＭ制御部分、かつ変調パルスがオフ状態のとき
出力される位置検出許可フラグと、モータの端子電圧と
基準電圧との比較値から生成するようにしたため、パル
スが現れた時点を検出タイミングとすればよい。

【００２４】また、第２発明においては、前部のＰＷＭ
制御区間の制御角度を６０度の１／２ ⁿ倍数から選択す
るようにしたため、１／２ ⁿの演算はマイコン内部では
シフトで処理可能となる。

【００２５】また、第３発明においては、モータの時定
数から前部のＰＷＭ制御角度時間を設定するようにした
ため、位置検出可能な後半のＰＷＭ制御区間が長くな
る。

【００２６】また、第４発明においては、１２０度通電
区間を複数に分割し、各区間ごとに重畳するパルス数を
可変とするようにしたため、ＰＷＭを重畳するという基
本部分を変えることなく、パルス数を変えることで駆動
波形が出力可能となる。

【００２７】また、第５発明においては、１２０度通電
区間を２分割し、区間の前半と後半で異なるパルス数に
設定するようにしたため、駆動波形は前半だけ、又は後
半だけにＰＷＭが重畳される。

【００２８】また、第６発明においては、１２０度通電
区間を３分割し、区間の前部と中間部と後部で異なるパ
ルス数に設定するようにしたため、駆動波形は前部及び
後部にＰＷＭが重畳される。

【００２９】また、第７発明においては、１２０度通電
区間を３分割した場合、区間の前部と後部の和が６０度
となるように構成したため、ＰＷＭを重畳している区間
が他の相と重複することはない。

【００３０】また、第８発明においては、多パルスとす
るＰＷＭ制御部分を、チョッピング周期が一定となるパ
ルス数に設定するようにしたため、出力したいデューテ
ィに対して、オン／オフ時間が一定になる。

【００３１】また、第９発明においては、多パルスとす
るＰＷＭ制御部分を、パルス数が一定となる周期でチョ
ッピングするようにしたため、出力される基本波形周波
数（運転周波数）が高くなっても、チョッピングされる
回数は一定となる。

【００３２】

【実施例】実施例１．図１〜図３はこの発明の第１発明の一実施例を示す図
で、図１は構成図、図２は波形出力パターン図、図３は
モータの相電流波形図であり、従来装置と同様の部分は
同一符号により示す（以下の実施例の符号も同じ）。

【００３３】図１において、直流電源(1A)に接続された
駆動回路(2)は上アームを構成するスイッチング素子(2
A)〜(2C)と、下アームを構成するスイッチング素子(2D)
〜(2F)を有している。(15)は上アーム及び下アームのス
イッチング素子(2A)〜(2C)を駆動する駆動信号ＵＰ〜Ｗ
Ｐ及びスイッチング素子(2D)〜(2F)を駆動する駆動信号
ＵＮ〜ＷＮを出力するベース駆動回路、(16)はベース駆
動回路(15)に所要の波形パターンを出力する演算装置
で、マイコンで構成されている。

【００３４】(17)はＰＷＭ制御の基本周波数となるキャ
リア発生部、(18)はキャリア発生部(17)に接続されＰＷ
Ｍ制御のデューティ比を設定するオンデューティ設定
部、(19)はＰＷＭ制御を行う前部区間(19A)及び後部区
間(19B)を記憶するメモリ、(20)は位置検出回路(4)、オ
ンデューティ設定部(18)及びメモリ(19)に接続され、６
ステップ１２０度通電波形を生成する波形生成部で、そ
の出力はベース駆動回路(15)へ出力される。なお、波形
生成部(20)は第２発明の位置検出タイミング生成手段を
有している。

【００３５】次に、実施例１の動作を図２及び図３によ
り説明する。図２に示す誘起電圧波形(10)は理想的な状
態を示しており、この誘起電圧波形(10)のゼロクロス点
を位置検出回路(4)によって検出したものが位置検出タ
イミング(12)である。波形生成部(20)はこの位置検出タ
イミング(12)を基準にして、６ステップ１２０度通電波
形パターンを各相に出力し、ベース駆動回路(15)により
上アームのスイッチング素子(2A)〜(2C)及び下アームの
スイッチング素子(2D)〜(2F)をオン・オフし、モータ
(3)を駆動する。

【００３６】この実施例においては、Ｕ相の位置検出タ
イミング(12)によりＵ相の波形出力パターンを決定して
いるため、以下代表してＵ相について説明する。時刻ｔ
₀において、位置検出回路(4)によってＵ相の位置検出タ
イミング(12)を検出する。波形生成部(20)は、６ステッ
プ１２０度通電を行うため、時刻ｔ₀から３０度に相当
する時間、駆動信号ＵＰをオフし、時刻ｔ₁のタイミン
グで駆動信号ＵＰをオンする。

【００３７】次に、ＰＷＭ前部区間(19A)で設定される
時刻（この実施例では３０度に相当する時間が経過した
時刻）ｔ₂までＰＷＭ制御する。このとき、キャリア発
生部(17)及びオンデューティ設定部(18)によって決定さ
れるパターンを用いてＰＷＭ制御される。そして、時刻
ｔ₂〜ｔ₄の期間（電気角で６０度）駆動信号ＵＰはオン
し続け、時刻ｔ₄からＰＷＭ後部区間(19B)で設定される
時刻（この実施例では３０度に相当する時間が経過した
時刻ｔ₅まで、ＰＷＭ前部区間(19A)と同様にキャリア発
生部(17)及びオンデューティ設定部(18)によって決定さ
れるパターンを用いてＰＷＭ制御される。

【００３８】時刻ｔ₅において駆動信号ＵＰはオフし、
１２０度通電区間が終了し、時刻ｔ₅〜ｔ₆の期間（３０
度）駆動信号ＵＰをオフする。これにより半同期（１８
０度）が終了し、次のＵ相位置検出タイミング(12)で
は、駆動信号ＵＮに対し同様の波形を出力させることに
なる。また、ベースＶＰ、ＷＰ、ＶＮ、ＷＮに対して
も、順次位置検出タイミング(12)を基準にして、波形を
出力したものが図２に示す波形出力パターン(11)であ
る。なお、各相の切換え動作を表１に、ＰＷＭのチョッ
ピング動作を表２に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】次に、この駆動波形(11)でモータ(3)を駆
動した場合について説明する。時刻ｔ₀〜ｔ₁の期間で
は、駆動信号ＵＰはオフであるため、この区間で誘起電
圧波形(10)により位置検出する。時刻ｔ₁〜ｔ₂の期間で
は、駆動信号ＵＰがＰＷＭ制御、駆動信号ＶＮがオンで
あるため、スイッチング素子(2A)からモータ(3)のＵ相
固定子巻線、Ｖ相固定子巻線及びスイッチング素子(2E)
を通ってモータ(3)に電流が供給される。

【００４２】時刻ｔ₂〜ｔ₃では、駆動信号ＵＰはオン、
駆動信号ＶＮはＰＷＭ制御、時刻ｔ₃〜ｔ₄では、駆動信
号ＵＰがオン、駆動信号ＷＮがＰＷＭ制御、時刻ｔ₄〜
ｔ₅では、駆動信号ＵＰがＰＷＭ制御、駆動信号ＷＮが
オン、時刻ｔ₅〜ｔ₆では、駆動信号ＵＰはオフで位置検
出する。このように、この実施例の駆動波形(11)でモー
タ(3)を駆動した場合は、常に上アームか下アームのど
ちらかのスイッチング素子(2A)〜(2F)がＰＷＭ制御され
た状態で、モータ(3)に通電されるため、ＰＷＭ制御の
オンデューティを制御することによって、電圧制御され
ることになる。

【００４３】図３にこの実施例の場合の相電流波形(22)
を示す。上述のように、ＰＷＭ制御は駆動波形(11)の前
部と後部に分割しているため、相電流波形(22)の立上り
が緩和されることになる。また、ＰＷＭ制御区間が上ア
ームと下アームに分割されるため、相電流波形(22)の正
側と負側のバランスが良くなり、その結果、モータ(3)
の効率が向上することになる。更に、ＰＷＭ制御が上ア
ーム及び下アームの各相で均等に行われるため、各スイ
ッチング素子(2A)〜(2F)に加わるストレスも均等にな
り、駆動装置全体の信頼性も向上する。

【００４４】実施例２．図４及び図５はこの発明の第１発明の他の実施例を示す
図で、図４は位置検出回路構成図、図５は位置検出説明
用波形図である。なお、図１は実施例２にも共用する。
図４において、(24)は位置検出回路(4)を構成するコン
パレータで、(24a)は位置検出信号Ｖ₀、Ｖ_tはコンパレ
ータ(24)の入力電圧で、Ｖ₀は基準電圧、Ｖ_tはモータ
(3)の端子電圧である。

【００４５】次に、実施例２の動作を図５により説明す
る。この実施例は位置検出タイミング(12)を後部のＰＷ
Ｍ制御区間で出力するようにしたものである。図５にお
いて、(a)はコンパレータ(24)の入力波形、(b)はコンパ
レータ(24)の出力波形、(c)は位置検出許可フラグ、(d)
は位置検出タイミングを表している。なお、モータ(3)
は複数相を持っているが、説明の都合上、その内の１相
の位置検出について説明する。

【００４６】位置検出回路(4)では、コンパレータ(24)
の負側端子に基準電圧Ｖ₀を入力し、正側端子にはモー
タ(3)の端子電圧Ｖ_tを入力し、この比較結果を用いて位
置検出タイミングを得るようにしている。コンパレータ
(24)の正側入力である端子電圧Ｖ_tが、負側入力である
基準電圧Ｖ₀を上回った場合に、コンパレータ出力(24a)
は「Ｈ」レベルになり、下回った場合には、出力(24a)
は「Ｌ」レベルになる。時刻ｔ₂₀では、端子電圧Ｖ_tが
基準電圧Ｖ₀を上回っているため、コンパレータ出力(24
a)は「Ｌ」から「Ｈ」になる。

【００４７】しかし、時刻ｔ₂₀は例えば駆動信号ＷＮの
ＰＷＭ前部区間であり、位置検出許可フラグ(25)が
「Ｈ」になっていないため、位置検出タイミングとは認
められない。時刻ｔ₂₁では、例えば駆動信号ＵＰのＰＷ
Ｍ後部区間となり、ここで位置検出許可フラグ(25)は
「Ｈ」となる。しかし、端子電圧Ｖ_tが基準電圧Ｖ₀を下
回っているため、コンパレータ出力(24a)は「Ｌ」とな
り、位置検出タイミングとは認められない。時刻ｔ₂₂で
は、ＰＷＭ制御が後部区間で、位置検出許可フラグ(25)
は「Ｈ」となっており、かつ端子電圧Ｖ_tが基準電圧Ｖ₀
を上回るため、コンパレータ出力(24a)は「Ｌ」から
「Ｈ」になる。

【００４８】したがって、時刻ｔ₂₂に示すタイミング、
つまりＰＷＭ後部区間の最初のコンパレータ出力(24a)
の立上りが、位置検出タイミング(12)となる。同様に、
時刻ｔ₂₃では、ＰＷＭ後部区間の最初のコンパレータ出
力(24a)の立下りが、位置検出タイミング(12)となる。
このように、ＰＷＭ後部区間の最初のコンパレータ出力
(24a)の立上り及び立下りが位置検出タイミング(12)と
なるため、簡単な回路構成で、かつ特別なソフトウエア
による判定処理を設けなくても、位置検出タイミング(1
2)が得られ、安価に構成でき、かつ検出精度を向上する
ことが可能となる。なお、この実施例ではコンパレータ
の負側端子に基準電圧Ｖ₀、正側端子に端子電圧Ｖ_tを入
力したが、逆としてもよく、その場合は上記説明のコン
パレータ出力の「Ｈ」、「Ｌ」レベルが反対になる。

【００４９】実施例３．図６はこの発明の第２発明の一実施例を示す動作フロー
チャートである。なお、図１は実施例３にも共用する。
実施例３はＰＷＭ前部区間の長さを規定するものであ
り、基本となる６０度（１ステップ）の時間の１／２ ⁿ
倍数とするものである。

【００５０】次に、実施例３の動作を説明する。まず、
ステップS1で演算装置(16)のメモリ(19)又はレジスタ
（図示しない）に格納されている６０度の時間Ｔ₆₀゜を
読み込む。次に、ステップS2で、モータ(3)の定数、運
転周波数等の条件に基づいて、ＰＷＭ前部重畳角度を６
０度の１／２ ⁿ倍数から選択する。そして、ステップS3
へ進み、ステップS2で選択した角度の係数ｎ回分、ステ
ップS1で読み込んだ６０度の時間Ｔ₆₀゜を右シフトす
る。これにより、複雑な計算をすることなく、簡単にＰ
ＷＭ前部重畳角度時間Ｔ_F゜が得られることになり、ス
テップS4でこれをメモリ(19)及び上記レジスタに格納す
る。

【００５１】このように、１／２ ⁿの演算は、マイコン
内部ではシフトで処理できるため、演算速度が速く、駆
動波形の出力プログラムが簡単になり、出力遅れが少な
くメモリ使用量も減少することが可能となる。ここで、
ステップS1、S2は前部重畳角度選択手段を、ステップS
3、S4は前部重畳角度時間設定手段を構成する。

【００５２】実施例４．図７及び図８はこの発明の第３発明の一実施例を示す図
で、図７は動作フローチャート、図８は動作説明用波形
図である。なお、図１は実施例４にも共用する。実施例
４も実施例３と同様にＰＷＭ前部区間の長さを規定する
ものであり、モータ(3)に関する時定数よりも長い時間
とするものである。

【００５３】次に、実施例４の動作を説明する。まず、
ステップS11で演算装置(16)のメモリ(19)にあらかじめ
格納されているモータ(3)の巻線抵抗を読み込み、ステ
ップS12で同様にモータ(3)の巻線インダクタンスを読み
込む。そして、ステップS13へ進み、ステップS11、S12
で読み込だ各値からモータ(3)の時定数を算出する。更
に、ステップS14へ進み、ステップS13で算出されたモー
タ時定数に基づいて、ＰＷＭ前部重畳最小角度θ_FMINを
決定する。

【００５４】そして、ステップS15へ進み、実際に出力
するＰＷＭ前部重量角度θ_Fが、ステップS14で決定され
たＰＷＭ前部重畳最小角度θ_FMIN以上になるように設定
する。これで、図８に示すように、電流波形の立上りに
最低限必要なＰＷＭ前部重畳とすることができる。この
ようにして、実施例２で示したように、ＰＷＭ後部で位
置検出する場合、ＰＷＭ前部区間を最小限にすることに
より、効率の低下がなく、位置検出に必要な時間を最大
限にすることが可能となる。

【００５５】また、回転速度変動に対する追従性が良く
なり、運転範囲が拡大する。更に、モータ(3)に関する
時定数を考慮しているため、モータ(3)の変更にも容易
に対応することが可能となる。ここで、ステップS11〜S
13はモータ時定数算出手段を、ステップS14、S15は前部
重畳角度設定手段を構成する。

【００５６】実施例５．図９及び図１０はこの発明の第４及び第５発明の一実施
例を示す図で、図９は構成図、図１０はタイミング生成
手段の動作説明図である。実施例５は、図１３の制御手
段(5)と駆動波形生成手段(6)の間に、タイマ等で構成さ
れ制御手段(5)で求めたパルス数切換タイミングを生成
するタイミング生成手段(31)と、パルス数を切り換える
指令を出力するパルス数切換手段(32)を挿入したもので
ある。パルス数切換手段(31)には、駆動波形生成手段
(6)が現在出力している駆動パターン（シーケンス）も
入力されている。これ以外は図１３と同様である。

【００５７】次に、実施例５の動作を説明する。制御手
段(5)は、実施例１で説明したキャリアを重畳する区間
に代えて、パルス数を変更するタイミングを演算する。
その出力はタイミング生成手段(31)に入力されて計数さ
れる。所定の角度に相当する時間の計数が終了すると、
タイミング生成手段(31)からタイミング信号が出力さ
れ、パルス数切換手段(32)に入力される。

【００５８】パルス数切換手段(32)は、与えられたタイ
ミングと出力されている駆動波形から、パルス数を切り
換える相を選択し、駆動波形生成手段(6)にパルス数切
換指令を出す。駆動波形生成手段(6)は、指令に基づい
た相のＰＷＭ制御のパルス数を切り換える。図１０は上
記動作を波形的に示したものである。このように、ＰＷ
Ｍを重畳するという基本部分を変えることなく、パルス
数を変えることで駆動波形(11)が出力でき、波形生成プ
ログラムが簡単になり、実行時間を短くし、プログラム
容量も削減することが可能となる。

【００５９】なお、実施例５では、駆動波形(11)の１２
０度通電区間を２分割し、前半及び後半共可変パルスと
し、その一例として、図１０に示すように、前半を１パ
ルス（連続通電区間）とし、後半を多パルスとするもの
を示したが、前半を多パルス、後半を１パルスとするこ
とも可能である。これらは、いずれも図１５に示す駆動
波形(11)のような前半又は後半だけにＰＷＭ制御を重畳
した波形を出力することが可能であり、かつこれが簡単
なプログラムで実行可能となる。

【００６０】実施例６．図１１及び図１２はこの発明の第６発明の一実施例を示
す図で、図１１は構成図、図１２はタイミング生成手段
の動作説明図である。実施例６は駆動波形(11)の１２０
度通電区間を３分割するものであり、タイミング生成手
段(31A)(31B)が２個になっている。

【００６１】すなわち、タイミング生成手段(31A)は多
パルスから１パルスへ切り換えるタイミング信号を出力
し、タイミング生成手段(31B)は１パルスから多パルス
へ切り換えるタイミング信号を出力する。図１２は上記
動作を波形的に示したものである。このようにして実施
例１で説明した駆動波形(11)の１２０度通電区間内の前
部、及び１２０度通電区間内の後部に、ＰＷＭを重畳し
た波形の生成を簡単なプログラムで実行可能となる。

【００６２】実施例７．実施例７はこの発明の第７発明の一実施例を示し、実施
例６の１２０度通電区間内の前部、及び１２０度通電区
間内の後部の和が６０度となるようにしたものである。
このように設定すれば、ＰＷＭを重畳している区間が、
他の相と重複することがなく、区間の判定が簡単にな
り、波形生成が容易になる。また、重複してスイッチン
グするアームがなくなるため、波形制御が容易になり、
スイッチング損失が減少し、効率が向上する。

【００６３】実施例８．実施例８はこの発明の第８発明の一実施例を示し、実施
例５〜７の駆動波形(11)の多パルスとするＰＷＭ制御部
分を、チョッピング周期が一定となるパルス数に設定し
たものである。これにより、出力したいデューティに対
して、オン／オフ時間が一定になるため、波形生成が容
易になり、波形生成のプログラムが簡単になり、プログ
ラム容量が削減可能となる。

【００６４】実施例９．実施例９はこの発明の第９発明の一実施例を示し、実施
例５〜７の駆動波形(11)の多パルスとするＰＷＭ制御部
分を、パルス数が一定となる周期でチョッピングするよ
うにしたものである。このように設定すれば、出力され
る基本波形周波数（運転周波数）が高くなっても、チョ
ッピングされる回数は一定であるため、出力波形精度が
向上し、モータ(3)の効率が向上する。また、位置検出
する区間でのチョッピング回数が一定となるため、高回
転速度時の位置検出精度が良好となり、モータ(3)の効
率が向上する。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したとおりこの発明の第１発明
では、ＰＷＭにより電圧制御する区間を１２０度通電区
間内の前部及び後部に設定したので、相電流の立上りが
円滑になり、高調波成分が減少して、モータの効率を向
上することができる効果がある。また、位置検出タイミ
ングを、後部のＰＷＭ制御部分、かつ変調パルスがオフ
状態のとき出力される位置検出許可フラグと、モータの
端子電圧と基準電圧との比較値から生成するようにした
ので、パルスが現れた時点を検出タイミングとすればよ
く、判定が早くなって検出精度を向上することができ、
かつパルスを作るコンパレータ回路も簡単に構成するこ
とができる効果がある。

【００６６】また、第２発明では、前部のＰＷＭ制御区
間の制御角度を６０度の１／２ ⁿ倍数から選択するよう
にしたため、１／２ ⁿの演算はマイコン内部ではシフト
で処理可能となり、演算速度を速く、命令実行数及び実
行時間を短くすることができる効果がある。

【００６７】また、第３発明では、モータの時定数から
前部のＰＷＭ制御角度時間を設定するようにしたので、
位置検出可能な後半のＰＷＭ制御時間が長くなり、運転
範囲を広げることができる効果がある。また、モータの
変更にも容易に対応できる効果がある。

【００６８】また、第４発明では、１２０度通電区間を
複数に分割し、各区間ごとに重畳するパルス数を可変と
するようにしたので、ＰＷＭを重畳するという基本部分
を変えることなく、パルス数を変えることで駆動波形が
出力可能となり、波形生成プログラムを簡単に、実行時
間を短くすることができ、プログラム容量も削減するこ
とができる効果がある。

【００６９】また、第５発明では、１２０度通電区間を
２分割し、区間の前半と後半で異なるパルス数に設定す
るようにしたので、駆動波形は前半だけ、又は後半だけ
にＰＷＭが重畳され、図１５に示す駆動波形を簡単なプ
ログラムで出力できる効果がある。

【００７０】また、第６発明では、１２０度通電区間を
３分割し、区間の前部と中間部と後部で異なるパルス数
に設定するようにしたので、駆動波形は前部及び後部に
ＰＷＭが重畳され、図２４に示す駆動波形を簡単なプロ
グラムで出力できる効果がある。

【００７１】また、第７発明では、１２０度通電区間を
３分割した場合、区間の前部と後部の和が６０度となる
ように構成したので、ＰＷＭを重畳している区間が他の
相と重複することはなく、区間の判定が簡単になり、波
形生成を容易にすることができる効果がある。また、重
複してスイッチングするアームがなくなるので、波形制
御が容易になり、スイッチング損失が減少してモータの
効率を向上させることができる効果がある。

【００７２】また、第８発明では、多パルスとするＰＷ
Ｍ制御部分を、チョッピング周期が一定となるパルス数
に設定するようにしたので、出力したいデューティに対
して、オン／オフ時間が一定になり、波形生成を容易に
することができる効果がある。また、波形生成のプログ
ラムを簡単にすることができ、プログラム容量も削減す
ることができる効果がある。

【００７３】また、第９発明では、多パルスとするＰＷ
Ｍ制御部分を、パルス数が一定となる周期でチョッピン
グするようにしたので、出力される基本波形周波数（運
転周波数）が高くなっても、チョッピングされる回数は
一定となり、出力波形精度が向上し、モータの効率を向
上させることができる効果がある。また、位置検出する
区間のチョッピング回数が一定となるので、高回転速度
時の位置検出精度が向上し、モータの効率を向上させる
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す構成図。

【図２】図１の波形出力パターン図。

【図３】図１のモータ相電流波形図。

【図４】この発明の実施例２を示す位置検出回路構成
図。

【図５】図４の位置検出説明用波形図。

【図６】この発明の実施例３を示す動作フローチャー
ト。

【図７】この発明の実施例４を示す動作フローチャー
ト。

【図８】図７の動作説明用波形図。

【図９】この発明の実施例５を示す構成図。

【図１０】図９のタイミング生成手段の動作説明図。

【図１１】この発明の実施例６を示す構成図。

【図１２】図１１のタイミング生成手段の動作説明図。

【図１３】従来の直流ブラシレスモータの駆動装置を示
す構成図。

【図１４】図１３の制御手段の構成図。

【図１５】図１４のキャリア重量区間を求めるタイミン
グチャート。

【符号の説明】

２駆動回路、３直流ブラシレスモータ、４位置検
出回路、５制御手段、６駆動波形生成手段、１０
誘起電圧波形、１１モータ駆動波形、１２位置検出タ
イミング、１５ベース駆動回路、１６演算手段、１
７キャリア発生部、１８オンデューティ設定部、１
９メモリ、２０波形生成部、２２モータ相電流、２
４コンパレータ、３１，３１Ａ，３１Ｂタイミング
生成手段、３２パルス数切換手段、Ｓ１，Ｓ２前部
重畳角度選択手段、Ｓ３，Ｓ４前部重畳角度時間設定
手段、Ｓ１１〜Ｓ１３モータ時定数算出手段、Ｓ１
４，Ｓ１５前部重畳角度設定手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川崎功静岡市小鹿三丁目18番１号三菱電機株式会社静岡製作所内 (72)発明者望月昌二静岡市小鹿三丁目18番１号三菱電機株式会社静岡製作所内 (72)発明者石上貴裕静岡市小鹿三丁目18番１号三菱電機エンジニアリング株式会社名古屋事業所静岡支所内 (72)発明者岩崎善宏静岡市小鹿三丁目18番１号三菱電機エンジニアリング株式会社名古屋事業所静岡支所内 (72)発明者谷藤仁静岡市小鹿三丁目18番１号三菱電機エンジニアリング株式会社名古屋事業所静岡支所内 (72)発明者吉川芳彦静岡市小鹿三丁目18番１号三菱電機エンジニアリング株式会社名古屋事業所静岡支所内 (72)発明者鈴木宏昭静岡市小鹿三丁目18番１号三菱電機エンジニアリング株式会社名古屋事業所静岡支所内 (72)発明者谷川誠静岡市小鹿三丁目18番１号三菱電機エンジニアリング株式会社名古屋事業所静岡支所内 (56)参考文献特開平７−322681（ＪＰ，Ａ) 特開平７−322674（ＪＰ，Ａ) 特開平６−296391（ＪＰ，Ａ) 特開平６−133586（ＪＰ，Ａ) 特開平６−253584（ＪＰ，Ａ) 特開平８−98577（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】直流ブラシレスモータを６ステップ・電
気角１２０度通電波形で駆動し、上記通電波形に対して
パルス幅変調により電圧を制御する装置において、上記
パルス幅変調制御する区間を上記１２０度通電区間内の
前部及び後部に設定し、上記６ステップ・電気角１２０
度通電及び電圧制御の基準となる位置検出タイミング
を、前部及び後部のパルス幅変調制御区間の内後部、か
つ上記変調パルスがオフ状態のとき出力される位置検出
許可フラグと、上記モータの端子電圧と基準電圧との比
較値から生成する位置検出タイミング生成手段を設けた
ことを特徴とする直流ブラシレスモータの駆動装置。
【請求項２】前部及び後部のパルス幅変調制御区間の
内前部の制御角度を電気角６０度の１／２ ⁿ 倍数から選
択する前部重畳角度選択手段と、上記選択された制御角
度から上記前部のパルス幅変調制御区間の制御時間を設
定する前部重畳角度時間設定手段とを設けたことを特徴
とする請求項１記載の直流ブラシレスモータの駆動装
置。
【請求項３】モータの定数からモータの時定数を算出
するモータ時定数算出手段と、上記算出されたモータ時
定数から前部のパルス幅変調制御区間の制御角度時間を
設定する前部重畳角度時間設定手段とを設けたことを特
徴とする請求項１記載の直流ブラシレスモータの駆動装
置。
【請求項４】直流ブラシレスモータを６ステップ・電
気角１２０度通電波形で駆動し、パルス幅変調制御によ
り電圧を制御する装置において、各相の通電されている
電気角１２０度の区間を複数に分割し、上記各区間ごと
に重畳する上記パルス幅変調制御のパルス数を可変とす
るパルス数切換手段を備えたことを特徴とする直流ブラ
シレスモータの駆動装置。
【請求項５】パルス数切換手段を、電気角１２０度通
電区間を２分割し、上記区間の前半と後半で異なるパル
ス数に設定する構成としたことを特徴とする請求項４記
載の直流ブラシレスモータの駆動装置。
【請求項６】パルス数切換手段を、電気角１２０度通
電区間を３分割し、上記区間の前部と中間部と後部で異
なるパルス数に設定する構成としたことを特徴とする請
求項４記載の直流ブラシレスモータの駆動装置。
【請求項７】区間の前部と後部の和が電気角６０度と
なるように構成したことを特徴とする請求項６記載の直
流ブラシレスモータの駆動装置。
【請求項８】多パルスとするパルス幅変調制御部分
は、チョッピング周期が一定とするパルス数に設定する
ことを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載
の直流ブラシレスモータの駆動装置。
【請求項９】多パルスとするパルス幅変調制御部分
は、パルス数が一定となる周期でチョッピングするよう
に構成したことを特徴とする請求項４〜請求項６のいず
れかに記載の直流ブラシレスモータの駆動装置。