JP3283758B2

JP3283758B2 - ブラシレスｄｃモータの駆動方法

Info

Publication number: JP3283758B2
Application number: JP13324896A
Authority: JP
Inventors: 良泰則兼
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 2002-05-20
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JPH09322589A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調用圧縮機等に
組み込んで使用するブラシレスＤＣモータの駆動方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレスＤＣモータは、永久磁石を組
み込んだ回転子と界磁巻線を組み込んだ固定子より成
り、界磁巻線に誘起した電圧波形を検出し、この検出し
た電圧波形に基づき演算で回転子の位置を検出し、イン
バーター回路で回転子の界磁巻線への通電位相の制御を
行っている。

【０００３】上記のブラシレスＤＣモータは、回転数が
非常に低い起動時においては、界磁巻線に誘起した電圧
波形から、回転子の位置を検出することが困難であるの
で、インバーター回路により強制的に転流タイミングを
決めて固定子界磁巻線への通電位相を制御する同期運転
を行わせ、回転子を回転加速しており、その後、回転子
の回転速度が上昇して回転子の位置検出が可能になる
と、回転子位置を検出して、通電位相を制御する位相検
出回転に切り換える駆動方法が用いられている。

【０００４】この場合、上記の同期運転時には、モータ
の界磁巻線からの誘起電圧が得られないため、インバー
ター回路からモータの界磁巻線に供給される電圧と周波
数は、負荷に応じて適当な値になるよう予め設定したも
のにしている。

【０００５】上記のブラシレスＤＣモータを空調機用圧
縮機等に組み込んで使用した場合、モータの出力すべき
トルクは、圧縮機の所要トルクとなるが、この値は圧縮
機の圧力条件及び圧縮機の摩擦トルクなどのバラツキに
よって大きく相違する。また、インバーター回路の電源
電圧も通常±１０％のバラツキを想定しておく必要があ
り、この電圧により、モータに印加される電圧は変化
し、出力トルクが変化する。

【０００６】従って、起動に際して、圧縮機負荷が大き
かったり、電源電圧が低いときには、ブラシレスＤＣモ
ータのトルクが圧縮機の必要とするトルクよりも小さく
なり、同期運転時に同期から外れることがある。この場
合、圧縮機は回転方向に大きく振動し、接続されている
配管に過大な応力が発生して折れたり、異常音を発生す
る等の問題があった。

【０００７】また、起動に際して、圧縮機負荷が小さか
ったり、電源電圧が高いときには、同期運転中に流れる
電流が過大になり、インバーター回路を保護するためモ
ータが過電流停止するという問題があった。

【０００８】このような問題を解決するものとして、特
開平７−５９３８６号公報には、回転子の位置検出が困
難なモータの起動時に、インバーター回路で強制的に転
流タイミングを決めて同期運転を行うと共に、この同期
運転の際に、モータに流れる電流を検出し、この電流検
出値を予め設定した値と比較して、駆動電圧の補正を行
うものが提案されている。

【０００９】また、別の方法としては、モータの起動前
に電源電圧を直接マイコンＡ／Ｄポートで読み込み、検
出した電源電圧を、予め設定した値になるように起動電
圧に補正をかけるようにしたものがある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−５９３８６
号公報に示す従来技術は、先ず、ブラシレスＤＣモータ
を起動させ、同モータが同期運転を行ってから、モータ
に流れる電流を検出し、この検出した電流値に基づき駆
動電圧を所定の値に補正するので、モータが起動してか
ら、モータに流れる電流が検出されるまでの間に、過電
流によりモータが停止したり、振動による異常音を発生
させることがあった。また、モータの起動前に電源電圧
を直接マイコンＡ／Ｄポートで読み込み、駆動電圧の補
正を行うものでは、上記の特開平７−５９３８６号公報
に示す技術のような問題はないが、Ａ／Ｄポートによっ
て電源電圧を読み込み、マイコン処理により駆動電圧の
補正を行うための回路部品が必要になり、コスト高にな
るという問題があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載するブラシレスＤＣモータ
の駆動方法は、永久磁石を組み込んだ回転子と、界磁巻
線を組み込んだ固定子より成るブラシレスＤＣモータの
回転数が低い起動時には、インバーター回路により強制
的に上記モータの転流タイミングを決めるよう界磁巻線
への通電位相を制御し、上記界磁巻線の誘起電圧から、
上記回転子の位置検出が可能となる回転数に達した状態
では、上記界磁巻線の誘起電圧から、上記回転子の位置
を検出し、この回転子の位置検出信号に基づき、上記イ
ンバーター回路から上記界磁巻線への通電位相を制御す
るブラシレスＤＣモータの駆動方法において、上記モー
タの起動前に、前記回転子を停止した状態で上記界磁巻
線の所定の相に通電し、このときの電流値を検出し、検
出した電流値を予め設定した標準値と比較して、その差
に基づき起動時の駆動電圧を補正するようにしたことを
特徴とする。

【００１２】従って、ブラシレスＤＣモータの起動前
に、このモータの界磁巻線の所定の相に通電して、その
ときの電流を検出するので、この電流値より、上記モー
タの起動前における駆動電圧を検出することができる。
そして、検出したモータ起動前の駆動電圧を予め設定し
た標準値と比較し、その差に基づいて駆動電圧の補正を
行うので、上記モータは起動時から所定の範囲の電圧で
駆動されることになり、同期運転時において、駆動電圧
の過多による過電流や電圧の不足による同期はずれを起
こすことがなく、これに伴う振動や騒音の発生を防止す
ることができる。

【００１３】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のブラシレスＤＣモータの駆動方法において、ブ
ラシレスＤＣモータの起動前に、前記回転子を停止した
状態で固定子の界磁巻線の所定の相に通電した電流の値
を検出し、検出した電流値が予め設定した所定の範囲外
であると、上記モータを起動させないように制御するこ
とを特徴とする。

【００１４】従って、この発明によると、ブラシレスＤ
Ｃモータの起動前に、固定子巻線の所定の相に通電し、
そのときの電流を検出するので、この電流値より上記モ
ータの起動前における駆動電圧を検出することができ
る。そして、検出したモータ起動前の駆動電圧が予め定
めた所定の範囲内に入っているか否かを判断し、検出し
た駆動電圧が上記所定の範囲を外れていると上記モータ
を起動させないようにする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係
るブラシレスＤＣモータの駆動方法を示す構成図であ
る。図１に示すようにインバーター回路１は、スイッチ
ング素子ＴU，ＴV，ＴW，ＴX，ＴY，ＴZおよび、ダイオ
ードＤU，ＤV，ＤW，ＤX，ＤY，ＤZからなり、ブラシレ
スＤＣモータ２を駆動する。このブラシレスＤＣモータ
２は永久磁石を組み込んだ回転子と、界磁巻線を組み込
んだ固定子とから構成されている。そして、ブラシレス
ＤＣモータ２の界磁巻線の端子間電圧は、位置検出回路
３へ送られる。この位置検出回路３は、上記界磁巻線の
誘起電圧を演算処理して回転子の位置を検出し、その検
出信号を制御回路４へ出力する。

【００１６】上記インバータ回路１とブラシレスＤＣモ
ータ２との間には、インバーター回路１の２次側電流を
検出する電流検出器５が設けられ、その検出信号が制御
回路４へ送られる。制御回路４は、位置検出回路３から
の回転子位置検出信号および電流検出器５からの２次側
電流検出信号に基づいて、インバーター回路１の各スイ
ッチング素子ＴU，ＴV，ＴW，ＴX，ＴY，ＴZに制御信号
を供給し、インバーター回路１の動作を制御する。

【００１７】上記制御回路４は、回転子の位置検出が困
難な、モータの起動時には、インバーター回路１から出
力されるモータ駆動周波数と駆動電圧との関係を、予め
負荷に応じて所定のパターンに従って変化させ、インバ
ーター回路１で強制的に転流タイミングを変える同期運
転を行い、上記ブラシレスＤＣモータ２を回転制御し、
その後、位置検出回路３により回転子の位置検出が可能
な速度に達すると、回転子の位置検出信号に基づき、モ
ータへの通電位相を制御する位置検出運転を行う。

【００１８】上記制御回路４は、ブラシレスＤＣモータ
２の起動に当って、同期運転に入る前に、界磁巻線の所
定の相に通電し、回転子を連続運転させずに停止した状
態で通電して、電流検出器５で検出した電流より駆動電
圧を検出し、上記モータの駆動制御を行う。この動作を
図２に示すフローチャートを用いて説明する。

【００１９】上記ブラシレスＤＣモータ２を用いた圧縮
機等を起動させる場合、先ず、ステップＳ２１で、上記
モータを停止させた状態で界磁巻線の所定の相に通電
し、電流検出器５により、このときの相固定通電による
相固定電流を検出する。この電流検出器５で検出した相
固定電流は、駆動電圧、即ち電源電圧の値に対応してい
る。

【００２０】次にステップＳ２２で、上記電流検出器５
で検出した検出電流値が、予め設定した標準値より大き
いか否かを制御回路４で検出し、標準値より大きい場合
は、電源電圧が所定の値より高いと判断して、ステップ
Ｓ２３で同期運転の電圧設定パターンを電圧値が低くな
る方向に補正する。

【００２１】また、上記ステップＳ２２で、上記電流検
出器５で検出した検出電流値が予め設定した標準値より
大きくないと判断した場合は、ステップＳ２４に進み、
上記検出電流値が予め設定した標準値より小さいか否か
を判断する。上記検出電流値が、上記標準値より小さい
場合は、ステップＳ２５に進み、駆動電圧が低いと判断
して同期運転の電圧設定パターンを電圧が高くなる方向
に補正する。

【００２２】上記ステップＳ２３で駆動電圧を低くなる
ように補正し、或いは、ステップＳ２５で駆動電圧を高
くなるように補正して、ブラシレスＤＣモータ２の駆動
電圧が適正な値になるか、ステップＳ２４で上記検出電
流値が設定より小さくないと判断された場合、即ち、駆
動電圧がステップＳ２２及びステップＳ２４で適正な範
囲の値であると判断された場合は、次のステップＳ２６
に進み、ブラシレスＤＣモータ２の同期運転を開始す
る。以降は通常の動作を行う。

【００２３】上記ステップＳ２３及びステップＳ２５で
行う駆動電圧の補正は、一定の電圧値の補正を繰り返し
行い、駆動電圧を所定の値にするように補正するか、検
出電流値と予め設定した標準値の差を求め、この差に応
じて補正する電圧値を多段階的に設定するための電圧設
定パターンとして予めテーブルに記憶させておき、この
テーブルより、検出電流値と標準値の差に基づく補正値
を取り出し、補正するようにしてもよい。また上記標準
値は、中心値に設定してもよいが、ブラシレスＤＣモー
タ２の起動にさしつかえのない範囲で幅を持たせること
ができる。

【００２４】図３は、駆動電圧によって、ブラシレスＤ
Ｃモータ２を起動させるか否かを判断する場合のフロー
チャートである。上記ブラシレスＤＣモータ２を用い
て、圧縮機等を起動させる場合、先ず、ステップＳ３１
で上記モータを停止させた状態で界磁巻線の所定の相に
通電し、電流検出器５により、このときの相固定通電に
よる相固定電流を検出する。

【００２５】次にステップＳ３２で、上記電流検出器５
で検出した検出電流値と予め設定した標準値との差を求
め、この差が予め設定した正常運転可能な範囲内にある
か否かを判断する。上記の差が正常運転可能な範囲内に
あれば、ステップＳ３３に進み、上記ブラシレスＤＣモ
ータ２の同期運転を可として、ステップＳ３４で該モー
タを始動させ、上記の差が正常運転可の範囲内になけれ
ば、ステップＳ３５に進み、上記モータの同期運転を不
可としてステップＳ３６で始動を行わせないようにす
る。これにより、電源電圧の異常変動時に同期運転を開
始させないようにするので、電圧の過多による過電流
や、電圧の不足による同期はずれを起こすことが無く、
これに伴う振動や騒音を防止することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ブラシレスＤＣモータを始動させる前に、前記回転子を
停止した状態で界磁巻線の所定の相に通電し、このとき
の電流値を検出し、この電流値より検出した駆動電圧を
標準値と比較して、許容範囲を越えている場合は、駆動
電圧を補正したり、或いは、モータの始動を行わないよ
うにするので、始動時の同期運転時に起こる、電圧の過
多や電圧不足が生じることがなく、またこれらによる同
期はずれや、これに伴う騒音の発生を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の回路図である。

【図２】本発明の一実施形態のフローチャートである。

【図３】本発明の他の実施形態のフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１インバーター回路２ブラシレスＤＣモータ３位置検出回路４制御回路５電流検出器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】永久磁石を組み込んだ回転子と、界磁巻
線を組み込んだ固定子より成るブラシレスＤＣモータの
回転数が低い起動時には、インバーター回路により強制
的に上記モータの転流タイミングを決めるよう界磁巻線
への通電位相を制御し、上記界磁巻線の誘起電圧から、
上記回転子の位置検出が可能となる回転数に達した状態
では、上記界磁巻線の誘起電圧から、上記回転子の位置
を検出し、この回転子の位置検出信号に基づき、上記イ
ンバーター回路から上記界磁巻線への通電位相を制御す
るブラシレスＤＣモータの駆動方法において、上記モー
タの起動前に、前記回転子を停止した状態で上記界磁巻
線の所定の相に通電し、このときの電流値を検出し、検
出した電流値を予め設定した標準値と比較して、その差
に基づき起動時の駆動電圧を補正するようにしたことを
特徴とするブラシレスＤＣモータの駆動方法。
【請求項２】請求項１に記載のブラシレスＤＣモータ
の駆動方法において、ブラシレスＤＣモータの起動前
に、前記回転子を停止した状態で固定子の界磁巻線の所
定の相に通電した電流の値を検出し、検出した電流値が
予め設定した所定の範囲外であると、上記モータを起動
させないように制御することを特徴とするブラシレスＤ
Ｃモータの駆動方法。