JP3288822B2 - ブラシレスモータの制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータの制
御方式に関するものであり、詳しくは、電機子電流を供
給するときの基準となるブラシレスモータの回転子にお
ける磁極原点の決定方式と、電機子電流の供給方式に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ブラシレスモータを制御するた
めには、固定子によって発生する磁束と回転子によって
発生する磁束とを所定の位置関係にすることが必要であ
る。そのために、回転子位置検出器を用いて回転子位置
を観測し、回転子位置を位相として正弦波を発生するこ
とが行われる。従来は、ホール素子を用いて磁力線の強
弱から磁極（回転子）の位置を検知したり、あるいは、
ブラシレスモータの製造時に、着磁された回転子の所定
の位置でパルス信号を発生するようなフォトインタラプ
ラ等の素子を組込んだりしていた。

【０００３】そして、このような素子の出力によって決
定された回転子の位置（磁極の位置）に従って回転子位
置を位相として正弦波を発生することが行われる。この
場合、従来は回転子位置とその位置において発生すべき
正弦波の振幅との対応を示す回転子位置検出器の分解能
分の長さのテーブルをあらかじめメモリに格納してお
き、このメモリから取り出したデータをディジタル／ア
ナログ変換器によって変換したアナログ信号と電流指令
信号とを乗算器によって乗じた結果を電流アンプに入力
してモータの駆動電流を制御していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、上記従来例で
は、ホール素子やフォトインタラプタ及びその素子の周
辺回路が必要になり、ブラシレスモータの制御装置が複
雑になるという問題点があった。

【０００５】さらに、上記従来例では、回転子位置検出
器の分解能分の長さの正弦関数テーブルを持たなくては
ならないので、回転子位置検出器の分解能が高くなると
テーブルを格納するメモリの量が増大するという問題点
があった。

【０００６】本発明の目的は、ブラシレスモータの制御
装置の構成を簡略化でき、しかもブラシレスモータの磁
極原点の位置を確実に決定することができるブラシレス
モータの制御方式を提供することにある。

【０００７】

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る本発明は、ブラシレスモータの回
転子の位置を検出する位置検出手段と、指定した電気位
相角に応じた電機子電流をブラシレスモータに供給する
ことができる電機子電流供給手段を有するブラシレスモ
ータ制御装置を用いるブラシレスモータの制御方式にお
いて、所定の電気位相角に応じた電機子電流を前記電機
子電流供給手段によりブラシレスモータに供給したとき
のブラシレスモータの回転方向と前記所定の電気位相角
とから、次に供給する電機子電流を定める電気位相角を
決定する手順を少なくとも１回以上繰り返し、所定の静
止基準をブラシレスモータが満たした時点での前記位置
検出手段の出力と電気位相角とを用いて、あらかじめ定
められた電気位相角に応じた電機子電流をブラシレスモ
ータに供給する場合のブラシレスモータの回転子が満た
すべき位置として定義されるブラシレスモータの磁極原
点を求めるものである。請求項２に係る本発明は、ブラ
シレスモータの回転子の位置を検出する位置検出手段
と、指定した電気位相角に応じた電機子電流をブラシレ
スモータに供給することができる電機子電流供給手段を
有するブラシレスモータ制御装置を用いるブラシレスモ
ータの制御方式において、前記電機子電流供給手段によ
り所定の第１の電気位相角における電機子電流をブラシ
レスモータに供給し、次いで、電気位相角を所定の第１
の電気位相角から所定の第２の電気位相角へと変化させ
ていき、電気位相角が所定の第２の電気位相角に達した
後の前記位置検出手段の出力信号を用いて、所定の第３
の電気位相角における電機子電流をブラシレスモータに
供給する場合のブラシレスモータの回転子が満たすべき
位置として定義されるブラシレスモータの磁極原点を求
めるものである。請求項３に係る本発明は、請求項２に
係る本発明において、前記第１の電気位相角と、前記第
２の電気位相角の間に、前記位置検出手段のＺ相がくる
ようにしたものである。請求項４に係る本発明は、ブラ
シレスモータの回転子の回転に応じた信号を生成するイ
ンクリメンタルエンコーダと、該インクリメンタルエン
コーダの出力を入力し前記ブラシレスモータの回転子の
位置信号を出力する位置信号生成器と、指定した電気位
相角と電流指令値とに応じた電機子電流を前記ブラシレ
スモータに供給する電機子電流供給手段とを有するブラ
シレスモータ制御装置を用いるブラシレスモータ制御方
式において、所定の電気位相角と電流指令値との変化に
よって一意に定まる電機子電流の変化パターンを少なく
とも前記ブラシレスモータの極対の数だけ繰り返す電気
位相角掃引手段を設け、当該電気位相角掃引手段の動作
時における前記位置信号生成器の出力を用いて、所定の
電気位相角における電機子電流をブラシレスモータに供
給する場合のブラシレスモータの回転子が満たすべき位
置として定義されるブラシレスモータの磁極原点を求め
るものである。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【作用】請求項１に係る本発明によれば、所定のブラシ
レスモータ静止基準を満たすまで、電機子電流値を規定
する電気位相角を更新することにより、ブラシレスモー
タを大きく動かさずにブラシレスモータの磁極原点の位
置を確実に決定することができる。

【００１３】請求項２に係る本発明によれば、電気位相
角を所定の第１の電気位相角から所定の第２の電気位相
角まで掃引することにより、ブラシレスモータの磁極原
点の位置を確実に決定することができる。

【００１４】請求項４に係る本発明によれば、所定の電
気位相角と電流指令値との変化によって一意に定まる電
機子電流の変化パターンを少なくともブラシレスモータ
の極対の数だけ繰り返すことにより、ブラシレスモータ
の初期位置がどこであっても、ブラシレスモータを１回
転させて位置信号生成器が必ず初期化される。

【００１５】

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら詳細に説明する。

【００１７】〔実施例１〕図１は、本発明によるブラシ
レスモータの制御方式を適用した３相ブラシレスモータ
位置制御装置の構成を示すブロック図である。本図にお
いて、１は速度指令値を生成する位置制御器、２は電流
指令値を生成する速度制御器、３は電気角を位相とする
正弦波を生成する正弦波生成器、４はＵ相・Ｖ相・Ｗ相
の電流目標値を生成する電機子電流演算器、５はＵ相の
電流目標値をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器、６はＶ相の
電流目標値をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器、７はＷ相の
電流目標値をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器、８はＵ相の
電機子電流を制御する電流制御器、９はＶ相の電機子電
流を制御する電流制御器、１０はＷ相の電機子電流を制
御する電流制御器、１１は制御対象である３相ブラシレ
スモータである。

【００１８】１２Ａは３相ブラシレスモータ１１の回転
角度を検出するインクリメンタルエンコーダ、１２Ｂは
インクリメンタルエンコーダ１２Ａの出力から位置信号
を生成する位置信号生成器、１３は電気位相角を生成す
る電気位相角生成器、１４は電流指令信号を生成する電
流指令生成器、１５は正弦波発生器３に与える電気位相
角を電気角生成器２０と電気位相角生成器１３のいずれ
かから選択するスイッチ、１６は電機子電流演算器４に
与える電流指令値を速度制御器２と電流指令生成器１４
のいずれかから選択するスイッチ、１７は３相ブラシレ
スモータ１１の回転方向あるいは３相ブラシレスモータ
１１が所定の停止基準を満たしているかどうかを判定す
るモータ動作判定器である。

【００１９】１８は位置信号生成器１２Ｂの出力から機
械角を求める機械角生成器、１９は機械角から機械角速
度を求める機械角速度生成器、２０は機械角から電気角
を求める電気角生成器である。

【００２０】本構成においては、メモリ２１Ａを具えた
マイクロプロセッサ２１を用いて破線内の機能要素をソ
フトウェアによって実現している。ここで、スイッチ１
５とスイッチ１６は同期して動作する。すなわち、スイ
ッチ１５のＡ１側が閉じているときにはスイッチ１６の
Ａ２側が閉じており、スイッチ１５のＢ１側が閉じてい
るときにはスイッチ１６のＢ２側が閉じている。

【００２１】以上のように構成された本制御装置におい
ては、３相ブラシレスモータ１１の回転角度に応じてイ
ンクリメンタルエンコーダ１２ＡからＡ相信号、Ｂ相信
号、Ｚ相信号がそれぞれ出力され、位置信号生成器１２
Ｂはこれらの信号から位置信号を生成する。Ａ相信号は
３相ブラシレスモータ１１の回転角度に応じて生成され
る信号である。Ｂ相信号はＡ相信号と同じ周期で９０°
位相が異なる信号である。Ｚ相信号はインクリメンタル
エンコーダ１２Ａの１回転中の基準点を定めるもので、
１回転で１パルスだけ出力される信号であり、位置信号
生成器１２Ｂの出力である位置信号を０にリセットす
る。

【００２２】さらに本制御装置においては、３相ブラシ
レスモータ１１の回転角度がインクリメンタルエンコー
ダ１２Ａによって上述したように検出され、そのインク
リメンタルエンコーダ１２Ａの出力が位置信号生成器１
２Ｂによって位置信号に変換された後、機械角生成器１
８によって機械角に変換される。機械角速度生成器１９
は、現在の機械角の値と１サンプリング周期前の機械角
の値との差分を計算して機械角速度を生成する。電気角
生成器２０は、機械角に３相ブラシレスモータ１１の極
対数Ｍを乗じて電気角を求める。そしてスイッチ１５に
よって、電気角生成器２０の出力と電気位相角生成器１
３の出力とのどちらが正弦波発生器３の入力になるが決
定される。正弦波発生器３では、入力である電気位相角
φからｓｉｎφ、ｓｉｎ（φ＋１２０°）、ｓｉｎ（φ
＋２４０°）の値をメモリ２１Ａの正弦関数テーブルを
用いて計算する。

【００２３】外部から与えられる位置指令値と機械角と
の偏差は位置制御器１に入力され、そこで速度指令値が
計算される。その速度指令値と機械角速度との偏差は速
度制御器２に入力され、そこで電流指令値が計算され
る。そしてスイッチ１６によって、速度制御器２の演算
結果と電流指令生成器１４の出力のどちらを電機子電流
演算機４の入力とするかが決定される。

【００２４】電機子電流演算器４は、スイッチ１６の出
力と正弦波生成器３の３つの出力とをそれぞれ乗じてＤ
／Ａ変換器５、Ｄ／Ａ変換器６、Ｄ／Ａ変換器７への出
力値を計算する。電流制御器８，９，１０は、入力に応
じた電機子電流を電流増幅器によって生成する。

【００２５】なお、本制御装置では、図１の点線内をソ
フトウェアによって実現しているが、その一部あるいは
全体をハードウェアによって実現しても構わない。

【００２６】次に、電機子電流を供給するときに基準と
なるブラシレスモータ回転子の磁極原点の本実施例にお
ける決定方法について説明する。ここで、モータ動作判
定器１７は、後述するアルゴリズムに従い、３相ブラシ
レスモータ１１の動作に基づいて電気位相角生成器１３
を制御する。

【００２７】図２は、モータ動作判定器１７を中心とし
た磁極原点決定動作を示すフローチャートである。この
磁極原点決定動作は、通常ブラシレスモータ制御装置の
電源ＯＮ時に１回行われる。ここで磁極原点決定動作時
には位置制御器１および速度制御器２はそれぞれ前述し
た計算を行わない。

【００２８】電源がＯＮになるとまず、ステップＳ１で
スイッチ１５はＢ１側に、スイッチ１６はＢ２側に接続
される。

【００２９】次にステップＳ２に進み、電流指令値を所
定の値Ｉ１にする。

【００３０】次にステップＳ３に進み、メモリ２１Ａ上
の変数φｓに０°を、変数φｔに３６０°をそれぞれ代
入する。

【００３１】次にステップＳ４に進み、（φｓ＋φｔ）
／２を計算して、メモリ２１Ａ上の変数φに代入する。

【００３２】次にステップＳ５に進み、電気位相角をφ
にすると、３相ブラシレスモータ１１の回転子は固定子
の磁界に吸引されて移動する。

【００３３】次にステップＳ６に進む。このステップＳ
６では以下の判定がなされる。モータの速度が所定のし
きい値より小さければモータが停止したと判定しステッ
プＳ７に進む。モータの速度がしきい値よりも大きく、
かつ、モータの回転が時計周りであると判定するとステ
ップＳ９に進む。モータの速度がしきい値よりも大き
く、かつ、モータの回転が反時計周りであると判定する
とステップＳ１１に進む。

【００３４】ステップＳ９では、電気位相角をφ−１８
０°としてステップＳ５で動きはじめたモータを停止さ
せる。次にステップＳ１０に進み、メモリ２１Ａ上の変
数φｔにφを代入して、ステップＳ４に戻る。

【００３５】ステップＳ７では、磁極原点でのエンコー
ダ１２Ａの出力を計算する。電気位相角が９０°のとき
に回転子が固定子の磁界に吸引されて停止する位置を磁
極原点と定義すると、ステップＳ７の時点でのエンコー
ダの出力ψｅと電気位相角φから、磁極原点でのエンコ
ーダの出力ψ０を次の式によって算出することができ
る。

【００３６】

【数１】 ψ０＝ψｅ−（φ＋９０°）×Ｎ／（３６０×Ｍ） …（１） ただし、Ｎは３相ブラシレスモータ１１が１回転すると
きの機械角の変化幅、Ｍは３相ブラシレスモータ１１の
極対数である。

【００３７】次にステップＳ８に進み、スイッチ１５を
Ａ１側に、スイッチ１６をＡ２側に切り換える。。

【００３８】以上説明した磁極原点決定動作時以外の場
合には、スイッチ１５はＡ１側に接続され、スイッチ１
６はＡ２側に接続されており、位置制御器１と速度制御
器２は動作をしている。ここで、機械角生成器１８は、
機械角を次の式によって計算する。

【００３９】

【数２】 （ψ−ψ０）×３６０／Ｎ …（２） ただし、ψはエンコーダ１２Ａの出力である。

【００４０】また、電気角生成器２０は、電気角を次の
式によって計算する。

【００４１】

【数３】 θ×Ｍ …（３） ただし、θは機械角である。

【００４２】このように本実施例によれば、電気位相角
φをソフトウェア的に高速に変化させるので、ブラシレ
スモータをほとんど動かさずに回転子の磁極の位置を確
実に求めることができる。そのため、エンコーダに速度
の検出上限がある場合にも使用することができる。ま
た、ステップＳ９やＳ１１でいったん電気位相角をφ−
１８０°としているので、モータの動きを最小限にする
ことができる。

【００４３】〔実施例２〕次に、図１に示した３相ブラ
シレスモータ位置制御装置を用いた本発明の第２の実施
例における磁極原点決定方法について説明する。

【００４４】図３は、磁極原点決定動作時の電気位相角
生成器１３の出力と電流指令生成器１４の出力の時間的
な変化の様子の一例を示している。磁極検知動作時には
位置制御器１と速度制御器２は動作を停止している。時
刻Ｔ１において、スイッチ１５のＢ１側を閉じ、スイッ
チ１６のＢ２側を閉じ、さらに、電気位相角生成器１３
の出力の値をθ１とし、電流指令生成器１４の出力の値
をＩ１とすると、モータ動作判定器１７がモータ停止信
号を出力する時刻Ｔ２までの間、３相ブラシレスモータ
１１の回転子は固定子の磁界に吸引されて移動する。

【００４５】時刻Ｔ２以降時刻Ｔ３までの間は、電流指
令生成器１４の出力の値をＩ２とし、さらに、電気位相
角生成器１３の出力の値をθ１からθ２まで直線的に変
化させていくと、３相ブラシレスモータ１１の回転子は
固定子の磁界に吸引されて移動する。

【００４６】時刻Ｔ３以降時刻Ｔ４までの間は、電気位
相角生成器１３の出力の値をθ２とすると、モータ動作
判定器１７がモータ停止信号を出力する時刻Ｔ４まで、
３相ブラシレスモータ１１の回転子は固定子の磁界に吸
引されて移動する。

【００４７】電気位相角が９０°のときに回転子が固定
子の磁界に吸引されて停止する位置を磁極原点と定義す
ると、時刻Ｔ４の時点での機械角信号φ２と電気位相角
θ２から磁極原点での機械角信号の値φ０を次の式によ
って求めることができる。

【００４８】

【数４】 φ０＝φ２−（θ２＋９０°）×Ｎ／（３６０×Ｍ） …（４） ただし、Ｎは３相ブラシレスモータ１１が１回転すると
きの機械角信号の変化幅、Ｍは３相ブラシレスモータ１
１の極対数である。

【００４９】また、時刻Ｔ３は、時刻Ｔ２からあらかじ
め決められた所定の時間経過した時点として与える。本
実施例では、インクリメンタル型のエンコーダ１２Ａを
使用しているので、時刻Ｔ２での回転子の位置と時刻Ｔ
４での回転子の位置の間にエンコーダ１２ＡのＺ相が来
るようにθ１とθ２を決める。

【００５０】以上の構成によって、ブラシレスモータの
回転子の磁極の位置を確実に求めることができる。電気
位相角のθ１からθ２への変化速度の最大値を抑えるこ
とによって、エンコーダあるいは位置信号生成器に速度
の検出上限がある場合にも確実に動作する。また、電流
指令生成器の出力を時刻Ｔ１からＴ２までは大きく設定
しているので、３相ブラシレスモータ１１の初期位置が
どこにあっても、モータの回転子を吸引させて移動させ
ることができる。

【００５１】上記実施例では、電気位相角を直線的に変
化させているが、階段的に変化させていくこともでき、
さらに、任意の時間の関数で変化を指定してもよい。電
流指令生成器に関しても、任意の時間の関数で変化を指
定してもよい。

【００５２】例えば、図４に示すような変化のさせ方が
一つの例として挙げることができる。この例の場合に
は、電気位相角を曲線的に変化させ、また、電流指令の
立ち上がりを上記実施例よりもゆっくりとさせているの
で、モータを滑らかに回転させることができる。

【００５３】また、本実施例においては、インクリメン
タル型のエンコーダを使用しているが、アブソリュート
型のエンコーダを替わりに用いてもよく、またモータの
回転角度を測定できるセンサであればなんでも構わな
い。

【００５４】〔実施例３〕次に、図１に示した３相ブラ
シレスモータ位置制御装置を用いた本発明の第３の実施
例における磁極原点決定方法について説明する。

【００５５】図５は、磁極原点決定動作時の電気位相角
生成器１３の出力と電流指令生成器１４の出力の時間的
な変化の様子の一例を示したものである。ここで正弦関
数の性質から角度は３６０°の整数倍の自由度がある
が、角度の定義域は０°〜３６０°として図示してい
る。なお、この磁極検知動作時には位置制御器１と速度
制御器２は動作を停止している。

【００５６】時刻Ｔ１において、スイッチ１５のＢ１側
が閉じ、スイッチ１６のＢ２側が閉じ、さらに電気位相
角生成器１３の出力の値が０°となり、電流指令生成器
１４の出力の値がＩ１となるようにすると、モータ動作
判定器１７がモータ停止信号を出力する時刻Ｔ２までの
間、３相ブラシレスモータ１１の回転子は固定子の磁界
に吸引されて移動する。

【００５７】この時刻Ｔ２において電流指令生成器１４
の出力の値はＩ２となり、さらに時刻Ｔ２以降時刻Ｔ３
までの間は電気位相角生成器１３の出力の値が０°から
３６０°まで直線的に変化していくので、３相ブラシレ
スモータ１１の回転子は固定子の磁界に吸引されて移動
する。

【００５８】同様に、時刻Ｔ３以降時刻Ｔ４までの間お
よび時刻Ｔ４以降時刻Ｔ５までの間も電気位相角生成器
１３の出力の値が０°から３６０°まで直線的に変化し
ていくので、３相ブラシレスモータ１１の回転子は固定
子の磁界に吸引されて移動する。

【００５９】電気位相角が９０°のときに回転子が固定
子の磁界に吸引されて停止する位置を磁極原点と定義す
ると、時刻Ｔ５以降の時刻で回転子が停止したときの位
置信号の値φ２から磁極原点での位置信号の値φ０は次
の式によって求めることができる。

【００６０】

【数５】 φ０＝φ２−（９０°×Ｎ）／（３６０×Ｍ） …（５） ただし、Ｎは３相ブラシレスモータ１１が１回転すると
きの位置信号の変化幅、Ｍは３相ブラシレスモータ１１
の極対数である。

【００６１】以上説明したように、本実施例によれば、
所定の電気位相角の変化によって一意に定まる電機子電
流の変化パターンを少なくともブラシレスモータの極対
の数だけ繰り返すことによって、ブラシレスモータを１
回転させてインクリメンタルエンコーダ１２Ａが必ずＺ
相のパルスを発する位置を通過するために、位置信号生
成器１２Ｂはリセットされる。また、電気位相角の掃引
速度によってモータの回転速度を変えることもできる。

【００６２】以上説明したように本実施例によれば、ブ
ラシレスモータの回転子の磁極の位置を確実に求めるこ
とができる。また、電気位相角の０°から３６０°への
変化速度の最大値を抑えることによって、エンコーダあ
るいは位置信号生成器に速度の検出上限がある場合にも
確実に動作する。さらに、時刻Ｔ１からＴ２までは電流
指令生成器の出力を大きい値に設定してあるので、３相
ブラシレスモータ１１の初期位置がどこにあっても、確
実にモータの回転子を吸引させて移動させることができ
る。

【００６３】このように本実施例では、電気位相角を直
線的に変化させているが、段階的に変化させていくこと
もでき、さらに、任意の時間の関数で変化を指定しても
よい。電流指令生成器１４に関しても、任意の時間の関
数で変化を指定してもよい。例えば、図６のような変化
のさせ方が一例として考えられる。この例の場合には、
電気位相角を曲線的に変化させ、また、電流指令の立ち
上がりを本実施例よりもゆっくりとさせているので、モ
ータをなめらかに回転させることができる。

【００６４】以上説明した実施例１〜３は、ブラシレス
モータ使用したあらゆる装置に適用することができる。
また、これらの実施例では、３相ブラシレスモータを使
用しているが、これらの発明は任意の相数のモータに適
用できる。さらにこれらの実施例では、電気位相角が９
０°のときに回転子が固定子の磁界に吸引されて停止す
る位置を磁極原点としているが、他の電気位相角を磁極
原点としてよい。

【００６５】〔実施例４〕図７は、本発明を適用した３
相ブラシレスモータの電機子電流制御装置の一実施例の
概略構成を示すブロック図である。本図において、１０
１は電流指令値演算器で、トルク指令信号１１２と位置
信号１１３に基づいて正弦関数テーブル１０２内に格納
されているデータを用いて、Ｄ／Ａ変換器１０３、Ｄ／
Ａ変換器１０４、Ｄ／Ａ変換器１０５の各々にそれぞれ
電流指令値１１４，１１５，１１６を出力する。１０２
は正弦関数テーブルで、その長さはＬ（Ｌはモータの相
数３で割り切れる自然数）であり、ＲＯＭ等で構成され
る。

【００６６】１０３は電流指令値演算器１０１によって
演算された電流指令値１１４をＤ／Ａ変換してドライバ
１０６に出力するＤ／Ａ変換器である。１０４は電流指
令値演算器１０１によって演算された電流指令値１１５
をＤ／Ａ変換してドライバ１０７に出力するＤ／Ａ変換
器である。１０５は電流指令値演算器１０１によって演
算された電流指令値１１６をＤ／Ａ変換してドライバ１
０８に出力するＤ／Ａ変換器である。

【００６７】１０６はＤ／Ａ変換器１０３の出力を入力
して３相ブラシレスモータ１０９のＵ相の電機子電流を
出力するドライバである。１０７はＤ／Ａ変換器１０４
の出力を入力して３相ブラシレスモータ１０９のＶ相の
電機子電流を出力するドライバである。１０８はＤ／Ａ
変換器１０５の出力を入力して３相ブラシレスモータ９
のＷ相の電機子電流を出力するドライバである。１０９
は極対数Ｍ（Ｍは自然数）の３相ブラシレスモータであ
り、減速機等の機械要素を介して、もしくは回転軸に直
接接続された負荷を動かす。

【００６８】１１０はエンコーダで、３相ブラシレスモ
ータ１０９のモータ軸に減速機等の機械要素を介して、
もしくは直接接続されており、３相ブラシレスモータ１
０９の回転子が１／Ｎ回転（Ｎは自然数）動くと１パル
スのディジタル信号を出力する。１１１はカウンタで、
エンコーダ１１０の出力であるディジタル信号のパルス
の数をカウントし、位置信号１１３を出力する。

【００６９】１１２は外部から入力するトルク指令信号
であり、外部のモータ速度制御器等の機器から出力され
る。１１３は位置信号、１１４はＤ／Ａ変換器１０３へ
の電流指令値信号、１１５はＤ／Ａ変換器１０４への電
流指令値信号、１１６はＤ／Ａ変換器１０５への電流指
令値信号である。

【００７０】図８は本実施例の電流指令値演算器１０１
の構成を説明するためのブロック図である。本図におい
て、１１７は本実施例の電流指令値演算器１０１全体を
制御するためのＣＰＵであり、ＲＯＭ１１９に記憶され
た後述する制御プログラムにしたがって各種の制御を実
行している。１１８はＣＰＵ１１７のワークエリアとし
て使用され、各種データを一時記憶するためのＲＡＭで
ある。１１９は後述する制御プログラムや各種データを
記憶しているＲＯＭである。１２０は正弦関数テーブル
１０２の先頭要素である。１２１は正弦関数テーブル１
０２の先頭からＫ個（Ｋは０以上Ｌ−１以下の自然数の
いずれか）離れた要素である。１２２は正弦関数テーブ
ル１０２の先頭から（Ｋ＋１ｍｏｄＬ）個離れた要素で
ある。ここで、（Ｋ＋１ｍｏｄＬ）とはＫ＋１をＬで割
ったときの余りの数を示している。１２３は正弦関数テ
ーブル１０２の最終要素である。１２４は変換係数が格
納されているＲＯＭ１１９の領域であり、ＲＯＭ１９に
記憶されている。この変換係数とは、Ｍ×Ｌ／Ｎの値を
もつ１より小さい正数である。

【００７１】次に、本実施例の動作について説明する。

【００７２】図９は電流指令値演算器１０１の動作を説
明するためのフローチャートであり、この処理は装置の
電源オンとともに開始される。

【００７３】まずステップＳ１０１でカウンタ１１１か
ら入出力ポートを経由して位置信号を読み込む。

【００７４】次にステップＳ１０２に進み、読み込んだ
値に領域１２４に格納されている変換係数Ｍ×Ｌ／Ｎを
乗じる。

【００７５】次にステップＳ１０３に進み、ステップＳ
１０２の計算結果を整数部分Ｋと少数部分Ｆに分割す
る。

【００７６】次にステップＳ１０４に進み、Ｕ相電流位
相の正弦関数値を

【００７７】

【数６】 ｓｉｎｅ（Ｋ）＋Ｆ｛ｓｉｎｅ（Ｋ＋１ｍｏｄＬ）−ｓｉｎｅ（Ｋ）｝ …（６） の式で計算する。ここで、ｓｉｎｅ（Ｉ）は正弦関数テ
ーブル１０２の先頭要素１２０から数えてＩ個目の要素
を表している。

【００７８】次にステップＳ１０５に進み、Ｖ相電流位
相の正弦関数値を

【００７９】

【数７】 ｓｉｎｅ（Ｋ＋ＯＦＳＴ）＋Ｆ｛ｓｉｎｅ（Ｋ＋ＯＦＳＴ＋１ｍｏｄＬ） −ｓｉｎｅ（Ｋ＋ＯＦＳＴ）｝ …（７） の式で計算する。ここで、ＯＦＳＴはＬ／Ｍの値を持つ
自然数である。

【００８０】次にステップＳ１０６に進み、ステップＳ
１０４の演算結果およびステップＳ１０５の演算結果の
それぞれにトルク指令値１１２を乗じて、Ｕ相電流指令
値１１４、Ｖ相電流指令値１１５を求める。

【００８１】次にステップＳ１０７に進み、Ｕ相電流指
令値１１４とＶ相電流指令値１１５との和の符号を反転
してＷ相電流指令値１１６を求める。

【００８２】次にステップＳ１０８に進み、Ｕ相電流指
令値１１４、Ｖ相電流指令値１１５、Ｗ相電流指令値１
１６を入出力ポートを経由してそれぞれＤ／Ａ変換器１
０３、Ｄ／Ａ変換器１０４、Ｄ／Ａ変換器１０５に出力
する。

【００８３】そして、ステップＳ１０８を実行した後は
ステップＳ１０１に戻る。

【００８４】このように本実施例におけるＣＰＵ１１７
の処理はソフトウェア的な無限ループによって行ってい
るが、タイマなどの定期的な割り込みによって起動させ
るサブルーチンとしてもよい。

【００８５】また本実施例の構成はソフトウェアによっ
てなされているので、他のテーブル補間法に容易に転用
することができるとともに、モータ制御に伴う位置制御
や速度制御などの他の計算を行うＣＰＵを用いて実現す
ることができる。

【００８６】さらに本実施例における電流指令値演算器
はソフトウェア的に実現しているが、ハードウェアによ
って実現していてもよく、この場合にはＤ／Ａ変換器は
不要になる。

【００８７】ここで本実施例においては演算の簡略化を
図るために、正弦関数テーブルの長さはモータの相数で
割り切れる数としているが、そうでなくとも構わない。

【００８８】ここで説明した電機子電流制御装置は、３
相ブラシレスモータだけではなく、２以上の自然数の相
数を有するすべてのブラシレスモータを使用した装置に
適用できる。

【００８９】以上説明したように本実施例によれば、エ
ンコーダより粗い分解能を持つ正弦関数テーブル内の隣
り合った複数個の要素の値と位置信号から、直線補間を
施すことにより正弦波発生手段の出力を求めるようにし
たので、エンコーダと同じ分解能を持つ正弦関数テーブ
ルを用いる従来の方法に比べて、必要なテーブルの長さ
を小さくすることができる。

【００９０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ブ
ラシレスモータの制御装置の構成を簡略化することがで
きると共に、ブラシレスモータの磁極原点の位置を確実
に決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブラシレスモータ位置制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】図１のマイクロプロセッサ２１が処理すべき手
順を示すフローチャートである。

【図３】第２の実施例における電気位相角生成器および
電流指令生成器の出力波形の一例を示した模式図であ
る。

【図４】第２の実施例における電気位相角生成器および
電流指令生成器の出力波形の他の例を示した模式図であ
る。

【図５】第３の実施例における電気位相角生成器および
電流指令生成器の出力波形の一例を示した模式図であ
る。

【図６】第３の実施例における電気位相角生成器および
電流指令生成器の出力波形の他の例を示した模式図であ
る。

【図７】本発明に係る電機子電流制御装置の一実施例の
概略構成を示すブロック図である。

【図８】図７に示す電流指令値演算器の概略構成を示す
ブロック図である。

【図９】図８に示すＣＰＵが処理すべき手順を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ 位置制御器 ２ 速度制御器 ３ 正弦波生成器 ４ 電機子電流演算器 ５，６，７ Ｄ／Ａ変換器 ８，９，１０ 電流制御器 １１ ３相ブラシレスモータ １２Ａ インクリメンタルエンコーダ １２Ｂ 位置信号生成器 １３ 電気位相角生成器 １４ 電流指令信号生成器 １５，１６ スイッチ １７ モータ動作判定器 １８ 機械角生成器 １９ 機械角速度生成器 ２０ 電気角生成器 １０１ 電流指令値演算器 １０２ 正弦関数テーブル １０６，１０７，１０８ ドライバ １１１ カウンタ １１７ ＣＰＵ １１８ ＲＡＭ １１９ ＲＯＭ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレスモータの回転子の位置を検出
   する位置検出手段と、指定した電気位相角に応じた電機
   子電流をブラシレスモータに供給することができる電機
   子電流供給手段を有するブラシレスモータ制御装置を用
   いるブラシレスモータの制御方式において、 所定の電気位相角に応じた電機子電流を前記電機子電流
   供給手段によりブラシレスモータに供給したときのブラ
   シレスモータの回転方向と前記所定の電気位相角とか
   ら、次に供給する電機子電流を定める電気位相角を決定
   する手順を少なくとも１回以上繰り返し、 所定の静止基準をブラシレスモータが満たした時点での
   前記位置検出手段の出力と電気位相角とを用いて、あら
   かじめ定められた電気位相角に応じた電機子電流をブラ
   シレスモータに供給する場合のブラシレスモータの回転
   子が満たすべき位置として定義されるブラシレスモータ
   の磁極原点を求めることを特徴とするブラシレスモータ
   の制御方式。
2. 【請求項２】 ブラシレスモータの回転子の位置を検出
   する位置検出手段と、指定した電気位相角に応じた電機
   子電流をブラシレスモータに供給することができる電機
   子電流供給手段を有するブラシレスモータ制御装置を用
   いるブラシレスモータの制御方式において、 前記電機子電流供給手段により所定の第１の電気位相角
   における電機子電流をブラシレスモータに供給し、 次いで、電気位相角を所定の第１の電気位相角から所定
   の第２の電気位相角へと変化させていき、 電気位相角が所定の第２の電気位相角に達した後の前記
   位置検出手段の出力信号を用いて、所定の第３の電気位
   相角における電機子電流をブラシレスモータに供給する
   場合のブラシレスモータの回転子が満たすべき位置とし
   て定義されるブラシレスモータの磁極原点を求めること
   を特徴とするブラシレスモータの制御方式。
3. 【請求項３】 前記第１の電気位相角と、前記第２の電
   気位相角の間に、前記位置検出手段のＺ相がくることを
   特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータの制御方
   式。
4. 【請求項４】 ブラシレスモータの回転子の回転に応じ
   た信号を生成するインクリメンタルエンコーダと、該イ
   ンクリメンタルエンコーダの出力を入力し前記ブラシレ
   スモータの回転子の位置信号を出力する位置信号生成器
   と、指定した電気位相角と電流指令値とに応じた電機子
   電流を前記ブラシレスモータに供給する電機子電流供給
   手段とを有するブラシレスモータ制御装置を用いるブラ
   シレスモータ制御方式において、 所定の電気位相角と電流指令値との変化によって一意に
   定まる電機子電流の変化パターンを少なくとも前記ブラ
   シレスモータの極対の数だけ繰り返す電気位相角掃引手
   段を設け、当該電気位相角掃引手段の動作時における前
   記位置信号生成器の出力を用いて、所定の電気位相角に
   おける電機子電流をブラシレスモータに供給する場合の
   ブラシレスモータの回転子が満たすべき位置として定義
   されるブラシレスモータの磁極原点を求めることを特徴
   とするブラシレスモータの制御方式。