JP3386710B2 - ファンモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエアコンなど換気・
空調・送風機器などに搭載されるファンモータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレスモータの駆動制御装置におい
て、固定子の電機子巻線と磁石回転子との相対位置を検
出するのに、ホール素子等の位置検出素子を用いること
なく、電機子巻線に誘起される誘起電圧を検出する方式
が知られている。この方式においては、電機子巻線に逆
起電力が誘起されるのは回転子が回転している時に限ら
れるため、停止している時には磁極位置情報が得られな
い。そこで、起動時にはモータを同期機として起動する
低周波同期起動方式を採用する。すなわち、起動時には
回転子の磁極位置にかかわらず、電機子巻線に回転磁界
が発生するような駆動信号を印加して、この周波数を徐
々に上昇させてから、電機子巻線に逆起電力が十分に発
生した時点で位置検出運転に切り替える。この低周波同
期起動において、モータへの印加電圧も同時に変化させ
る必要があり、この起動電圧が最適化されていないと、
切り替え時に急激なトルクの変動を招いてモータが脱調
したり、あるいは起動途中でトルク不足になったりする
などして起動失敗を起こしてしまうという問題が発生す
る。

【０００３】そこで、例えば特開平２−１９７２９１号
公報に示されるように、電圧パルスのデューティを制御
することによってモータへの印加電圧を制御するパルス
幅変調方式、いわゆるＰＷＭ方式を採用し、ＰＷＭのデ
ューティと回転磁界を与える同期信号の周波数とを時間
とともにあらかじめ定められた直線や曲線のパターンに
沿って増加させるようにして低周波同期起動を行うもの
が提案されている。

【０００４】図１１は電機子巻線に誘起される誘起電圧
から位置検出信号を得る位置検出手段を備え、低周波同
期起動を行う従来のＰＷＭ方式のブラシレスモータ駆動
制御装置の一例である。１０３は半導体スイッチング素
子群Ｑ１〜Ｑ６、Ｄ１〜Ｄ６およびこの半導体スイッチ
ング素子群に供給される交流電源１０１を整流平滑回路
１０２により整流平滑した直流電圧をパルス幅変調する
ことによりモータに印加される等価電圧を制御するパル
ス幅変調手段１０４を備えたインバータ回路である。１
０５はブラシレスモータであり、電機子巻線１０６と磁
石回転子１０７により構成される。位置検出手段１０８
は電機子巻線１０６に誘起される電圧を検出して回転子
の位置検出信号を生成する。あらかじめ定められたパタ
ーンで前記ブラシレスモータ１０５の電機子巻線１０６
に回転磁界を発生させる同期信号が同期信号発生手段１
１１によりモータ起動開始後一定期間出力され、これに
同期して起動デューティ指令手段１１２からはあらかじ
め定められたパターンで起動デューティが出力される。
そして、モータ起動開始後一定期間経過時には運転切り
替え指令手段１１３により運転切り替え指令信号が出力
され、駆動信号生成手段１１４は前記運転切り替え指令
手段１１３の出力により前記同期信号と前記位置検出信
号を切り替えて前記インバータ回路の半導体スイッチン
グ素子群の駆動信号を生成する。また、前記起動デュー
ティ指令手段１１２からの起動デューティの出力が終了
すると、前記運転切り替え指令手段１１３の出力により
デューティ指令手段１１５がデューティの出力を開始す
る。デューティ出力手段１１６は前記起動デューティ指
令手段１１２または前記デューティ指令手段１１５の出
力を前記パルス幅変調手段１０４に出力する。ここで、
１１１〜１１６はマイクロコンピュータ１１０によって
実現される機能である。また、図１２は同期信号発生手
段１１１より出力される同期信号の周波数と時間の関係
を示したものであり、図１３は起動デューティ指令手段
１１２より出力される起動デューティと時間の関係を示
したものである。

【０００５】また、図１５は位置検出手段としてホール
素子等の位置検出素子を用いた低周波同期起動を必要と
しない従来のＰＷＭ方式のブラシレスモータ駆動制御装
置の一例である。１０３は半導体スイッチング素子群Ｑ
１〜Ｑ６、Ｄ１〜Ｄ６およびこの半導体スイッチング素
子群に供給される交流電源１０１を整流平滑回路１０２
により整流平滑した直流電圧をパルス幅変調することに
よりモータに印加される等価電圧を制御するパルス幅変
調手段１０４を備えたインバータ回路である。１０５は
ブラシレスモータであり、電機子巻線１０６と磁石回転
子１０７および複数の位置検出素子により回転子の位置
検出信号を得る位置検出手段１０９により構成される。
駆動信号生成手段１１４は前記位置検出信号により前記
インバータ回路の半導体スイッチング素子群の駆動信号
を生成する。また、デューティ指令手段１１５はデュー
ティを出力し、デューティ出力手段１１６は前記デュー
ティ指令手段１１５の出力を前記パルス幅変調手段１０
４に出力する。ここで、１１４〜１１６はマイクロコン
ピュータ１１０によって実現される機能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のブラ
シレスモータ駆動制御装置では、図１１のような構成の
場合、インバータ回路に供給される直流電圧は交流電源
を整流平滑しているので、電源電圧の変動によって整流
平滑後の直流電圧も変動するため、低周波同期起動時に
あらかじめ定められた起動デューティを出力してパルス
幅変調によりモータを制御すると、図１４に示すよう
に、同一のデューティに対して直流電圧が基準よりも高
いときはモータに印加される等価電圧も高くなり、直流
電圧が基準よりも低いときはモータに印加される等価電
圧も低くなる。よって、モータに印加される起動電圧の
パターンがあらかじめ定められた最適なパターンと一致
しなくなるため、起動失敗が起こりやすくなるという課
題があり、電源電圧の変動があっても確実な起動ができ
ることが要求されている。

【０００７】また、図１１または図１５のような構成の
ブラシレスモータ駆動制御装置を換気扇などのファンモ
ータに搭載し、定電圧駆動でモータを制御して風量を得
ようとする場合、定常回転時のデューティが固定値であ
ると、モータに印加される等価電圧が電源電圧の変動に
より一定とならないことにより、得られる風量特性も一
定とならず、風量が減少した場合は換気しなくなり、風
量が増加した場合は騒音が高くなるという課題があり、
電源電圧の変動があっても所定の風量特性を満足するこ
とが要求されている。

【０００８】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、電源電圧の変動の影響を受けることな
く、確実に起動ができ、定常回転時においても所定の風
量特性を満足できるファンモータを提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のファンモータは
上記目的を達成するために第１の手段は、磁石回転子と
電機子巻線により構成されるブラシレスモータにおい
て、前記電機子巻線への電流を通電、遮断する半導体ス
イッチング素子群と、この半導体スイッチング素子群に
供給される直流電圧をパルス幅変調することによりモー
タに印加される等価電圧を制御するパルス幅変調手段を
備えたインバータ回路と、前記パルス幅変調手段にデュ
ーティを出力するデューティ出力手段と、あらかじめ定
められたパターンで前記ブラシレスモータの電機子巻線
に回転磁界を発生させる同期信号をモータ起動開始後一
定期間出力する同期信号発生手段と、前記同期信号発生
手段により出力される同期信号に同期してあらかじめ定
められたパターンで起動デューティを出力する起動デュ
ーティ指令手段と、前記インバータ回路に供給される直
流電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段に
より検出した直流電圧を所定のブロックに分類する電圧
分類手段を備え、前記デューティ補正手段は前記電圧分
類手段により分類されたブロックに応じて前記起動デュ
ーティ指令手段により出力される起動デューティの補正
値を変更したことを特徴とするファンモータの構成とし
たものである。 これにより、電源電圧の変動があって
も、低周波同期起動時の起動電圧のパターンはあらかじ
め定められた最適なパターンとほぼ同等となり、確実な
起動ができ、定常回転時にモータに印加される等価電圧
は所定の電圧とほぼ同等となり、所定の風量特性を満足
できるファンモータが得られる。また、上記目的を達成
するために第２の手段は、前記デューティ出力手段は前
記電圧検出手段により検出した直流電圧と基準の直流電
圧から起動デューティを演算するデューティ演算手段を
備えたことを特徴とする請求項１記載のファンモータの
構成としたものである。これにより、電源電圧の変動が
あっても、低周波同期起動時の起動電圧のパターンはあ
らかじめ定められた最適なパターンと常に同じとなり、
確実な起動ができ、定常回転時にモータに印加される等
価電圧は所定の電圧と常に同じとなり、所定の風量特性
を満足できるブラシレスモータ駆動制御装置が得られ
る。

【００１０】これにより、電源電圧の変動があっても、
低周波同期起動時の起動電圧のパターンがあらかじめ定
められた最適なパターンから大きくはずれることはな
く、確実な起動ができるブラシレスモータ駆動制御装置
が得られる。

【００１１】また、上記目的を達成するために第２の手
段は、前記電圧検出手段により検出した直流電圧を所定
のブロックに分類する電圧分類手段を備え、前記デュー
ティ補正手段は前記電圧分類手段により分類されたブロ
ックに応じて前記起動デューティ指令手段により出力さ
れる起動デューティの補正値を変更したことを特徴とす
る請求項１記載のブラシレスモータ駆動制御装置の構成
としたものである。

【００１２】これにより、電源電圧の変動があっても、
低周波同期起動時の起動電圧のパターンはあらかじめ定
められた最適なパターンとほぼ同等となり、確実な起動
ができるブラシレスモータ駆動制御装置が得られる。

【００１３】また、上記目的を達成するために第３の手
段は、前記デューティ出力手段は前記電圧検出手段によ
り検出した直流電圧と基準の直流電圧から起動デューテ
ィを演算するデューティ演算手段を備えたことを特徴と
する請求項１記載のブラシレスモータ駆動制御装置の構
成としたものである。

【００１４】これにより、電源電圧の変動があっても、
低周波同期起動時の起動電圧のパターンはあらかじめ定
められた最適なパターンと常に同じとなり、確実な起動
ができるブラシレスモータ駆動制御装置が得られる。

【００１５】また、上記目的を達成するために第４の手
段は、磁石回転子と電機子巻線により構成されるブラシ
レスモータにおいて、前記電機子巻線への電流を通電、
遮断する半導体スイッチング素子群と、この半導体スイ
ッチング素子群に供給される直流電圧をパルス幅変調す
ることによりモータに印加される等価電圧を制御するパ
ルス幅変調手段を備えたインバータ回路と、前記パルス
幅変調手段にデューティを出力するデューティ出力手段
と、前記電機子巻線に対する前記磁石回転子の相対位置
を検出して位置検出信号を出力する位置検出手段と、前
記位置検出信号によりインバータ回路の半導体スイッチ
ング素子群の駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
デューティを出力するデューティ指令手段と、前記イン
バータ回路に供給される直流電圧を検出する電圧検出手
段と、この電圧検出手段により検出した直流電圧とあら
かじめ定められた基準電圧とを比較し、直流電圧の大小
を判断する電圧判断手段とを備え、前記デューティ出力
手段は前記電圧判断手段によって得られる直流電圧の大
小に基づいて、前記デューティ指令手段により出力され
るデューティを増減補正するデューティ補正手段を備え
たことを特徴とするブラシレスモータ駆動制御装置の構
成としたものである。

【００１６】これにより、電源電圧の変動があっても、
定常回転時にモータに印加される等価電圧が所定の電圧
から大きくはずれることはなく、所定の風量特性を満足
できるブラシレスモータ駆動制御装置が得られる。

【００１７】また、上記目的を達成するために第５の手
段は、前記電圧検出手段により検出した直流電圧を所定
のブロックに分類する電圧分類手段を備え、前記デュー
ティ補正手段は前記電圧分類手段により分類されたブロ
ックに応じて前記デューティ指令手段により出力される
デューティの補正値を変更したことを特徴とする請求項
４記載のブラシレスモータ駆動制御装置の構成としたも
のである。

【００１８】これにより、電源電圧の変動があっても、
定常回転時にモータに印加される等価電圧は所定の電圧
とほぼ同等となり、所定の風量特性を満足できるブラシ
レスモータ駆動制御装置が得られる。

【００１９】また、上記目的を達成するために第６の手
段は、前記デューティ出力手段は前記電圧検出手段によ
り検出した直流電圧と基準の直流電圧からデューティを
演算するデューティ演算手段を備えたことを特徴とする
請求項４記載のブラシレスモータ駆動制御装置の構成と
したものである。

【００２０】これにより、電源電圧の変動があっても、
定常回転時にモータに印加される等価電圧は所定の電圧
と常に同じとなり、所定の風量特性を満足できるブラシ
レスモータ駆動制御装置が得られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、磁石回転子と電機子巻線により構成されるブラシレ
スモータにおいて、前記電機子巻線への電流を通電、遮
断する半導体スイッチング素子群と、この半導体スイッ
チング素子群に供給される直流電圧をパルス幅変調する
ことによりモータに印加される等価電圧を制御するパル
ス幅変調手段を備えたインバータ回路と、前記パルス幅
変調手段にデューティを出力するデューティ出力手段
と、あらかじめ定められたパターンで前記ブラシレスモ
ータの電機子巻線に回転磁界を発生させる同期信号をモ
ータ起動開始後一定期間出力する同期信号発生手段と、
前記同期信号発生手段により出力される同期信号に同期
してあらかじめ定められたパターンで起動デューティを
出力する起動デューティ指令手段と、前記インバータ回
路に供給される直流電圧を検出する電圧検出手段と、こ
の電圧検出手段により検出した直流電圧を所定のブロッ
クに分類する電圧分類手段を備え、前記デューティ補正
手段は前記電圧分類手段により分類されたブロックに応
じて前記起動デューティ指令手段により出力される起動
デューティの補正値を変更したことを特徴とするファン
モータとしたものであり、起動時にモータに印加される
等価電圧が電源電圧の変動の影響をほぼ受けない。ま
た、定常回転時にモータに印加される等価電圧が電源電
圧の変動によらずほぼ一定になるという作用を有する。
請求項２に記載の発明は、前記デューティ出力手段は前
記電圧検出手段により検出した直流電圧と基準の直流電
圧から起動デューティを演算するデューティ演算手段を
備えたことを特徴とする請求項１記載のファンモータと
したものであり、起動時にモータに印加される等価電圧
が電源電圧の変動の影響を受けない。また、定常回転時
にモータに印加される等価電圧が電源電圧の変動によら
ず常に一定になるという作用を有する。

【００２２】請求項２に記載の発明は、前記電圧検出手
段により検出した直流電圧を所定のブロックに分類する
電圧分類手段を備え、前記デューティ補正手段は前記電
圧分類手段により分類されたブロックに応じて前記起動
デューティ指令手段により出力される起動デューティの
補正値を変更したことを特徴とする請求項１記載のブラ
シレスモータ駆動制御装置としたものであり、起動時に
モータに印加される等価電圧が電源電圧の変動の影響を
ほぼ受けないという作用を有する。

【００２３】請求項３に記載の発明は、前記デューティ
出力手段は前記電圧検出手段により検出した直流電圧と
基準の直流電圧から起動デューティを演算するデューテ
ィ演算手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のブ
ラシレスモータ駆動制御装置としたものであり、起動時
にモータに印加される等価電圧が電源電圧の変動の影響
を受けないという作用を有する。

【００２４】請求項４に記載の発明は、磁石回転子と電
機子巻線により構成されるブラシレスモータにおいて、
前記電機子巻線への電流を通電、遮断する半導体スイッ
チング素子群と、この半導体スイッチング素子群に供給
される直流電圧をパルス幅変調することによりモータに
印加される等価電圧を制御するパルス幅変調手段を備え
たインバータ回路と、前記パルス幅変調手段にデューテ
ィを出力するデューティ出力手段と、前記電機子巻線に
対する前記磁石回転子の相対位置を検出して位置検出信
号を出力する位置検出手段と、前記位置検出信号により
インバータ回路の半導体スイッチング素子群の駆動信号
を生成する駆動信号生成手段と、デューティを出力する
デューティ指令手段と、前記インバータ回路に供給され
る直流電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手
段により検出した直流電圧とあらかじめ定められた基準
電圧とを比較し、直流電圧の大小を判断する電圧判断手
段とを備え、前記デューティ出力手段は前記電圧判断手
段によって得られる直流電圧の大小に基づいて、前記デ
ューティ指令手段により出力されるデューティを増減補
正するデューティ補正手段を備えたことを特徴とするブ
ラシレスモータ駆動制御装置としたものであり、電源電
圧の変動があっても、定常回転時にモータに印加される
等価電圧が所定の範囲内になるという作用を有する。

【００２５】請求項５に記載の発明は、前記電圧検出手
段により検出した直流電圧を所定のブロックに分類する
電圧分類手段と、前記デューティ補正手段は前記電圧分
類手段により分類されたブロックに応じて前記デューテ
ィ指令手段により出力されるデューティの補正値を変更
したことを特徴とする請求項４記載のブラシレスモータ
駆動制御装置としたものであり、定常回転時にモータに
印加される等価電圧が電源電圧の変動によらずほぼ一定
になるという作用を有する。

【００２６】請求項６に記載の発明は、前記デューティ
出力手段は前記電圧検出手段により検出した直流電圧と
基準の直流電圧からデューティを演算するデューティ演
算手段を備えたことを特徴とする請求項４記載のブラシ
レスモータ駆動制御装置としたものであり、定常回転時
にモータに印加される等価電圧が電源電圧の変動によら
ず常に一定になるという作用を有する。

【００２７】以下、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００２８】

【実施例】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例に
おけるＰＷＭ方式のブラシレスモータ駆動制御装置を示
すものである。

【００２９】３は半導体スイッチング素子群Ｑ１〜Ｑ
６、Ｄ１〜Ｄ６およびこの半導体スイッチング素子群に
供給される直流電圧をパルス幅変調することによりモー
タに印加される等価電圧を制御するパルス幅変調手段４
を備えたインバータ回路であり、前記直流電圧は交流電
源１を整流平滑回路２により整流平滑したものである。
５はブラシレスモータであり、電機子巻線６と磁石回転
子７により構成される。位置検出手段８は電機子巻線６
に誘起される電圧を検出して回転子の位置検出信号を生
成する。あらかじめ定められたパターンで前記ブラシレ
スモータ５の電機子巻線６に回転磁界を発生させる同期
信号が同期信号発生手段１１によりモータ起動開始後一
定期間出力され、これに同期して起動デューティ指令手
段１２からはあらかじめ定められたパターンで起動デュ
ーティが出力される。そして、モータ起動開始後一定期
間経過時には運転切り替え指令手段１３により運転切り
替え指令信号が出力され、駆動信号生成手段１４は前記
運転切り替え指令手段１３の出力により前記同期信号と
前記位置検出信号を切り替えて前記インバータ回路３の
半導体スイッチング素子群の駆動信号を生成する。ま
た、前記起動デューティ指令手段１２からの起動デュー
ティの出力が終了すると、前記運転切り替え指令手段１
３の出力によりデューティ指令手段１５がデューティの
出力を開始する。デューティ出力手段１６は前記起動デ
ューティ指令手段１２または前記デューティ指令手段１
５の出力を前記パルス幅変調手段４に出力するが、デュ
ーティ補正手段１７を備えることにより、前記起動デュ
ーティ指令手段１２より出力される起動デューティは以
下のように補正される。ここで、１１〜１７はマイクロ
コンピュータ１０によって実現される機能である。

【００３０】電圧検出手段２０は、前記インバータ回路
３に供給される直流電圧を抵抗分圧によって検出し、電
圧判断手段２１は２つの比較器によって検出した電圧と
あらかじめ定められた２つの基準電圧Ｖ１，Ｖ２とを比
較することにより、直流電圧の大小を判断する。すなわ
ち、前記電圧判断手段２１の２つの比較器の出力の組み
合わせにより、検出した電圧がＶ１未満の場合、Ｖ１以
上Ｖ２未満の場合、Ｖ２以上の場合の３通りに判別され
る。この結果に基づいて、デューティ補正手段１７はそ
れぞれデューティを所定値だけ増加させる場合、デュー
ティ補正をしない場合、デューティを所定値だけ減少さ
せる場合として、前記起動デューティ指令手段１２によ
り出力される起動デューティを増減補正する。

【００３１】図２は本実施例により起動デューティを補
正したときのモータに印加される等価電圧と時間の関係
を示したものである。ここで、図中の矢印は起動デュー
ティを補正する所定の増減値によるモータに印加される
等価電圧の変化分を示すものである。この増減値が固定
であるため、補正した結果は直流電圧が基準の電圧のと
きと一致するわけではないが、起動時にモータに印加さ
れる等価電圧が所定の範囲内になるように補正されるこ
とがわかる。

【００３２】これにより、電源電圧の変動があっても、
低周波同期起動時の起動電圧のパターンがあらかじめ定
められた最適なパターンから大きくはずれることはな
い。

【００３３】（実施例２）図３は本発明の第２の実施例
におけるＰＷＭ方式のブラシレスモータ駆動制御装置を
示すものである。なお実施例１と同一部分には同一符号
を付し、その詳細な説明は省略する。

【００３４】電圧分類手段２２は、電圧検出手段２０に
より検出した電圧をマイクロコンピュータ１０に内蔵さ
れたＡＤ変換回路２３によってＡＤ変換することによ
り、所定のブロックに分類する。デューティ補正手段１
８は前記電圧分類手段２２によって分類されたブロック
に応じた補正値を記憶手段に記憶しておくことにより、
起動デューティ指令手段１２により出力される起動デュ
ーティを各ブロックに応じて補正値を変更して補正す
る。

【００３５】図４は本実施例により起動デューティを補
正したときのモータに印加される等価電圧と時間の関係
を示したものである。ここで、図中の矢印は起動デュー
ティを補正する各ブロックに応じた補正値によるモータ
に印加される等価電圧の変化分を示すものである。分類
するブロックの数を多くし、各ブロックに応じて補正値
を変更すれば、起動時にモータに印加される等価電圧が
電源電圧の変動の影響をほぼ受けないように補正される
ことがわかる。

【００３６】これにより、電源電圧の変動があっても、
低周波同期起動時の起動電圧のパターンはあらかじめ定
められた最適なパターンとほぼ同等となる。

【００３７】なお実施例２では電圧分類手段はＡＤ変換
回路を備えた構成としたが、電圧検出手段により検出し
た電圧と所定の電圧を比較する比較器を分類するブロッ
クの数に応じて備えた構成としてもよく、その作用効果
に差異を生じない。

【００３８】（実施例３）図５は本発明の第３の実施例
におけるＰＷＭ方式のブラシレスモータ駆動制御装置を
示すものである。なお実施例１と同一部分には同一符号
を付し、その詳細な説明は省略する。

【００３９】電圧検出手段２０はインバータ回路３に供
給される直流電圧ＭＶを抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧し
て検出し、マイクロコンピュータ１０に内蔵されたＡＤ
変換回路２３は検出した電圧をＡＤ変換する。ＡＤ変換
回路２３が０〜５Ｖを２５６分割するものならば、ＡＤ
変換によって得られるＡＤ値は以下のようになる。

【００４０】 ＡＤ値＝ＭＶ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））／５×２５６ ・・・（１） インバータ回路３に供給される直流電圧が１００Ｖの交
流電源を整流平滑した電圧である場合を考えると、交流
電源の電圧が１００Ｖちょうどの時には、上式において
ＭＶ＝１４１Ｖとした結果がＡＤ値として取り込まれ
る。以下では、この１００Ｖの交流電源を整流平滑した
場合を例に考える。

【００４１】交流電源の電圧が１００Ｖちょうどの時に
モータに与えられるべきデューティをＡ／２５６とする
と、このときモータに印加される等価電圧Ｖは Ｖ＝１４１×Ａ／２５６ ・・・（２） このＶをＡＤ値に換算し、この値をＢとすると Ｂ＝Ｖ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））／５×２５６ ＝（１４１×Ａ／２５６）×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））／５×２５６ ＝１４１×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））／５×Ａ ・・・（３） このＢを実際のＡＤ値で割ると次式の様になり、デュー
ティ値Ａに対する補正が可能となる。

【００４２】 Ｂ／ＡＤ値＝（１４１×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））／５×Ａ）／ （ＭＶ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））／５×２５６） ＝Ａ／２５６×（１４１／ＭＶ） ・・・（４） この式で、ＭＶ＝１４１Ｖの時にはデューティはＡ／２
５６となる。ＭＶが１４１Ｖよりも大きい時にはその比
に応じてデューティは小さくなり、ＭＶが１４１Ｖより
も小さい時にはその比に応じてデューティは大きくな
る。

【００４３】（４）式を変形すると Ｂ×２５６／ＡＤ値＝Ａ×（１４１／ＭＶ） （Ｂ×１６）×１６／ＡＤ値＝Ａ×（１４１／ＭＶ） ・・・（５） （５）式より、Ｃ＝Ｂ×１６という重み付けを行った値
をデューティ設定値とするなら、設定値Ｃを１６倍して
ＡＤ値で割ることにより、Ａに対して補正されたデュー
ティ値が求まることがわかる。これをマイクロコンピュ
ータで処理する場合には、ビットシフトと割り算だけの
簡単なプログラムで実現できることになり、処理時間も
短くて済む。ここで、Ｃ＝Ｂ×１６としたのは分解能を
考えて設定した１つの例であり、電圧補正の精度等を考
慮して自由に設定すればよく、Ｃの重み付けに応じて、
ＡＤ値で割る前のＢ×２５６に戻すための演算を変えれ
ばよい。

【００４４】以上のように、インバータ回路に供給され
る直流電圧が１００Ｖの交流電源を整流平滑した電圧で
あるなら、交流電源の電圧が１００Ｖちょうどの時のよ
うに、基準となる電源電圧においてモータに与えられる
べきデューティ値Ａが決まれば、この値Ａに対して上記
のような重み付けをあらかじめ行った値Ｃをデューティ
の設定値として記憶手段に記憶しておけば、検出した直
流電圧に応じたデューティの補正結果が演算によって求
まる。

【００４５】デューティ演算手段１９は、基準となる電
源電圧における低周波同期の各通電に対する最適なデュ
ーティ値Ａ1，Ａ2，・・・，Ａn に対して上記の重み付
けを行った値Ｃ1，Ｃ2，・・・，Ｃn を低周波同期の起
動デューティ設定値として記憶手段に記憶しておき、前
記電圧検出手段２０により検出した直流電圧を前記ＡＤ
変換回路２３によってＡＤ変換して得られるＡＤ値と前
記起動デューティ設定値から起動デューティを演算す
る。

【００４６】本実施例は演算によって正確に補正結果を
求めるため、起動時にモータに印加される等価電圧が電
源電圧の変動の影響を受けないように補正される。

【００４７】これにより、電源電圧の変動があっても、
低周波同期起動時の起動電圧のパターンはあらかじめ定
められた最適なパターンと常に同じとなる。

【００４８】なお実施例３の演算方法は１つの例であ
り、電圧検出手段により検出した直流電圧と基準の直流
電圧から起動デューティが演算できる方法ならば、他の
演算方法を用いてもよい。

【００４９】（実施例４）図６は本発明の第４の実施例
におけるＰＷＭ方式のブラシレスモータ駆動制御装置を
示すものである。

【００５０】３は半導体スイッチング素子群Ｑ１〜Ｑ
６、Ｄ１〜Ｄ６およびこの半導体スイッチング素子群に
供給される直流電圧をパルス幅変調することによりモー
タに印加される等価電圧を制御するパルス幅変調手段４
を備えたインバータ回路であり、前記直流電圧は交流電
源１を整流平滑回路２により整流平滑したものである。
５はブラシレスモータであり、電機子巻線６と磁石回転
子７および複数の位置検出素子により回転子の位置検出
信号を得る位置検出手段９により構成される。駆動信号
生成手段１４は前記位置検出信号により前記インバータ
回路３の半導体スイッチング素子群の駆動信号を生成す
る。また、デューティ指令手段１５はデューティを出力
し、デューティ出力手段１６は前記デューティ指令手段
１５の出力を前記パルス幅変調手段４に出力するが、デ
ューティ補正手段１７を備えることにより、前記デュー
ティ指令手段１５より出力されるデューティは以下のよ
うに補正される。ここで、１４〜１７はマイクロコンピ
ュータ１０によって実現される機能である。

【００５１】電圧検出手段２０は、前記インバータ回路
３に供給される直流電圧を抵抗分圧によって検出し、電
圧判断手段２１は２つの比較器によって検出した電圧と
あらかじめ定められた２つの基準電圧Ｖ１，Ｖ２とを比
較することにより、直流電圧の大小を判断する。すなわ
ち、前記電圧判断手段２１の２つの比較器の出力の組み
合わせにより、検出した電圧がＶ１未満の場合、Ｖ１以
上Ｖ２未満の場合、Ｖ２以上の場合の３通りに判別され
る。この結果に基づいて、デューティ補正手段１７はそ
れぞれデューティを所定値だけ増加させる場合、デュー
ティ補正をしない場合、デューティを所定値だけ減少さ
せる場合として、前記デューティ指令手段１５により出
力されるデューティを増減補正する。

【００５２】図７は本実施例によりデューティを補正し
たときのモータに印加される等価電圧と時間の関係を示
したものである。ここで、図中の矢印はデューティを補
正する所定の増減値によるモータに印加される等価電圧
の変化分を示すものである。この増減値が固定であるた
め、補正した結果は直流電圧が基準の電圧のときと一致
するわけではないが、定常回転時にモータに印加される
等価電圧が所定の範囲内になるように補正されることが
わかる。

【００５３】これにより、電源電圧の変動があっても、
定常回転時にモータに印加される等価電圧が所定の電圧
から大きくはずれることはない。

【００５４】なお実施例４では位置検出手段を複数の位
置検出素子により回転子の位置検出信号を得る構成とし
たが、誘起電圧により回転子の位置検出信号を生成する
構成としてもよく、その作用効果に差異を生じない。

【００５５】（実施例５）図８は本発明の第５の実施例
におけるＰＷＭ方式のブラシレスモータ駆動制御装置を
示すものである。なお実施例４と同一部分には同一符号
を付し、その詳細な説明は省略する。

【００５６】電圧分類手段２２は、電圧検出手段２０に
より検出した電圧をマイクロコンピュータ１０に内蔵さ
れたＡＤ変換回路２３によってＡＤ変換することによ
り、所定のブロックに分類する。デューティ補正手段１
８は前記電圧分類手段２２によって分類されたブロック
に応じた補正値を記憶手段に記憶しておくことにより、
デューティ指令手段１５により出力されるデューティを
各ブロックに応じて補正値を変更して補正する。

【００５７】図９は本実施例によりデューティを補正し
たときのモータに印加される等価電圧と時間の関係を示
したものである。ここで、図中の矢印はデューティを補
正する各ブロックに応じた補正値によるモータに印加さ
れる等価電圧の変化分を示すものである。分類するブロ
ックの数を多くし、各ブロックに応じて補正値を変更す
れば、定常回転時にモータに印加される等価電圧が電源
電圧の変動によらずほぼ一定になるように補正されるこ
とがわかる。

【００５８】これにより、電源電圧の変動があっても、
定常回転時にモータに印加される等価電圧は所定の電圧
とほぼ同等となる。

【００５９】なお実施例５では位置検出手段を複数の位
置検出素子により回転子の位置検出信号を得る構成とし
たが、誘起電圧により回転子の位置検出信号を生成する
構成としてもよく、その作用効果に差異を生じない。ま
た、電圧分類手段はＡＤ変換回路を備えた構成とした
が、電圧検出手段により検出した電圧と所定の電圧を比
較する比較器を分類するブロックの数に応じて備えた構
成としてもよく、その作用効果に差異を生じない。

【００６０】（実施例６）図１０は本発明の第６の実施
例におけるＰＷＭ方式のブラシレスモータ駆動制御装置
を示すものである。なお実施例４と同一部分には同一符
号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００６１】電圧検出手段２０はインバータ回路３に供
給される直流電圧ＭＶを抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧し
て検出し、マイクロコンピュータ１０に内蔵されたＡＤ
変換回路２３は検出した電圧をＡＤ変換する。

【００６２】デューティ演算手段１９は、基準となる電
源電圧における定常回転時の最適なデューティ値Ａに対
して実施例３と同様の重み付けを行った値Ｃを定常回転
時のデューティ設定値として記憶手段に記憶しておき、
前記電圧検出手段２０により検出した直流電圧を前記Ａ
Ｄ変換回路２３によってＡＤ変換して得られるＡＤ値と
前記デューティ設定値からデューティを演算する。

【００６３】本実施例は演算によって正確に補正結果を
求めるため、定常回転時にモータに印加される等価電圧
が電源電圧の変動によらず常に一定になるように補正さ
れる。

【００６４】これにより、電源電圧の変動があっても、
定常回転時にモータに印加される等価電圧は所定の電圧
と常に同じとなる。

【００６５】なお実施例６では位置検出手段を複数の位
置検出素子により回転子の位置検出信号を得る構成とし
たが、誘起電圧により回転子の位置検出信号を生成する
構成としてもよく、その作用効果に差異を生じない。ま
た、実施例６の演算方法は１つの例であり、電圧検出手
段により検出した直流電圧と基準の直流電圧から起動デ
ューティが演算できる方法ならば、他の演算方法を用い
てもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば、電源電圧の変動の影響を受けることなく、
低周波同期起動時の起動電圧のパターンがあらかじめ定
められた最適なパターンと同じになるようにして、確実
な起動ができ、また、定電圧駆動でファンモータを制御
して風量を得ようとする場合には、定常回転時にモータ
に印加される等価電圧が所定の電圧と同じになるように
して、所定の風量特性を満足できるという効果のあるフ
ァンモータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるＰＷＭ方式のブ
ラシレスモータ駆動制御装置を示す図

【図２】本発明の第１の実施例により起動デューティを
補正したときのモータに印加される等価電圧と時間の関
係を示す図

【図３】本発明の第２の実施例におけるＰＷＭ方式のブ
ラシレスモータ駆動制御装置を示す図

【図４】本発明の第２の実施例により起動デューティを
補正したときのモータに印加される等価電圧と時間の関
係を示す図

【図５】本発明の第３の実施例におけるＰＷＭ方式のブ
ラシレスモータ駆動制御装置を示す図

【図６】本発明の第４の実施例におけるＰＷＭ方式のブ
ラシレスモータ駆動制御装置を示す図

【図７】本発明の第４の実施例によりデューティを補正
したときのモータに印加される等価電圧と時間の関係を
示す図

【図８】本発明の第５の実施例におけるＰＷＭ方式のブ
ラシレスモータ駆動制御装置を示す図

【図９】本発明の第５の実施例によりデューティを補正
したときのモータに印加される等価電圧と時間の関係を
示す図

【図１０】本発明の第６の実施例におけるＰＷＭ方式の
ブラシレスモータ駆動制御装置を示す図

【図１１】従来のＰＷＭ方式のブラシレスモータ駆動制
御装置その１を示す図

【図１２】同期信号の周波数と時間の関係を示す図

【図１３】起動デューティと時間の関係を示す図

【図１４】同一デューティに対するモータに印加される
等価電圧と時間の関係を示す図

【図１５】従来のＰＷＭ方式のブラシレスモータ駆動制
御装置その２を示す図

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 整流平滑回路 ３ インバータ回路 ４ パルス幅変調手段 ５ ブラシレスモータ ６ 電機子巻線 ７ 磁石回転子 ８ 位置検出手段 ９ 位置検出手段 １０ マイクロコンピュータ １１ 同期信号発生手段 １２ 起動デューティ指令手段 １３ 運転切り替え指令手段 １４ 駆動信号生成手段 １５ デューティ指令手段 １６ デューティ出力手段 １７ デューティ補正手段 １８ デューティ補正手段 １９ デューティ演算手段 ２０ 電圧検出手段 ２１ 電圧判断手段 ２２ 電圧分類手段 ２３ ＡＤ変換回路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/18 H02P 6/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁石回転子と電機子巻線により構成され
   るブラシレスモータにおいて、前記電機子巻線への電流
   を通電、遮断する半導体スイッチング素子群と、この半
   導体スイッチング素子群に供給される直流電圧をパルス
   幅変調することによりモータに印加される等価電圧を制
   御するパルス幅変調手段を備えたインバータ回路と、前
   記パルス幅変調手段にデューティを出力するデューティ
   出力手段と、あらかじめ定められたパターンで前記ブラ
   シレスモータの電機子巻線に回転磁界を発生させる同期
   信号をモータ起動開始後一定期間出力する同期信号発生
   手段と、前記同期信号発生手段により出力される同期信
   号に同期してあらかじめ定められたパターンで起動デュ
   ーティを出力する起動デューティ指令手段と、前記イン
   バータ回路に供給される直流電圧を検出する電圧検出手
   段と、この電圧検出手段により検出した直流電圧を所定
   のブロックに分類する電圧分類手段を備え、前記デュー
   ティ補正手段は前記電圧分類手段により分類されたブロ
   ックに応じて前記起動デューティ指令手段により出力さ
   れる起動デューティの補正値を変更したことを特徴とす
   るファンモータ。
2. 【請求項２】 前記デューティ出力手段は前記電圧検出
   手段により検出した直流電圧と基準の直流電圧から起動
   デューティを演算するデューティ演算手段を備えたこと
   を特徴とする請求項１記載のファンモータ。