JP3442024B2 - モータ駆動回路及びモータ駆動方法、並びに半導体集積回路装置 - Google Patents
モータ駆動回路及びモータ駆動方法、並びに半導体集積回路装置Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
- H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/17—Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、家電または産業用
設備などにおけるモータを駆動するための回路及び半導
体装置に関する。
設備などにおけるモータを駆動するための回路及び半導
体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、上述した技術分野において、商用
電源を整流した整流電圧またはそれに相当する直流電圧
を直接インバータ駆動しモータを駆動する方法が広まっ
ている。本方法は、モータの高効率化並びに小型化を主
な目的とするものである。高圧の電圧でモータを駆動す
ることによって消費する電流を低減し、内部抵抗などに
よる損失の増加を防ぐ。また、モータ巻線の配線径を小
さくできることによってモータの小型化に有利な点が上
げられる。
電源を整流した整流電圧またはそれに相当する直流電圧
を直接インバータ駆動しモータを駆動する方法が広まっ
ている。本方法は、モータの高効率化並びに小型化を主
な目的とするものである。高圧の電圧でモータを駆動す
ることによって消費する電流を低減し、内部抵抗などに
よる損失の増加を防ぐ。また、モータ巻線の配線径を小
さくできることによってモータの小型化に有利な点が上
げられる。
【０００３】一方、ブラシレスモータを駆動するには、
インバータ装置が必要であるが、特に家電などの分野で
は価格競争が激化し、安価なインバータ装置の提供が望
まれている。このためブラシレスモータのインバータ駆
動装置において、回路構成が簡単で比較的モータ効率も
高くできる、安価な１２０度通電方式が用いられてい
る。
インバータ装置が必要であるが、特に家電などの分野で
は価格競争が激化し、安価なインバータ装置の提供が望
まれている。このためブラシレスモータのインバータ駆
動装置において、回路構成が簡単で比較的モータ効率も
高くできる、安価な１２０度通電方式が用いられてい
る。
【０００４】１２０度通電方式によるモータ駆動回路に
おいては、モータの回転子磁極位置検出器によって磁極
位置を検出し、回転子と固定子の磁極が一致するような
タイミングで、インバータ装置の各スイッチング素子を
オンオフ制御することでモータを駆動させる。
おいては、モータの回転子磁極位置検出器によって磁極
位置を検出し、回転子と固定子の磁極が一致するような
タイミングで、インバータ装置の各スイッチング素子を
オンオフ制御することでモータを駆動させる。
【０００５】回転子の磁極位置検出は、一般的にホール
効果を応用したホール素子、あるいはホール素子に増幅
器を内蔵したホールＩＣを用いる。この検出信号を電気
角でいう１８０度分のうち１２０度分を論理的にオンさ
せて電流を通流する。即ち、残りの６０度分はインバー
タ出力をオフするような動作を行う。このため、モータ
電流ｉのオンオフ直後は極めて高い変化量（ｄｉ／ｄ
ｔ）を持つ電流波形となる。このｄｉ／ｄｔによって、
モータ巻線が振動し電磁音となって外部に放出される。
また、電磁音の周波数は、モータ回転数とモータ極数に
比例するため、モータ実使用回転域において数Ｈｚから
数１００Ｈｚである。この周波数は、人間の可聴周波数
範囲内となるため、騒音となる。
効果を応用したホール素子、あるいはホール素子に増幅
器を内蔵したホールＩＣを用いる。この検出信号を電気
角でいう１８０度分のうち１２０度分を論理的にオンさ
せて電流を通流する。即ち、残りの６０度分はインバー
タ出力をオフするような動作を行う。このため、モータ
電流ｉのオンオフ直後は極めて高い変化量（ｄｉ／ｄ
ｔ）を持つ電流波形となる。このｄｉ／ｄｔによって、
モータ巻線が振動し電磁音となって外部に放出される。
また、電磁音の周波数は、モータ回転数とモータ極数に
比例するため、モータ実使用回転域において数Ｈｚから
数１００Ｈｚである。この周波数は、人間の可聴周波数
範囲内となるため、騒音となる。
【０００６】また、モータ電流波形において高調波成分
を多く含むと、一般的にモータトルクに脈動が発生しや
すい。モータトルクは、モータ固有の誘起電圧とモータ
電流の積からなるため、モータ電流波形の依存度が大き
い。このトルク脈動によって、モータ自体が振動し、モ
ータを取り付ける架台を振動させ、この振動が騒音とな
る。
を多く含むと、一般的にモータトルクに脈動が発生しや
すい。モータトルクは、モータ固有の誘起電圧とモータ
電流の積からなるため、モータ電流波形の依存度が大き
い。このトルク脈動によって、モータ自体が振動し、モ
ータを取り付ける架台を振動させ、この振動が騒音とな
る。
【０００７】低騒音化するための方法として、いわゆる
ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御
によりモータ駆動電流を正弦波状にする方法がある。具
体的には、モータの固定子磁極の磁束をホール素子によ
って検出し、正弦波状の信号を得る。この正弦波状の信
号と搬送波発生器の出力信号である搬送波信号とを比較
器９によって比較し、ＰＷＭ信号を得る。ＰＷＭ信号に
よってインバータ装置をオンオフ制御することによっ
て、モータ電流が正弦波状に制御される。しかしなが
ら、高度な演算処理を行うために、１２０度通電方式と
比較すると、複雑かつ高価なシステムとなる。
ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御
によりモータ駆動電流を正弦波状にする方法がある。具
体的には、モータの固定子磁極の磁束をホール素子によ
って検出し、正弦波状の信号を得る。この正弦波状の信
号と搬送波発生器の出力信号である搬送波信号とを比較
器９によって比較し、ＰＷＭ信号を得る。ＰＷＭ信号に
よってインバータ装置をオンオフ制御することによっ
て、モータ電流が正弦波状に制御される。しかしなが
ら、高度な演算処理を行うために、１２０度通電方式と
比較すると、複雑かつ高価なシステムとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を考慮してなされたものであり、比較的簡単な回路で低
騒音のモータ駆動回路を提供する。
を考慮してなされたものであり、比較的簡単な回路で低
騒音のモータ駆動回路を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によるモータの駆
動回路または駆動方法においては、モータの回転速度に
応じて複数の指令信号を発生し、これら複数の指令信号
の内のいずれかをモータの磁極位置に基づいて選択する
ことにより変調波を作成する。この変調波に基づいてモ
ータに駆動電力を供給するための電力変換装置をパルス
幅変調制御することにより、比較的簡単な回路または方
法により、モータが発生する騒音が低減される。複数の
指令信号としては、回転速度に応じてそれに比例したレ
ベルとなる直流信号が適用される。この場合、変調波
は、直流レベルに応じたレベルを有する波形、例えば階
段状の波形を有する。電力変換装置としては、半導体ス
イッチング素子のオンオフにより直流電力を交流電力に
変換するインバータ等が有る。
動回路または駆動方法においては、モータの回転速度に
応じて複数の指令信号を発生し、これら複数の指令信号
の内のいずれかをモータの磁極位置に基づいて選択する
ことにより変調波を作成する。この変調波に基づいてモ
ータに駆動電力を供給するための電力変換装置をパルス
幅変調制御することにより、比較的簡単な回路または方
法により、モータが発生する騒音が低減される。複数の
指令信号としては、回転速度に応じてそれに比例したレ
ベルとなる直流信号が適用される。この場合、変調波
は、直流レベルに応じたレベルを有する波形、例えば階
段状の波形を有する。電力変換装置としては、半導体ス
イッチング素子のオンオフにより直流電力を交流電力に
変換するインバータ等が有る。
【００１０】本発明によるモータ駆動回路によれば、低
騒音でモータを駆動する回路を、チップサイズをあまり
大きくすることなく一つの半導体チップにモノリシック
化される。モノリシック化した半導体集積回路は、磁極
位置検出器と共にモータの筐体内に内蔵できる。
騒音でモータを駆動する回路を、チップサイズをあまり
大きくすることなく一つの半導体チップにモノリシック
化される。モノリシック化した半導体集積回路は、磁極
位置検出器と共にモータの筐体内に内蔵できる。
【００１１】なお、本発明によるモータ駆動回路は、モ
ータの筐体の外部に設置しても良いし、樹脂ケース内に
収納してモジュール化しても良い。また、磁極の位置
は、磁極位置検出器などを用いず、いわゆるセンサレス
で推定しても良い。
ータの筐体の外部に設置しても良いし、樹脂ケース内に
収納してモジュール化しても良い。また、磁極の位置
は、磁極位置検出器などを用いず、いわゆるセンサレス
で推定しても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例であるモータ駆
動回路および本回路及びモータを含めたモータ駆動シス
テムを図１に示す。
動回路および本回路及びモータを含めたモータ駆動シス
テムを図１に示す。
【００１３】図１において、モータ４は３相ブラシレス
モータである。本モータは、回転子に永久磁石を有する
モータであって、永久磁石の発生する磁束を検出して回
転子磁極位置を検出する手段である磁極位置検出器５を
備える。磁極位置検出器としては、一般的にホール効果
を利用したホール素子が用いられるが、本実施例ではホ
ール素子の出力する検出信号を論理信号（ｈｕ，ｈｖ，
ｈｗ）に変換するゼロクロス回路が内蔵されているホー
ルＩＣを用いる。磁極位置検出器５は、１相毎に設けら
れ、各相の電気角の位相差が１２０度になるように設置
されている。
モータである。本モータは、回転子に永久磁石を有する
モータであって、永久磁石の発生する磁束を検出して回
転子磁極位置を検出する手段である磁極位置検出器５を
備える。磁極位置検出器としては、一般的にホール効果
を利用したホール素子が用いられるが、本実施例ではホ
ール素子の出力する検出信号を論理信号（ｈｕ，ｈｖ，
ｈｗ）に変換するゼロクロス回路が内蔵されているホー
ルＩＣを用いる。磁極位置検出器５は、１相毎に設けら
れ、各相の電気角の位相差が１２０度になるように設置
されている。
【００１４】一方、モータ入力端子、即ちモータの固定
子巻線は、インバータ装置３に接続される。インバータ
装置３は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ，絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのスイッチング
素子を６個組み合わせた回路を有する。インバータ装置
３の電源となる直流電源は、交流の商用電源１を整流器
２によって整流して得る。インバータ装置３の各スイッ
チング素子のオンオフは、インバータ駆動装置８によっ
て制御される。
子巻線は、インバータ装置３に接続される。インバータ
装置３は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ，絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのスイッチング
素子を６個組み合わせた回路を有する。インバータ装置
３の電源となる直流電源は、交流の商用電源１を整流器
２によって整流して得る。インバータ装置３の各スイッ
チング素子のオンオフは、インバータ駆動装置８によっ
て制御される。
【００１５】なお、本実施例において、破線で囲まれた
枠内における駆動回路６は、モノリシック半導体集積回
路装置内に形成されている。また、一点鎖線で囲まれた
枠内における駆動回路６及び磁極位置検出器５は、モー
タ４に内蔵され、駆動回路内蔵ブラシレスモータとして
一体化されている。
枠内における駆動回路６は、モノリシック半導体集積回
路装置内に形成されている。また、一点鎖線で囲まれた
枠内における駆動回路６及び磁極位置検出器５は、モー
タ４に内蔵され、駆動回路内蔵ブラシレスモータとして
一体化されている。
【００１６】以下、図１におけるインバータ装置３によ
るモータの駆動方法を、図２の動作波形図を用いて説明
する。
るモータの駆動方法を、図２の動作波形図を用いて説明
する。
【００１７】図１のモータ４が定常回転中における磁極
の位置検出信号群ｈ（ｈｕ，ｈｖ，ｈｗ）は、図２にお
ける位置検出信号ｈｕ，ｈｖ，ｈｗのように電気角１２
０度の位相差を保った論理信号である。
の位置検出信号群ｈ（ｈｕ，ｈｖ，ｈｗ）は、図２にお
ける位置検出信号ｈｕ，ｈｖ，ｈｗのように電気角１２
０度の位相差を保った論理信号である。
【００１８】一方、位置検出信号群ｈはモータの速度に
関する情報（たとえばパルス信号の周期など）を有する
ので、位置検出信号ｈｗを周波数−電圧変換器（Ｆ／
Ｖ）１５によって電圧に変換して、実速度に対応した直
流電圧成分を得る。なお、本実施例では、速度検出のた
めに位置検出信号ｈｗを用いたが、ｈｕまたはｈｖ、あ
るいはｈｕ，ｈｖ，ｈｗの内の複数の信号を用いても良
い。
関する情報（たとえばパルス信号の周期など）を有する
ので、位置検出信号ｈｗを周波数−電圧変換器（Ｆ／
Ｖ）１５によって電圧に変換して、実速度に対応した直
流電圧成分を得る。なお、本実施例では、速度検出のた
めに位置検出信号ｈｗを用いたが、ｈｕまたはｈｖ、あ
るいはｈｕ，ｈｖ，ｈｗの内の複数の信号を用いても良
い。
【００１９】速度制御演算処理手段１３(例えばマイク
ロコンピュータなどの演算処理装置)は、周波数−電圧
変換器１５の出力である直流電圧成分すなわち速度信号
と速度制御演算処理手段１３内に設定されている速度指
令とを比較し、それらの偏差を出力する。このようにし
て速度制御演算処理手段１３が出力する出力信号が、直
流電圧信号であるモータの電流指令信号ａである。反転
増幅器１２は、電流指令信号ａを入力して、電流指令信
号ａの反転信号を生成し、直流電圧信号である電流指令
信号ｂとして出力する。また、中点発生手段２０は、電
流指令信号ａ及びｂの電位の中間の大きさの電位を有す
る中点信号を出力する。図２及び後述する図３に示すよ
うに、本実施例においては中点信号の電位はグランドレ
ベル（０レベル）である。電流指令信号ａ，ｂ及び中点
信号が信号選択手段１１に入力される。
ロコンピュータなどの演算処理装置)は、周波数−電圧
変換器１５の出力である直流電圧成分すなわち速度信号
と速度制御演算処理手段１３内に設定されている速度指
令とを比較し、それらの偏差を出力する。このようにし
て速度制御演算処理手段１３が出力する出力信号が、直
流電圧信号であるモータの電流指令信号ａである。反転
増幅器１２は、電流指令信号ａを入力して、電流指令信
号ａの反転信号を生成し、直流電圧信号である電流指令
信号ｂとして出力する。また、中点発生手段２０は、電
流指令信号ａ及びｂの電位の中間の大きさの電位を有す
る中点信号を出力する。図２及び後述する図３に示すよ
うに、本実施例においては中点信号の電位はグランドレ
ベル（０レベル）である。電流指令信号ａ，ｂ及び中点
信号が信号選択手段１１に入力される。
【００２０】信号選択手段１１は、アナログ信号である
電流指令信号ａ，ｂ及びグランドレベルの中点信号と論
理信号である位置検出信号群ｈを入力し、位置検出信号
群ｈに応じて電流指令信号ａ，ｂ及び中点信号の内のい
ずれかを選択することによって、ＰＷＭ制御の変調波と
なる選択信号群ｓ（ｓｕ，ｓｖ，ｓｗ）を生成し出力す
る。選択信号群ｓのパルスのエッジは、位置検出信号群
ｈのパルスのエッジに同期している。たとえば、図２に
おいて、選択信号ｓｕの正方向のパルス（電流指令信号
ａが選択されている場合）の立ち上がり及び立ち下がり
の各エッジは、それぞれ、位置検出信号ｈｕの立ち下が
りのエッジ及び位置検出信号ｈｖの立ち下がりのエッジ
に同期している。さらに選択信号ｓｕの負方向のパルス
（電流指令信号ｂが選択されている場合）の立ち上がり
（グランドレベルから負になる場合）及び立ち下がり
（負からグランドレベルに戻る場合）の各エッジは、そ
れぞれ、位置検出信号ｈｕの立ち上がりのエッジ及び位
置検出信号ｈｖの立ち上がりのエッジに同期している。
なお、同様に、選択信号ｓｕのエッジは位置検出信号ｈ
ｖ及びｈｗのエッジに同期し、ｓｖのエッジはｈｗ及び
ｈｕのエッジに同期している。また、選択信号群ｓのハ
イレベルの電圧は電流指令信号ａの電圧レベルに一致
し、ローレベルは電流指令信号ｂの電圧レベルに一致す
る。なお、選択信号群ｓの電圧レベルは電流指令信号
ａ，ｂの電圧レベルに比例した大きさとしても良い。
電流指令信号ａ，ｂ及びグランドレベルの中点信号と論
理信号である位置検出信号群ｈを入力し、位置検出信号
群ｈに応じて電流指令信号ａ，ｂ及び中点信号の内のい
ずれかを選択することによって、ＰＷＭ制御の変調波と
なる選択信号群ｓ（ｓｕ，ｓｖ，ｓｗ）を生成し出力す
る。選択信号群ｓのパルスのエッジは、位置検出信号群
ｈのパルスのエッジに同期している。たとえば、図２に
おいて、選択信号ｓｕの正方向のパルス（電流指令信号
ａが選択されている場合）の立ち上がり及び立ち下がり
の各エッジは、それぞれ、位置検出信号ｈｕの立ち下が
りのエッジ及び位置検出信号ｈｖの立ち下がりのエッジ
に同期している。さらに選択信号ｓｕの負方向のパルス
（電流指令信号ｂが選択されている場合）の立ち上がり
（グランドレベルから負になる場合）及び立ち下がり
（負からグランドレベルに戻る場合）の各エッジは、そ
れぞれ、位置検出信号ｈｕの立ち上がりのエッジ及び位
置検出信号ｈｖの立ち上がりのエッジに同期している。
なお、同様に、選択信号ｓｕのエッジは位置検出信号ｈ
ｖ及びｈｗのエッジに同期し、ｓｖのエッジはｈｗ及び
ｈｕのエッジに同期している。また、選択信号群ｓのハ
イレベルの電圧は電流指令信号ａの電圧レベルに一致
し、ローレベルは電流指令信号ｂの電圧レベルに一致す
る。なお、選択信号群ｓの電圧レベルは電流指令信号
ａ，ｂの電圧レベルに比例した大きさとしても良い。
【００２１】選択信号群ｓは、フィルタ回路１０に入力
され、各選択信号の波形が滑らかになるように波形加工
が施される。波形が滑らかにされた信号が、選択信号ｆ
ｕ，ｆｖ，ｆｗとしてフィルタ回路１０から出力され
る。選択信号ｆｕ，ｆｖ，ｆｗを、搬送波発生器１４の
出力である搬送波信号（例えば３角波）と比較器９によ
って、各々比較し、ＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号
をインバータ駆動装置８に入力して、インバータ装置３
の各スイッチング素子をオンオフ制御する。
され、各選択信号の波形が滑らかになるように波形加工
が施される。波形が滑らかにされた信号が、選択信号ｆ
ｕ，ｆｖ，ｆｗとしてフィルタ回路１０から出力され
る。選択信号ｆｕ，ｆｖ，ｆｗを、搬送波発生器１４の
出力である搬送波信号（例えば３角波）と比較器９によ
って、各々比較し、ＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号
をインバータ駆動装置８に入力して、インバータ装置３
の各スイッチング素子をオンオフ制御する。
【００２２】以上の構成によって、速度制御演算処理手
段１３の速度指令に一致するように、モータの回転速度
が制御される。即ち、モータ回転速度が速度指令値より
小さいと、電流指令信号ａの大きさを上昇させる。これ
によって、選択信号群ｓの振幅が増大し、ＰＷＭ信号に
おけるオンデューティ比が増加する。結果的に、インバ
ータ装置３の出力電流が増大してモータのトルクが増加
することによって、モータは加速し回転速度が速度指令
値に一致する。モータ回転速度が速度指令値よりも大き
くなった場合は、電流指令信号ａの大きさを減少させ
て、上述と逆の動作によってモータを減速し回転速度を
速度指令値に一致する。
段１３の速度指令に一致するように、モータの回転速度
が制御される。即ち、モータ回転速度が速度指令値より
小さいと、電流指令信号ａの大きさを上昇させる。これ
によって、選択信号群ｓの振幅が増大し、ＰＷＭ信号に
おけるオンデューティ比が増加する。結果的に、インバ
ータ装置３の出力電流が増大してモータのトルクが増加
することによって、モータは加速し回転速度が速度指令
値に一致する。モータ回転速度が速度指令値よりも大き
くなった場合は、電流指令信号ａの大きさを減少させ
て、上述と逆の動作によってモータを減速し回転速度を
速度指令値に一致する。
【００２３】本実施例によれば、位置検出信号によって
直流電圧であるモータ電流指令信号を適宜選択すること
により矩形波状の変調波を作成しＰＷＭ制御を行うとい
う、比較的簡単なＰＷＭ制御によりブラシレスモータを
駆動することができる。従って、駆動回路が簡単にな
り、ブラシレスモータの駆動装置を小型化することがで
きる。また、回路が簡単化されることにより、従来は速
度制御演算処理手段（マイクロコンピュータなど）で行
っていたＰＷＭ信号の発生を、インバータ装置３が形成
されるモノリシック半導体集積回路６に一体形成される
制御回路で行うことができる。すなわち、ＰＷＭ制御回
路，インバータ駆動装置（スイッチング素子のドライバ
回路），インバータ主回路をモノリシックＩＣ化でき
る。これにより、モータ駆動システムの各種の制御ある
いは状態監視などを行うマイクロコンピュータなどの演
算処理装置の負荷が軽減される。従って、小型あるいは
安価な演算処理装置を用いることができる。また、半導
体集積回路６内に速度指令値設定回路及び上述したよう
な電流指令信号ａを作成する機能を有する回路を内蔵す
れば、速度制御演算処理手段１３が不要になる。
直流電圧であるモータ電流指令信号を適宜選択すること
により矩形波状の変調波を作成しＰＷＭ制御を行うとい
う、比較的簡単なＰＷＭ制御によりブラシレスモータを
駆動することができる。従って、駆動回路が簡単にな
り、ブラシレスモータの駆動装置を小型化することがで
きる。また、回路が簡単化されることにより、従来は速
度制御演算処理手段（マイクロコンピュータなど）で行
っていたＰＷＭ信号の発生を、インバータ装置３が形成
されるモノリシック半導体集積回路６に一体形成される
制御回路で行うことができる。すなわち、ＰＷＭ制御回
路，インバータ駆動装置（スイッチング素子のドライバ
回路），インバータ主回路をモノリシックＩＣ化でき
る。これにより、モータ駆動システムの各種の制御ある
いは状態監視などを行うマイクロコンピュータなどの演
算処理装置の負荷が軽減される。従って、小型あるいは
安価な演算処理装置を用いることができる。また、半導
体集積回路６内に速度指令値設定回路及び上述したよう
な電流指令信号ａを作成する機能を有する回路を内蔵す
れば、速度制御演算処理手段１３が不要になる。
【００２４】本実施例においては、選択信号群ｓの波形
をフィルタ回路を用いて滑らかにしているが、フィルタ
回路１０を用いず、選択信号群ｓを直接変調波として用
いても、１２０度通電方式よりもモータ電流波形は滑ら
かになる。これは、本実施例によれば、１２０度通電方
式における電気角６０度分のインバータ出力オフ期間に
おいては、インバータ出力がオフでなく、デューティ比
５０％のＰＷＭ制御行っているためであり、この期間モ
ータ電流が流れ、電流波形が滑らかになるためである。
なお、フィルタ回路は、電流波形をさらに滑らかにする
効果があり、よりモータの騒音が低減する。
をフィルタ回路を用いて滑らかにしているが、フィルタ
回路１０を用いず、選択信号群ｓを直接変調波として用
いても、１２０度通電方式よりもモータ電流波形は滑ら
かになる。これは、本実施例によれば、１２０度通電方
式における電気角６０度分のインバータ出力オフ期間に
おいては、インバータ出力がオフでなく、デューティ比
５０％のＰＷＭ制御行っているためであり、この期間モ
ータ電流が流れ、電流波形が滑らかになるためである。
なお、フィルタ回路は、電流波形をさらに滑らかにする
効果があり、よりモータの騒音が低減する。
【００２５】図３において、電流指令信号の選択方法を
具体的に説明する。
具体的に説明する。
【００２６】図３において、論理信号である位置検出信
号ｈｕ，ｈｖ，ｈｗを、信号分配回路３１によって分配
し、アナログスイッチ群３２の駆動信号ｕｔ，ｕｍ，ｕ
ｂ，ｖｔ，ｖｍ，ｖｂ，ｗｔ，ｗｍ，ｗｂとして出力す
る。分配信号を図４に示す。図２における選択信号ｓｕ
のハイレベル，中点（グランド）レベル，ローレベルに
対応して、それぞれｕｔ，ｕｍ，ｕｂがハイレベルとな
る。ｕｔ，ｕｍ，ｕｂがハイレベルのとき、それぞれ、
電流指令信号ａ，中点（グランド）電位，電流指令ｂに
接続されたスイッチがオンする。その結果、図２に示し
た波形の選択信号ｓｕが作成される。他の選択信号ｓ
ｖ，ｓｗについても同様である。このように、信号分配
回路３１の出力信号によって、アナログスイッチ群３２
を駆動する。アナログスイッチの動作によって、モータ
電流指令信号を選択し、増幅器３３に入力して選択信号
を生成する。増幅器３３の出力信号をフィルタ回路１０
を介して、比較器９に入力する。比較器９は、搬送波信
号(本実施例では三角波)と比較してＰＷＭ信号が作成さ
れる。
号ｈｕ，ｈｖ，ｈｗを、信号分配回路３１によって分配
し、アナログスイッチ群３２の駆動信号ｕｔ，ｕｍ，ｕ
ｂ，ｖｔ，ｖｍ，ｖｂ，ｗｔ，ｗｍ，ｗｂとして出力す
る。分配信号を図４に示す。図２における選択信号ｓｕ
のハイレベル，中点（グランド）レベル，ローレベルに
対応して、それぞれｕｔ，ｕｍ，ｕｂがハイレベルとな
る。ｕｔ，ｕｍ，ｕｂがハイレベルのとき、それぞれ、
電流指令信号ａ，中点（グランド）電位，電流指令ｂに
接続されたスイッチがオンする。その結果、図２に示し
た波形の選択信号ｓｕが作成される。他の選択信号ｓ
ｖ，ｓｗについても同様である。このように、信号分配
回路３１の出力信号によって、アナログスイッチ群３２
を駆動する。アナログスイッチの動作によって、モータ
電流指令信号を選択し、増幅器３３に入力して選択信号
を生成する。増幅器３３の出力信号をフィルタ回路１０
を介して、比較器９に入力する。比較器９は、搬送波信
号(本実施例では三角波)と比較してＰＷＭ信号が作成さ
れる。
【００２７】次に、他の実施例について、図５を用いて
説明する。図示は省略するが、本実施例の駆動システム
の構成は図１の実施例と同様であり、選択する電流指令
信号のレベルを前実施例の３レベル（ａ，グランド，
ｂ）から４レベル（ａ，ｃ，ｄ，ｂ）に増やした点が異
なる。
説明する。図示は省略するが、本実施例の駆動システム
の構成は図１の実施例と同様であり、選択する電流指令
信号のレベルを前実施例の３レベル（ａ，グランド，
ｂ）から４レベル（ａ，ｃ，ｄ，ｂ）に増やした点が異
なる。
【００２８】図１の実施例では、１相当たりの選択信号
において、６０度＋１２０度の切り替え信号によって、
選択信号が形成されるのに対し、図５の実施例は、６０
度毎に選択信号を細分化する。まず、モータ電流指令ａ
を４つの直流レベルａ，ｂ，ｃ，ｄに変換して得られる
４レベルの電流指令信号と位置検出信号群ｈにより、選
択信号群ｓを生成する。
において、６０度＋１２０度の切り替え信号によって、
選択信号が形成されるのに対し、図５の実施例は、６０
度毎に選択信号を細分化する。まず、モータ電流指令ａ
を４つの直流レベルａ，ｂ，ｃ，ｄに変換して得られる
４レベルの電流指令信号と位置検出信号群ｈにより、選
択信号群ｓを生成する。
【００２９】図６に、具体的に選択信号を生成する回路
構成を示す。電流指令信号ａ，ｂ，ｃ，ｄは下式のよう
に生成する。
構成を示す。電流指令信号ａ，ｂ，ｃ，ｄは下式のよう
に生成する。
【００３０】ｂ＝−ａ
ｄ＝ａ／ｚ
ｃ＝−ｄ
ここで、ｚは増幅率を示す。増幅率ｚは、モータの誘起
電圧波形レベルに相当するように調整する。例えば図５
における選択信号を正弦波を比較する。レベルｃは、レ
ベルａを１とすると、sin 波の３０度の位置が平均的な
位置にある。従って、増幅率ｚは、sin ３０°＝０.５
と求められる。なお、０.５という値に限らず、選択信
号の波形を滑らかにするために、０.５から０.３程度に
調整することも可能である。
電圧波形レベルに相当するように調整する。例えば図５
における選択信号を正弦波を比較する。レベルｃは、レ
ベルａを１とすると、sin 波の３０度の位置が平均的な
位置にある。従って、増幅率ｚは、sin ３０°＝０.５
と求められる。なお、０.５という値に限らず、選択信
号の波形を滑らかにするために、０.５から０.３程度に
調整することも可能である。
【００３１】図６において、信号分配回路は、図７に示
す論理構成を有する。論理構成は、図４の実施例と大略
同様である。図５の選択信号ｓｕ最も高いレベルから順
次低くなる４レベルに対応して、信号分配出力ｕｔ，ｕ
ｈ，ｕｌ，ｕｂがそれぞれハイレベルとなる。ｕｔ，ｕ
ｈ，ｕｌ，ｕｂのハイレベルに応じて、それぞれ電流指
令信号ａ，ｃ，ｄ，ｂに接続されるスイッチがオンす
る。その結果、図５のｓｕが作成される。他の選択信号
ｓｖ，ｓｗについても同様である。このようにして、分
配回路の出力信号をアナログスイッチ群３２に与え、直
流信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを選択する。選択した信号を増幅
器３３に入力し、増幅器の出力信号をフィルタ回路へ入
力する。
す論理構成を有する。論理構成は、図４の実施例と大略
同様である。図５の選択信号ｓｕ最も高いレベルから順
次低くなる４レベルに対応して、信号分配出力ｕｔ，ｕ
ｈ，ｕｌ，ｕｂがそれぞれハイレベルとなる。ｕｔ，ｕ
ｈ，ｕｌ，ｕｂのハイレベルに応じて、それぞれ電流指
令信号ａ，ｃ，ｄ，ｂに接続されるスイッチがオンす
る。その結果、図５のｓｕが作成される。他の選択信号
ｓｖ，ｓｗについても同様である。このようにして、分
配回路の出力信号をアナログスイッチ群３２に与え、直
流信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを選択する。選択した信号を増幅
器３３に入力し、増幅器の出力信号をフィルタ回路へ入
力する。
【００３２】本実施例によれば、選択信号の分解能が向
上するので、低騒音化の効果が大である。なお、本実施
例では、フィルタ回路を用いず選択信号群ｓを搬送波と
直接比較しても、モータ電流はある程度滑らかになる。
従って、フィルタ回路を無くせば、フィルタ回路の時定
数の影響が無くなり、回転数の広い範囲で低騒音化され
る。
上するので、低騒音化の効果が大である。なお、本実施
例では、フィルタ回路を用いず選択信号群ｓを搬送波と
直接比較しても、モータ電流はある程度滑らかになる。
従って、フィルタ回路を無くせば、フィルタ回路の時定
数の影響が無くなり、回転数の広い範囲で低騒音化され
る。
【００３３】図７の論理構成は、位置検出信号から自動
的に生成できるが、位置検出信号と選択信号の位相関係
を論理的手段によって、ずらすことも可能である。これ
は、あくまで６０度刻みであるが、極端に回転数が異な
る２点の動作点間において、位置検出の位相差が著しく
異なるような場合に、信号分配回路の論理構成を簡単に
変更することによって対処できる利点を持つ。
的に生成できるが、位置検出信号と選択信号の位相関係
を論理的手段によって、ずらすことも可能である。これ
は、あくまで６０度刻みであるが、極端に回転数が異な
る２点の動作点間において、位置検出の位相差が著しく
異なるような場合に、信号分配回路の論理構成を簡単に
変更することによって対処できる利点を持つ。
【００３４】図３に示すフィルタ回路は、単純に抵抗と
コンデンサを基本とした一次遅れ回路を構成している
が、これを複雑なフィルタ回路構成、例えば多段ＣＲフ
ィルタにすることも可能である。
コンデンサを基本とした一次遅れ回路を構成している
が、これを複雑なフィルタ回路構成、例えば多段ＣＲフ
ィルタにすることも可能である。
【００３５】インバータ装置をモノリシック化すること
の利点は次の通りである。
の利点は次の通りである。
【００３６】（１）インバータ装置が小型になるので、
モータに内蔵できる。
モータに内蔵できる。
【００３７】（２）インバータ装置がモータ内蔵にでき
るので、位置検出信号をモータの外に引き出す必要がな
くなり、引出し配線が省略できる。
るので、位置検出信号をモータの外に引き出す必要がな
くなり、引出し配線が省略できる。
【００３８】（３）位置検出回路とインバータ装置の距
離が短く、また、位置検出信号が論理信号であるため、
インバータ装置の出力電圧のｄｖ／ｄｔノイズに対して
ノイズ耐量を高めることができる。
離が短く、また、位置検出信号が論理信号であるため、
インバータ装置の出力電圧のｄｖ／ｄｔノイズに対して
ノイズ耐量を高めることができる。
【００３９】（４）インバータ装置のモノリシック化に
よって、モータ電流指令を反転する反転器等の増幅率の
精度が向上する。
よって、モータ電流指令を反転する反転器等の増幅率の
精度が向上する。
【００４０】（５）モータ負荷の増大によって、モータ
電流位相が遅れ位相となりモータの効率が低下すること
が一般的に知られている。負荷が増大したとき、インバ
ータ出力電流の増加でインバータ装置が過熱する。一方
フィルタ回路における抵抗値の温度特性を負特性とする
こと、あるいはコンデンサの温度特性を負特性にするこ
とによって、フィルタ時定数が小さくなるように設定す
る。従って、インバータ装置の過熱によって電流位相が
進相するように働き、モータ効率を低下させないような
温度補償できる。
電流位相が遅れ位相となりモータの効率が低下すること
が一般的に知られている。負荷が増大したとき、インバ
ータ出力電流の増加でインバータ装置が過熱する。一方
フィルタ回路における抵抗値の温度特性を負特性とする
こと、あるいはコンデンサの温度特性を負特性にするこ
とによって、フィルタ時定数が小さくなるように設定す
る。従って、インバータ装置の過熱によって電流位相が
進相するように働き、モータ効率を低下させないような
温度補償できる。
【００４１】（６）モータの電流指令が１つの直流電圧
信号で制御できるため、モータからの引き出し配線を簡
略化できる。
信号で制御できるため、モータからの引き出し配線を簡
略化できる。
【００４２】（７）モータ回転数が上がると、モータ効
率が最大となる電流位相に対して位相が進む傾向にある
ことが知られている。本発明によれば、回転数が高くな
ればフィルタ回路によって電流位相が遅れる特性を持た
せることができることからモータ効率が低下することを
補償することができる。
率が最大となる電流位相に対して位相が進む傾向にある
ことが知られている。本発明によれば、回転数が高くな
ればフィルタ回路によって電流位相が遅れる特性を持た
せることができることからモータ効率が低下することを
補償することができる。
【００４３】図８に、上記の利点を考慮した、モータ駆
動回路を有するモノリシック半導体集積回路６を内蔵す
るモータの実施例を示す。
動回路を有するモノリシック半導体集積回路６を内蔵す
るモータの実施例を示す。
【００４４】図８において、モータの筐体５１にモータ
巻線からなる固定子５２をはめ込み、固定子５２には巻
線入力端子５８を設置する。永久磁石回転子５３を、固
定子５２に触れないよう適切なギャップを設けて、固定
子内部に設置する。回転子５３の上部に、本発明による
インバータ装置内蔵のモノリシック半導体集積回路６及
び回転子の磁極位置検出器（ホールＩＣ）５、並びに周
辺回路を回路基板５４上に設置する。なお、図８におい
て、位置検出器５を便宜上上向きに示してあるが、実際
は基板の裏側に設置し、回転子の磁極を検出しやすい様
にしておく。ここで、固定子側の巻線入力端子５８と回
路基板側インバータ出力端子５７を絶縁された配線５６
によって接続する。また、回路基板５４からインバータ
駆動用の配線５９が引き出される。モータの駆動に最低
限必要な配線数は、モータ駆動用の高圧電源＋側，−側
（グランド），モノリシック集積回路用制御電源＋側，
モータ電流制御用入力信号，モータ回転出力信号の計５
つである。従って、モータ駆動回路をモータ筐体の外部
に設ける場合に対して、配線数が大幅に削減する。
巻線からなる固定子５２をはめ込み、固定子５２には巻
線入力端子５８を設置する。永久磁石回転子５３を、固
定子５２に触れないよう適切なギャップを設けて、固定
子内部に設置する。回転子５３の上部に、本発明による
インバータ装置内蔵のモノリシック半導体集積回路６及
び回転子の磁極位置検出器（ホールＩＣ）５、並びに周
辺回路を回路基板５４上に設置する。なお、図８におい
て、位置検出器５を便宜上上向きに示してあるが、実際
は基板の裏側に設置し、回転子の磁極を検出しやすい様
にしておく。ここで、固定子側の巻線入力端子５８と回
路基板側インバータ出力端子５７を絶縁された配線５６
によって接続する。また、回路基板５４からインバータ
駆動用の配線５９が引き出される。モータの駆動に最低
限必要な配線数は、モータ駆動用の高圧電源＋側，−側
（グランド），モノリシック集積回路用制御電源＋側，
モータ電流制御用入力信号，モータ回転出力信号の計５
つである。従って、モータ駆動回路をモータ筐体の外部
に設ける場合に対して、配線数が大幅に削減する。
【００４５】各実施例において、フィルタ回路１０は固
定された時定数に応じた周波数で、階段状信号を滑らか
にする効果がある。従って、特定のモータ回転数におい
て、モータ電流が滑らかになる。さらに、回転数に応じ
てフィルタ時定数を変化させるようにすると、使用回転
数が広いモータにおいても、低騒音化されるとともに、
モータ効率が低下しない。
定された時定数に応じた周波数で、階段状信号を滑らか
にする効果がある。従って、特定のモータ回転数におい
て、モータ電流が滑らかになる。さらに、回転数に応じ
てフィルタ時定数を変化させるようにすると、使用回転
数が広いモータにおいても、低騒音化されるとともに、
モータ効率が低下しない。
【００４６】上記の各実施例による小型かつ安価に低騒
音を実現するブラシレスモータを用いることによって、
給湯器，空気清浄器，洗濯機，ポンプなどの家電または
産業用設備において、次のような効果が有る。
音を実現するブラシレスモータを用いることによって、
給湯器，空気清浄器，洗濯機，ポンプなどの家電または
産業用設備において、次のような効果が有る。
【００４７】（１）モータが低騒音となるため、振動防
止装置（防振ゴム等）を削減できる。 （２）振動防止装置の削減によって、装置が小型化にな
る。
止装置（防振ゴム等）を削減できる。 （２）振動防止装置の削減によって、装置が小型化にな
る。
【００４８】（３）振動防止装置の信頼性を懸念する必
要がなく信頼性が向上する。
要がなく信頼性が向上する。
【００４９】図９は、本発明によるモータ駆動回路が形
成されるモノリシック半導体集積回路の断面を示す。本
集積回路は、誘電体分離基板に形成される。誘電体(絶
縁体)であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）４２で覆われ
た単結晶島４４の中に、図１においてインバータ装置３
を構成する半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ）や高速
ダイオード，インバータ駆動装置８やＰＷＭ信号を発生
するための他の回路などを構成する電気素子が形成され
る。素子間はアルミニウムなどの導体配線４３で結線さ
れる。各単結晶島４４は、シリコン酸化膜４２によって
電気的に絶縁分離されるとともに、単結晶島４４及びシ
リコン酸化膜４２の外側を覆う多結晶シリコンにより指
示される。
成されるモノリシック半導体集積回路の断面を示す。本
集積回路は、誘電体分離基板に形成される。誘電体(絶
縁体)であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）４２で覆われ
た単結晶島４４の中に、図１においてインバータ装置３
を構成する半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ）や高速
ダイオード，インバータ駆動装置８やＰＷＭ信号を発生
するための他の回路などを構成する電気素子が形成され
る。素子間はアルミニウムなどの導体配線４３で結線さ
れる。各単結晶島４４は、シリコン酸化膜４２によって
電気的に絶縁分離されるとともに、単結晶島４４及びシ
リコン酸化膜４２の外側を覆う多結晶シリコンにより指
示される。
【００５０】図１０は、図９のモノリシック半導体集積
回路の平面パターンを示す。６個の高速ダイオード４６
が隣接して設けられる領域と、６個のＩＧＢＴ（Insula
tedGate Bipolar Transistor)４７が隣接して設けられ
る領域があり、これらの半導体素子によりインバータ装
置が構成される。ＩＧＢＴが設けられる領域に隣接し
て、これらのＩＧＢＴをオンオフ制御するためのインバ
ータ駆動装置やＰＷＭ信号を発生する回路が領域４８に
形成される。上記の実施例は、領域４８の回路に適用さ
れる。このため、領域４８は、インバータ駆動装置及び
ＰＷＭ信号を発生する回路を含むにもかかわらず、比較
的簡単な回路構成になるために領域４８の面積を低減す
ることができる。従って、小さなチップサイズで、イン
バータ装置，インバータ駆動装置及びＰＷＭ信号を発生
するための回路をモノリシック化できる。
回路の平面パターンを示す。６個の高速ダイオード４６
が隣接して設けられる領域と、６個のＩＧＢＴ（Insula
tedGate Bipolar Transistor)４７が隣接して設けられ
る領域があり、これらの半導体素子によりインバータ装
置が構成される。ＩＧＢＴが設けられる領域に隣接し
て、これらのＩＧＢＴをオンオフ制御するためのインバ
ータ駆動装置やＰＷＭ信号を発生する回路が領域４８に
形成される。上記の実施例は、領域４８の回路に適用さ
れる。このため、領域４８は、インバータ駆動装置及び
ＰＷＭ信号を発生する回路を含むにもかかわらず、比較
的簡単な回路構成になるために領域４８の面積を低減す
ることができる。従って、小さなチップサイズで、イン
バータ装置，インバータ駆動装置及びＰＷＭ信号を発生
するための回路をモノリシック化できる。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、比較的簡単な回路で低
騒音のモータ駆動が可能になる。
騒音のモータ駆動が可能になる。
【図１】本発明の一実施例であるモータ駆動回路および
本回路及びモータを含めたモータ駆動システムを示す。
本回路及びモータを含めたモータ駆動システムを示す。
【図２】図１における各部の動作波形を示す。
【図３】信号の選択方法を示す。
【図４】図３における信号の分配方法を示す。
【図５】本発明による他の実施例を示す。
【図６】選択信号の生成する具体的な回路構成を示す。
【図７】信号分配回路の論理構成を示す。
【図８】本発明によるモノリシック半導体集積回路を内
蔵したモータを示す。
蔵したモータを示す。
【図９】本発明によるモータ駆動回路が形成されるモノ
リシック半導体集積回路の誘電体分離基板の断面を示
す。
リシック半導体集積回路の誘電体分離基板の断面を示
す。
【図１０】本発明によるモノリシック半導体集積回路の
平面パターンを示す。
平面パターンを示す。
１…商用電源、２…整流器、３…インバータ装置、４…
３相ブラシレスモータ、５…磁極位置検出器、６…モノ
リシック半導体集積回路、７…インバータ装置及びモー
タ磁極位置検出器内蔵モータ、８…インバータ出力回路
の駆動装置、９…比較器、１０…フィルタ回路、１１…
波形選択器、１２…反転増幅器、１３…速度制御演算処
理装置（マイクロコンピュータ）、１４…搬送波発生
器、１５…周波数−電圧変換器（Ｆ／Ｖ）、１６…ゼロ
クロス回路、１７…直流電圧源、２０…中点発生手段、
２５…ホール素子（アナログ出力）、３１…信号分配
器、３２…アナログスイッチ、３３…増幅器（バッフ
ァ）、４１…多結晶シリコン基板、４２…シリコン酸化
膜（ＳｉＯ2 ）、４３…アルミニウム配線、４４…単結
晶島、４５…モノリシック集積回路チップ、４６…イン
バータ出力ダイオード領域、４７…インバータ出力ＩＧ
ＢＴ領域、４８…ＩＧＢＴ駆動回路及び論理回路領域、
５１…モータ筐体、５２…固定子巻線領域（ステー
タ）、５３…回転子（ロータ）、５４…回路基板、５５
…モータ筐体、５６…モータ巻線の配線、５７…回路基
板側モータ出力端子、５８…固定子側入力端子、５９…
モータ入出力配線。
３相ブラシレスモータ、５…磁極位置検出器、６…モノ
リシック半導体集積回路、７…インバータ装置及びモー
タ磁極位置検出器内蔵モータ、８…インバータ出力回路
の駆動装置、９…比較器、１０…フィルタ回路、１１…
波形選択器、１２…反転増幅器、１３…速度制御演算処
理装置（マイクロコンピュータ）、１４…搬送波発生
器、１５…周波数−電圧変換器（Ｆ／Ｖ）、１６…ゼロ
クロス回路、１７…直流電圧源、２０…中点発生手段、
２５…ホール素子（アナログ出力）、３１…信号分配
器、３２…アナログスイッチ、３３…増幅器（バッフ
ァ）、４１…多結晶シリコン基板、４２…シリコン酸化
膜（ＳｉＯ2 ）、４３…アルミニウム配線、４４…単結
晶島、４５…モノリシック集積回路チップ、４６…イン
バータ出力ダイオード領域、４７…インバータ出力ＩＧ
ＢＴ領域、４８…ＩＧＢＴ駆動回路及び論理回路領域、
５１…モータ筐体、５２…固定子巻線領域（ステー
タ）、５３…回転子（ロータ）、５４…回路基板、５５
…モータ筐体、５６…モータ巻線の配線、５７…回路基
板側モータ出力端子、５８…固定子側入力端子、５９…
モータ入出力配線。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 川端 幸雄
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号
株式会社 日立製作所 日立研究所内
(56)参考文献 特開 平７−23584（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−270677（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−219987（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−108490（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02P 6/08
H01L 21/822
H01L 27/04
H01L 29/78
Claims (14)
- 【請求項１】モータに、パルス幅変調制御した駆動電力
を供給する電力変換装置と、 前記モータの回転速度と速度指令値との偏差に基づいて
演算した電流指令信号を出力する速度制御演算手段と、 該電流指令信号と、反転電流指令信号と、前記電流指令
信号と該反転電流指令信号との中間のレベルの、１つあ
るいは複数の中間レベル指令信号と、前記モータの磁極
位置信号とを入力し、 前記モータの磁極位置に基づい
て、前記電流指令信号と、反転電流指令信号と、中間レ
ベル指令信号とのうちのいずれかを選択し、選択信号と
して出力する信号選択手段と、 該選択信号と搬送波とからパルス幅変調信号を生成する
パルス幅変調信号生成手段と、 該パルス幅変調信号 に基づいて前記電力変換装置をパル
ス幅変調制御するパルス幅変調制御手段と、を備えるモ
ータ駆動回路。 - 【請求項２】請求項１において、前記中間レベル信号が
複数の直流電圧レベルを有し、前記選択信号が前記複数
の直流電圧レベルに比例した電圧レベルを有するモータ
駆動回路。 - 【請求項３】請求項１において、前記信号選択手段が出
力する選択信号を、フィルタ回路を介して前記パルス幅
変調信号生成手段に入力することを特徴とするモータ駆
動回路。 - 【請求項４】半導体チップと、該 半導体チップに形成された、 パルス幅変調制御によりオンオフされる、モータに電力
を供給するための複数個の半導体スイッチング素子と、 前記モータの回転速度と速度指令値との偏差に基づいて
演算した電流指令信号 を入力し、反転電流指令信号と、
該電流指令信号と反転電流信号との中間のレベルの、１
つあるいは複数の中間レベル指令信号とを生成する手段
と、 前記モータの磁極位置検出信号に基づいて、前記電流指
令信号と、反転電流指令信号と、中間レベル指令信号と
のうちのいずれかを選択し、選択信号として出力する信
号選択手段と、 該選択信号と搬送波とからパルス幅変調信号を生成する
パルス幅変調信号生成 手段と、該パルス幅変調信号 に基づいて前記半導体スイッチング
素子をパルス幅変調制御するパルス幅変調制御手段と、
を備える半導体集積回路装置。 - 【請求項５】モータと、該 モータにパルス幅変調制御した駆動電力を供給する電
力変換装置と、 前記モータの磁極の位置を検出する磁極位置検出器と、 前記磁極位置検出器の出力信号に基づいてモータの回転
速度を検出する速度検出手段と、前記モータの回転速度と速度指令値との偏差に基づいて
演算した電流指令信号を出力する速度制御演算手段と、 該電流指令信号と、反転電流指令信号と、前記電流指令
信号と該反転電流指令信号との中間のレベルの、１つあ
るいは複数の中間レベル指令信号と、前記モータの磁極
位置信号とを入力し、前記モータの磁極位置に基づい
て、前記電流指令信号と、反転電流指令信号と、中間レ
ベル指令信号とのうちのいずれかを選択し、選択信号と
して出力する信号選択手段と、 該選択信号と搬送波とからパルス幅変調信号を生成する
パルス幅変調信号生成手段と、 該パルス幅変調信号 に基づいて電力変換装置をパルス幅
変調制御するパルス幅変調制御手段と、を備えるモータ
駆動システム。 - 【請求項６】回転子と、固定子と、該回転子及び固定子
を収納する筐体とを有するモータであって、 前記回転子の磁極の位置を検出するための磁極位置検出
器と、モータ駆動回路と、が前記筐体内に内蔵されてい
て、 該モータ駆動回路が、 モータに、パルス幅変調制御した駆動電力を供給する電
力変換装置と、 前記モータの回転速度と速度指令値との偏差に基づいて
演算した電流指令信号を出力する速度制御演算手段と、 該電流指令信号と、反転電流指令信号と、前記電流指令
信号と該反転電流指令信号との中間のレベルの、１つあ
るいは複数の中間レベル指令信号と、前記モータの磁極
位置信号とを入力し、前記モータの磁極位置に基づい
て、前記電流指令信号と、反転電流指令信号と、中間レ
ベル指令信号とのうちのいずれかを選択し、選択信号と
して出力する信号選択手段と、 該選択信号と搬送波とからパルス幅変調信号を生成する
パルス幅変調信号生成手段と、 該パルス幅変調信号に基づいて前記電力変換装置をパル
ス幅変調制御するパルス幅変調制御手段と、を備えてい
る モータ。 - 【請求項７】 請求項６において、 前記筐体に内蔵したモータ駆動回路が、半導体回路装置
を備え、 該半導体回路装置が、 半導体チップに形成された 、パルス幅変調制御によりオンオフされる、モータに電力
を供給するための複数個の半導体スイッチング素子と 、前記モータの回転速度と速度指令値との偏差に基づいて
演算した電流指令信号を入力し、反転電流指令信号と、
該電流指令信号と反転電流信号との中間のレベルの、１
つあるいは複数の中間レベル指令信号とを生成する手段
と、 前記モータの磁極位置検出信号に基づいて、前記電流指
令信号と、反転電流指 令信号と、中間レベル指令信号と
のうちのいずれかを選択し、選択信号として出力する信
号選択手段と、 該選択信号と搬送波とからパルス幅変調信号を生成する
パルス幅変調信号生成手段と、 該パルス幅変調信号に基づいて前記半導体スイッチング
素子をパルス幅変調制御するパルス幅変調制御手段と、
を備えることを特徴とする モータ。 - 【請求項８】パルス幅変調制御される電力変換装置によ
ってモータを駆動するモータ駆動方法であって、 前記モータの回転速度と速度指令値との偏差に基づいて
電流指令信号を作成し、該電流指令信号と、反転電流指令信号と、該電流指令信
号と反転電流信号との中間のレベルの、１つあるいは複
数の中間レベル指令信号と、 前記モータの磁極位置検出信号に基づいて、前記電流指
令信号と、反転電流指令信号と、中間レベル指令信号と
のうちのいずれかを選択して、選択信号として出力し、 該選択信号と搬送波とからパルス幅変調信号を生成し、 該パルス幅変調信号 に基づいて、前記電力変換装置の半
導体スイッチング素子をパルス幅変調制御する、モータ
駆動方法。 - 【請求項９】 モータに、パルス幅変調制御した駆動電力
を供給する電力変換装置と、 前記モータの推定回転速度と速度指令値との偏差に基づ
いて演算した電流指令信号を出力する速度制御演算手段
と、 該電流指令信号と、反転電流指令信号と、前記電流指令
信号と該反転電流指令信号との中間のレベルの、１つあ
るいは複数の中間レベル指令信号と、前記モータの推定
磁極位置信号とを入力し、前記モータの推定磁極位置に
基づいて、前記電流指令信号と、反転電流指令信号と、
中間レベル指令信号とのうちのいずれか を選択し、選択
信号として出力する信号選択手段と、 該選択信号と搬送波とからパルス幅変調信号を生成する
パルス幅変調信号生成手段と、 該パルス幅変調信号に基づいて前記電力変換装置をパル
ス幅変調制御するパルス幅変調制御手段と、を備えるモ
ータ駆動回路。 - 【請求項１０】 請求項９において、前記中間レベル信号
が複数の直流電圧レベルを有し、前記選択信号が前記複
数の直流電圧レベルに比例した電圧レベルを有するモー
タ駆動回路。 - 【請求項１１】 請求項９において、前記信号選択手段が
出力する選択信号を、フィルタ回路を介して前記パルス
幅変調信号生成手段に入力することを特徴とするモータ
駆動回路。 - 【請求項１２】 半導体チップと、 該半導体チップに形成された、 パルス幅変調制御によりオンオフされる、モータに電力
を供給するための複数個の半導体スイッチング素子と、 前記モータの推定回転速度と速度指令値との偏差に基づ
いて演算した電流指令信号を入力し、反転電流指令信号
と、該電流指令信号と反転電流信号との中間のレベル
の、１つあるいは複数の中間レベル指令信号とを生成す
る手段と、 前記モータの推定磁極位置信号に基づいて、前記電流指
令信号と、反転電流指令信号と、中間レベル指令信号と
のうちのいずれかを選択し、選択信号として出力する信
号選択手段と、 該選択信号と搬送波とからパルス幅変調信号を生成する
パルス幅変調信号生成手段と、 該パルス幅変調信号に基づいて前記半導体スイッチング
素子をパルス幅変調制御するパルス幅変調制御手段と、 を備える半導体集積回路装置。 - 【請求項１３】 回転子と、固定子と、該回転子及び固定
子を収納する筐体とを有するモータであって、 前記筐体内にモータ駆動回路が内蔵されていて、 該モータ駆動回路が、 モータに、パルス幅変調制御した駆動電力を供給する電
力変換装置と、 前記モータの回転速度の推定値と速度指令値との偏差に
基づいて演算した電流指令信号を出力する速度制御演算
手段と、 該電流指令信号と、反転電流指令信号と、前記電流指令
信号と該反転電流指令信号との中間のレベルの、１つあ
るいは複数の中間レベル指令信号と、前記モータの推定
磁極位置信号とを入力し、前記モータの推定磁極位置に
基づいて、前記電流指令信号と、反転電流指令信号と、
中間レベル指令信号とのうちのいずれかを選択し、選択
信号として出力する信号選択手段と、 該選択信号と搬送波とからパルス幅変調信号を生成する
パルス幅変調信号生成手段と、 該パルス幅変調信号に基づいて前記電力変換装置をパル
ス幅変調制御するパルス幅変調制御手段と、を備えてい
るモータ。 - 【請求項１４】 請求項１３において、 前記筐体に内蔵したモータ駆動回路が、半導体回路装置
を備え、 該半導体回路装置が、 半導体チップに形成された 、パルス幅変調制御によりオンオフされる、モータに電力
を供給するための複数個の半導体スイッチング素子と 、前記モータの回転速度推定値と速度指令値との偏差に基
づいて演算した電流指令信号を入力し、反転電流指令信
号と、該電流指令信号と反転電流信号との中間のレベル
の、１つあるいは複数の中間レベル指令信号とを生成す
る手段と、 前記モータの推定磁極位置信号に基づいて、前記電流指
令信号と、反転電流指令信号と、中間レベル指令信号と
のうちのいずれかを選択し、選択信号として出力する信
号選択手段と、 該選択信号と搬送波とからパルス幅変調信号を生成する
パルス幅変調信号生成手段と、 該パルス幅変調信号に基づいて前記半導体スイッチング
素子をパルス幅変調制御するパルス幅変調制御手段と、
を備えることを特徴とする モータ。
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