JP3771513B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレス直流モータの回転状態を制御するモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、空気調和機の室外機のファン駆動用として、ブラシレス直流モータ（以下、モータという）が用いられている。
【０００３】
このようなモータの回転を制御するモータ制御装置は、所定の回転速度に対応するデューティを有するＰＷＭパルス波を発生するＰＷＭ（パルス幅変調）発生回路と、このＰＷＭパルス波に基づいてゲートドライブ信号を発生するゲートドライブ回路と、ゲートドライブ信号に基づいて、電源電圧を前記ＰＷＭパルス波のデューティに対応して変調された駆動信号を発生してモータに出力するインバータ回路とを含んで構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のモータ制御装置では、モータの起動時には、図５に示されるように、定常回転速度に対応する基準デューティのＰＷＭパルス波を発生し、モータを駆動する。
【０００５】
しかし、モータの起動時に前記基準デューティでモータを駆動するため、モータは直ちに回転を開始するが、その際、急激な起動の反作用でモータに比較的大きな振動が発生する。
【０００６】
これにより、騒音が増大すると共に、その振動によって、モータの取り付け部位に大きな負荷が加わり、取付け部位の強度が経時的に低下し、騒音が増大する。
【０００７】
このような不具合を防止しようとすると、取付け部位の強度を増大する仕様が必要になり、構成の大型化や部品点数の増大を招くことになる。
【０００８】
また、モータが外部負荷などによりロックした状態で起動しようとすると、起動後にロック状態が検知され、駆動信号の出力が停止されてモータ停止処理がなされる。その後にモータが再度起動される。
【０００９】
従って、図６に示されるように、起動、モータロック、駆動信号出力停止、モータ停止の処理が繰り返されることになり、この点でもモータの振動が増大するという不具合を生じる。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、モータが発生する振動を格段に低減することができるモータ制御装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パルス幅変調方式の駆動信号をブラシレス直流モータに出力してブラシレス直流モータの回転状態を制御するモータ制御装置において、前記ブラシレス直流モータの起動時に、前記駆動信号のデューティが予め定めるロック基準デューティを超えたか否かの判断処理を行い、その判断処理を行っているときに周期ｔ０でタイマ割り込みを実行して、現在の駆動信号のデューティが速度指令信号に対応するデューティ指令値を越えているか否かを判断して、越えていなければデューティＤ１だけ増加させて割り込み処理を終了し、また、越えているとデューティＤ１だけ減少させて割り込み処理を終了する処理と、前記駆動信号のデューティが予め定めるロック基準デューティを超えたことを検出すると、デューティが漸減する駆動信号を出力してブラシレス直流モータの回転を停止させ、その停止後に再起動の処理を行うことを特徴とするモータ制御装置である。
【００１２】
【作 用】
本発明のモータ制御装置では、モータ起動時には、デューティが漸増する駆動信号をモータへ出力してモータを起動させるので、モータが停止状態から急激に回転を開始する事態が防止され、モータ起動時における振動を可及的に抑制することができる。
【００１３】
また、駆動信号のデューティが予め定める基準レベルを超えたことを検出すると、デューティが漸減する駆動信号をモータに出力してモータの回転を停止させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を、図１〜図４を参照して説明する。
【００１５】
（１）モータ制御装置２の電気的構成
以下、図１を参照して、モータ制御装置２の電気的構成について説明する。
【００１６】
ブラシレス直流モータ（以下、モータという）１は、一例として三相モータであり、ｕ相、ｖ相、ｗ相のコイル３、４、５を有している。このモータ１には、各相の磁極変化を検出するためにホール素子からなる磁極検出素子６が設けられ、位置信号ＳＰを出力する。
【００１７】
モータ制御装置２は、モータ１に駆動信号を供給するインバータ回路７と制御部８を備えている。インバータ回路７には電源ライン９を介して電源電圧Ｖｍが供給され、制御部８には、電源ライン９からの電源電圧がレギュレータ回路１０を介して安定化された電源電圧が供給されている。
【００１８】
磁極検出素子６からの位置信号ＳＰは、マイクロコンピュータよりなる制御部８に入力され、各相毎の位置信号ＳＰの波形が合成されて、各相毎の位置信号ＳＰの位相や周期、また相互の位相差や位相の進行方向が検出され、モータ１の回転速度、回転位置などが演算される。
【００１９】
インバータ回路７には接地電位との間に過電流検出回路１１が接続され、過電流検出回路１１の出力が過電流保護回路１２で検出されて、制御部８に過電流検出信号が出力される。制御部８には過電圧保護回路１３も接続されている。制御部８には、外部制御機器などから供給されるスタート／ストップ信号Ｖｓと、設計回転速度に対応する速度指令信号とが入力されている。
【００２０】
制御部８には、所定の回転速度に対応するデューティを有するＰＷＭパルス波を発生するＰＷＭ発生回路（図示せず）と、このＰＷＭパルス波に基づいて通電信号を発生するゲートドライブ回路（図示せず）とが含まれている。通電信号は、インバータ回路７に入力され、インバータ回路７に含まれているパワートランジスタなどのスイッチング素子をオン／オフ制御する。
【００２１】
また、制御部８は、磁極検出素子６からの位置信号ＳＰと、速度指令信号とから、位置信号ＳＰによって算出されたモータ１の回転速度と速度指令信号で指示される設計回転速度との偏差を解消するように、モータ１の回転速度に関してサーボ制御を行っている。
【００２２】
（２）モータ制御装置２の動作内容
以下、図２〜図４を併せて参照して、モータ制御装置２の動作について説明する。
【００２３】
図２のステップａ１で制御部８は、前記スタート／ストップ信号Ｖｓで駆動指令信号が入力されているかどうかを待機する。この判断が肯定になると、ステップａ２で、制御部８は磁極検出素子６からの位置信号ＳＰを読み取って、モータ１の回転速度と回転位置とを検出する。
【００２４】
ステップａ３では、制御部８は、インバータ回路７に、図３に示される予め定める比較的低いディーティＤ１の通電信号を出力する。
【００２５】
この後、ステップａ４でモータ１がロック状態であるかどうかが判断される。この判断は、通電信号に変化がない状態で、前記サーボ制御による駆動信号のデューティが、予め定める基準レベルであるロック基準デューティを超える場合にロック状態と判断するものである。この判断が否定である場合は、前記ステップａ１〜ステップａ４のモータ回転処理を繰り返す。
【００２６】
ここで、本実施例では、モータ回転処理、特に、ステップａ３〜ステップａ４の進行時に、周期ｔ０で周期的にタイマ割込みを実行する。割込みによって実行される処理はステップａ５〜ステップａ７に示されている。ステップａ５では、現在のデューティが速度指令信号に対応するデューティ指令値を超えているかどうかが判断される。この判断が否定であれば、ステップａ６でデューティが、例として前記デューティＤ１だけ増加され、この割込み処理は終了し、処理はメイン処理に戻る。以下、ステップａ５の判断が否定である限り、ステップａ１〜ステップａ６の処理が繰り返され、デューティは図３の期間Ｔ１に示されるように、漸増する。
【００２７】
ステップａ５で判断が肯定になると、前記デューティは速度指令信号に対応するデューティ指令値に到達していることになり、ステップａ７に処理が移って、例として前記デューティＤ１だけ減少されてこの割込み処理は終了し、処理はメイン処理に戻る。以下、ステップａ５の判断が肯定である限り、ステップａ１〜ステップａ７の処理が繰り返され、デューティは図３の期間Ｔ２に示されるように、漸減する。
【００２８】
このようにして、モータ１は緩やかに増大する変化態様のデューティで起動され、所定のデューティ指令値に到達すると、そのデューティを維持するサーボ制御が実行される。なお、デューティＤ１、周期ｔ０は、制御部８に予め記憶されておく。
【００２９】
ここで、前記ステップａ４でモータ１がロック状態であることが判断されると、処理はステップａ８に移り、デューティが、例として前記デューティＤ１だけ減少される。ステップａ９では予め定める一定時間だけ待機し、ステップａ１０では、デューティが０になったかどうかが判断される。この判断が否定であれば、ステップａ８〜ステップａ１０の処理が繰り返され、デューティが０になるまで継続される。ステップａ１０でデューティが０になるとモータ１が停止されたことになる。モータ１が停止したことが判断されると、モータ１が再起動される。
【００３０】
ここで、モータ１のロック状態が継続しているのであれば、モータ１は、図４に示されるように、前述した緩やかな起動、緩やかな停止を繰り返す。
【００３１】
本実施例では、モータ１の起動時には、デューティを漸増させる通電態様でモータ１の回転速度を増大させるようにした。これにより、モータ１の起動時に、モータ１が急激に回転を開始する事態が防止される。従って、起動時において、モータ１に比較的大きな振動が発生する事態が防止され、騒音の抑制と、振動によるモータの取り付け部位へ大きな負荷が加わる事態が防止される。また、騒音の抑制を図ることができると共に、取付け部位の強度を増大する必要が解消され、構成の小型化、部品点数の削減を図ることができる。
【００３２】
また、本実施例では、駆動信号のデューティが前記ロック基準デューティを超えたことを検出すると、モータ１がロック状態と判断して、デューティが漸減する駆動信号をモータ１に出力して、モータ１の回転を停止させるようにした。
【００３３】
これにより、モータ１がロック状態で起動しようとしたり、回転中にロックしてロック状態が回復しない状態などの場合、モータ１が起動トルクが加わった状態から急激に出力停止状態になったり、回転中の状態から急激に出力停止状態になり、その後、起動処理が行われて、このサイクルが繰り返される事態が防止される。これによってもモータ１の振動を可及的に抑制することができる。
【００３４】
（変更例）
前記ステップａ６、ステップａ７、ステップａ８などにおけるデューティの減少分或いは増加分は、前記実施例におけるように、同一の変化量Ｄ１に限らず、ぞれぞれ相互に異なる値などが適宜選ばれる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載のモータ制御装置によれば、モータ起動時には、デューティが漸増する駆動信号をモータへ出力してモータを起動させるので、モータ起動時における振動を可及的に抑制して、騒音の抑制を図ることができる。また、振動の抑制により、モータの機構部分の機械的強度を抑制することができ、構成の小型化、部品点数の削減を図ることができる。
【００３６】
また、駆動信号のデューティが予め定める基準レベルを超えたことを検出すると、デューティが漸減する駆動信号をモータに出力してモータの回転を停止させる。
【００３７】
これにより、モータがロック状態で起動しようとした場合などにおいて、モータへ起動トルクが加わった状態から急激にモータ出力停止状態になる事態が防止される。これによってもモータの振動を可及的に抑制することができ、騒音の抑制、構成の小型化および部品点数の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例のモータ制御装置２の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】 本実施例の動作例を示すフローチャートである。
【図３】 本実施例の一動作例を示す波形図である。
【図４】 本実施例の他の動作例を示す波形図である。
【図５】 従来技術の一動作例を示す波形図である。
【図６】 従来技術の他の動作例を示す波形図である。
【符号の説明】
１ モータ
２ モータ制御装置
６ 磁極検出素子
７ インバータ回路
８ 制御部
９ 電源ライン

Claims (1)

1. パルス幅変調方式の駆動信号をブラシレス直流モータに出力してブラシレス直流モータの回転状態を制御するモータ制御装置において、
   前記ブラシレス直流モータの起動時に、前記駆動信号のデューティが予め定めるロック基準デューティを超えたか否かの判断処理を行い、その判断処理を行っているときに周期ｔ０でタイマ割り込みを実行して、現在の駆動信号のデューティが速度指令信号に対応するデューティ指令値を越えているか否かを判断して、越えていなければデューティＤ１だけ増加させて割り込み処理を終了し、また、越えているとデューティＤ１だけ減少させて割り込み処理を終了する処理と、
   前記駆動信号のデューティが予め定めるロック基準デューティを超えたことを検出すると、デューティが漸減する駆動信号を出力してブラシレス直流モータの回転を停止させ、その停止後に再起動の処理を行う
   ことを特徴とするモータ制御装置。

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