JP4194204B2 - Ｄｃブラシレスモータ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＤＣブラシレスモータの回転子の位置検出を行って得られる位置検出信号によりインバータ回路の駆動を制御するようにしたＤＣブラシレスモータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
こうしたＤＣブラシレスモータ装置の構成として、例えば、図５のような構成が特開平８−１８２３７８号公報により開示されている。図５において、電源部１は直流電源であって、後記のパルス変調電圧を得るためのインバータ回路２の母線電圧Ｖｃｃを得ている部分であり、例えば、交流電源を整流平滑して直流電源を得ている。
【０００３】
インバータ回路２は、ドライブ回路４からの駆動信号によって、トランジスタＴｒＵ〜ＴｒＺ、例えば、電力用トランジスタ、ＩＧＢＴ素子などを制御することにより、複数相、例えば、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相による３相のパルス幅変調電圧を発生して、ＤＣブラシレスモータ３の各固定子巻線３Ｕ・３Ｖ・３Ｗに与えることにより回転磁界を作り、回転子３Ｒを回転している。なお、図示していないが、回転子３Ｒには、複数の着磁した着磁極、例えば、２対のＮ極・Ｓ極を設けてある。
【０００４】
ドライブ回路４によるトランジスタＴｒＵ〜ＴｒＺの駆動は、図６の［トランジスタ駆動波形］ようになっており、細かいパルス波形の部分がチョッピンク部分であり、Ｕ相の端子Ｒと、Ｖ相の端子Ｓと、Ｗ相の端子Ｔに出力される電圧は、例えば、図６・図７の［端子電圧の分圧波形］の分圧前の波形になって現れる。
【０００５】
ここで、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相は交流なので、時系列的にみるとＵ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相……という繰返を行っているため、Ｖ相に対しては、Ｕ相が先順の相、Ｗ相が後順の相になっており、また、Ｗ相に対しては、Ｖ相が先順の相、Ｕ相が後順の相になっており、さらに、Ｕ相に対しては、Ｗ相が先順の相、Ｖ相が後順の相になっている。
【０００６】
したがって、抵抗Ｒａｕ・Ｒｂｕの分圧回路、抵抗Ｒａｖ・Ｒｂｖの分圧回路、抵抗Ｒａｗ・Ｒｂｗの分圧回路で分圧して、コンパレータＣＰｕ・コンパレータＣＰｖ・コンパレータＣＰｗの各正端子、すなわち、各＋端子に入力している各電圧の波形は、図６の［端子電圧の分圧波形］のＵ相・Ｖ相・Ｗ相のような波形をもつＵ相分圧電圧Ｕａ・Ｖ相分圧電圧Ｖａ・Ｗ相分圧電圧Ｗａになっている。
【０００７】
母線電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒｄ・Ｒｃによる分圧回路で分圧して、抵抗コンパレータＣＰｕ・コンパレータＣＰｖ・コンパレータＣＰｗの各負端子、すなわち、−端子に入力している仮想中性点電圧Ｅ０の電圧の波形は、図８の［電源電圧の分圧波形（中性点電圧）］のようになっている。なお、抵抗Ｒｄ・Ｒｃを、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の各分圧回路における各抵抗Ｒａ〜Ｒｄに対して、［Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）］＝［２Ｒｄ／（Ｒｃ＋Ｒｄ）］になるように設定することにより、仮想中性点電圧Ｅ０がＵ相分圧電圧Ｕａ・Ｖ相分圧電圧Ｖａ・Ｗ相分圧電圧Ｗａの振幅の中心に位置付けられるようにしている。
【０００８】
そして、コンパレータＣＰｕはＵ相位置検出コンパレータ、コンパレータＣＰｖはＶ相位置検出コンパレータ、コンパレータＣＰｗはＷ相位置検出コンパレータになっており、各コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗで検出して得られる位置検出信号Ｓｕ・Ｓｖ・Ｓｗを、マイクロコンピュータを主体にした制御処理部分、すなわち、マイコン５に与え、マイコン５が所定の制御によりドライブ回路４を制御することにより、インバータ回路２の各トランジスタＴｒＵ〜ＴｒＺを駆動している。
【０００９】
回転子３Ｒが回転すると、固定子巻線３Ｕ・３Ｖ・３Ｗのうちのパルス幅変調電圧を通電していない相の固定子巻線に誘起電圧が現れるので、同図のように、各スパイク電圧に続いて「立上り誘起電圧」と「立ち下り誘起電圧」とが現れる。
【００１０】
そして、各コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗでは、これらの電圧の比較により、「立上り誘起電圧」・「立ち下り誘起電圧」の部分における上記の仮想中性点電圧Ｅ０との交点Ｐ、すなわち、ゼロクロス点を検出することにより、この検出信号を位置検出信号Ｓｕ・Ｓｖ・Ｓｗとして出力している。
【００１１】
例えば、コンパレータＣＰｕでの比較検出状態を例にとると、図７の［Ｕ相位置検出コンパレータ正負端子入力電圧（重ね書き）］のようになっており、ゼロクロス点Ｐを検出して、図７の［Ｕ相位置検出コンパレータ出力電圧］のように、「Ｕ相立ち上り位置検出ポイント」と「Ｕ相立ち上り位置検出ポイント」とを位置検出信号として出力する。なお、他の相のコンパレータＣＰｖ・ＣＰｗでの比較検出状態は、図８の［Ｕ相位置検出コンパレータ正、負入力電圧（重ね書き）］の波形を１２０°分の位相ずつ、ずらせた波形状態になっている。
【００１２】
この検出において、マイコン５は、前回の通電パターンにおけるスパイク電圧が終了する時間の経過後に、Ｕ相位置検出コンパレータＣＰｕの出力が、最初に、ＬｏｗからＨｉｇｈへの立ち上りエッジを検出して得られる信号を位置検出信号Ｓｕ１として取り込み、回転子３Ｒが一定角度分回転する時間だけ経過した後に、次のトランジスタＴｒＵからトランジスタＴｒＹへの通電パターンによる通電に切り換える。
【００１３】
そして、マイコン５は、前回のトランジスタＴｒＵからトランジスタＴｒＹへの通電パターンにおけるスパイク電圧が終了する時間だけ経過した後、Ｗ相コンパレータ出力ＣＰｗが、最初に、ＨｉｇｈからＬｏｗへの立ち下りエッジを検出して得られる信号を位置検出信号（図示せず）として取り込み、回転子３Ｒが一定角度分回転する時間だけ経過した後に、次のトランジスタＴｒＵからトランジスタＴｒＺへの通電パターンによる通電に切り換える。
【００１４】
同様にして、トランジスタＴｒＵからトランジスタＴｒＺへの通電時にはＶ相コンパレータＣＰｖの出力の立ち上りエッジを検出した位置検出信号（図示せず）により、トランジスタＴｒＶからトランジスタＴｒＺへの通電に切換を行い。
【００１５】
トランジスタＴｒＶからトランジスタＴｒＺへの通電時にはＵ相コンパレータＣＰｖの出力の立ち下りエッジを検出した位置検出信号Ｓｕ２により、トランジスタＴｒＶからトランジスタＴｒＸへの通電に切換を行い。
【００１６】
トランジスタＴｒＶからトランジスタＴｒＸへの通電時にはＷ相コンパレータＣＰｗの出力の立ち上りエッジを検出した位置検出信号（図示せず）により、トランジスタＴｒＷからトランジスタＴｒＸへの通電に切換を行い。
【００１７】
トランジスタＴｒＷからトランジスタＴｒＸへの通電時にはＶ相コンパレータＣＰｖの出力の立ち下りエッジを検出した位置検出信号（図示せず）により、トランジスタＴｒＷからトランジスタＴｒＹへの通電に切換を行うように動作する。
【００１８】
このようにして、マイコン５は、各コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗの出力波形にもとづいて、回転子３Ｒの位置情報を得ながら、回転子３Ｒが回転し続けられるようにインバータ回路２を駆動している。
【００１９】
そして、図７では、「Ｕ相立ち上り位置検出ポイント」と「Ｕ相立ち下り位置検出ポイント」との２箇所での位置検出部分しか示していないが、他のＶ相・Ｗ相についても、同様に、２箇所の位置検出部分が現れる。そして、上記のように、回転子３Ｒに２対のＮ極・Ｓ極、すなわち、２対極を着磁したものでは、（３相×２箇所）×２対極の数の箇所、すなわち、１２箇所の位置検出部分が現れることになる。
【００２０】
つまり、図６の［Ｒ・Ｓ・Ｔ端子電圧の分圧波形］において、回転子３Ｒが１回転する間に、回転子３Ｒの１対の磁極に対して、位置検出信号がＳｕ１→Ｓｗ２→Ｓｖ１→Ｓｕ２→Ｓｗ１→Ｓｖ２が、回転子３Ｒの速度変化に応じた時間間隔で循環しながら検出され、各位置検出信号の間の時間ｔ１は、多少の変動はあるが、ほぼ同一の時間になっている。
【００２１】
そして、こうしたＤＣブラシレスモータ装置の構成において、回転子３Ｒとの同期運転の関係上、位置検出信号Ｓｕ・Ｓｖ・Ｓｗの検出位置を、図９のように、交点Ｐａまたは交点Ｐｂのように、誘起電圧の前方または後方にずらせるために、仮想中性点電圧Ｅ０を得ている分圧回路または各相分圧電圧Ｕａ・Ｖａ・Ｗａを得ている分圧回路の分圧比を変更することにより、仮想中性点電圧Ｅ０を図９のＥ０１・Ｅ０２のように上下にずらせて検出する構成が周知である。
【００２２】
なお、図６・図７では、チョッピング部分の細かいパルス、すなわち、チョッピングパルスの数を少なく画いてあるが、実際には、図８のように、細かいパルス周期の波形になっており、さらに、パルス幅変調のためのチョッピングによって、各パルスの先端部分に、細いひげ状の切換スパイクパルスｊ１〜ｊ５が付属して生ずる。
【００２３】
なお、この切換スパイクパルスｊは、図７のスパイク電圧と名称が似ているが、全く異なるものてせあり、スパイク電圧は、図８に点線で示したように、各相の通電の切換時点に現れるものである。
【００２４】
上記の切換スパイクパルスｊがあると、位置検出を行う交点Ｐの付近では、図９のように、正規のチョッピングパルスｈと仮想中性点電圧Ｅ０の交点Ｐよりもチョッピングパルスｈの１〜２周期分だけ早い時点Ｐｚで交差するために、この時点Ｐｚを検出位置と間違えて検出してしまう。
【００２５】
さらに、切換スパイクパルスｊは振幅が不定なため、常に、確実に時点Ｐｚで位置検出を行うとはかぎらず、位置検出がＰ点になったり、Ｐｚ点になったりするので、位置検出が漂動して、駆動の乱調や脱調を招く原因になるという不都合がある。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の切換スパイクパルスｊは、各コンパレータＣｐｕ・Ｃｐｖ・ＣＰｗの各相の入力部分または分圧回路の要所箇所をコンデンサで接地することにより除去することもできるが、一般に、チョッピングパルスｈの周波数は１〜２０ｋＨｚ程度の範囲で大幅に変化するため、高い周波数で取り除ける程度のコンデンサにした場合には、低い周波数の場合には除去できず、低い周波数で取り除けるコンデンサにした場合には高い周波数でチョッピングパルスｈの波形が鈍ってしまい、位置検出が正確に行えなくなるという不都合が生ずる。
【００２７】
このため、こうした切換スパイクパルスｊを残したままで、位置検出を行えるようにしたＤＣブラシレスモータ装置の提供が望まれているという課題がある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記のような
複数の着磁極を有する回転子と、通電時に上記の回転子に回転磁界を与えるように配置された複数相の固定子巻線とを設けたＤＣブラシレスモータにおける所定の上記の固定子巻に、インバータ回路で発生したパルス幅変調電圧の通電を行って回転磁界を形成するとともに、上記の回転子の回転によって上記の通電を行っていない相の上記の固定子巻線に生じる誘起電圧と、所定の電圧とを上記の複数相の各相ごとに比較検出して得られる位置検出信号にもとづいて上記の通電を行う時点を制御するようにしたＤＣブラシレスモータ装置において、
【００２９】
上記の位置検出信号ごとに前回の上記の位置検出信号が得られた時点から今回の上記の位置検出信号が得られた時点までの時間を位置検出間隔時間として得るとともに、今回の上記の位置検出信号の時点までに得られた過去の所定回数分の上記の位置検出間隔時間と上記のチョッピングの周期とにもとづいて、上記の位置検出間隔時間の基準時間値を得る間隔基準時間値手段と、
【００３０】
今回の上記の位置検出間隔時間が上記の基準時間値よりも短いときは、再度、上記の比較検出を行って得られる上記の位置検出信号、または、今回の上記の位置検出信号から所定時間の後に上記の比較検出して得られる上記の位置検出信号を上記の制御を行うための上記の位置検出信号として得る補正時間手段と
を設ける第１の構成と、
【００３１】
上記の第１の構成における補正時間手段に代えて、
今回の上記の位置検出間隔時間が、上記の基準時間値から予め上記の回転子の負荷条件に対応する所定時間値を差し引いた低減基準時間値よりも短いときは、再度、上記の比較検出を行って得られた上記の位置検出信号、または、今回の上記の位置検出信号から所定時間の後に上記の比較検出して得られる上記の位置検出信号を上記の制御を行うための上記の位置検出信号として得る補正時間手段
を設ける第２の構成と、
【００３２】
上記の第１の構成・第２の構成における上記の所定時間を上記のチョッピングの周期の１周期分から２周期分までの時間とした第３の構成と、
【００３３】
上記の第１の構成と同様のＤＣブラシレスモータ装置において、
上記の位置検出信号を検出した時点からこの検出を行った上記のチョッピングのパルスの終縁までの時間が所定時間以上あるときの上記の位置検出信号を上記の制御を行うための上記の位置検出信号として得る時間検出手段
を設ける第４の構成と、
【００３４】
上記の第４の構成において、
上記の所定時間を上記のチョッピングのパルスの幅の１／４以上の時間とした第５の構成と
により上記の課題を解決したものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態として、上記の従来技術の構成に、この発明を適用した実施例を図１〜図４により説明する。図１〜図４において、図５〜図９の符号と同一符号とで示す部分は、図５〜図９で説明した同一符号の部分と同一の機能をもつ部分である。図１〜図４において同一符号で示す部分は図１〜図６のいずれかにおいて説明する同一符号の部分と同一の機能をもつ部分である。
【００３６】
【実施例】
〔第１実施例〕
以下、図１〜図３により第１実施例を説明する。この第１実施例の構成は、概括的には、上記の第１の構成を構成しているものであり、図１のように、マイコン５に設けた処理用メモリ５Ａとデータ用メモリ５Ｂとに、所要の制御処理フローのプログラムと、制御処理の基準に用いるデータとを予め記憶しておくとともに、マイコン５に設けた時計回路から所要の計時データを得ることによって、以下のような制御処理を行うほか、処理して得られたデータをデータ用メモリ５Ｂに以後のの基準に用いるデータとして記憶するものである。なお、制御処理が定型的な制御処理で済む部分は、ディスクリートな回路構成に変更して構成し得ることは言うまでもない。
【００３７】
図２は、図８と同様の位置検出部分の波形、例えば、Ｕ相分圧電圧Ｕａにおける誘起電圧の立上り側の部分であり、誘起電圧の各チョッピングパルスｈ１〜ｈ５の立上りエッジ、すなわち、始縁にのみ、切換スパイクパルスｊ１〜ｊ５が現れており、立下りエッジ、すなわち、終縁には現れない。各チョッピングパルスｈ１〜ｈ５の上辺は誘起電圧Ｍｍの立上り傾斜になっている。
【００３８】
したがって、位置検出信号Ｓｕ１を得るための正規の箇所は、チョッピングパルスｈ４の始縁の上部と仮想中性点電圧Ｅ０との交点Ｐの箇所であるにもかかわらず、その前のチョッピングパルスｈ３の切換スパイクパルスｊ３が先に仮想中性点電圧Ｅ０と交点Ｐｚで交差しているために、交点Ｐｚの箇所で偽の位置検出信号Ｓｕｚが検出されてしまうため、インバータ回路２の駆動が乱されて乱調や脱調の原因になっている。
【００３９】
ここで、留意すべきことは、切換スパイクパルスｊ１〜ｊ５が仮想中性点電圧Ｅ０と交差する偽の交点Ｐｚの位置は、常に、正規の交点Ｐよりも前の位置になって現れることである。
【００４０】
そして、正規の交点Ｐであれば、図３の各位置検出信号Ｓｕ１〜Ｓｗ２の箇所に相当する各交点Ｐになり、各時間間隔ｔ１で現れることになるが、切換スパイクパルスｊ１〜ｊ５は場合によっては、現れないこともあるので、図３の各交点Ｐのうちの全て、または、不特定のものが、偽の交点Ｐｚになったり正規の交点Ｐになったりするため、その箇所の時間間隔ｔ１が変動するほか、回転子３Ｒで駆動する負荷の変動によっても、時間間隔ｔ１が変動する。
【００４１】
また、駆動構成の種類によっては、図８で述べたように、点線で画いた箇所にスパイク電圧Ｐｓが現れるが、この発明の動作には無関係なので、ここでは、説明を省略する。
【００４２】
そして、この交点Ｐの時点Ｃが位置検出点になる。この位置検出Ｃ点から適正な時間（例えば電気角１５度分）後のＢ点で次の通電に切り替える。これを各相で順番に行うことにより、モータ３を駆動している。
【００４３】
マイコン５は、第１には、図２の交点Ｐまたは偽の交点Ｐｚでの位置検出信号Ｓｕ１〜Ｓｗ２が得られるたびごとに、例えば、時計回路の計時データによって、位置検出信号ごとに前回の位置検出信号、例えば、Ｓｖ２が得られた時点から今回の位置検出信号、例えば、Ｓｕ１が得られた時点までの時間を位置検出間隔時間ｔ１として得るとともに、今回の位置検出信号、例えば、Ｓｕ１の時点までに得られた過去の所定回数分の、例えば、回転子３Ｒの１回転分に相当する１２回分の位置検出間隔時間Ｔｔ１、すなわち、ｔ１の１２回分とチョッピングの周期ｔｐとにもとづいて、位置検出間隔時間ｔ１の基準時間値Ｔｓを得る処理を行う。
【００４４】
ここでの具体的な処理は、例えば、１２回分の位置検出間隔時間Ｔｔ１を算術平均して、１回分の位置検出間隔時間ｔ１の平均値を求めるとともに、平均演算によって生ずる端数をチョッピングの周期ｔｐの整数倍に一致させるように修正する演算処理を行うことにより、基準時間値Ｔｓを、次に得られるべき位置検出信号、例えば、Ｓｗ１の出現予測時点としているものである。
【００４５】
また、第２には、
今回の上記の位置検出間隔時間ｔ１が基準時間値Ｔｓよりも短いときは、再度、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗによる比較検出を行って得られる位置検出信号をインバータ回路２の駆動を制御をするための位置検出信号Ｓｕ１とするようにしている。
【００４６】
ここでの処理は、得られた位置検出信号Ｓｕ１の時点が出現予測時点とする基準時間値Ｔｓの時点よりも短い時点、つまり、出現予測よりも早い時点に得られたときは、偽の交点Ｐｚを検出したことになるので、図２から分かるように、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗで、再度、位置検出を行うことによって、偽の交点Ｐｚに続く正規の交点Ｐでの位置検出信号を得るように処理する。
【００４７】
さらに、第３には、
今回の位置検出間隔時間ｔ１が、例えば、偽の交点Ｐｚで検出したなとどのために、基準時間値Ｔｓよりも短いときは、今回の位置検出信号Ｓｕ１から所定時間△ｔｓ、例えば、チョッピング周期ｔｐの１周期分の後に、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｃ・ＣＰｗにより、比較検出して得られる位置検出信号Ｓｕ１を、インバータ回路２の制御を行うための位置検出信号、例えば、正規のＳｕ１として得る処理を行って、インバータ回路２の駆動を制御する。なお、上記の所定時間△ｔｓを、具体的には、上記のチョッピング周期ｔｐの１周期分から２周期分までの時間とするように処理する。
【００４８】
ここでの処理は、得られた位置検出信号Ｓｕ１の時点が出現予測時点とする基準時間値Ｔｓの時点よりも短い時点、つまり、出現予測よりも早い時点に得られたときは、偽の交点Ｐｚを検出したことになるので、それより後の正規の交点Ｐの箇所までの時間、つまり、チョッピング周期の１周期分から２周期分までの時間までに、検出されたもの位置検出信号を正規の位置検出信号Ｓｕ１としてインバータ回路２の駆動を制御するように処理するものである。
【００４９】
上記の処理における各時間値は、インバータ回路２の駆動周波数の変化に伴って変化する値なので、これらの時間値のデータは、電気的な位相角度に換算したデータによって演算処理し、または、その位相角度のデータを時間的なデータに換算したデータによって演算処理することを含むものであり、後記の第２実施例〜第４実施例においても、同様である。
【００５０】
なお、上記の第１〜第３の処理は、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗから得られる位置検出信号Ｓｕ１〜Ｓｗ２が得られた時点をマイコン５内の時計回路で計時し得られたデータと、データ用メモリ５Ｂに予め記憶してあるチョッピング周期ｔｐとにもとづいて、基準時間値Ｔｓを演算してデータ用メモリ５Ｂに記憶するとともに、これらの時間データによって、大小比較して所定側の結果を得るための判別とを行って得られた処理結果をドライブ回路４に与えてインバータ回路２の駆動を制御するだけのごく簡単な制御処理を行う構成なので、ここでは処理フローによる説明を省略する。
【００５１】
〔第２実施例〕
以下、図１〜図３により第２実施例を説明する。この第２実施例は、概括的には、上記の第２の構成・第３の構成を構成しているものであり、上記の第１実施例の構成と異なる箇所は、上記の第１実施例における基準時間値Ｔｓによる検出処理を、次のように変更して構成したものである。
【００５２】
第１には、回転子３Ｒの負荷条件によって、位置検出を行う時点を早めるような回転変動が生ずる場合があるので、予め装置を運転して実験的に求めた所定時間値△ｔｒをデータ用メモリ５Ｂに記憶させておき、基準時間値Ｔｓから所定時間値△ｔｒを差し引いた低減基準時間値Ｔｓｓを用いて、上記と同様の検出を行い、今回の位置検出間隔時間ｔ１が、低減基準時間値Ｔｓｓよりも短いときは、再度、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗにより比較検出を行って得られた位置検出信号、または、今回の位置検出信号ｔ１から所定時間△ｔｓ、例えば、チョッピング周期ｔｐの１周期分の後に、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｃ・ＣＰｗにより、比較検出して得られる位置検出信号、例えば、偽のＳｕ１を、インバータ回路２の制御を行うための位置検出信号、例えば、正規のＳｕ１として得る処理を行って、インバータ回路２の駆動を制御する。なお、上記の所定時間△ｔｓを、具体的には、上記のチョッピング周期ｔｐの１周期分から２周期分までの時間とするように処理する。
【００５３】
なお、ここでの処理は、上記の実験にもとづくデータの記憶に加えて、上記の第１実施例と同様のごく簡単な制御処理を行う構成なので、ここでは処理フローによる説明を省略する。
【００５４】
〔第１参考例〕
以下、図１〜図３により第１参考例を説明する。この第１参考例は、上記の第１実施例〜第２実施例の構成と異なる箇所は、上記の偽の交点Ｐｚか、正規の交点ｐかの判別を、チョッピングを行っている範囲の時間内での判別処理のみで可能にした箇所である。
【００５５】
つまり、この構成では、図３において、チョッピングの開始時点、例えば、先行側の転流時点Ａから所定時間ｔｆを、例えば、電気的な位相角度４５°に相当する時間とすれば、正規の交点Ｐの位置に相当するとともに、切換スパイク電圧ｊ３による偽の交点Ｐｚを超えた時点になるので、正規の交点Ｐは、時間ｔｆからチョッピングの終了時点、すなわち、転流時点Ｂまでの間の時間ｆｇの中に存在することになるので、この時間ｆｇ内に、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗの比較検出により得られる位置検出信号Ｓｕ１〜Ｓｗ２を、インバータ回路２の制御を行うための位置検出信号Ｓｕ１〜Ｓｗ２として得るように処理する。
【００５６】
なお、ここでの処理は、正規の交点Ｐと転流時点Ａ・Ｂと計時に加えて上記の第１実施例と同様のごく簡単な制御処理を行う構成なので、ここでは処理フローによる説明を省略する。
【００５７】
〔第３実施例〕
以下、図１・図２・図４により第３実施例を説明する。この第３実施例は、概括的には、上記の第４の構成・第５の構成を構成しているものであり、上記の第３実施例の構成と同様に、上記の偽の交点Ｐｚか、正規の交点ｐかの判別を、チョッピングを行っている範囲の時間内での判別処理のみで可能にした箇所であるが、つぎの点が異なっている。
【００５８】
図４において、正規の交点Ｐで位置検出信号Ｓｕ・Ｓｖ・Ｓｗを検出したとすると、この検出を行った時点からこの検出を行ったチョッピングパルスｈ４の立下りエッジ、すなわち、終縁までの時間Ｍｎ、つまり、パルス幅の残りの幅の時間Ｍｎが、所定時間、例えば、チョッピングパルス幅の１／４以上の所定時間、例えば、チョッピングパルス幅の１／２以上あるときは、その位置検出信号Ｓｕ・Ｓｖ・Ｓｗをインバータ回路２の制御を行うための位置検出信号Ｓｕ・Ｓｖ・Ｓｗとする処理を行うものである。
【００５９】
なお、ここでの処理は、正規の交点Ｐと転流時点Ｂと計時に加えて上記の第１実施例と同様のごく簡単な制御処理を行う構成なので、ここでは処理フローによる説明を省略する。
【００６０】
なお、ディスクリートな回路、例えば、パルス発生回路（図示せず）と、ＡＮＤ回路（図示せず）とによる構成にする場合は、図４のように、マスク用パルス信号Ｓｍを、チョッピングパルスｈ４と同一周波数でパルス幅を１／２にして発生させるとともに、このマスク用パルスＳｍと、位置検出用コンパレータ、例えば、コンパレータＣＰｕの出力ＳｕとをＡＮＤ回路を通して得られた信号Ｓｕｎを位置検出信号とすることにより、正規の交点Ｐの位置のチョッピングパルスｈ４の前半分ｔｊをマスクしたエッジの位置を検出位置とした後半分Ｍｎの幅をもつパルスによって、上記の処理と同様の処理を行った新たな位置検出信号ＳＵ１を得ることができる。
【００６１】
〔変形実施〕
この発明は次のように変形して実施することを含むものである。
（１）図５〜図７の従来技術と同様のスパイク電圧を設けた構成のものに適用して構成する。
（２）図７により述べた仮想中性点電圧Ｅ０をＥ０１・Ｅ０２のように上下に移動させて位置検出を行う構成のものに適用して構成する。
（３）電圧Ｖｃｃが低電圧の構成であって、各端子出力Ｕ・Ｖ・Ｗを分圧せずにコンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗに入力するようにした構成に適用して構成する。
【００６２】
【発明の効果】
この発明によれば、以上のように、チョッピングパルスに付随する切換スパイクパルスがある場合でも、各位置検出間隔時間の検出と、それにもとづく基準時間値、チョッピングの開始点・周期などによる時間から、特別のハード的な構成部分を付加することなしに、切換スパイク電圧を避けた正規の位置検出時点による位置検出信号を得ることができるので、回転子負荷の変動などに対しても、安定に運転できるようにしたＤＣブラシレスモータ装置を簡便安価な構成で提供し得るなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
図面中、図１〜図４はこの発明の実施例を、また、図５〜図９は従来技術を示し、各図の内容は次のとおりである。
【図１】全体ブロック構成図
【図２】要部信号波形図
【図３】要部信号波形図
【図４】要部信号波形図
【図５】全体ブロック構成図
【図６】要部信号波形図
【図７】要部信号波形図
【図８】要部信号波形図
【図９】要部信号波形図
【符号の説明】
１ 電源部
２ インバータ回路
３ ＤＣブラシレスモータ
３Ｒ 回転子
３Ｕ〜３Ｗ 固定子巻線
４ ドライブ回路
５ マイコン
５Ａ 処理用メモリ
５Ｂ データ用メモリ
Ａ 転流時点
Ｂ 転流時点
Ｃ 検出時点
ＣＰｕ〜ＣＰｗ コンパレータ
Ｅ０ 仮想中性点電圧
ｈ１〜ｈ５ チョッピングパルス
ｊ１〜ｊ５ 切換スパイクパルス
Ｍｍ 誘起電圧
Ｍｎ 後半分
Ｐ 交点・ゼロクロス点
Ｐｚ 偽の交点
Ｒ Ｕ相端子
Ｒａｕ〜Ｒｂｗ 抵抗
Ｓ Ｖ相端子
Ｓｍ マスク用パルス
Ｓｕ〜Ｓｗ 位置検出信号
Ｓｕ１〜Ｓｗ２ 位置検出信号
Ｓｕｎ ＡＮＤ信号
Ｔ Ｗ相端子
ＴｒＵ〜ＴｒＺ トランジスタ
Ｔｓ 基準時間
Ｔｓｓ 低減基準時間
Ｔｔ１ 所定回数分位置検出間隔回数
ｔ１ 位置検出間隔時間
ｔｆ 所定時間
ｔｇ 時間
ｔｊ 前半分
ｔｐ チョッピング周期
Ｕ Ｕ相
Ｕａ〜Ｗａ 相分圧電圧（正端子入力電圧）
Ｖ Ｖ相
Ｖｃｃ 母線電圧
Ｗ Ｗ相
△ｔｒ 所定時間
△ｔｓ 所定時間
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＤＣブラシレスモータの回転子の位置検出を行って得られる位置検出信号によりインバータ回路の駆動を制御するようにしたＤＣブラシレスモータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
こうしたＤＣブラシレスモータ装置の構成として、例えば、図５のような構成が特開平８−１８２３７８号公報により開示されている。図５において、電源部１は直流電源であって、後記のパルス変調電圧を得るためのインバータ回路２の母線電圧Ｖｃｃを得ている部分であり、例えば、交流電源を整流平滑して直流電源を得ている。
【０００３】
インバータ回路２は、ドライブ回路４からの駆動信号によって、トランジスタＴｒＵ〜ＴｒＺ、例えば、電力用トランジスタ、ＩＧＢＴ素子などを制御することにより、複数相、例えば、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相による３相のパルス幅変調電圧を発生して、ＤＣブラシレスモータ３の各固定子巻線３Ｕ・３Ｖ・３Ｗに与えることにより回転磁界を作り、回転子３Ｒを回転している。なお、図示していないが、回転子３Ｒには、複数の着磁した着磁極、例えば、２対のＮ極・Ｓ極を設けてある。
【０００４】
ドライブ回路４によるトランジスタＴｒＵ〜ＴｒＺの駆動は、図６の［トランジスタ駆動波形］ようになっており、細かいパルス波形の部分がチョッピンク部分であり、Ｕ相の端子Ｒと、Ｖ相の端子Ｓと、Ｗ相の端子Ｔに出力される電圧は、例えば、図６・図７の［端子電圧の分圧波形］の分圧前の波形になって現れる。
【０００５】
ここで、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相は交流なので、時系列的にみるとＵ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相……という繰返を行っているため、Ｖ相に対しては、Ｕ相が先順の相、Ｗ相が後順の相になっており、また、Ｗ相に対しては、Ｖ相が先順の相、Ｕ相が後順の相になっており、さらに、Ｕ相に対しては、Ｗ相が先順の相、Ｖ相が後順の相になっている。
【０００６】
したがって、抵抗Ｒａｕ・Ｒｂｕの分圧回路、抵抗Ｒａｖ・Ｒｂｖの分圧回路、抵抗Ｒａｗ・Ｒｂｗの分圧回路で分圧して、コンパレータＣＰｕ・コンパレータＣＰｖ・コンパレータＣＰｗの各正端子、すなわち、各＋端子に入力している各電圧の波形は、図６の［端子電圧の分圧波形］のＵ相・Ｖ相・Ｗ相のような波形をもつＵ相分圧電圧Ｕａ・Ｖ相分圧電圧Ｖａ・Ｗ相分圧電圧Ｗａになっている。
【０００７】
母線電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒｄ・Ｒｃによる分圧回路で分圧して、抵抗コンパレータＣＰｕ・コンパレータＣＰｖ・コンパレータＣＰｗの各負端子、すなわち、−端子に入力している仮想中性点電圧Ｅ０の電圧の波形は、図８の［電源電圧の分圧波形（中性点電圧）］のようになっている。なお、抵抗Ｒｄ・Ｒｃを、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の各分圧回路における各抵抗Ｒａ〜Ｒｄに対して、［Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）］＝［２Ｒｄ／（Ｒｃ＋Ｒｄ）］になるように設定することにより、仮想中性点電圧Ｅ０がＵ相分圧電圧Ｕａ・Ｖ相分圧電圧Ｖａ・Ｗ相分圧電圧Ｗａの振幅の中心に位置付けられるようにしている。
【０００８】
そして、コンパレータＣＰｕはＵ相位置検出コンパレータ、コンパレータＣＰｖはＶ相位置検出コンパレータ、コンパレータＣＰｗはＷ相位置検出コンパレータになっており、各コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗで検出して得られる位置検出信号Ｓｕ・Ｓｖ・Ｓｗを、マイクロコンピュータを主体にした制御処理部分、すなわち、マイコン５に与え、マイコン５が所定の制御によりドライブ回路４を制御することにより、インバータ回路２の各トランジスタＴｒＵ〜ＴｒＺを駆動している。
【０００９】
回転子３Ｒが回転すると、固定子巻線３Ｕ・３Ｖ・３Ｗのうちのパルス幅変調電圧を通電していない相の固定子巻線に誘起電圧が現れるので、同図のように、各スパイク電圧に続いて「立上り誘起電圧」と「立ち下り誘起電圧」とが現れる。
【００１０】
そして、各コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗでは、これらの電圧の比較により、「立上り誘起電圧」・「立ち下り誘起電圧」の部分における上記の仮想中性点電圧Ｅ０との交点Ｐ、すなわち、ゼロクロス点を検出することにより、この検出信号を位置検出信号Ｓｕ・Ｓｖ・Ｓｗとして出力している。
【００１１】
例えば、コンパレータＣＰｕでの比較検出状態を例にとると、図７の［Ｕ相位置検出コンパレータ正負端子入力電圧（重ね書き）］のようになっており、ゼロクロス点Ｐを検出して、図７の［Ｕ相位置検出コンパレータ出力電圧］のように、「Ｕ相立ち上り位置検出ポイント」と「Ｕ相立ち上り位置検出ポイント」とを位置検出信号として出力する。なお、他の相のコンパレータＣＰｖ・ＣＰｗでの比較検出状態は、図８の［Ｕ相位置検出コンパレータ正、負入力電圧（重ね書き）］の波形を１２０°分の位相ずつ、ずらせた波形状態になっている。
【００１２】
この検出において、マイコン５は、前回の通電パターンにおけるスパイク電圧が終了する時間の経過後に、Ｕ相位置検出コンパレータＣＰｕの出力が、最初に、ＬｏｗからＨｉｇｈへの立ち上りエッジを検出して得られる信号を位置検出信号Ｓｕ１として取り込み、回転子３Ｒが一定角度分回転する時間だけ経過した後に、次のトランジスタＴｒＵからトランジスタＴｒＹへの通電パターンによる通電に切り換える。
【００１３】
そして、マイコン５は、前回のトランジスタＴｒＵからトランジスタＴｒＹへの通電パターンにおけるスパイク電圧が終了する時間だけ経過した後、Ｗ相コンパレータ出力ＣＰｗが、最初に、ＨｉｇｈからＬｏｗへの立ち下りエッジを検出して得られる信号を位置検出信号（図示せず）として取り込み、回転子３Ｒが一定角度分回転する時間だけ経過した後に、次のトランジスタＴｒＵからトランジスタＴｒＺへの通電パターンによる通電に切り換える。
【００１４】
同様にして、トランジスタＴｒＵからトランジスタＴｒＺへの通電時にはＶ相コンパレータＣＰｖの出力の立ち上りエッジを検出した位置検出信号（図示せず）により、トランジスタＴｒＶからトランジスタＴｒＺへの通電に切換を行い。
【００１５】
トランジスタＴｒＶからトランジスタＴｒＺへの通電時にはＵ相コンパレータＣＰｖの出力の立ち下りエッジを検出した位置検出信号Ｓｕ２により、トランジスタＴｒＶからトランジスタＴｒＸへの通電に切換を行い。
【００１６】
トランジスタＴｒＶからトランジスタＴｒＸへの通電時にはＷ相コンパレータＣＰｗの出力の立ち上りエッジを検出した位置検出信号（図示せず）により、トランジスタＴｒＷからトランジスタＴｒＸへの通電に切換を行い。
【００１７】
トランジスタＴｒＷからトランジスタＴｒＸへの通電時にはＶ相コンパレータＣＰｖの出力の立ち下りエッジを検出した位置検出信号（図示せず）により、トランジスタＴｒＷからトランジスタＴｒＹへの通電に切換を行うように動作する。
【００１８】
このようにして、マイコン５は、各コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗの出力波形にもとづいて、回転子３Ｒの位置情報を得ながら、回転子３Ｒが回転し続けられるようにインバータ回路２を駆動している。
【００１９】
そして、図７では、「Ｕ相立ち上り位置検出ポイント」と「Ｕ相立ち下り位置検出ポイント」との２箇所での位置検出部分しか示していないが、他のＶ相・Ｗ相についても、同様に、２箇所の位置検出部分が現れる。そして、上記のように、回転子３Ｒに２対のＮ極・Ｓ極、すなわち、２対極を着磁したものでは、（３相×２箇所）×２対極の数の箇所、すなわち、１２箇所の位置検出部分が現れることになる。
【００２０】
つまり、図６の［Ｒ・Ｓ・Ｔ端子電圧の分圧波形］において、回転子３Ｒが１回転する間に、回転子３Ｒの１対の磁極に対して、位置検出信号がＳｕ１→Ｓｗ２→Ｓｖ１→Ｓｕ２→Ｓｗ１→Ｓｖ２が、回転子３Ｒの速度変化に応じた時間間隔で循環しながら検出され、各位置検出信号の間の時間ｔ１は、多少の変動はあるが、ほぼ同一の時間になっている。
【００２１】
そして、こうしたＤＣブラシレスモータ装置の構成において、回転子３Ｒとの同期運転の関係上、位置検出信号Ｓｕ・Ｓｖ・Ｓｗの検出位置を、図９のように、交点Ｐａまたは交点Ｐｂのように、誘起電圧の前方または後方にずらせるために、仮想中性点電圧Ｅ０を得ている分圧回路または各相分圧電圧Ｕａ・Ｖａ・Ｗａを得ている分圧回路の分圧比を変更することにより、仮想中性点電圧Ｅ０を図９のＥ０１・Ｅ０２のように上下にずらせて検出する構成が周知である。
【００２２】
なお、図６・図７では、チョッピング部分の細かいパルス、すなわち、チョッピングパルスの数を少なく画いてあるが、実際には、図８のように、細かいパルス周期の波形になっており、さらに、パルス幅変調のためのチョッピングによって、各パルスの先端部分に、細いひげ状の切換スパイクパルスｊ１〜ｊ５が付属して生ずる。
【００２３】
なお、この切換スパイクパルスｊは、図７のスパイク電圧と名称が似ているが、全く異なるものてせあり、スパイク電圧は、図８に点線で示したように、各相の通電の切換時点に現れるものである。
【００２４】
上記の切換スパイクパルスｊがあると、位置検出を行う交点Ｐの付近では、図９のように、正規のチョッピングパルスｈと仮想中性点電圧Ｅ０の交点Ｐよりもチョッピングパルスｈの１〜２周期分だけ早い時点Ｐｚで交差するために、この時点Ｐｚを検出位置と間違えて検出してしまう。
【００２５】
さらに、切換スパイクパルスｊは振幅が不定なため、常に、確実に時点Ｐｚで位置検出を行うとはかぎらず、位置検出がＰ点になったり、Ｐｚ点になったりするので、位置検出が漂動して、駆動の乱調や脱調を招く原因になるという不都合がある。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の切換スパイクパルスｊは、各コンパレータＣｐｕ・Ｃｐｖ・ＣＰｗの各相の入力部分または分圧回路の要所箇所をコンデンサで接地することにより除去することもできるが、一般に、チョッピングパルスｈの周波数は１〜２０ｋＨｚ程度の範囲で大幅に変化するため、高い周波数で取り除ける程度のコンデンサにした場合には、低い周波数の場合には除去できず、低い周波数で取り除けるコンデンサにした場合には高い周波数でチョッピングパルスｈの波形が鈍ってしまい、位置検出が正確に行えなくなるという不都合が生ずる。
【００２７】
このため、こうした切換スパイクパルスｊを残したままで、位置検出を行えるようにしたＤＣブラシレスモータ装置の提供が望まれているという課題がある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記のような
複数の着磁極を有する回転子と、通電時に上記の回転子に回転磁界を与えるように配置された複数相の固定子巻線とを設けたＤＣブラシレスモータにおける所定の上記の固定子巻に、インバータ回路で発生したパルス幅変調電圧の通電を行って回転磁界を形成するとともに、上記の回転子の回転によって上記の通電を行っていない相の上記の固定子巻線に生じる誘起電圧と、所定の電圧とを上記の複数相の各相ごとに比較検出して得られる位置検出信号にもとづいて上記の通電を行う時点を制御するようにしたＤＣブラシレスモータ装置において、
【００２９】
上記の位置検出信号ごとに前回の上記の位置検出信号が得られた時点から今回の上記の位置検出信号が得られた時点までの時間を位置検出間隔時間として得るとともに、今回の上記の位置検出信号の時点までに得られた過去の所定回数分の上記の位置検出間隔時間と上記のチョッピングの周期とにもとづいて、上記の位置検出間隔時間の基準時間値を得る間隔基準時間値手段と、
【００３０】
今回の上記の位置検出間隔時間が上記の基準時間値よりも短いときは、再度、上記の比較検出を行って得られる上記の位置検出信号、または、今回の上記の位置検出信号から所定時間の後に上記の比較検出して得られる上記の位置検出信号を上記の制御を行うための上記の位置検出信号として得る補正時間手段と
を設ける第１の構成と、
【００３１】
上記の第１の構成における補正時間手段に代えて、
今回の上記の位置検出間隔時間が、上記の基準時間値から予め上記の回転子の負荷条件に対応する所定時間値を差し引いた低減基準時間値よりも短いときは、再度、上記の比較検出を行って得られた上記の位置検出信号、または、今回の上記の位置検出信号から所定時間の後に上記の比較検出して得られる上記の位置検出信号を上記の制御を行うための上記の位置検出信号として得る補正時間手段
を設ける第２の構成と、
【００３２】
上記の第１の構成・第２の構成における上記の所定時間を上記のチョッピングの周期の１周期分から２周期分までの時間とした第３の構成と、
【００３３】
上記の第１の構成と同様のＤＣブラシレスモータ装置において、
上記の位置検出信号を検出した時点からこの検出を行った上記のチョッピングのパルスの終縁までの時間が所定時間以上あるときの上記の位置検出信号を上記の制御を行うための上記の位置検出信号として得る時間検出手段
を設ける第４の構成と、
【００３４】
上記の第４の構成において、
上記の所定時間を上記のチョッピングのパルスの幅の１／４以上の時間とした第５の構成と
により上記の課題を解決したものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態として、上記の従来技術の構成に、この発明を適用した実施例を図１〜図４により説明する。図１〜図４において、図５〜図９の符号と同一符号とで示す部分は、図５〜図９で説明した同一符号の部分と同一の機能をもつ部分である。図１〜図４において同一符号で示す部分は図１〜図６のいずれかにおいて説明する同一符号の部分と同一の機能をもつ部分である。
【００３６】
【実施例】
〔第１実施例〕
以下、図１〜図３により第１実施例を説明する。この第１実施例の構成は、概括的には、上記の第１の構成を構成しているものであり、図１のように、マイコン５に設けた処理用メモリ５Ａとデータ用メモリ５Ｂとに、所要の制御処理フローのプログラムと、制御処理の基準に用いるデータとを予め記憶しておくとともに、マイコン５に設けた時計回路から所要の計時データを得ることによって、以下のような制御処理を行うほか、処理して得られたデータをデータ用メモリ５Ｂに以後のの基準に用いるデータとして記憶するものである。なお、制御処理が定型的な制御処理で済む部分は、ディスクリートな回路構成に変更して構成し得ることは言うまでもない。
【００３７】
図２は、図８と同様の位置検出部分の波形、例えば、Ｕ相分圧電圧Ｕａにおける誘起電圧の立上り側の部分であり、誘起電圧の各チョッピングパルスｈ１〜ｈ５の立上りエッジ、すなわち、始縁にのみ、切換スパイクパルスｊ１〜ｊ５が現れており、立下りエッジ、すなわち、終縁には現れない。各チョッピングパルスｈ１〜ｈ５の上辺は誘起電圧Ｍｍの立上り傾斜になっている。
【００３８】
したがって、位置検出信号Ｓｕ１を得るための正規の箇所は、チョッピングパルスｈ４の始縁の上部と仮想中性点電圧Ｅ０との交点Ｐの箇所であるにもかかわらず、その前のチョッピングパルスｈ３の切換スパイクパルスｊ３が先に仮想中性点電圧Ｅ０と交点Ｐｚで交差しているために、交点Ｐｚの箇所で偽の位置検出信号Ｓｕｚが検出されてしまうため、インバータ回路２の駆動が乱されて乱調や脱調の原因になっている。
【００３９】
ここで、留意すべきことは、切換スパイクパルスｊ１〜ｊ５が仮想中性点電圧Ｅ０と交差する偽の交点Ｐｚの位置は、常に、正規の交点Ｐよりも前の位置になって現れることである。
【００４０】
そして、正規の交点Ｐであれば、図３の各位置検出信号Ｓｕ１〜Ｓｗ２の箇所に相当する各交点Ｐになり、各時間間隔ｔ１で現れることになるが、切換スパイクパルスｊ１〜ｊ５は場合によっては、現れないこともあるので、図３の各交点Ｐのうちの全て、または、不特定のものが、偽の交点Ｐｚになったり正規の交点Ｐになったりするため、その箇所の時間間隔ｔ１が変動するほか、回転子３Ｒで駆動する負荷の変動によっても、時間間隔ｔ１が変動する。
【００４１】
また、駆動構成の種類によっては、図８で述べたように、点線で画いた箇所にスパイク電圧Ｐｓが現れるが、この発明の動作には無関係なので、ここでは、説明を省略する。
【００４２】
そして、この交点Ｐの時点Ｃが位置検出点になる。この位置検出Ｃ点から適正な時間（例えば電気角１５度分）後のＢ点で次の通電に切り替える。これを各相で順番に行うことにより、モータ３を駆動している。
【００４３】
マイコン５は、第１には、図２の交点Ｐまたは偽の交点Ｐｚでの位置検出信号Ｓｕ１〜Ｓｗ２が得られるたびごとに、例えば、時計回路の計時データによって、位置検出信号ごとに前回の位置検出信号、例えば、Ｓｖ２が得られた時点から今回の位置検出信号、例えば、Ｓｕ１が得られた時点までの時間を位置検出間隔時間ｔ１として得るとともに、今回の位置検出信号、例えば、Ｓｕ１の時点までに得られた過去の所定回数分の、例えば、回転子３Ｒの１回転分に相当する１２回分の位置検出間隔時間Ｔｔ１、すなわち、ｔ１の１２回分とチョッピングの周期ｔｐとにもとづいて、位置検出間隔時間ｔ１の基準時間値Ｔｓを得る処理を行う。
【００４４】
ここでの具体的な処理は、例えば、１２回分の位置検出間隔時間Ｔｔ１を算術平均して、１回分の位置検出間隔時間ｔ１の平均値を求めるとともに、平均演算によって生ずる端数をチョッピングの周期ｔｐの整数倍に一致させるように修正する演算処理を行うことにより、基準時間値Ｔｓを、次に得られるべき位置検出信号、例えば、Ｓｗ１の出現予測時点としているものである。
【００４５】
また、第２には、
今回の上記の位置検出間隔時間ｔ１が基準時間値Ｔｓよりも短いときは、再度、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗによる比較検出を行って得られる位置検出信号をインバータ回路２の駆動を制御をするための位置検出信号Ｓｕ１とするようにしている。
【００４６】
ここでの処理は、得られた位置検出信号Ｓｕ１の時点が出現予測時点とする基準時間値Ｔｓの時点よりも短い時点、つまり、出現予測よりも早い時点に得られたときは、偽の交点Ｐｚを検出したことになるので、図２から分かるように、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗで、再度、位置検出を行うことによって、偽の交点Ｐｚに続く正規の交点Ｐでの位置検出信号を得るように処理する。
【００４７】
さらに、第３には、
今回の位置検出間隔時間ｔ１が、例えば、偽の交点Ｐｚで検出したなとどのために、基準時間値Ｔｓよりも短いときは、今回の位置検出信号Ｓｕ１から所定時間△ｔｓ、例えば、チョッピング周期ｔｐの１周期分の後に、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｃ・ＣＰｗにより、比較検出して得られる位置検出信号Ｓｕ１を、インバータ回路２の制御を行うための位置検出信号、例えば、正規のＳｕ１として得る処理を行って、インバータ回路２の駆動を制御する。なお、上記の所定時間△ｔｓを、具体的には、上記のチョッピング周期ｔｐの１周期分から２周期分までの時間とするように処理する。
【００４８】
ここでの処理は、得られた位置検出信号Ｓｕ１の時点が出現予測時点とする基準時間値Ｔｓの時点よりも短い時点、つまり、出現予測よりも早い時点に得られたときは、偽の交点Ｐｚを検出したことになるので、それより後の正規の交点Ｐの箇所までの時間、つまり、チョッピング周期の１周期分から２周期分までの時間までに、検出されたもの位置検出信号を正規の位置検出信号Ｓｕ１としてインバータ回路２の駆動を制御するように処理するものである。
【００４９】
上記の処理における各時間値は、インバータ回路２の駆動周波数の変化に伴って変化する値なので、これらの時間値のデータは、電気的な位相角度に換算したデータによって演算処理し、または、その位相角度のデータを時間的なデータに換算したデータによって演算処理することを含むものであり、後記の第２実施例〜第４実施例においても、同様である。
【００５０】
なお、上記の第１〜第３の処理は、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗから得られる位置検出信号Ｓｕ１〜Ｓｗ２が得られた時点をマイコン５内の時計回路で計時し得られたデータと、データ用メモリ５Ｂに予め記憶してあるチョッピング周期ｔｐとにもとづいて、基準時間値Ｔｓを演算してデータ用メモリ５Ｂに記憶するとともに、これらの時間データによって、大小比較して所定側の結果を得るための判別とを行って得られた処理結果をドライブ回路４に与えてインバータ回路２の駆動を制御するだけのごく簡単な制御処理を行う構成なので、ここでは処理フローによる説明を省略する。
【００５１】
〔第２実施例〕
以下、図１〜図３により第２実施例を説明する。この第２実施例は、概括的には、上記の第２の構成・第３の構成を構成しているものであり、上記の第１実施例の構成と異なる箇所は、上記の第１実施例における基準時間値Ｔｓによる検出処理を、次のように変更して構成したものである。
【００５２】
第１には、回転子３Ｒの負荷条件によって、位置検出を行う時点を早めるような回転変動が生ずる場合があるので、予め装置を運転して実験的に求めた所定時間値△ｔｒをデータ用メモリ５Ｂに記憶させておき、基準時間値Ｔｓから所定時間値△ｔｒを差し引いた低減基準時間値Ｔｓｓを用いて、上記と同様の検出を行い、今回の位置検出間隔時間ｔ１が、低減基準時間値Ｔｓｓよりも短いときは、再度、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗにより比較検出を行って得られた位置検出信号、または、今回の位置検出信号ｔ１から所定時間△ｔｓ、例えば、チョッピング周期ｔｐの１周期分の後に、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｃ・ＣＰｗにより、比較検出して得られる位置検出信号、例えば、偽のＳｕ１を、インバータ回路２の制御を行うための位置検出信号、例えば、正規のＳｕ１として得る処理を行って、インバータ回路２の駆動を制御する。なお、上記の所定時間△ｔｓを、具体的には、上記のチョッピング周期ｔｐの１周期分から２周期分までの時間とするように処理する。
【００５３】
なお、ここでの処理は、上記の実験にもとづくデータの記憶に加えて、上記の第１実施例と同様のごく簡単な制御処理を行う構成なので、ここでは処理フローによる説明を省略する。
【００５４】
〔第１参考例〕
以下、図１〜図３により第１参考例を説明する。この第１参考例は、上記の第１実施例〜第２実施例の構成と異なる箇所は、上記の偽の交点Ｐｚか、正規の交点ｐかの判別を、チョッピングを行っている範囲の時間内での判別処理のみで可能にした箇所である。
【００５５】
つまり、この構成では、図３において、チョッピングの開始時点、例えば、先行側の転流時点Ａから所定時間ｔｆを、例えば、電気的な位相角度４５°に相当する時間とすれば、正規の交点Ｐの位置に相当するとともに、切換スパイク電圧ｊ３による偽の交点Ｐｚを超えた時点になるので、正規の交点Ｐは、時間ｔｆからチョッピングの終了時点、すなわち、転流時点Ｂまでの間の時間ｆｇの中に存在することになるので、この時間ｆｇ内に、コンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗの比較検出により得られる位置検出信号Ｓｕ１〜Ｓｗ２を、インバータ回路２の制御を行うための位置検出信号Ｓｕ１〜Ｓｗ２として得るように処理する。
【００５６】
なお、ここでの処理は、正規の交点Ｐと転流時点Ａ・Ｂと計時に加えて上記の第１実施例と同様のごく簡単な制御処理を行う構成なので、ここでは処理フローによる説明を省略する。
【００５７】
〔第３実施例〕
以下、図１・図２・図４により第３実施例を説明する。この第３実施例は、概括的には、上記の第４の構成・第５の構成を構成しているものであり、上記の第３実施例の構成と同様に、上記の偽の交点Ｐｚか、正規の交点ｐかの判別を、チョッピングを行っている範囲の時間内での判別処理のみで可能にした箇所であるが、つぎの点が異なっている。
【００５８】
図４において、正規の交点Ｐで位置検出信号Ｓｕ・Ｓｖ・Ｓｗを検出したとすると、この検出を行った時点からこの検出を行ったチョッピングパルスｈ４の立下りエッジ、すなわち、終縁までの時間Ｍｎ、つまり、パルス幅の残りの幅の時間Ｍｎが、所定時間、例えば、チョッピングパルス幅の１／４以上の所定時間、例えば、チョッピングパルス幅の１／２以上あるときは、その位置検出信号Ｓｕ・Ｓｖ・Ｓｗをインバータ回路２の制御を行うための位置検出信号Ｓｕ・Ｓｖ・Ｓｗとする処理を行うものである。
【００５９】
なお、ここでの処理は、正規の交点Ｐと転流時点Ｂと計時に加えて上記の第１実施例と同様のごく簡単な制御処理を行う構成なので、ここでは処理フローによる説明を省略する。
【００６０】
なお、ディスクリートな回路、例えば、パルス発生回路（図示せず）と、ＡＮＤ回路（図示せず）とによる構成にする場合は、図４のように、マスク用パルス信号Ｓｍを、チョッピングパルスｈ４と同一周波数でパルス幅を１／２にして発生させるとともに、このマスク用パルスＳｍと、位置検出用コンパレータ、例えば、コンパレータＣＰｕの出力ＳｕとをＡＮＤ回路を通して得られた信号Ｓｕｎを位置検出信号とすることにより、正規の交点Ｐの位置のチョッピングパルスｈ４の前半分ｔｊをマスクしたエッジの位置を検出位置とした後半分Ｍｎの幅をもつパルスによって、上記の処理と同様の処理を行った新たな位置検出信号ＳＵ１を得ることができる。
【００６１】
〔変形実施〕
この発明は次のように変形して実施することを含むものである。
（１）図５〜図７の従来技術と同様のスパイク電圧を設けた構成のものに適用して構成する。
（２）図７により述べた仮想中性点電圧Ｅ０をＥ０１・Ｅ０２のように上下に移動させて位置検出を行う構成のものに適用して構成する。
（３）電圧Ｖｃｃが低電圧の構成であって、各端子出力Ｕ・Ｖ・Ｗを分圧せずにコンパレータＣＰｕ・ＣＰｖ・ＣＰｗに入力するようにした構成に適用して構成する。
【００６２】
【発明の効果】
この発明によれば、以上のように、チョッピングパルスに付随する切換スパイクパルスがある場合でも、各位置検出間隔時間の検出と、それにもとづく基準時間値、チョッピングの開始点・周期などによる時間から、特別のハード的な構成部分を付加することなしに、切換スパイク電圧を避けた正規の位置検出時点による位置検出信号を得ることができるので、回転子負荷の変動などに対しても、安定に運転できるようにしたＤＣブラシレスモータ装置を簡便安価な構成で提供し得るなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
図面中、図１〜図４はこの発明の実施例を、また、図５〜図９は従来技術を示し、各図の内容は次のとおりである。
【図１】全体ブロック構成図
【図２】要部信号波形図
【図３】要部信号波形図
【図４】要部信号波形図
【図５】全体ブロック構成図
【図６】要部信号波形図
【図７】要部信号波形図
【図８】要部信号波形図
【図９】要部信号波形図
【符号の説明】
１ 電源部
２ インバータ回路
３ ＤＣブラシレスモータ
３Ｒ 回転子
３Ｕ〜３Ｗ 固定子巻線
４ ドライブ回路
５ マイコン
５Ａ 処理用メモリ
５Ｂ データ用メモリ
Ａ 転流時点
Ｂ 転流時点
Ｃ 検出時点
ＣＰｕ〜ＣＰｗ コンパレータ
Ｅ０ 仮想中性点電圧
ｈ１〜ｈ５ チョッピングパルス
ｊ１〜ｊ５ 切換スパイクパルス
Ｍｍ 誘起電圧
Ｍｎ 後半分
Ｐ 交点・ゼロクロス点
Ｐｚ 偽の交点
Ｒ Ｕ相端子
Ｒａｕ〜Ｒｂｗ 抵抗
Ｓ Ｖ相端子
Ｓｍ マスク用パルス
Ｓｕ〜Ｓｗ 位置検出信号
Ｓｕ１〜Ｓｗ２ 位置検出信号
Ｓｕｎ ＡＮＤ信号
Ｔ Ｗ相端子
ＴｒＵ〜ＴｒＺ トランジスタ
Ｔｓ 基準時間
Ｔｓｓ 低減基準時間
Ｔｔ１ 所定回数分位置検出間隔回数
ｔ１ 位置検出間隔時間
ｔｆ 所定時間
ｔｇ 時間
ｔｊ 前半分
ｔｐ チョッピング周期
Ｕ Ｕ相
Ｕａ〜Ｗａ 相分圧電圧（正端子入力電圧）
Ｖ Ｖ相
Ｖｃｃ 母線電圧
Ｗ Ｗ相
△ｔｒ 所定時間
△ｔｓ 所定時間
Claims (5)
- 複数の着磁極を有する回転子と、通電時に前記回転子に回転磁界を与えるように配置された複数相の固定子巻線とを設けたＤＣブラシレスモータにおける所定の前記固定子巻に、インバータ回路で発生したパルス幅変調電圧の通電を行って回転磁界を形成するとともに、前記回転子の回転によって前記通電を行っていない相の前記固定子巻線に生じる誘起電圧と、所定の電圧とを前記複数相の各相ごとに比較検出して得られる位置検出信号にもとづいて前記通電を行う時点を制御するようにしたＤＣブラシレスモータ装置であって、
前記位置検出信号ごとに前回の前記位置検出信号が得られた時点から今回の前記位置検出信号が得られた時点までの時間を位置検出間隔時間として得るとともに、今回の前記位置検出信号の時点までに得られた過去の所定回数分の前記位置検出間隔時間と前記パルス幅変調のためのチョッピングの周期とにもとづいて、前記位置検出間隔時間の基準時間値を得る間隔基準時間値手段と、
今回の前記位置検出間隔時間が前記基準時間値よりも短いときは、再度、前記比較検出を行って得られた前記位置検出信号、または、今回の上記の位置検出信号から所定時間の後に上記の比較検出して得られる上記の位置検出信号を前記制御を行うための前記位置検出信号として得る補正時間手段と
を具備することを特徴とするＤＣブラシレスモータ装置。 - 複数の着磁極を有する回転子と、通電時に前記回転子に回転磁界を与えるように配置された複数相の固定子巻線とを設けたＤＣブラシレスモータにおける所定の前記固定子巻に、インバータ回路で発生したパルス幅変調電圧の通電を行って回転磁界を形成するとともに、前記回転子の回転によって前記通電を行っていない相の前記固定子巻線に生じる誘起電圧と、所定の電圧とを前記複数相の各相ごとに比較検出して得られる位置検出信号にもとづいて前記通電を行う時点を制御するようにしたＤＣブラシレスモータ装置であって、
前記位置検出信号ごとに前回の前記位置検出信号が得られた時点から今回の前記位置検出信号が得られた時点までの時間を位置検出間隔時間として得るとともに、今回の前記位置検出信号の時点までに得られた過去の所定回数分の前記位置検出間隔時間と前記チョッピングの周期とにもとづいて、前記位置検出間隔時間の基準時間値を得る間隔基準時間値手段と、
今回の前記位置検出間隔時間が、前記基準時間値から予め前記回転子の負荷条件に対応する所定時間値を差し引いた低減基準時間値よりも短いときは、再度、前記比較検出を行って得られた前記位置検出信号、または、今回の上記の位置検出信号から所定時間の後に上記の比較検出して得られる上記の位置検出信号を前記制御を行うための前記位置検出信号として得る補正時間手段と
を具備することを特徴とするＤＣブラシレスモータ装置。 - 前記所定時間を前記チョッピングの周期の１周期分からの２周期分まで間の時間としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のＤＣブラシレスモータ装置。
を具備することを特徴とするＤＣブラシレスモータ装置。 - 複数の着磁極を有する回転子と、通電時に前記回転子に回転磁界を与えるように配置された複数相の固定子巻線とを設けたＤＣブラシレスモータにおける所定の前記固定子巻に、インバータ回路で発生したパルス幅変調電圧の通電を行って回転磁界を形成するとともに、前記回転子の回転によって前記通電を行っていない相の前記固定子巻線に生じる誘起電圧と、所定の電圧とを前記複数相の各相ごとに比較検出して得られる位置検出信号にもとづいて前記通電を行う時点を制御するようにしたＤＣブラシレスモータ装置であって、
前記位置検出信号を検出した時点からこの検出を行った前記チョッピングのパルスの終縁までの時間が所定時間以上あるときの前記位置検出信号を前記制御を行うための前記位置検出信号として得る時間検出手段
を具備することを特徴とするＤＣブラシレスモータ装置。 - 前記所定時間を前記チョッピングのパルスの幅の１／４以上の時間としたことを特徴とする請求項４記載のＤＣブラシレスモータ装置。
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