JPH02285995A

JPH02285995A - ブラシレスモータ制御装置

Info

Publication number: JPH02285995A
Application number: JP1105545A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Oi; 伸一大井
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1990-11-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ブラシレスモータの制御装置に関する。

（従来の技術）この種のモータにおいては、通電時に、巻線部分におけ
る電磁作用により゛うなり”を生ずることはよく経験さ
れるところである。モータが例えばブロワモータとして
用いられており、比較的高速回転状態にある場合にはフ
ァンの風切音と通気音とによってこの“″うなり″はか
き消されてしまい、使用者に不快感を与えるには至らな
い。

（発明が解決しようとする課題）しかし、モータ回転が低速度状態となるとファンの風切
音等は比較的小さくなり、上述の”うなり°のレベルが
これを上回り、使用者の不快感を招くという問題点があ
った。

そこで、本発明は上述した従来の問題点を解決し、高速
回転時の回転性能を損ねることなく、低速回転時の°“
うなりパの発生を抑圧できるブラシレスモータ制御装置
を提供することを課題とするものである。

（課題を解決するための手段）しかして、本発明に係るブラシレスモータ制御装置は第
１図に示すように、目標とするブラシレスモークロの回
転数又は現実の回転数に対応してブラシモータ６へ印加
する電圧波形を選択して出力する電圧波形選択手段３０
０と、この電圧波形選択手段３００の出力に応じて前記
ブラシレスモークロを駆動する駆動手段３１０とを具備
するものである。

（作用）したがって、モータの低速回転時には、うなりを生しな
いような印加電圧波形が電圧波形選択手段により選択さ
れてモータの駆動が行われ、高速回転時には、うなりよ
り回転特性が向上するような印加電圧波形が電圧波形選
択手段により選択されるので、そのため、上記課題を達
成できるものである。

（実施例）以下、本発明に係るブラシレスモータ制御装置を自動車
用空調装置のブロワモータ制御装置として用いた場合を
例にして図面により説明する。

第２図において、本装置は、回転数設定回路１００、回
転数補正回路１１０、回転検出回路１２０、Ｆ／Ｖ変換
回路１３０、切換制御回路１４０、駆動人力制御回路１
５０、駆動回路１６０及び電圧変換回路１７０から構成
されており、外部では端子Ｔ、、Ｔ、間に可変抵抗器か
ら成る回転数設定器ｌが、端子ＴＩ及びＴ４〜Ｔ６には
回転検出回路１２０の一部を構成するホール素子１９ａ
、１９ｂ、１９ｃが、また、端子Ｔ、にはＤＣ電源５が
、さらに、Ｔ、〜Ｔ１ｏにはブラシレスモークロがそれ
ぞれ接続されている。

回転数設定回路１００は、ブラシレスモークロ０回転数
を定めるもので、演算増幅器７を中心として構成される
差動増幅回路とその出力側に形成されるトランジスタ８
を中心とした分配回路とから構成されているものである
。

演算増幅器７の非反転入力端子には、外部接続された回
転数設定器１からの設定回転数に対応した電圧が印加さ
れるようになっている。また、同増幅器７０反転入力端
子には後述するＦ／Ｖ変換回路１３０の出力電圧（ブラ
シレスモークロ０ロータ６ｆの回転数に対応した電圧）
が印加されるようになっており、トランジスタ８のベー
スには差動増幅された電圧が印加される。そして、トラ
ンジスタ８のエミッタ側の出力電圧は抵抗９〜１１を介
して駆動入力制御回路１５０へ入力される。

回転数補正回路１１０は、回転数設定器１で設定された
回転数を自動車用空調装置の吹出モードに応じて補正す
るもので、上述の演算増幅器７の非反転入力側に接続さ
れている。

同回路１１０は、調整用可変抵抗器１２が端子Ｔ□とア
ース間に接続されると共に、吹出モードに応じて閉じる
ようになっているベントモード検出スイッチＩ３、デフ
モード検出スイッチ１４及びフートモード検出スイッチ
１５の三つがそれぞれ抵抗１６〜１８を介して端子Ｔ３
とアースに接続されて構成されている。

例えば、ベントモードにおいてはベントモード検出スイ
ッチ１３が閉じられており、回転数設定器ｌにより所定
の回転数が設定されているとする。

この状態から吹出モードがデフモードへ変わったとする
と先のベントモード検出スイッチ１３は開成し、代わっ
てデフモード検出スイ・ンチＩ４が閉成して抵抗１７が
端子Ｔ、とアース間に接続されることとなる。したがっ
て、モード変化に伴う通風抵、抗の変化によってモータ
の回転数が変化するのを補うように抵抗１７の値を予め
選定しておくことで、回転数の変化に伴う風量の大きな
変動を防止できるようになっている。

尚、各検出スイッチ１３〜１５のモードドア（図示せず
。）のドア位置を検出する検出部分は、モードドアのあ
る適宜な位置に設けられており、ドアの位置変化によっ
て各スイッチ１３〜１５が開閉成するようになっている
ものである。

回転数検出回路１２０は、ブラシレスモークロのロータ
６ｒの回転を検出するもので、端子Ｔ４〜Ｔ６を介して
ロータ６ｒの近傍に設けられる三つのホール素子１９ａ
〜１９ｃを中心に構成されているものである。

三つのホール素子１９ａ〜１９ｃは、外部磁界の方向と
大きさに応じた信号を出力する周知の磁気センサである
。

これら三つのホール素子１９ａ〜１９ｃは、ブラシレス
モークロの固定子巻線６ｂが三相巻であることに対応し
て設けられているもので、ロータ６ｒの近傍に電気角で
１２０度の角変を隔てて設けられており、第１のホール
素子１９“ａ１第２のホール素子１９ｂ及び第３のホー
ル素子１９ｃからは、ロータ６ｒの回転に伴い第５図（
ａ）〜（Ｃ）に示すようなタイミングで信号が出力され
るようになっているものである。尚、同図において、Ｈ
ｕは第１のホール素子１９ａの出力信号を、Ｈνは第２
のホール素子１９ｂの出力信号を、Ｈｗは第３のホール
素子１９ｃの出力信号を表わすものとする。

Ｆ／Ｖ変換回路１３０は、前述の回転検出回路１２０か
ら、第１のホール素子１９ａの出力信号を入力し、この
入力された信号の繰り返し周波数に略比例した電圧信号
を得る周知の回路構成を有するものである。

即ち、第１のホール素子１９ａの出力信号は、トランジ
スタ２０の反転回路を介してコンデンサ２１に積分出力
として表わされるようになっており、この出力信号は前
述した回転数設定回路１００の演算増幅器７の反転入力
端子に印加されるようになっている。

切換制御回路１４０は、後述する駆動回路１６０を構成
するトランジスタ２６ａ、２６ｂ、２７ａ。

２７ｂ、２８ａ、２８ｂの作動タイミングを決定するた
めのもので、前述した回転検出回路１２０の出力信号を
基に第５図（ｄ）〜（ｉ）に示されるような切換信号を
出力するよう構成された論理回路を有するスイッチング
回路２２を中心に構成されているものである。尚、第５
図中Ｕ、　　Ｖ、　Ｗ及びＩＪ　’ｖ′、ｗ”は第２図
のトランジスタ２６ａ、２６ｈ。

２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂに対応しており、切換
信号の図は同時にこれらトランジスタ２６ａ２６ｂ、２
７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂのオンオフを表わすもの
でもある。

駆動入力制御回路１５０は、前述した回転数設定回路１
００及び切換信号制御回路１４０の出力信号を入力して
、駆動回路１６０に設定回転数に応じた駆動信号を、切
換制御回路１４０の出力信号のタイミングに応じて出力
するものである。

この駆動入力制御回路１５０は、同一構成の三つの波形
整形回路２３ａ〜２３ｃを中心として構成されているも
のである。

波形整形回路２３ａ〜２３ｃは、例えば第４図に示すよ
うに、波形記憶回路２４と波形出力回路２５とから構成
されているものである。

波形記憶回路２４は、前述した回転数設定回路１００の
出力電圧に応じて駆動入力制御回路１５０の出力波形を
変えるためのもので、例えば第６図に示すように、三種
類の波形を記憶しておき、ブラシレスモータ６の設定回
転数が低速（回転数設定回路１００の出力電圧が小）で
ある場合は第６図（ａ）のようなサイン波形を、設定回
転数が中速（回転数設定回路１００の出力電圧が中程度
）である場合は第６図（ｂ）のような台形波形を、設定
回転数が高速（回転数設定回路１００の出力電圧が大）
である場合には第６図（Ｃ）のような方形波信号をそれ
ぞれ出力するものである。

一方、波形出力回路２５は、上述の波形記憶回路２４の
出力信号を回転数設定回路１００の出力電圧の大きさに
略比例して所定の増幅度で増幅すると共に、切換制御回
路１４０の出力信号のタイミングに従って上述の増幅信
号を出力するものである。

駆動回路１６０は、ブラシレスモータ６の固定巻線６ｂ
の各相の通電を制御するためのもので、トランジスタ２
６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ２８ａ、２８ｂを中心に
構成されている。

各トランジスタ２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ。

２８ａ、２８ｂは、前述した切換制御回路１４０及び駆
動回路入力制御回路１５０の出力信号の出力タイミング
に従ってオンオフし、また、駆動入力制御回路１５０の
出力電圧に応じて端子ＴＩｌ〜Ｔ１゜を介して固定巻線
６ｂに励磁電流を流すようになっているものである。各
トランジスタ２６ａ。

２６ｂ、２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂのオンオフは
、先に説明したように第５図（ｄｌ〜（ｉ）に示される
ようなものとなる。このようなタイミングで励磁電流を
通電することによって、ブラシレスモークロにおいては
、Ｕ相→■相→Ｗ相の順に回転する回転磁界が発生する
こととなる。

電圧変換回路１７０は、外部接続されるＤＣ電源５から
所定のＤＣ電圧に変換して且つ安定化した電圧を出力す
るもので、例えばＩＣパッケージ化された公知の変換素
子を用いてあり、１２Ｖを５■に変換する等のものであ
る。

端子Ｔ、〜Ｔ１゜を介して外部接続されるブラシレスモ
ータ６は、Ｕ相、■相、Ｗ相の各相巻線６０〜６ｅから
構成される固定巻線６ｂと、永久磁石から成るロータ６
ｆとを有する周知構造のもので、ここでは詳細な構造に
ついての説明は省略する。

しかして、上記構成における本装置の作動を説明すれば
、まず、吹出モードがベントモードにあって、回転数設
定器ｌにより比較的低速の回転数が設定されているとす
る。ｐｃｔｓｓが図示されない電源スィッチを介して接
続されることで、演算増幅器７の出力には略非反転入力
端子の印加電圧の所定増幅度の電圧が得られる。そして
、固定巻線６ｂには、この出力電圧に略比例し励磁電流
が流れ、ロータ６ｒが回転を開始する。ここで、固定巻
線６ｂに印加される電圧は、駆動人力制御回路１５０の
作動によって第６図（ａ）に示すようなサイン波形とな
るために、方形波信号を印加する場合に比べ起動初期の
突入電流による固定巻線６ｂから生ずるうなりが抑圧さ
れた状態で回転が始まることとなる。そして、ロータ６
ｆの回転数が設定回転数に近づくにつれてＦ／Ｖ変換回
路１３０の出力電圧は増大する一方、駆動回路１６０に
よる励磁電流は減少してゆき、設定回転数となったとこ
ろで所定の励磁電流に落ち着いて設定回転数が維持され
ることとなる。

次に、吹出モードがベントモードから例えばデフモード
に変化したとすると、空調ダクト内の通気抵抗は大きく
なるので、ロータ６「に取り付けられたシロッコファン
（図示せず。）は空回りする傾向になる。このため、ブ
ラシレスモークロの回転数は上昇しようとするが、本実
施例にあっては、デフモード検出スイッチ１４の閉成に
よって、演算増幅器７の非反転入力端子の印加電圧がへ
ントモード時に比して引き下げられる結果、設定回転数
を低下させることとなり、結局ブラシレスモータ６の回
転数上昇を抑圧することとなる。

また、回転数設定器１によりモータ回転数を高速に設定
すると、固定巻線６ｂには第６図（ｃ）に示すような方
形波信号が印加されるので、固定巻線６ｂには前述の低
速の場合に比べ、立ち上りの象、峻な電流が流れること
となり、このため始動遅れが前述のサイン波形の場合に
比べ小さくしかもより大きな電力が印加されブラシレス
モークロが回転することとなる。

尚、上述の第一の実施例においては、波形整形回路２３
ａ〜２３ｃにおける波形選択及び信号レベルの決定を回
転数設定回路１００の出力信号の大きさに応じて行なう
ようにしたが、回転数設定器ｌの出力電圧又はＦ／Ｖ変
換回路１３０の出力電圧に応じて決定するように構成し
ても良い。

次に、第二の実施例について第４図及び第７図を参照し
つつ説明する。

本第二の実施例は、マイクロコンピュータ４０を用いた
構成に係るもので、第４図において前述した第一の実施
例と同一構成部分には同一番号を付しその説明を省略し
、以下異なる点についてのみ説明する。

先ず、マイクロコンピュータ４０は、中央処理装置ｃｐ
ｕ、続出し専用メモリＲＯＭ、ランダムアクセスメモリ
ＲＡＭ及び入出力ボート１１０等を有するそれ自体公知
のものである。このマイクロコンピュータ４０にはＡ／
Ｄ変換器４１でデジタル信号に変換された回転数設定器
■の設定値及び各ホールＩＣ４４ａ〜４４ｃの検出信号
が入力されるようになっている。ここで、ホールＩＣ４
４ａ〜４４ｃは、前述の第一の実施例に用いたホール素
子１９ａ−１９ｃに増幅及び波形整形機能を有する回路
を接続しこれを集積回路化（ＩＣ）したもので、例えば
、ＴＴＬレヘルの信号出力が採り出されるようになって
いるものである。

そして、マイクロコンピュータ４０は所定のプログラム
を実行して、所定の信号をＩ１０ボートに接続されたＤ
／Ａ変換器４２を介して三相インバータ回路４３に、ま
た、Ｉ１０ボートより直接に三相インバータ回路４３に
入力してブラシレスモークロの駆動を制御する。

ここで、三相インバータ回路４３は基本的には第１の実
施例における駆動回路１６０と同様の構成を有するもの
で、ここでの詳細な説明は省略する。

次に、マイクロコンピュータ４０におけるブラシレスモ
ータ駆動制御の一例を第７図に示されるフローチャート
に従って以下に説明する。

先ず、マイクロコンピュータ４０はステップ２００より
実行を開始し、ステップ２０２へ進んで回転数設定器ｌ
により設定された設定回転数Ｎｓ及び各ホールＩＣ４４
ａ〜４４ｃの検出信号ＨｕＨν、Ｈ−をそれぞれ入力し
、ステップ２０４へ進む。

ステップ２０４においては、上述のステップ２０２で入
力されたＨｕ　、Ｈｖ　、Ｈｖｒを基に三種インバータ
回路４３に出力するスイッチング信号を決定する。即ち
、第５図を参照すれば、同図（ｄ）〜（ｉ）に示される
信号をＨｕ、Ｈｖ、Ｈ−を基に演算底生ずるのである。

ステップ２０４の後はステップ２０６へ進み、Ｄ／Ａ変
換器４２を介して三種インバータ回路４３へ入力する信
号の波形及びその大きさを決定する。

具体的には、Ｎｓが所定範囲の低速域の場合は第６図（
ａ）に示される波形を、Ｎｓが所定範囲の中速域の場合
は第６図（ｂ）に示される波形を、Ｎｓが所定範囲の高
速域の場合は第６図（Ｃ）に示される波形をそれぞれ選
択する。この波形の選択は、例えばＲＯＭ等に各波形の
デジタル信号化したものを記憶しておき、所定の記憶領
域を指定することで所望の波形の得ることができるよう
にしている。尚、このデジタル信号はＤ／Ａ変換器４２
に入力してアナログ信号に変換するが、Ｄ／Ａ変換器４
２へは、ステップ２１０の出力処理において出力する。

ステップ２０６の後にはステップ２０８へ進んで、上述
のステップ２０６で選択された波形の信号レベルを演算
する。即ち、上述の三種の波形６二ついては、それぞれ
さらにレベルの異なる複数の波形パターンをＲＯＭ等の
所定領域に準備しておき、例えば設定回転数Ｎｓと現実
の回転数Ｎ（ホールＩＣ４４ａによって検出されるブラ
シレスモータ６の現実の回転数）の差を演算し、この差
が大きい程より大きいレベルの波形パターンを選択し、
ステップ２１０へ進む。

ステップ２１０においては、Ｄ／Ａ変換器４２及び三種
インバータ回路４３へ上述の処理により決定された所定
の信号を出力し、ブラシレスモータ６の駆動が行なわれ
る。この後、前述したステップ２０２へ戻り、上述した
各処理が繰り返されることとなる。

（発明の効果）以上述べたように、本発明によれば、モータ回転数に応
じてモータ印加電圧の波形を変えるようにしたので、例
えば低速回転時には巻線で生ずるうなり軽減を重視した
駆動ができる一方、高速回転時には駆動電力を重視した
駆動を行なうことができるので高効率で低消費電力で済
むという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るブラシレスモータ制御装置の機能
ブロック図、第２図は同上の装置の第一の実施例を示す
回路図、第３図は第２図に示された装置において用いら
れる波形整形回路のブロンク図、第４図は本装置の第二
の実施例を示す構成図、第５図は第一の実施例における
ホール素子の検出信号と駆動回路の各トランジスタの作
動タイミングを示す波形図、第６図は本装置によるブラ
シレスモータへの印加電圧波形を示す波形図、第７図は
第二の実施例におけるマイクロコンピュータによるブラ
シレスモータの制御例を示すフローチャートである。 ■・・・回転数設定器、２３ａ〜２３ｃ・・・波形整形
回路、２４・・・波形記憶回路、２５・・・波形出力回
路、４０・・・マイクロコンピュータ、３００・・・電
圧波形選択手段、３１０・・・駆動手段。

Claims

【特許請求の範囲】

　目標とするブラシレスモータの回転数又は現実の回転
数に対応してブラシモータへ印加する電圧波形を選択し
て出力する電圧波形選択手段と、この電圧波形選択手段
の出力に応じて前記ブラシレスモータを駆動する駆動手
段とを具備することを特徴とするブラシレスモータ制御
装置。