JPH04161090A - ブラシレスモータの駆動装置 - Google Patents

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に係り、特に電機子巻線に誘
起される誘起電圧によって、磁石回転子と電機子巻線と
の相対的位置を検出Ｌ　ｌｔ荷に対応しながら速やかに
回転速度の変更を行うためのブラシレスモータの駆動装
置に関するものであム従来の技術 通常ブラシレスモータに？よ　その回転子の磁極位置を
検出するための検出器が必要である力（例えばこのブラ
シレスモータを空調機のコンブレッサに用いようとする
場合、高温高圧条件下で前記検出器の信頼性が保証でき
ないた亀　これらの検出器を用いることが出来な（〜　
従ってこのような応用においては　磁極位置検出器を用
いず、電機子巻線に誘起される電圧信号を検出し　それ
に基づいてモータの転流信号を生成する方法が用いられ
ていも　そして前記転流信号に基づいて回転速度を検出
し　第６図に示すように負荷変動に対応するために常に
フィードバック制御を行いながらモータの駆動を行なっ
ていも 発明が解決しようとする課題 しかし　例えば空調機のコンプレッサ駆動用のような大
型のブラシレスモータの場合　室内外の空調条件により
回転速度を頻繁に変更する必要が生じも　通常このよう
な応用においては電源電圧は一定にしておき、電圧信号
パルスのデユーティを制御することによって電圧を制御
すゑ　いわゆるパルス幅変調を用いも 従って従来例に示したような駆動方法を用いると回転速
度変更に時間がかかることになり、緊急を要する保護制
御の効果が無くなるという課題を有していた 本発明Ｇ′！、上記従来の課題に鑑へ　パレス幅変調に
より電圧制御する場合でＬ　負荷に対応しながらスムー
ズかつ素早い回転速度の変更を可能とし　さらにモータ
起動時の同期モードからセンサーモード移行をスムーズ
に行なうブラシレスモータの駆動装置を提供するもので
あム 課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明（友　中性点非接地に
結線された３相電機子巻線と、直流電源と、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、磁石回転子を有するブラシレスモータと、回転速
度指令手段と、前記電機子巻線に誘起される電圧信号に
よって前記電機子巻線と前記磁石回転子の相対的位置を
検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の出力信号
を用いて前記スイッチング素子群の駆動信号を生成する
駆動信号発生手段と、前記位置検出手段の出力信号を用
いて回転速度を判断し前記回転速度指令手段から指示さ
れる回転速度との比較を行なう回転速度比較手段と、デ
ユーティ指令手段と、前記駆動信号発生手段の出力信号
へ　前記デユーティ指令手段の指令に基づいてパルス幅
変調をかけるパレス幅変調手段より構成されるブラシレ
スモータの駆動装置において、回転速度変更時は所定の
回転数−デューティ曲線に基づいてデユーティを変更し
　回転速度安定時には前記電圧信号を変更して得られる
信号に基づいてデユーティを変更するフィールドバック
制御とし　同期モードからセンサーモード移行時のデユ
ーティを連続的に変更するものであム さらに　所定の回転数−デューティ曲線の傾きを低回転
時と高回転時とで変えるようにしたものであａ 作用 本発明は上記した構成により、回転速度変更時において
、回転速度安定時のフィールドバック制御により得られ
たデユーティと所定の回転数−デューティ曲線から得ら
れるデユーティとの差分を加算しながら所定の回転数−
デューティ曲線に基づくデユーティを採用すも　このと
き、採用するデユーティは任意の速さで次々に変更され
ム　さらく　同期モードからセンサモードに移行する際
にデユーティの補正を行（＼　デユーティを連続的に変
更すａ　こうすることにより、負荷に対応しながらスム
ーズかつ素早い回転速度の変更を可能とし　ざらにモー
タ起動時の同期モードからセンサモード移行をスムーズ
に行うブラシレスモータの駆動を実現することとなム また　所定の回転数−デューティ曲線の傾きを低回転時
と高回転時とで変えたことにより、低回転時の印加電圧
が高まり、低回転への移行時や低電源電圧時における印
加電圧のアンダーシュートによる脱調現象が防止できも 実施例 以下、本発明の第１の実施例について図面を参考に説明
すも 第１図は本発明の第１の実施例におけるブラシレスモー
タの駆動装置のブロック図であム　第１図において、　
１０１は直流電爪　１０２は半導体スイッチング素子群
で、Ｑ１〜Ｑ６の６個のトランジスタとそれぞれに逆並
列接続された６個のダイオードからなム　１０３はブラ
シレスモータで、３相結線された電機子巻線１０４と磁
石回転子１０５からな＆　　１０８は位置検出手Ｑ　　
１０７は駆動信号発生手配　１０８はパルス幅変調半没
１０９は回転速度指令手阪　１１０は回転速度変更手Ｑ
　　１１１はデユーティ指令手段であも以上の構成によ
り、電機子巻線１０４に発生する誘起電圧より位置検出
手段１０８で磁石回転子１０５の磁極位置を検出し　駆
動信号発生手段１０７に伝え　それにパルス幅変調をか
けて半導体スイッチング素子群１０２のトランジスタを
駆動し　ブラシレスモータ１０３を制御するものであム 第２図（友　本発明の第１図の実施例におけるブラシレ
スモータの駆動装置の回路図であも同図において、　１
は直流電淑　２は半導体スイッチング素子群で、Ｑ１〜
Ｑ６の６個のトランジスタとそれぞれに逆並列接続され
た６個のダイオードからなム　３はブラシレスモータで
、　３相結線された電機子巻線４と磁石回転子５からな
ムロは位置検出回路で、　３つのフィルタ６１〜６３と
コンパレータ群６４からなム　７はマイクロコンピユー
久　８はパルス幅変調同区　９は回転速度指示用ボリュ
ームであム　前記コンパレータ群６４は前記マイクロコ
ンピュータ７の人力ボートＩＮＯ〜ＩＮ２と接続されて
いも　前記マイクロコンピュータ７の出力ボートＵ、　
　Ｖ、　　Ｗ、　　Ｘ、　　Ｙ。

２からは駆動信号が出力さｈＵ〜Ｖは前記パルス幅変調
回路８に接続されてい＆Ｘ−Ｚは前記半導体スイッチン
グ素子群２のトランジスタＱ４〜Ｑ６に接続している。

また　前記マイクロコンピュータ７の出力ボートＰＷＭ
からはデユーティ信号が出力され　前記パルス幅変調回
路８に接続されていも　前記パルス幅変調回路８の出力
は前記半導体スイッチング素子群２のトランジスタＱ１
〜Ｑ３に接続していも 第３図（ａ）〜（Ｃ）ζ友　マイクロコンビュータフの
ソフトウェアを示すフローチャートである。

第４図は回転数−デューティで、波線部分はフィードバ
ック制御を示していも　第３図および第４図を用いて本
発明の第１の実施例の動作を説明すも まず、モータの駆動が指示されると、ステップＡにおい
て、同期モードを終了するある任意の指示回転数に達し
たかを判断すも　達していればステップ０に進へ　セン
サモードに移行し　達していなければステップＢに進上
　ステップＢにおいて、指示回転数に応じた駆動信号と
デユーティを出力するという同期モードの処理を行しく
　ステップＡに戻る動作を繰り返す。

次く　センサモードについて説明すも　ステップＣにお
いて、入力ボートＩＮ３の入力電圧レベルに応じた目標
回転速度が確定されも　ステップＤにおいて、目標回転
速度と指示回転速度との比較を行１．ｋ　　一致してい
ればステップＨに進へ　異なっている場合ステップＥに
進ａ　ステップＥにおいて、目標回転速度と指示回転速
度との比較を行−入　目標回転速度が指示回転速度を上
回っていればステップＧに進へ　目標回転速度が指示回
転速度より下回っていればステップＦに進ａ　ステップ
Ｆにおいて、指示回転速度から任意の値αを減じたもの
を指示回転速度にセットすム　ステップＧにおいて、指
示回転速度から任意の値αを加えたものを指示回転速度
にセットすム　ステップＦ、　　Ｇにおいて加減するα
の値を適当に選ぶことにより、回転速度変更のアップダ
ウンスピードを最適にすム　また　ステップＦ、　　Ｇ
において加減するαの値は同一とは限らな（も　ステッ
プＨにおいて、目標回転速度と指示回転速度との比較を
行し＼　一致していればステップＫに進へ　異なってい
る場合ステップ■に進上　ステップ■において、指示回
転速度に対応した基本デユーティデータを所定の回転数
−デューティが書かれたテーブルデータからロードすム
　ステップＪにおいて、基本デユーティデータに補正デ
ユーティデータを加算し　出力デユーティデータにセッ
トすも　そしでステップＱに進上　このようにステップ
ルエ。

Ｊ、　　Ｑと動作するのが回転速度変更時であａ　ステ
ップＫにおいて、位置検出信号から算出される実回転速
度と目標回転速度と比較を行ｔ、％　　一致ならばステ
ップＯに進へ　異なればステップＬに進ａ　ステップＬ
において、目標回転速度と実回転速度との比較を行１．
Ｘ、目標回転速度が実回転速度を上回っていればステッ
プＮに進へ　目標回転速度が実回転速度より下回ってい
ればステップＭに進上　ステップＭにおいて、出力デユ
ーティデータから任意の値βを減じたものを出力デユー
ティデータにセットすム　ステップＮにおいて、出力デ
ユーティデータに任意の値βを加えたものを出力デユー
ティデータにセットすム　ステップ絨Ｎにおいて加減す
るβの値を適当に選ぶことにより、フィードバック制御
時のデユーティアップダウンスピードを最適にすム　ま
た　ステップ絨Ｎにおいて加減するβの値は同一とは限
らな（〜ステップＯにおいて、指示回転速度に対応した
基本デユーティデータを所定の回転数−デューティが書
かれたテーブルデータからロードすａ　ステップＰにお
いて、出力デユーティデータから基本デユーティデータ
を減算して、補正デユーティデータにセットす４　この
補正デユーティデータが第４図の０．ｈｌ、　ｈ２に相
当する。このようにステップに、　　Ｌ、　　Ｍ、　　
Ｎ、０、Ｐと動作するのが回転速度安定時であり、実回
転速度によるデユーティのフィールドバック制御を行う
。ステップＱにおいて、出力デユーティデータに応じて
出力ポートＰＷＭからパルス出力を行う。以降ステップ
Ｃに戻り以上の処理を繰り返す。

また　本実施例で（よ　同期モードからセンサモードに
移行する際にデユーティの補正を行うようにした力丈　
同期モードのデユーティと基本デユーティを同一の値と
することでも同様の効果が得られも 次！ミ　第５図により、本発明の第２の実施例について
説明すも 装置の構成およびソフトウェア（よ　第１の実施例と同
一のため説明を省略すも 第１の実施例において、回転速度変更時にベースとする
回転数−デューティ曲線を、第５図に示すように低回転
時と高回転時とで傾きを変えて、それと平行にデユーテ
ィを制御すム　これ以外の動作は第１の実施例と同様で
あム 以上のような動作により、第５図における回転数（つ）
のポイントのよう艮　高回転時（イ）の負荷が軽く補正
デユーティデータｈ４がマイナスになっていて耘　モー
タの駆動に十分なデユーティが得られることになり、低
負荷時あるいは低電源電圧時の印加電圧の低下を防止し
　ブラシレスモータの脱調現象の発生をなくす。

また　本実施例で（よ　回転数−デューティ曲線の傾き
を変更するようにした力（デユーティの下限値を制限す
ることでも同様の効果が得られも発明の効果 以上詳細に述べたようζへ　　本発明は　回転速度変更
時と回転速度安定時のデユーティ制御を変え同期モード
からセンサモードに移行する際にデユーティの補正を行
ｂ（デユーティを連続的に変更することにより、負荷に
対応しながらスムーズかつ素早い回転速度の変更を可能
とし　さらにモータ起動時の同期モードからセンサモー
ド移行をスムーズに行うするブラシレスモータの駆動を
実現すも さら艮　所定の回転数−デューティ曲線の傾きを低回転
時と高回転時とで変えたことにより、低回転時の印加電
圧が高まり、低回転への移行時や低電源電圧時における
印加電圧のアンダーシュートによる脱調現象を防止でき
るなど、実用的にきわめて有用であも

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１および第２の実施例におけるブラシ
レスモータの駆動装置のブロック医　第２図は同ブラシ
レスモータの駆動装置の回路ｌ第３図は同実施例の動作
を説明するフローチャート、第４図は本発明の第１の実
施例における回転数−デューティの関係を示す説明は　
第５図は本発明の第２の実施例における回転数−デュー
ティの関係を示す説明医　第６図は従来のブラシレスモ
ータの駆動装置の回転数−デューティの関係を示す説明
図であ４ １・・・・直流電淑　２・・・・半導体スイッチング素
子蘇　３・・・・ブラシレスモー久　４・・・・電機子
巻線　５・・・・磁石回転子、　６・・・・位置検出同
区　６１〜６３・・・・フィル久　６４・・・・コンパ
レータ玖７・・・・マイクロコンピユー久　８・・・・
パルス幅変菖２図 第３図 ζ幻 纂　４　区 １１５図 第６図 −一一今回転秋

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中性点非接地に結線された３相電機子巻線と、直
   流電源と、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、磁石回転子を有するブラシレ
   スモータと、回転速度指令手段と、前記電機子巻線に誘
   起される電圧信号によって前記電機子巻線と前記磁石回
   転子の相対的位置を検出する位置検出手段と、前記位置
   検出手段の出力信号を用いて前記スイッチング素子群の
   駆動信号を生成する駆動信号発生手段と、前記位置検出
   手段の出力信号を用いて回転速度を判断し前記回転速度
   指令手段から指示される回転速度との比較を行う回転速
   度比較手段と、デューティ指令手段と、前記駆動信号発
   生手段の出力信号に前記デューティ指令手段の指令に基
   づいてパルス幅変調をかけるパルス幅変調手段を備え、
   前記デューティ指令手段において回転速度変更時は所定
   の回転数−デューティ曲線に基づいてデューティを変更
   し、回転速度安定時には前記電圧信号を変換して得られ
   る信号に基づいてデューティを変更するフィードバック
   制御とし、モータ起動時の同期モードからセンサモード
   移行時にデューティを連続的に変更するブラシレスモー
   タの駆動装置。
2. （２）所定の回転数−デューティ曲線の傾きを低回転時
   と高回転時とで変えた請求項１記載のブラシレスモータ
   の駆動装置。