JPH05276787A - ブラシレス直流モータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同期運転時におけるモード切り換え時のピー
ク電流が小さくなり、従って、パワートランジスタＱ₁
〜Ｑ₆の容量を低減でき、同期運転中のモータ効率を向
上できるようにすること。 【構成】 駆動信号Ｕ′,Ｖ′,Ｗ′とチョッピング信号
(Chop)の論理和を取った信号でインバータの上アームの
トランジスタを駆動すると共に、駆動信号Ｕバー,Ｖバ
ー,Ｗバーでインバータの下アームのトランジスタを駆
動した場合は、奇数モードの時間を偶数モードの時間よ
りも短くする。これにより下アームのトランジスタのス
イッチングＯＮ時(偶数モードの開始時点)での電流値が
小さくなり、従って偶数モードの終了時点での電流値も
小さくなり、ピーク電流が小さくなる。逆に、下アーム
のトランジスタを駆動する信号をチョッピングした場合
は、偶数モードの時間を奇数モードの時間よりも短くす
ればよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ブラシレス直流モー
タの電機子巻線に誘起された誘起電圧に基づいて磁石回
転子と電機子巻線との相対的位置を検出し、検出した相
対的位置に基づいてブラシレス直流モータを駆動するよ
うにしたブラシレス直流モータの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレス直流モータは通常、回転子の
磁極位置を検出するための検出器が設けられているが、
高温高圧下で使用される圧縮機等においては、信頼性が
悪い等のために、最近では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
検出し、上記検出器をなくしたものが種々提案されてい
る。この種のブラシレス直流モータとしては、従来、図
４に示すようなものがある。この図４において、１は直
流電源、２はインバータ、３はブラシレス直流モータで
ある。インバータ２は、Ｑ１〜Ｑ６の６個のパワートラ
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
ドを備えている。ブラシレス直流モータ３は３相結線さ
れた電機子巻線４と磁石回転子５を備えている。６は位
置検出回路、７はインバータ２を制御する駆動信号生成
手段としてのマイクロコンピュータである。

【０００３】上記位置検出回路６は、例えば、図５に示
すように構成される。すなわち、各相毎に、コンデンサ
Ｃ₁と抵抗Ｒ₁からなる直流分除去回路と、抵抗Ｒ₂とコ
ンデンサＣ₂からなるローパスフィルタと、抵抗Ｒ₃とコ
ンデンサＣ₃からなるノイズ除去回路を有し、更に、コ
ンパレータ１０a,１０b,１０cを有している。コンパレ
ータ１０a,１０b,１０cはそれぞれ、上記ローパスフィ
ルタによってフィルタリングして得られた三角波状信号
ｖ_a,ｖ_b,ｖ_cからノイズ除去した信号と、このｖ_a,ｖ_b,
ｖ_cの３相星形抵抗結合の中性点電圧ｖ_nとを比較し、マ
イクロコンピュータに、上記相対的位置を表す矩形波信
号Ｓa,Ｓb,Ｓcを出力する。

【０００４】マイクロコンピュータ７は、起動時は電機
子巻線４に電圧が誘起していないため位置検出ができな
いので、時間と共に周波数が増加する同期信号を発生
し、この同期信号に基づいてインバータ駆動信号Ｕ′,
Ｖ′,Ｗ′およびＵバー,Ｖバー,Ｗバーを出力する。駆
動信号Ｕ′,Ｖ′,Ｗ′はそれぞれ各相に設けられたＯＲ
回路８によってチョッピング信号(Ｃｈｏｐ)との論理和
がとられ、駆動信号Ｕ,Ｖ,Ｗとなる。すなわち、上アー
ムのトランジスタＱ₁.Ｑ₂,Ｑ₃はチョッピングした信号
で駆動し、下アームのトランジスタＱ₄,Ｑ₅,Ｑ₆はチョ
ッピングしない信号で駆動する。ブラシレス直流モータ
３が回転し、一定時間が経過すると、位置検出運転に切
り換え、上記位置検出回路６の出力信号Ｓa,Ｓb,Ｓcに
基づいてインバータ駆動信号を出力する。

【０００５】図６は上記同期運転のフローチャート、図
７はそのタイミングチャートである。以下、図７を参照
しながら、図６に基づいて同期運転の動作を説明する。
ステップＳ１からＳ２で起動指令があると、ステップＳ
３に進んで、出力すべき駆動信号の周波数と電圧の初期
値をテーブルから読み込み、ステップＳ４で起動を開始
し、ステップＳ５で割り込みタイマをスタートさせる。
この割り込みタイマは図７の割込タイミングの時間Ｔを
カウントするものである。この時間Ｔは周波数の増加に
応じて減少するものであり、スタートＳ６で読み込んだ
周波数に基づいてステップＳ７で計算される。ステップ
Ｓ８は割り込み待ちのステップである。すなわち割り込
みタイマが時間Ｔをカウントするかどうかを待ち、時間
Ｔをカウントすると、ステップＳ１２に進んで割り込
み、すなわち運転モードの変更を行う。ステップＳ１３
では、割り込みタイマをステップＳ７で演算された時間
Ｔにセットし、カウントをスタートさせる。ステップＳ
１３からＳ１６ではモード演算を行った後、電圧値を読
み込み、その電圧値に対応したデューティ比の演算を行
う。そして、ステップＳ１７でそのデューティ比の駆動
信号を出力したのち、ステップＳ１８で再びメインルー
チンに戻る。メインルーチンのステップＳ９では同期運
転から位置検出運転への切換条件がそろったか否かの判
断を行い、切換条件がそろっていなければステップＳ６
に戻って上述の動作を繰り返す。切換条件がそろえばス
テップＳ１０に進んで、位置検出運転に切り換え、ステ
ップＳ１１で速度制御を行って、その後通常の運転に入
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記同期運
転においては、動作の安定化のために通常の運転時より
も高めの電圧(デューティ比の大きい電圧）で起動を行
うが、そのため運転モードが変わるときのピーク電流
(図８参照)が大きくなり、パワートランジスタＱ₁〜Ｑ₆
に容量の大きいものを使用しなければならないという問
題がある。また、電流の変動が大きいためにモータ効率
が悪いという問題がある。そこで、この発明の目的は、
同期運転時におけるモード切り換え時のピーク電流が小
さくなり、従って、パワートランジスタＱ₁〜Ｑ₆の容量
を低減でき、同期運転中のモータ効率を向上できるよう
にしたブラシレス直流モータの駆動装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、ブラシレス直流モータ３の３相電機子
巻線４への電流を通電、遮断するインバータ２と、上記
電機子巻線４に誘起された誘起電圧に基づいて磁石回転
子５と上記電機子巻線４との相対的位置を検出する位置
検出手段６と、起動後一定時間は同期信号に基づいて上
記インバータ２の駆動信号を生成し、上記一定時間経過
後は上記位置検出手段６の出力信号に基づいて上記イン
バータ２の駆動信号を生成する駆動信号生成手段７とを
備えたブラシレス直流モータの駆動装置において、上記
駆動信号生成手段７は、同期起動時の上記駆動信号のモ
ードの時間長を設定するモード時間長設定手段Ｓ７と、
奇数モードと偶数モードの時間長の一方の時間長を上記
モード時間長設定手段が設定した長さよりも短くすると
共に、他方の時間長を上記短くした分だけ上記モード時
間長設定手段が設定した長さよりも長くするモード時間
長補正手段Ｓ７′とを備えたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】上記構成において、同期起動時は、奇数モード
の時間長と偶数モードの時間長の一方を他方よりも短く
しているので、時間長の短いモードでの電流の増加が抑
えられ、全体のピーク電流が小さくなる。従って、イン
バータ２のスイッチング素子の容量を小さくでき、同期
起動中のモータ効率を向上させることができる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。本実施例の駆動装置は、図４に示す従来の装
置と同一構成であるが、本実施例のマイクロコンピュー
タ７は、図６に示す従来の動作の代わりに図１に示す動
作をするような回路構成をしている。以下、図１のフロ
ーチャートと図２のタイミングチャートに基づいて本実
施例の動作を説明する。図１のフローチャートは、ステ
ップＳ７とステップＳ８の間にステップＳ７′の割り込
み時間補正ルーチン(ステップＳ２１からＳ２５)が入っ
たことを除き図６のフローチャートと同じである。同一
ステップには同一符号を付して説明を省略する。

【００１０】上記割り込み時間補正ルーチンでは、割り
込み時間Ｔは、従来例における割り込み時間をＴ′とす
ると、奇数モードでは、Ｔ＝０.７５Ｔ′、偶数モード
では、Ｔ＝１.２５Ｔ′となるようにしている。すなわ
ち、奇数モードの時間を偶数モードの時間よりも短くし
ている。これは、上アームのトランジスタＱ₁〜Ｑ₃をチ
ョッピングしているので、下アームのトランジスタＱ４
〜Ｑ６がＯＮする時点(奇数モードから偶数モードに切
り替わるとき)のでの電流を小さくすることによりピー
ク電流を小さくするためである。

【００１１】例えば、図３に示す本実施例での電流波形
と、図８に示す従来例での電流波形を比べると、モード
１からモード２に切り替わる時点では、従来例ではモー
ド１の時間が長いためにモード１の終了時点での電流値
がたかく、従ってモード２の終了時点の電流値が高くな
るが、本実施例では、モード１の時間が短いためにモー
ド１の終了時点での電流値が低く、従ってモード２の終
了時点の電流も小さくなる。このように、上アームのト
ランジスタをチョッピングする場合には奇数モードの時
間を偶数モードの時間よりも短くすることにより、電流
のピーク値を小さく抑えることができる。逆に、下アー
ムのトランジスタをチョッピングする場合は偶数モード
の時間を奇数モードの時間よりも短くすればよい。この
ように、同期運転時における奇数モードの時間と偶数モ
ードの時間の割合を変えることにより、ピーク電流を小
さく抑えることができ、従って、パワートランジスタＱ
₁〜Ｑ₆の容量を小さくでき、同期運転中のモータ効率を
向上させることができる。

【００１２】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明のブ
ラシレス直流モータの駆動装置は、インバータの駆動信
号を生成する駆動信号生成手段が、同期起動時の上記駆
動信号のモードの時間長を設定するモード時間長設定手
段と、奇数モードと偶数モードの時間長の一方の時間長
を上記モード時間長設定手段が設定した長さよりも短く
すると共に、他方の時間長を上記短くした分だけ上記モ
ード時間長設定手段が設定した長さよりも長くするモー
ド時間長補正手段とを備えているので、ピーク電流を小
さくでき、従って、インバータのスイッチング素子の容
量を小さくでき、同期起動中のモータ効率を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例の動作を示すフローチャ
ートである。

【図２】 上記実施例のタイミングチャートである。

【図３】 上記実施例の電流波形図である。

【図４】 一般的なブラシレス直流モータの駆動装置の
ブロック図である。

【図５】 図４の位置検出回路の詳細図である。

【図６】 従来例の動作を示すフローチャートである。

【図７】 上記従来例のタイミングチャートである。

【図８】 上記従来例の電流波形図である。

【符号の説明】 １…直流電源、２…インバータ、３…ブラシレス直流モ
ータ、４…電機子巻線、５…磁石回転子、６…位置検出
回路、７…マイクロコンピュータ、Ｑ１〜Ｑ６…パワー
トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレス直流モータ(３)の３相電機子
   巻線(４)への電流を通電、遮断するインバータ(２)と、
   上記電機子巻線(４)に誘起された誘起電圧に基づいて磁
   石回転子(５)と上記電機子巻線(４)との相対的位置を検
   出する位置検出手段(６)と、起動後一定時間は同期信号
   に基づいて上記インバータ(２)の駆動信号を生成し、上
   記一定時間経過後は上記位置検出手段(６)の出力信号に
   基づいて上記インバータ(２)の駆動信号を生成する駆動
   信号生成手段(７)とを備えたブラシレス直流モータの駆
   動装置において、 上記駆動信号生成手段(７)は、同期起動時の上記駆動信
   号のモードの時間長を設定するモード時間長設定手段
   (Ｓ７)と、奇数モードと偶数モードの時間長の一方の時
   間長を上記モード時間長設定手段が設定した長さよりも
   短くすると共に、他方の時間長を上記短くした分だけ上
   記モード時間長設定手段が設定した長さよりも長くする
   モード時間長補正手段(Ｓ７′)とを備えたことを特徴と
   するブラシレス直流モータの駆動装置。