JPH06113587A

JPH06113587A - ブラシレス直流電流のモータ電流の調整方法

Info

Publication number: JPH06113587A
Application number: JP3209094A
Authority: JP
Inventors: Kai Albrecht; アルブレヒトカイ; Helmut Meyer; マイヤーヘルムート
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1990-08-21
Filing date: 1991-08-21
Publication date: 1994-04-22
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: ATE130979T1; DE59106974D1; EP0472052A1; JP2818327B2; CA2048018C; DE4124240A1; DE4124240C2; EP0472052B1; US5296787A; CA2048018A1

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の課題はモータの電流リップルを最小
値へ低減させるようにした、ブラシレス直流モータの調
整法を提供することである。【構成】この課題を達成するために本発明によれば、
モータ電流Ｉ_Mの目標値に達した場合に、作用されたブ
リッジ分岐の切り換え可能な半導体弁Ｔｒ１，．．．，
Ｔｒ４を、モータの回転数に依存する持続時間ｔ_Sの間
は遮断する。これにより切り換え可能な半導体弁のクロ
ックパルス周波数がさらに最小化され、そのためトラン
ジスタの寿命が高まると共にさらにモータの騒音低減に
著しく寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はブラシレス直流モータの
相巻線におけるモータ電流の調整法であって、この場
合、個々の相巻線は、個々のブリッジ分岐におけるスイ
ッチング可能な半導体弁とこれらに並列に接続されてい
るフリーホイールダイオードとを有する電子的に制御可
能な直流電圧・中間回路・変換器を介して、電流が流さ
れるようされており、さらにモータ電流の実際値検出が
前記の直流電圧・中間回路においてだけ行なわれる形式
のモータ電流の調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレス直流モータは高いダイナミッ
ク特性と良好な制御性により特徴づけられるため、駆動
技術においてますます多く用いられている。しかしモー
タを、広い回転数領域にわたる例えば低い回転数の方向
への制御は、問題が無くはないことが示されている。ブ
ラシレス直流モータの静かななめらかな始動を保証する
目的で、ドイツ連邦共和国特許出願公報第３５２５２１
０号に次の制御回路が示されている：所定の比較値に達
した場合に、固定子巻線の励磁が、前もって設定された
持続時間の間はパルス幅変調ユニットを用いて、中断さ
れる。モータ電流の消滅時間または形成時間により定め
られて、固定子巻線はパルス幅変調された電圧により励
磁される。この場合この電圧の周波数および投入接続率
は、高い回転数領域におけるよりも低い回転数領域にお
ける方が、高くされている。

【０００３】しかし前記の公知技術に示された制御回路
は、制御されるモータが、作動中に設定された目標回転
数で回転する場合にしか、有利に使用されない。この回
転数に応じてモータ電流の中断のための持続時間が最適
に定められる。この場合、最適とは、持続時間が、モー
タ電流中断がしたがってトルク変動できるだけわずかで
あることを意味する。このことを達成するために、目標
回転数の高さに応じてモータ電流の中断のための持続時
間を相応に短かく選定しなければならない。下側回転数
領域においてこのことは自動的に、モータ電流の著しく
短かい中断時間を、ないし変換器のパワートランジスタ
の高いスイッチング周波数を必要とする。パワートラン
ジスタの高いスイッチング酷使の結果として、その寿命
が短かくなる。他方−下側回転数領域におけるパワート
ランジスタのこの高いスイッチング率を低減させる目的
で−モータ電流の中断のための持続時間が中央の回転数
領域における回転数へ調整されると、著しいモータ電流
落ち込みが生じて、そのため上側回転数においてトルク
変動が生ずる。要するに前記の公知技術において提案さ
れている解決手段は特別な使用例において適用されるこ
と、しかしこの公知技術は、例えば印刷機の駆動の際の
ように広い回転数にわたり高い精度で調整されるべき時
は、満足には動作しない。この場合必ず配慮すべきこと
は、各々の任意の印刷速度の場合にトルク変動を実質的
に抑圧することである。何故ならばトルク変動がコンパ
スエラーを引きおこしそのため不良印刷を生ぜさせる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、中間
回路における“単一”電流測定の利用だけによりブラシ
レス直流モータにおけるモータ電流の調整法を提案する
ことである。これによりモータの電流リップルも相巻線
の電流印加用のクロックパルス周波数も最小量へ低減さ
れるようにする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題は次のようにし
て解決されている、即ちモータとしての作動においてモ
ータ電流の目標値に達した場合に、作動されたブリッジ
分岐のスイッチング可能な半導体弁だけが、回転数に依
存する持続時間の間は遮断されるようにしたのである。

【０００６】モータとしての作動においてモータ電流の
目標値に達した場合に、１つの半導体弁だけを遮断する
ことにより、一層低減された電流リップルが得られる。
これにより損失電力がしたがって半導体弁−通常はパワ
ートランジスタが用いられる−の加熱が低減され、その
ためトランジスタの寿命に対して有利に作用する。

【０００７】本発明の方法から得られる別の利点は、モ
ータとしての作動中の、即ちモータの通常の目的実現中
の、モータの騒音の著しい低減化である。騒音最小化の
ための原因は、作動されたブリッジ分岐の両方のパワー
トランジスタの一方だけの遮断の場合に、モータに加わ
る電圧が半減されることによる：この場合、クロック制
御される相巻線は、電圧０Ｖかまたは直流電圧源の作動
電圧Ｕ_Bへ接続される。さらに有利にコンデンサにおけ
る実効電流が低減される。

【０００８】モータとしての作動中には、電流の加えら
れたブリッジ分岐のスイッチング可能な１つの半導体弁
だけがクロック制御される。他方、本発明の方法の有利
な実施例においては、発電機としての作動において、両
方のブリッジ分岐の半導体弁はモータ電流の目標値に達
すると遮断される。モータ電流の中断のための、回転数
に依存する持続時間を発生する目的で択一的に、電流調
整を２点電流調整器を用いて行なうことができる。その
理由は発電機としての作動においては、電圧源へ還流さ
れる電流が直流電圧・中間回路における単一電流測定に
より検出されるため、モータ電流が電流消滅中もわかる
からである。

【０００９】本発明の方法の有利な実施例によれば、発
電機としての作動においてモータ電流の目標値に達した
場合に、作動されたブリッジ分岐における両方のスイッ
チング可能な半導体弁が遮断されるようにしたのであ
る。他方、モータとしての作動においては直流電圧・中
間回路における“単一”電流測定の結果、電流消滅が測
定されない。そのため発電機としての作動においては電
流形成中はモータ電流は、中間回路における単一電流測
定により検出されない。１つだけの半導体弁の投入接続
により発電機としての作動においても損失電力が即ち半
導体弁の加熱が低減される。このことが、一方では半導
体弁の寿命へ有利に作用し、他方では発電機としての作
動におけるモータ騒音の著しい低下も伴なう。複数個の
モータの一つが常に発電機としての作動において動作す
る適用例の場合は、駆動の著しい騒音発生は障害として
目立つ。これに対処して本発明による構成は、この騒音
発生を著しく低減することに寄与する。

【００１０】モータとしての作動における半導体弁の遮
断持続時間または、発電機としての作動における半導体
弁の投入接続持続時間は、モータの回転数にだけではな
く、別のパラメータによっても例えばモータのインダク
タンス、モータの抵抗、モータの温度、電流目標値と電
流実際値との間の偏差、および中間回路における電圧に
も依存する。

【００１１】前述のように、発電機としての作動におい
て直流電圧・中間回路において電流形成中のモータ電流
は測定されない。本発明の方法の構成により提案されて
いることは、モータのスタート後のないし各々の転流過
程の場合に、直流電圧・中間回路における電流消滅の開
始の場合にはじめて測定される第１の測定可能なモータ
電流実際値は、モータ電流・目標値の近傍に存在する−
通常はこの電流はモータ電流・目標値よりも小くすべき
である。

【００１２】投入接続持続時間の経過後に投入接続持続
時間の終了後にモータ電流の下側限界値に達しないと、
本発明の方法の別の実施例においては、作動されたブリ
ッジ分岐のスイッチング可能な半導体弁が最小遮断時間
の間は遮断される。この最小遮断時間は、相応の半導体
弁の不作動時間の少なくとも半分にすべきである。この
構成により次のことが阻止される。即ちスイッチング可
能な半導体弁−モータ電流・目標値に達しない場合は直
ちに再び投入接続されてしまう−が過大に酷使されるこ
とを阻止する。

【００１３】本発明の方法の別の実施例において次のよ
うに構成されている。即ち作動されたブリッジ分岐のス
イッチング可能な半導体弁が投入接続持続時間の終了後
は遮断されること、遮断後に中間回路において測定され
るモータ電流実際値が記憶されること、このモータ電流
実際値がモータ電流目標値と比較されること、およびモ
ータ電流実際値とモータ電流目標値との間に偏差がある
時は補正値が求められること、この補正値は、作用され
たブリッジ分岐のスイッチングトランジスタの次続の投
入接続持続時間の値選定へ関与することである。この方
法により持続的に達成されることは、相応の値選定によ
り下側限界値の投入接続持続時間が、次続の投入接続持
続時間のためのスタート点として得られる。

【００１４】前もって設定された下側限界値に達する
と、作動されたブリッジ分岐のスイッチング可能な半導
体弁が、補正された持続時間の間は投入接続される。こ
の時点以降は次のことが保証される。即ち発電機として
の作動においてもスイッチング可能な半導体弁が、その
都度に該当するパラメータに適合調整された持続時間の
間は投入接続される。

【００１５】この方法の場合に重要なことは、発電機と
しての作動とモータとしての作動との間の切り換え点で
ある。本発明の方法の実施例によれば、発電機として領
域において切り換え点が回転数がｎ＝０_min ^-1におかれ
るのではなく、低い回転数においておかれる。これによ
り保証されることは、発電機としての作動においてもち
ょうど回転数ｎ＝０_min ^-1においてモータに電流の流れ
が存在する。

【００１６】半導体弁を付加的に保護する目的で提案さ
れていることは、発電機としての作動においてもモータ
としての作動においても、作動されたブリッジ分岐中の
スイッチング可能な半導体弁は交番的に投入接続（発電
機としての作動）されるか、または交番的に遮断（モー
タとしての作動）される。この構成により発電機として
の作動において次のことさえも達成される。即ち電流形
成が変換器の交番的に上側回路を介してまたは下側回路
を介して実施され、これにより変換器の半導体弁の一様
な負荷引き受けが達成される。

【００１７】

【実施例】図１および図２にモータ作動における本発明
の方法の実施例による駆動の回路が示されている。図１
は電流形成中の回路を示し、図２は電流消滅中の回路を
示す。モータ１は、抵抗Ｒ、インダクタンスＬおよび交
流電源による等価回路として示されている。このモータ
は直流電圧・中間回路・変換器（変換器）２を介して制
御される。変換器２の個々のブリッジ分岐はそれぞれ、
並列接続されたフリーホイールダイオードＶ１〜Ｖ４を
有するパワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４により構成さ
れる。

【００１８】上述の電流調整器の正確な動作を保証する
ためには、モータ電流はいかなる瞬間においてもわかっ
ていなければならない。この目的でモータ電流を各々の
個々の相巻線において測定することが必要とされる。電
力部におけるエラー（例えばブリッジの短絡）を検出す
る目的で、このいわゆる複数電流測定の場合も、直流電
圧中間回路５における電流Ｉ_ZKの付加的な測定を省略す
べきではない。所定の目標値へのモータ電流Ｉ_Mの調整
は従来は公知のように、対角ブリッジ分岐中に設けられ
ている２つのトランジスタのオン・オフによる両方の作
動モードにおいて行なわれた。これらのトランジスタ
は、モータ電流が下側のまたは上側の電流限界に達する
時に、その都度にオンまたはオフされる。

【００１９】複数個の電流測定装置４の使用に起因する
多額のコストを節約する目的で、本発明による方法は直
流電圧・中間回路５における単一電流測定にもとづいて
構成される。この電流測定に適した測定装置４がドイツ
連邦共和国特許出願公開公報第３７０８８９２号に示さ
れている。

【００２０】直流電圧・中間回路５における単一電流測
定の場合、モータ作動中に唯１つのトランジスタのクロ
ック制御の場合、もちろん問題が現われる：トランジス
タＴｒ１およびＴｒ４の導通状態への切り換えの場合の
モータ電流Ｉ_Mの上昇は、直流電圧・中間回路５におい
て測定される電流と同一であるが、モータ電流目標値Ｉ
_Refへ達した場合にトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４が遮断
状態へ制御される時に、測定装置４は消滅している電流
を検出しない。直流電圧・中間回路５における測定装置
４により測定される電流Ｉは図５に示されている。電流
消滅中の相応の回路は図２が示す。

【００２１】モータ電流Ｉ_Mが上側限界値Ｉ_Refに達する
と、両方のトランジスタのうちの一方だけが−この場合
はトランジスタＴｒ４が−遮断される。モータ電流Ｉ_M
は、トランジスタＴｒ３に並列に接続されているトラン
ジスタＴｒ１とフリーホイールダイオードＶ３とを介し
て消滅する。この種の制御は電流上昇の時間経過におけ
る変化を示すものでないが、電流の消滅時間はより大き
くなる。何故ならばフライホイール電流がインダクタン
スＬから、トランジスタＴｒ１およびフリーホイールダ
イオードＶ３を介して閉じられる電流回路を介して流れ
るからである。

【００２２】図３および図４は、本発明の方法を用いる
場合に設定調整されるモータ電流Ｉ_M′の経過を示す。
モータ回転が増加する場合に電流形成時間がより長くな
る間中に、上昇する回転数と共に大きくなる逆電圧のた
めモータ電流Ｉ_Mの消滅はより迅速になり、電流消滅時
間は回転数上昇と共に減少する。本発明により、モータ
電流を導びくトランジスタに対する“オフ”時間は、回
転数に依存して設定される。即ち“オフ”時間は回転数
領域全体にわたり可変であり、この値は、モータ電流Ｉ
_Mの即ちトルクのリップルとスイッチング周波数ができ
るだけ小さいように、選定されている。図３−下側の回
転数領域における電流経過を示す−において“オフ”時
間は、上側の回転数領域における電流経過を示す図４に
おけるよりも大きく選定されている。“オフ”時間ｔ₁
ないしｔ₂の設定は、前述の回転数の逆数に依存する電
流消滅時間が考慮される。しかしこの場合に注意すべき
ことは、ＥＭＦと“オフ”時間は回転数領域全体におい
て直線的な依存性は有しない。例えば下側回転数領域に
おいては著しく長い遮断時間が形成される、何故ならば
電流が著しく緩慢に消滅するからである。この依存性を
無視すると、短かすぎる“オン”時間にもとづいてトラ
ンジスタのオフ時間が下回わるおそれが生ずる。

【００２３】図６にスタート後の即ち本発明の方法の実
施例によるモータ作動における転流後のモータ電流の経
過を示す。制御は、一定のヒステリシスが得られるよう
に、行なわれる。モータ電流が限界値Ｉ_Grに達すると、
作用されたブリッジ分岐のトランジスタのうちの１つ
が、回転数に依存する持続時間ｔ１の間は遮断されてい
る。スイッチオン時点に測定された電流Ｉ₁が許容幅Ｉ
の下側限界におけるモータ電流と一致しないと、次の
“オフ”時間ｔ_Sの測定の際に考慮される補正係数Ｋが
導入される。これにより、モータ電流Ｉ_Mが“オフ”時
間ｔ_Sの終了と共に許容Ｉの下側限界に達する。

【００２４】一定のヒステリシスではなく、本発明の方
法を最大許容周波の場合に、半導体弁の遮断時間により
定められている最小ヒステリシス値へ同調させることも
できる。

【００２５】図８に相巻線におけるモータ電流Ｉ_Mの経
過が示されており、図９に発電機としての作動の場合の
直流電圧・中間回路５における、同時に測定された電流
Ｉ_ZKが示されている。両方のトランジスタのクロック制
御の場合に消滅してゆくモータ電流Ｉ_Mは、トランジス
タの遮断の場合に測定装置４を介して直流電圧源へ還流
される。そのため直流電圧・中間回路５において測定さ
れた電流Ｉ_ZKの値は、モータ電流Ｉ_Mと常に一致する。
そのためこの場合、モータ電流Ｉ_Mを両方の設定された
電流限界値内で２点調整器を用いて調整することもでき
る。

【００２６】図１０は発電機としての作動における電流
形成中の本発明の方法の実施例による駆動の接続を示
す。他方、図１１は電流消滅中の駆動の接続を示す。モ
ータ１は、抵抗Ｒ、インダクタンスＬおよび交流電圧源
による等価回路として示されている。このモータはモー
タとしての作動におけるように直流電圧・中間回路・変
換器２を介して制御される。変換器２の個々のブリッジ
はこの場合もそれぞれ、並列接続されたフライホイール
ダイオードＶ１〜Ｖ４を有するパワートランジスタＴｒ
１〜Ｔｒ４により、構成されている。所定の目標値Ｉ
_SOLLへのモータ電流Ｉ_Mの調整はトランジスタＴｒ１〜
Ｔｒ４のクロック制御を介して行なわれる。本発明の方
法の実施例によれば電流形成は、例えば対角分岐中の両
方のトランジスタＴｒ３およびＴｒ２を介してではな
く、トランジスタＴｒ３およびフリーホイールダイオー
ドＶ１を介して行なわれる。電流Ｉ_Mは変換器２の“上
側回路”において流れる。モータを流れる電流Ｉ_Mは直
流電圧・中間回路２における電流測定装置４により検出
されない。そのため中間回路２において測定される電流
Ｉ_ZKが電流形成中のモータの電流調整のために用いられ
ない。本発明によればトランジスタＴｒ３は、回転数お
よび他のパラメータに依存する持続時間ｔ_eの間はオン
にされる。

【００２７】図１１に示されている様に電流消滅時相に
おいては、クロック制御されているトランジスタＴｒ３
も遮断されている。電流消滅はフリーホイールダイオー
ドＶ４およびＶ１を介して行なわれる。モータ電流は電
流消滅時相中は中間回路において測定される電流Ｉ_ZKに
相応する。中間回路において測定された電流Ｉ_ZKが下側
限界値に達すると、作用されているブリッジ分岐のトラ
ンジスタＴｒ３は再び、回転数に依存する持続時間ｔ_e
の間中はオンにされる。

【００２８】図１２にはモータ電流Ｉ_Mがないし、中間
回路において測定される電流Ｉ_ZKが時間に対して示され
ている。図１３に示されている様にモータ電流Ｉ_Mは直
流電圧・中間回路における電流形成時相中は測定されな
い、即ち電流形成中は電流調整に電流値Ｉ_IStが設けら
れない。

【００２９】図１４はモータのオン後の即ち時間に依存
する転流後のモータ電流Ｉ_Mの電流経過を示す。作用さ
れるブリッジ分岐のトランジスタＴｒ３の最初の投入接
続中は、図１０に示すように、電流が形成される。持続
時間ｔ１の値は、トランジスタＴｒ３のオフ後に最初の
電流値Ｉ_IStがモータ電流目標値Ｉ_SOLLの近傍に存在す
るように、選定される。この値は計算回路において記憶
される。測定された電流値Ｉ_IStと所定の電流目標値Ｉ
_SOLLとの間の偏差の場合、クロック制御されるトランジ
スタ−図１０に示されているトランジスタＴｒ３−が最
小オフ時間ｔ_aUS _minの間は遮断される。この最小オフ
時間ｔ_aUS _minはトランジスタのオフ時間へ適合されて
おり、次の事象を阻止すべきである。即ち作用されてい
るブリッジ分岐のクロック制御されたトランジスタの電
流目標値に達しない場合は直ちに再び投入接続され、こ
れによりその寿命が著しく低減されてしまう事象を、阻
止すべきである。この最小オフ時間ｔ_aUS _minの後に相
応の電流値が再び記憶される。この測定されたモータ電
流実際値Ｉ_istが所定のモータ電流目標値Ｉ_SOLLから偏
差している場合は、計算装置により、補正されたオン時
間ｔ２が算出される。トランジスタＴｒ３の遮断時点に
測定された直流電圧・中間回路中のモータ電流実際値Ｉ
_IStが所定のモータ電流目標値Ｉ_SOLLから偏差している
場合は、再びこのトランジスタが最小オフ時間ｔ_aUS
_minの間は遮断される。トランジスタＴｒ３の後続のオ
ン時間ｔ３は必要に応じて再び補正される。この補正
は、作用されたブリッジ分岐のトランジスタＴｒ３の遮
断点において測定されたモータ電流実際値Ｉ_IStがモー
タ電流目標値Ｉ_SOLLと一致するまで、持続的に行なわれ
る。この時点以降は、作用されたブリッジ分岐のトラン
ジスタＴｒ３がその都度に、求められた持続時間ｔ_Sの
間は遮断される。

【００３０】計算装置はオン持続時間の場合に、別のパ
ラメータたとえばモータのインダクタンスＬ、モータの
抵抗Ｒ、モータ温度、回転数に依存するＥＭＦならびに
モータ電流目標値Ｉ_SOLLの所定の電流許容値Ｉを考慮す
る。

【００３１】図１５は、作用されたブリッジ分岐のトラ
ンジスタＴｒ３のクロック制御中に、中間回路において
測定された電流Ｉ_ZKを示す。

【００３２】図１６に本発明の方法を実施するためのブ
ラシレス直流電流駆動部のブロック図が示されている。
この駆動部は、永久磁石の回転子と３つの相巻線を有す
るブラシレス直流電流モータ１の等価回路を示す。直流
モータ１には公知の様に回転子位置発信器６が配属され
ており、この発信器は転流時点を定める転流信号を供給
する。直流モータ１の直流電圧・中間回路・変換器２
は、電源側の転流器モジュール８および機械側の電力段
７から構成されている。電力段７は３相回転電流ブリッ
ジとして構成されている。定量化された直流電圧Ｕ_ZKを
有する直流電圧・中間回路５において、電流測定装置４
を用いて、直流電圧・中間回路５における電圧が、電位
を用いないで測定される（直流電圧・中間回路５におけ
る単一電流測定）。

【００３３】回転子位置発信器６のディジタル信号は回
転数実際値として用いられ、さらに回転数実際値準備処
理装置（Ｄ／Ａ変換器）９によりアナログ電圧へ変換さ
れる。回転数実際値検出のためには外部の回転計が必要
とされないため、このことは著しくコストのかかる解決
手段を提供する。回転数目標値は目標値発生器１０によ
り供給される。回転数調整は公知の様に、回転数調整器
１１（通常はＰＩ調整器）、電流制限器１２および値形
成器１３を用いて、行なわれる。回転数調整器は、回転
数調整器に所属する電流調整器のためのモータ電流の目
標値を供給する。

【００３４】モータ電流の実際値は前述のように、直流
電圧・中間回路５における電流測定装置４を用いて測定
される。発電機としての作動において電流調整器１４は
２点電流調整器として動作する。モータ電流が電流調整
器ヒステリシス領域の上限に達すると、電力段７のパワ
ートランジスタ−これらは制御論理回路１５および回転
方向切り換え制御装置１６の信号に応じて制御される−
がオフにされる。さらに電流調整器ヒステリシス領域の
下限を下回わると、前記のパワートランジスタはオンに
される。

【００３５】電流調整器には値形成器１３により常に正
の出力電圧が導びかれるため、回転方向切り換え制御装
置１６の極性検出装置１９は、極性変化を信号化する。
次にこの回転方向変換制御装置１６は出力段７のパワー
トランジスタの相応の別の作動モードへの切り換え制御
を始動する。回転方向切り換え装置１６と電力段７との
結合はドライバ段１７を介して行なわれる。

【００３６】制御電子装置１８は入力信号として電流設
定値、電流実際値、目標回転方向および回転子発信器の
信号に関する情報を得る。これらから実際回転数と実際
回転方向が求められる。制御電子装置１８においてこの
情報を用いて“オフ”時間ｔ_Sが求められる。

【００３７】算出された電流調整オフ時間は時間発生器
２１のレジスタの中へ書き込まれる。制御線路２２を介
して電流調整器１４は制御電子装置１８から、その都度
の作動モードに関する情報を得る；例えば電流調整器１
４には、発電機としての作動において論理“１”が現わ
れ、モータとして作動においては論理“０”が現われ
る。制御線路２２が“０”へ置かれると、電流調整器
１４が実質的にヒステリシス無く動作する。作用された
ブリッジ分岐の両方の半導体弁の一方だけをクロック制
御するための信号は、ドライバ段１７へ達する。電流調
整器の“オフ”信号は制御線路２３を介して時間発信器
２１をトリガする。トリガ信号は時間発信器２１の出力
信号と共にオア素子２４へ与えられる。算出された“オ
フ”時間ｔ_Sに応じてその都度に、作用されたブリッジ
分岐の両方のトランジスタの一方が、モータ電流目標値
Ｉ_Refに達した場合に、オフにされる。

【００３８】データ線路２２が“１”へ置かれると、
“オフ時間”ｔ_S＝０が時間発信器２１の中へ与えられ
る。そのため電流調整器１４が、ヒステリシスを有する
２点電流調整器として動作する：作用されたブリッジ分
岐の両方のトランジスタは、上側電流限界値に達した場
合にオフにされ、下側電流限界値に達した場合にオンに
される。

【００３９】図１６に本発明の方法が、発電機としての
作動において両方のトランジスタがクロック制御される
実施例として示されている。この方法は、モータが通常
の様にモータとしての作動において運転され、さらにオ
フの際にだけ短時間は発電機としての作動において運転
される時に、重要である。この場合、制動中に著しい騒
音発生が短時間あらわれるがほとんど障害を受けない。
反対に駆動の一方が常に発電機としての作動において運
転されると、このモータの騒音発生が騒音レベルの高さ
を定める。この場合、半導体弁の一つだけのクロック制
御が著しく有利であると示されている。

【００４０】図１７に阻止の制御のための流れ図が、モ
ータとしての作動に対しても発電機としての作動に対し
ても示されている。制御は図１６に示された制御電子装
置１８を介して行なわれる。

【００４１】プログラム点２５において、新たな回転数
実際値が供給されると、直ちにプログラムがスタートさ
れる。２６において、モータとしての作動が行なわれて
いるか、または発電機としての作動が行なわれているか
が、判定される。駆動がモータとしての作動において動
作する時は、プログラム点２７においてモータの調整器
がオンにされる。２９で表に準備されていた“オフ”時
間ｔ_Sが時間発信器２１の中へ入力される。

【００４２】駆動が発電機としての作動において動作す
る場合は、３３において発電機の調整器がオンにされ
る。続いて３４で“オン”時間ｔ_eが算出される。この
“オン”時間ｔ_eはモータとしての作動における“オ
フ”時間ｔ_Sと同様に、回転数だけに依存しない。例え
ば“オン”時間ｔ_eのまたは“オフ”時間ｔ_Sの算出の場
合にこの値の、モータのインダクタンスＬ、オフの抵抗
Ｒ、モータの温度Ｔにまたは例えば電流許容値Ｉにも対
する依存性も、電流目標値Ｉ_SOLLを求めるために考慮で
きる。３５において“オン”時間が表から時間発信器２
１の中へ入力される。３６において“オン”時間ｔ_eの
終了後の電流実際値がモータ電流Ｉ_Mの限界値Ｉ_Grと一
致したか否かが、検査される。一致しない場合は３７に
おいて補正された“オン”時間ｔ_e _KOrrが算出される。
このプログラム点は、この補正された時間ｔ_e _KOrrの終
了後に電流実際値がモータ電流Ｉ_Mの限界値Ｉ_Grと一致
する迄、連続点に経過する。この一致に達するかまたは
新たな回転数実際値ｎ_IStが供給されると、プログラム
が３８においてスタートへ戻る。

【００４３】

【発明の効果】本発明の構成により、トランジスタの寿
命が高まると共にさらにモータの騒音が低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の実施例のモータとしての作動中
の電流形成中の駆動回路を示す図である。

【図２】本発明の方法の実施例のモータとしての作動中
の電流消滅中の駆動回路を示す図である。

【図３】モータとしての作動の場合の下側回転数領域に
おける１つの相巻線における電流経過図である。

【図４】モータとしての作動の場合の上側回転数領域に
おける１つの相巻線中の電流経過図である。

【図５】モータとしての作動の場合の直流電圧・中間回
路における電流経過図である。

【図６】本発明の方法の実施例によるモータとしての作
動におけるスタート後のまたは転流後のモータ電流の経
過を示す図である。

【図７】本発明の方法の実施例によるモータとしての作
動における直流電圧・中間回路における電流経過図であ
る。

【図８】発電機としての作動の場合の１つの相巻線にお
ける電流経過図である。

【図９】発電機としての作動の場合の直流電圧・中間回
路における電流経過図である。

【図１０】発電機としての作動における電流形成中の本
発明の方法の実施例による駆動回路図である。

【図１１】発電機としての作動における電流消滅中の本
発明の方法の実施例による駆動回路図である。

【図１２】トランジスタのクロック制御の場合の発電機
としての作動の場合の直流電圧・中間回路における電流
経過図である。

【図１３】トランジスタのクロック制御の場合の発電機
としての作動に対する直流電圧・中間回路における電流
経過図である。

【図１４】本発明の方法の実施例による発電機としての
作動におけるスタート後のまたは転流後のモータ電流の
経過図である。

【図１５】本発明による方法の実施例の発電機としての
作動における直流電圧・中間回路における電流経過図で
ある。

【図１６】本発明の方法による直流電流駆動装置のブロ
ック図である。

【図１７】遮断制御の場合の流れ図である。

【符号の説明】

１直流モータ２直流電圧・中間回路・変換器（変換器）３直流電圧源４電流測定装置５直流電圧・中間回路６回転子位置発信器７電力段８転流モジュール９回転数・実際値・準備処理装置（ＤＡＣ）１０目標値発生器１１回転数調整器１２電流制限器１３値形成器１４電流調整器１５制御論理回路１６回転方向変換制御装置１７ドライバ段１８制御電子装置１９極性検出器２０遮断装置２１時間発信器２２制御線路２３制御線路２４オア素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヘルムートマイヤードイツ連邦共和国ヴァインハイムムルトリング 41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラシレス直流モータの相巻線における
モータ電流の調整方法であって、この場合、個々の相巻
線は、個々のブリッジ分岐におけるスイッチング可能な
半導体弁とこれらに並列に接続されているフリーホイー
ルダイオードとを有する電子的に制御可能な直流電圧・
中間回路・変換器を介して、電流が流されるようされて
おり、さらにモータ電流の実際値検出が前記の直流電圧
・中間回路においてだけ行なわれる形式のモータ電流の
調整法において、モータとしての作動においてモータ電
流（Ｉ_M）の目標値に達した場合に、作動されたブリッ
ジ分岐のスイッチング可能な半導体弁（Ｔｒ
１，．．．，Ｔｒ４）だけが、回転数に依存する持続時
間（ｔ_S）の間は遮断されることを特徴とするブラシレ
ス直流モータのモータ電流の調整法。
【請求項２】発電機としての作動においてモータ電流
（Ｉ_M）の目標値に達した場合に、作動されたブリッジ
分岐における両方のスイッチング可能な半導体弁（Ｔｒ
１，Ｔｒ４ないしＴｒ２，Ｔｒ３）が、遮断されるよう
にした請求項１記載の方法。
【請求項３】発電機としての作動において、作動され
たブリッジ分岐のスイッチング可能な半導体弁（Ｔｒ
１，．．．，Ｔｒ４）だけが投入接続されるようにした
請求項１記載の方法。
【請求項４】一方の持続時間（ｔ_S）がまたは他方の
持続時間（ｔ_e）が、モータの別の作動状態量に依存し
て設定されるようにした請求項１又は３記載の方法。
【請求項５】モータの投入接続後のまたは転流後の持
続時間（ｔ_e）が、第１の測定可能なモータ電流実際値
（Ｉ_ISt）がモータ電流目標値（Ｉ_SOLL）のできるだけ
近傍に存在するようにした請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】作動されたブリッジ分岐のスイッチング
可能な半導体弁（Ｔｒ１，．．．，Ｔｒ４）が、最小オ
フ時間（ｔ_aUS _min）の間は遮断されるようにした請求
項５記載の方法。
【請求項７】持続時間（ｔ_e）の終了の際に、作動さ
れたブリッジ分岐の半導体弁（Ｔｒ１，．．．，Ｔｒ
４）が遮断されるようにし、さらに中間回路において測
定されたモータ電流実際値（Ｉ_ISt）が記憶されるよう
にし、さらにこのモータ電流実際値（Ｉ_ISt）がモータ
電流目標値（Ｉ_SOLL）と比較されるようにし、モータ電
流実際値（Ｉ_ISt）がモータ電流目標値（Ｉ_SOLL）から
偏差すると、補正値（Ｋ）が求められるようにし、該補
正値が、作動されたブリッジ分岐のスイッチング可能な
半導体弁（Ｔｒ１，．．．，Ｔｒ４）の後続の投入接続
時間（ｔ_e _KOrr）の値選定の中へ関与するようにした請
求項３記載の方法。
【請求項８】前もって設定された下側限界値（Ｉ_Gr）
に達した場合に、作動されたブリッジ分岐のスイッチン
グ可能な半導体弁（Ｔｒ１，．．．，Ｔｒ４）が、補正
された持続時間（ｔ_e _KOrr）の間は投入接続されるよう
にした請求項７記載の方法。
【請求項９】発電機としての作動とモータとしての作
動との間の切り換え点が、ｎ＝０ｍｉｎに存在するの
ではなく、発電機領域における低い回転数にあるように
した請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】作動されたブリッジ分岐のスイッチン
グ可能な半導体弁（Ｔｒ１，Ｔｒ４ないしＴｒ２，Ｔｒ
３）が、転流のたび毎に交番的に遮断（モータとしての
作動）されるか、または投入接続（発電機としての作
動）されるようにした請求項１又は３記載の方法。
【請求項１１】電流形成が交番的に、上側の回路（Ｖ
３，Ｔｒ１ないしＶ１，Ｔｒ３）を介して、または下側
の回路（Ｔｒ４，Ｖ２ないしＴｒ２，Ｖ４）を介して行
なわれる請求項３記載の方法。