JPH06178588A - 位置センサレス・ブラシレスｄｃモータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全運転域で逆起電力の検出がない場合でも、
転流を確実にして全運転域での安定駆動を可能とし、負
荷変動時でも高効率運転を可能とする。 【構成】 固定子巻線の逆起電力を検出する逆起電力検
出回路と、逆起電力検出回路の出力により回転数を判定
する回転数判定回路と、前記双方の回路の出力に基づき
転流タイミングを判定し、逆起電力検出回路からの検出
出力を順次一時的に記憶し逆起電力検出回路からの検出
出力がない時には記憶された直前の検出出力により転流
タイミングを判定する位相判定回路とを備え、高回転域
で逆起電力の検出がない時でも確実な転流を可能とす
る。また、予めマップ化されたデータにより制御デュー
ティ比と回転数に応じた負荷トルクを決定する負荷トル
ク判定手段と、負荷トルクと回転数に応じた適切な位相
シフト量を予め設定された補正テーブルに基づき選択す
る位相シフト量選択手段を備え、高効率運転を可能とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転子の回転に伴って
固定子巻線に発生する逆起電力を利用して固定子巻線へ
の転流信号を得る位置センサレス・ブラシレスＤＣモー
タの制御装置に関し、特に、低速から高速までの全運転
域で安定した回転をさせ、また高効率回転させる場合に
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、回転子の回転に伴って固定子巻線
に発生する逆起電力を利用して固定子巻線への転流信号
を得、位置検出器を不要とした位置センサレス・ブラシ
レスＤＣモータの駆動方式が提案されている（鈴木、小
笠原、赤木「位置センサレス・ブラシレスＤＣモータの
一構成法」昭和６３年電気学会産業応用部門全国大会Ｎ
ｏ．３４）。

【０００３】この種の駆動方式では、１２０度通電形の
電圧形インバータ回路（モータ駆動回路）を主回路に用
いたチョッ パ制御により速度制御を行なう構成となっ
ている。すなわち、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の固定子巻線に回
転子の回転に伴って生ずる各相の逆起電力ｅ_a、ｅ_b、ｅ
_cと、インバータ回路の一対のトランジスタに印加され
る駆動信号との関係により、各相は電気角３６０゜期間
内に６０゜×２回の開放期間（トランジスタに駆動信号
が印加されない期間で開放相と称する）を有する。

【０００４】そして、このような駆動方式においてモー
タを駆動するには、始動シーケンスに基づいて、まず任
意の励磁パターンの駆動信号により一定期間励磁し、回
転子を励磁パターンに対応した位置に移動して位置を確
定させ、次に任意の転流信号を与えて励磁パターンを切
換えることによりモータを回転させる。そして、この時
のモータの回転に伴う固定子巻線に発生する逆起電力に
基づいて結果的に回転子の位置が検出される。すなわ
ち、回転子の回転により固定子巻線に逆起電力が発生す
ると、逆起電力により、開放相の端子電圧が変化し、Ｐ
側の還流ダイオードのアノード電位が基準電圧Ｅｄ⁺よ
りも高くなると、又は、Ｎ側の還流ダイオードのカソー
ド電位が基準電圧Ｅｄ^-よりも低くなると、還流ダイオ
ードが導通状態となる。したがって、開放相のダイオー
ドの導通状態を検出することにより、現在の励磁パター
ンのモードが検出でき、結果的には回転子が検知された
ことになる。現実的には、現在のモードを検出するモー
ド検出回路により、基準電圧Ｅｄと各ダイオードの端子
電圧を比較することにより、各ダイオードの導通状態を
検出している。

【０００５】また、開放相のダイオードの導通状態は、
６０度の開放期間のうち、３０度付近で検出される。す
なわち、導通状態は略３０度の進み位相で検出される。
このため、制御回路により、次の転流を行うために各相
とも一様に略３０度位相を遅らせて（位相シフト）駆動
信号を形成し、この駆動信号によりチョッパ制御を行な
う構成とされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の位置センサレスブラシレスＤＣモータの駆動方
式においては、基本的には、ＰＷＭデューティのチョッ
プオフ期間を利用して逆起電力を検出しているので、回
転数が高回転領域になると、高いデューティとなるため
逆起電力を検出する開放相の期間が狭まり、逆起電力の
検出がうまくできない場合が生ずる。

【０００７】逆起電力の検出がうまくできないと、検出
信号の出力が遅れ、正常な位相での転流ができなくな
り、最悪の場合には、転流されずに、駆動停止に至って
しまう。その結果、高回転域でモータが停止してしまう
と、磁石を減磁する電流が流れ、磁石の性能を低下させ
てしまうというモータにおける致命的な問題を惹起す
る。 また、上記従来の駆動方式においては、検出され
た回転数に基づいて位相シフト量を算出していたので、
同一回転数で運転していても、大きな負荷トルクの変動
が生じると、転流すべき基準点が不正確となって転流時
点が不適切になり、この結果、転流時点での無効な電流
が増大し、モータの力率が低下し、モータ効率が悪化す
るという不具合が生じたり、回転不調を生ずるおそれが
あった。

【０００８】そこで、本発明は、モータの駆動時に逆起
電力の検出がなされない場合でも、転流が確実に行わ
れ、安定したモータの駆動を可能とし、また、負荷の大
きさや変動によっても効率のよい運転ができる位置セン
サレス・ブラシレスＤＣモータの制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１請求項に係る位置セ
ンサレス・ブラシレスＤＣモータの制御装置は、チョッ
パ制御によりブラシレスＤＣモータを回転駆動するモー
タ駆動回路と、回転子の回転に伴ってＵ、Ｖ、Ｗ各相の
固定子巻線に発生する逆起電力を検出する逆起電力検出
回路と、この逆起電力検出回路からの検出出力に基づき
モータの回転数を判定する回転数判定回路と、前記逆起
電力検出回路および回転数判定回路とからの出力に基づ
きＵ、Ｖ、Ｗ各相の回転数に対応した転流タイミングを
判定するとともに、前記逆起電力検出回路からの検出出
力を順次一時的に記憶し前記逆起電力検出回路からの検
出出力がない時には記憶された直前の検出出力に基づい
て転流タイミングを判定する位相判定回路と、この位相
判定回路からの出力に基づいて前記モータ駆動回路に駆
動信号を出力する駆動信号形成回路とを備えた構成とさ
れている。また、前記位相判定回路が、前記逆起電力検
出回路からの各相の逆起電力検出出力を順次一時的に記
憶する記憶部と、前記逆起電力検出回路からの検出出力
がない時には前記記憶部に記憶された直前の逆起電力検
出出力を呼出す入力検出部とを有し、さらに、前記位相
判定回路の入力検出部を、前記記憶部に記憶された各相
の直前の逆起電力検出出力のうち、任意の相の逆起電力
検出出力を呼出す構成とし、或いは、前記位相判定回路
の入力検出部を、前記記憶部に記憶された各相の直前の
逆起電力検出出力のうち、同相の逆起電力検出出力を呼
出す構成としている。更に、前記位相判定回路の記憶部
に記憶される逆起電力検出出力としては、検出された回
転数に対応して平均化された直前の逆起電力検出出力を
記憶させるようにした。

【００１０】第６請求項に係る位置センサレス・ブラシ
レスＤＣモータの制御装置は、チョッパ制御によりブラ
シレスＤＣモータを回転駆動するモータ駆動回路と、回
転子の回転に伴ってＵ、Ｖ、Ｗ各相の固定子巻線に発生
する逆起電力を検出する逆起電力検出回路とを備え、各
相コイルに発生する逆起電力に基づき転流信号を得てモ
ータを回転駆動させる位置センサレス・ブラシレスＤＣ
モータの制御装置であって、回転数と負荷トルクとの関
係を予めマップ化したデータに基づいてチョッパ制御の
デューティ比と回転数に応じた負荷トルクを決定する負
荷トルク判定手段と、前記負荷トルクと回転数に応じた
位相シフト量を、予め設定された位相シフト量補正テー
ブルに基づいて選択する位相シフト量選択手段とを備
え、回転数と負荷トルクに応じた位相シフト量でモータ
駆動する構成とされている。

【００１１】

【作用】第１請求項に係る位置センサレス・ブラシレス
ＤＣモータの制御装置によれば、回転子が回転すると、
各相の固定子巻線に逆起電力が発生し、この逆起電力に
より開放相の還流ダイオードに電流が流れ始め導通状態
となり、この導通状態の還流ダイオードの電流の流れ始
めが逆起電力検出回路により検出される。回転数判定回
路では、逆起電力検出回路からの検出出力に基づいて現
在のモータの回転数が判定される。位相判定回路では、
逆起電力検出回路からの検出出力および回転数判定回路
からの出力に基づいて、ＰＷＭ励磁パターンのモードが
検出されるとともに、略３０度進み位相の各相の転流タ
イミングが検出されて各相の転流タイミングが各相毎に
判別され、各相の進み位相量に応じて位相を遅らせる位
相シフトが行なわれた出力が送出される。

【００１２】そして、位相シフトされた各相の転流タイ
ミングに基づいて駆動信号形成回路により駆動信号が形
成され、モータ駆動回路により固定子巻線が励磁され
る。この場合、上記位相判定回路では、逆起電力検出回
路からの検出出力が入力されたかが検出されると同時
に、入力された検出出力が順次一時的に記憶され、もし
も、逆起電力検出回路からの検出出力が入力されなかっ
た時には、一時的に記憶された直前の検出出力に基づい
て位相が判定され、直前の検出出力に基づいた転流タイ
ミングの出力が駆動信号形成回路に送出される。

【００１３】したがって、例えば、モータの高速回転時
などのように、逆起電力検出回路により逆起電力が検出
できず、検出出力が判定回路に入力されなかった時で
も、正常な位相で確実に転流が可能となり、モータが回
転停止したり、モータの回転停止に伴い励磁電流が流れ
て磁石の性能低下を生ずることを防止できる。

【００１４】また第６請求項に係る位置センサレス・ブ
ラシレスＤＣモータの制御装置によれば、モータの運転
時には、予め設定されたモータ回転数と負荷トルクに応
じた位相シフト量が設定されたデータ・テーブルに基づ
いて位相シフト量が決定されるので、モータの全運転領
域において、それぞれの領域の負荷トルクと回転数に応
じた最適な位相シフト量を設定でき、最適なタイミング
で転流できるとともに、転流点での無効な電流が抑制さ
れることになり、モータとしての力率が高まり、高効率
な運転が可能となる。

【００１５】また、外部要因により回転数および負荷ト
ルクが変動した場合にも、この変動に追尾した最適な位
相シフト量が選定できるので、この場合の転流点での無
効な電流が抑制される。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は、本実施例に係る位置センサレス・ブラシ
レスＤＣモータの制御装置の回路構成図、図２はブラシ
レスＤＣモータを駆動する１２０゜通電電圧形インバー
タ回路（モータ駆動回路）を示している。図２に示すよ
うに、ブラシレスＤＣモータ１は、回転子２と固定子３
とからなり、固定子３にはＵ、Ｖ、Ｗの３相の巻線が装
着され、回転子２には永久磁石により４極の磁極が形成
されている。インバータ回路４は、各々還流ダイオード
Ｄａ⁺、Ｄｂ⁺、Ｄｃ⁺が接続されたＰ側のトランジスタ
Ｔａ⁺、Ｔｂ⁺、Ｔｃ⁺と、各々還流ダイオードＤａ^-、Ｄ
ｂ^-、Ｄｃ^-が接続されたΝ側のトランジスタＴａ^-、Ｔ
ｂ^-、Ｔｃ^-とから構成されている。

【００１７】また、インバータ回路４のＰ側のトランジ
スタとΝ側のトランジスタとを一組組合せてチョッパ制
御を行なうことにより、３相の直流電流を、各相の巻線
のうち選択的に２つの巻線に順次通流して磁界を形成し
て回転子を回転駆動させ、モータ１の各巻線に発生する
逆起電力を検出する制御回路を備えている。この制御回
路では、図３に示すように、モータ１の正常回転を継続
させるための励磁パターンに対応した駆動信号の出力パ
ターンモードが５〜０に予め設定され、各励磁パターン
と転流タイミング検出相および導通ダイオードとの関係
は図３に示す関係となり、この順に転流することにより
モータが回転駆動され、そして、モータ１の各巻線に発
生する逆起電力に基づいて、インバータ回路４の各還流
ダイオードの導通状態が判断される。

【００１８】さらに、制御回路には、モータ１の各巻線
に発生する逆起電力を検出する逆起電力検出回路５と、
この逆起電力検出回路５からの検出出力に基づいて、モ
ータ１の回転数を判定する回転数判定回路６と、この回
転数判定回路６と逆起電力検出回路５からの検出出力に
基づいて、各相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗのうち、どの相の巻線に
発生した逆起電力かを判断して、各々の転流タイミング
を判定し位相シフト量だけシフトした転流信号を出力す
る位相判定回路７と、位相判定回路７から出力される転
流タイミングに基づいて６ステップの信号を形成し、イ
ンバータ回路４のＰ側とＮ側のトランジスタをチョッパ
駆動する駆動信号を形成する駆動信号形成回路１０と、
駆動信号を増幅して各トランジスタへ出力する増幅器１
１とを備えている。

【００１９】また、上記位相判定回路７には、逆起電力
検出回路５からの検出出力があったかを検出する入力検
出部８と、逆起電力検出回路５からの検出出力を記憶す
る記憶部９とを備えている。上記入力検出部８は、逆起
電力検出回路５からの検出出力があると、入力された検
出出力を、各相毎に順次上記記憶部９に記憶させ、逆起
電力検出回路５からの検出出力がない時には、記憶部９
に記憶された直前の検出出力を呼出し、この呼出された
検出出力に基づいて位相の判定が行なわれる。

【００２０】次に、上記構成の制御装置によりモータを
運転制御する場合について、図４に示すフローチャート
に基づき説明する。

【００２１】モータ１を起動するには、ステップＳ１
で、一定の励磁パターンでモータ１の固定子巻線を励磁
し、例えば、図３に示す６つの励磁パターンのうち、モ
ード５の励磁パターンとなるように、インバータ回路４
のトランジスタＴａ+とＴｂ-とを組合せてチョッパ制御
を行ない、電流を通流する。そして、そのままの通電状
態を０．８秒間保持し、回転子２が電気角で最大１８０
度正方向或いは逆方向へ回転して固定され、回転子の位
置が確定する。この状態から、他の巻線に電流を切換え
る転流を行なう。この場合の転流は、励磁パターンのモ
ードがモード５から２つ進めたモード３となるように、
インバータ回路４のトランジスタＴｂ⁺とＴｃ^-とを組合
せた転流が行なわれる。したがって、回転子２は、電気
角で正転方向へ１２０度進んだモード３の励磁パターン
に伴って正転起動して加速される。この起動時の加速の
度合は、通電する電流値の大きさと負荷の状態により決
定され、本実施例では例えば起動の瞬間時５Ａ程度で、
位置センサレス運転に必要な逆起電力を発生できる回転
速度に達する。

【００２２】上記起動時の転流により回転子が回転する
と、固定子巻線に逆起電力が発生し、ステップＳ２にお
いて、開放相Ｕ−相のダイオードＤａ^-の導通状態が逆
起電力検出回路５において検出される。即ち、回転子２
が正常回転であれば、ダイオードの順方向電圧降下を所
定値に設定する基準電圧Ｅｄ（Ｅｄ⁺，Ｅｄ^-）と各ダイ
オードの端子電圧とを比較して、ダイオードＤａ^-の導
通状態が検出され、この導通状態のダイオードＤａ^-に
より、現在の励磁パターンモードが検出される。この逆
起電力検出回路５により検出された検出出力は、順次、
回転数判定回路６および位相判定回路７に入力される。

【００２３】回転数判定回路６では、逆起電力回路５か
らの検出出力に基づいて回転数が判定される（Ｓ３）。
また、位相判定回路７では、入力検出部８により、逆起
電力検出回路５からの検出出力があったかが判別され
（Ｓ４）、検出出力があった場合には記憶部９に各相毎
に順次検出出力が記憶される（Ｓ５）。これとともに、
逆起電力検出回路５からの検出出力と回転数判定回路６
からの検出出力に基づいて、転流タイミングを検出し転
流タイミングに応じて位相を遅らせた転流信号が形成さ
れ、駆動信号形成回路１０に転流信号が送出される（Ｓ
７）。

【００２４】つまり、逆起電力検出回路５では、逆起電
力が６０度の開放期間の略３０度付近で検出されること
から、次の励磁パターンモード２の正規の転流点より位
相が略３０度進んでいるため、位相判定回路７におい
て、転流タイミングに応じて位相を遅らせる位相シフト
が行なわれて転流信号が形成される。

【００２５】他方、検出出力が入力されない場合には、
記憶部９に記憶された各相毎の直前の検出出力を呼出し
（Ｓ６）、直前の検出出力に基づいて位相シフトを行な
い、転流信号が形成される（Ｓ７）。

【００２６】そして、駆動信号形成回路１０において、
これらの転流信号に基づいて一組のトランジスタを駆動
する駆動信号が形成され（Ｓ８）、ステップＳ９でセン
サレス運転が継続され、運転時にはステップＳ２〜Ｓ９
が繰返えされる。

【００２７】したがって、特に、高速回転域において、
ＰＷＭオフ期間が狭くなり逆起電力の検出がうまくでき
ない時でも、一時的に記憶された直前の検出出力に基づ
いて位相が判定され、直前の検出出力に基づいた転流信
号が得られるので、回転数に応じた正常な位相での転流
が可能となり、高速回転でのモータ駆動停止という最悪
の事態の発生を防止でき、減磁電流による磁石の性能低
下を防止できる。

【００２８】尚、上記実施例では、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相のシ
フト量が異なることを前提として、位相判定回路の記憶
部には各相毎に逆起電力検出回路からの検出出力を記憶
するようにしたが、これに限られることはない。例え
ば、各相のシフト量に大差ない場合には、異なる相の記
憶された検出出力を呼出して用いるようにしてもよい。
また、記憶部に記憶する際に、平均速度に対応した平均
的な検出出力を記憶部に記憶し、これを用いるようにし
てもよい。

【００２９】次に、本発明の他の実施例を図５ないし図
８に基づき説明する。本実施例の位置センサレス・ブラ
シレスＤＣモータの制御装置は、モータ回転数とデュー
ティ比から判別される負荷トルクとにより、適切な位相
シフト量を設定することによって、モータのより高効率
化を図ったものである。

【００３０】すなわち、図５は、本実施例に係る位置セ
ンサレス・ブラシレスＤＣモータの概略機能ブロックを
示し、ブラシレスＤＣモータ本体１と、このモータ１に
駆動電流を供給する駆動回路部２１と、このモータの実
際の駆動状況を検出し制御に用いるデータを収集する検
出回路部２２と、この検出データに基づき、要求回転数
を維持したり高効率なモータ運転が可能となるように、
上記駆動回路部２１を制御する制御回路部２３とから構
成されている。

【００３１】上記駆動部２１は、後述する制御回路部２
３からのデューテイ比の設定信号に基づき、チョッパ切
換えおよびデューテイ比を切換えるチョッパ信号発生回
路２４と、同制御回路部２３からの転流信号に基づき、
転流モードを選択し出力する出力パターンモード選択回
路２５と、このモードに基づき、インバータ回路４の各
トランジスタを切換え動作させる信号を出力する駆動信
号形成回路２６と、ＤＣ電源部に接続されるとともに、
この動作信号により、トランジスタをスイッチ動作させ
て、各モータ・コイルへ励磁電流を切換え供給するイン
バータ回路４とから構成されている。すなわち、上記制
御回路部２３からの最終的に補正処理され位相シフト量
により決まるタイミングで出力される転流信号に基づ
き、出力パターンモード選択回路２５から、次の励磁パ
ターンモードが出力されるようになっている。次に、こ
のモードに基づき、駆動信号形成回路２６から、インバ
ータ回路４の各トランジスタを切換え動作させる信号が
出力される。そして、インバータ回路４により、各コイ
ル部にモードに従い励磁電流が切換え供給されて、モー
タ１が回転駆動されるようになっている。また、チョッ
パ信号発生回路２４は、制御回路部２３からのチョッパ
切換指令およびモータの回転速度を指示するデューテイ
比設定信号に基づき、チョッパ信号を発生し、駆動信号
形成回路２６に出力している。

【００３２】上記検出回路部２２は、インバータ回路４
からの各コイル部への供給線に並列接続され、モータ１
の各モータ・コイルの逆起電力を還流ダイオードの導通
状態により判別し、これによりモータ・コイルへの電流
供給状態を判定するモード判定回路２８と、この判定回
路２８からのモード信号に基づき、転流信号の基準ポイ
ントとなる検出ポイントを判別する、基準ポイント判別
回路２９とから構成されている。

【００３３】上記制御回路部２３は、モータ装置の外部
などに設けられて使用者などにより操作が指示入力さ
れ、これに応じた要求値が出力されるコントローラ３０
と、このコントローラ３０と上記検出部に接続されたマ
イクロコンピュータ３１とから構成されている。そし
て、このマイクロコンピュータ３１は、各入力信号をデ
ジタル変換するＡ／Ｄ変換器、Ｉ／Ｏポート、ＣＰＵ、
メモリなどを備え、コントローラ３０からの要求値や、
検出部からの回転数と負荷トルクに基づき、適切な位相
シフト量を設定するようになっている。

【００３４】すなわち、このマイクロコンピュータ３１
において、コントローラ３０からの要求速度指令に基づ
く回転速度は、一定に維持されるように、マイクロコン
ピュータ３１内の別内蔵プログラムにより、自動制御さ
れている。具体的には、実際のモータ回転数を検出し、
この回転数と要求回転数との差を判別し、この差を減少
させるようにデューティ比を修正変更することによっ
て、モータ１への供給電圧を増減させ、モータ１を要求
回転数になるように制御している。これは、一般に、Ｄ
Ｃモータは、図６の（ａ）に示すように、励磁コイルに
供給される電圧値が高低に変化すると、モータ回転数が
正比例して、増減する。これを利用して、チョッパ制御
により、モータへの平均供給電圧を加減して、モータの
回転速度を制御している。したがって、外部要因による
モータ負荷の変動や、要請される回転数の変更により、
実際の回転数が要求回転数に合わなくなった場合には、
このデューテイ比が、回転数の差に応じて、新たに再設
定される。つまり、このデューテイ比は、回転数を維持
するために、負荷トルクの影響が反映されたものとなっ
ている。

【００３５】そして、このようにマイクロコンピュータ
３１内部で設定されたデューテイ比と、検出された回転
数により、本実施例の負荷トルクと回転数に応じた適切
な位相シフト量となるような処理が、同マイクロコンピ
ュータ３１内部で行なわれている。

【００３６】すなわち、図６の（ｂ）を参照すると、こ
の種のＤＣモータにおいては、供給電圧が一定の場合に
は、回転速度と負荷トルクとは、互いに逆比例の関係に
ある。つまり、これらのどちらか一方が確定できれば、
他方が判定できることになる。したがって、供給電圧と
回転数とを判別できれば、負荷トルクを判定できること
になる。そして、本実施例においては、この回転数を規
定する電圧値をチョッパ制御により、増減している。す
なわち、この電圧値の設定は、デューティ比により行な
われている。したがって、このデューティ比と、回転数
に応じた負荷トルクは容易に判定できる。つまり、この
デューテイ比を電圧値に換算することなく、直接、デュ
ーテイ比と回転数から、負荷トルクを判定することが可
能である。

【００３７】そして、各モータの大きさ重量等により異
なることが予想される、この実際の負荷トルクと回転数
に対応した適切な位相シフト量のデータは、予め実験な
どにより、収集され設定されている。すなわち、図７
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、各回転数におい
て、負荷トルクの変化に応じて、位相シフト量を同図中
に示される実線カーブのように補正するようになってい
る。具体的には、各回転数において、負荷トルクが、２
Ｎｍ以上の場合、１０００ｒｐｍ時には、通常時の回転
数による位相シフト補正量から電気角で−１０゜の位相
シフト量となり、３５００ｒｐｍ時には、−５゜とな
り、７０００ｒｐｍ時には、−８゜となるように、各回
転数と負荷トルクによって、位相シフト量が設定されて
いる。そして、このようなデータ・テーブルが、上述し
たマイクロコンピュータ３１のＲＯＭ等のメモリに予め
登録されている。つまり、回転数と負荷トルクとの２要
素により表される２次元座標系の交点に最適な位相シフ
ト量が記録され、この位相シフト量を、これらの２要素
により較差照合して参照するようになっている。

【００３８】次に、このような位置センサレス・ブラシ
レスＤＣモータの制御装置によりモータを駆動制御する
動作を、図８に示すフローチャートにより説明する。

【００３９】まず、ステップＰ１０１において、モータ
回転数が、検出回路部２２から読込まれる。次に、ステ
ップＰ１０２では、このマイクロコンピュータ３１内部
で処理設定されているデューテイ比と、回転数から直
接、負荷トルクを判定する。そして、ステップＰ１０３
では、この負荷トルクと回転数に基づき、予め用意され
たメモリに格納された補正データ・テーブルを参照し
て、最適な位相シフト量を設定する。さらに、ステップ
Ｐ１０４に進み、この設定された位相シフト量に基づい
た、実際に転流信号と出力する時間を決定するためのマ
イクロコンピュータ３１のタイマ時間が設定され、タイ
ムカウントが開始される。そして、ステップＰ１０５
で、このタイムがカウントされる。次に、ステップＰ１
０６では、このタイマ時間の経過が判定され、タイムア
ップ前の場合には、ステップＰ１０５に戻りタイムカウ
ントし続け、タイムアップの場合には、ステップＰ１０
７に処理が移行する。そして、このステップＰ１０７で
は、転流信号を出力して、この１転流サイクルの制御を
終了する。

【００４０】以上説明したように、本実施例によれば、
モータ供給電圧と回転数から負荷トルクを判別し、次
に、この負荷トルクとモータ回転数とに応じた適切な補
正位相シフト量が設定されたデータ・テーブルを予め用
意しておき、運転時に、このテーブルを参照して適切な
位相シフト量を決定しているので、モータの全運転領域
において、それぞれの領域の負荷トルクと回転数に応じ
た最適な位相シフト量を設定でき、最適なタイミングで
転流できるので、モータとしての力率が高まり、高効率
化を達成することができる。

【００４１】また、回転数および負荷トルクが大幅に変
動した場合にも、この変動に追尾した最適な位相シフト
量が選定できるので、転流点での無効な電流が抑制され
ることになり、モータの省電力化を図ることができる。

【００４２】さらに、モード信号によりモータの実回転
数を判別しているので、別途に設けていた回転数検出器
が不要となり、回路構成が簡素化されコストダウンが図
れるとともに、検出器に起因する故障の発生を防止する
ことができる。

【００４３】また、デューテイ比と回転数から負荷トル
クを判別しているので、別途に設けられていた負荷検出
器が不要となる。そして、一般的な、電子回路構成によ
りテーブルを作成することに比べて、記憶手段にテーブ
ルを保持しているので、テーブルの更新・変更が容易に
行なえ、保守や設計変更の柔軟性に富む。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モータの高回転域駆動時に逆起電力の検出がなされない
場合でも転流を確実に行なうことができるので、特に高
速回転域でも安定したモータの運転が可能となるととも
に、モータが高速回転で停止することもないので、従来
の如く、停止に伴って減磁電流が流れて磁石の性能を低
下させることを防止できる。

【００４５】また、モータ供給電圧と回転数から負荷ト
ルクを判別し、この負荷トルクとモータ回転数とに応じ
た適切な補正位相シフト量が設定されたデータ・テーブ
ルを予め用意しておき、運転時に、このテーブルを参照
して適切な位相シフト量を決定しているので、モータの
全運転領域において、それぞれの領域の負荷トルクと回
転数に応じた最適な位相シフト量を設定でき、最適なタ
イミングで転流できるので、モータとしての力率が高ま
り、高効率化を達成できる。さらに、回転数および負荷
トルクが大幅に変動した場合にも、この変動に追尾した
最適な位相シフト量が選定できるので、転流点での無効
な電流が抑制されることになり、モータの省電力消費化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係り、制御装置のブロック
構成図である。

【図２】ブラシレスＤＣモータおよびインバータ回路を
示す概略構成図である。

【図３】励磁パターンおよびそのモードを示す図であ
る。

【図４】モータの回転制御のフローチャートである。

【図５】本発明の他の実施例に係り、制御装置のブロッ
ク構成図である。

【図６】（ａ）は、ＤＣモータの回転数と電圧、（ｂ）
は、電圧と負荷トルクとの関係を示す特性図である。

【図７】図（ａ）〜（ｃ）は、各回転数における、負荷
トルクと最適位相シフト量との関係を示す図である。

【図８】最適な位相シフト量の選択処理制御を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ ブラシレスＤＣモータ ２ 回転子 ４ モータ駆動回路 ５ 逆起電力検出回路 ６ 回転数判定回路 ７ 位相判定回路 ８ 入力検出部 ９ 記憶部 １０ 駆動信号形成回路 Ｄａ⁺、Ｄｂ⁺、Ｄｃ⁺、Ｄａ^-、Ｄｂ^-、Ｄｃ^- 還流ダ
イオード Ｕ、Ｖ、Ｗ 各相の固定子巻線

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チョッパ制御によりブラシレスＤＣモー
   タを回転駆動するモータ駆動回路と、回転子の回転に伴
   ってＵ、Ｖ、Ｗ各相の固定子巻線に発生する逆起電力を
   検出する逆起電力検出回路と、この逆起電力検出回路か
   らの検出出力に基づきモータの回転数を判定する回転数
   判定回路と、前記逆起電力検出回路および回転数判定回
   路とからの出力に基づきＵ、Ｖ、Ｗ各相の回転数に対応
   した転流タイミングを判定するとともに、前記逆起電力
   検出回路からの検出出力を順次一時的に記憶し前記逆起
   電力検出回路からの検出出力がない時には記憶された直
   前の検出出力に基づいて転流タイミングを判定する位相
   判定回路と、この位相判定回路からの出力に基づいて前
   記モータ駆動回路に駆動信号を出力する駆動信号形成回
   路とを備えたことを特徴とする位置センサレス・ブラシ
   レスＤＣモータの制御装置。
2. 【請求項２】 前記位相判定回路が、前記逆起電力検出
   回路からの各相の逆起電力検出出力を順次一時的に記憶
   する記憶部と、前記逆起電力検出回路からの検出出力が
   ない時には前記記憶部に記憶された直前の逆起電力検出
   出力を呼出す入力検出部と、を有する請求項１記載の位
   置センサレス・ブラシレスＤＣモータの制御装置。
3. 【請求項３】 前記位相判定回路の入力検出部を、前記
   記憶部に記憶された各相の直前の逆起電力検出出力のう
   ち、任意の相の逆起電力検出出力を呼出す構成とした請
   求項２記載の位置センサレス・ブラシレスＤＣモータの
   制御装置。
4. 【請求項４】 前記位相判定回路の入力検出部を、前記
   記憶部に記憶された各相の直前の逆起電力検出出力のう
   ち、同相の逆起電力検出出力を呼出す構成とした請求項
   ２記載の位置センサレス・ブラシレスＤＣモータの制御
   装置。
5. 【請求項５】 前記位相判定回路の記憶部に、検出され
   た回転数に対応した直前の平均化した逆起電力検出出力
   を記憶させるようにした請求項１記載の位置センサレス
   ・ブラシレスＤＣモータの制御装置。
6. 【請求項６】 チョッパ制御によりブラシレスＤＣモー
   タを回転駆動するモータ駆動回路と、回転子の回転に伴
   ってＵ、Ｖ、Ｗ各相の固定子巻線に発生する逆起電力を
   検出する逆起電力検出回路とを備え、各相コイルに発生
   する逆起電力に基づき転流信号を得てモータを回転駆動
   させる位置センサレス・ブラシレスＤＣモータの制御装
   置であって、回転数と負荷トルクとの関係を予めマップ
   化したデータに基づいてチョッパ制御のデューティ比と
   回転数に応じた負荷トルクを決定する負荷トルク判定手
   段と、前記負荷トルクと回転数に応じた適切な位相シフ
   ト量を、予め設定された位相シフト量補正テーブルに基
   づいて選択する位相シフト量選択手段とを備え、回転数
   と負荷トルクに応じた位相シフト量でモータ駆動するこ
   とを特徴とする位置センサレス・ブラシレスＤＣモータ
   の制御装置。