JPH07255193A - ブラシレスモータの制御方法およびその装置 - Google Patents

ブラシレスモータの制御方法およびその装置

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JPH07255193A
JPH07255193A JP6068079A JP6807994A JPH07255193A JP H07255193 A JPH07255193 A JP H07255193A JP 6068079 A JP6068079 A JP 6068079A JP 6807994 A JP6807994 A JP 6807994A JP H07255193 A JPH07255193 A JP H07255193A
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brushless motor
torque
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torque change
amount
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Yoshiyuki Ohara
義之 尾原
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 円滑なトルク制御を可能とし、ブラシレスモ
ータの振動や騒音を軽減する。 【構成】 制御回路7は、回転子1aの1回転(1周
期)中を位置検出部3の出力位置検出信号に基づいて分
割された複数の区間毎に変動負荷に応じたトルク変化量
を記憶したROM7aを有し、ブラシレスモータを回転
制御する際、ROM7aのトルク変化量をもとにして各
区間における中間的なトルク変化量を演算して作成し、
各区間毎にその作成されたトルク変化量および記憶され
ているトルク変化量に基づいてブラシレスモータ1をト
ルク制御する。このトルク制御においては、PWM制御
方式の場合、ブラシレスモータ1の複数の電機子巻線に
所定電圧を印加するとともに、PWM信号の現指令PW
Mオン時間(および現指令PWMオフ時間)を各トルク
変化量で補正、設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は空気調和機の圧縮機等
に用いる直流ブラシレスモータ(以下ブラシレスモータ
と記す)の回転制御技術に係り、特に詳しくはブラシレ
スモータの変動負荷による振動を軽減するブラシレスモ
ータの制御方法およびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ブラシレスモータを圧縮機等のモータと
して利用する場合、従来においては、例えば図5に示す
制御装置を用いている。同図において、この制御装置
は、直流電源をスイッチングしてブラシレスモータ1に
印加するインバータ部2と、ブラシレスモータ1がセン
サレスである場合、同ブラシレスモータ1の電機子巻線
の端子電圧(誘起電圧)U,V,Wに基づいて回転子1
aの位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出部
3と、その位置検出信号に基づいてブラシレスモータ1
を回転制御する制御信号を出力するとともに、同制御信
号のうちの所定制御信号をチョッピングするチョッピン
グ信号を出力する制御回路(マイクロコンピュータ)4
と、このチョッピング信号により所定制御信号(例えば
Hレベル)をチョッピングするチョッピング部5と、こ
のチョッピングされた制御信号を含む制御信号によりイ
ンバータ部2の複数のスイッチング素子を駆動するドラ
イバ部6とを備えている。
【0003】上記ブラシレスモータ1の制御装置におい
ては、例えば三相四極のブラシレスモータであれば、回
転子1aの位置検出信号に基づいてπ/6毎の点弧タイ
ミングを得るとともに、この点弧タイミングで同ブラシ
レスモータ1の複数の電機子巻線への通電を切り替え、
また同印加電圧を可変して同ブラシレスモータの回転子
を所定回転数で回転制御する。
【0004】また、ブラシレスモータ1の各電機子巻線
に印加する電圧は制御回路4からのチョッピング信号の
周期(指令PWMオン時間および指令PWMオフ時間)
によっても変化し、つまりPWM制御方式におけるブラ
シレスモータ1の回転数はその指令PWMオン時間(お
よび指令PWMオフ時間)によっても可変する。
【0005】したがって、ブラシレスモータ1の回転数
を位置検出信号に基づいて算出し、この算出回転数が目
標回転数と異なっているときには、指令PWMオン時間
(および指令PWMオフ時間)を変え、つまりチョッピ
ング信号の周期を可変し、同ブラシレスモータ1の回転
数を目標回転数に調整することができる。
【0006】ところで、上記ブラシレスモータ1の変動
負荷により同ブラシレスモータ1の1回転中において回
転速度むらが発生し、この回転速度むらが振動や騒音を
発生し、配管にストレスがかかることから、ブラシレス
モータ1を回転制御する際トルク制御を行う必要があ
る。
【0007】このトルク制御の方法としては、回転子1
の1回転中(1周期中)を複数区間に分割し、例えば三
相四極のブラシレスモータであれば1周期を12等分し
(図6に示す)、各区間(π/6)毎に変動負荷に対応
して12個のトルク変化量(図7に示す矩形波;トルク
制御量)を決定し、このトルク変化量(トルクデータ)
のパターンを予め記憶しておく。なお、図7に示すよう
に、そのトルク変化量は同図の破線曲線に示す負荷トク
ルを打ち消すように設定されている。
【0008】そして、ブラシレスモータ1をPWM制御
方式で回転制御する際、制御回路4はトルク変化量を加
味したPWM信号(制御信号およびチョッピング信号)
を出力する。これにより、ブラシレスモータ1の回転制
御において、一定量のトクル制御を行うことができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ブラシ
レスモータの制御方法においては、トルク制御を行うた
めのトルク変化量が図6に示すように矩形波、つまり各
区間で一定値であることから、トルク制御が階段状でお
おまかなものとなるが、きめ細かなトルク制御を行えば
振動や騒音を軽減することができる。
【0010】しかしながら、上述したように、従来の制
御方法では、トルク制御がおおまかなものであるため、
つまりきめ細かなトルク制御ができないため、どうして
も振動(トルク変動による振動より小さい振動)や騒音
が大きくなってしまう。
【0011】具体的には、あるπ/6区間における回転
子1aが所定回転数(回転速度)である場合、同π/6
区間のPWMパルスが10パルスであり、PWMパルス
の最小デューティ比可変量が1μsecであると、トル
ク制御の最小可変単位は10μsecとなる。したがっ
て、どうしても細かな振動を軽減するには限界がある。
【0012】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的はブラシレスモータの制御においてより
きめ細かなトルク制御を行うことができ、これにより振
動や騒音の軽減することができ、ひいては回転の円滑化
を図ることができるようにしたブラシレスモータの制御
方法およびその装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明はブラシレスモータの回転子の位置検出に
基づいて同ブラシレスモータの複数の電機子巻線の通電
を切り替えて同ブラシレスモータを回転制御するブラシ
レスモータの制御方法において、前記回転子の1回転
(1周期)中を複数区間に分割し、該複数区間毎に前記
ブラシレスモータの変動負荷に対応するトルク変化量
(トルク制御量)を予め記憶しており、前記ブラシレス
モータを回転制御する際に、前記トルク変化量に基づい
て前記区間毎に中間的なトルク変化量を作成し、前記各
区間毎に前記記憶されているトルク変化量および作成し
たトルク変化量によりブラシレスモータをトルク制御す
るようにしたことを要旨としている。
【0014】
【作用】例えば三相のブラシレスモータをPWM制御方
式で回転制御する際、同ブラシレスモータの回転子の位
置検出信号に基づいて1回転(1周期)中を12等分に
分割するタイミングが検出されると、同タイミング毎に
前の区間と現区間とのトルク変化量に基づいて中間的な
トルク変化量が作成される。すなわち、予め記憶されて
いるトルク変化量が12個である場合、例えば2倍の2
4個のトルク変化量が得られることになり、しかもこの
24個のトルク変化量によるパターンは負荷トルク曲線
に近いものとなる。
【0015】また、上記タイミングの検出から現区間の
前半までは作成されたトルク変化量に基づいてブラシレ
スモータを回転駆動するための現指令PWMオン時間
(およびPWMオフ時間)が補正、設定される。しか
し、現区間の後半では記憶されているトルク変化量に切
り替えられ、このトルク変化量に基づいて現指令PWM
オン時間(およびPWMオフ時間)が補正、設定され
る。
【0016】これにより、トルク制御のために予め記憶
しておくトルク変化量(トルクパターンの構成要素)が
少なくとも、円滑なトルク制御可能となり、つまりきめ
細かなトルク制御が可能となり、ブラシレスモータの振
動や騒音等がより軽減される。
【0017】また、ブラシレスモータの負荷状態や回転
数に応じて分割数(1回転中の分割数や各区間の分割
数)を変えれば、必要な場合だけトルク制御を行うこと
ができ、効率的なトルク制御が可能でもある。
【0018】
【実施例】この発明のブラシレスモータの制御方法およ
びその装置は、ブラシレスモータの回転子の1回転(1
周期)中を複数の区間に分割し、この複数区間毎に変動
負荷に応じたトルク変化量(トルク制御量)を記憶して
おり、ブラシレスモータを回転制御する際、そのトルク
変化量をもとにして各区間における中間的なトルク変化
量を演算して作成し、各区間毎にその作成されたトルク
変化量および記憶されているトルク変化量に基づいてブ
ラシレスモータをトルク制御し、より円滑なトルク制御
を可能とする。
【0019】そのため、この発明のブラシレスモータの
制御装置は図1に示す構成をしている。なお、図中、図
5と同一部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【0020】図1において、この制御装置は、ブラシレ
スモータ1の回転子1aの1周期(1回転)を所定数
(例えば12)に等分割した区間毎に変動負荷に応じた
トルク変化量(例えば指令PWMオン時間の補正デー
タ)を記憶しているROM(記憶手段)7aを有し、位
置検出部3からの位置検出信号Ub,Vb,Wbに基づ
いて各区間のタイミングを判断し、このタイミングでR
OM7aのトルク変化量をもとにして前の区間のトルク
変化量と現検出区間のトルク変化量との中間的なトルク
変化量を演算して作成し、各区間におけるトルク変化量
を増加し、この増加されたトルク変化量およびROM7
aのトルク変化量を用いてブラシレスモータ1のトルク
制御を実行する制御回路(マイクロコンピュータ)7を
備えている。
【0021】また、制御回路7は、図5に示す制御回路
4の各機能を有する一方、当該作成されたトルク変化量
および記憶されているトルク変化量を各区間で切り替え
る時間(各区間時間の1/2)を測定するためのタイマ
機能を有しており、各区間のタイミングでトルク変化量
を切り替えると同時にタイマを作動し、その1/2の時
間を監視する。さらに、このタイムによる所定時間経過
後に作成されたトルク変化量から記憶されているトルク
変化量に切り替え、この切り替えられたトルク変化量を
用いて指令PWMオン時間(および指令PWMオフ時
間)を補正、設定し、この補正、設定した指令PWMオ
ン時間(および指令PWMオフ時間)によるチョッピン
グ信号をドライバ部5に出力する。
【0022】次に、上記構成のブラシレスモータの制御
装置の動作、作用を図2および図3のタイムチャート
図、図4のトルク変化量のグラフ図を参照して詳しく説
明する。なお、図4は図7のグラフ図を部分的に示した
ものである。
【0023】まず、制御回路7はブラシレスモータ1を
同期運転とした後、従来同様に回転子1aの位置検出信
号に基づいてブラシレスモータ1を目標回転数に回転制
御する。なお、回転子1aの位置はブラシレスモータ1
内部に設けたホール素子を用いて検出するようにしても
よい。
【0024】この場合、制御回路7はブラシレスモータ
1の負荷トクルに応じたトクル制御を行うが、内部のR
OM7aのトルク変化量だけでなく、演算して作成した
トルク変化量を含めたより多くのトルク変化量に基づい
てトルク制御を実行する。
【0025】このトルク制御では、ある回転数でブラシ
レスモータ1を駆動するためのモータトルク(ある回転
数を維持するための平均トルク)が図2に示すものであ
る場合、図3に示すように回転子1aの1回転中をm等
分した各区間毎にトルク変化量だけ増減する。
【0026】具体的には、例えばブラシレスモータ1が
三相四極モータである場合、ブラシレスモータ1の1回
転中を位置検出信号に基づいて12等分とし(π/6毎
に分割し)、この分割した各区間0ないし11のタイミ
ングを判断し、つまり区間の切り替わりを判断すると、
ROM7aのトルク変化量を読み出す。
【0027】このとき、区間nに対応するnπ/6のタ
イミングを判断した場合、区間nのトルク変化量をRO
M7aから読み出すとともに、前回の区間(n−1)の
トルク変化量と今回の区間nのトルク変化量とを加算
し、かつ同加算したデータを1/2とし、すなわち中間
的なトルク変化量を演算して作成する(図4の下方向の
グラフに示す)。なお、nは任意の整数である。
【0028】一方、各区間の時間をタイマによって測定
し、かつ記憶するとともに、区間の切り替わりを判断し
たとき、その記憶されている測定時間をロードしてその
測定時間の1/2を監視し、すなわち例えば1回転中を
12等分の区間に分割している場合区間0ないし11を
それぞれ1/2に分割する点を監視する。なお、このタ
イマは各区間の切り替わり毎にリセット、スタートされ
る。
【0029】そして、このタイマによる計測時間がロー
ドされた時間の1/2に達するまでは上記作成した中間
的なトルク変化量に基づいてブラシレスモータ1をPW
M制御方式で駆動するための現指令PWMオン時間(お
よび現指令PWMオフ時間)を補正、設定し、この補
正、設定したPWMオン時間(およびPWMオフ時間)
によるチョッピング信号をチョッピング部5に出力す
る。
【0030】上記タイマによる計測時間がロードされた
時間の1/2に達したときには、トルク変化量をROM
7aのトルク変化量(区間nのトルク変化量)に切り替
え、この切り替えたトルク変化量に基づいてブラシレス
モータ1をPWM制御方式で駆動するための現指令PW
Mオン時間(および現指令PWMオフ時間)を補正、設
定し、この補正、設定したPWMオン時間(およびPW
Mオフ時間)によるチョッピング信号をチョッピング部
5に出力する。
【0031】上記動作を繰り返すことにより、区間0な
いし11(図6を参照)において、それぞれ現区間のト
ルク変化量と前区間のトルク変化量との中間的なものを
得、つまり区間0ないし11おけるトルク変化量のデー
タを2倍とする。
【0032】このように、ROM7aには12個のトル
ク変化量が記憶されているが、作成されたトルク変化量
によりトルク制御に用いるトルク変化量が2倍の24個
にされる。この倍増したトルク変化量に基づいてブラシ
レスモータ1がトルク制御されるため、ROM7aの容
量を増加せずとも、従来と比較してトルク制御がよりき
め細かなものになり、ひいてはブラシレスモータ1の振
動や騒音をより軽減することができる。
【0033】なお、上記実施例では、ブラシレスモータ
1の1回転中を12等分に分割し、この分割された各区
間のトルク変化量を2倍としているが、各区間における
トルク変化量をそれ以上に増やすようにすれば、各区間
おけるトルク変化量が実際の負荷トルク曲線により近づ
くことになり、さらにきめ細かなトルク制御が可能とな
る。また、ブラシレスモータ1の1回転中を12分割し
ているが、この分割数に限らなくともよい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ブラシレスモータの回転子の1回転(1周期)中を
複数区間に分割し、この複数区間毎に変動負荷に応じた
トルク変化量(トルク制御量)をメモリに記憶してお
り、ブラシレスモータを回転制御する際、そのトルク変
化量をもとにして各区間における中間的なトルク変化量
を演算して作成するとともに、各区間毎にその作成され
たトルク変化量および記憶されているトルク変化量に基
づいてブラシレスモータのトルク制御を行うようにした
ので、メモリ容量を大きくせずとも、ブラシレスモータ
のトルク制御に用いるトルク変化量が増加し、しかもこ
れらトルク変化量が負荷トルク曲線に近く、滑らかなに
変化することから、よりきめ細かなトルク制御が可能と
なり、つまりより高精度の制御が可能となり、ひいては
ブラシレスモータの振動や騒音をさらに軽減することが
でき、回転の円滑化を図ることができるという有用な効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示し、ブラシレスモータ
の制御方法が適用される制御装置の概略的ブロック線図
である。
【図2】この発明のブラシレスモータの制御方法の原理
を説明するためのタイムチャート図である。
【図3】この発明のブラシレスモータの制御方法の原理
を説明するためのタイムチャート図である。
【図4】図1に示す制御装置で用いるトルク変化量を説
明する概略的グラフ図である。
【図5】従来のブラシレスモータの制御装置の概略的ブ
ロック線図である。
【図6】ブラシレスモータの概略的部分模式図である。
【図7】ブラシレスモータの負荷トルク曲線およびトル
ク変化量を説明する概略的グラフ図である。
【符号の説明】
1 ブラシレスモータ(ブラシレスモータ) 1a 回転子 2 インバータ部 3 位置検出部 4,7 制御回路(マイクロコンピュータ) 5 チョッピング部 6 ドライバ部 7a ROM(記憶手段;メモリ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブラシレスモータの回転子の位置検出に
    基づいて同ブラシレスモータの複数の電機子巻線の通電
    を切り替えて同ブラシレスモータを回転制御するブラシ
    レスモータの制御方法において、 前記回転子の1回転(1周期)中を複数区間に分割し、
    該複数区間毎に前記ブラシレスモータの変動負荷に対応
    するトルク変化量(トルク制御量)を予め記憶してお
    り、前記ブラシレスモータを回転制御する際に、前記ト
    ルク変化量に基づいて前記区間毎に中間的なトルク変化
    量を作成し、前記各区間毎に前記記憶されているトルク
    変化量および作成したトルク変化量によりブラシレスモ
    ータをトルク制御するようにしたことを特徴とするブラ
    シレスモータの制御方法。
  2. 【請求項2】 三相のブラシレスモータの回転子の位置
    検出に基づいて同ブラシレスモータの複数の電機子巻線
    の通電を切り替えて同ブラシレスモータを回転制御する
    ブラシレスモータの制御方法において、 前記回転子の1回転(1周期)中を12等分に分割し、
    該12等分した各区間毎に前記ブラシレスモータの変動
    負荷に対応するトルク変化量(トルク制御量)を予め記
    憶しており、前記ブラシレスモータを回転制御する際
    に、現区間と前区間のトルク変化量に基づいて中間的な
    トルク変化量を作成するとともに、現区間の前半は前記
    作成したトルク変化量を用い、現区間の後半は前記記憶
    されているトルク変化量を用い、現区間におけるトクル
    変化量のパターンを前記記憶されているトクル変化量の
    パターンに次第に近づけ、前記作成されたトルク変化量
    および記憶されているトルク変化量に基づいてブラシレ
    スモータをトルク制御するようにしたことを特徴とする
    ブラシレスモータの制御方法。
  3. 【請求項3】 三相のブラシレスモータをPWM制御方
    式で回転制御する際、同ブラシレスモータの回転子の位
    置検出に基づいて同ブラシレスモータの複数の電機子巻
    線の通電を切り替えるブラシレスモータの制御方法にお
    いて、 前記回転子の1回転(1周期)中を12等分に分割し、
    該12等分した各区間毎に前記ブラシレスモータの変動
    負荷に対応するトルク変化量(トルク制御量)を予め記
    憶しており、前記ブラシレスモータを回転制御する際
    に、現区間と前区間のトルク変化量に基づいて中間的な
    トルク変化量を作成するとともに、現区間の前半は前記
    作成したトクル変化量を用い、現区間の後半は前記記憶
    されているトルク変化量を用い、現区間におけるトクル
    変化量のパターンを前記記憶されているトクル変化量の
    パターンに次第に近づけ、前記作成されたトルク変化量
    および記憶されているトルク変化量に基づいてブラシレ
    スモータを回転制御する現指令PWMオン時間(現指令
    PWMオフ時間)を補正、設定するようにしたことを特
    徴とするブラシレスモータの制御方法。
  4. 【請求項4】 ブラシレスモータの回転子の位置検出に
    基づいて同ブラシレスモータの複数の電機子巻線の通電
    を切り替えて同ブラシレスモータを回転制御するブラシ
    レスモータの制御装置において、 前記回転子の1回転(1周期)中を複数に分割した各区
    間毎に前記ブラシレスモータの変動負荷に対応するトル
    ク変化量(トルク制御量)を予め記憶している記憶手段
    と、前記ブラシレスモータを回転制御する際に、前記ト
    ルク変化量に基づいて前記区間毎に中間的なトルク変化
    量を演算する演算手段と、前記各区間毎に前記記憶され
    ているトルク変化量および作成したトルク変化量により
    ブラシレスモータをトルク制御する制御手段とを備えて
    いることを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
  5. 【請求項5】 三相のブラシレスモータをPWM制御方
    式で回転制御する際、同ブラシレスモータの回転子の位
    置検出に基づいて同ブラシレスモータの複数の電機子巻
    線の通電を切り替えるブラシレスモータの制御装置にお
    いて、 前記回転子の1回転(1周期)中を12等分に分割した
    各区間毎に前記ブラシレスモータの変動負荷に対応する
    トルク変化量(トルク制御量)を予め記憶している記憶
    手段と、前記ブラシレスモータを回転制御する際に、現
    区間と前区間のトルク変化量に基づいて中間的なトルク
    変化量を演算する演算手段と、現区間の前半は前記作成
    したトルク変化量を用い、現区間の後半は前記記憶され
    ているトルク変化量を用いてブラシレスモータを回転制
    御するための現指令PWMオン時間(現指令PWMオフ
    時間)を補正、設定して前記ブラシレスモータを回転制
    御する制御手段とを備えていることを特徴とするブラシ
    レスモータの制御装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001295769A (ja) * 2000-04-12 2001-10-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 圧縮機用モータの制御装置
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