JPH08111997A

JPH08111997A - ブラシレスモータの制御方法およびその装置

Info

Publication number: JPH08111997A
Application number: JP6270684A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ogawa; 善朗小川; Akiyoshi Fukada; 章義深田; Yoshiteru Shinozaki; 嘉輝篠崎; Hiroyuki Yamamoto; 裕幸山本; Yoshiyuki Ohara; 義之尾原
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ブラシレスモータの制御方法において、確実
に正確な位置検出タイミングを得、かつコスト低下を図
る。【構成】回転子１ａの位置を検出し、複数の電機子巻
線の通電を切り替え、かつインバータ部２の上下アーム
をチョッピングして回転制御するブラシレスモータの制
御方法において、電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）Ｒ
を位置検出部１０に入力し、誘起電圧と基準電圧とを比
較してスパイク電圧の次のエッジで中性点を検出し、位
置信号Ｒ０を制御回路１１に入力し、制御回路１１はそ
の中性点の間隔の時間および中性点から所定位相遅れ点
（位置検出タイミング）までの時間を算出し、所定位相
遅れた点の位置検出タイミングを得、これによりインバ
ータ部２のトランジスタＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚをオ
ン、オフして電機子巻線の通電を切り替え、このオン、
オフする信号をチョッピングするチョピング信号を出力
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等のモータ
に用いるブラシレスモータの回転制御技術に係り、特に
詳しくは確実に正確な回転子の位置を検出可能とするブ
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】この直流ブラシレスモータ（以下ブラシ
レスモータと記す）を回転制御するには、例えば三相の
ブラシレスモータの場合図９に示す制御装置を必要とす
る。

【０００３】図９において、この制御装置は、交流電源
を交流／直流変換器で直流に変換して得た電源Ｖｃｃを
スイッチングしてブラシレスモータ１の電機子巻線に印
加するために複数のスイッチング素子（トランジスタ）
をブリッジ接続したインバータ部２と、ブラシレスモー
タ１の端子電圧（例えば１２０度位相の異なる電圧；誘
起電圧）Ｒ，Ｓ，Ｔに基づいて回転子１ａの位置を検出
する位置検出部３と、ブラシレスモータ１の各電機子巻
線の通電を所定に切り替え、かつ位置検出部３からの位
置検出信号Ａ，Ｂ，Ｃをもとにして各電機子巻線の通電
を所定に切り替えるためにインバータ部２を駆動する信
号を出力する一方、同信号のうち所定信号を所定周波数
で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、その駆動信号をチョ
ッピングして出力するチョッピング部５と、このチョッ
ピングされた信号を含む駆動信号によりインバータ部２
のスイッチング素子Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動する
ドライバ部６とを備えている。

【０００４】上記構成の制御装置において、ブラシレス
モータ１の起動時には同ブラシレスモータ１を所定時間
同期運転とするが、所定時間経過後にはブラシレスモー
タ１の回転子１ａの位置検出信号に基づいて同ブラシレ
スモータ１を回転制御する（いわゆる位置検出による運
転に切り替える）。

【０００５】上記位置検出による運転においては、回転
子１ａの位置を検出し、この位置検出に基づいて各電機
子巻線の通電を切り替えるが、この切り替えタイミング
は各電機子巻線に発生する誘起電圧の中性点から位相角
３０度あるいは９０度遅らせた点とするのが一般的であ
る。

【０００６】そのため、上記位置検出部３は、例えば図
１０（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す各電機子巻線の端子
電圧Ｒ，Ｓ，Ｔを分圧回路３ａで分圧し、これら分圧さ
れた電圧を微分回路３ｂおよび積分回路３ｅで平滑化
し、かつ位相角９０度遅らせる（同図（ｄ），（ｅ），
（ｆ）に示す）。また、これら位相角９０度遅れの信号
を各コンパレータによる比較回路３ｅで所定基準電圧
（中性点電圧；Ｖｎ）と比較して位置検出信号Ａ，Ｂ，
Ｃを得る（同図（ｇ），（ｈ），（ｉ）に示す）。な
お、その基準電圧Ｖｎは積分回路３ｃの出力を抵抗回路
３ｄで合成して得たものである。

【０００７】上記位置検出信号Ａ，Ｂ，Ｃが制御回路４
に入力しており、この制御回路４は回転子１ａの位置を
検出するとともに、各位置検出のタイミングに基づいて
各電機子巻線の通電を切り替えるためにインバータ部２
の各スイッチング素子をオン、オフする信号を出力す
る。この信号は図１０（ｊ）ないし（ｏ）に示す上アー
ム信号および下アーム信号であり、上アーム信号はイン
バータ部２の上アームを構成するトランジスタＵ，Ｖ，
Ｗをオン、オフ駆動し、下アーム信号はインバータ部２
の下アームを構成するトランジスタＸ，Ｙ，Ｚをオン、
オフ駆動する。

【０００８】また、制御回路４はチョッピング信号をチ
ョッピング部５に出力し、チョッピング部５は例えば一
方のアーム信号のＬレベルをチョッピングする（図１０
（ｑ），（ｒ），（ｓ）示す）。

【０００９】このように、位置検出信号Ａ，Ｂ，Ｃに基
づいてブラシレスモータ１の各電機子巻線の通電を切り
替えて同ブラシレスモータ１を回転制御し、またチョッ
ピング信号のオン、オフ比（オン時間、オフ時間）を可
変してブラシレスモータ１を所定回転数に制御する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記ブラシレスモータ
の制御方法にあっては、各端子電圧（誘起電圧）Ｒ，
Ｓ，Ｔに含まれているチョッピング波形を位置検出部３
のフィルタで除去するとともに、このチョッピング波形
を除去した電圧を積分して回転子１ａの位置検出タイミ
ングを得ているため、その位置検出信号の波形が滑らか
であり、回転子１ａの位置検出が容易となる。

【００１１】しかしながら、各電機子巻線の端子電圧
Ｒ，Ｓ，Ｔにはチョッピング信号の周波数成分だけな
く、種々周波数成分、例えば回転数の周波数成分や誘起
電圧の波形の周波数成分（正弦波成分）等が含まれてい
る。そのため、端子電圧Ｒ，Ｓ，Ｔを位置検出部３の積
分フィルタに通して位置検出信号Ａ，Ｂ，Ｃを得た場
合、その積分フィルタの特性上によりブラシレスモータ
１の回転数の変化に伴って位置検出部３の出力が誘起電
圧の中性点電位に対して位相角９０度遅れとならず、つ
まりその９０度の位相差に誤差が生じる。

【００１２】また、ブラシスモータ１を広範囲の回転数
で制御する必要がある場合、各回転数に応じてその位相
角９０度遅れが大きく異なり、つまりその位相角９０度
の誤差が大きくなり、結果回転子１ａの位置検出に誤差
が生じるだけなく、その誤差が大きくなり、ひいてはブ
ラシレスモータ１の運転効率が悪くなってしまうという
問題点がある。

【００１３】さらに、上記ブラシレスモータの制御方法
では、積分によって位相角９０度遅れ点を位置検出とし
ていることから、誘起電圧の中性点から位相角３０度遅
れ点を位置検出タイミングとしている場合と比較して各
電機子巻線の通電切り替えるためのデータが古いという
問題点がある。すなわち、正確性の観点からすれば、で
きるだけ新しいデータを用いた方が好ましいからであ
る。

【００１４】さらにまた、積分回路等を用いるため、部
品点数が多くなり、結果コスト高になるという問題点が
ある。

【００１５】これを解決するためにはフィルタ（積分回
路等）を用いなければよく、つまり図１０（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す端子電圧（誘起電圧）をそのまま
用いればよい。しかし、同図（ａ），（ｂ），（ｃ）に
示すように、通電切り替え時にスパイク電圧Ｄが必ず発
生し、このスパイク電圧Ｄの影響により誘起電圧の部分
（中性点）が検出できないこともあり、ひいては確実な
回転子１ａの位置検出ができない。

【００１６】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は積分回路等を用いずとも、確実で正確
な回転子の位置検出タイミングを得ることができ、コス
ト低下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。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、複数のスイッチング素子をブリ
ッジ接続したインバータ手段によって直流電源をスイッ
チングしてブラシレスモータの複数の電機子巻線に印加
する際、該ブラシレスモータの回転子の位置検出に基づ
いて前記各スイッチング素子を所定にオン、オフして前
記電機子巻線の通電を切り替え、かつ前記インバータ手
段の上アームあるいは下アームのうち少なくとも一方の
アームのスイッチング素子をオン、オフするための信号
をチョッピングするブラシレスモータの制御方法であっ
て、前記電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）と基準電圧
とを比較して同誘起電圧の中性点を検出し、該中性点か
ら所定位相遅れたタイミングを前記回転子の位置検出と
して前記電機子巻線の通電を切り替える一方、前記誘起
電圧の上昇時には前記インバータ手段の上アームのスイ
ッチング素子をオン、オフし、前記誘起電圧の下降時に
は前記インバータ手段の下アームのスイッチング素子を
オン、オフし、前記上下アームのチョッピングの切り替
えを行うようにしたことを要旨とする。

【００１８】

【作用】上記手段によれば、上記検出中性点の間隔の時
間が算出され、この算出時間により上記中性点から前記
所定位相遅れたタイミングに相当する時間が算出され
る。そして、上記中性点の検出からその算出時間が経過
すると、上記電機子巻線の通電が切り替えられる。

【００１９】ところで、電機子巻線の通電切り替えによ
りスパイク電圧が発生し、このスパイク電圧の後にその
中性点のタイミングが存在しており、上記端子電圧と基
準電圧との比較により中性点を検出する際に、そのスパ
イク電圧により中性点の検出に悪影響を及ぼすことがあ
る。

【００２０】そのため、例えば上記電機子巻線の通電が
切り替えられると同時に、上記インバータ手段の上アー
ムおよび下アームのチョッピングが切り替えられ、しか
も上記端子電圧の誘起電圧が上昇時であるときには前記
インバータ手段の上アームを構成するスイッチング素子
をオン、オフする信号がチョッピングされ、前記誘起電
圧が下降時であるときには前記インバータ手段の下アー
ムを構成するスイッチング素子をオン、オフする信号が
チョッピングされる。

【００２１】これにより、上記端子電圧と基準電圧との
比較結果より、誘起電圧の中性点タイミングを含む矩形
波信号が得られ、スパイク電圧によるエッジ後の最初の
エッジ（立ち上がりエッジあるいは立ち下がりエッジ）
がその中性点タイミングとして得られる。

【００２２】この誘起電圧の中性点タイミングにより中
性点の間隔の時間により必要とする所定位相角（位相角
３０度等）の時間が算出され、その中性点タイミングか
らその算出時間経過したときに、電機子巻線の通電が切
り替えられる。

【００２３】このように、スパイク電圧の影響なしに、
確実に中性点タイミングが得られ、しかもこの中性点タ
イミングを元にして所定位相遅れの位置検出タイミング
が得られる。

【００２４】

【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、直流ブラシレスモータ（以下ブラシレス
モータと記す）の回転子の位置を検出し、この位置検出
タイミングに基づいて複数の電機子巻線の通電を切り替
える際、電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）により誘起
電圧の中性点を検出し、この中性点間の時間を算出する
とともに、算出時間により中性点から所定位相遅れ点
（位置検出タイミング）までの時間を算出し、その中性
点から算出時間を計測して所定位相遅れた点（位相角３
０度）の位置検出タイミングを得る。

【００２５】また、ブラシレスモータのインバータを構
成する上アームおよび下アームのスイッチング素子をオ
ン、オフする際、一方のアームのスイッチング素子を駆
動（オン、オフ）する信号をチョッピングするが、通電
切り替え時に発生するスパイク電圧による影響が中性点
検出に及ばないように、誘起電圧の上昇時と下降時では
異なるアームのスイッチング素子をオン、オフする信号
をチョッピングする。

【００２６】そのため、この発明のブラシレスモータの
制御装置は例えば図１に示す構成をしている。なお、図
中、図９と同一部分には同一符号を付し重複説明を省略
する。

【００２７】図１において、この制御装置は、ブラシレ
スモータ１の３つの電機子巻線に端子電圧Ｒ，Ｓ，Ｔの
うち１つ、例えば端子電圧Ｒの誘起電圧の中性点を検出
する位置検出部１０と、この位置検出部１０からの位置
信号Ｒ０を入力し、その中性点に基づいて所定位相遅れ
に対応する時間を算出するとともに、その中性点からそ
の算出時間経過点を回転子１ａの位置検出タイミングに
決定し、この位置検出タイミングによりブラシレスモー
タ１の複数の電機子巻線の通電を切り替える制御回路
（マイクロコンピュータ）１１を備えている。

【００２８】この例では、三相のうち一相のみにて説明
しているが、三相のうちの二相であっても構わない。た
だし、コスト面等を考慮すれば、よほど急激な速度変化
がない用途であれば十分制御可能であり、最もよい。

【００２９】位置検出部１０は入力端子電圧Ｒを分圧す
る分圧回路１０ａと、基準電圧（Ｖｃｃ／２）を発生す
る基準電圧発生回路１０ｂと、その分圧された電圧と基
準電圧とを比較する比較回路１０ｃとを備え、この比較
結果による誘起電圧の中性点タイミングの信号（位置信
号）を出力する。なお、分圧回路１０ａにおける分圧比
および基準電圧発生回路１０ｂにおける抵抗比は誘起電
圧の中性点電位を検出することができるように設定され
ている。

【００３０】制御回路１１は、図９に示す制御回路４の
機能の他に、インバータ部２の上アームのトランジスタ
Ｕ，Ｖ，Ｗおよび下アームのトランジスタＸ，Ｙ，Ｚを
オン、オフ駆動する信号のチョッピングを切り替える制
御信号をチョッピング部５に出力する機能を有してい
る。

【００３１】次に、上記制御装置の動作を図２および図
３のフローチャート図、図４のタイムチャート図を参照
して詳しく説明する。

【００３２】まず、例えば三相のブラシレスモータ１を
起動するための処理を実行する（ステップＳＴ１）。こ
の起動処理では、ブラシレスモータ１を同期運転とする
ため、制御装置１１はインバータ部２の６つのトランジ
スタＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを所定にオン、オフする信
号および一方の信号をチョッピングするチョッピング信
号を出力し、ブラシレスモータ１の３つの電機子巻線の
通電を切り替えて同ブラシレスモータ１を回転制御す
る。

【００３３】この場合、ブラシレスモータ１を低周波か
ら徐々に加速し、位置検出部１０において位置信号Ｒ０
が出力可能となり、かつ位置信号Ｒ０により誘起電圧と
基準電圧との交点の検出が可能となるまで、つまり適切
な位置信号Ｒ０が得られるまで上記処理を実行する。な
お、この同期運転時の制御が既に公知であることから、
その詳細な説明を省略する。

【００３４】上記起動処理によりブラシレスモータ１が
所定時間回転制御されると、位置検出部１０にはブラシ
レスモータ１の各電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）Ｒ
が正常に入力する（図４（ｂ）示す）。位置検出部１０
はその端子電圧を分圧回路１０ａで分圧し（図４（ｂ）
に示す信号ＲＵ）、この分圧された信号ＲＵと基準電圧
発生回路１０ｂからの基準電圧とを比較回路１０ｃで比
較し、この比較結果の位置信号Ｒ０を出力する（図４
（ｃ）に示す）。

【００３５】図４に示すタイミングにある場合、制御回
路１１は入力位置信号Ｒ０の立ち下がり、つまり電機子
巻線の通電が切り替わった後の最初の立ち下がりを検出
すると、ステップＳＴ２からＳＴ３に進み同位置信号Ｒ
０の立ち下がりタイミングで内部のタイマＢ，Ｃ，Ｄに
所定時間をセットする。すなわち、図４から明かなよう
に、電機子巻線の通電切り替える時にスパイク電圧Ｄが
発生し、このスパイク電圧Ｄの後に中性点（誘起電圧と
基準電圧との交点；同図（ｂ）の点）が必ず存在するか
らである。

【００３６】この場合、タイマＢには位置信号Ｒ０の立
ち下がりから位相角３０度に相当する時間Ｔ（３０）を
セットし、タイマＣには位置信号Ｒ０の立ち下がりから
位相角９０度に相当する時間Ｔ（９０）をセットし、タ
イマＤには位置信号Ｒ０の立ち下がりから位相角１５０
度に相当する時間Ｔ（１５０）をセットする。これは、
その位相角３０度、９０度および１５０度が電機子巻線
の通電切り替えタイミングに対応しているからである。

【００３７】続いて、タイマＢによる計測が終了すると
同時に（タイマＢのタイムアップと同時に）、トランジ
スタＺからトランジスタＸの駆動に切り替える（ステッ
プＳＴ４）。タイマＣによる計測が終了すると同時に
（タイマＣのタイムアップと同時に）、トランジスタＶ
からトランジスタＷの駆動に切り替える（ステップＳＴ
５）。タイマＤによる計測が終了すると同時に（タイマ
Ｄのタイムアップと同時に）、トランジスタＸからトラ
ンジスタＹの駆動に切り替える（ステップＳＴ６）。ま
た、このステップＳＴ６においては、インバータ部２を
構成する上アームトランジスタＵ，Ｖ，Ｗを駆動する信
号をチョッピング開始し、下アームトランジスタＸ，
Ｙ，Ｚを駆動する信号のチョピングを停止する。

【００３８】続いて、入力位置信号Ｒ０の立ち上がり、
つまり電機子巻線の通電が切り替わった後の最初の立ち
上がりを検出すると、ステップＳＴ７からＳＴ８に進み
同位置信号Ｒ０の立ち上がりタイミングで内部のタイマ
Ｂ，Ｃ，Ｄに所定時間をセットする。

【００３９】この場合、上述同様に、タイマＢには位置
信号Ｒ０の立ち上がりから位相角３０度に相当する時間
Ｔ（３０）をセットし、タイマＣには位置信号Ｒ０の立
ち上がりから位相角９０度に相当する時間Ｔ（９０）を
セットし、タイマＤには位置信号Ｒ０の立ち上がりから
位相角１５０度に相当する時間Ｔ（１５０）をセットす
る。

【００４０】続いて、タイマＢによる計測が終了すると
同時に（タイマＢのタイムアップと同時に）、トランジ
スタＷからトランジスタＵの駆動に切り替える（ステッ
プＳＴ９）。タイマＣによる計測が終了すると同時に
（タイマＣのタイムアップと同時に）、トランジスタＹ
からトランジスタＺの駆動に切り替える（ステップＳＴ
１０）。タイマＤによる計測が終了すると同時に（タイ
マＤのタイムアップと同時に）、トランジスタＵからト
ランジスタＶの駆動に切り替える（ステップＳＴ１
１）。また、このステップＳＴ１１においては、インバ
ータ部２を構成する下アームトランジスタＸ，Ｙ，Ｚを
駆動する信号をチョッピングし、上アームトランジスタ
Ｕ，Ｖ，Ｗを駆動する信号のチョピングを停止する。

【００４１】上記ステップＳＴ２ないしＳＴ１１の処理
を繰り返すとともに、同処理中においては図３に示すサ
ブルーチンを実行する。このサブルーチンでは、制御回
路１１の内部のタイマＡによって誘起電圧と基準電圧と
の交点間、例えば位相角１８０度に対応する時間Ｔ（１
８０）を算出する。

【００４２】この場合、位置信号Ｒ０，Ｓ０，Ｔ０の立
ち上がり、立ち下がりのいずれかにより当該サブルーチ
ンを実行し、タイマＡが終了（タイムアップ）すると、
ステップＳＴ２０からＳＴ２１に進み、同タイマＡをス
タートとし、つまり時間Ｔ（１８０）をタイマＡにセッ
トする。

【００４３】そのタイマによって、中性点の間隔である
１８０度の時間Ｔ（１８０）を算出しており、上述した
タイマＢにセットする時間Ｔ（３０）はＴ（１８０）×
（３０／１８０）で、タイマＣにセットする時間Ｔ（９
０）はＴ（１８０）×（９０／１８０）で、タイマＤに
セットする時間Ｔ（１５０）はＴ（１８０）×（１５０
／１８０）で算出される。

【００４４】このようにして、制御回路１１はタイマＡ
（位相角１８０度）を監視しながらタイマＢ，Ｃ，Ｄの
タイムアップで電機子巻線の通電切り替えタイミングを
得る。したがって、確実に電機子巻線の通電切り替えタ
イミングを得ることができる。

【００４５】図４を参照して当該動作を具体的に説明す
ると、制御回路１１は時点ａ１でトランジスタＵからト
ランジスタＶの駆動に切り替える（同図（ｄ）および
（ｅ）を参照）。これと同時に、下アームのトランジス
タＸ，Ｙ，Ｚを駆動する信号をチョッピングに切り替え
るための制御信号を出力する。すると、チョッピング部
５はその制御信号により下アームのトランジスタＸ，
Ｙ，Ｚを駆動する信号をチョッピングして出力する（同
図（ｉ）を参照）。

【００４６】上記通電切り替え時にはスパイク電圧Ｄが
発生するが、制御回路１１はスパイク電圧Ｄの次の位置
信号Ｒ０の立ち下がりエッジ（つまり通電切り替え後の
最初の立ち下がりエッジ）を検出することにより、誘起
電圧の下降時における誘起電圧と基準電圧との交点（時
点ａ２）を検出する。

【００４７】また、時点ａ５でトランジスタＸからトラ
ンジスタＹの駆動に切り替える（同図（ｇ）および
（ｈ）を参照）。これと同時に、上アームのトランジス
タＵ，Ｖ，Ｗを駆動する信号のチョッピングに切り替え
るための制御信号を出力する。そして、上記同様に、ス
パイク電圧Ｄの次の位置信号Ｒ０の立ち上がりエッジを
検出することにより、誘起電圧の上昇時における誘起電
圧と基準電圧との交点（時点ａ６）を検出する。

【００４８】上記時点ａ２，ａ６間が位相角１８０度に
相当しており、制御回路１１はその時点ａ２，ａ６間を
タイマＡで計測し、この計測された一定時間Ｔ（１８
０）に基づいて位相角３０度の時間Ｔ（３０）、位相角
９０度の時間Ｔ（９０）および位相角１５０度の時間Ｔ
（１５０）を算出する。なお、その計測する時間は位相
角１８０に限らず、例えば位相角３６０度であってもよ
い。すなわち、各時間Ｔ（３０），Ｔ（９０），Ｔ（１
５０）の算出が可能だからである。

【００４９】そして、制御回路１１は上述したようにそ
の算出されて時間Ｔ（３０），Ｔ（９０），Ｔ（１５
０）をそれぞれタイマＢ，Ｃ，Ｄで計測し、それら時間
の経過毎に電機子巻線の通電切り替えタイミングを得
る。

【００５０】なお、上述したように、図４の時点ａ２に
おいては下アームを構成するトランジスタＸ，Ｙ，Ｚの
駆動信号のチョッピングに切り替え、同図の時点ａ６に
おいては上アームを構成するトランジスタＵ，Ｖ，Ｗの
駆動信号のチョッピングに切り替えている。これは、誘
起電圧の下降時に下アームを構成するトランジスタＸ，
Ｙ，Ｚの駆動信号をチョッピングし、誘起電圧の上昇時
に上アームを構成するトランジスタＵ，Ｖ，Ｗの駆動信
号のチョッピングに切り替えないと、スパイク電圧Ｄに
より中性点検出に影響を及ぼすこともあるからである。

【００５１】したがって、その上アームのチョッピング
から下アームのチョッピングへの切り替えタイミングは
図４中の時点ａ７，ａ８，ａ１（ａ１１）のいずれのポ
イントでもよく、下アームのチョッピングから上アーム
のチョッピングへの切り替えタイミングは図４中の時点
ａ３，ａ４，ａ５のいずれのポイントであってもよいこ
とになる。また、誘起電圧の下昇時を検出する直前に下
アームのチョッピングに切り替え、誘起電圧の上昇時を
検出する直前に上アームのチョッピングに切り替えるよ
うにすればよく、その切り替えポイントとしては種々考
えられるが、好ましくは電機子巻線の通電切り替えタイ
ミングを利用した方がよく、これは容易だからである。

【００５２】このようにして誘起電圧の中性点を検出
し、この中性点から所定時間を計測して回転子１ａの位
置検出タイミングを得ており、したがって確実に正確な
回転子１ａの位置検出タイミングを得ることができ、ま
た積分回路等を用いずともよいことから、コスト低下を
図ることができる。

【００５３】上記実施例では、三相のブラシレスモータ
１の１つの電機子巻線の端子電圧を用いて回転子１ａの
位置を検出し、この位置検出のタイミングにより電機子
巻線の通電切り替えタイミングを得ているが、図５に示
すように、３つの電機子巻線の端子電圧を用いるように
してもよい。

【００５４】図５はこの発明の他の実施例を示すブラシ
レスモータの制御装置の概略的ブロク線図である。な
お、図中、図１と同一部分には同一符号を付し重複説明
を省略する。

【００５５】図５において、このブラシレスモータの制
御装置は、ブラシレスモータ１の電機子巻線の端子電圧
（誘起電圧）Ｒ，Ｓ，Ｔを分圧する分圧回路１２ａと、
直流電源Ｖｃｃから所定基準電圧を得るための基準電圧
発生回路１２ｂと、その分圧された電圧Ｒｕ，Ｓｖ，Ｔ
ｗと所定基準電圧とを比較して各相の誘起電圧の中性点
を検出するための比較回路１２ｃとを備えており、その
分圧回路１２ａ、基準電圧発生回路１２ｂおよび比較回
路１２ｃにより構成される位置検出部１２は誘起電圧の
中性点電位のタイミングである位置信号Ｒ０，Ｓ０，Ｔ
０を制御回路（マイクロコンピュータ）１３に出力す
る。

【００５６】なお、分圧回路１２ａにおける分圧比およ
び基準電圧発生回路１２ｂにおける抵抗比は誘起電圧の
中性点電位を検出することができるように設定されてい
る。また、制御回路１３は図１に示す制御回路１１の機
能も有している。

【００５７】次に、上記構成のブラシレスモータの制御
装置の動作を図６および図７のフローチャート図、図８
のタイムチャート図を参照して詳しく説明すると、まず
制御部１３は前実施例におけるステップＳＴ１（図２に
示す）と同様の起動処理を実行する（ステップＳＴ３
０）。なお、その起動処理については前実施例を参照さ
れたい。

【００５８】上記起動処理によりブラシレスモータ１が
所定時間回転制御されると、位置検出部１２にはブラシ
レスモータ１の各電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）
Ｒ，Ｓ，Ｔが入力する。位置検出部１２はそれら端子電
圧Ｒ，Ｓ，Ｔを分圧回路１２ａで分圧し（図８（ｂ），
（ｃ），（ｄ）に示す信号ＲＵ，ＳＶ，ＴＷ）、この分
圧された信号ＲＵ，ＳＶ，ＴＷと基準電圧発生回路１２
ｂによる基準電圧とを比較回路１２ｃで比較し、この比
較結果の位置信号Ｒ０，Ｓ０，Ｔ０を出力する（図４
（ｅ），（ｆ），（ｇ）に示す）。

【００５９】続いて、制御回路１３は入力位置信号Ｓ０
の立ち上がり、つまり電機子巻線の通電切り替え後（ト
ランジスタＺをオン、トランジスタＹをオフ）の最初の
立ち上がりを検出すると、ステップＳＴ３１からＳＴ３
２に進み同位置信号Ｓ０の立ち上がりタイミングで内部
のタイマＢに所定時間をセットする。この場合、タイマ
Ｂには位置信号Ｓ０の立ち上がりから位相角３０度に対
応する時間Ｔ（３０）をセットする。

【００６０】タイマＢによる計測が終了すると同時に
（タイマＢのタイムアップと同時に）、トランジスタＵ
からトランジスタＶの駆動に切り替え、かつインバータ
部２を構成する下アームトランジスタＸ，Ｙ，Ｚを駆動
する信号をチョッピングし、上アームトランジスタＵ，
Ｖ，Ｗを駆動（オン、オフ）する信号のチョピングを停
止する（ステップＳＴ３３）。

【００６１】上記処理同様に、次に現れる位置信号Ｒ０
の立ち下がり、つまり電機子巻線の通電切り替え後の最
初の立ち下がりを検出すると、ステップＳＴ３４からＳ
Ｔ３５に進み同位置信号Ｒ０の立ち下がりタイミングで
内部のタイマＢに時間Ｔ（３０）をセットする。

【００６２】タイマＢによる計測が終了すると、トラン
ジスタＺからトランジスタＸの駆動に切り替えると同時
に、インバータ部２を構成する上アームトランジスタ
Ｕ，Ｖ，Ｗを駆動する信号をチョッピングし、下アーム
トランジスタＸ，Ｙ，Ｚを駆動する信号のチョピングを
停止する（ステップＳＴ３６）。

【００６３】続いて、次に現れる位置信号Ｔ０の立ち上
がり、つまり電機子巻線の通電切り替え後の最初の立ち
上がりを検出すると、ステップＳＴ３７からＳＴ３８に
進み同位置信号Ｔ０の立ち上がりタイミングで内部のタ
イマＢに時間Ｔ（３０）をセットする。

【００６４】タイマＢによる計測が終了すると、トラン
ジスタＶからトランジスタＷの駆動に切り替えると同時
に、インバータ部２を構成する下アームトランジスタ
Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動する信号をチョッピングし、上アーム
トランジスタＵ，Ｖ，Ｗを駆動する信号のチョピングを
停止する（ステップＳＴ３９）。

【００６５】続いて、次に現れる位置信号Ｓ０の立ち下
がり、つまり電機子巻線の通電が切り替わった後の最初
の立ち下がりを検出すると、ステップＳＴ４０からＳＴ
４１に進み同位置信号Ｓ０の立ち下がりタイミングで内
部のタイマＢに時間Ｔ（３０）をセットする。

【００６６】タイマＢによる計測が終了すると、トラン
ジスタＸからトランジスタＹの駆動に切り替えると同時
に、インバータ部２を構成する上アームトランジスタ
Ｕ，Ｖ，Ｗを駆動する信号をチョッピングし、下アーム
トランジスタＸ，Ｙ，Ｚを駆動する信号のチョピングを
停止する（ステップＳＴ４２）。

【００６７】続いて、次に現れる位置信号Ｒ０の立ち上
がり、つまり電機子巻線の通電切り替え後の最初の立ち
上がりを検出すると、ステップＳＴ４３からＳＴ４４に
進み同位置信号Ｒ０の立ち上がりタイミングで内部のタ
イマＢに時間Ｔ（３０）をセットする。

【００６８】タイマＢによる計測が終了すると、トラン
ジスタＷからトランジスタＵの駆動に切り替えると同時
に、インバータ部２を構成する下アームトランジスタ
Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動する信号をチョッピングし、上アーム
トランジスタＵ，Ｖ，Ｗを駆動する信号のチョピングを
停止する（ステップＳＴ４５）。

【００６９】続いて、次に現れる位置信号Ｔ０の立ち下
がり、つまり電機子巻線の通電切り替え後の最初の立ち
下がりを検出すると、ステップＳＴ４６からＳＴ４７に
進み同位置信号Ｒ０の立ち上がりタイミングで内部のタ
イマＢに時間Ｔ（３０）をセットする。

【００７０】タイマＢによる計測が終了すると、トラン
ジスタＹからトランジスタＺの駆動に切り替えると同時
に、インバータ部２を構成する上アームトランジスタ
Ｕ，Ｖ，Ｗを駆動する信号をチョッピングし、下アーム
トランジスタＸ，Ｙ，Ｚを駆動する信号のチョピングを
停止する（ステップＳＴ４８）。

【００７１】そして、制御回路１３は上記ステップＳＴ
３１ないしＳＴ４８を繰り返し実行し、インバータ部２
の各トランジスタＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを図８（ｈ）
ないし（ｍ）に示す信号で駆動可能とする信号（通電切
り替え信号、チョッピング信号、チョッピング切り替え
のための制御信号）をチョッピング部５に出力する一
方、同処理中においては図３に示すサブルーチンと同様
の処理を実行する。

【００７２】このサブルーチンでは、制御回路１３の内
部のタイマＡによって誘起電圧と基準電圧との交点間の
時間、つまり位相角６０度（あるいは１２０度、１８０
度、３６０度）に相当する時間Ｔ（６０）（あるいはＴ
（１２０）、（Ｔ（１８０）、Ｔ（３６０））を算出す
る。

【００７３】この場合、位置信号Ｒ０，Ｓ０，Ｔ０の立
ち上がり、立ち下がりのいずれかにより当該サブルーチ
ンを実行し、タイマＡが終了（タイムアップ）すると、
同タイマＡをスタートとする。この場合、タイマスター
トで時間Ｔ（６０）をタイマＡにセットする。したがっ
て、上述したタイマＢにセットする時間Ｔ（３０）はＴ
（６０）×（３０／６０）で算出される。

【００７４】図８を参照して当該動作を具体的に説明す
ると、時点ｔ１，ｔ２間においては、誘起電圧がＳ相に
発生し、この誘起電圧が上昇時にあることから、インバ
ータ部２のトランジスタＹからトランジスタＺの駆動に
切り替え（同図（ｌ）および（ｍ）を参照）、かつこれ
と同時に上アームのトランジスタＵ，Ｖ，Ｗを駆動（オ
ン、オフ）する信号をチョッピングする。

【００７５】そして、時点ｔ１における電機子巻線の切
り替え後、Ｓ相の最初の中性点、つまりＳ相の誘起電圧
と基準電圧との交点（同図に示すｂ１）における位置信
号Ｓ０の立ち上がりエッジを検出する（同図（ｆ）に示
す）。

【００７６】タイマＡによってその時点ｂ１まで測定さ
れた時間（例えば位相角６０度に相当する時間Ｔ（６
０））により、位相角３０度に相当する時間Ｔ（３０）
を算出する。この時間Ｔ（３０）をタイマＢで計測し、
時点ｂ１から時間Ｔ（３０）が経過すると、つまり時点
ｔ２において電機子巻線の通電を切り替え、かつインバ
ータ部２の下アームのトランジスタＸ，Ｙ，Ｚを駆動す
る信号をチョッピングする。

【００７７】続いて、時点ｔ２における電機子巻線の通
電切り替え後、Ｒ相の最初の中性点、つまりＲ相の誘起
電圧と基準電圧との交点（同図に示すｂ２）における位
置信号Ｒ０の立ち下がりエッジを検出する（同図（ｅ）
に示す）。

【００７８】タイマＡによってその時点ｂ２まで測定さ
れた時間（例えば位相角６０度に相当する時間Ｔ（６
０））により、位相角３０度に相当する時間Ｔ（３０）
を算出する。この時間Ｔ（３０）をタイマＢで計測し、
時点ｂ２から時間Ｔ（３０）が経過すると、つまり時点
ｔ３において電機子巻線の通電を切り替え、かつインバ
ータ部２の上アームのトランジスタＵ，Ｖ，Ｗを駆動す
る信号をチョッピングする。

【００７９】続いて、時点ｔ３における電機子巻線の通
電切り替え後、Ｔ相の最初の中性点、つまりＴ相の誘起
電圧と基準電圧との交点（同図に示すｂ３）における位
置信号Ｔ０の立ち上がりエッジを検出する（同図（ｇ）
に示す）。

【００８０】タイマＡによってその時点ｂ３まで測定さ
れた時間（例えば位相角６０度に相当する時間Ｔ（６
０））により、位相角３０度に相当する時間Ｔ（３０）
を算出する。この時間Ｔ（３０）をタイマＢで計測し、
時点ｂ３から時間Ｔ（３０）が経過すると、つまり時点
ｔ４において電機子巻線の通電を切り替え、かつインバ
ータ部２の下アームのトランジスタＸ，Ｙ，Ｚを駆動す
る信号をチョッピングする。

【００８１】続いて、時点ｔ４における電機子巻線の通
電切り替え後、Ｓ相の最初の中性点、つまりＳ相の誘起
電圧と基準電圧との交点（同図に示すｂ４）における位
置信号Ｓ０の立ち上がりエッジを検出する（同図（ｆ）
に示す）。

【００８２】タイマＡによってその時点ｂ４まで測定さ
れた時間（例えば位相角６０度に相当する時間Ｔ（６
０））により、位相角３０度に相当する時間Ｔ（３０）
を算出する。この時間Ｔ（３０）をタイマＢで計測し、
時点ｂ４から時間Ｔ（３０）が経過すると、つまり時点
ｔ５において電機子巻線の通電を切り替え、かつインバ
ータ部２の上アームのトランジスタＵ，Ｖ，Ｗを駆動す
る信号をチョッピングする。

【００８３】続いて、時点ｔ５における電機子巻線の通
電切り替え後、Ｒ相の最初の中性点、つまりＲ相の誘起
電圧と基準電圧との交点（同図に示すｂ５）における位
置信号Ｒ０の立ち上がりエッジを検出する（同図（ｅ）
に示す）。

【００８４】タイマＡによってその時点ｂ５まで測定さ
れた時間（例えば位相角６０度に相当する時間Ｔ（６
０））により、位相角３０度に相当する時間Ｔ（３０）
を算出する。この時間Ｔ（３０）をタイマＢで計測し、
時点ｂ５から時間Ｔ（３０）が経過すると、つまり時点
ｔ６において電機子巻線の通電を切り替え、かつインバ
ータ部２の下アームのトランジスタＸ，Ｙ，Ｚを駆動す
る信号をチョッピングする。

【００８５】続いて、時点ｔ６における電機子巻線の通
電切り替え後、Ｔ相の最初の中性点、つまりＴ相の誘起
電圧と基準電圧との交点（同図に示すｂ６）における位
置信号Ｔ０の立ち上がりエッジを検出する（同図（ｇ）
に示す）。

【００８６】タイマＡによってその時点ｂ６まで測定さ
れた時間（例えば位相角６０度に相当する時間Ｔ（６
０））により、位相角３０度に相当する時間Ｔ（３０）
を算出する。この時間Ｔ（３０）をタイマＢで計測し、
時点ｂ６から時間Ｔ（３０）が経過すると、つまり時点
ｔ１１において電機子巻線の通電を切り替え、かつイン
バータ部２の上アームのトランジスタＵ，Ｖ，Ｗを駆動
する信号をチョッピングする。

【００８７】上記動作を繰り返し、各電機子巻線の通電
を切り替えるとともに、インバータ部２の上アームのト
ランジスタＵ，Ｖ，Ｗおよび下アームのトランジスタ
Ｘ，Ｙ，Ｚのチョッピングを切り替える。

【００８８】このように、３つ端子電圧（誘起電圧）に
より各誘起電圧の中性点をそれぞれ検出し、各中性点か
ら所定時間Ｔ（３０）を計測して回転子の位置検出タイ
ミングをそれぞれ得、つまり常に最も新しい中性点の情
報（データ）に基づいてその位置検出タイミングを得、
この位置検出タイミングで電機子巻線の通電を切り替え
る。したがって、確実でより正確な回転子の位置検出タ
イミングを得ることができ、また積分回路等を用いずと
もよいことから、コスト低下を図ることができる。

【００８９】

【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位置を検出し、この位
置検出タイミングに基づいて複数の電機子巻線の通電を
切り替え、かつブラシレスモータをインバータ制御する
インバータ手段の上アームあるいは下アームをチョッピ
ングして回転制御するブラシレスモータの制御方法およ
びその装置であって、電機子巻線の端子電圧（誘起電
圧）により誘起電圧の中性点を検出し、この中性点の間
隔の時間を算出するとともに、算出間隔時間により中性
点から所定位相遅れ点（位置検出タイミング）までの時
間を算出し、その中性点からその算出時間を計測して所
定位相遅れた点の位置検出タイミングを得る一方、上記
インバータ手段の上アームあるいは下アームのチョッピ
ング切り替えを行い、誘起電圧の上昇時には上アームの
トランジスタをオン、オフする信号をチョッピングし、
その下降時には下アームのトランジスタをオン、オフす
る信号をチョッピングするようにしたので、積分回路等
を用いずとも、通電切り替えタイミングを得ることがで
き、しかも確実に正確な回転子の位置検出タイミングを
得ることができ、また、コスト低下を図ることができ
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す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２】図１に示すブラシレスモータの制御装置の動作
を説明する概略的フローチャート図である。

【図３】図１に示すブラシレスモータの制御装置の動作
を説明する概略的フローチャート図である。

【図４】図１に示すブラシレスモータの制御装置の動作
を説明する概略的タイムチャート図である。

【図５】この発明の他の実施例を示すブラシレスモータ
の制御装置の概略的ブロック線図である。

【図６】図５に示すブラシレスモータの制御装置の動作
を説明する概略的フローチャート図である。

【図７】図５に示すブラシレスモータの制御装置の動作
を説明する概略的フローチャート図である。

【図８】図５に示すブラシレスモータの制御装置の動作
を説明する概略的タイムチャート図である。

【図９】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１０】図９に示すブラシレスモータの制御装置の動
作を説明する概略的タイムチャート図である。

【符号の説明】

１ブラシレスモータ（直流ブラシレスモータ）１ａ回転子（ブラシレスモータ１の）２インバータ部５チョッピング部６ドライバ部４，１１，１３制御回路（マイクロコンピュータ）１０，１２位置検出部１０ａ，１２ａ分圧回路１０ｂ，１２ｂ基準電圧発生回路１０ｃ，１２ｃ比較回路Ｄスパイク電圧Ｒ，Ｓ，Ｔ電機子巻線の端子電圧Ｒ０，Ｓ０，Ｔ０位置信号Ｕ，Ｖ，Ｗスイッチング素子（上アームのトランジス
タ）Ｘ，Ｙ，Ｚスイッチング素子（下アームのトランジス
タ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本裕幸神奈川県川崎市高津区末長1116番地株式会社富士通ゼネラル内 (72)発明者尾原義之神奈川県川崎市高津区末長1116番地株式会社富士通ゼネラル内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のスイッチング素子をブリッジ接続
したインバータ手段によって直流電源をスイッチングし
てブラシレスモータの複数の電機子巻線に印加する際、
該ブラシレスモータの回転子の位置検出に基づいて前記
各スイッチング素子を所定にオン、オフして前記電機子
巻線の通電を切り替え、かつ前記インバータ手段の上ア
ームあるいは下アームのうち少なくとも一方のアームの
スイッチング素子をオン、オフするための信号をチョッ
ピングするブラシレスモータの制御方法であって、前記電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）と基準電圧とを
比較して同誘起電圧の中性点を検出し、該中性点から所
定位相遅れたタイミングを前記回転子の位置検出として
前記電機子巻線の通電を切り替える一方、前記インバー
タ手段の上アームあるいは下アームのスイッチング素子
をオン、オフするための信号のチョッピングを切り替え
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。
【請求項２】複数のスイッチング素子をブリッジ接続
したインバータ手段によって直流電源をスイッチングし
てブラシレスモータの複数の電機子巻線に印加する際、
該ブラシレスモータの回転子の位置検出に基づいて前記
各スイッチング素子を所定にオン、オフして前記電機子
巻線の通電を切り替え、かつ前記インバータ手段の上ア
ームあるいは下アームのうち少なくとも一方のアームの
スイッチング素子をオン、オフするための信号をチョッ
ピングするブラシレスモータの制御方法であって、前記電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）と基準電圧とを
比較して同誘起電圧の中性点を検出し、該中性点から所
定位相遅れたタイミングを前記回転子の位置検出として
前記電機子巻線の通電を切り替える一方、少なくとも前
記誘起電圧が上昇している部分においては前記インバー
タ手段の上アームのスイッチング素子をオン、オフする
ための信号をチョッピングし、前記誘起電圧が下降して
いる部分においては前記インバータ手段の下アームのス
イッチング素子をオン、オフするための信号をチョッピ
ング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。
【請求項３】複数のスイッチング素子をブリッジ接続
したインバータ手段によって直流電源をスイッチングし
てブラシレスモータの複数の電機子巻線に印加する際、
該ブラシレスモータの回転子の位置検出に基づいて前記
各スイッチング素子を所定にオン、オフして前記電機子
巻線の通電を切り替え、かつ前記インバータ手段の上ア
ームあるいは下アームのうち少なくとも一方のアームの
スイッチング素子をオン、オフするための信号をチョッ
ピングするブラシレスモータの制御装置であって、前記電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）を所定に分圧
し、該分圧された電圧と所定基準電圧とを比較し、該比
較結果に基づいた位置信号に基づいて前記電機子巻線の
通電切り替え後の前記該位置信号の最初の立ち上がり、
あるいは最初の立ち下がりから所定位相遅れたタイミン
グを前記回転子の位置検出として前記電機子巻線の通電
を切り替える一方、前記誘起電圧が上昇している部分に
おいては前記インバータ手段の上アームを構成するスイ
ッチング素子をオン、オフする信号をチョッピングし、
前記誘起電圧が下降している部分においては前記インバ
ータ手段の下アームを構成するスイッチング素子をオ
ン、オフする信号をチョッピング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装置。
【請求項４】前記インバータ手段の上アームおよび下
アームのチョッピング切り替えを前記電機子巻線の通電
切り替えタイミングで行うようにした請求項２ないし３
記載のブラシレスモータの制御方法。