JPH0817595B2 - ブラシレス直流モータの起動法 - Google Patents
ブラシレス直流モータの起動法Info
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- JPH0817595B2 JPH0817595B2 JP1328502A JP32850289A JPH0817595B2 JP H0817595 B2 JPH0817595 B2 JP H0817595B2 JP 1328502 A JP1328502 A JP 1328502A JP 32850289 A JP32850289 A JP 32850289A JP H0817595 B2 JPH0817595 B2 JP H0817595B2
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- brushless
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転子位置検出を電機子巻線端子電圧を利用
して行なう形式のブラシレス直流モータの起動法に係
り、特に、モータ駆動源のインバータを起動時のみ他制
式として同期モータとして起動させる低周波同期起動方
式を採用する場合の起動の確実化を図つたブラシレス直
流モータの起動法に関する。
して行なう形式のブラシレス直流モータの起動法に係
り、特に、モータ駆動源のインバータを起動時のみ他制
式として同期モータとして起動させる低周波同期起動方
式を採用する場合の起動の確実化を図つたブラシレス直
流モータの起動法に関する。
回転子位置検出信号を、回転子の軸端側にホール素子
などの位置検出センサを設けないで、電機子巻線の端子
電圧からフイルタ回路を介して得る方式のブラシレス直
流モータの技術は特開昭52−80415号公報に開示されて
いる。この種のブラシレス直流モータでは、起動時には
電機子巻線に誘起電圧が発生していないから、回転子位
置検出信号が発生する回転数までは、何らかの手段で起
動する必要がある。
などの位置検出センサを設けないで、電機子巻線の端子
電圧からフイルタ回路を介して得る方式のブラシレス直
流モータの技術は特開昭52−80415号公報に開示されて
いる。この種のブラシレス直流モータでは、起動時には
電機子巻線に誘起電圧が発生していないから、回転子位
置検出信号が発生する回転数までは、何らかの手段で起
動する必要がある。
この起動方法として、特開昭61−1290号公報に記載の
ように、種々の負荷トルクに応じて確実に起動させるた
めに、モータ駆動源として用いている３相インバータを
他制式として運転する期間内に限つて、電機子巻線への
通電開始直後の少なくとも１つの通電モード（電気角60
度）の期間に同期モータとしての最大出力トルクに対応
する電流値まで徐々に高め、出力トルクが零となる位置
に、一たん、回転子を移動して固定した後、通流モード
を変化して加速する起動法となつていた。
ように、種々の負荷トルクに応じて確実に起動させるた
めに、モータ駆動源として用いている３相インバータを
他制式として運転する期間内に限つて、電機子巻線への
通電開始直後の少なくとも１つの通電モード（電気角60
度）の期間に同期モータとしての最大出力トルクに対応
する電流値まで徐々に高め、出力トルクが零となる位置
に、一たん、回転子を移動して固定した後、通流モード
を変化して加速する起動法となつていた。
上記従来技術は、慣性の大きい負荷での起動について
配慮がなされておらず、回転子の位置が固定しようとす
る位置から離れていると、電機子電流を徐々に高めるだ
けでは、回転子が固定しようとする位置での速度が大き
く、正・逆方向に振動する。慣性が大きい場合、この振
動がいつまでも続くので、この状態で同期モータを加速
すると、脱調し、起動失敗となる問題があつた。
配慮がなされておらず、回転子の位置が固定しようとす
る位置から離れていると、電機子電流を徐々に高めるだ
けでは、回転子が固定しようとする位置での速度が大き
く、正・逆方向に振動する。慣性が大きい場合、この振
動がいつまでも続くので、この状態で同期モータを加速
すると、脱調し、起動失敗となる問題があつた。
本発明の目的は、従来技術での上記した問題点を解消
し、低周波同期起動を確実に行いうるブラシレス直流モ
ータの起動法を提供することにある。
し、低周波同期起動を確実に行いうるブラシレス直流モ
ータの起動法を提供することにある。
上記目的を達成するために、モータ駆動源として用い
ている３相インバータを他制式として運転する期間内に
限つて、電機子巻線に流れる電流を３相電機子巻線への
通電開始直後の少なくとも１つの通電モード（電気角60
度）の期間に、目標電流上限値まで徐々に高めた後に、
少なくとも１回、目標電流下限値まで徐々に低下させる
起動法にしたものである。
ている３相インバータを他制式として運転する期間内に
限つて、電機子巻線に流れる電流を３相電機子巻線への
通電開始直後の少なくとも１つの通電モード（電気角60
度）の期間に、目標電流上限値まで徐々に高めた後に、
少なくとも１回、目標電流下限値まで徐々に低下させる
起動法にしたものである。
モータ駆動源として用いる３相インバータで、電機子
巻線に流れる電流を零アンペアから目標電流上限値ま
で、徐々に増加する。この結果、同期モータに加わる負
荷トルクに出力トルクが打ち勝つ時点で、回転子は、回
転を開始する。また、回転角度に対する出力トルクは、
巻線電流の増加とともに増大する。
巻線に流れる電流を零アンペアから目標電流上限値ま
で、徐々に増加する。この結果、同期モータに加わる負
荷トルクに出力トルクが打ち勝つ時点で、回転子は、回
転を開始する。また、回転角度に対する出力トルクは、
巻線電流の増加とともに増大する。
そして、目標電流上限値に到達した後に、電機子巻線
に流れる電流を目標電流下限値まで徐々に低下させる
と、回転角度に対する出力トルクは、巻線電流の減少と
ともに減少する。その結果、出力トルクが零となる位置
で、速度が小さいので、振動しても短時間で所定の位置
に位置決めされる。
に流れる電流を目標電流下限値まで徐々に低下させる
と、回転角度に対する出力トルクは、巻線電流の減少と
ともに減少する。その結果、出力トルクが零となる位置
で、速度が小さいので、振動しても短時間で所定の位置
に位置決めされる。
したがつて、脱調することなく同期モータを起動する
ことができる。
ことができる。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を用いて説
明する。
明する。
第１図は本発明の起動法によつて起動されるブラシレ
ス直流モータの全体構成を示したもので、交流電源１か
ら整流回路２及び平滑コンデンサ３を介して直流電圧E4
を得てインバータ４に供給し、このインバータ４の３相
交流出力が、同期モータ５の電機子巻線５−１に印加さ
れて、永久磁石を界磁とする回転子５−２を駆動する。
ス直流モータの全体構成を示したもので、交流電源１か
ら整流回路２及び平滑コンデンサ３を介して直流電圧E4
を得てインバータ４に供給し、このインバータ４の３相
交流出力が、同期モータ５の電機子巻線５−１に印加さ
れて、永久磁石を界磁とする回転子５−２を駆動する。
インバータ４は、６個のトランジスタ+,B+,C+,A-,B-,
C-と６個の還流ダイオードD1〜D6から構成される。120
度通電形のインバータで、３相の電機子巻線のうちいず
れかの２相が通電される。また上記６個のトランジスタ
のうち、直流電圧E4の正電位側に接続されたトランジス
タA+〜C+のみが、その120度の通流期間がチヨツパ信号1
0により変調を受け、このチヨツパ信号10の通流率を変
え、巻線電流を制御する。さらに、直流電圧E4の負電位
ライン側のトランジスタA-〜C-の共通エミツタ端子と、
還流ダイオードD4〜D6の共通アノード端子間に低抵抗R1
が接続され、この低抵抗R1に流れる電流ILを電機子巻線
に流れる巻線電流として、低抵抗R1の電圧降下から検出
する。
C-と６個の還流ダイオードD1〜D6から構成される。120
度通電形のインバータで、３相の電機子巻線のうちいず
れかの２相が通電される。また上記６個のトランジスタ
のうち、直流電圧E4の正電位側に接続されたトランジス
タA+〜C+のみが、その120度の通流期間がチヨツパ信号1
0により変調を受け、このチヨツパ信号10の通流率を変
え、巻線電流を制御する。さらに、直流電圧E4の負電位
ライン側のトランジスタA-〜C-の共通エミツタ端子と、
還流ダイオードD4〜D6の共通アノード端子間に低抵抗R1
が接続され、この低抵抗R1に流れる電流ILを電機子巻線
に流れる巻線電流として、低抵抗R1の電圧降下から検出
する。
制御回路は、シングルチツプのマイクロコンピユータ
7,同期モータ５の回転子５−２の磁極位置を検出する磁
極位置検出回路6,同期モータ５の巻線電流ILを希望値11
に制御する電流制御回路８、及びトランジスタA+〜C+,A
-〜C-のベースドライブ回路９から構成される。磁極位
置検出回路６は、特開昭52−80415号公報に開示されて
いる磁極位置検出回路であり、同期モータ５の電機子巻
線端子電圧VA〜VCにより、フイルタ回路（図示せず）を
介して回転子磁極位置に応じた位置検出信号6Sを作つて
出力する。マイクロコンピユータ７は、CPUやALU7−4,R
AM7−5,ROM7−6,タイマー７−７、入出力ポート用レジ
スタ７−１〜７−３が内蔵される。ROM7−６には、ブラ
シレス直流モータを駆動するに必要な各種処理、例えば
低周波同期起動のためのトランジスタに対するドライブ
信号9Sの出力などのプログラムが記憶されている。
7,同期モータ５の回転子５−２の磁極位置を検出する磁
極位置検出回路6,同期モータ５の巻線電流ILを希望値11
に制御する電流制御回路８、及びトランジスタA+〜C+,A
-〜C-のベースドライブ回路９から構成される。磁極位
置検出回路６は、特開昭52−80415号公報に開示されて
いる磁極位置検出回路であり、同期モータ５の電機子巻
線端子電圧VA〜VCにより、フイルタ回路（図示せず）を
介して回転子磁極位置に応じた位置検出信号6Sを作つて
出力する。マイクロコンピユータ７は、CPUやALU7−4,R
AM7−5,ROM7−6,タイマー７−７、入出力ポート用レジ
スタ７−１〜７−３が内蔵される。ROM7−６には、ブラ
シレス直流モータを駆動するに必要な各種処理、例えば
低周波同期起動のためのトランジスタに対するドライブ
信号9Sの出力などのプログラムが記憶されている。
第２図は第１図中の電流制御回路８の詳細回路図であ
る。電流制御回路８は、増幅器13,ヒステリシス特性を
有するコンパレータ14及びD/A変換器12から構成され
る。増幅器13は、前述の低抵抗R1の電圧降下を増幅して
電流検出値VILとして出力する。D/A変換器12は、マイク
ロコンピユータ７内の出力ポートレジスタ７−２を介し
て出力される８ビツトの電流希望値11をアナログ量であ
るアナログ電流希望値11aに変換する。コンパレータ14
にて電流検出値VILとアナログ電流希望値11aとが比較さ
れ、チヨツパ信号10が作成され、巻線電流ILが電流希望
値11に応じて制御される。なお、R2〜R6はそれぞれ図示
位置に挿入配置されている抵抗である。
る。電流制御回路８は、増幅器13,ヒステリシス特性を
有するコンパレータ14及びD/A変換器12から構成され
る。増幅器13は、前述の低抵抗R1の電圧降下を増幅して
電流検出値VILとして出力する。D/A変換器12は、マイク
ロコンピユータ７内の出力ポートレジスタ７−２を介し
て出力される８ビツトの電流希望値11をアナログ量であ
るアナログ電流希望値11aに変換する。コンパレータ14
にて電流検出値VILとアナログ電流希望値11aとが比較さ
れ、チヨツパ信号10が作成され、巻線電流ILが電流希望
値11に応じて制御される。なお、R2〜R6はそれぞれ図示
位置に挿入配置されている抵抗である。
以上の回路構成において、本実施例起動法は以下のよ
うに動作する。
うに動作する。
第３図（ａ）は、低周波同期起動の期間内において、
インバータ４を構成する６個のトランジスタの通流モー
ドを、（ｂ）はアナログ電流希望値11aを、（ｃ）は同
期モータ５の回転数を、それぞれ示している。低周波同
期始動では、マイクロコンピユータ７のプログラム処理
により、マイクロコンピユータ内蔵のタイマ７−７を用
いて、インバータ４の出力周波数の１サイクルに対する
60度の時間を、第３図（ａ）のように、通流モードごと
に短くすることにより、同期モータ５を加速する。
インバータ４を構成する６個のトランジスタの通流モー
ドを、（ｂ）はアナログ電流希望値11aを、（ｃ）は同
期モータ５の回転数を、それぞれ示している。低周波同
期始動では、マイクロコンピユータ７のプログラム処理
により、マイクロコンピユータ内蔵のタイマ７−７を用
いて、インバータ４の出力周波数の１サイクルに対する
60度の時間を、第３図（ａ）のように、通流モードごと
に短くすることにより、同期モータ５を加速する。
第３図（ａ）に示した期間Δt1は位置決め期間であ
り、この期間において、電流希望値11aを零アンペアか
ら、目標電流上限値I1まで徐々に増加させる。この結
果、同期モータに加わる負荷トルクTLに出力トルクTMが
打ち勝つ時点で回転子は回転を開始する。
り、この期間において、電流希望値11aを零アンペアか
ら、目標電流上限値I1まで徐々に増加させる。この結
果、同期モータに加わる負荷トルクTLに出力トルクTMが
打ち勝つ時点で回転子は回転を開始する。
第４図（ａ）は上記位置決め期間における巻線電流の
通流経路と回転子の最終移動位置を示したもので、ａ相
巻線の巻線軸より反時計方向に30度の位置をθ＝０とし
て示している。第４図（ｂ）は回転角度を横軸に、同期
モータの出力トルクTMを縦軸に示したもので、同期モー
タの空隙の磁束密度分布が台形波状であつて、回転子が
時計方向に回転するトルクの方向を正方向トルクとして
いる。
通流経路と回転子の最終移動位置を示したもので、ａ相
巻線の巻線軸より反時計方向に30度の位置をθ＝０とし
て示している。第４図（ｂ）は回転角度を横軸に、同期
モータの出力トルクTMを縦軸に示したもので、同期モー
タの空隙の磁束密度分布が台形波状であつて、回転子が
時計方向に回転するトルクの方向を正方向トルクとして
いる。
上記位置決め期間において、ａ相巻線からｂ相巻線に
電流を流せば、電機子巻線による磁束方向はθ＝０であ
り、回転角度に対する出力トルクTMは、第４図（ｂ）の
ように、巻線電流の増加とともに増大する。そして、第
３図（ｂ）に示した目標電流上限値I1に到達した後に、
電流希望値11aを目標電流下限値I2まで徐々に減少させ
る。すると、回転角度に対する出力トルクTMは、巻線電
流の減少とともに小さくなる。この結果、負荷トルクTL
に打ち勝つて回転を開始した回転子は、出力トルクが零
となるθ＝０の近傍で停止する。
電流を流せば、電機子巻線による磁束方向はθ＝０であ
り、回転角度に対する出力トルクTMは、第４図（ｂ）の
ように、巻線電流の増加とともに増大する。そして、第
３図（ｂ）に示した目標電流上限値I1に到達した後に、
電流希望値11aを目標電流下限値I2まで徐々に減少させ
る。すると、回転角度に対する出力トルクTMは、巻線電
流の減少とともに小さくなる。この結果、負荷トルクTL
に打ち勝つて回転を開始した回転子は、出力トルクが零
となるθ＝０の近傍で停止する。
第３図（ｃ）は以上の様子を示したもので、回転を開
始してから徐々に回転数が上昇した後に、回転数が徐々
に下降し、若干振動するが、前述のθ＝０の近傍で停止
する。
始してから徐々に回転数が上昇した後に、回転数が徐々
に下降し、若干振動するが、前述のθ＝０の近傍で停止
する。
上述の実施例では、ｔ＝０の時点に回転子の位置が第
４図で示すθ＝−180度の位置にある場合には、電流希
望値を増加しても、出力トルクは零であり、θ＝０の位
置まで移動させることができない。しかし、このような
状態が存在し得るものに本発明を適用する場合には、第
３図（ａ）で示すΔt2の期間を第２の位置決め期間とし
て、この期間にも電流希望値を零アンペア相当から徐徐
に目標電流上限値まで増加した後に、徐々に目標電流下
限値まで減少することにより解決できる。
４図で示すθ＝−180度の位置にある場合には、電流希
望値を増加しても、出力トルクは零であり、θ＝０の位
置まで移動させることができない。しかし、このような
状態が存在し得るものに本発明を適用する場合には、第
３図（ａ）で示すΔt2の期間を第２の位置決め期間とし
て、この期間にも電流希望値を零アンペア相当から徐徐
に目標電流上限値まで増加した後に、徐々に目標電流下
限値まで減少することにより解決できる。
また、上記実施例は、マイクロコンピユータ７により
電流希望値11を出力する構成としたことにより、位置決
め期間中の電流希望値の増加−減少パターンを第３図
（ｂ）に示したような直線的に増加−減少するパターン
以外にも、使用する同期モータまたは負荷トルクの種類
に応じて、自由に設定できる利点がある。
電流希望値11を出力する構成としたことにより、位置決
め期間中の電流希望値の増加−減少パターンを第３図
（ｂ）に示したような直線的に増加−減少するパターン
以外にも、使用する同期モータまたは負荷トルクの種類
に応じて、自由に設定できる利点がある。
以上説明したように、本発明によれば、低周波同期起
動の期間において、巻線電流を最小値から徐々に目標電
流上限値まで上昇させた後に、徐々に目標電流下限値ま
で減少させるようにしたことにより、慣性の大きい負荷
であつても、同期モータの出力トルクがその負荷トルク
より高くなる時点に回転子は回転を始めて、出力トルク
が零となる近傍で振動することなく停止する。このた
め、慣性の大きい負荷であつても、確実に位置決めが行
なわれ、それ以降、インバータ出力周波数を徐徐に高め
て同期モータを加速しても、脱調することが無い。
動の期間において、巻線電流を最小値から徐々に目標電
流上限値まで上昇させた後に、徐々に目標電流下限値ま
で減少させるようにしたことにより、慣性の大きい負荷
であつても、同期モータの出力トルクがその負荷トルク
より高くなる時点に回転子は回転を始めて、出力トルク
が零となる近傍で振動することなく停止する。このた
め、慣性の大きい負荷であつても、確実に位置決めが行
なわれ、それ以降、インバータ出力周波数を徐徐に高め
て同期モータを加速しても、脱調することが無い。
第１図は本発明の一実施例説明用の全体構成図、第２図
は第１図中の一部詳細回路図、第３図（ａ）はトランジ
スタの通流モードを示す図、第３図（ｂ）電流希望値を
示す図、第３図（ｃ）は同期モータの回転数を示す図、
第４図（ａ）は巻線電流の径路と回転子の最終移動位置
を示す図、第４図（ｂ）は回転角度と同期モータ出力ト
ルクとの関係図である。 ２……整流回路、４……インバータ、５……同期モー
タ、５−１……電機子巻線、５−２……回転子、６……
磁極位置検出回路、７……マイクロコンピユータ、８…
…電流制御回路、９……ベースドライブ回路、12……D/
A変換器、13……増幅器、14……コンパレータ。
は第１図中の一部詳細回路図、第３図（ａ）はトランジ
スタの通流モードを示す図、第３図（ｂ）電流希望値を
示す図、第３図（ｃ）は同期モータの回転数を示す図、
第４図（ａ）は巻線電流の径路と回転子の最終移動位置
を示す図、第４図（ｂ）は回転角度と同期モータ出力ト
ルクとの関係図である。 ２……整流回路、４……インバータ、５……同期モー
タ、５−１……電機子巻線、５−２……回転子、６……
磁極位置検出回路、７……マイクロコンピユータ、８…
…電流制御回路、９……ベースドライブ回路、12……D/
A変換器、13……増幅器、14……コンパレータ。
Claims (2)
- 【請求項１】永久磁石を界磁回転子とする同期モータ
と、インバータの３相交流出力に接続した上記同期モー
タの３相電機子巻線の端子電圧より上記回転子の回転位
置を検出する位置検出回路を備え、上記同期モータを停
止状態から起動するに際し上記インバータを他制式とし
て運転する形式のブラシレス直流モータにおいて、前記
インバータを他制式として運転する期間に限って、３相
電機子巻線への通電開始直後の少なくとも１つの60度の
通電モードの期間に、前記電機子巻線に流れる電流を目
標電流上限値まで高めた後に、少なくとも１回、目標電
流下限値まで低下させることを特徴とするブラシレス直
流モータの起動法。 - 【請求項２】前記電機子巻線に流れる電流を前記目標電
流下限値まで低下させた後に、目標電流上限値まで高め
ることを特徴とするブラシレス直流モータの起動法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1328502A JPH0817595B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | ブラシレス直流モータの起動法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1328502A JPH0817595B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | ブラシレス直流モータの起動法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03195390A JPH03195390A (ja) | 1991-08-26 |
| JPH0817595B2 true JPH0817595B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=18210997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1328502A Expired - Fee Related JPH0817595B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | ブラシレス直流モータの起動法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817595B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5292060B2 (ja) * | 2008-11-04 | 2013-09-18 | 愛三工業株式会社 | ブラシレスモータの駆動装置 |
| JP5557307B2 (ja) * | 2009-02-23 | 2014-07-23 | ダイヤモンド電機株式会社 | 同期モータ制御装置 |
-
1989
- 1989-12-20 JP JP1328502A patent/JPH0817595B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03195390A (ja) | 1991-08-26 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |