JPH0819283A - ブラシレスモータの制御方法 - Google Patents

ブラシレスモータの制御方法

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JPH0819283A
JPH0819283A JP6168900A JP16890094A JPH0819283A JP H0819283 A JPH0819283 A JP H0819283A JP 6168900 A JP6168900 A JP 6168900A JP 16890094 A JP16890094 A JP 16890094A JP H0819283 A JPH0819283 A JP H0819283A
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rotation speed
brushless motor
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revolutions
speed
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JP6168900A
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Atsushi Maeno
淳 前野
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu General Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブラシレスモータの制御方法において、同ブ
ラシレスモータの回転数を目標回転数とする時間を短縮
し、かつ回転数のオーバーシュートおよびアンダーシュ
ートを抑えて目標回転数を保つ。 【構成】 ブラシレスモータ3の回転数を目標回転数と
するブラシレスモータの制御方法であって、ブラシレス
モータ3の内部に設置された複数のホール素子5による
位置検出信号を制御回路10に入力しており、この制御
回路10は入力位置検出信号をもとにしてブラシレスモ
ータ3の回転数を検出するとともに、この検出回転数
(現回転数)が目標回転数を含む所定回転数範囲内にあ
るか否かを判断し、現回転数が所定回転数範囲内にある
ときにはブラシレスモータ3の複数の固定子巻線に印加
する電圧の変化率をその所定回転数範囲外のときよりも
小さくる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は直流ブラシレスモータ
(以下ブラシレスモータと記す)の回転数制御技術に係
り、特に詳しくはブラシレスモータの回転数を速やかに
目標回転数とするブラシレスモータの制御方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】このブラシレスモータを例えば空気調和
機等に用いるモータとして利用する場合、例えば図5に
示す制御装置が必要である。
【0003】図5において、この制御装置は、商用の交
流電源1を直流電源に変換するため整流回路2aおよび
平滑用コンデンサ2bで構成した電源回路2と、この変
換された直流電源を交流に変換してブラシレスモータ3
に印加する駆動回路4と、ブラシレスモータ3の回転子
3aの位置を検出し、位置検出信号を出力するための位
置検出手段(ブラシレスモータ3の内部に設置されたホ
ール素子)5と、その位置検出信号のタイミングをもと
にして駆動回路4の複数のスイッチング素子(トランジ
スタ)U,V,W,X,Y,Zを所定にオン、オフ制御
するための駆動信号U1,V1,W1,X1,Y1,Z
1を出力する制御回路(マイクロコンピュータ)6と、
この駆動信号により各トランジスタU,V,W,X,
Y,Zを駆動するドライブ回路7とを備えている。
【0004】ブラシレスモータ3の駆動方法を図6を参
照して具体的に説明すると、各ホール素子5はブラシレ
スモータ3の回転子3aの位置に応じた位置検出信号を
出力する(図6(a)ないし(c)に示す)。制御回路
6はその位置検出信号を入力し、同位置検出信号に基づ
いて駆動信号U1,V1,W1,X1,Y1,Z1(図
6(d)ないし(i)に示す)を出力する。
【0005】また、駆動回路4の上アームを構成するト
ランジスタU,V,Wについては単にオン、オフし(図
6(d)ないし(f)に示す)、下アームを構成するト
ランジスタX、Y、Zについてはオン、オフするだけで
なく、そのオン部分をチョッピングする(図6(g)な
いし(i))。
【0006】これにより、駆動回路4は入力直流電圧
を、チョッピングした交流電圧R,S,T(図6(j)
ないし(l)に示す)とし、この交流電圧R,S,Tを
ブラシレスモータ3の複数固定子巻線に印加する。この
ようにして、回転子3aの位置検出信号をもとにして各
固定子巻線の通電を切り替え、同ブラシレスモータ3を
回転制御する。
【0007】また、制御回路6は位置検出信号の立ち上
がり、または立ち下がりの間の時間を計測し、ブラシレ
スモータ3の回転数を算出する。そして、算出した回転
数と目標回転数とを比較し、出力する駆動信号U1,V
1,W1,X1,Y1,Z1のうち、図6(g)ないし
(i)に示す駆動信号X1,Y1,Z1のチョッピング
のオン割合を上記比較結果に応じて可変する。
【0008】具体的には、例えば算出した回転数が目標
回転数より低い場合は、制御回路6は出力駆動信号X
1,Y1,Z1のチョッピングのオン割合を増加させ、
ブラシレスモータ3の印加電圧を高くし、結果同ブラシ
レスモータ3の回転数を高くできる。
【0009】逆に、算出した回転数が目標回転数より高
い場合は、制御回路6は出力駆動信号X1,Y1,Z1
のチョッピングのオン割合を減少させ、ブラシレスモー
タ3の印加電圧を低くし、結果同ブラシレスモータ3の
回転数を低くできる。
【0010】例えば、図7および図8に示すように、ブ
ラシレスモータ3の目標回転数をNAからNB(>N
A)へ変更する場合、あるいは目標回転数をNBからN
C(<NB)へ変更する場合について説明する。
【0011】まず、制御回路6は所定時間(t0)毎に
位置検出信号の立ち上がり、あるいは立ち下がり間の時
間を計測し、この計測結果に基づいてブラシレスモータ
3の現回転数を算出する。
【0012】そして、現回転数と目標回転数とを比較
し、現回転数が目標回転数より低い場合、出力駆動信号
X1,Y1,Z1のチョッピングのオン割合を増加さ
せ、ブラシレスモータ3の印加電圧Vsを所定値V0だ
け上昇させる(図7(b)に示す)。また、現回転数が
目標回転数より高い場合、出力駆動信号X1,Y1,Z
1のチョッピングのオン割合を減少させ、ブラシレスモ
ータ3の印加電圧Vsを所定値V0だけ下降させる(図
8(b)に示す)。
【0013】上記動作を繰り返すことにより、ブラシレ
スモータ3の印加電圧Vsが所定時間(t0)毎に所定
値V0づつ上昇、下降し、図7および図8に示すように
ブラシレスモータ3の回転数を任意の目標回転数NB
(あるいはNC)に制御することができる。
【0014】
【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あっては、図7および図8に示
すように、ブラシレスモータ3の印加電圧を一定時間
(t0)毎に一定値(例えばV0)だけ上昇、あるいは
下降させ、つまり印加電圧Vsの変化率(dV/dt)
を一定としている。
【0015】そのために、図7に示すように、ブラシレ
スモータ3の現回転数がNAである場合、ブラシレスモ
ータ3の回転数NAを目標回転数NBに上昇させるため
にはt1時からt3時まで14×t0かかり、しかも現
回転数NAと目標回転数NBとの差が大きいほど、その
回転数の上昇時間が長くなる。
【0016】また、図8に示すように、ブラシレスモー
タ3の現回転数がNBである場合、ブラシレスモータ3
の回転数NBを目標回転数NCに下降させるためにはt
4時からt6時まで11×t0かかり、同様に現回転数
NBと目標回転数NCとの差が大きいほど、その回転数
の下降時間が長くなる。
【0017】一方、図7に示すように、回転数NAから
目標回転数NBに上昇させる場合、ブラシレスモータ3
の回転数がt2時で一旦目標回転数NBに達しているに
もかかわらず、それ以後のt3時まで回転数が目標回転
数NB付近で変動することから、一定の目標回転数NB
になるまでに時間がかかる。
【0018】同様のことが、回転数NBから目標回転数
NCに下降させる場合にも言える。この場合、図8に示
すように、ブラシレスモータ3の回転数が時間t5で一
旦目標回転数NCに達しているもかかわらず、それ以後
の時間t6まで回転数が目標回転数NC付近で変動する
ことから、目標回転数NCとなるまでに時間がかかる。
【0019】また、ブラシレスモータ3の回転数が目標
回転数になっているときに、例えば負荷の変動等により
その回転数が変動した場合、上述した回転数制御が再び
開始されることから、再度目標回転数とするまで時間が
かかる。
【0020】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回転数を目標回転
数とする際、その回転数の上昇時間および下降時間を短
くし、つまり現回転数を速やかに目標回転数とすること
ができ、かつ回転数のオーバーシュートおよびアンダー
シュートを抑え、回転数を同目標回転数で変動なしに一
定に保つことができ、また負荷の変動等により回転数が
変わった場合であっても、速やかに目標回転数として一
定に保つことができるようにしたブラシレスモータの制
御方法を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のブラシレスモータの制御方法は、ブラシ
レスモータの複数の固定子巻線に印加する電圧を可変し
て同ブラシレスモータの回転数を目標回転数に制御する
ブラシレスモータの制御方法であって、前記ブラシレス
モータの回転数を検出し、該検出回転数が前記目標回転
数を含む所定回転数範囲内であるか否かを判断し、上記
検出回転数(現回転数)が前記所定回転数範囲内では、
前記変化率(dV/dt)を前記所定回転数範囲外のと
きよりも小さくするようにしている。
【0022】
【作用】上記手段としたので、上記ブラシレスモータの
回転数を検出し、その検出回転数(現回転数)が目標回
転数を含む所定回転数範囲内に入っているか否かを判断
する。
【0023】現回転数がその所定回転数範囲外のときに
は、ブラシレスモータの固定子巻線に印加される電圧の
変化率(dV/dt)を現回転数が所定回転数範囲のと
きに比べ大きく増加(あるいは減少)されるため、ブラ
シレスモータの回転数が急峻に上昇(あるいは下降)
し、これによりブラシレスモータの回転数が速やかに目
標回転数に近くされる。
【0024】そして、現回転数が上記所定回転数範囲内
に入ったときには、ブラシレスモータの固定子巻線に印
加される電圧の変化率(dV/dt)を現回転数が所定
回転数範囲外のときに比べ小さく増加(あるいは減少)
されるため、ブラシレスモータの回転数が緩やかに上昇
(あるいは下降)し、これによりブラシレスモータの回
転数が速やかに目標回転数に達し、かつ目標回転数に保
たれる。
【0025】
【実施例】この発明のブラシレスモータの制御方法は、
ブラシレスモータの複数の固定子巻線に印加する電圧を
可変してブラシレスモータの回転数を目標回転数とする
に際し、同ブラシレスモータの回転数を検出するととも
に、この検出した回転数が目標回転数を含む所定回転数
範囲内に入っているか否かを判断し、現回転数が所定回
転数範囲内の場合、つまり検出回転数(現回転数)が目
標回転数に近づいた場合、回転数の上昇割合あるいは下
降割合を所定回転数範囲外に比べ小さくすることによ
り、現回転数が目標回転数を越えることもなく、スムー
ズに目標回転数とする一方、現回転数が上記所定回転数
範囲外の場合、回転数の上昇割合あるいは下降割合を所
定回転数範囲内に比べ大きくする。
【0026】そのため、このブラシレスモータの制御装
置は図1に示す構成になっている。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。
【0027】図1において、この制御装置は、図5に示
す制御回路6の機能の他に、現に検出されている回転数
が目標回転数を含む所定回転数範囲内に入ったときには
ブラシレスモータ3に印加する電圧Vsの変化率(dV
/dt)をその所定回転数範囲外の場合より小さくする
ための駆動信号を出力する制御回路(マイクロコンピュ
ータ)10を備えている。
【0028】次に、上記構成の制御装置に適用されるブ
ラシレスモータの制御方法の作用を図2のフローチャー
ト図と、図3および図4のグラフ図とを参照して詳しく
説明する。
【0029】まず、制御回路10は所定時間t0毎に図
2に示すフローチャートを実行し、例えば現回転数が図
3のt10時でNA(=目標回転数)であるが、t11
時で目標回転数がNBに変わったものとする。
【0030】すると、t11時ではまだ所定時間(t
0)経過していないため、図2に示すフローチャートに
入らず、したがってブラシレスモータ3の各固定子巻線
の印加電圧Vsはt10時のままであり、ブラシレスモ
ータ3の回転数は変化しない。
【0031】所定時間(t0)の経過したt12時で
は、当該フローチャートを実行し、位置検出信号の立ち
上がり、または立ち下がりの間の時間を計測し、この計
測時間に基づいてブラシレスモータ3の現回転数を算出
し(ステップST1)、この算出回転数が目標回転数を
含む所定回転数範囲A内に入っているか否かを判断する
(ステップST2)。
【0032】現回転数NA<目標回転数NBであり、か
つ所定回転数範囲A外のため、ステップST3に進み、
現回転数が目標回転数より小さいか否かを判断する。す
なわち、ブラシレスモータ3の回転数を上昇させるか、
下降させるかを判断する。
【0033】図3に示す場合(NA<NB)、回転数を
上昇させる必要があるためにステップST4に進み、ブ
ラシレスモータ3の各固定子巻線の印加電圧Vsを所定
値(3×V0)だけ増加させる。すなわち、現回転数と
目標回転数NBとの差が大きいことから、その印加電圧
Vsの変化率(dV/dt)を現回転数が所定回転数範
囲A内に比べ大きくし、ブラシレスモータ3の回転数を
大きく上昇させる。なお、その印加電圧の変化率(dV
/dt)の増加は、駆動信号のオン部分(図6(g)な
いし(i)に示す)においてオン、オフ比のオン割合を
増加させて行う。このときの電圧の変化率は3V0/t
0である。
【0034】また、上記動作t13時、t14時つまり
回転数Nb,Ncの場合においても、所定回転数範囲A
外のため、t13時およびt14時では各固定子巻線の
印加電圧Vsが所定値(3×V0)だけ増加される。こ
のときの電圧の変化率は3V0/t0である。
【0035】一方、現回転数Ndが目標回転数NBを含
む所定回転数範囲A内に入っている場合、ステップST
2からST5に進み、現回転数が目標回転数NBである
か否かを判断する。現回転数が目標回転数NBに達して
いない場合、ステップST5からST6に進み、現回転
数が目標回転数NBより小さいか否かを判断し、ブラシ
レスモータ3の回転数を上昇させるか、下降させるかを
判断する。
【0036】現回転数Ndは現回転数Nd<目標回転数
NBであり、回転数を上昇させる必要があるためにステ
ップST7に進み、ブラシレスモータ3の各固定子巻線
の印加電圧Vsを所定値(V0)だけ増加する。すなわ
ち、目標回転数NBが現回転数より大きいことから、そ
の印加電圧Vsを増加し、ブラシレスモータ3の回転数
を少し上昇させる。このときの電圧の変化率はV0/t
0である。
【0037】また、上記動作は回転数Neの場合におい
ても行われる。つまり、t16時でも各固定子巻線の印
加電圧Vsは所定値(V0)だけ増加する。このときの
電圧の変化率もV0/t0である。t17時になると、
現回転数NB=目標回転数NBとなり、固定子巻線に印
加する電圧は可変しない。
【0038】上記ステップST1ないしST7の動作が
一定時間(t0)毎に繰り返されることより、現回転数
が目標回転数を含む所定回転数範囲A外の場合にはブラ
シレスモータ3の各固定子巻線の印加電圧Vsが所定回
転数範囲A内に比べ大きく増加されることにより、回転
数が急峻に上昇される。また、現回転数が目標回転数を
含む所定回転数範囲A内の場合にはその印加電圧Vsが
所定回転数範囲A外に比べ小さく増加されることによ
り、回転数が緩やかに上昇される。そして、現回転数が
目標回転数NBに達しているときにはブラシレスモータ
3の印加電圧Vsを可変せず一定のままとなる。
【0039】上記動作によると、ブラシレスモータ3の
回転数が目標回転数NBに達するまでの時間は、図3
(b)から明らかなように、5×t0となるため、従来
と比較して上昇時間が短くなる。また、現回転数が目標
回転数NB付近に達したときには、回転数の上昇割合が
小さくなることから、目標回転数NBを越えることもな
く、つまり回転数のオーバーシュートが抑えられる。
【0040】一方、図4に示すように、ブラシレスモー
タ3の目標回転数NBからNCとする場合、上記回転数
の上昇制御と同様に一定時間(t0)毎に図2に示すフ
ローチャートを実行して現回転数を目標回転数とする。
例えば、ブラシレスモータ3の回転数が図4のt20時
で目標回転数がNCに変わるものとする。なお、t20
時ではまだ所定時間(t0)経過していないため、図2
に示すフローチャートに入らず、ブラシレスモータ3の
回転数は変化しない。
【0041】所定時間(t0)の経過したt21時で
は、当該フローチャートを実行し、位置検出信号の立ち
上がり、または立ち下がりの間の時間を計測し、この計
測時間に基づいてブラシレスモータ3の現回転数を算出
し(ステップST1)、この算出回転数が目標回転数を
含む所定回転数範囲A内に入っているか否かを判断する
(ステップST2)。
【0042】現回転数NA<目標回転数NBであり、か
つ所定回転数範囲A外のため、ステップST3に進み、
現回転数が目標回転数より小さいか否かを判断する。す
なわち、ブラシレスモータ3の回転数を上昇させるか、
下降させるかを判断する。
【0043】図4に示す場合(NB>NC)、回転数を
下降させる必要があるためにステップST8に進み、ブ
ラシレスモータ3の各固定子巻線の印加電圧Vsを所定
値(3×V0)だけ減少させる。すなわち、現回転数N
Bと目標回転数NCとの差が大きいことから、その印加
電圧Vsの変化率(dV/dt)を現回転数が所定回転
数範囲A内に比べて大きくし、ブラシレスモータ3の回
転数を大きく下降させる。なお、その印加電圧の変化率
(dV/dt)の増加は、駆動信号のオン部分(図6
(g)ないし(i)に示す)においてオン、オフ比のオ
ン割合を減少させて行う。このときの電圧の変化率は3
V0/t0である。
【0044】また、上記動作はt22時においても、現
回転数Nfが所定回転数範囲A外であるため、各固定子
巻線の印加電圧Vsが所定値(3×V0)だけ減少され
る。
【0045】一方、現回転数Ngが目標回転数NCを含
む所定回転数範囲A内の場合、ステップST2からST
5に進み、現回転数Ngが目標回転数NCであるか否か
を判断する。現回転数Ngが目標回転数NCに達してい
ない場合、ステップST5からST6に進み、現回転数
Ngが目標回転数NCより小さいか否かを判断する。す
なわち、ブラシレスモータ3の回転数を上昇させるか、
下降させるかを判断する。
【0046】現回転数Ngは現回転数Ng>目標回転数
NCであるため、回転数を下降させる必要があるために
ステップST9に進み、ブラシレスモータ3の各固定子
巻線の印加電圧Vsを所定値(V0)だけ減少する。す
なわち、現回転数が目標回転数NCより大きいことか
ら、その印加電圧Vsを減少し、ブラシレスモータ3の
回転数を下降させる。
【0047】また、上記動作はt24時の現回転数Nh
においても各固定子巻線の印加電圧Vsを所定値(V
0)だけ増加する。このときの電圧の変化率はV0/t
0である。
【0048】t25時になると、現回転数NC=目標回
転数NCとなり、固定子巻線に印加電圧は可変しない。
【0049】上記ステップST1ないしST9の動作が
一定時間(t0)毎に繰り返し行われることにより、現
回転数が目標回転数を含む所定回転数範囲A外の場合に
はブラシレスモータ3の各固定子巻線の印加電圧Vsが
所定回転数範囲A内に比べて大きく減少され、つまり回
転数が急峻に下降され、現回転数が目標回転数を含む所
定回転数範囲内の場合にはその印加電圧Vsが所定回転
数範囲A外に比べて小さく減少され、つまり回転数が緩
やかに下降される。
【0050】そして、現回転数が目標回転数NCに達し
たときにはブラシレスモータ3の印加電圧Vsを可変せ
ず一定にする。
【0051】上記動作によると、ブラシレスモータ3の
回転数が目標回転数NCに達するまでの時間は、図4
(b)から明らかなように、4×t0となるため、従来
と比較して下降時間が短くなる。また、現回転数が目標
回転数NC付近に達したときには、回転数の下降割合が
小さくなることから、目標回転数NCを越えることもな
く、つまり回転数のアンダーシュートが抑えられる。
【0052】このように、上記ブラシレスモータ3の回
転数を目標回転数とするに際し、例えば回転数制御当初
はブラシレスモータ3の印加電圧の変化率(dV/d
t)が大きくされ、当該回転数を速やかに目標回転数に
近づけ、現回転数が目標回転数に近づくと、その印加電
圧の変化率(dV/dt)が小さくされる。
【0053】したがって、現回転数を目標回転数とする
場合、ブラシレスモータ3の回転数を短時間で目標回転
数にすることができ、また目標回転数に対する回転数の
変化曲線がオーバーシュートやアンダーシュートとなら
ずに済み、つまり回転数が目標回転数となっても変動せ
ずに一定になるという効果がある。
【0054】また、上記ブラシレスモータ3を例えば空
気調和機のモータとして用いた場合、負荷の変動により
同ブラシレスモータ3の回転数が変動した場合、上記制
御方法の実行によって回転数を速やかに目標回転数に復
帰させることができる。
【0055】また、この例ではdtを一定(t0)とし
てdVを可変し、電圧の変化率dV/dtを可変した
が、この方法に限らず、電圧の変化率を可変できる方法
であればよく、例えばdVを一定としてdtを可変して
もよく、あるいはdVおよびdtをそれぞれ可変するよ
うにしてもよい。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のブラシ
レスモータの制御方法によれば、ブラシレスモータの回
転数を目標回転数とするに際し、同ブラシレスモータの
回転数を検出するとともに、この検出回転数が目標回転
数を含む所定回転数範囲内にあるか否かを判断し、この
判断結果に応じてブラシレスモータの複数固定子巻線の
印加電圧の変化率を可変するようにしたので、目標回転
数に達するまでのブラシレスモータの回転数の上昇時間
あるいは下降時間を短縮することができ、またブラシレ
スモータの負荷が変動し、同ブラシレスモータの回転数
が変動した場合にも当該制御方法が適用されるため、同
回転数を速やかに目標回転数に復帰させることができ
る。
【0057】また、現回転数が目標回転数に近づくほ
ど、上記印加電圧の変化率を小さくすることにより、回
転数のオーバーシュートやアンダーシュートを抑えるこ
とができ、回転数が目標回転数となった後、同回転数が
変動せずに一定になるという効果がある。
【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】図1に示す制御装置の動作を説明するための概
略的フローチャート図である。
【図3】図1に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図である。
【図4】図1に示す制御装置の動作を説明するための概
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】図5に示す制御装置の動作を説明するための概
略的タイムチャート図である。
【図7】図5に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図である。
【図8】図5に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図である。
【符号の説明】
1 交流電源 2 電源回路 3 ブラシレスモータ 3a 回転子 4 駆動回路 5 ホール素子(位置検出手段) 6,10 制御回路(マイクロコンピュータ) 7 ドライブ回路 A 所定回転数範囲(目標回転数を含む) NA,NB,NC 目標回転数 Vs 印加電圧(ブラシレスモータ3の)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブラシレスモータの複数の固定子巻線に
    印加する電圧を可変して同ブラシレスモータの回転数を
    目標回転数に制御するブラシレスモータの制御方法であ
    って、 前記ブラシレスモータの回転数を検出するとともに、該
    検出回転数が前記目標回転数を含む所定回転数範囲内で
    あるか否かを判断し、前記検出回転数が前記所定回転数
    範囲内では前記ブラシレスモータに印加する単位時間当
    りの電圧の変化率(dV/dt)を前記所定回転数範囲
    外のときよりも小さく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。
JP6168900A 1994-06-28 1994-06-28 ブラシレスモータの制御方法 Pending JPH0819283A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1130761A3 (en) * 2000-02-29 2004-09-29 Hitachi, Ltd. A motor driving circuit, a method for driving a motor, and a semiconductor integrated circuit device

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