JPH08214587A - ブラシレスモータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブラシレスモータの制御方法において、ノイ
ズによる誤位置検出を防止し、電機子巻線の通電を適切
に切り替え、振動や騒音の低減、脱調を防止する。 【構成】 直流電源Ｖｄｃをインバータ部４でスイッチ
ングしてブラシレスモータ３の電機子巻線に印加する
際、このブラシレスモータ３の回転子３ａの位置検出に
基づいてインバータ部４を駆動して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であって、電機
子巻線に発生する誘起電圧と基準電圧発生回路５ａから
の基準電圧Ｖｄｃ／２とを比較回路５ｂで比較し、この
該比較結果の交点で変化する位置信号を制御回路１０に
入力しており、この制御回路１０は通電切り替え後の位
置信号の変化点（位置検出）の間隔を計時し、この計時
された間隔の時間をもとにしてノイズマスク時間を算出
し、このノイズマスク時間の間、位置検出を行わないよ
うにする。

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、特に詳しくはセンサレ
スブラシレスモータの回転制御の安定化を図るために適
切な位置検出を可能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】この種のブラシレスモータにおいては、
例えば三相モータを回転制御する場合、図４に示す制御
装置を用いている。

【０００３】図４において、この制御装置は、交流電源
１を交流／直流変換器２で直流に変換して得た電源Ｖｄ
ｃをスイッチングしてブラシレスモータ３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）Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚをブリッジ接続したインバ
ータ回路４と、ブラシレスモータ２の端子電圧（誘起電
圧）Ｒをもとにして回転子３ａの位置信号を得る位置検
出部５と、この得られた位置信号に基づいてブラシレス
モータ３の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４の駆動信号を出力する一方、同駆動信
号のうち所定駆動信号を所定オン、オフ比でチョッピン
グする制御回路６とを備えている。

【０００４】位置検出部５は、インバータ回路４の電源
電圧Ｖｄｃを１／２に分圧して基準電圧Ｖｄｃ／２を発
生する基準電圧発生回路５ａと、１つの相の端子電圧
（誘起電圧）Ｒと基準電圧Ｖｄｃ／２とを比較してブラ
シレスモータ３の回転に同期した位置信号Ａを出力する
比較回路５ｂとから構成されている。

【０００５】制御回路６は、マイクロコンピュータおよ
び駆動回路等からなり、駆動信号を出力してインバータ
部４のトランジスタＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動す
る。

【０００６】上記構成の制御装置において、ブラシレス
モータ３を位置検出による運転とする場合位置検出部５
からの位置信号（回転子３ａの位置検出）をもとにして
所定位相角で各電機子巻線の通電切り替えタイミングを
得、これらタイミングに基づいて駆動信号を発生し、こ
れら駆動信号によりインバータ回路４の各スイッチング
素子Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動する。

【０００７】上記回転子３ａの位置検出においては、例
えば図５（ａ）に示すように、１つの電機子巻線の端子
電圧Ｒと基準電圧Ｖｄｃ／２とを比較し、この比較結果
の交点で変化する位置信号（図５（ｂ）に示す）Ａを得
る。

【０００８】上記位置信号Ａが制御回路５に入力し、こ
の制御回路５は端子電圧Ｒの誘起電圧の波形と基準電圧
Ｖｄｃ／２との交点、つまり通電切り替えタイミング
（例えば図５（ｃ）の矢印ａ）から位置信号Ａの最初の
立ち下がりエッジ（タイミングｔ０）を検出し、このｔ
０時点から所定位相角に相当する時間を算出する。ま
た、それら交点をもとにして例えば位相角３０度、９０
度および１５０度に相当する時間経過後にインバータ部
４の各トランジスタＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚの導通状態
を切り替える駆動信号（図５（ｃ）ないし（ｈ）に示
す）を発生する。これら駆動信号により各トランジスタ
Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚが駆動されるため、ブラシレス
モータ３の電機子巻線電流が切り替えられ、ブラシレス
モータ３が回転制御される。

【０００９】また、ＰＷＭ制御方式において、制御回路
６はインバータ部４の駆動信号のオン部分を所定デュー
ティ比（オン、オフ比）でチョッピングする（図５
（ｃ）ないし（ｈ）に示す）。

【００１０】このように、位置信号Ａに基づいてブラシ
レスモータ３の各電機子巻線電流を切り替えるタイミン
グを得て同ブラシレスモータ３を回転制御し、またチョ
ッピングのオン、オフ比を可変してブラシレスモータ３
を所定回転数に制御する。なお、駆動信号のうち、イン
バータ部４の一方のアーム（上アームあるいは下アー
ム）を構成するトランジスタの駆動信号をチョッピング
しても同じ効果を得ることができる。

【００１１】

【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、端子電圧Ｒはチョッピ
ングされた波形となり、したがって端子電圧Ｒの誘起電
圧もチョピングされた波形となる（図５を参照）。

【００１２】すると、例えば図５に示すｔ１タイミング
を検出する場合、通電切り替えタイミング（図５（ｃ）
の矢印ｂ；トランジスタＸからＹへの通電切り替えタイ
ミング）以後における位置信号Ａの最初の立ち上がりエ
ッジ（誘起電圧波形と基準電圧との交点）を回転子３ａ
の位置検出（タイミングｔ２）として判断する。そのタ
イミングｔ２をもとにして各相の通電切り替えタイミン
グを算出し、このタイミングの時間で各電機子巻線の通
電を切り替える。

【００１３】しかしながら、上記タイミングｔ０とｔ１
との間においてノイズが発生し、例えば図５（ａ）の破
線に示すようにノイズが電機子巻線の通電切り替え時に
発生し、このノイズにより位置信号Ａにはパルス（図５
（ｂ）の破線に示す）が現れる。このパルスのエッジが
回転子３ａの位置検出と判断することになり（つまり位
置検出がｘだけ早くなり）、この誤位置検出によりブラ
シレスモータ１の通電切り替えタイミング（位相）がｘ
だけ早くなる。これにより、回転トルクむら、振動や騒
音の増大を招くだけでなく、最悪としては脱調する恐れ
がある。

【００１４】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は適切な位置検出を可能とし、これによ
り回転むら、振動や騒音を抑え、脱調をなくして回転制
御の安定化を可能とす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を提供することにある。

【００１５】

【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、直流電源をインバータ手段でスイッチ
ングしてブラシレスモータの電機子巻線に印加し、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イン
バータ手段を駆動して前記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であって、前記電機子巻
線に発生する誘起電圧と基準電圧とを比較し、該比較結
果の交点で変化する位置信号を得、該位置信号により回
転子の位置を検出し、該位置検出をもとにして前記通電
切り替えタイミングを得る際、前記位置検出の間隔（交
点の間隔）を計時し、該計時された時間をもとにして前
記位置検出を行わない所定時間を算出する一方、前記位
置信号の変化点から前記算出された所定時間経過後にお
ける同位置信号の変化点を位置検出と判断するようにし
たことを特徴としている。

【００１６】

【作用】上記手段によれば、上記誘起電圧と基準電圧と
の交点である位置検出の間隔が計時され、この計時され
た間隔の時間をもとにしてその交点から所定時間の間位
置検出の判断を行わない所定時間（ノイズマスク時間）
が算出、設定される。このノイズマスク時間は、例えば
位置検出の間隔時間の１０分９とされる。

【００１７】そして、上記ブラシレスモータの位置検出
からそのノイズマスク時間が経過するまでは、位置信号
の変化点が位置検出と判断されない。したがって、例え
ば通電切り替え時にノイズが発生し、このノイズが位置
信号に乗った場合でも、そのノイズが上記ノイズマスク
時間内に入ることから、そのノイズによる誤った位置検
出が行われることもない。

【００１８】

【実施例】この発明のブラシレスモータの制御方法は、
直流ブラシレスモータ（以下ブラシレスモータと記す）
の端子電圧（誘起電圧）と基準電圧との交点直前まで回
転子の位置検出を行わなければ、その交点間（位置検出
間）のノイズによる誤位置検出を防止することができる
ことに着目し、その交点（位置検出）の間隔を計時し、
この計時された位置検出間隔の所定割合の期間だけ回転
子の位置を検出しないようにする。

【００１９】そのため、この発明のブラシレスモータの
制御方法を適用した制御装置は図１に示す構成をしてい
る。なお、図中、図４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、図４に示
す制御回路６の機能の他に、通電切り替え後の位置信号
Ａの最初のエッジ（位置検出）と前回の位置検出との間
隔を計時し、この計時された位置検出間隔の所定割合の
期間だけ位置検出を行わない機能を有する制御装置（マ
イクロコンピュータ）１０を備えている。

【００２１】次に、上記制御装置の動作を図２のフロー
チャート図および図３のタイムチャート図を参照して詳
しく説明する。なお、図３は図５のタイムチャート図に
対応し、また、符号も対応している。

【００２２】まず、位置検出部５にはブラシレスモータ
３の端子電圧Ｒが正常に入力すると（図３（ａ）示
す）、位置検出部５は端子電圧Ｒの誘起電圧と基準電圧
発生回路５ａからの基準電圧Ｖｄｃ／２とを比較回路５
ｂで比較し、この比較結果の交点で変化する位置信号Ａ
を出力する（図３（ｂ）に示す）。

【００２３】すると、制御回路１Ｏは従来同様に通電切
り替え後の入力位置信号Ａの最初のエッジを検出し、こ
のエッジ検出をもとにして各相の通電切り替えタイミン
グ（切り替え時間）を算出する。

【００２４】このとき、通電切り替え後の入力位置信号
Ａの最初のエッジが立ち下がりである場合（図３（ａ）
のに示すタイミングｔ０）、ステップＳＴ１からＳＴ２
に進み、その立ち下がりエッジの時刻ｔｄｗを計時して
制御回路１０の内部メモリに一旦記憶する。

【００２５】続いて、制御回路１０の内部メモリに記憶
されている前回の立ち上がりエッジの時刻ｔｕｐ（後述
するステップＳＴ６）を読み出すとともに、今回検出の
立ち下がりエッジの時刻ｔｄｗとｔｕｐとの時間差（ｔ
ｄｗ−ｔｕｐ）を算出し、この時間差（ｔｄｗ−ｔｕ
ｐ）が後述する所定時間（ノイズマスク時間）Ｔｎ以上
である否かを判断する（ステップＳＴ３）。

【００２６】その時間差（ｔｄｗ−ｔｕｐ）がノイズマ
スク時間Ｔｎ以上であるときには、今回検出の立ち下が
りエッジがノイズマスク時間Ｔｎ経過後であることか
ら、その立ち下がりエッジが正しい位置検出であると判
断してステップＳＴ４に進み、今回算出の時間差（ｔｄ
ｗ−ｔｕｐ）をもとにして新たなにノイズマスク時間Ｔ
ｎを算出、設定する（ステップＳＴ４）。なお、このノ
イズマスク時間Ｔｎは例えばＴｎ＝（ｔｄｗ−ｔｕｐ）
×（９／１０）の式を用いて算出する。

【００２７】なお、上記時間差（ｔｄｗ−ｔｕｐ）がノ
イズマスク時間Ｔｎに満たないときには位置検出と判断
せず、誤った位置検出タイミングと判断して当該ルーチ
ンを終了し、同ルーチンを再実行する。つまり、今回検
出の立ち下がりエッジがノイズによるものであっても、
位置検出の判断が行われない。

【００２８】続いて、今回検出の立ち下がりエッジが正
しい位置検出であると判断したときには、従来同様に、
その検出の立ち下がりエッジから各相の通電切り替えタ
イミングの時間を算出し、この算出時間を制御回路１０
の内部タイマの値としてタイマを設定する（ステップＳ
Ｔ５）。

【００２９】上記設定タイマのタイムアップ時を通電切
り替えタイミングとし、このタイミングでブラシレスモ
ータ３の電機子巻線の通電を切り替えるための駆動信号
を出力する。

【００３０】一方、今回検出の位置信号Ａのエッジが立
ち上がりであるときには、ステップＳＴ１からＳＴ６に
進み、その立ち上がりエッジの時刻ｔｕｐを計時して制
御回路１０の内部メモリに一旦記憶する。

【００３１】続いて、制御回路１０の内部メモリに記憶
されている前回の立ち下がりエッジの時刻ｔｄｗを読み
出すとともに、今回検出の立ち上がりエッジの時刻ｔｕ
ｐとｔｄｗとの時間差（ｔｕｐ−ｔｄｗ）を算出し、こ
の時間差（ｔｕｐ−ｔｄｗ）がノイズマスク時間Ｔｎ以
上である否かを判断する（ステップＳＴ７）。

【００３２】その時間差（ｔｕｐ−ｔｄｗ）がノイズマ
スク時間Ｔｎ以上であるときには、今回検出の立ち上が
りエッジがノイズマスク時間Ｔｎ経過後であることか
ら、その立ち上がりエッジが正しい位置検出タイミング
であると判断してステップＳＴ８に進む。そして、今回
算出の時間差（ｔｕｐ−ｔｄｗ）をもとにして新たなに
ノイズマスク時間Ｔｎを算出、設定する。なお、このノ
イズマスク時間Ｔｎは上述同様にＴｎ＝（ｔｕｐ−ｔｄ
ｗ）×（９／１０）の式を用いて算出する。

【００３３】なお、上記時間差（ｔｕｐ−ｔｄｗ）がノ
イズマスク時間Ｔｎに満たないときには、今回検出の立
ち上がりエッジがノイズによるものであり、誤った位置
検出タイミングと判断して当該ルーチンを終了し、同ル
ーチンを再実行する。

【００３４】続いて、今回検出の立ち上がりエッジが正
しい位置検出であると判断したときには、従来同様に、
今回検出の立ち上がりエッジから各相の通電切り替えタ
イミングの時間を算出し、この算出時間を制御回路１０
の内部タイマの値としてタイマを設定する（ステップＳ
Ｔ９）。

【００３５】上記設定タイマのタイムアップ時を通電切
り替えタイミングとし、このタイミングでブラシレスモ
ータ３の電機子巻線の通電を切り替えるための駆動信号
を出力する。

【００３６】上述のルーチンの実行を図３を参照して具
体的に説明すると例えば図３（ａ）に示すタイミングｔ
０以後においては、ノイズマスク時間Ｔｎの経過後の立
ち上がりエッジを正しい位置検出と判断する（同図３
（ａ）に示すタイミングｔ１）。

【００３７】例えば図３（ａ）の破線に示すように、ノ
イズ（例えば電機子巻線の通電によるノイズ）がタイミ
ングｔ０とｔ１との間で、通電切り替えタイミング（同
図（ｃ）の矢印ｂ）の後に発生している場合、位置信号
Ａにはそのノイズに対応してパルスが含まれる（同図
（ｂ）の破線に示す）。すると、従来であればそのパル
スのエッジにより誤った位置検出がなされる。

【００３８】しかしながら、上述したように、上記ノイ
ズマスク時間Ｔｎがそのノイズまでかかっているため、
制御回路１０ではそのパルスのエッジを位置検出と見な
さず、そのノイズマスク時間Ｔｎ経過後の位置信号のエ
ッジを位置検出とする（図３（ｂ）に示す）。

【００３９】したがって、制御回路１０はノイズによっ
て位置検出を誤ることもなく、正しい位置検出を判断す
ることができる。このように、正しい位置検出が可能で
あるため、各電機子巻線の通電切り替えタイミングが適
切なものとなり、回転トルクむら、振動や騒音の発生を
抑え、しかも最悪としての脱調がなくなる。

【００４０】

【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端
子電圧（誘起電圧）と基準電圧との交点間の時間を計時
し、この計時された時間をもとにしてその交点から所定
時間位置検出の判断を行わない所定時間（ノイズマスク
時間）を算出、設定するようにしたので、そのノイズマ
スク時間内でノイズが発生しても、そのノイズによって
位置検出の判断がなされることもなく、つまり常に正し
い位置検出が可能であり、ブラシレスモータの通電切り
替えを適切に行うことができ、回転むら、振動や騒音を
抑えることができ、また脱調を防止することができ、回
転制御の安定化が図れ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。

【図２】図１に示すブラシレスモータの制御装置の動作
を説明するための概略的フローチャート図。

【図３】図１に示すブラシレスモータの制御装置の動作
を説明するための概略的タイムチャート図。

【図４】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。

【図５】図４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。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 交流／直流変換器 ３ ブラシレスモータ（直流ブラシレスモータ） ３ａ 回転子（ブラシレスモータ１の） ４ インバータ部 ５ 位置検出部 ５ａ 基準電圧発生回路 ５ｂ 比較回路 ６，１０ 制御回路（マイクロコンピュータ） Ｒ 電機子巻線の端子電圧 Ａ 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）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源をインバータ手段でスイッチン
   グしてブラシレスモータの電機子巻線に印加し、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インバ
   ータ手段を駆動して前記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であって、 前記電機子巻線に発生する誘起電圧と基準電圧とを比較
   し、該比較結果の交点で変化する位置信号を得、該位置
   信号により回転子の位置を検出し、該位置検出をもとに
   して前記通電切り替えタイミングを得る際、前記位置検
   出の間隔（交点の間隔）を計時し、該計時された時間を
   もとにして前記位置検出を行わない所定時間を算出する
   一方、前記位置信号の変化点から前記算出された所定時
   間経過後における同位置信号の変化点を位置検出と判断
   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。