JPH08223973A - ブラシレスモータの制御方法 - Google Patents

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、安価
なマイクロコンピュータを用い、電機子巻線の通電を適
切に切り替え、振動や騒音の低減、回転の安定化を可能
とする。 【構成】 電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）と基準電
圧とを比較回路１０ｂで比較し、交点で変化する位置信
号Ｄの変化を制御回路１１により検出し、この変化点に
より１周期（電気角３６０）の時間を算出、記憶する。
今回と前回計時の１周期の時間の差を算出し、時間差に
応じてテーブルのデータを読み出し、電気角３０度相当
の時間については今回の変化点前に算出し、電気角９０
度および１５０度相当の時間については今回計時された
１周期の時間をもとにして算出し、それら算出時間を計
時し、この計時終了点で電機子巻線の通電を切り替え
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
スモータの巻線電流を最適に切り替え、ブラシレスモー
タの回転制御の安定化を図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の回転制御におい
ては、ロータ（回転子）の位置を検出する手段としてホ
ール素子を使用せずに、ブラシレスモータの電機子巻線
に誘起される電圧を利用するものがある。

【０００３】上記誘起電圧を利用して回転子の位置を検
出し、この位置検出をもとにしてブラシレスモータの通
電を切り替えて同ブラシレスモータを回転制御するに
は、例えば三相モータである場合図８に示す制御装置を
必要とする。

【０００４】図８において、この制御装置は、交流電源
（商用１００Ｖ）１を倍電圧整流、平滑化するための倍
電圧整流平滑回路２と、この倍電圧整流、平滑化された
直流電源Ｖｄｃ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３の端子
電圧（例えば１２０度位相の異なる電圧；誘起電圧を含
む）Ｒ，Ｓ，Ｔをもとにして回転子３ａの位置を検出す
る位置検出部５と、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、かつ位置検出部５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回路４の駆動信号を
出力する制御回路６と、この駆動信号によりインバータ
回路４のスイッチング素子（トランジスタ）Ｕ，Ｖ，
Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚをオン、オフする駆動回路７とを備えて
いる。

【０００５】なお、上記制御装置を空気調和機の圧縮機
の制御に用いた場合、交流電源１と倍電圧整流平滑回路
２との間には力率改善用リアクタ８が設けられる。

【０００６】位置検出部５は、端子電圧Ｒ，Ｓ，Ｔの電
圧波形を９０度位相遅らせ、かつ平滑化するための微分
回路５ｂおよび積分回路５ｃと、これら９０度位相遅れ
の電圧を組み合わせ中性点電位Ｖｎを得るための抵抗回
路５ｃと、上記９０度位相遅れの電圧と中性点電位とを
比較して位置検出信号Ａ，Ｂ，Ｃを出力する比較回路５
ｄとを備えている。

【０００７】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
回路４のトランジスタＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動す
る。

【０００８】上記構成の制御装置において、ブラシレス
モータ３の起動時には例えば同ブラシレスモータ３を所
定時間同期運転するが、所定時間経過後には上記位置検
出信号Ａ，Ｂ，Ｃに基づいて同ブラシレスモータ３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）。

【０００９】上記位置検出による運転においては、回転
子３ａ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ため、上記位置検出部５は、
例えば図９（ａ）ないし（ｃ）に示す各電機子巻線の端
子電圧Ｒ，Ｓ，Ｔを９０度位相遅れとし、この位相遅れ
の電圧（図９（ｄ）ないし（ｆ）に示す）と中性点電位
Ｖｎとを比較し、その交点で変化する位置検出信号（図
９（ｇ）ないし（ｉ）に示す）Ａ，Ｂ，Ｃを出力する。

【００１０】上記位置検出信号Ａ，Ｂ，Ｃが制御回路６
に入力すると、この制御回路６は位置検出信号Ａ，Ｂ，
Ｃのタイミングをもとにしてインバータ回路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９（ｊ）ないし（ｏ）に示す）を発生す
る。

【００１１】各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。

【００１２】また、制御回路６は駆動信号の他に、チョ
ッピング信号を駆動回路７に出力しており、駆動回路７
はインバータ回路４の上アーム（あるいは下アーム）の
トランジスタ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９（ｊ）ない
し（ｌ）に示す）。

【００１３】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３の各電機子巻線電流を切り替
え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。

【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おては、積分回路５ｂを用いて
回転子３ａの位置を検出し、この位置検出をもとにして
電機子巻線の通電切り替えタイミングを得ているため、
以下の問題点が生じる。

【００１５】その１つのとしては、電機子巻線に誘起さ
れる電圧波形には種々の周波数成分が混在しており、積
分回路（積分フィルタ）５ｂの特性上それら全ての周波
数に対する定数決定ができない。したがって、積分回路
を通した電圧波形には必要としない周波数成分が含ま
れ、特にブラシレスモータ３の回転数の変化によって含
まれる周波数により、出力９０度遅れに誤差が生じ、結
果回転子３ａの位置検出に誤差が生じる。

【００１６】また、積分回路５ｂを必要とすることか
ら、どうしてもコストアップになるだけなく、部品の増
加により制御基板が大きく、スペースをとるといった欠
点もある。

【００１７】さらに、積分回路５ｂを通して得る９０度
遅れが常に一定であるが、ブラシレスモータ３の回転数
や負荷状態によってはその９０度遅れが最適でない、つ
まりブラシレスモータ３の効率を最大とする通電切り替
えタイミングが回転数や負荷状態によって異なるため、
常に最大の効率となるように通電を切り替えることがで
きない。

【００１８】そこで、積分回路５ｂを用いずに、回転子
３ａの位置を検出してブラシレスモータ３を制御する方
法がある。この制御方法の場合、電機子巻線に誘起され
る電圧波形と中性点電位とを比較し、この比較結果をブ
ラシレスモータ３の制御回路（マイクロコンピュータ）
に入力し、この制御回路によって演算して通電切り替え
タイミングを決定する。

【００１９】この制御方法では、既に説明した方法とは
異なり、積分回路５ｂを使用せず、直接電機子巻線の端
子電圧波形（誘起電圧波形）をもとにして位置検出信号
を得ているため、例えば位置検出信号の変化点から最初
の通電切り替えタイミングである３０度の時間から通電
の切り替えが可能である。

【００２０】しかし、３０度の時間が極めて短いことか
ら、位置検出信号をもとにしてその３０度の時間を演算
した際、この演算が実際の通電切り替え時間までに終了
しないということがないようにするため、高速演算機能
を有するマイクロコンピュータを使用することになり、
どうしても高価なマイクロコンピュータを用いなければ
ならず、コストのアップになってしまう。

【００２１】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を用いずにブラシレスモータ
の通電切り替えを最適に行うことができ、しかも安価な
マイクロコンピュータで実現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。

【００２２】

【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
グして多相の電機子巻線を有するブラシレスモータに印
加し、かつ前記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
比較して前記ブラシレスモータの回転に同期した位置信
号を得、該位置信号の変化点をもとにして１周期または
半周期の時間（電気角３６０度に相当する時間）を計時
し、該計時された時間を常に所定数だけ記憶し、今回計
時された１周期または半周期の時間と前回計時されてい
る１周期または半周期の時間との差を算出し、該算出時
間差に応じて予め設定されたテーブルのデータを読み出
す一方、前回計時された１周期または半周期の時間をも
とにして前記通電切り替えタイミングに相当する時間
（該時間のうち少なくとも最も短い時間）を今回の位置
検出点前に算出するとともに、該算出された時間を前記
読み出されたデータで補正し、前記補正された通電切り
替えタイミングに相当する時間を今回の位置信号の変化
点から計時し、該計時の終了時点で前記電機子巻線の通
電を切り替えるようにしたことを要旨とする。

【００２３】また、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三相の電機子巻線を有するブラシ
レスモータに印加し、かつ前記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、前記電機子巻線の１つに発生する誘
起電圧と基準電圧とを比較して前記ブラシレスモータの
回転に同期した位置信号を得、該位置信号の変化点をも
とにして１周期または半周期の時間（電気角３６０度ま
たは１８０度に相当する時間）を計時し、該計時された
時間を常に所定数だけ記憶し、今回計時された１周期ま
たは半周期の時間と前回計時されている１周期または半
周期の時間との差を算出し、該算出時間差に応じて予め
設定されたテーブルのデータを読み出す一方、前回計時
された１周期または半周期の時間をもとにして電気角３
０度に相当する時間を今回の位置検出点前に算出すると
ともに、該算出された時間を前記読み出されたデータで
補正し、今回計時された１周期の時間をもとにして電気
角９０度および１５０度に相当する時間を算出してお
り、前記補正された電気角３０度に相当する時間、電気
角９０および電気角１５０度に相当する時間を今回の位
置検出点から計時し、該計時の終了時点でそれぞれ前記
電機子巻線の通電を切り替えるようにしたものである。

【００２４】

【作用】上記手段によれば、ブラシレスモータの電機子
巻線の端子電圧（誘起電圧）と基準電圧とが比較され、
その比較結果による交点で変化する回転子の回転に同期
した位置信号が得られる。

【００２５】上記位置信号の変化（立ち上がり、立ち下
がり）により１周期の時間（電気角３６０度に相当する
時間）が計時され、少なくとも前回および今回計時され
た１周期の時間が記憶される。また、今回計時された１
周期の時間と前回計時されている１周期の時間との差が
算出され、この算出時間差に応じてテーブルのデータが
読み出される。

【００２６】上記ブラシレスモータが三相四極のモータ
である場合、その計時、記憶された時間をもとにして上
記位置検出点から上記電機子巻線の通電を切り替えるタ
イミングまでに相当する時間（電気角３０度、９０度お
よび１５０度）が算出される。

【００２７】電気角３０度に相当する時間は今回の位置
検出前に前回計時された１周期の時間をもとにして算出
され、この算出時間が上記読み出されたデータで補正さ
れる。電気角９０度および１５０度に相当する時間は今
回計時された１周期の時間をもとに今回の位置検出後に
算出される。

【００２８】このように、今回の位置検出から電気角３
０度遅れの点の通電切り替えまでの時間が短くとも、そ
の電気角３０度に相当する時間が今回の位置信号の変化
前に算出される。したがって、ブラシレスモータを回転
制御する制御回路であるマイクロコンピュータとしては
演算速度の遅い、つまり安価なものを用いることができ
る。

【００２９】また、電気角３０度に相当する時間が前回
計時されている１周期の時間をもとにして算出されてい
るが、この算出時間がテーブルのデータで補正され、こ
の補正された時間は今回計時された１周期の時間をもと
にして電気角３０度に相当する時間を算出した場合とほ
ぼ同じ値になる。

【００３０】したがって、各相の通電切り替えタイミン
グが最新の情報をもとにして得られることから、極めて
適切な通電切り替えが可能となり、ひいては回転むら、
振動や騒音がより抑えられる。

【００３１】

【実施例】この発明のブラシレスモータの制御方法は、
例えば三相の直流ブラシレスモータ（以下ブラシレスモ
ータと記す）の１相の端子電圧（誘起電圧）と基準電圧
との交点（位置検出点）を検出し、この交点により得た
１周期の時間（電気角３６０度に相当する時間）をもと
にして所定位相角（電気角３０度、９０度、１５０度）
遅れ点に相当する時間を算出する際、特に今回の位置検
出前にその電気角３０度に相当する時間の演算を開始す
れば、当該制御回路の演算速度が遅くとも、今回の位置
検出から電気角３０度の通電切り替えタイミングまでに
間に合うことに着目し、その電気角３０度についてはそ
の位置検出前から開始し、かつ前回計時された１周期の
時間と今回計時された１周期の時間との差に応じて電気
角３０度に相当する時間を補正する。

【００３２】そのため、この発明のブラシレスモータの
制御方法が適用される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８と同一部分には同一符号
を付し重複説明を省略する。

【００３３】図１において、この制御装置は、三相四極
のブラシレスモータ３の３つの電機子巻線の端子電圧
（誘起電圧を含む）Ｒ，Ｓ，Ｔのうち１つ、例えば端子
電圧Ｒと基準電圧Ｖｄｃ／２とを比較して位置信号Ｄを
出力する位置検出部１０と、この位置信号Ｄの変化点
（立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ）により１
周期の時間（電気角３６０度に相当する時間）を位置検
出毎に計時し、少なくとも今回および前回計時の時間を
記憶し、この計時、記憶された１周期の時間をもとにし
て所定位相角（例えば電気角３０度、９０度および１５
０度）に相当する時間を算出し、かつ少なくとも電気角
３０度に相当する時間については今回の位置検出前に前
回計時された１周期の時間をもとにして算出するととも
に、今回および前回計時の１周期の時間差ΔＴを算出
し、この差分に応じて例えば下記表１のテーブルのデー
タを読み出して電気角３０度に相当する時間を補正し、
今回の変化点からそれら算出時間の経過点でブラシレス
モータ３の電機子巻線の通電をそれぞれ切り替える制御
回路（マイクロコンピュータ）１１とを備えている。

【００３４】

【表１】

【００３５】なお、表１に示すテーブルデータは制御回
路１１の内部メモリ（あるいは外部メモリ）に記憶され
ており、そのデータの値は一実施例を示したものであ
る。

【００３６】位置検出部１０は、所定の基準電圧Ｖｄｃ
／２を発生する基準電圧発生回路１０ａと、この発生基
準電圧Ｖｄｃ／２と誘起電圧波形とを比較する比較回路
１０ｂとを備えている。制御回路１１は、ＰＷＭ制御時
にインバータ回路４の上アームのトランジスタＵ，Ｖ，
Ｗまたは下アームのトランジスタＸ，Ｙ，Ｚをオン、オ
フする駆動信号、この駆動信号のオン部分をチョッピン
グするチョッピング信号およびこのチョッピングを上ア
ームまたは下アームに切り替える制御信号を出力する機
能を有している。

【００３７】また、上記制御装置は、制御回路１１から
の駆動信号、チョッピング信号および制御信号を入力
し、駆動信号のオン部分をチョッピングし、このチョッ
ピングされた駆動信号を含む駆動信号によりインバータ
回路４の各トランジスタＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動
する駆動回路１２を備えている。

【００３８】次に、上記制御装置の動作を図２のタイム
チャート図および図３ないし図７のフローチャート図を
参照して詳しく説明すると、まずブラシレスモータ３の
起動時には誘起電圧が発生しないことから、制御回路１
１は既に公知の同期運転を実行する。

【００３９】この同期運転によりブラシレスモータ３を
低周波から徐々に加速し、位置検出部１０において出力
する位置信号Ｄにより誘起電圧と基準電圧Ｖｄｃ／２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
Ｄが得られるまで上記処理を実行する。

【００４０】すると、位置検出部１０にはブラシレスモ
ータ３のＲ相の端子電圧Ｒが正常に入力し（図２（ｂ）
示す）、位置検出部１０は端子電圧Ｒの誘起電圧と基準
電圧発生回路３ａからの基準電圧Ｖｄｃ／２とを比較回
路１０ａで比較し、この比較結果の位置信号Ｄを出力す
る（図２（ｃ）に示す）。

【００４１】ここで、制御回路１１は入力位置信号Ｄに
よりその変化点（立ち上がりあるいは立ち下がりエッ
ジ）を検出する。例えば、誘起電圧が上昇時である場合
インバータ回路４の上アームトランジスタＵ，Ｖ，Ｗを
ＰＷＭ制御しており、通電切り替えタイミング後の位置
信号Ｄの最初の立ち上がりエッジ（図２に示すｔ１，ｔ
３）を検出する。また、誘起電圧が下降時である場合イ
ンバータ回路４の下アームトランジスタＸ，Ｙ，ＺをＰ
ＷＭ制御しており、通電切り替えタイミング後の最初の
立ち下がりエッジ（図２に示すｔ２，ｔ７）を検出す
る。

【００４２】なお、ＰＷＭ制御において、制御回路１１
からの駆動信号、チョッピング信号および制御信号を駆
動回路１２に入力し、この駆動回路１２はその制御信号
にしたがって所定駆動信号とチョッピング信号とを合成
し、この合成された駆動信号を含む駆動信号によりイン
バータ回路４を駆動する。

【００４３】上記入力位置信号Ｄの上記エッジ検出毎に
図３ないし図７に示すルーチンを実行し、まずそのエッ
ジ検出がｔ３時点であるとすると、この検出の現在の時
刻ｔａをフリーランニングタイマで検出し、この時刻ｔ
ａを内部のメモリに一時記憶する（ステップＳＴ１）。

【００４４】続いて、ｔ１時点とｔ３時点との間、１周
期の時間（電気角３６０度に相当する時間）Ｔ３を算出
する（ステップＳＴ２）。この場合、ｔ３時点の時刻ｔ
ａからｔ１時点の時刻ｔｃを減算してその時間Ｔ３を算
出し、記憶する。この１周期の時間Ｔ３（＝Ｔａ）と前
回の交点（ｔ２時点）計時された１周期の時間Ｔｂ（＝
Ｔ２）との差Ｔａ−Ｔｂ（＝Ｔ３−Ｔ２）＝ΔＴを算出
し（ステップＳＴ３）、この時間差ΔＴに応じて表１の
データを読み出す（ステップＳＴ４）。

【００４５】続いて、時刻ｔａに前回算出の電気角３０
度に相当する時間Ｔ（３０）＝Ｔ２×（３０／３６０）
を加算するとともに、この加算値を上記読み出されたデ
ータで補正し（ステップＳＴ５）、この補正された時刻
ｔａ＋Ｔ（３０）＋ΔＴ＝ｔ（３０）を制御回路１１の
フリーランニングタイマのコンペアレジスタＡにセット
する（ステップＳＴ６）。

【００４６】なお、電気角３０度に相当する時間Ｔ（３
０）＝Ｔ２×（３０／３６０）の算出については後述す
るが、当該位置信号Ｄのエッジ（ｔ３時点）前にその時
間Ｔ（３０）を算出するための演算を開始している。し
たがって、ｔ３時点経過後即座に上記時刻ｔ（３０）＝
ｔａ＋Ｔ（３０）を算出することができ、この時刻ｔ
（３０）をコンペアレジスタＡにセットすることができ
る。

【００４７】一方、上記位置信号Ｄの検出エッジにより
図４に示すルーチンを実行し、その検出エッジが立ち上
がり、立ち下がりの何れかを判断し（ステップＳＴ１
５）、立ち上がりエッジであるときにはステップＳＴ１
６に進み制御回路２０の内部に予め設定されているフラ
グをセットし（“１”とし）、立ち下がりエッジである
ときにはステップＳＴ１７に進みそのフラグをクリアす
る（“０”にする）。

【００４８】続いて、上記コンペアレジスタＡとフリー
ランニングタイマの値とが一致すると、図５に示すｔ
（３０）割り込みルーチンを実行し、上記フラグがセッ
トされているときには、ステップＳＴ２０からＳＴ２１
に進み、インバータ回路４のトランジスタＷを駆動する
信号をオフにするとともに（図２（ｆ）に示す）、トラ
ンジスタＵを駆動する信号をオンにする（図２（ｄ）に
示す）。これと同時に、インバータ回路４の下アームを
構成するトランジスタＸ，Ｙ，Ｚを駆動するための信号
をチョッピングするように、上アームから下アームのチ
ョッピングに切り替えるための制御信号を駆動回路１２
に出力する（ステップＳＴ２２）。

【００４９】一方、上記フラグがクリアされているとき
には、ステップＳＴ２０からＳＴ２３に進み、インバー
タ回路４のトランジスタＺを駆動する信号をオフにする
とともに（図２（ｉ）に示す）、トランジスタＸを駆動
する信号をオンにする（図２（ｇ）に示す）。これと同
時に、インバータ回路４の上アームを構成するトランジ
スタＵ，Ｖ，Ｗを駆動するための信号をチョッピングす
るように、下アームから上アームのチョッピングに切り
替えるための制御信号を駆動回路１２に出力する（ステ
ップＳＴ２４）。

【００５０】上記割り込み処理が終了すると、メインル
ーチンに戻る。メインルーチンでは、電気角９０度に相
当する時間Ｔ（９０）を算出するため、上記算出時間Ｔ
３を用いて上記位置信号Ｄの検出エッジから位相角９０
度に相当する時間Ｔ（９０）＝Ｔ３×（９０／３６０）
を算出するとともに、この算出時間Ｔ（９０）を時刻ｔ
ａに加算してその電気角９０度の時刻を算出し（ステッ
プＳＴ７）、この算出時刻ｔ（９０）＝ｔａ＋Ｔ（９
０）をコンペアレジスタＢにセットする（ステップＳＴ
８）。

【００５１】この後、上記コンペアレジスタＢとフリー
ランニングタイマの値とが一致すると（図２に示すｔ５
時点）、図５に示すｔ（９０）割り込みルーチンを実行
する。上記フラグがセットされているときには、ステッ
プＳＴ３０からＳＴ３１に進み、インバータ回路４のト
ランジスタＹを駆動する信号をオフにするとともに（図
２（ｈ）に示す）、トランジスタＺを駆動する信号をオ
ンにする（図２（ｉ）に示す）。これと同時に、インバ
ータ回路４の上アームを構成するトランジスタＵ，Ｖ，
Ｗを駆動するための信号をチョッピングするように、下
アームから上アームのチョッピングに切り替えるための
制御信号を駆動回路１２に出力する（ステップＳＴ３
２）。

【００５２】一方、上記フラグがクリアされているとき
には、ステップＳＴ３０からＳＴ３３に進み、インバー
タ回路４のトランジスタＶを駆動する信号をオフにする
とともに（図２（ｅ）に示す）、トランジスタＷを駆動
する信号をオンにする（図２（ｆ）に示す）。これと同
時に、インバータ回路４の下アームを構成するトランジ
スタＸ，Ｙ，Ｚを駆動するための信号をチョッピングす
るように、上アームから下アームのチョッピングに切り
替えるための制御信号を駆動回路１２に出力する（ステ
ップＳＴ３４）。

【００５３】上記割り込み処理が終了すると、メインル
ーチンに戻る。メインルーチンでは、電気角１５０度に
相当する時間Ｔ（１５０）を算出するため、既に記憶さ
れている時間Ｔ３を用いて位置信号Ｄのエッジから電気
角１５０度に相当する時間Ｔ（１５０）＝Ｔ３×（１５
０／３６０）を算出するとともに、この算出時間Ｔ（１
５０）を時刻ｔａに加算してその電気角１５０度の時刻
ｔ（１５０）を算出し（ステップＳＴ９）、この算出時
刻ｔ（１５０）＝ｔａ＋Ｔ（１５０）をコンペアレジス
タＣにセットする（ステップＳＴ１０）。

【００５４】この後、上記コンペアレジスタＣとフリー
ランニングタイマの値とが一致すると（図２に示すｔ６
時点）で、図６に示すｔ（１５０）割り込みルーチンを
実行する。上記フラグがセットされているときには、ス
テップＳＴ４０からＳＴ４１に進み、インバータ回路４
のトランジスタＵを駆動する信号をオフにするとともに
（図２（ｄ）に示す）、トランジスタＶを駆動する信号
をオンにする（図２（ｅ）に示す）。これと同時に、イ
ンバータ回路４の下アームを構成するトランジスタＸ，
Ｙ，Ｚを駆動するための信号をチョッピングするよう
に、上アームから下アームのチョッピングに切り替える
ための制御信号を駆動回路１２に出力する（ステップＳ
Ｔ４２）。

【００５５】一方、上記フラグがクリアされているとき
には、ステップＳＴ４０からＳＴ４３に進み、インバー
タ回路４のトランジスタＸを駆動する信号をオフにする
とともに（図２（ｇ）に示す）、トランジスタＹを駆動
する信号をオンにする（図２（ｈ）に示す）。これと同
時に、インバータ回路４の上アームを構成するトランジ
スタＵ，Ｖ，Ｗを駆動するための信号をチョッピングす
るように、下アームから上アームのチョッピングに切り
替えるための制御信号を駆動回路１２に出力する（ステ
ップＳＴ４４）。

【００５６】上記割り込み処理が終了すると、メインル
ーチンに戻る。メインルーチンでは、電気角３６０度に
相当する時間Ｔ３を用いて電気角３０度に相当する時間
Ｔ（３０）＝Ｔ３×（３０／３６０）を算出してメモリ
に記憶する（ステップＳＴ１１）。この時間Ｔ（３０）
の算出は当該メインルーチンを繰り返した際に上記ステ
ップＳＴ６で用いるためである。

【００５７】続いて、前々回の位置信号Ｄのエッジを検
出した時刻ｔｃ（図２に示すｔ１時点）を記憶している
メモリに前回検出の位置信号Ｄのエッジを検出した時刻
ｔｂ（図２に示すｔ２時点）を書き込み、つまり前々回
の時刻ｔｃに変えて前回の時刻ｔｂを記憶する（ステッ
プＳＴ１２）。

【００５８】また、前回検出の位置信号Ｄのエッジの時
刻ｔｂ（図２に示すｔ２時点）を記憶しているメモリに
今回検出の位置信号Ｄのエッジ時刻ｔａ（図２に示すｔ
３）を書き込む（ステップＳＴ１３）。つまり、次の位
置信号Ｄのエッジの時刻を得るために、メモリを１つ確
保しておく必要があるからである。

【００５９】続いて、今回の位置信号Ｄの変化点時に計
時された１周期の時間Ｔ３をＴａとし（ステップＳＴ１
４）、そして入力位置信号Ｄのエッジを検出すると、再
び当該メインルーチンを実行し、そのエッジ検出の現時
刻ｔａ（図２に示すｔ７時点）をメモリに記憶する（ス
テップＳＴ１）。

【００６０】続いて、ｔ２時点とｔ７時点との間の時間
（電気角３６０度に相当する時間）Ｔ４を算出する（ス
テップＳＴ２）。この場合、ｔ７時点の時刻からｔ２時
点の時刻を減算してその時間Ｔ４を算出し、記憶する。
この１周期の時間Ｔ４（＝Ｔａ）と前回の交点（ｔ３時
点）計時された１周期の時間Ｔｂ（＝Ｔ３）との差Ｔａ
−Ｔｂ（＝Ｔ４−Ｔ３）＝ΔＴを算出し（ステップＳＴ
３）、この時間差ΔＴに応じて表１のデータを読み出す
（ステップＳＴ４）。

【００６１】続いて、ｔ７時点の時刻に前回算出の電気
角３０度に相当する時間Ｔ（３０）＝Ｔ３×（３０／３
６０）を加算するとともに、この加算値を上記読み出さ
れたデータで補正し（ステップＳＴ５）、この補正され
た時刻を制御回路１１のフリーランニングタイマのコン
ペアレジスタＡにセットする（ステップＳＴ６）。

【００６２】一方、図３に示すフラグを処理し（ステッ
プＳＴ１５ないしＳＴ１７）、上記コンペアレジスタＡ
とフリーランニングタイマの値とが一致すると、図４に
示す割り込み処理を実行する。

【００６３】上記割り込み処理が終了すると、メインル
ーチンに戻り、以下上述同様にして、図３のメインルー
チンを実行し、コンペアレジスタＢ，Ｃとフリーランニ
ングタイマの値とが一致すると、図５および図６の割り
込みルーチンを実行し、かつ繰り返す。

【００６４】図２のタイムチャートを参照して具体的に
説明すると、ｔ７時点では位置信号Ｄのエッジが立ち下
がりであることから、フラグをクリアし（ステップＳＴ
６）、その後上記コンペアレジスタＡにセットされてい
る時刻ｔ（３０）が経過した時点（図２に示すｔ８時
点）で図４に示すｔ（３０）割り込みルーチンを実行す
る。

【００６５】この場合、フラグが立っていないため、上
述したようにインバータ回路４のトランジスタＺを駆動
する信号をオフにするとともに（図２（ｉ）に示す）、
トランジスタＸを駆動する信号をオンにする（図２
（ｇ）に示す）。これと同時に、インバータ回路４の上
アームを構成するトランジスタＵ，Ｖ，Ｗを駆動するた
めの信号をチョッピングするように、下アームから上ア
ームのチョッピングに切り替えるための制御信号を駆動
回路１２に出力する。

【００６６】また、位置信号Ｄのエッジから位相角９０
度の時刻ｔ（９０）＝ｔ７＋Ｔ４×（９０／３６０）を
算出し、この時刻ｔ（９０）が経過した時点（図２に示
すｔ９時点）で図５に示す（９０）割り込みルーチンを
実行する。

【００６７】この場合、フラグが立っていないため、上
述したようにインバータ回路４のトランジスタＶを駆動
する信号をオフにするとともに、トランジスタＷを駆動
する信号をオンにする。これと同時に、インバータ回路
４の下アームを構成するトランジスタＸ，Ｙ，Ｚを駆動
するための信号をチョッピングするように、上アームか
ら下アームのチョッピングに切り替えるための制御信号
を駆動回路１２に出力する。

【００６８】さらに、位置信号Ｄのエッジから位相角１
５０度の時刻ｔ（１５０）＝Ｔ７＋Ｔ４×（１５０／３
６０）を算出し、この時刻ｔ（１５０）が経過した時点
で図６に示す割り込みルーチンを実行する。

【００６９】この場合、フラグが立っていないため、上
述したようにインバータ回路４のトランジスタＸを駆動
する信号をオフにするとともに（図２（ｇ）に示す）、
トランジスタＹを駆動する信号をオンにする（図２
（ｈ）に示す）。これと同時に、インバータ回路４の上
アームを構成するトランジスタＵ，Ｖ，Ｗを駆動するた
めの信号をチョッピングするように、下アームから上ア
ームのチョッピングに切り替えるための制御信号を駆動
回路１２に出力する。

【００７０】このように、誘起電圧と基準電圧Ｖｄｃ／
２との交点を検出し、この交点をもとにして電気角３６
０度に相当する時間を算出、記憶し、その交点から所定
位相角（電気角３０度、９０度および１５０度）遅れ点
に相当する時間を電気角３６０度に相当する時間をもと
にして算出する。

【００７１】しかも、電気角３０度遅れ点に相当する時
間の算出については、前回の交点時において算出、記憶
されている時間（電気角３６０度に相当する時間）をも
ととする。

【００７２】したがって、ブラシレスモータ３を回転制
御する制御回路１１としてのマイクロコンピュータは演
算速度が遅いものでよく、つまり安価なマイクロコンピ
ュータでブラシレスモータ３の回転制御を実現すること
ができる。

【００７３】また、電気角３０度に相当する時間を今回
計時の１周期の時間と前回計時の１周期の時間差に応じ
て表１のデータで補正する。この表１のデータ（補正
値）はその時間差が大きいほど、大きくなっている。し
たがって、電気角３０度に相当する時間が今回計時の１
周期の時間をもにして算出した場合とほぼ同じ値とな
り、つまり電気角３０度に相当する時間が適切な通電切
り替えタイミングに対応する。

【００７４】このようにして算出された電気角３０度、
９０度および１５０度に相当する時間の経過時点でブラ
シレスモータ３の通電切り替えが行われるため、ブラシ
レスモータ３の通電を適切に切り替えることができ、回
転むら、振動や騒音を抑えることができ、また脱調、回
路の破損を防止して回転制御の安定化、効率のよい運転
を可能とすることができる。

【００７５】なお、上記実施例において、１相の位置信
号Ｄをもとにして各電機子巻線の通電切り替えタイミン
グを得ているが、２相あるいは３相の位置信号をもとに
して各通電切り替えタイミングを得るようにしてもよ
い。

【００７６】

【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（位置信号の変
化点）を検出し、この交点により１周期の時間（電気角
３６０度に相当する時間）を計時、記憶し、今回計時さ
れた１周期の時間と前回計時されている１周期の時間と
ぼ差を算出し、この時間差に応じてテーブルのデータを
読み出す一方、今回の変化点前に前回計時されている１
周期の時間をもとにして所定位相角（電気角３０度）に
相当する時間を算出し、かつこの算出時間を上記読み出
されたデータで補正し、今回計時された１周期の時間を
もとにして他の所定位相角（９０度、１５０度）に相当
する時間を算出しており、このようにして得た時間経過
後に電機子巻線の通電を切り替えるようにしたので、ブ
ラシレスモータを回転制御する制御回路としてのマイク
ロコンピュータは演算速度が遅いものでよく、つまり安
価なマイクロコンピュータでブラシレスモータの回転制
御を実現することができ、また積分回路を用いずにブラ
シレスモータの通電を適切に切り替えることができ、ひ
いては回転むら、振動や騒音を抑えることができ、また
脱調、回路の破損を防止して回転制御の安定化、効率の
よい運転を可能とすることができ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。

【図２】図１に示すブラシレスモータの制御装置の動作
を説明する概略的タイムチャート図。

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

【図４】図１に示すブラシレスモータの制御装置の動作
を説明する概略的フローチャート図。

【図５】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。

【図６】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。

【図７】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。

【図８】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９】図８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 倍電圧整流平滑回路 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３の） ４ インバータ回路 １０ 位置検出部 １０ａ 基準電圧発生回路 １０ｂ 比較回路 １１，２０ 制御回路（マイクロコンピュータ） １２ 駆動回路 Ｒ，Ｓ，Ｔ 電機子巻線の端子電圧 Ｄ 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 (2)

【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
   グして多相の電機子巻線を有するブラシレスモータに印
   加し、かつ前記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
   して前記ブラシレスモータの回転に同期した位置信号を
   得、該位置信号の変化点をもとにして１周期または半周
   期の時間（電気角３６０度に相当する時間）を計時し、
   該計時された時間を常に所定数だけ記憶し、今回計時さ
   れた１周期または半周期の時間と前回計時されている１
   周期または半周期の時間との差を算出し、該算出時間差
   に応じて予め設定されたテーブルのデータを読み出す一
   方、前回計時された１周期または半周期の時間をもとに
   して前記通電切り替えタイミングに相当する時間（該時
   間のうち少なくとも最も短い時間）を今回の位置検出点
   前に算出するとともに、該算出された時間を前記読み出
   されたデータで補正し、前記補正された通電切り替えタ
   イミングに相当する時間を今回の位置信号の変化点から
   計時し、該計時の終了時点で前記電機子巻線の通電を切
   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。
2. 【請求項２】 直流電源をインバータ手段でスイッチン
   グして三相の電機子巻線を有するブラシレスモータに印
   加し、かつ前記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、 前記電機子巻線の１つに発生する誘起電圧と基準電圧と
   を比較して前記ブラシレスモータの回転に同期した位置
   信号を得、該位置信号の変化点をもとにして１周期また
   は半周期の時間（電気角３６０度または１８０度に相当
   する時間）を計時し、該計時された時間を常に所定数だ
   け記憶し、今回計時された１周期または半周期の時間と
   前回計時されている１周期または半周期の時間との差を
   算出し、該算出時間差に応じて予め設定されたテーブル
   のデータを読み出す一方、前回計時された１周期または
   半周期の時間をもとにして電気角３０度に相当する時間
   を今回の位置検出点前に算出するとともに、該算出され
   た時間を前記読み出されたデータで補正し、今回計時さ
   れた１周期の時間をもとにして電気角９０度および１５
   ０度に相当する時間を算出しており、前記補正された電
   気角３０度に相当する時間、電気角９０および電気角１
   ５０度に相当する時間を今回の位置検出点から計時し、
   該計時の終了時点でそれぞれ前記電機子巻線の通電を切
   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。