JPH08223978A - 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、負荷
によらず回転子の位置を正確に検出可能とし、最適な電
機子巻線の通電切り替えることができるようにする。 【構成】 直流電源をインバータ部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、ブラ
シレスモータ３の回転子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、電機子巻線の端子電圧
（誘起電圧）と基準電圧とを比較回路１０ａで比較し、
この比較結果による交点で変化する位置信号ｅを制御回
路１１に入力しており、この制御回路１１はその位置信
号ｅの変化点から所定位相角（（３０−α）度、（９０
−α）度、（１５０−α）度あるいはテーブルデータ）
に相当する時間を算出する。また、その算出時間（（３
０−α）度、（９０−α）度、（１５０−α）度に相当
する時間）を計時し、この計時終了点でブラシレスモー
タ３の電機子巻線の通電を切り替える。

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を回転制御するに
は、例えば三相モータである場合図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
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
ータ部４と、ブラシレスモータ３の端子電圧（例えば１
２０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部４の駆動信号を出力する制御回
路６とを備えている。

【０００４】位置検出部５は、インバータ部４の電源電
圧Ｖｄｃを１／２に分圧して基準電圧を発生する基準電
圧発生回路５ａと、各相の端子電圧（誘起電圧）を分圧
する分圧回路５ｂと、この分圧された端子電圧（誘起電
圧）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検出信号ａ，ｂ，ｃを出力す
る比較回路５ｃとからなる。

【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）。

【０００７】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１０（ａ）ないし（ｃ）に示す各電機子巻線の
端子電圧Ｒ，Ｓ，Ｔと基準電圧Ｖｄｃ／２とを比較し、
その交点で変化する位置検出信号（図１０（ｄ）ないし
（ｆ）に示す）ａ，ｂ，ｃを出力する。

【０００８】上記位置検出信号ａ，ｂ，ｃが制御回路６
に入力し、この制御回路６は端子電圧の誘起電圧区間ｘ
の波形と基準電圧Ｖｄｃ／２との交点を検出し（位置検
出信号の最初のエッジを検出し）、これら交点から電気
角６０度に相当する時間Ｔ（図１０に示すＴ０ないしＴ
４）を得る。さらに、それら交点からＴ／２時間（図１
０に示すＴ０／２ないしＴ４／２）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１０（ｇ）ないし（ｌ）に
示す）を発生する。

【０００９】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。

【００１０】また、空気調和機の圧縮機等においてはＰ
ＷＭ制御方式を採用しており、この場合制御回路６はイ
ンバータ部４の一方のアーム（下アームまたは上アー
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。

【００１１】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。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ブ
ラシレスモータの制御方法においては、ブラシレスモー
タ３の巻線電流の切り替える際（通電を切り替える
際）、各電機子巻線に発生するスパイク電圧により回転
子の位置検出に影響を与え、つまり誤差を生じることが
ある。

【００１３】例えば、ブラシレスモータ３の負荷が軽い
場合にはスパイク電圧の幅がそれほど大きくないことか
ら、回転子の位置検出の誤差が小さい。しかし、図１１
の矢印ｄに示すように、負荷が重い場合にはスパイク電
圧の幅が大きくなり、このスパイク電圧が誘起電圧波形
に重なり、本来検出すべき誘起電圧と基準電圧との交点
を検出することができず（図１１（ｄ）ないし（ｆ）に
示す）、回転子の位置検出の誤差が極めて大きくなって
しまう。

【００１４】このような位置検出の誤差により、ブラシ
レスモータ３の回転制御が不適切なものとなり、振動や
騒音の増大を招くだけでなく、最悪として脱調して停止
し、その停止と同時に過電流が流れてブラシレスモータ
３および装置（回路）等の損傷を招く恐れがある。

【００１５】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は位置検出の誤差を小さくし、ブラシレ
スモータの通電切り替えタイミングを適切なものとする
ことができ、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。

【００１６】

【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、かつ該
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
信号の変化点から所定位相角に相当する時間を算出する
際、前記所定位相角から前記ブラシレスモータの負荷に
応じて予め設定した値を引き、該値が引かれた所定位相
角に相当する時間を算出しており、該算出された時間を
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、少なくとも前記変化点から進み角零度から３０
度未満にて電機子巻線の通電切り替えを可能としたこと
を要旨とする。

【００１７】また、この発明のブラシレスモータの制御
方法は、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のタイミングから前記
電機子巻線の通電切り替え時間を予め得たテーブルデー
タをもとにして算出する一方、該演算された時間を計時
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、少なくとも前記変化点から進み角零度から３０度未
満にて電機子巻線の通電切り替えを可能としたものであ
る。

【００１８】

【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、
少なくとも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。

【００１９】上記位置信号の変化点（立ち上がり、立ち
下がり）のタイミングから電機子巻線の通電切り替えま
での時間が算出される。この場合、予め得た所定値α
（負荷に応じた値）だけ短い位相角（３０−α）度，
（９０−α）度，（１５０−α）度に相当する時間が算
出される。

【００２０】上記算出時間をもとにして電機子巻線の通
電が切り替えられ、つまり少なくとも零度から３０度未
満にて電機子巻線の通電が切り替えられる。したがっ
て、例えば負荷が重く、電機子巻線の端子電圧に含まれ
る誘起電圧波形の幅が大きくなっても、回転子の位置検
出タイミングの誤差が小さく、その位置検出が正確に行
われることになる。

【００２１】また、上記位相角（３０−α）度，（９０
−α）度，（１５０−α）度に対応するデータがテーブ
ルの形でメモリに記憶されており、このテーブルのデー
タにより上記交点の変化点のタイミングから電機子巻線
の通電切り替えまでの時間が算出される。

【００２２】上記テーブルのデータとしては予め電機子
巻線の印加電圧、周波数（回転数）をもとにして得たも
のであり、つまりブラシレスモータの負荷状態に応じて
得たものである。

【００２３】したがって、上述同様に、例えば負荷が重
く、電機子巻線の端子電圧に含まれる誘起電圧波形の幅
が大きくなっても、回転子の位置検出タイミングの誤差
が小さくなる。

【００２４】

【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
とを比較し、この比較結果による交点の変化を検出して
通電切り替えを行う際、負荷状態によってスパイク電圧
の幅が異なることから、交点の変化点から通電切り替え
タイミングまでの時間算出時に負荷状態（周波数や印加
電圧等）を加味すれば、その交点の変化点の検出タイミ
ングの誤差を小さくすることができることに着目し、そ
の交点の変化点から（３０−α）度、（９０−α）度、
（１５０−α）度（α；負荷に応じて設定した値）に相
当する時間を計時して通電切り替えタイミングとし、あ
るいは回転数や印加電圧に応じたテーブルデータをもと
にしてその交点の変化点から所定位相角に相当する時間
を計時して通電切り替えタイミングとする。

【００２５】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９と同一部分には同一符号
を付し重複説明を省略する。

【００２６】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）Ｒ，Ｓ，Ｔのうち１つ、例えば分圧した端
子電圧Ｒと基準電圧Ｖｄｃ／２とを比較して位置信号ｅ
を出力する位置検出部１０と、この位置信号ｅの変化点
（立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ）により電
気角３６０度に相当する時間を計測し、この計測時間を
もとにしてその変化点から所定位相角（例えば（３０−
α）度、（９０−α）度、（１５０−α）度；αは負荷
に応じた値）に相当する時間を算出し、その位置信号ｅ
のエッジから算出時間経過点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制御回路（マイクロコンピ
ュータ）１１を備えている。

【００２７】なお、位置検出部１０は、図９と同様に所
定の基準電圧（Ｖｄｃ／２）を発生する基準電圧発生回
路１０ａと、端子電圧を１／２に分圧する分圧回路１０
ｂと、この分圧された端子電圧Ｒと基準電圧（Ｖｄｃ／
２）とを比較する比較回路１０ａとを備えている。制御
回路１１は、ＰＷＭ制御時にインバータ部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。

【００２８】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
部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。

【００２９】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６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。

【００３０】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ｅ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ｅが得られ
るまで上記処理を実行する。なお、この発明では後の説
明から明かなように端子電圧Ｒ（図２（ｂ））が同図
（ａ）の端子電圧Ｒ（従来のタイミング）より所定値α
だけ位相が進む形となる。

【００３１】そして、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が正常に入力すると（図２
（ｂ）示す）、位置検出部１０は分圧された端子電圧Ｒ
の誘起電圧と基準電圧発生回路１０ａからの基準電圧Ｖ
ｄｃ／２とを比較回路１０ｃで比較し、この比較結果の
位置信号ｅを出力する。なお、図２中においては誘起電
圧と基準電圧との交点がトランジスタのオン部分にある
が、その交点がオフ部分にある場合にはチョッピング信
号の立ち上がり、あるいは立ち下がりエッジがその交点
となる。

【００３２】ここで、制御回路１１は入力位置信号ｅ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（図２（ｃ）に示す）。この場合、最初の立ち上が
りエッジあるいは立ち下がりエッジのタイミングは従来
よりもα値だけ進んだタイミングとなる。

【００３３】また、誘起電圧が上昇時である場合インバ
ータ部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ｅの
最初の立ち上がりエッジを検出し、また誘起電圧が下降
時である場合インバータ部４の下アームトランジスタ
Ｘ，Ｙ，ＺをＰＷＭ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を検出する。

【００３４】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
バータ部４を駆動する。

【００３５】上記位置信号ｅの上記エッジ検出毎に図３
ないし図６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ｔ
ａをフリーランニングタイマで検出し、この時刻ｔａを
内部のメモリに一時記憶する（ステップＳＴ１）。

【００３６】続いて、この時刻ｔａに前回算出した周期
Ｔの（３０−α）度に相当する時間Ｔ（３０−α）＝Ｔ
２×（３０−α）／３６０を加算し（ステップＳＴ
２）、この時刻ｔ（３０−α）＝ｔａ＋Ｔ（３０−α）
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ＳＴ３）。なお、時間
Ｔ（３０−α）＝Ｔ２×（３０−α）／３６０の算出に
ついては後に説明する。

【００３７】また、所定値αは負荷に応じた値、回転状
態等により誘起電圧と基準電圧との交点を正確に検出す
ることができるように予め得たデータである。このデー
タは制御回路１１の内部メモリ等に記憶されている。

【００３８】続いて、上記位置信号ｅ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ＳＴ
４）、立ち上がりエッジであるときにはステップＳＴ５
に進み制御回路１１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ＳＴ６に進みそのフラグをクリアする
（“０”にする）。

【００３９】この後、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ｔ
（３０−α）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ＳＴ
２１に進み、インバータ部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、インバータ部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）。

【００４０】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
タ部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、インバータ部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）。

【００４１】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、１周期の時間Ｔの
（９０−α）度に相当する時間Ｔ（９０−α）を算出す
るため、ｔ１時点とｔ３時点との間の時間（電気角３６
０度に相当する時間）Ｔ３を算出する（ステップＳＴ
７）。この場合、ｔ３時点の時刻ｔａからｔ１時点の時
刻ｔｃを減算してその時間Ｔ３を算出する。

【００４２】続いて、上記算出時間Ｔ３を用いて上記位
置信号ｅの検出エッジから位相角９０度に相当する時間
Ｔ（９０−α）＝Ｔ３×（９０−α）／３６０を算出す
るとともに、この算出時間Ｔ（９０−α）を時刻ｔａに
加算してその（９０−α）度の時刻を算出し（ステップ
ＳＴ８）、この算出時刻ｔ（９０−α）＝ｔａ＋Ｔ（９
０−α）をコンペアレジスタＢにセットする（ステップ
ＳＴ９）。

【００４３】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、インバータ部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
タ部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ＳＴ３２）。

【００４４】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
タ部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、インバータ部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）。

【００４５】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、（１５０−α）度
に相当する時間Ｔ（１５０−α）を算出するため、上記
時間Ｔ３を用いて位置信号ｅのエッジからＴ３の（１５
０−α）度に相当する時間Ｔ（１５０−α）＝Ｔ３×
（１５０−α）／３６０を算出するとともに、この算出
時間Ｔ（１５０−α）を時刻ｔａに加算してその（１５
０−α）度の時刻ｔ（１５０−α）を算出し（ステップ
ＳＴ１０）、この算出時刻ｔ（１５０−α）＝ｔａ＋Ｔ
（１５０−α）をコンペアレジスタＣにセットする（ス
テップＳＴ１１）。

【００４６】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）、図６に示すｔ（１５０−α）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、インバータ部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
ンバータ部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）。

【００４７】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
タ部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、インバータ部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）。

【００４８】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−α）＝Ｔ３×（３０−α）／３６０を算出し
てメモリに記憶する（ステップＳＴ１２）。この時間Ｔ
（３０−α）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ＳＴ２で用いるためである。

【００４９】続いて、前々回の位置信号ｅ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ｅ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ＳＴ１３）。また、前回検出の位置信号ｅ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ｅのエッジ時刻ｔａ（図２に示す
ｔ３）を書き込む、つまり次の位置信号ｅ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。

【００５０】そして、入力位置信号ｅの上記エッジを検
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）。上記ステップＳＴ１２に
おいて算出された（３０−α）度に相当する時間Ｔ（３
０−α）＝Ｔ３×（３０−α）／３６０をその現時刻ｔ
ａに加算し（ステップＳＴ２）、この時刻ｔ（３０−
α）＝ｔａ＋Ｔ（３０−α）をコンペアレジスタＡにセ
ットする（ステップＳＴ３）。次にフラグを処理し（ス
テップＳＴ４ないしＳＴ６）、この後に上記コンペアレ
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、上述した処理を実行する。

【００５１】このようにして、図３のメインルーチンを
実行し、かつコンペアレジスタＡ，Ｂ，Ｃとフリーラン
ニングタイマの値とが一致すると、図４ないし図６の割
り込みルーチンを実行し、かつ繰り返す。

【００５２】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ｅ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−α）が経過した時点（図２に示すｔ８
時点）で図４に示すｔ（３０−α）割り込みルーチンを
実行する。

【００５３】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部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、インバータ部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。

【００５４】また、位置信号ｅのエッジから位相角（９
０−α）度の時刻ｔ（９０−α）＝ｔ７＋Ｔ（９０−
α）を算出し、この時刻ｔ（９０−α）が経過した時点
（図２に示すｔ９時点）で図５に示す（９０−α）割り
込みルーチンを実行する。

【００５５】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部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、インバータ部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。

【００５６】さらに、位置信号ｅのエッジから位相角
（１５０−α）度の時刻ｔ（１５０−α）＝Ｔ７＋Ｔ
（１５０−α）を算出し、この時刻ｔ（１５０−α）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。

【００５７】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部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、インバータ部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。

【００５８】このように、誘起電圧と基準電圧Ｖｄｃ／
２との交点を検出するが、この交点から所定位相角（３
０度、９０度および１５０度）に相当する時間を算出す
る際、図２（ｂ）に示すように、その交点の変化点から
所定位相角（（３０−α）度、（９０−α）度および
（１５０−α）度）に相当する時間をもとにして通電切
り替えタイミングの時間を算出する。

【００５９】例えば、ブラシレスモータ３の負荷が重い
場合にはその値αが大きく、つまり例えば３０度の通電
切り替えタイミングが早められる。また、その負荷が軽
い場合にはその値αが小さく、つまり３０度の通電切り
替えタイミングが遅くなって本来の３０度のタイミング
に近づけられる。

【００６０】したがって、負荷状態によらず、回転子３
ａの位置検出の誤差を小さくすることになり、ひいては
その位置を正確に検出することが可能となり、これによ
りブラシレスモータ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。

【００６１】図７のタイムチャート図および図８のフロ
ーチャート図はこの発明の変形実施例を示している。な
お、この変形実施例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図１を参照されたい。

【００６２】図１において、この制御装置は、この位置
信号ｅの変化点（立ち上がりエッジまたは立ち下がりエ
ッジ）により電気角３６０度に相当する時間Ｔを計測す
る一方、その時のブラシレスモータ３の印加電圧Ｖｃ、
回転数ｆおよびその計測時間Ｔをもとにしてｔθ１＝ｔ
ａ＋Ｔ×θｎ１／３６０，ｔθ２＝ｔａ＋Ｔ×θｎ２／
３６０，ｔθ３＝ｔａ＋Ｔ×θｎ３／３６０にしたがっ
て時間ｔθ１，ｔθ２，ｔθ３を算出し、その位置信号
ｅのエッジから算出時間経過点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制御回路（マイクロコン
ピュータ）２０を備えている。

【００６３】なお、上記式に示すｔａはブラシレスモー
タ３の回転制御時の現在の時刻であり、θ１，θ２，θ
３は下記表１または表２に示すテーブルによって得たデ
ータであり、このデータは前実施例における（３０−
α）度、（９０−α）度、（１５０−α）度に対応する
値である。

【００６４】

【表１】

【００６５】

【表２】

【００６６】したがって、制御回路２０は、上記表１お
よび表２のテーブルデータを得て内部メモリに記憶して
おり、また図１に示す制御回路１１の機能も有してい
る。

【００６７】前実施例同様に、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２０
は既に公知の同期運転を実行する。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ｅ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ｅが得られるまで上記処理を実行する。

【００６８】そして、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７（ｂ）
示す）、位置検出部１０は分圧された端子電圧Ｒの誘起
電圧と基準電圧発生回路１０ａ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ｅを出力
する。なお、前実施例と同じく、図７（ｂ）に示す電圧
波形が従来の電圧波形（同図（ａ）に示す）より所定値
αだけ位相が進むことになる。

【００６９】ここで、制御回路２０は入力位置信号ｅに
よりその変化点（最初の立ち上がりあるいは立ち下がり
エッジ）を検出する（図７（ｃ）に示す）。この場合、
前実施例と同じく、最初の立ち上がりエッジあるいは立
ち下がりエッジのタイミングは従来よりもα値だけ進ん
だタイミングとなる。

【００７０】また、誘起電圧が上昇時である場合インバ
ータ部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ｅの
最初の立ち上がりエッジを検出し、また誘起電圧が下降
時である場合インバータ部４の下アームトランジスタ
Ｘ，Ｙ，ＺをＰＷＭ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を検出する。

【００７１】なお、ＰＷＭ制御において、制御回路２０
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
バータ部４を駆動する。

【００７２】上記入力位置信号ｅの上記エッジ検出毎に
図３ないし図６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ＳＴ５
０）。

【００７３】続いて、この時刻ｔａに前回算出の時間Ｔ
θ１＝Ｔ２×（θｎ１／３６０）を加算し（ステップＳ
Ｔ５１）、この時刻ｔａ＋Ｔθ１＝ｔθ１を制御回路２
０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ＳＴ５２）。なお、時間Ｔθ＝Ｔ２
×（θｎ１／３６０）の算出については後に説明する。

【００７４】続いて、上記位置信号ｅ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ＳＴ
５３）、立ち上がりエッジであるときにはステップＳＴ
５４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ＳＴ５５に進みそのフラグをクリア
する（“０”にする）。

【００７５】この後、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と同じ割り
込みルーチンを実行する。まず、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、インバータ部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７（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７（ｄ）に示
す）。これと同時に、インバータ部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）。

【００７６】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
タ部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７（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、インバータ部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）。

【００７７】上記図４に示す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、ｔ１
時点とｔ３時点との間の時間（電気角３６０度に相当す
る時間；Ｔ）Ｔ３を算出し、かつ周波数ｆ（１／Ｔ）を
算出する（ステップＳＴ５６）。この場合、ｔ３時点の
時刻ｔａからｔ１時点の時刻ｔｃを減算してその時間Ｔ
３を算出し、この算出時間Ｔ３を用いて周波数ｆを算出
する。

【００７８】続いて、ブラシレスモータ３の印加電圧Ｖ
に基づいて表１によりθｎ１，θｎ２，θｎ３を得し、
または上記周波数ｆおよび印加電圧Ｖに基づいて表２に
よりθｎ１を得、かつ同様にしてθｎ２，θｎ３を得す
る（ＳＴ５７）。

【００７９】なお、表１および表２は印加電圧、周波数
および印加電圧に応じて（つまり負荷に応じて）回転子
３ａの位置検出が正確に行えるように、つまりスパイク
電圧による影響を受けず、かつトルクむらの少ない通電
切り替えタイミングが得られるように設定した値であ
る。また、表２は例えば３０度用であり、他に９０度用
および１５０度用の表が必要である。

【００８０】続いて、上記算出時間Ｔ３を用いて上記位
置信号ｅの検出エッジから位相角９０度に相当する時間
Ｔθ２＝Ｔ３×（θｎ２／３６０）を算出するととも
に、この算出時間Ｔθ２を時刻ｔａに加算してその時刻
を算出し（ステップＳＴ５８）、この算出時刻ｔθ２＝
ｔａ＋Ｔθ２をコンペアレジスタＢにセットする（ステ
ップＳＴ５９）。

【００８１】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７に示すｔ５
時点）、図５に示す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、インバータ部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７（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
７（ｉ）に示す）。これと同時に、インバータ部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ＳＴ３２）。

【００８２】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
タ部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７（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７（ｆ）に示す）。これと同時
に、インバータ部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）。

【００８３】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、１５０度に相当す
る時間Ｔθ３を算出するため、上記時間Ｔ３を用いて位
置信号ｅのエッジからＴ３の１５０度に相当する時間Ｔ
θ３＝Ｔ３×（θ３／３６０）を算出し、この算出時間
Ｔθ３を時刻ｔａに加算してその時刻ｔθ３を算出する
（ステップＳＴ６０）。この算出時刻ｔθ３＝ｔａ＋Ｔ
θ３をコンペアレジスタＣにセットする（ステップＳＴ
６１）。

【００８４】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７に示すｔ６
時点）で、図６に示す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ＳＴ４
０からＳＴ４１に進み、インバータ部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７（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７（ｅ）に示す）。これと同時に、インバータ部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ＳＴ４２）。

【００８５】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
タ部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７（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７（ｈ）に示す）。これと同時
に、インバータ部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）。

【００８６】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
Ｔθ１＝Ｔ３×（θ１／３６０）を算出してメモリに記
憶する（ステップＳＴ６２）。この時間Ｔθ１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ＳＴ
５１で用いるためである。

【００８７】続いて、前々回の位置信号ｅのエッジを検
出した時刻ｔｃ（図７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ｅのエッジを検出した時刻
ｔｂ（図７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ＳＴ６３）。また、前回検出の位置信号ｅのエッジの
時刻ｔｂ（図７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ｅのエッジ時刻ｔａ（図７に示す
ｔ３）を書き込む（ステップＳＴ６４）、つまり次の位
置信号ｅ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。

【００８８】そして、入力位置信号ｅ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ＳＴ５０）。上記ステップＳＴ１２にお
いて算出された時間Ｔθ１＝Ｔ３×（θ１／３６０）を
その現時刻ｔａに加算し（ステップＳＴ５１）、この時
刻ｔａ＋Ｔθ１＝ｔθ１をコンペアレジスタＡにセット
する（ステップＳＴ５２）。以下、既に説明した処理を
実行する。

【００８９】図７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ｅ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
５５）、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ｔθ１が経過した時点（図７に示すｔ８時点）
で図４に示す割り込みルーチンを実行する。

【００９０】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部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７（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７（ｇ）
に示す）。これと同時に、インバータ部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。

【００９１】また、位置信号ｅのエッジから位相角９０
度に相当する時刻ｔθ２＝ｔ７＋Ｔ４×（θ２／３６
０）を算出し、この時刻ｔθ２が経過した時点（図７に
示すｔ９時点）で図５に示す割り込みルーチンを実行す
る。

【００９２】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部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、インバータ部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。

【００９３】さらに、位置信号ｅのエッジから位相角１
５０度に相当する時刻ｔθ３＝Ｔ７＋Ｔ４×（θ３／３
６０）を算出し、この時刻ｔθ３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。

【００９４】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部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７（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７（ｈ）
に示す）。これと同時に、インバータ部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。

【００９５】この実施例の場合、誘起電圧と基準電圧と
の交点から所定位相角（前実施例の（３０−α）度、
（９０−α）度および（１５０−α）度に対応する値）
に相当する値を表１または表２のテーブルデータの形で
予め求めている。したがって、前実施例同様の作用、効
果を得ることができる。

【００９６】

【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、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）と基準電圧とを比較し、この比較結果による交
点の変化点から所定位相角（（３０−α）度、（９０−
α）度、（１５０−α）度あるいはテーブルデータ）に
相当する時間を算出し、この算出時間をもとにして通電
切り替えタイミングを得るようにしたので、負荷によら
ず回転子の位置検出の誤差を小さくすることになり、ひ
いてはその位置を正確に検出することが可能となり、こ
れによりブラシレスモータの通電切り替えタイミングを
適切なものとすることができ、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。

【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】この発明の変形実施例を説明する概略的タイム
チャート図。

【図８】この発明の変形実施例を説明する概略的フロー
チャート図。

【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。

【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。

【図１１】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。

【符号の説明】

１ 交流電源（商用） 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３の） ４ インバータ部 １０ 位置検出部 １０ａ 基準電圧発生回路 １０ｂ 分圧回路 １０ｃ 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

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
   グしてブラシレスモータの電機子巻線に印加し、かつ該
   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から所定位相角に相当する時間
   を算出し、前記所定位相角から前記ブラシレスモータの
   負荷に応じて予め設定した値により前記算出時点にて前
   記電機子巻線の通電を切り替え、少なくとも前記変化点
   から進み角零度から３０度未満にて電機子巻線の通電切
   り替えを可能と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
   グしてブラシレスモータの電機子巻線に印加し、かつ該
   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のタイミングから前記電機子巻
   線の通電切り替え時間を予め得たテーブルデータをもと
   にして算出する一方、前記テーブルデータに基づいて前
   記電機子巻線の通電を切り替え、少なくとも前記変化点
   から進み角零度から３０度未満にて電機子巻線の通電切
   り替えを可能としたことを特徴とするブラシレスモータ
   の制御方法。