JPH09140185A

JPH09140185A - ブラシレスモーター駆動回路の保護装置

Info

Publication number: JPH09140185A
Application number: JP7291012A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhisa Nakai; 満久中井; Shiro Maeda; 志朗前田; Yuji Tani; 祐二谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 1997-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はブラシレスモーターに係り、特に電
機子巻線に誘起される誘導電圧によって磁石回転子と電
機子巻線との相対位置を検出し、回転子磁極位置検出器
を省略したものにおいて、起動から定常まで安定な運転
を行うためのブラシレスモーター駆動回路の電流保護装
置に関するものである。【解決手段】前記の課題を解決するため、本発明では
マイクロコンピューター１と過電流検出装置とを具備
し、起動開始から一定時間経過後にマイクロコンピュー
ター１内の過電流検出設定値を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はブラシレスモーター
に係り、特に電機子巻線に誘起される誘導電圧によって
磁石回転子と電機子巻線との相対位置を検出し、回転子
磁極位置検出器を省略したものにおいて、起動から定常
まで安定な運転を行うためのブラシレスモーター駆動回
路の保護装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常ブラシレスモーターには、その回転
子の磁極位置を検出するための検出器が必要であるが、
種々の理由によってこの検出器を使用しない場合があ
る。例えば、モーターを磁石回転子と電機子巻線からな
る構造体とし、検出器を使用しないことによって品質維
持を容易にし、モーターのコストダウンを図ろうとする
場合や、モーターを空調機のコンプレッサー内部などの
高温高圧条件下で使用するために前記検出器の信頼性が
保証できない場合などがある。このような応用において
は、磁極位置検出器を用いず、電機子巻線に誘導される
電圧信号を検出し、それに基づいてモーターの転流信号
を生成する方法が用いられている。

【０００３】しかし、電機子巻線に電圧信号が誘起され
るのは回転子が回転している場合だけで、停止している
場合は磁極位置情報が得られない。つまり、起動時はこ
の電圧信号が使えないわけである。従って、起動時には
回転子の磁極位置にかかわらず電機子巻線に回転磁界が
発生するような特定な信号を与えて、回転子を強制回転
させることになる。ところが、この特定の信号は回転子
の磁極位置を無視して与えているため、結果として起動
時に大きな始動電流が流れることになる。そしてこの始
動電流が、電機子巻線への電流を通電、遮断する半導体
スイッチング素子群の許容電流値を越えたり、直流電源
の許容電力量を越える場合は起動不可能ということにな
る。この問題を解決するために、従来はモーターに電流
を供給する直流電源の電圧を起動時のみ低下させ、始動
電流を減少させる方法が考案されている。（例えば特開
昭６１−１３５３８５号公報）。

【０００４】しかし、このブラシレスモーターを空調機
の室外機ファンの駆動に用いる場合、プロペラファンの
慣性モーメントが大きく起動にトルクを要するので起動
時の電流が大きくなる。また、空調機の室外機は屋外に
設置されるため常時自然環境にさらされることになり、
外風によってプロペラファンが回転させられ、この状態
で所望の起動を行おうとした際、プロペラファン停止時
よりも大きな電流が流れるという特有の問題がある。こ
れらの問題から単に直流電源の電圧を起動時のみ低下さ
せる方法では起動不良が発生することになる。従って、
直流電源の容量を起動条件に合わせて大きくする方法が
とられるが、装置の大型化やコストの増大を招く結果に
なっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
課題に鑑み、モーターの使用環境により起動時の電流が
大きくなる場合においても、スムーズな起動および運転
を可能とするブラシレスモーター駆動装置の電流保護装
置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明ではマイクロコンピューターと過電流検出装
置とを具備し、起動開始から一定時間経過後にマイクロ
コンピューター内の過電流検出設定値を変更する。

【０００７】また、マイクロコンピューターと過電流検
出装置とを具備し、起動運転期間の終了後、直ちにマイ
クロコンピューター内の過電流検出設定値を変更する。

【０００８】また、マイクロコンピューターと過電流検
出装置と出力電圧検出装置を具備し、出力電圧が一定電
圧以上において過電流検出設定値を電子回路によって変
更する。

【０００９】また、マイクロコンピューターと過電流検
出装置と過電流検出設定変更装置を具備し、マイクロコ
ンピューターの電圧出力指示に合わせてリニアに過電流
設定値を電子回路によって変更する。

【００１０】

【発明の実施の形態】上記の構成により、起動開始から
一定時間経過後に過電流検出設定値を変更し、起動から
定常まで全運転領域で適切な過電流保護を可能とする。

【００１１】また、起動運転期間の終了後に過電流検出
設定値を変更し、低電圧運転時の過電流保護の検出精度
を向上することができる。

【００１２】また、出力電圧が一定電圧値以上において
電子回路上で過電流検出設定値を変更することによっ
て、マイクロコンピューターのプログラムに制約を受け
ずに過電流検出設定値を設定できる。

【００１３】また、出力電圧に合わせて電子回路上でリ
ニアに過電流設定値を変更することによって、マイクロ
コンピューターのプログラムに制約を受けずに過電流検
出設定値を設定でき、さらに低電圧運転時の過電流保護
の検出精度を向上することができる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例について図１から図５を参考
に説明する。

【００１５】図１は本発明における第１および第２の実
施例の回路構成図、図２は本発明における第３の実施例
の回路構成図である。また、図４は第１から第３の実施
例における出力電圧および出力電流の時間変化と過電流
検出レベルの説明図である。

【００１６】図３は本発明における第４の実施例の回路
構成図である。また、図５は第４の実施例における出力
電圧および出力電流の時間変化と過電流検出レベルの説
明図である。

【００１７】まず、各実施例の説明に入る前に、全実施
例に共通する内容を図４を参考に説明する。前述したよ
うにブラシレスモーターの起動時は回転子の磁極位置に
かかわらず電機子巻線に回転磁界が発生するような特定
に信号を与えて、回転子を強制回転させるため、モータ
ーロック電流に近い値の電流が流れる。回転子が回転す
ると、電機子巻線に誘導される電圧信号を検出し、それ
に基づいてモーターの転流信号を生成して適正な転流ス
イッチングが行われるので電流値は大幅に減少する。そ
の後モーター運転電圧が上昇すると負荷に応じて電流値
は上昇する。これらを時間を横軸に簡易的に表現したの
が図４である。また、図５も同様に表現している。

【００１８】直流電源容量は、起動時Ｉ₀₀×Ｖ₀₀、最大
運転時Ｉ₀₁×Ｖ₀₁の両者を満足する必要がある。ここ
で、過電流設定値は起動時のＩ₀₀以上に設定するが、通
常運転時は出力電圧Ｖ_Mが大きくなるので過電流設定値
がＩ₀₀のままでは最大電力がＩ₀ ₀×Ｖ₀₁となりこの値は
通常非常に大きな値となるので電源容量を超過するため
電源保護が成立しない。従来はこの最大電力で電源回路
を設計していたため、電源部の大型化とコストアップを
招いていたのである。

【００１９】本発明は、直流電源保護と小型化、低コス
トを両立するため、下記の方法で過電流設定値を変更す
るものである。

【００２０】第１および第２の実施例について説明す
る。実施例の回路構成図を図１に示す。マイクロコンピ
ューター１によってブラシレスモーター駆動装置が構成
されており、マイクロコンピューター１からデューティ
信号によってＱ₀₀が駆動され、これによってアナログ電
圧値がスイッチングコントロール部２に伝達されスイッ
チング電源３の出力電圧が制御される。これを電源とし
て半導体スイッチング素子４を制御してブラシレスモー
ター５を駆動する。また、Ｒ₀₀は電流検出用のシャント
抵抗であり、電流による電圧降下分を利用して過電流検
出回路部が動作し、マイクロコンピューター１に過電流
信号が入力され、過電流保護動作としデューティ信号が
遮断され電源が停止する。

【００２１】上記構成において、マイクロコンピュータ
ーは起動期間を十分に経過した後一定時間のカウントを
行い、過電流判定レベルである内部データを変更して、
過電流設定をＩ_L00からＩ_L01に変更する。

【００２２】また、第２の実施例では、マイクロコンピ
ューターが制御シーケンスを司っていることを利用し
て、起動期間終了時に過電流判定レベルである内部デー
タを変更して、過電流設定をＩ_L00からＩ_L01に変更す
る。

【００２３】第３の実施例について説明する。図２に第
３の実施例における回路構成図を示す。この構成におい
て、過電流設定切換回路によって一定電圧値において比
較器ＩＣ₂₀の信号が反転し過電流検出比較器ＩＣ₁₀の比
較基準電圧値を変更するために、電子回路上で過電流設
定値が変更される。マイクロコンピューター１は過電流
検出回路から送られるＨｉ、Ｌｏｗのレベル信号にて過
電流保護処理を行う構成となっている。

【００２４】第４の実施例について説明する。図３に第
４の実施例における回路構成図を示す。この構成におい
て、マイクロコンピューター１のデューティ信号を利用
することによって出力電圧に応じた過電流設定値がリニ
アに設定される。また、第３の実施例と同様にマイクロ
コンピューター１は過電流検出回路から送られるＨｉ、
Ｌｏｗのレベル信号にて過電流保護処理を行う構成とな
っている。本来、低電圧時は電流容量を満足する範囲で
過電流設定値は高くとることができる。この構成の場
合、過電流検出設定値が出力電圧に応じた適切設定とな
るので、低電圧領域での負荷変動による電流増加に対す
る耐量を向上することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、一定時間後に過電流の
検出設定値を変更し、起動から定常まで全運転領域で適
切な過電流保護が可能となる。このため、比較的小容量
の電源においてブラシレスモーター駆動回路を構成する
ことができ、装置の小型化やコストの低減を図ることが
できる。

【００２６】さらに本発明は、起動期間と定常運転期間
の区分を明確に行うことによって、低電圧運転時の過電
流保護の精度を向上することができる。

【００２７】さらに本発明は、過電流検出設定を電子回
路上で変更することによって、マイクロコンピューター
のプログラム確定後も容易に過電流設定レベルを設定す
ることができる。

【００２８】さらに本発明は、過電流検出設定をリニア
に変化させることによって、低電圧運転時の負荷変動に
よる不要な過電流検出を無くすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１および第２の実施例における回路
構成図

【図２】本発明の第３の実施例における回路構成図

【図３】本発明の第４の実施例における回路構成図

【図４】本発明の第１から第３の実施例における出力電
圧および電流の時間変化と過電流検出レベル説明図

【図５】本発明の第４の実施例における出力電圧および
電流の時間変化と過電流検出レベル説明図

【符号の説明】１マイクロコンピューター２スイッチングコントロール部３スイッチング電源４半導体スイッチング素子群５ブラシレスモーター６０過電流検出回路１６１過電流検出回路２７０過電流設定切換回路１７１過電流設定切換回路２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁石回転子を有するブラシレスモーターの
電機子巻線に誘起される電圧信号を検出し、この電圧信
号を変換して得られる信号により前記ブラシレスモータ
ーの転流信号を生成することで回転子位置検出器を省略
したブラシレスモーター駆動装置において、電流保護装
置の設定値を運転時間によって変更することを特徴とす
るブラシレスモーター駆動回路の保護装置。
【請求項２】電流保護装置の設定値を運転モードによっ
て変更することを特徴とする請求項１記載のブラシレス
モーター駆動回路の保護装置。
【請求項３】電流保護装置の設定値を出力電圧によって
変更することを特徴とする請求項１記載のブラシレスモ
ーター駆動回路の保護装置。
【請求項４】電流保護装置の設定値を出力電圧によって
連続的に変更することを特徴とする請求項１記載のブラ
シレスモーター駆動回路の保護装置。