JPH09308290A - ブラシレスモータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラシレスモータの印加電圧を適切なタイミ
ングで適切に可変し、回転数制御の応答性向上、回転数
制御の精度向上を図る。 【解決手段】 ブラシレスモータ４の回転数を制御する
場合、制御回路１０は現回転数が目標回転数（高い回転
数）に近いほど、インバータ部３を駆動する駆動信号
（チョッピング信号を含む）のチョッピング信号のオ
ン、オフ比（ブラシレスモータ４に印加する電圧の最小
の可変幅）を小さくする。このとき、回転子の位置検出
のタイミングで印加電圧を可変する一方、制限タイマ１
０を作動し、制限タイマ１０ａの動作中にあってはその
位置検出を無視して印可電圧を可変しない。この制限タ
イマ１０ａの時間を回転数変化時と目標回転数維持とで
変える。回転数を目標回転数に維持する状態にある場合
制限タイマ１０ａの時間を回転数変化より大きい値に設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は空気調和機の圧縮
機等のモータに用いるブラシレスモータの回転制御技術
に係り、特に詳しくはブラシレスモータの印加電圧を適
切なタイミングで可変し、かつ適切に可変して最適な回
転数制御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】このブラシレスモータを回転制御するに
は、例えば図４に示す制御装置を必要とする。同図にお
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をインバータ部３に供給し
てスイッチングし、このスイッチングした電源をブラシ
レスモータ（例えば三相モータ）４の電機子巻線に印加
する。

【０００３】位置検出回路５は例えばブラシレスモータ
４の電機子巻線電圧（誘起電圧）Ｒ，Ｓ，Ｔと基準電圧
とを比較し、これら比較結果の位置検出信号を制御回路
（マイクロコンピュータ）６に出力する。

【０００４】制御回路６は、入力位置検出信号により回
転子の位置を検出して電機子巻線電流の通電を所定に切
り替えるために、インバータ部３の駆動信号を駆動回路
７に出力する。駆動回路７は、その駆動信号に基づいて
インバータ部３の上アームを構成するトランジスタＵ，
Ｖ，Ｗおよび下アームを構成するトランジスタＸ，Ｙ，
Ｚを駆動する。また、ＰＷＭ制御方式において、制御回
路６は所定チョッピング信号を含めた駆動信号を駆動回
路７に出力する。

【０００５】このように、位置検出信号をもとにして回
転子の位置を検出し、この位置検出に基づいてブラシレ
スモータ４の各電機子巻線の通電を切り替えて同ブラシ
レスモータ４を回転制御する。

【０００６】また、チョッピング信号のオン、オフ比
（オン時間、オフ時間）を可変し、つまりブラシレスモ
ータ４の印加電圧を可変してブラシレスモータ４の回転
数を制御し、例えばブラシレスモータ４の回転数を上昇
させる場合にはその印加電圧を上げ、逆に回転数を下降
させる場合にはその印加電圧を下げる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ブラシ
レスモータの制御方法において、ブラシレスモータ４の
回転数を変えるタイミング（印加電圧を可変するタイミ
ング）を位置検出タイミングと非同期の所定時間毎とし
ているため、回転数制御の応答性が悪く、回転数制御の
精度向上が望めないという欠点があった。

【０００８】そこで、前記印加電圧を位置検出のタイミ
ングで可変することが考えられる。しかし、回転数を目
標回転数で維持しているときには、印加電圧の可変が最
小幅であっても、印加電圧を頻繁に可変すると、回転数
が変動し易く、安定性に影響が生じ、好ましくない。

【０００９】この発明は前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制御に際し
て印加電圧を適切なタイミングで適切に可変することが
でき、回転数制御の応答性を向上させ、回転数制御の精
度向上を図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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は直流電源を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する一方、前記ブラシレスモ
ータの回転子の位置を検出し、該位置検出を基準にして
前記ブラシレスモータの電機子巻線電流の通電を切り替
え、かつ前記ブラシレスモータの印加電圧を所定に可変
して回転数制御を行うブラシレスモータの制御方法であ
って、前記印加電圧を前記位置検出のタイミングで可変
する際、前記位置検出のタイミングで動作する所定時間
のタイマの動作中にあっては前記位置検出を無視して前
記印加電圧を可変しないようにしたことを特徴としてい
る。

【００１１】この場合、この発明のブラシレスモータの
制御方法は、前記位置検出のタイミングで動作する所定
時間のタイマを有し、前記回転数を目標回転数に維持す
る状態にあるときには前記タイマの時間を少なくとも前
記回転数の変化時よりも大きい値に設定可能としてお
り、前記印加電圧を前記位置検出のタイミングで可変す
る一方、前記設定されたタイマの動作中にあっては前記
位置検出を無視して前記印加電圧を可変しないようにし
たことを特徴としている。

【００１２】また、この発明のブラシレスモータの制御
方法は、前記回転数を目標回転数に維持する状態にある
場合、前記回転数が前記目標回転数を含む所定回転数範
囲外になったときには前記タイマの時間を現設定値より
小さい値に変えるとよい。

【００１３】さらに、この発明のブラシレスモータの制
御方法は、前記ブラシレスモータの回転数を制御する際
同ブラシレスモータに印加する電圧の最小の可変幅を現
回転数に応じて変えるとよい。

【００１４】さらにまた、この発明のブラシレスモータ
の制御方法は、前記ブラシレスモータの回転数に対応し
て同ブラシレスモータに印加する電圧を可変するための
最小の可変幅を記憶手段にテーブルとして記憶してお
り、前記ブラシレスモータの回転数を制御する際同ブラ
シレスモータに印加する電圧の最小の可変幅を前記テー
ブルを参照して変えるとよい。

【００１５】この発明のブラシレスモータの制御方法
は、前記ブラシレスモータの回転数が低い領域では前記
最小の可変幅を大きくし、前記ブラシレスモータの回転
数が高い領域では前記最小の可変幅を小さくするとよ
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１ないし図３を参照して詳しく説明する。なお、図１
中、図４と同一部分には同一符号を付して重複説明を省
略する。

【００１７】図１において、このブラシレスモータの制
御装置は、図４に示す制御回路６の機能の他に、回転子
の位置検出のタイミングを電圧可変タイミングとしてブ
ラシレスモータ４の巻線の印加電圧を可変する一方、位
置検出のタイミングで内部の制限タイマ１０ａを作動
し、この制限タイマ１０ａの動作中にあっては位置検出
を無視し（つまり、動作中の位置検出のタイミングを電
圧可変タイミングとせず）、印加電圧を可変しない制御
回路（マイクロコンピュータ）１０を備えている。

【００１８】なお、制限タイマ１０ａの時間は可変設定
可能であり、この時間はブラシレスモータ４の回転数変
化時にはそれほど大きくない値に、目標回転数維持時に
は回転数変化時より大きい値に設定する。

【００１９】また、制御回路１０は、ブラシレスモータ
４の回転数を制御する際現回転数に応じて同ブラシレス
モータ４の印加電圧の最小の可変電圧幅（可変幅）を変
える。

【００２０】さらに、位置検出回路５は、三相の巻線電
圧を合成して基準電圧と比較し、この比較結果（各相の
誘起電圧と基準電圧との交点）を位置検出信号として制
御回路１０に出力するようにしてもよい。この場合、図
１に示す波線矢印の信号ラインは必要でない。

【００２１】次に、前記ブラシレスモータの制御装置の
動作を図２および図３のタイムチャート図を参照して説
明すると、まず従来同様に、制御回路１０は位置検出回
路５からの位置検出信号をもとにして回転子の位置を検
出し、この位置検出を基準にしてブラシレスモータ４の
電機子巻線電流の通電を切り替え、つまり位置検出運転
を行う。

【００２２】ここで、図２に示すように、現回転数を目
標回転数（高い回転数）に上昇させるもとのとする。ま
ず、位置検出をもとにして算出している現回転数が低い
ときには（低い回転数のときには）、その印加電圧の可
変電圧幅を大きい値とする。このとき、その印加電圧の
電圧可変タイミングは位置検出タイミングで行うが、制
限タイマ１０ａの時間で制限される。

【００２３】そこで、制限タイマ１０ａの時間としては
位置検出間隔より短い時間に設定すると好ましい。これ
より、印加電圧を位置検出の位置検出のタイミングで可
変することができ、回転数を速やかに上昇させることが
できる。

【００２４】回転数が上昇し、目標回転数に近づくにし
たがって制限タイマ１０ａの時間を小さい値に設定し、
図３に示すように、印加電圧の電圧可変タイミング間隔
を短くする。すなわち、制限タイマ１０ａの時間が前の
ままであると、制限タイマ１０ａによって電圧可変タイ
ミングが無視され、印加電圧を変えるまで時間がかか
り、回転数を速やかに目標回転数まで上昇させることが
できないからである。

【００２５】なお、制御回路１０は出力する駆動信号
（チョッピング信号を含む）のチョッピング信号のオ
ン、オフを前記可変電圧幅にしたがって変え、印加電圧
の値を可変し、現回転数が目標回転数に近づくにしたが
ってその印加電圧の可変電圧幅を小さい値とする。

【００２６】このように、回転数変化時にはほぼ位置検
出タイミングで印加電圧を可変し、かつその可変電圧幅
を大きくし、また目標回転数に近づくにしたがって可変
電圧幅を小さくしたので、回転数の上昇、下降が早くな
り、つまり回転数を速やかに目標回転数とすることがで
き、回転数制御の応答性の向上、結果回転数制御の精度
向上を図ることができる。

【００２７】図２および図３に示すように、回転数を目
標回転数に維持する状態になると、制限タイマ１０ａの
時間を前述した回転数変化時よりも大きい値に設定し、
つまり電圧可変タイミング間隔を現位置検出間隔より遥
かに長くする。

【００２８】これにより、印加電圧を頻繁に可変するこ
ともなく（図３参照）、また可変電圧幅を小さくしてい
ることから、回転数の上昇、下降率が大きくなり過ぎな
ることもなく、回転数を目標回転数に維持し易くなり、
結果回転数制御の精度向上を図ることができる。

【００２９】前記制御方法を例えば空気調和機の圧縮機
に適用する場合、回転数を目標回転数に変化させるとき
には（回転数変化時には）制限タイマ１０ａの時間を最
小で５ｍｓｅｃに設定し、回転数を目標回転数に維持す
るときには制限タイマ１０ａの時間を５０ｍｓｅｃから
１００ｍｓｅｃの範囲で設定するとよい。

【００３０】ところで、図２に示すように、回転数を目
標回転数に維持している状態において、回転数が大きく
変化し、目標回転数を含む所定回転数幅（目標回転数の
上下所定範囲）を外れたときには制限タイマ１０ａの時
間を小さい値に設定する。

【００３１】すると、制限タイマ１０ａの時間が短くな
り、印加電圧を短い時間、例えば位置検出タイミング毎
に可変することができ、可変電圧幅が小さくとも、印加
電圧を早く下げることができ（図３参照）、回転数を速
やかに所定回転数範囲内に戻すことができる（図２参
照）。

【００３２】回転数が所定回転数範囲内になると、制限
タイマ１０ａの時間を大きい値に設定し、前述したよう
に回転数の上昇、下降率を抑え、回転数を目標回転数に
維持し易くする。

【００３３】また、この発明のブラシレスモータの制御
方法としては、ブラシレスモータ４の回転数に対応して
同ブラシレスモータ４に印加する電圧を可変するための
最小の可変電圧幅（可変幅）を予め制御回路１０のＲＯ
Ｍ（記憶手段）１０ｂにテーブル形式で記憶しておくと
よい。なお、ＲＯＭ１０ｂは制御回路１０の外付けであ
ってもよい。

【００３４】前記ＲＯＭ１０ｂのデータとしては、回転
数が低いほど、ブラシレスモータ４に印加する電圧の可
変電圧幅を大きい値とし、回転数が高いほど、ブラシレ
スモータ４に印可する電圧の可変電圧幅を小さい値とす
るよい。

【００３５】このように、ブラシレスモータ４の回転数
が低域では可変電圧幅を大きくし、かつ各回転数毎にそ
の可変電圧幅を変えることができるため、特に負荷特性
等が予め分かっている場合に適用すると効果的であり、
しかも回転数制御をよりきめ細かく行うことができ、し
たがって、回転数制御の応答性をより向上させることが
でき、回転数制御の精度向上が図れる。

【００３６】なお、ブラシレスモータ４の回転数を可変
する方法として、チョッピング信号のデューティ比を可
変して印加電圧を変える方式について説明したが、他の
方法で印加電圧を変えて回転数を可変する方式にも適用
することができる。

【００３７】また、ブラシレスモータ４の印加電圧を位
置検出のタイミングで可変しているが、その位置検出に
同期したタイミングであってもよい。この場合、その同
期したタイミングで制限タイマ１０ａを作動する。

【００３８】

【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の請求項１によると、ブラシレス
モータの位置検出のタイミングで動作する所定時間のタ
イマを有し、ブラシレスモータの印加電圧を位置検出の
タイミングで可変する際、前記タイマの動作中にあって
は前記位置検出を無視して前記印加電圧を可変しないよ
うにしたので、ブラシレスモータの回転数制御に際して
印加電圧を適応的なタイミングで可変することができ、
回転数制御の応答性を向上させ、回転数制御の精度向上
を図ることが可能であるという効果がある。

【００３９】請求項２の発明によると、ブラシレスモー
タの位置検出のタイミングで動作する所定時間のタイマ
を有し、ブラシレスモータの回転数を目標回転数に維持
する状態にあるときには前記タイマの時間を少なくとも
前記回転数の変化時よりも大きい値に設定可能としてお
り、前記印加電圧を前記位置検出のタイミングで可変す
る一方、前記設定されたタイマの動作中にあっては前記
位置検出を無視して前記印加電圧を可変しないようにし
たので、ブラシレスモータの回転数制御に際して印加電
圧を適切なタイミングで可変することができ、特に目標
回転数維持時の安定化が図れ、回転数制御の精度向上を
図ることができるという効果がある。

【００４０】請求項３の発明によると、請求項２に加
え、前記回転数が前記目標回転数を含む所定回転数範囲
外になったときには前記タイマの時間を現設定値より小
さい値に変えるようにしたので、請求項２の効果に加
え、回転数をその所定回転数範囲内に速やかに戻すこと
ができ、回転数制御の応答性を向上させ、回転数制御の
精度向上を図ることができるという効果がある。

【００４１】請求項４の発明によると、請求項１，２ま
たは３に加え、前記ブラシレスモータの回転数を制御す
る際同ブラシレスモータに印加する電圧の最小の可変幅
を現回転数に応じて変えるようにしたので、請求項１，
２または３の効果に加え、印加電圧を適切に可変するこ
とができ、回転数制御の応答性をより向上させ、回転数
制御の精度向上をより図ることができるという効果があ
る。

【００４２】請求項５の発明によると、請求項１，２ま
たは３に加え、前記ブラシレスモータの回転数に対応し
て同ブラシレスモータに印加する電圧を可変するための
最小の可変幅を記憶したテーブルを有し、前記印加電圧
の最小の可変幅を前記テーブルを参照して変えるように
したので、請求項１，２または３の効果に加え、予め分
かっている場合に適用し、回転数制御をよりきめ細かく
行うことができ、回転数制御の応答性を向上させること
ができ、回転数制御の精度向上が図れるという効果があ
る。

【００４３】請求項６の発明によると、請求項４または
５に加え、前記ブラシレスモータの回転数が低い領域で
は前記最小の可変幅を大きくし、前記ブラシレスモータ
の回転数が高い領域では前記最小の可変幅を小さくする
ようにしたので、請求項４または５の効果に加え、ブラ
シレスモータの印加電圧を適切に可変することができ、
つまり低回転数時には速やかに目標回転数とすることが
でき、制御の応答性の向上、回転数制御の精度向上を図
ることができ、高回転数時には回転数を目標回転数に維
持し易いという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示し、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３】図１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。

【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。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 交流／直流変換器 ３ インバータ部 ４ ブラシレスモータ ５ 位置検出回路 ６，１０ 制御回路（マイクロコンピュータ） １０ａ 制限タイマ（タイマ） １０ｂ ＲＯＭ（記憶手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源を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する一方、前記ブラシレスモ
   ータの回転子の位置を検出し、該位置検出を基準にして
   前記ブラシレスモータの電機子巻線電流の通電を切り替
   え、かつ前記ブラシレスモータの印加電圧を所定に可変
   して回転数制御を行うブラシレスモータの制御方法であ
   って、前記印加電圧を前記位置検出のタイミングで可変
   する際、前記位置検出のタイミングで動作する所定時間
   のタイマの動作中にあっては前記位置検出を無視して前
   記印加電圧を可変しない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する一方、前記ブラシレスモ
   ータの回転子の位置を検出し、該位置検出を基準にして
   前記ブラシレスモータの電機子巻線電流の通電を切り替
   え、かつ前記ブラシレスモータの印加電圧を所定に可変
   して回転数制御を行うブラシレスモータの制御方法であ
   って、前記位置検出のタイミングで動作する所定時間の
   タイマを有し、前記回転数を目標回転数に維持する状態
   にあるときには前記タイマの時間を少なくとも前記回転
   数の変化時よりも大きい値に設定可能としており、前記
   印加電圧を前記位置検出のタイミングで可変する一方、
   前記設定されたタイマの動作中にあっては前記位置検出
   を無視して前記印加電圧を可変しないようにしたことを
   特徴とするブラシレスモータの制御方法。
3. 【請求項３】 前記回転数を目標回転数に維持する状態
   にある場合、前記回転数が前記目標回転数を含む所定回
   転数範囲外になったときには前記タイマの時間を現設定
   値より小さい値に変えるようにした請求項２記載のブラ
   シレスモータの制御方法。
4. 【請求項４】 前記ブラシレスモータの回転数を制御す
   る際同ブラシレスモータに印加する電圧の最小の可変幅
   を現回転数に応じて変えるようにした請求項１，２また
   は３記載のブラシレスモータの制御方法。
5. 【請求項５】 前記ブラシレスモータの回転数に対応し
   て同ブラシレスモータに印加する電圧を可変するための
   最小の可変幅を記憶手段にテーブルとして記憶してお
   り、前記ブラシレスモータの回転数を制御する際同ブラ
   シレスモータに印加する電圧の最小の可変幅を前記テー
   ブルを参照して変えるようにした請求項１，２または３
   記載のブラシレスモータの制御方法。
6. 【請求項６】 前記ブラシレスモータの回転数が低い領
   域では前記最小の可変幅を大きくし、前記ブラシレスモ
   ータの回転数が高い領域では前記最小の可変幅を小さく
   するようにした請求項４または５記載のブラシレスモー
   タの制御方法。