JPH09312990A - 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制御方法において、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。 【解決手段】 ブラシレスモータ３の回転子３ａの位置
検出に基づいて同ブラシレスモータ３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、この比較結果
の位置検出点の位置信号を制御回路１０に入力する。制
御回路１０は電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）のうち
１つの端子電圧Ｒと基準電圧Ｖｃｄとを比較し、この比
較結果に基づいて回転子３ａの位置を検出する毎に位置
検出フラグをセットし、少なくとも１周期の時間をもと
にして位置検出から次の位置検出点後の最初の通電切り
替え時刻までの所定時間を得る。しかる後、上記所定時
間の経過時に位置フラグがセットされていないときには
今回の位置検出点が本来の位置検出点より遅れていると
判断し、上記所定時間の経過時点で通電を切り替え、か
つ他相の通電切り替えタイミングを算出する。

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、例えば三相
モータを回転制御する場合図４に示す制御装置を必要と
する。

【０００３】図４において、この制御装置は、交流電源
（例えばＡＣ１００Ｖ）１の交流電圧を倍電圧（例えば
２８０Ｖ）に整流する倍電圧整流回路２と、この倍電圧
整流された電圧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
ッジ接続したトランジスタモジュール部４と、ブラシレ
スモータ３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トランジスタモジュー
ル部４の駆動信号を出力する一方、この駆動信号を所定
のオン、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、トランジスタモジュール
部４の電源電圧Ｖｄｃを１／２に分圧して基準電圧Ｖｄ
ｃ／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トランジス
タモジュール部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トランジスタモジュール部４の各ス
イッチング素子Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動する。

【０００７】この場合、図５（ａ）に示すように、上記
回転子３ａの位置検出は例えば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）を参照）Ａを得
る。

【０００８】また、上記位置信号Ａを入力した制御回路
６は通電切り替え後（スパイク電圧後）における端子電
圧Ｒの誘起電圧の波形と基準電圧Ｖｄｃ／２との交点
（図５（ａ）の矢印ａ）、つまり位置信号Ａの最初の立
ち上がりエッジ（誘起電圧の下降時には立ち下がりエッ
ジ）を検出し、この検出エッジを回転子３ａの位置検出
点として所定位相角に相当する時間を算出する。

【０００９】例えば、図５（ａ）の破線矢印に示すよう
に、２周期（または１周期）分の時間に基づいて位相角
３０度、９０度および１５０度に相当する時間を算出す
る。これら算出時間経過後にトランジスタモジュール部
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）を参
照）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。

【００１０】また、図５（ｃ）ないし（ｈ）に示すよう
に、ＰＷＭ制御方式の場合制御回路６はトランジスタモ
ジュール部２の駆動信号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、またチョッピングのオン、オフ比を可変するこ
とにより、ブラシレスモータ３を所定回転数に回転制御
することができる。

【００１２】

【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、ブラシレスモータ３の
通電切り替え時に発生するスパイク電圧波形は例えば電
機子巻線電流の流れによって変わり、極めて大きくなる
こともある。

【００１３】例えば、図５（ａ）の破線に示すように、
そのスパイク電圧波形が当該位置検出点ｂより大きい場
合、当該位置検出点ｂが少なくともｃ点まで遅れること
になる。すると、ブラシレスモータ３の通電切り替えが
遅れることになり、回転ムラ、振動および騒音の増大を
招くだけでなく、最悪として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、その目的はブラシレスモータの通電切り替えが常
に適切なものとすることができ、回転ムラ、振動および
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、請求項１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して同ブラシレスモ
ータを回転制御するとともに、前記ブラシレスモータの
回転子の位置検出に基づいて同ブラシレスモータの電機
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、前記電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）と基
準電圧とを比較し、該比較結果に基づいて前記回転子の
位置を検出する毎に位置検出フラグをセットし、かつ１
周期の時間を計時し、少なくとも前記１周期の時間をも
とにして前記位置検出から次の位置検出点より後までの
所定時間を得、該所定時間の経過時に前記位置フラグが
セットされていないときには今回の位置検出点が本来の
位置検出点より遅れていると判断し、少なくとも前記所
定時間をもとにして次の通電切り替え時刻を得、該得ら
れた時刻で前記ブラシレスモータの通電を切り替えるよ
うにしたことを特徴としている。

【００１６】また、請求項２の発明は、直流電源をスイ
ッチングして三相のブラシレスモータの電機子巻線に印
加する際、該印加する電圧をチョッピングのデューティ
比により可変して前記ブラシレスモータを回転制御する
とともに、前記ブラシレスモータの回転子の位置検出に
基づいて同ブラシレスモータの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
子巻線の端子電圧（誘起電圧）のうちの１つの端子電圧
と基準電圧とを比較し、該比較結果に基づいて前記回転
子の位置を検出する毎に位置検出フラグをセットし、か
つ１周期の時間を計時するとともに、少なくとも前記１
周期の時間をもとにして前記位置検出から次の位置検出
点後の位相角３０度の通電切り替え時刻までの所定時間
Ｔを得、該所定時間Ｔの経過時に前記位置フラグがセッ
トされていないときには今回の位置検出点が本来の位置
検出点より遅れていると判断し、前記所定時間Ｔの経過
時点で通電を切り替え、かつ位相角９０度および１５０
度の通電切り替えタイミングを少なくとも前記１周期の
時間をもとにして算出するようにしたことを特徴として
いる。

【００１７】この場合、請求項３に記載されているよう
に、前記所定時間Ｔは前記１周期の時間Ｔ１および前記
ブラシレスモータの速度変動分α（度）を加味し、Ｔ１
×（２１０−α）／３６０の式を用いて算出すればよ
い。

【００１８】また、請求項４に記載されているように、
前記所定時間Ｔは前回の通電切り替え時刻に位置検出間
隔の時間を加算して得ればよい。

【００１９】上記手段によれば、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（位置検出点）
を検出する毎に位置フラグがセットされる。そして、位
置検出点を得るに際し、上記所定時間Ｔが経過時点で上
記位置検出フラグがセットされているときには当該位置
検出点が正常であると判断され、位置検出フラグのセッ
ト時点（当該位置検出点）をもとにして通電切り替えタ
イミングが算出される。

【００２０】上記所定時間Ｔとしては前回の位置検出点
から当該位置検出後の最初の通電切り替え時刻（位相角
３０度の通電切り替えタイミング）までの時間であるこ
とから、その所定時間Ｔの経過時点で上記位置検出フラ
グがセットされていないときには当該位置検出点が遅れ
ていると判断される。

【００２１】当該位置検出点が遅れていると判断される
と、上記所定時間Ｔの経過時点でブラシレスモータの通
電が切り替えられる一方、他相の通電切り替えタイミン
グ（位相角９０度および１５０度の通電切り替え時刻）
が算出される。

【００２２】なお、上記所定時刻ＴはＴ１×（２１０−
α）／３６０の式を用いて算出され（α（度）はブラシ
レスモータ３の速度変動分）、あるいは（前回の３０度
通電切り替えの時刻）＋（１８０度に相当する時間）の
式で算出され、またこの算出時刻に速度変動分α（度）
の時間が加味される。

【００２３】このように、位置検出点の遅れを判断する
ことができ、また、予測した時刻（所定時間Ｔの経過時
点）でブラシレスモータの通電を切り替えることから、
通電切り替えの遅れを極めて小さくすることができる。

【００２４】他には、上記所定時間Ｔが各相毎に（前回
の３０度通電切り替えの時刻）＋（１８０度に相当する
時間）、（前回の９０度通電切り替えの時刻）＋（１８
０度に相当する時間）および（前回の１５０度通電切り
替えの時刻）＋（１８０度に相当する時間）の式で得ら
れ、この所定時間の経過時点で各相の通電が切り替えら
れる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図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重複説明を省略する。
また、図３（ａ）ないし（ｈ）は図５（ａ）ないし
（ｈ）に対応している。

【００２６】図１において、このブラシレスモータの制
御方法を適用した制御装置は、位置検出毎に次の位置検
出点を予測する一方、少なくとも予測位置検出点の時刻
までの間に当該位置検出を行うことができないときには
前回の位置検出後に予測した通電切り替え時刻でブラシ
レスモータ３の通電を切り替え、あるいは前回の通電切
り替え時刻に１８０度に相当する時間を加算した時刻で
ブラシレスモータ３の通電を切り替える制御回路（マイ
クロコンピュータ）１０を備えている。なお、制御部１
０は図４に示す制御回路６の機能を有する。

【００２７】次に、上記制御装置の動作を図２のフロー
チャート図、図３のタイムチャート図を参照して詳しく
説明すると、まず制御回路１０は従来同様の処理により
ブラシレスモータ３を回転制御する。

【００２８】このとき、位置検出部５は、ブラシレスモ
ータ３の端子電圧Ｒ（図３（ａ）を参照）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）を参照）。

【００２９】制御回路１Ｏは、通電切り替え後（スパイ
ク電圧後）の入力位置信号Ａの最初のエッジを検出した
とき、このエッジ検出点を回転子３ａの位置検出点とす
るとともに、内部の位置検出フラグをセットする。

【００３０】また、上記位置検出毎に１周期分（または
２周期分）の時間Ｔ１を計時するとともに、この時間Ｔ
１をもとにして次の位置検出点時刻を算出し、次の位置
検出点から位相角３０度に相当する所定時刻Ｔを算出す
る。

【００３１】例えば、図３に示すように、所定時刻Ｔは
Ｔ１×（２１０−α）／３６０の式を用いて算出する。
なお、α（度）はブラシレスモータ３の速度変動分（前
周期における速度変動分）である。また、所定時間Ｔと
しては、（前回の３０度通電切り替えの時刻）＋（１８
０度に相当する時間）の式で算出し、かつこの算出時刻
に速度変動分α（度）の時間を加味してもよい。

【００３２】そして、上記算出所定時刻Ｔで図３に示す
割り込みルーチンを実行する。今回の位置検出が上記算
出所定時刻Ｔ前であれば、既に位置検出フラグがセット
されていることから、今回の位置検出点が遅れていない
と判断し、従来同様に通電切り替え時刻（位相角３０
度、９０度および１５０度）を算出し、この算出時刻で
ブラシレスモータ３の通電を切り替える。なお、位置検
出フラグは上記算出所定時刻経過後にリセットすればよ
い。

【００３３】しかし、図３の破線に示すように、スパイ
ク電圧が大きく、本来の位置検出（同図の破線矢印ｂ）
を越えると、今回の位置検出が遅れ、つまり今回の位置
検出が上記算出所定時刻Ｔ前に行われない。これにとも
なって、位相角３０度の通電切り替え時刻は図３の破線
矢印ｃより後となる。

【００３４】したがって、上記算出所定時間Ｔの時点で
は位置検出フラグがセットされておらず、今回の位置検
出点が遅れていると判断することができる（ステップＳ
Ｔ１）。今回の位置検出点が遅れていると判断したとき
にはステップＳＴ２に進み、当該所定所定時間Ｔの時点
で位相角３０度に対応する通電の切り替えを行う。すな
わち、上記所定時刻Ｔが当該位相角３０度の通電切り替
えタイミングに相当しているからである。

【００３５】続いて、位相角９０度および位相角１５０
度に相当する時刻を算出し、これら算出時刻を内部のタ
イマにセットする（ステップＳＴ３，ＳＴ４）。例え
ば、Ｔ９０＝（前回の９０度通電切り替えの時刻）＋
（１８０度に相当する時間）、Ｔ１５０＝（前回の１５
０度通電切り替えの時刻）＋（１８０度に相当する時
間）の式を用いて位相角９０度および位相角１５０度に
相当する時刻を算出する。なお、位相角９０度および位
相角１５０度に相当する時刻については、前回の位置検
出時に計時された１周期の時間をもとにして算出し、か
つ上記速度変動α（度）の時間を加味して得てもよい。

【００３６】なお、上記実施例では、所定時刻Ｔとして
は前回の位置検出点から位相角３０度に相当する時刻を
設定しているが、この時刻より多少早くともよい。この
場合、Ｔ３０＝（前回の３０度通電切り替えの時刻）＋
（１８０度に相当する時間）を算出してタイマにセット
すればよい。

【００３７】このように、回転子３ａの位置検出毎に、
次の位置検出点の時刻より遅い所定時刻を算出する一
方、位置検出毎に位置検出フラグをセットし、この位置
検出フラグがその所定時刻までにセットされていないと
きには今回の位置検出が遅れていると判断する。今回の
位置検出が遅れていると判断したときには、予測された
今回の位置検出点から位相角３０度、９０度および１５
０度に相当する時刻でブラシレスモータ３の通電を切り
替える。

【００３８】したがって、例えばスパイク電圧が大き
く、本来の位置検出点にかかり、当該位置検出点が本来
の位置検出点よりも遅れる場合であっても、通電切り替
えが常に適切なものとなり、つまり各電機子巻線の通電
切り替えを適切に行うことができ、ひいては回転トルク
むら、振動や騒音の発生を抑え、しかも最悪としての脱
調を防止することができる。

【００３９】なお、上記実施例では、一相位置検出、二
相予測方式について説明したが、三相毎に位置検出を行
う場合にも適用することができる。この場合、上記所定
時間Ｔとしては、各相毎にＴ３０＝（前回の３０度通電
切り替えの時刻）＋（１８０度に相当する時間）、Ｔ９
０＝（前回の９０度通電切り替えの時刻）＋（１８０度
に相当する時間）およびＴ１５０＝（前回の１５０度通
電切り替えの時刻）＋（１８０度に相当する時間）とす
ればよく、また各Ｔ３０、Ｔ９０およびＴ１５０にブラ
シレスモータ３の速度変動分α（度）を加味すれば好ま
しい。

【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、回転子の位置を検出す
る毎に位置検出フラグをセットし、１周期の時間をもと
にして位置検出から次の位置検出点より後までの所定時
間を得、この所定時間の経過時に位置フラグがセットさ
れていないときには今回の位置検出点が本来の位置検出
点より遅れていると判断し、上記所定時間をもとにして
ブラシレスモータの通電切り替え時刻を得、この得られ
た時刻で通電を切り替えるようにしたので、例えばスパ
イク電圧が大きく、本来の位置検出点にかかり、当該位
置検出点が本来の位置検出点よりも遅れる場合であって
も、通電切り替えを適切なものとすることができ、これ
によりブラシレスモータの通電切り替えの遅れを抑える
ことができ、回転むら、振動や騒音を抑えることがで
き、また脱調を防止することができ、ひいては回転制御
の安定化が図れるという有用な効果がある。

【００４１】また、上記所定時間の算出に際してブラシ
レスモータの速度変動分を加味するようにしたので、通
電切り替えをより適切なもの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
を説明するための概略的フローャート図。

【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
を説明するための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 トランジスタモジュール部 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） Ａ 位置信号 Ｒ 電機子巻線の端子電圧

Claims (4)

【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して同ブラシレスモータを回
   転制御するとともに、前記ブラシレスモータの回転子の
   位置検出に基づいて同ブラシレスモータの電機子巻線の
   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、 前記電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）と基準電圧とを
   比較し、該比較結果に基づいて前記回転子の位置を検出
   する毎に位置検出フラグをセットし、かつ１周期の時間
   を計時し、少なくとも前記１周期の時間をもとにして前
   記位置検出から次の位置検出点より後までの所定時間を
   得、該所定時間の経過時に前記位置フラグがセットされ
   ていないときには今回の位置検出点が本来の位置検出点
   より遅れていると判断し、少なくとも前記所定時間をも
   とにして次の通電切り替え時刻を得、該得られた時刻で
   前記ブラシレスモータ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】 直流電源をスイッチングして三相のブラ
   シレスモータの電機子巻線に印加する際、該印加する電
   圧をチョッピングのデューティ比により可変して前記ブ
   ラシレスモータを回転制御するとともに、前記ブラシレ
   スモータの回転子の位置検出に基づいて同ブラシレスモ
   ータの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、 前記電機子巻線の端子電圧（誘起電圧）のうちの１つの
   端子電圧と基準電圧とを比較し、該比較結果に基づいて
   前記回転子の位置を検出する毎に位置検出フラグをセッ
   トし、かつ１周期の時間を計時するとともに、少なくと
   も前記１周期の時間をもとにして前記位置検出から次の
   位置検出点後の位相角３０度の通電切り替え時刻までの
   所定時間Ｔを得、該所定時間Ｔの経過時に前記位置フラ
   グがセットされていないときには今回の位置検出点が本
   来の位置検出点より遅れていると判断し、前記所定時間
   Ｔの経過時点で通電を切り替え、かつ位相角９０度およ
   び１５０度の通電切り替えタイミングを少なくとも前記
   １周期の時間をもとにして算出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。
3. 【請求項３】 前記所定時間Ｔは前記１周期の時間Ｔ１
   および前記ブラシレスモータの速度変動分α（度）を加
   味し、Ｔ１×（２１０−α）／３６０の式を用いて算出
   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】 前記所定時間Ｔは前回の通電切り替え時
   刻に位置検出間隔の時間を加算して得た請求項２記載の
   ブラシレスモータの制御方法。