JPH099676A - ブラシレスモータの制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブラシレスモータの電機子巻線に発生する誘
起電圧の中性点（位置検出点）を確実に得、回転制御の
信頼性、安全性を図る。 【構成】 ブラシレスモータ２の電機子巻線に発生する
誘起電圧の波形データ（電圧値および時間値）を予めＲ
ＯＭ１０ａに記憶手段に記憶している。基準電圧発生回
路１０ａでは誘起電圧と交差可能な大きい基準電圧ある
いは小さい基準電圧を発生し、比較回路１０ｂは誘起電
圧と基準電圧との交点の位置信号を制御部１１に出力す
る。第１の制御部１１ｂは入力位置信号によりその交点
の時刻を検出する一方、回転数に応じた波形データをＲ
ＯＭ１１ａから読み出してその交点から中性点までの時
間を推定し、その検出交点時刻および推定時間により回
転子の位置検出時刻を得る。第２の制御部１１ｃは今回
位置検出時刻と前回の位置検出時刻とにより位置検出間
隔の時間を算出し、この算出時間および今回の位置検出
時刻をもとにして通電切り替え時刻を算出して設定し、
この設定時刻でブラシレスモータの通電を切り替えるた
めの信号を出力する。

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
に用いるセンサレス直流ブラシレスモータ（以下ブラシ
レスモータと記す）の回転制御に係り、特に詳しくはブ
ラシレスモータの通電切り替え時に発生するスパイク電
圧が大きいとき、回転子の位置を確実に検出可能とする
ブラシレスモータの制御方法およびその装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種のブラシレスモータを回転制御す
る場合図４に示す制御装置を必要とする。同図におい
て、この制御装置は直流電圧Ｖｃｃをスイッチング素子
（トランジスタ）Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚをブリッジに
接続したインバータ回路１でスイッチングしてブラシレ
スモータ２の電機子巻線に印加する。

【０００３】ブラシレスモータ２の端子電圧（誘起電
圧）を位置検出部３に入力し、端子電圧と基準電圧Ｖｃ
ｃ／２とを比較して回転子の位置信号を得る。そのた
め、位置検出部３は、インバータ回路１の電源電圧Ｖｃ
ｃを１／２に分圧して基準電圧Ｖｃｃ／２を発生する基
準電圧発生回路１ａと、端子電圧（誘起電圧）と基準電
圧Ｖｃｃ／２とを比較してブラシレスモータ２の回転に
同期した位置信号を制御回路４に出力する比較回路３ｂ
とからなる。

【０００４】制御回路４は一相の位置信号によりブラシ
レスモータ２の回転子２ａの位置を検出し、この位置検
出点をもとにしてブラシレスモータ２の通電を切り替え
るための信号を駆動回路５に出力する。

【０００５】上記一相位置検出方式の制御装置において
は、図５（ａ）に示すように、例えば端子電圧Ｒと基準
電圧Ｖｃｃ／２とを比較し、この比較結果の交点（誘起
電圧の中性点）で変化する位置信号（同図（ｂ）参照）
を得る。

【０００６】上記位置信号を入力した制御回路６は、ス
パイク電圧ｋ（通電切り替え）後の位置信号の最初の立
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の位置検出点と
し、この位置検出点をもとにして各相の通電切り替え時
刻（位置検出点から電気角３０度、９０度、１５０度の
時刻）を算出する。

【０００７】この場合、位置検出間隔の時間Ｔ０を得、
この時間Ｔ０をもとにして電気角３０度に相当する時間
ｔ１（＝Ｔ０／６）、電気角９０度に相当する時間ｔ２
（＝Ｔ０／２）および電気角１５０度に相当する時間ｔ
３（＝５Ｔ０／６）を算出する。そして、各算出時間ｔ
１，ｔ２，ｔ３を今回の位置検出時刻に加算し、位置検
出点から３０度、９０度および１５０度の時刻を算出す
る。

【０００８】上記位置検出点からその算出時刻の経過で
インバータ回路１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ための駆動信号を発生す
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２の電
機子巻線電流の通電が切り替えられ、ブラシレスモータ
２が回転制御される。

【０００９】

【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２の通電切り替え時に発生するスパイク電圧ｋのパル
ス幅が大きいと、例えば図５（ｃ）に示すように、スパ
イク電圧ｋが誘起電圧部分にまでかかると、誘起電圧と
基準電圧Ｖｃｃ／２とが交差しなくなる。

【００１０】すると、誘起電圧の中性点、つまり位置検
出点が得られなくなり、ひいては適切な回転制御が行わ
れなくなり、信頼性、安全性が損なわれる。

【００１１】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時の
スパイク電圧のパルス幅が大きくとも、誘起電圧の中性
点（位置検出点）を得ることができ、ひいては信頼性、
安全性の向上を図ることができるようにしたブラシレス
モータの制御方法およびその装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【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を介してブラ
シレスモータの電機子巻線に供給し、前記ブラシレスモ
ータを回転制御する際、前記ブラシレスモータの回転子
の位置を検出し、該位置検出をもとにして前記ブラシレ
スモータ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の波形
データを予め記憶しており、前記誘起電圧と交差可能な
基準電圧を発生するとともに、前記電機子巻線の端子電
圧と前記発生基準電圧とを比較し、前記誘起電圧と基準
電圧との交差点を検出する一方、前記ブラシレスモータ
の回転数に応じて読み出した波形データをもとにして前
記交差点から前記回転子の位置検出点までの時間を推定
し、該推定時間を前記交差点に加味した点を前記回転子
の位置検出としたことを特徴としている。

【００１３】また、この発明は直流電源をインバータ手
段を介してブラシレスモータの電機子巻線に供給し、前
記ブラシレスモータを回転制御する際、前記ブラシレス
モータの回転子の位置を検出し、該位置検出をもとにし
て前記ブラシレスモータの通電を切り替えるブラシレス
モータの制御装置であって、前記電機子巻線に発生する
誘起電圧の波形データを記憶している記憶手段と、前記
誘起電圧と交差可能な基準電圧を発生する基準電圧発生
手段および同基準電圧と前記電機子巻線の端子電圧と前
記基準電圧とを比較する比較手段とからなる位置検出手
段と、前記ブラシレスモータの回転数に応じた波形デー
タを前記記憶手段から読み出し、前記端子電圧と前記基
準電圧との交差点から前記回転子の位置検出点までの時
間を推定する第１の制御手段と、該推定時間を前記交差
点の時刻に加味した点を前記回転子の位置検出とし、該
位置検出をもとにして前記インバータ手段のスイッチン
グ素子を駆動するための信号を出力し、前記ブラシレス
モータの通電切り替えを制御する第２の制御手段とを備
えいることを特徴としている。

【００１４】さらに、この発明は直流電源をインバータ
手段を介してブラシレスモータの電機子巻線に供給し、
前記ブラシレスモータを回転制御する際、前記ブラシレ
スモータの回転子の位置を検出し、該位置検出をもとに
して前記ブラシレスモータ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
る誘起電圧の波形データを予め記憶しており、前記誘起
電圧と交差可能な基準電圧を発生するとともに、前記電
機子巻線の端子電圧と前記発生基準電圧とを比較し、前
記誘起電圧と基準電圧との交差点の時刻を検出する一
方、前記ブラシレスモータの回転数に応じて読み出した
波形データをもとにして前記交差点から前記回転子の位
置検出点までの時間を推定し、該推定時間および前記交
差点の時刻により前記位置検出点の時刻を得、前回の位
置検出点の時刻および今回の位置検出点の時刻により位
置検出間の時間を算出し、該算出時間および今回の位置
検出点の時刻により前記ブラシレスモータの通電切り替
え時刻を得るようにしたことを特徴としている。

【００１５】

【作用】上記手段によれば、ブラシレスモータの通電切
り替え時に発生するスパイク電圧のパルス幅が大きい
と、誘起電圧の中性点（いわゆる位置検出点）が得られ
なくなるが、この発明では回転数に応じた波形データ
（電圧値および時間値）を用いてその中性点が推定され
る。

【００１６】この場合、誘起電圧と交差可能な大きい基
準電圧が発生され、誘起電圧と基準電圧との交差点およ
び同交差点の時刻が検出される一方、上記波形データを
用いてその交差点から中性点までの時間が推定される。

【００１７】上記推定時間を用いて上記交差点の時刻が
補正され、つまり位置検出点の時刻が算出される。この
ようにして算出された今回の位置検出点の時刻および前
回の位置検出点の時刻により位置検出間の時間が算出さ
れ、かつこの算出時間に基づいて所定電気角の時間が算
出される。

【００１８】また、上記所定電気角の時間とは今回の位
置検出点からブラシレスモータの通電切り替えまでの時
間であることから、上記算出時間が今回の位置検出点の
時刻に加算されブラシレスモータの通電切り替え時刻に
設定される。

【００１９】

【実施例】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。

【００２０】図１において、このブラシレスモータの制
御装置は、ブラシレスモータ２の電機子巻線の端子電圧
と比較するために、Ｖｃｃ／２より大きい基準電圧Ｖ
（あるいはＶｃｃ／２より小さい基準電圧）を発生する
基準電圧発生回路１０ａおよび比較回路１０ｂからなる
位置検出部１０と、比較回路１０ｂによる比較結果の位
置信号をもとにして回転子の位置を検出する際、ブラシ
レスモータ２の回転数に応じて誘起電圧のデータを記憶
部（ＲＯＭ）１１ａから読み出し、このデータをもとに
して通電切り替え後の位置信号の最初のエッジ（立ち上
がりエッジあるいは立ち下がりエッジ）時刻から誘起電
圧の中性点（位置検出点）までの時間を推測し、この推
測位置検出点をもとにして通電切り替え時刻を算出し、
これら算出時刻で通電切り替えのための駆動信号を発生
する制御回路１とを備えている。

【００２１】具体的に説明すると、ブラシレスモータ２
の固有定数（ステータコイルの巻方、ステータ、ロータ
の磁界分布や磁力等）および回転数によって決定される
波形データ（例えば図３に示す曲線の電圧値および時間
値）、つまり電機子巻線に発生する誘起電圧のデータを
経験的に求める。例えば、図３に示すパターンの波形デ
ータを複数個求め、これら波形データ（電圧値および時
間値）を予め制御回路１１のＲＯＭ１１ａに記憶してお
く。

【００２２】また、制御回路１１は、通電切り替え後の
位置信号の最初のエッジ時刻を検出するとともに、例え
ば回転数に応じてＲＯＭ１１ａの波形データを読み出
し、そのエッジ検出時刻から誘起電圧の中性点（回転子
の位置検出点）までの推測する第１の制御部１１ｂと、
図３に示す制御回路４と同じ機能を有し、その推測位置
検出点をもとにしてブラシレスモータ２の通電を切り替
えための駆動信号を発生する第２の制御部１１ｃとを備
えている。

【００２３】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のグラフ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４を回転制御しているものとする。

【００２４】このとき、図２（ｃ）に示すように、ブラ
シレスモータ２の通電切り替えによって発生したスパイ
ク電圧ｋのパルス幅が大きく、誘起電圧の中性点にかか
る場合、基準電圧発生回路１０ａはその誘起電圧と交差
する基準電圧Ｖを発生し、比較回路１０ｂはその交差点
の情報を含む位置信号を出力する。なお、上記基準電圧
Ｖは、スパイク電圧ｋのパルス幅の最大値を経験的に求
め、この最大値を想定して誘起電圧と交差する値に決定
する。すなわち、スパイク電圧ｋのパルス幅は種々条件
（印加電圧や負荷等）によって異なるからである。

【００２５】上記位置信号が第１の制御部１１ｂに入力
しており、第１の制御回路１１ｂは通電切り替え後の入
力位置信号の最初のエッジを検出し、かつこのエッジ時
刻を検出する一方、例えば現回転数に応じた誘起電圧の
波形データをＲＯＭ１１ａから読み出す。

【００２６】例えば、図３に示すように、この読み出し
た波形データによる曲線と基準電圧Ｖとの交点（時間
値）ａを検出し、かつ誘起電圧の中性点（基準電圧Ｖｃ
ｃ／２と交差する点；時間値）ｂを検出し、点ａから点
ｂまでの時間（エッジ検出から誘起電圧の中性点（位置
検出点）までの時間）を算出する。この点ａは図２
（ａ）に示すａ１，ａ２に、点ｂは図２（ａ）に示すｂ
１，ｂ２に対応する。

【００２７】したがって、下記表１に示すように、ブラ
シレスモータ２の回転数に応じてその点間の時間ｔｓを
得ることができ、つまり点ａ１，ｂ１間、点ａ２，ｂ２
間の時間を推測することができる。なお、回転数が上が
るほど、誘起電圧の傾きが大きくなるため、エッジ検出
から位置検出点までの時間ｔｓが短くなる。

【００２８】

【表１】 上記入力位置信号のエッジ検出時刻および算出時間（点
ａと点ｂ間の時間）ｔｓをもとにして位置検出点の時刻
を算出するとともに、前回の算出位置検出時刻から今回
の位置検出点の時刻までの時間Ｔ１を算出する。

【００２９】この算出時間Ｔ１をもとにし、今回の位置
検出点から電気角３０度に相当する時間ｔ４（＝Ｔ１／
１２）、電気角９０度に相当する時間ｔ５（＝Ｔ１／
４）および電気角１５０度に相当する時刻ｔ６（＝５Ｔ
１／１２）を算出する。これら算出時間ｔ４，ｔ５，ｔ
６を今回の位置検出点に加算してブラシレスモータ３の
通電切り替え時刻に設定する。

【００３０】なお、上記算出時間Ｔ１をもとにして残り
の電気角１８０度における通電切り替え時刻を算出する
ようにしてもよい。または、誘起電圧が下降時にある場
合にも上記同様の処理を行うようにしてもよい。この場
合、基準電圧としてはＶｃｃ／２より小さい値、誘起電
圧と交差する値とすればよい。

【００３１】このように、種々誘起電圧の波形データを
予めＲＯＭ１１ａに記憶しておく一方、誘起電圧と交差
する基準電圧を発生し、上記波形データによる曲線でそ
の交差点を推定するとともに、その曲線で誘起電圧の中
性点（位置検出点）を推定し、それら点間の時間ｔｓを
算出し、この時間ｔｓおよび実際に誘起電圧と基準電圧
と交差した時刻により位置検出点時刻を推定する。

【００３２】したがって、通電切り替え時に発生するス
パイク電圧ｋのパルス幅が大きく、誘起電圧の中性点
（位置検出点）にかかる場合であっても、位置検出点を
得ることができ、ブラシレスモータ２の通電切り替えが
でき、ひいては回転制御の信頼性、安全性の向上が図れ
る。

【００３３】なお、上記実施例では、一相位置検出方式
の場合を例にして説明したが、例えば三相位置検出方式
にも適用可能であることは明かである。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ブラシレスモータの電機子巻線に発生する誘起電圧
の波形データ（電圧値および時間値）を予め記憶手段
（ＲＯＭ）に記憶しており、電機子巻線に発生する誘起
電圧と交差可能とした基準電圧を発生し、この基準電圧
と誘起電圧との交点（および同交点時刻）を検出する一
方、回転数に応じた波形データをＲＯＭから読み出して
その交点から誘起電圧の中性点までの時間を算出し、そ
の検出交点時刻および算出時間により回転子の位置検出
点を推測するようにしたので、ブラシレスモータの通電
切り替え時に発生するスパイク電圧のパルス幅が大きく
とも、誘起電圧の中性点（位置検出点）を得ることがで
きるという効果がある。

【００３５】また、この発明によれば、上記推測位置検
出点をもとにしてブラシレスモータの通電切り替えタイ
ミングを得ているこのから、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、ひいては信頼性、安全性
の向上を図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すブラシレスモータの
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
を説明するための概略的グラフフ図。

【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 インバータ回路 ２ ブラシレスモータ １０ 位置検出部 １０ａ 基準電圧発生回路 １０ｂ 比較回路 １１ 制御回路 １１ａ ＲＯＭ（記憶手段） １１ｂ 第１の制御部 １１ｃ 第２の制御部 Ｖ 基準電圧 ｋ スパイク電圧

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源をインバータ手段を介してブラ
   シレスモータの電機子巻線に供給し、前記ブラシレスモ
   ータを回転制御する際、前記ブラシレスモータの回転子
   の位置を検出し、該位置検出をもとにして前記ブラシレ
   スモータ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の波形データを予め
   記憶しており、前記誘起電圧と交差可能な基準電圧を発
   生するとともに、前記電機子巻線の端子電圧と前記発生
   基準電圧とを比較し、前記誘起電圧と基準電圧との交差
   点を検出する一方、前記ブラシレスモータの回転数に応
   じて読み出した波形データをもとにして前記交差点から
   前記回転子の位置検出点までの時間を推定し、該推定時
   間を前記交差点に加味した点を前記回転子の位置検出と
   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を介してブラ
   シレスモータの電機子巻線に供給し、前記ブラシレスモ
   ータを回転制御する際、前記ブラシレスモータの回転子
   の位置を検出し、該位置検出をもとにして前記ブラシレ
   スモータの通電を切り替えるブラシレスモータの制御装
   置であって、 前記電機子巻線に発生する誘起電圧の波形データを記憶
   している記憶手段と、前記誘起電圧と交差可能な基準電
   圧を発生する基準電圧発生手段および同基準電圧と前記
   電機子巻線の端子電圧と前記基準電圧とを比較する比較
   手段とからなる位置検出手段と、前記ブラシレスモータ
   の回転数に応じた波形データを前記記憶手段から読み出
   し、前記端子電圧と前記基準電圧との交差点から前記回
   転子の位置検出点までの時間を推定する第１の制御手段
   と、該推定時間を前記交差点の時刻に加味した点を前記
   回転子の位置検出とし、該位置検出をもとにして前記イ
   ンバータ手段のスイッチング素子を駆動するための信号
   を出力し、前記ブラシレスモータの通電切り替えを制御
   する第２の制御手段とを備えいることを特徴とするブラ
   シレスモータの制御装置。
3. 【請求項３】 直流電源をインバータ手段を介してブラ
   シレスモータの電機子巻線に供給し、前記ブラシレスモ
   ータを回転制御する際、前記ブラシレスモータの回転子
   の位置を検出し、該位置検出をもとにして前記ブラシレ
   スモータ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の波形データを予め
   記憶しており、前記誘起電圧と交差可能な基準電圧を発
   生するとともに、前記電機子巻線の端子電圧と前記発生
   基準電圧とを比較し、前記誘起電圧と基準電圧との交差
   点の時刻を検出する一方、前記ブラシレスモータの回転
   数に応じて読み出した波形データをもとにして前記交差
   点から前記回転子の位置検出点までの時間を推定し、該
   推定時間および前記交差点の時刻により前記位置検出点
   の時刻を得、前回の位置検出点の時刻および今回の位置
   検出点の時刻により位置検出間の時間を算出し、該算出
   時間および今回の位置検出点の時刻により前記ブラシレ
   スモータの通電切り替え時刻を得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。