JPH11168896A - ブラシレスモータの駆動制御装置及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータの回転位置検出を確実に行なってブラ
シレスモータの適正な駆動を継続できる信頼性にすぐれ
たブラシレスモータの駆動制御装置を提供する。 【解決手段】 ブラシレスモータ１のステータの相巻線
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗのうち非通電状態の相巻線に生じる誘
起電圧の変化から同ブラシレスモータ１のロータの回転
位置を検出し、この検出位置に応じて各相巻線に対する
通電を順次に切換えてモータ駆動を行なう駆動制御装置
において、各相巻線に対する通電率を通電切換の直前の
所定期間において強制的に縮小し、転流後に相電流が零
まで減衰するのにかかる時間を短縮する。これにより、
回転位置検出のための誘起電圧の立ち上がりを適正にす
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、空気調和機のよ
うな冷凍サイクル装置の圧縮機などに搭載されるブラシ
レスモータの駆動制御装置及び冷凍サイクル装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ブラシレスモータは、特開平9-47
076 号公報に示されるように、複数の相巻線を有するス
テータ、および永久磁石を有するロータにより構成され
る。このブラシレスモータの駆動にあたっては、直流電
圧を出力する直流電圧回路、およびこの直流電圧回路の
出力電圧が印加されるスイッチング回路が用意される。

【０００３】スイッチング回路は、一対のスイッチング
素子が電流の上流側と下流側の関係に直列接続された直
列回路を複数有している。これら直列回路の各スイッチ
ング素子の相互接続点が、ブラシレスモータの各相巻線
に接続される。

【０００４】スイッチング回路の１つの直列回路の上流
側スイッチング素子および別の１つの直列回路の下流側
スイッチング素子のうち、一方が連続オンされて他方が
断続オンされ、かつこの連続オンおよび断続オンするス
イッチング素子が順次に切換えられることにより、ブラ
シレスモータの各相巻線が順次に通電される。この各相
巻線に対する通電により、各相巻線から磁界が発生す
る。この磁界と、ロータの永久磁石が発する磁界との相
互作用により、ロータが回転する。なお、各相巻線への
通電切換のことを、転流と称する。

【０００５】ロータが回転すると、非通電状態の相巻線
に電圧が誘起する。この誘起電圧が取り出され、その誘
起電圧の変化からロータの回転位置が検出される。具体
的には、非通電状態の相巻線に生じる誘起電圧のレベル
とあらかじめ定められた基準電圧のレベルとが比較さ
れ、両レベルが交差するとき、そのタイミングでのロー
タの回転位置が基準回転位置として検出される。

【０００６】こうして検出される基準回転位置に応じ
て、各相巻線に対する通電切換（転流）のタイミングが
制御される。そして、この通電切換が繰り返されること
により、ロータの回転が継続する。

【０００７】また、断続オンするスイッチング素子のオ
ン，オフデューティが調節され、これによりブラシレス
モータの速度が制御される。この制御に基づく速度変化
にかかわらず、上記の回転位置検出および通電切換は有
効に継続される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】通電状態の相巻線には
当然ながら相電流が流れており、その相電流は転流によ
り非通電状態に変わると流れなくなる。ただし、転流後
の非通電となった図１０に示すように相電流はすぐには
零とならずに徐々に減衰していき、その減衰中は誘起電
圧が立ち上がらない。

【０００９】この転流後の相電流の減衰は、転流直前の
電流値、回路インダクタンス、誘起電圧の大きさ（回転
速度に依存）、減衰中の他相のＰＷＭデューティによっ
て変化するものであり、回転速度が低速で（高速時に比
べて）誘起電圧が小さく、ＰＷＭデューティが小さく、
かつ、高負荷（入力電流が大きい）時ほど減衰時間は長
くなる。このとき図１０の破線のように、誘起電圧が基
準電圧を交差するタイミング（位置検出点）以上に相電
流が流れている期間が長くなり、誘起電圧の立ち上がり
が遅れると、誘起電圧のレベルと基準電圧のレベルとを
比較する回転位置検出が不可能となる。回転位置検出が
できないと、ブラシレスモータの適正な駆動が困難とな
る。

【００１０】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、ロータの回転位置検出を確実
に行なうことができ、これによりブラシレスモータの適
正な駆動を継続できる信頼性にすぐれたブラシレスモー
タの駆動制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明（請求項１）
のブラシレスモータの駆動制御装置は、ステータおよび
ロータを有するブラシレスモータに対し、ロータの回転
位置を検出し、この検出位置に応じてステータの各相巻
線に対する通電を順次に切換えてモータ駆動を行なうと
ともに、各相巻線に対する通電率を調節して速度制御を
行なうブラシレスモータの駆動制御装置において、各相
巻線に対する通電率を通電切換の直前の所定期間におい
て強制的に縮小する制御手段を備える。

【００１２】第２の発明（請求項２）のブラシレスモー
タの駆動制御装置は、第１の発明において、さらに、各
相巻線に対する通電率を通電切換の直後の所定期間にお
いて強制的に拡大する制御手段を備える。

【００１３】第３の発明（請求項３）のブラシレスモー
タの駆動制御装置は、複数の相巻線を有するステータと
磁石を有するロータとから成るブラシレスモータの駆動
制御装置において、一対のスイッチング素子が電流の上
流側と下流側の関係に直列接続された直列回路を複数有
し、これら直列回路の各スイッチング素子の相互接続点
が各相巻線に接続されたスイッチング回路と、このスイ
ッチング回路の各直列回路に印加するための直流電圧を
出力する直流電圧回路と、上記スイッチング回路の１つ
の直列回路の上流側スイッチング素子および別の１つの
直列回路の下流側スイッチング素子のうち、一方を連続
オンして他方を断続オンし、かつこの連続オンおよび断
続オンするスイッチング素子を順次に切換えることによ
り各相巻線に対する通電を順次に切換える駆動制御手段
と、各相巻線のうち非通電状態の相巻線に生じる誘起電
圧の変化からロータの回転位置を検出する検出手段と、
この検出手段の検出位置に応じて、上記駆動制御手段に
よる通電切換のタイミングを制御する通電切換制御手段
と、上記断続オンするスイッチング素子のオン，オフデ
ューティを調節してブラシレスモータの速度を制御する
速度制御手段と、この速度制御手段で調節されるオン，
オフデューティを断続オン期間の最後の所定期間におい
て強制的に縮小するデューティ制御手段と、を備えてい
る。

【００１４】第４の発明（請求項４）のブラシレスモー
タの駆動制御装置は、第３の発明において、さらに、速
度制御手段で調節されるオン，オフデューティを断続オ
ン期間の最初の所定期間において強制的に拡大するデュ
ーティ制御手段を備えている。

【００１５】第５の発明（請求項５）のブラシレスモー
タの駆動制御装置は、第３または第４の発明において、
検出手段が、非通電状態の相巻線に生じる誘起電圧のレ
ベルとあらかじめ定められた基準電圧のレベルとを比較
し、両レベルが交差するとき、上記ロータの回転位置を
基準回転位置として検出する。

【００１６】第６の発明（請求項６）のブラシレスモー
タの駆動制御装置は、第１または第２の発明において、
制御手段が、回転速度またはデューティが所定値以下の
低速で、かつ駆動電流が所定値以上の高負荷時に動作す
る。

【００１７】第７の発明（請求項７）のブラシレスモー
タの駆動制御装置は、第１の発明において、制御手段
が、駆動電流の増加に伴い、通電率の縮小期間の長さを
変更する。

【００１８】第８の発明（請求項８）のブラシレスモー
タの駆動制御装置は、第２の発明において、制御手段
が、駆動電流の増加に伴い、通電率の拡大期間の長さを
変更する。

【００１９】第９の発明（請求項９）のブラシレスモー
タの駆動制御装置は、第１の発明において、制御手段
が、回転速度またはデューティの低下に伴い、通電率の
縮小期間の長さを変更する。

【００２０】第１０の発明（請求項１０）のブラシレス
モータの駆動制御装置は、第２の発明において、制御手
段が、回転速度またはデューティの低下に伴い、通電率
の拡大期間の長さを変更する。第１１の発明（請求項１
１）の冷凍サイクル装置は、上記駆動制御装置により圧
縮機の駆動用ブラシレスモータを制御する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の第１実施例につ
いて図面を参照して説明する。図１において、１はブラ
シレスモータで、中性点Ｐを中心に星形結線された３つ
の相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが取付けられるステータ、お
よび永久磁石が取付けられるロータ（図示しない）を備
える。相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの非結線端にそれぞれ端
子Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗが接続される。

【００２２】三相交流電源２に直流電圧回路３が接続さ
れる。この直流電圧回路３は、三相交流電源２の電圧を
整流して直流電圧を出力する。直流電圧回路３の出力端
にスイッチング回路４が接続される。このスイッチング
回路４は、一対のスイッチング素子が電流の上流側と下
流側の関係に直列接続された直列回路を、Ｕ相用，Ｖ相
用，Ｗ相用として３つ有する。これら直列回路に、上記
直流電圧回路３から出力される直流電圧が印加される。

【００２３】Ｕ相用の直列回路は、上流側スイッチング
素子であるトランジスタＴu+、および下流側スイッチン
グ素子であるトランジスタＴu-より成る。Ｖ相用の直列
回路は、上流側スイッチング素子であるトランジスタＴ
v+、および下流側スイッチング素子であるトランジスタ
Ｔv-より成る。Ｗ相用の直列回路は、上流側スイッチン
グ素子であるトランジスタＴw+、および下流側スイッチ
ング素子であるトランジスタＴw-より成る。なお、フラ
イホイールダイオードＤが、各トランジスタと並列に接
続される。

【００２４】スイッチング回路４におけるトランジスタ
Ｔu+，Ｔu-の相互接続点、トランジスタＴv+，Ｔv-の相
互接続点、およびトランジスタＴw+，Ｔw-の相互接続点
に、ブラシレスモータ１の端子Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗが接続
される。

【００２５】スイッチング回路４は、各トランジスタの
オン，オフにより、ブラシレスモータ１の相巻線Ｌｕ，
Ｌｖ，Ｌｗに順次に通電する働きをする。直流電圧回路
３の出力端に、抵抗５と抵抗６の直列回路が接続され
る。抵抗６に生じる電圧が、基準電圧Ｖｏとして比較器
７，８，９の反転入力端（−）に入力される。抵抗６に
生じる電圧は、直流電圧回路３の出力電圧の 1/2のレベ
ルとなるように、抵抗５，６の抵抗値が選定されてい
る。

【００２６】相巻線Ｌｕに誘起する電圧Ｖ₁ が、比較器
７の非反転入力端（＋）に入力される。相巻線Ｌｖに誘
起する電圧Ｖ₁ が、比較器８の非反転入力端（＋）に入
力される。相巻線Ｌｗに誘起する電圧Ｖ₁ が、比較器９
の非反転入力端（＋）に入力される。

【００２７】比較器７，８，９は、誘起電圧Ｖ₁ のレベ
ルが上記の基準電圧Ｖｏのレベルよりも低いとき論理
“０”信号を出力し、非反転入力端（＋）への入力電圧
のレベルが基準電圧Ｖｏのレベルと同じまたはそれより
も高いとき論理“１”信号を出力する。すなわち、各誘
起電圧Ｖ₁ のレベルと基準電圧Ｖｏのレベルとが比較さ
れ、両レベルが交差する点で比較器７，８，９の出力信
号の論理レベルが変化する。

【００２８】比較器７，８，９の出力が制御部１０に入
力される。この制御部１０は、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ
に誘起する電圧Ｖ₁ を比較器７，８，９を通して監視
し、その誘起電圧Ｖ₁ の変化を基にブラシレスモータ１
のロータの回転位置を検出し、そのロータの回転位置に
応じてスイッチング回路４の各トランジスタに対する駆
動信号を作成する。これら駆動信号がスイッチング回路
４の各トランジスタのベースに供給されて、各トランジ
スタがオン，オフ駆動される。この各トランジスタのオ
ン，オフにより、ブラシレスモータ１の相巻線Ｌｕ，Ｌ
ｖ，Ｌｗが２つずつ順次に通電される。なお、相巻線Ｌ
ｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電が切換わることを転流と称す
る。

【００２９】制御部１０は、次の機能手段を備える。 ［１］スイッチング回路４の１つの直列回路の上流側ト
ランジスタおよび別の１つの直列回路の下流側トランジ
スタのうち、一方を連続オンし他方を断続オンし、かつ
この連続オンおよび断続オンするトランジスタを順次に
切換えて、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに順次に通電する駆
動制御手段。

【００３０】［２］比較器７，８，９の出力信号の論理
レベルの変化からロータの回転位置を検出する検出手
段。具体的には、論理レベルが変化するタイミングでの
ロータの回転位置を基準回転位置として検出する。

【００３１】［３］検出手段で検出される回転位置に応
じて、駆動制御手段による相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの
通電切換のタイミングを制御する通電切換制御手段。こ
の通電切換制御手段の制御は、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ
への通電期間を、電気角120°の期間に設定するためで
ある。

【００３２】［４］駆動制御手段により断続オンされる
トランジスタのオン，オフデューティ（相巻線に対する
通電率）を調節して、ブラシレスモータ１の速度を制御
する速度制御手段。

【００３３】［５］速度制御手段で調節されるオン，オ
フデューティを断続オン期間の最後の所定期間において
強制的に縮小するデューティ制御手段。この制御部１０
の具体的なブロックを図２に示す。

【００３４】比較器７，８，９の出力が、位置検出回路
２０に入力される。この位置検出回路２０は、後述する
通電モードカウンタ２３のカウント値（通電モードＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆに対応するカウント値）に基づい
て、比較器７，８，９の出力信号の中から１つを選択す
る。すなわち、相巻線Ｌｖ，Ｌｗが通電されて相巻線Ｌ
ｕが非通電状態のとき、非通電状態の相巻線Ｌｕに対応
する比較器７の出力信号が選択される。相巻線Ｌｗ，Ｌ
ｕが通電されて相巻線Ｌｖが非通電状態のとき、非通電
状態の相巻線Ｌｖに対応する比較器８の出力信号が選択
される。相巻線Ｌｕ，Ｌｖが通電されて相巻線Ｌｗが非
通電状態のとき、非通電状態の相巻線Ｌｗに対応する比
較器９の出力信号が選択される。そして、位置検出回路
２０は、選択した出力信号の論理レベルが変化したと
き、ロータが基準回転位置にあると判定し、位置検出信
号を出力する。

【００３５】位置検出回路２０から出力される位置検出
信号は、タイマカウンタ２１および制御回路２２に送ら
れる。タイマカウンタ２１は、位置検出信号を受けるご
とに新たな時間カウントを開始する。つまり、タイマカ
ウンタ２１により、ロータの回転基準位置が検出されて
からの時間経過（電気角）が測定される。また、タイマ
カウンタ２１により、ロータの回転基準位置が検出され
てから次の回転基準位置が検出されるまでの時間Ｔ（電
気角60°の期間に相当）が測定される。タイマカウンタ
２１の時間カウント値は制御回路２２に知らされる。

【００３６】制御回路２２は、位置検出回路２０から位
置検出信号を受けたとき、タイマカウンタ２１の時間カ
ウント値（時間Ｔ）からロータの回転速度を算出し、そ
の回転速度とあらかじめ定められる目標速度との差が零
となるように、駆動回路２５から出力されるオン，オフ
信号のオン，オフデューティを調節する。

【００３７】さらに、制御回路２２は、調節したオン，
オフデューティを断続オン期間の最後の所定期間におい
て強制的に縮小する機能を有する。また、制御回路２２
は、タイマカウンタ２１の時間カウント値（時間Ｔ）の
1/2の値（＝T/2 ；電気角30°の期間に相当）を算出し
てそれをレジスタ３１にセットする。

【００３８】レジスタ３１のセット値“T/2 ”（電気角
30°）は、ロータの基準回転位置が検出されてから相巻
線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電切換（転流）を行なう
までの残り期間に相当する。

【００３９】レジスタ３１のセット値は、比較器３４で
タイマカウンタ２１の時間カウント値と比較される。タ
イマカウンタ２１の時間カウント値がレジスタ３１のセ
ット値に達したら、比較器３４から通電モード切換指令
が発せられる。この通電モード切換指令は通電モードカ
ウンタ２３に送られる。

【００４０】通電モードカウンタ２３は、カウント値が
“１”ないし“６”を繰返す６進カウンタであって、比
較器３４から発せられる通電モード切換指令の回数をカ
ウントする。このカウント値は、スイッチング回路４の
各トランジスタに対する６種類の通電モードＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆに対応するもので、位置検出回路２０お
よびメモリ２４に知らされる。

【００４１】メモリ２４は、通電モードＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ，Ｆに対応する６種類の駆動信号パターンを記憶
している。これら記憶パターンのいずれか１つが、通電
モードカウンタ２３のカウント値に応じて読出され、駆
動回路２５に送られる。

【００４２】駆動回路２５は、メモリ２４から読出され
る駆動信号パターンに従い、かつ制御回路２２の指令に
従い、スイッチング回路４の各トランジスタに対する駆
動信号を出力する。この駆動信号には、トランジスタを
連続オンするためのオン信号、トランジスタを断続オン
するためのオン，オフ信号、およびトランジスタをオフ
するためのオフ信号がある。

【００４３】つぎに、上記の構成の作用を説明する。通
電モードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとスイッチング回路４
の各トランジスタの動作パターンとの対応関係を図３に
示す。図中のＯＮは、トランジスタの連続オンの動作を
表わしている。図中のＰＷＭは、パルス幅変調制御、つ
まりトランジスタの断続オンの動作を表わしている。図
中の空欄は、トランジスタのオフを表わしている。

【００４４】相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに生じる電圧およ
び電流の波形を図４に示している。まず、通電モードカ
ウンタ２３のカウント値が“１”のとき、相巻線Ｌｕか
ら相巻線Ｌｖにかけての通電が行なわれる（通電モード
Ａ）。すなわち、上流側のトランジスタＴu+が断続オン
して下流側のトランジスタＴv-の連続オンし、他のトラ
ンジスタはオフする。

【００４５】相巻線Ｌｕ，Ｌｖに磁界が生じると、それ
とロータの永久磁石が作る磁界との相互作用によってロ
ータに回転トルクが生じ、ロータが回転を始める。この
とき、永久磁石の回転に伴う磁気作用により、非通電状
態の１つの相巻線Ｌｗに電圧Ｖ₁ が誘起する。

【００４６】相巻線Ｌｗへの誘起電圧Ｖ₁ は、比較器９
で基準電圧Ｖｏと比較される。誘起電圧Ｖ₁ のレベルと
基準電圧Ｖｏのレベルとが交差して、比較器９の出力信
号の論理レベルが変化したとき、そのときのロータの回
転位置が基準回転位置として検出される。

【００４７】ロータの基準回転位置が検出されると、そ
れから電気角30度の期間が経過した後、比較器３４から
通電モード切換指令が発せられる。この通電モード切換
指令に応答して、通電モードカウンタ２３のカウント値
が“２”となる。

【００４８】通電モードカウンタ２３のカウント値が
“２”になると、相巻線ＬｕからＬｗにかけての通電
（通電モードＢ）に切換わる。すなわち、上流側のトラ
ンジスタＴu+が連続オンして下流側のトランジスタＴw-
が断続オンし、他のトランジスタはオフする。

【００４９】相巻線Ｌｕ，Ｌｗに磁界が生じると、それ
とロータの永久磁石が作る磁界との相互作用によってロ
ータに回転トルクが生じ、ロータが回転を続ける。この
とき、永久磁石の回転に伴う磁気作用により、非通電状
態の１つの相巻線Ｌｖに電圧Ｖ₁ が誘起する。

【００５０】相巻線Ｌｖへの誘起電圧Ｖ₁ は、比較器８
で基準電圧Ｖｏと比較される。誘起電圧Ｖ₁ のレベルと
基準電圧Ｖｏのレベルとが交差して、比較器８の出力信
号の論理レベルが変化したとき、そのときのロータの回
転位置が基準回転位置として検出される。

【００５１】ロータの基準回転位置が検出されると、そ
れから電気角30度の期間が経過した後、比較器３４から
通電モード切換指令が発せられる。この通電モード切換
指令に応答して、通電モードカウンタ２３のカウント値
が“３”となる。

【００５２】通電モードカウンタ２３のカウント値が
“３”になると、相巻線ＬｖからＬｗにかけての通電
（通電モードＣ）に切換わる。すなわち、上流側のトラ
ンジスタＴv+が断続オンして下流側のトランジスタＴw-
が連続オンし、他のトランジスタはオフする。

【００５３】相巻線Ｌｖ，Ｌｗに磁界が生じると、それ
とロータの永久磁石が作る磁界との相互作用によってロ
ータに回転トルクが生じ、ロータが回転を続ける。この
とき、永久磁石の回転に伴う磁気作用により、非通電状
態の１つの相巻線Ｌｕに電圧Ｖ₁ が誘起する。

【００５４】相巻線Ｌｕへの誘起電圧Ｖ₁ は、比較器７
で基準電圧Ｖｏと比較される。誘起電圧Ｖ₁ のレベルと
基準電圧Ｖｏのレベルとが交差して、比較器７の出力信
号の論理レベルが変化したとき、そのときのロータの回
転位置が基準回転位置として検出される。

【００５５】以下、同様に、ロータの基準回転位置が検
出されてから電気角30度の期間が経過するごとに、比較
器３４から通電モード切換指令が発せられ、それに応答
して通電モードカウンタ２３が“１”から“６”までの
カウントを繰り返す。

【００５６】通電モードカウンタ２３のカウント値が
“４”になると、相巻線Ｌｖから相巻線Ｌｕへの通電
（通電モードＤ）に切換わる。通電モードカウンタ２３
のカウント値が“５”になると、相巻線Ｌｗから相巻線
Ｌｕへの通電（通電モードＥ）に切換わる。通電モード
カウンタ２３のカウント値が“６”になると、相巻線Ｌ
ｗから相巻線Ｌｖへの通電（通電モードＦ）に切換わ
る。そして、通電モードカウンタ２３のカウント値が
“１”に戻ると、上記した相巻線Ｌｕから相巻線Ｌｖへ
の通電（通電モードＡ）に切換わる。

【００５７】このように、スイッチング回路４の各トラ
ンジスタの連続オンおよび断続オンの動作が順次に切換
わって、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが順次に通電されるこ
とにより、ロータの回転が継続する。

【００５８】また、断続オンするトランジスタのオン，
オフデューティが調節されることにより、ロータの回転
速度つまりブラシレスモータ１の速度が制御される。と
ころで、図４に示すように、通電モードＤにおいて相巻
線Ｌｖに流れる相電流は、非通電状態となる通電モード
Ｅに転流してから減衰する。この減衰する形の相電流が
存在している間、誘起電圧Ｖ₁ は直流電圧回路３の出力
電圧の零レベルにクランプされる（通電モードＢではピ
ークレベルにクランプされる）。相電流が零まで減衰し
た後、誘起電圧Ｖ₁ が立ち上がる。立ち上がった誘起電
圧Ｖ₁は下降に変じ、その誘起電圧Ｖ₁ のレベルと基準
電圧Ｖｏのレベルとが比較され、両レベルが交差すると
き、そのタイミングでのロータの回転位置が基準回転位
置として検出される。

【００５９】転流後に相電流が零まで減衰するのにかか
る時間は、転流直前の相電流の値（モータ負荷に依存す
る）、回路のインダクタンス、誘起電圧Ｖ₁ の大きさ
（回転速度に依存する）、同じ通電モード期間において
断続オンするトランジスタのオン，オフデューティによ
って決まる。すなわち、転流直前の相電流の値が大きい
ほど（モータ負荷が大きい）、回路のインダクタンスが
大きいほど、誘起電圧Ｖ₁ が小さいほど（回転速度が低
い）、同じ通電モード期間において断続オンするトラン
ジスタのオン，オフデューティが小さいほど（回転速度
が低い）、転流後に相電流が零まで減衰するのにかかる
時間は長くなる。

【００６０】転流後に相電流が零まで減衰するのにかか
る時間が長いと、図４に破線で示すように、誘起電圧Ｖ
₁ の立ち上がりレベルが基準電圧Ｖｏのレベルに達しな
いうちに下降に変じる事態が生じ、ロータの回転位置検
出ができなくなる。回転位置検出ができないと、ブラシ
レスモータの適正な駆動が継続できなくなる。

【００６１】そこで、図５に示すように、トランジスタ
の断続オン期間の最後の通電切換の直前の所定期間にお
いて、オン，オフデューティが速度制御用の値とは無関
係に強制的に縮小される。この縮小により、転流直前の
相電流の値が減少する。破線は、オン，オフデューティ
が縮小されない場合の相電流変化を示している。

【００６２】転流直前の相電流の値は、転流後に相電流
が零まで減衰するのにかかる時間を左右する一つの要因
である。すなわち、転流直前の相電流の値が減少するこ
とにより、転流後に相電流が零まで減衰するのにかかる
時間が短縮される。

【００６３】こうして、転流後に相電流が零まで減衰す
るのにかかる時間が短縮されることにより、誘起電圧Ｖ
₁ の立ち上がりレベルは必ず基準電圧Ｖｏのレベルを超
えてから下降するようになり、ロータの回転位置検出が
確実に行なわれる。したがって、ブラシレスモータの適
正な駆動が継続される。

【００６４】とくに、モータ負荷が大きい場合や低速度
運転時にも、またインダクタンスの大きいモータであっ
ても、安定した駆動を行なうことができ、運転範囲の拡
大が図れる。

【００６５】インダクタンスの大きいモータの例とし
て、リアクタンストルクを利用できる突極構造の永久磁
石埋込型ロータを持つモータがあるが、この場合も安定
した駆動を行なうことができる。安定した駆動を行なう
ことができるので、リアクタンストルクの増大が図れる
ことにもなり、モータの運転効率が向上する。

【００６６】また、上述したデューティ（通電率）を縮
小する制御を駆動電流が所定値以上の高負荷状態であ
り、かつ、回転速度（またはデューティ）が所定値以下
の低速時にのみ動作させるようにしたり、デューティを
縮小する期間の長さを駆動電流の増加や回転速度（また
はデューティ）の低下に伴わせて変更（例えば大きくす
る）してもよい。

【００６７】このようにすることで、ＰＷＭのデューテ
ィの変化割合を安定駆動が可能な最小限度に調整でき、
ＰＷＭデューティ変更による一周期内のトルク変動を最
小にすることができる。

【００６８】次に、この発明の第２実施例について説明
する。制御部１０の機能手段として、第１実施例の
［１］〜［５］に加え次の［６］が加えられる。

【００６９】［６］速度制御手段で調節されるオン，オ
フデューティを断続オン期間の最初の所定期間において
強制的に拡大するデューティ制御手段。制御部１０の具
体的な構成である制御回路２２は、調節したオン，オフ
デューティを断続オン期間の最後の所定期間において強
制的に縮小するとともに、調節したオン，オフデューテ
ィを断続オン期間の最初の所定期間において強制的に拡
大する機能を有する。

【００７０】他の構成は第１実施例と同じである。この
ような構成によれば、図６に示すように、トランジスタ
の断続オン期間の最後の所定期間において、オン，オフ
デューティが速度制御用の値とは無関係に強制的に縮小
される。この縮小により、転流直前の相電流の値が減少
し、転流後に相電流が零まで減衰するのにかかる時間が
短縮される。ここまでは第１実施例と同じである。

【００７１】さらに、トランジスタの断続オン期間の最
初の所定期間において、オン，オフデューティが速度制
御用の値とは無関係に強制的に拡大される。相電流が減
衰する様子を時間を拡大して示したのが図７である。断
続オンするトランジスタのオン期間では相電流の減衰の
傾きが大きくなり（減衰が速くなる）、オフ期間では相
電流の減衰の傾きが緩やかになる（減衰が遅くなる）。

【００７２】したがって、オン，オフデューティが拡大
されることにより、つまりオン期間の割合が増えること
により、転流後に相電流が零まで減衰するのにかかる時
間が短縮される。図６の破線は、オン，オフデューティ
が縮小されない場合の相電流変化を示している。

【００７３】ここで、断続オンするトランジスタのオン
時とオフ時の相電流の減衰の仕方の違いについて図８お
よび図９により説明する。図８は、通電モードＢにおい
て各相巻線に生じる電圧ｅ_u ，ｅ_v ，ｅ_w と各相電流の
関係を示したもので、トランジスタＴu+が連続オン動
作、トランジスタＴw-が断続オン動作、トランジスタＴ
v+がオフの状態にある。図９は、電圧ｅ_u，ｅ_v ，ｅ_w
の通電モードＡ，Ｂにおける波形を示している。

【００７４】通電モードＢにおいて、断続オン動作する
トランジスタＴw-のオン時、非通電相である相巻線Ｌｖ
には直流電圧回路３の出力電圧Ｅと相電圧ｅ_u ，ｅ_v ，
ｅ_wとの関係によって定まる電圧Ｅ₁ が印加される。ト
ランジスタＴw-のオフ時、非通電相である相巻線Ｌｖに
は、Ｖ相電流の方向と反対の極性を持つ相電圧ｅ_v のみ
が生じる。

【００７５】トランジスタＴw-がオンしたときに相巻線
Ｌｖに加わる電圧Ｅ₁ のレベルと、トランジスタＴw-が
オフしたときに相巻線Ｌｖに生じる電圧ｅ_v のレベルと
の関係は、Ｅ₁ ＞ｅ_v である。したがって、Ｖ相電流の
減衰の傾きは、オン時の方がオフ時よりも大きくなる
（減衰が速くなる）。

【００７６】このように、トランジスタの断続オン期間
の最初の所定期間においてオン，オフデューティを縮小
し、しかも断続オン期間の最後の所定期間においてオ
ン，オフデューティを拡大する二段構えの制御を採用す
ることにより、転流後に相電流が零まで減衰するのにか
かる時間は第１実施例の場合よりもさらに短縮される。
したがって、ロータの回転位置検出の確実性が向上し、
ひいてはモータ駆動の信頼性が向上する。

【００７７】また、上述したデューティ（通電率）を縮
小および拡大する制御を駆動電流が所定値以上の高負荷
状態であり、かつ、回転速度（またはデューティ）が所
定値以下の低速時にのみ動作させるようにしたり、デュ
ーティを縮小する期間や拡大する期間の長さを駆動電流
の増加や回転速度（またはデューティ）の低下に伴わせ
て適宜変更（例えば大きくする）してもよい。

【００７８】このようにすることで、ＰＷＭのデューテ
ィの変化割合を安定駆動が可能な最小限度に調整でき、
ＰＷＭデューティ変更による一周期内のトルク変動を最
小にすることができる。

【００７９】上述してきた第１実施例および第２実施例
に示すブラシレスモータの駆動制御装置により、圧縮
機、凝縮器、減圧器、蒸発器を接続した冷凍サイクルを
有する空気調和機のような冷凍サイクル装置の圧縮機の
駆動用ブラシレスモータを制御しても良く、この場合に
は冷凍サイクルの高負荷時の安定駆動が可能であり、信
頼性を高めることができる。

【００８０】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能
であり、凝縮器や蒸発器と対向配置されるブラシレスモ
ータファンにも適用することができる。

【００８１】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、転
流後に相電流が零まで減衰するのにかかる時間を短縮す
る構成としたので、ロータの回転位置検出を確実に行な
ってブラシレスモータの適正な駆動を継続できる信頼性
にすぐれたブラシレスモータの駆動制御装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の各実施例の制御回路のブロック図。

【図２】図１における制御部の具体的な構成を示すブロ
ック図。

【図３】各実施例の通電モードとトランジスタの動作パ
ターンとの関係を示す図。

【図４】各実施例の各相巻線に生じる電圧および電流の
波形を示す図。

【図５】第１実施例の各トランジスタの動作と相電流の
関係を示す図。

【図６】第２実施例の各トランジスタの動作と相電流の
関係を示す図。

【図７】各実施例における相電流の減衰の様子を時間を
拡大して示す図。

【図８】各実施例の各相巻線に生じる電圧と電流の関係
を説明するための図。

【図９】各実施例の各相巻線に生じる電圧の波形を示す
図。

【図１０】従来装置の相電流の波形を示す図。

【符号の説明】

１…ブラシレスモータ ３…直流電圧回路 ４…スイッチング回路 ７，８，９…比較器 １０…制御部

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータおよびロータを有するブラシレ
   スモータに対し、ロータの回転位置を検出し、この検出
   位置に応じてステータの各相巻線に対する通電を順次に
   切換えてモータ駆動を行なうとともに、各相巻線に対す
   る通電率を調節して速度制御を行なうブラシレスモータ
   の駆動制御装置において、 前記各相巻線に対する通電率を前記通電切換の直前の所
   定期間において強制的に縮小する制御手段を具備したこ
   とを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のブラシレスモータの駆
   動制御装置において、 前記各相巻線に対する前記通電率を前記通電切換の直後
   の所定期間において強制的に拡大する制御手段をさらに
   具備したことを特徴とするブラシレスモータの駆動制御
   装置。
3. 【請求項３】 複数の相巻線を有するステータと磁石を
   有するロータとから成るブラシレスモータの駆動制御装
   置において、 一対のスイッチング素子が電流の上流側と下流側の関係
   に直列接続された直列回路を複数有し、これら直列回路
   の各スイッチング素子の相互接続点が前記各相巻線に接
   続されたスイッチング回路と、 このスイッチング回路の各直列回路に印加するための直
   流電圧を出力する直流電圧回路と、 前記スイッチング回路の１つの直列回路の上流側スイッ
   チング素子および別の１つの直列回路の下流側スイッチ
   ング素子のうち、一方を連続オンして他方を断続オン
   し、かつこの連続オンおよび断続オンするスイッチング
   素子を順次に切換えることにより前記各相巻線に対する
   通電を順次に切換える駆動制御手段と、 前記各相巻線のうち非通電状態の相巻線に生じる誘起電
   圧の変化から前記ロータの回転位置を検出する検出手段
   と、 この検出手段の検出位置に応じて、前記駆動制御手段に
   よる通電切換のタイミングを制御する通電切換制御手段
   と、 前記断続オンするスイッチング素子のオン，オフデュー
   ティを調節して前記ブラシレスモータの速度を制御する
   速度制御手段と、 この速度制御手段で調節されるオン，オフデューティを
   断続オン期間の最後の所定期間において強制的に縮小す
   るデューティ制御手段と、 を具備したことを特徴とするブラシレスモータの駆動制
   御装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のブラシレスモータの駆
   動制御装置において、 前記速度制御手段で調節されるオン，オフデューティを
   断続オン期間の最初の所定期間において強制的に拡大す
   るデューティ制御手段をさらに具備したことを特徴とす
   るブラシレスモータの駆動制御装置。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４に記載のブラシ
   レスモータの駆動制御装置において、 前記検出手段は、非通電状態の相巻線に生じる誘起電圧
   のレベルとあらかじめ定められた基準電圧のレベルとを
   比較し、両レベルが交差するとき、前記ロータの回転位
   置を基準回転位置として検出することを特徴とするブラ
   シレスモータの駆動制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１または請求項２に記載のブラシ
   レスモータの駆動制御装置において、 前記制御手段は、回転速度またはデューティが所定値以
   下の低速で、かつ駆動電流が所定値以上の高負荷時に動
   作することを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装
   置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載のブラシレスモータの駆
   動制御装置において、 前記制御手段は、駆動電流の増加に伴い、通電率の縮小
   期間の長さを変更することを特徴とするブラシレスモー
   タの駆動制御装置。
8. 【請求項８】 請求項２に記載のブラシレスモータの駆
   動制御装置において、 前記制御手段は、駆動電流の増加に伴い、通電率の拡大
   期間の長さを変更することを特徴とするブラシレスモー
   タの駆動制御装置。
9. 【請求項９】 請求項１に記載のブラシレスモータの駆
   動制御装置において、 前記制御手段は、回転速度またはデューティの低下に伴
   い、通電率の縮小期間の長さを変更することを特徴とす
   るブラシレスモータの駆動制御装置。
10. 【請求項１０】 請求項２に記載のブラシレスモータの
    駆動制御装置において、 前記制御手段は、回転速度またはデューティの低下に伴
    い、通電率の拡大期間の長さを変更することを特徴とす
    るブラシレスモータの駆動制御装置。
11. 【請求項１１】 前記駆動制御装置により圧縮機の駆動
    用ブラシレスモータを制御することを特徴とする冷凍サ
    イクル装置。