JPH11187691A - ブラシレスモータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘起電圧がゼロクロス電圧レベル付近におい
て平坦部を有するブラシレスモータであっても、端子電
圧からロータの回転位置を正確に検出でき、低騒音、低
振動の駆動が可能なブラシレスモータの駆動装置を提供
する。 【解決手段】 基準電圧発生回路１５においてゼロクロ
ス電圧レベルＥ／２より電圧ｅだけ大きい基準電圧ＶＲ
１と電圧ｅだけ小さい基準電圧ＶＲ２を生成し、比較回
路４３において電圧検出回路３６で検出されたブラシレ
スモータ３５の各相端子電圧と基準電圧ＶＲ１、ＶＲ２
とを比較して各相毎に２つの時点信号を得る。制御回路
４４では、この２つの時点信号夫々の立上り時刻の中間
時刻と立下り時刻の中間時刻を演算により求めて位置検
出信号をつくり、さらにその位置検出信号を３０［ｄｅ
ｇ］遅らせた転流信号をインバータ回路２１に与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石を有する
ロータと複数相の巻線を有するステータとを備えて構成
されるブラシレスモータを、その巻線の端子電圧に基づ
く位置検出信号により駆動制御するブラシレスモータの
駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、冷蔵庫やエアコンディショナにお
いて、コンプレッサの能力可変や電力消費量の節約のた
めに、直流モータの一種であるブラシレスモータを採用
し、これをインバータ装置によって可変速駆動すること
が行われている。ブラシレスモータの場合、通常、巻線
の通電相を決定するためにロータの回転位置信号を必要
とするが、冷蔵庫やエアコンディショナのコンプレッサ
のようにモータが冷媒に晒される等、モータの使用環境
によってはロータの回転位置を検出するための位置検出
センサ（例えばホール素子等からなるもの）を配設する
ことが困難な場合があり、また、位置検出センサを用い
た場合であってもその引出し線の数が多く機器の信頼性
が低下してしまう。

【０００３】そこで、位置検出センサを用いることな
く、ステータの巻線に誘起される誘起電圧を利用してロ
ータの回転位置を検出する方法が広く採用されている。
以下、この種の駆動装置について図１１乃至図１５を参
照して説明する。

【０００４】従来の駆動装置の電気的構成を示す図１１
において、駆動装置１は、永久磁石を有するロータ２Ｒ
と巻線２Ｕ、２Ｖ、２Ｗを有するステータとからなるブ
ラシレスモータ２が接続されたインバータ回路３、その
インバータ回路３に直流電圧Ｅを供給する直流電源４、
直流電源４からＥ／２の電圧値を有する基準電圧ＶＲを
生成する基準電圧発生回路５、巻線２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの
端子電圧ＶU 、ＶV 、ＶW を検出する電圧検出回路６、
その端子電圧ＶU 、ＶV 、ＶW と基準電圧ＶＲとを比較
して比較信号を得る比較回路７、及びその比較信号に基
づいて位置検出信号を得た後、その位置検出信号に応じ
て転流信号を出力する制御回路８とから構成されてい
る。

【０００５】上記構成において、比較回路７から出力さ
れる比較信号は、図１２及びその拡大図である図１３の
端子電圧波形及び位置検出信号（比較信号）波形に示す
ように、端子電圧に現れる各相巻線の誘起電圧が夫々基
準電圧ＶＲ（＝Ｅ／２）と交差する時点（以下、単にゼ
ロクロス点と称する）において、そのレベルが変化する
ようになっている。この誘起電圧のゼロクロス点は、ロ
ータの特定の回転位置と対応しており、制御回路８にお
いて、この比較信号すなわち位置検出信号を電気角で３
０［ｄｅｇ］移相することにより、インバータ回路３を
構成するスイッチング素子に与える転流信号をつくるこ
とができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１４及び
その拡大図である図１５の端子電圧波形に示すように、
ブラシレスモータ２には、その誘起電圧がゼロクロス電
圧レベル付近すなわちＥ／２の端子電圧付近において一
定角度の間変化しないものが存在する。誘起電圧波形に
このような平坦部を生じるのは、ロータ２Ｒの着磁波
形、ロータ２Ｒの永久磁石の形状、ステータの形状等が
原因し、その平坦部の角度幅は回転数に依存せず略一定
である。

【０００７】このようなブラシレスモータ２を上記従来
構成の駆動装置１を用いて駆動しようとすると、図１５
に示すように、誘起電圧の平坦部が基準電圧ＶＲと重な
るためゼロクロス点が正しく検出されず、図に示す区間
Ｆの間でゼロクロス点が変動したり、複数の誤ったゼロ
クロス点を検出してしまう等の不具合が発生する。その
結果、通電位置が最適位置からずれて騒音や振動が発生
したり、さらには転流に失敗して脱調に至る場合も生じ
る。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、誘起電圧がそのゼロクロス電圧レ
ベル付近において平坦部を有するブラシレスモータであ
っても、その端子電圧からロータの回転位置を正確に検
出でき、低騒音、低振動で安定駆動することのできるブ
ラシレスモータの駆動装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のブラシレスモータの駆動装置は、永久磁石
を有するロータと複数相の巻線を有するステータとを備
えてなるブラシレスモータを駆動するインバータ回路
と、このインバータ回路に電力を供給する電源と、前記
複数相の巻線の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前
記端子電圧のゼロクロス時点に対応した特定値より高い
値の第１の基準電圧及び低い値の第２の基準電圧を発生
する基準電圧発生手段と、前記電圧検出手段で検出され
た端子電圧と前記第１及び第２の基準電圧とを比較し、
端子電圧が第１及び第２の基準電圧と夫々交差する第１
及び第２の時点に対応した第１及び第２の時点信号を得
る比較手段と、この比較手段で得られた第１及び第２の
時点信号に基づいて前記ロータの回転位置を示す位置検
出信号を第１及び第２の時点の間の時点で得るととも
に、その位置検出信号に応じて前記巻線への通電を制御
する転流信号を出力する制御手段とを備える（請求項
１）。

【００１０】斯様に構成すれば、ゼロクロス時点に対応
した電圧の特定値（以下、ゼロクロス電圧レベルと称
す）より高い値の第１の基準電圧及び低い値の第２の基
準電圧を設定することができ、それら基準電圧と端子電
圧との交差時点である２つの時点信号に基づいてロータ
の位置検出を行うので、ブラシレスモータの誘起電圧波
形が正弦波と異なっているような場合であっても、ロー
タの回転位置を正しく検出することができ、ブラシレス
モータを低騒音、低振動で安定駆動することができる。

【００１１】この場合、制御手段が、第１及び第２の時
点の中間時点に対応した位置検出信号を得るようにすれ
ば良い（請求項２）。斯様に構成すれば、誘起電圧がゼ
ロクロス電圧レベルにおいて平坦部を有するブラシレス
モータであっても、端子電圧におけるゼロクロス電圧レ
ベルよりも高い値の第１の基準電圧及び低い値の第２の
基準電圧と端子電圧との交差時点に対応した第１及び第
２の時点信号の中間時点、つまり誘起電圧の平坦部の略
中央位置において立上り又は立下りを有する位置検出信
号を得ることができる。

【００１２】また、制御手段は、複数相のうち少なくと
も１つの相を除く他の相の位置検出信号を検出するため
に、１つの基準電圧を発生する基準電圧発生手段と１つ
の時点信号を得る比較手段とを備えることにより得た時
点信号の時点を基準に位置検出信号を生成するようにし
ても良い（請求項３）。斯様に構成すれば、ブラシレス
モータの誘起電圧波形は（位相の違いを除き）各相とも
同じなので、少なくとも１相についてゼロクロス電圧レ
ベルよりも高い基準電圧と低い基準電圧を用いて第１及
び第２の時点信号を得れば、他の相は一方の時点信号の
時点を基準として、前記少なくとも１相の第１及び第２
の時点信号を用いることにより他方の時点信号を得るこ
とができる。

【００１３】以上の場合において、特定値と第１及び第
２の基準電圧との間の夫々の差が、ブラシレスモータの
誘起電圧の大きさに比べ十分に小さくするのが好ましい
（請求項４）。斯様に構成すれば、回転数が低下して誘
起電圧が小さくなった場合であっても、ゼロクロス電圧
レベルの近傍に基準電圧値が設定されるので、位置検出
信号の位相誤差が小さくなる。

【００１４】また、特定値と第１及び第２の基準電圧と
の間の夫々の差が、互いに略同一値であるようにするの
が好ましい（請求項５）。斯様に構成すれば、誘起電圧
がゼロクロス電圧レベルにおいて平坦部を有するブラシ
レスモータであっても、その誘起電圧の平坦部の中央位
置において立上り又は立下りを有する位置検出信号を得
ることができる。

【００１５】さらに、基準電圧発生手段で発生される第
１及び第２の基準電圧を択一的に順に選択する切り換え
手段を設け、比較手段において、この切り換え手段で選
択された基準電圧と電圧検出手段で検出された端子電圧
とを比較して第１及び第２の時点信号を得るようにする
ことができる（請求項６）。斯様に構成すれば、より少
ない比較器で正しい位置検出信号を得ることができるの
でコストを低減することができる。

【００１６】その他、端子電圧のゼロクロス時点に対応
した特定値に対して所定差をもつ１つの基準電圧を発生
する基準電圧発生手段と、電圧検出手段で検出された端
子電圧と前記基準電圧とを比較し、端子電圧が基準電圧
と交差する時点に対応した時点信号を得る比較手段と、
この時点信号と予め測定されたブラシレスモータの誘起
電圧波形とに基づいて位置検出信号を得るとともに、そ
の位置検出信号に応じて巻線への通電を制御する転流信
号を出力する制御手段とを備えても良い（請求項７）。
斯様に構成すれば、誘起電圧波形が正弦波と異なってい
るようなブラシレスモータであっても、ゼロクロス電圧
レベルに対して所定差をもつ基準電圧と端子電圧とを比
較して得た時点信号の各変化点を、予め測定されたブラ
シレスモータの誘起電圧波形に基づいた所定角度だけず
らすことによって、正しい位置検出信号を得ることがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例につい
て図１乃至図３を参照して説明する。なお、説明中の角
度は全て電気角を用いる。まず、駆動装置の電気的構成
を示す図１において、直流電圧Ｅを有する直流電源１２
に接続された正側電源線１３と負側電源線１４との間に
は、基準電圧発生手段たる基準電圧発生回路１５を構成
する分圧用の抵抗１６〜１８が直列に接続され、その抵
抗１６と抵抗１７との共通接続点の電圧ＶＲ１、及び抵
抗１７と抵抗１８との共通接続点の電圧ＶＲ２が、夫々
第１の基準電圧及び第２の基準電圧として後述する比較
回路４３へ与えられる。

【００１８】直流電源１２の正側電源線１３と、負側電
源線１４に対し電流検出用の抵抗１９を介した後の負側
電源線２０との間には、例えばトランジスタ等のスイッ
チング素子２２〜２７及びこれらに並列に接続された還
流ダイオード２８〜３３を三相ブリッジ接続してなるイ
ンバータ回路２１が接続されるとともに、負側電源線２
０の電圧すなわち抵抗１９の両端電圧が直流電源１２に
流れる直流電流値Ｉとして後述する制御回路４４へ与え
られている。そして、インバータ回路２１のＵ相、Ｖ
相、Ｗ相の出力端子３４ｕ、３４ｖ、３４ｗには、ロー
タ３５Ｒに永久磁石を有しステータにＹ結線された巻線
３５Ｕ、３５Ｖ、３５Ｗを有するブラシレスモータ３５
の各相端子が接続されている。

【００１９】これらブラシレスモータ３５のＵ相、Ｖ
相、Ｗ相端子と負側電源線１４との間には電圧検出手段
としての電圧検出回路３６が接続されている。この電圧
検出回路３６は、ブラシレスモータ３５の各相端子に夫
々接続された同一抵抗値の抵抗３７〜３９と、負側電源
線１４に接続された同一抵抗値の抵抗４０〜４２とが夫
々直列に接続されて構成され、それら抵抗３７〜３９と
抵抗４０〜４２の夫々の共通接続点の電圧が、各相の検
出された端子電圧ＶU 、ＶV 、ＶW として比較回路４３
へ与えられる。なお、これら抵抗値は基準電圧発生回路
１５の分圧比に応じて設定される。

【００２０】その比較回路４３は、比較手段として機能
し、基準電圧発生回路１５においてつくられた第１及び
第２の基準電圧ＶＲ１、ＶＲ２と、電圧検出回路３６に
おいて検出されたブラシレスモータ３５の各相端子電圧
ＶU 、ＶV 、ＶW とを内部に有する６個の比較器によっ
て比較して、ハイレベル又はロウレベルを有する６つの
時点信号Ｃ１〜Ｃ６を得て、制御回路４４に対し出力す
るようになっている。なお、時点信号Ｃ１〜Ｃ３は夫々
第１の基準電圧ＶＲ１と端子電圧ＶU 、ＶV 、ＶW との
比較による第１の時点信号、時点信号Ｃ４〜Ｃ６は夫々
基準電圧ＶＲ２と端子電圧ＶU 、ＶV 、ＶW との比較に
よる第２の時点信号である。

【００２１】制御手段としての制御回路４４は、例えば
マイクロコンピュータによって構成されており、比較回
路４３において得られた６つの時点信号Ｃ１〜Ｃ６に基
づいて、３つの互いに１２０［ｄｅｇ］の位相差を有す
る５０［％］デューティの位置検出信号を得た後、その
位置検出信号を約３０［ｄｅｇ］遅らせることによりイ
ンバータ回路２１を構成するスイッチング素子２２〜２
７のベースに加える転流信号を得るようになっている。
また、負荷の増大等に伴いブラシレスモータ３５の巻線
３５Ｕ、３５Ｖ、３５Ｗに過大な電流が流れるのを防ぐ
ため、負側電源線２０から抵抗１９の両端電圧を入力す
ることにより直流電流値Ｉを検出し過電流に対し保護す
るようになっている。

【００２２】次に、誘起電圧がそのゼロクロス電圧レベ
ル（端子電圧におけるＥ／２の電圧値）付近において平
坦部を有するブラシレスモータ３５を駆動する場合にお
ける本実施例の作用について図２及び図３を参照して説
明する。

【００２３】ブラシレスモータ３５の端子電圧波形と位
置検出信号波形を示す図２において、６０［ｄｅｇ］の
角度幅を有する区間Ｍ１〜Ｍ６は１つの通電区間を表し
ている。すなわち、各通電区間においては、インバータ
回路２１を構成するスイッチング素子２２〜２４（以
下、正側スイッチング素子と称す）の何れか１つのみが
オンするとともに、スイッチング素子２５〜２７（以
下、負側スイッチング素子と称す）のうち正側スイッチ
ング素子とは異なる相の１つがオンする。そして、ロー
タの回転位置を示す位置検出信号の位相を約３０［ｄｅ
ｇ］遅れせてつくられる転流信号に従って、各スイッチ
ング素子２２〜２７が、１２０［ｄｅｇ］間オン、２４
０［ｄｅｇ］間オフのオンオフ周期で制御されることに
より、ブラシレスモータ３５の巻線３５Ｕ、３５Ｖ、３
５Ｗが互いに１２０［ｄｅｇ］の位相差をもって順次繰
り返し通電されてブラシレスモータ３５が回転駆動され
る。なお、端子電圧の区間Ｍ１及びＭ４の開始時に見ら
れる幅の狭いパルスは、ブラシレスモータ３５の巻線３
５Ｕ、３５Ｖ、３５Ｗのインダクタンスに蓄えられたエ
ネルギーが消滅するまでの間、還流ダイオード２８〜３
３のうち特定のものがオンするために生じる。

【００２４】さて、誘起電圧がそのゼロクロス電圧レベ
ルすなわちＥ／２の端子電圧付近において平坦部を有す
るブラシレスモータ３５を駆動する場合には、図２に示
すように、端子電圧に誘起電圧が現れる区間Ｍ１及び区
間Ｍ４において、誘起電圧波形の平坦部の中央位置で位
置検出信号の立上り又は立下りを検出したときに、最適
な転流を行うことができる。そこで、その位置検出信号
の検出方法について、Ｕ相の区間Ｍ１のゼロクロス点付
近を拡大して示す図３を参照して具体的に説明する。

【００２５】まず、基準電圧発生回路１５を構成する抵
抗１６〜１８を適当な値に選択することによって、第１
の基準電圧ＶＲ１と第２の基準電圧ＶＲ２を夫々（Ｅ／
２＋ｅ）と（Ｅ／２−ｅ）に設定（実際には比較回路４
３に適した電圧まで降圧して設定）する。ここで電圧ｅ
としては、全運転周波数領域において、ブラシレスモー
タ３５の誘起電圧の大きさに比べて十分に小さい値を用
いる。

【００２６】図３において、ブラシレスモータ３５の端
子電圧ＶU に現れる誘起電圧が、Ｅ／２よりも小さい値
から徐々に増加して、時刻ｔ１（第２の時点）において
第２の基準電圧ＶＲ２と交差すると、比較回路４３から
出力される第２の時点信号Ｃ４がロウレベルからハイレ
ベルへと変化し、その後誘起電圧がゼロクロス電圧レベ
ルであるＥ／２の電圧値に達すると、一定の角度幅θに
対応する時間Ｆの間、誘起電圧がＥ／２の電圧値に止ま
る。その後は、誘起電圧が再び増加に転じ、やがて時刻
ｔ３（第１の時点）において第１の基準電圧ＶＲ１と交
差すると、比較回路４３から出力される第１の時点信号
Ｃ１がロウレベルからハイレベルへと変化する。

【００２７】一方、制御回路４４では、このようにして
得られた時点信号Ｃ１、Ｃ４の立上り時刻ｔ１、ｔ３の
中間時刻ｔ２を演算により求めるとともに、その時刻を
位置検出信号の立上り時点として、その時点から位相を
３０［ｄｅｇ］遅らせた転流信号をつくり、インバータ
回路２１を構成するスイッチング素子２２〜２７のベー
スに印加する。この場合、端子電圧ＶU に現れる誘起電
圧がＥ／２の電圧値に到達する前の傾きと、Ｅ／２の電
圧値から増加し始めたときの傾きは略等しく、また、電
圧ｅはブラシレスモータ３５の誘起電圧の大きさに比べ
て十分に小さく設定されているので、上記時刻ｔ１、ｔ
３の中間時刻ｔ２は、誘起電圧の平坦部の略中央位置に
相当している。

【００２８】以上のように、本実施例によれば、誘起電
圧がそのゼロクロス電圧レベルすなわちＥ／２の端子電
圧において平坦部を有するブラシレスモータ３５を駆動
する場合であっても、（Ｅ／２＋ｅ）と（Ｅ／２−ｅ）
の２つの基準電圧と端子電圧とを比較することにより、
上記ブラシレスモータ３５にとっての本来のゼロクロス
点である誘起電圧の平坦部の中間位置を位置検出信号の
変化点として検出することができるので、常に安定した
駆動が可能となり、低騒音、低振動の運転を行うことが
できる。また、電圧ｅを誘起電圧の大きさに比べて十分
に小さく選ぶことにより、基準電圧をゼロクロス電圧レ
ベル（＝Ｅ／２）の近傍に設定できるので、位置検出信
号の位相誤差を小さくすることができる。

【００２９】次に、本発明の第２実施例について図４を
参照して説明する。なお、図４において図１と同一構成
部分には同一符号を付して説明を省略し、異なった構成
部分についてのみ説明する。

【００３０】駆動装置の電気的構成を示す図４におい
て、比較回路４５は、後述する基準電圧切り換え回路４
６から与えられる基準電圧ＶＲと、電圧検出回路３６に
おいて検出されたブラシレスモータ３５の各相端子電圧
ＶU 、ＶV 、ＶW とを内部に有する３個の比較器によっ
て比較し、ハイレベル又はロウレベルを有する６つの時
点信号Ｃ１〜Ｃ６を得て、制御回路４４に対して出力す
るようになっている。すなわち、第１の時点信号である
Ｃ１〜Ｃ３は夫々、第１の基準電圧ＶＲ１に等しい基準
電圧ＶＲと端子電圧ＶU 、ＶV 、ＶW との比較による時
点信号、第２の時点信号であるＣ４〜Ｃ６は夫々、第２
の基準電圧ＶＲ２に等しい基準電圧ＶＲと端子電圧ＶU
、ＶV 、ＶW との比較による時点信号である。

【００３１】切り換え手段としての基準電圧切り換え回
路４６は、基準電圧発生回路１５においてつくられた第
１の基準電圧ＶＲ１と第２の基準電圧ＶＲ２とを入力
し、通電区間と比較回路４５から出力される時点信号Ｃ
１〜Ｃ６に応じて何れか一方の基準電圧を選択して、比
較回路４５に対し基準電圧ＶＲとして出力するように構
成されている。すなわち、例えばＵ相において、端子電
圧ＶU に現れる誘起電圧が増加する通電区間Ｍ１（図２
参照）では、最初に第２の基準電圧ＶＲ２を基準電圧Ｖ
Ｒとして選択し、比較回路４５において基準電圧ＶＲ
（＝ＶＲ２）と誘起電圧とが交差して時点信号Ｃ４がロ
ウレベルからハイレベルへと変化した後は、基準電圧Ｖ
Ｒ１を基準電圧ＶＲとして選択して比較回路４５へ出力
するするようになっている。また、端子電圧に現れる誘
起電圧が減少する通電区間Ｍ４（図２参照）において
は、最初に第１の基準電圧ＶＲ１を基準電圧ＶＲとして
選択し、比較回路４５において基準電圧ＶＲ（＝ＶＲ
１）と誘起電圧とが交差して時点信号Ｃ１がハイレベル
からロウレベルへと変化した後は、第２の基準電圧ＶＲ
２を基準電圧ＶＲとして選択して比較回路４５へ出力す
るするようになっている。

【００３２】このような構成によれば、基準電圧切り換
え回路４６が、通電区間及び時点信号Ｃ１〜Ｃ６の状態
に応じて、第１の基準電圧ＶＲ１と第２の基準電圧ＶＲ
２とを適宜切り換えて１つの基準電圧ＶＲとして比較回
路４５へ出力するので、比較回路４５においては、各相
について１つの比較器がその基準電圧ＶＲと各相の端子
電圧とを比較することにより、第１及び第２の基準電圧
ＶＲ１、ＶＲ２に対応した第１及び第２の時点信号Ｃ１
〜Ｃ３及びＣ４〜Ｃ６を得ることができる。また、この
時点信号Ｃ１〜Ｃ６から位置検出信号を生成する制御回
路４４の動作は前述した第１実施例と同様である。

【００３３】従って、本実施例によれば、誘起電圧がそ
のゼロクロス電圧レベルすなわちＥ／２の端子電圧にお
いて平坦部を有するブラシレスモータ３５を駆動する場
合であっても、より少ない比較器（本実施例では相数に
等しい３個）を用いて正しい位置検出信号を得ることが
でき、以て駆動装置１１のコストを低減することができ
る。

【００３４】次に、本発明の第３実施例について図５乃
至図８を参照して説明する。なお、図５において図１と
同一構成部分には同一符号を付して説明を省略し、異な
った構成部分についてのみ説明する。

【００３５】駆動装置の電気的構成を示す図５におい
て、基準電圧発生回路４７は、分圧用の抵抗１６〜１８
が直列に接続されており、これらの抵抗値は、その抵抗
１６と抵抗１７との共通接続点の電圧ＶＲ１が（Ｅ／２
＋ｅ）となるように設定されている。この基準電圧ＶＲ
１は比較回路４８へ与えられる。

【００３６】比較回路４８は、各相毎に１つの比較器を
備えており、基準電圧ＶＲ１と電圧検出回路３６におい
て検出されたブラシレスモータ３５の各相の端子電圧Ｖ
U 、ＶV 、ＶW とを比較して、ハイレベル又はロウレベ
ルを有する３つの時点信号Ｃ１〜Ｃ３を得て、制御回路
４９に対して出力するようになっている。また、制御回
路４９は、比較回路４８において得られた時点信号Ｃ１
〜Ｃ３と後述する角度幅θとに基づいて位置検出信号を
得た後、その位置検出信号を約３０［ｄｅｇ］遅らせる
ことにより転流信号を得るようになっている。

【００３７】さて、上記構成を有する駆動装置１１によ
って、誘起電圧がそのゼロクロス電圧レベルにおいて平
坦部を有するブラシレスモータ３５を駆動する場合にお
ける本実施例の作用について図６乃至図８も参照して説
明する。

【００３８】図８に示すブラシレスモータ３５の誘起電
圧波形において、そのゼロクロス電圧レベル付近に存在
する平坦部は、前述したようにモータ構造に起因して生
じるので、回転数にはほとんど依存せず略一定の角度幅
θ［ｄｅｇ］を有する。そこで、予めこの角度幅θ［ｄ
ｅｇ］を測定しておき、制御回路４９にパラメータとし
て設定する。

【００３９】上記ブラシレスモータ３５を駆動したとき
の端子電圧波形、基準電圧ＶＲ１、及び位置検出信号波
形は図６に示す通りであり、前述したように、誘起電圧
波形の平坦部の中央位置で位置検出信号の立上り又は立
下りを検出したときに、最適な転流を行うことができ
る。そこで、その検出方法について区間Ｍ１及び区間Ｍ
４のゼロクロス点付近を拡大して示す図７を参照してＵ
相について具体的に説明する。

【００４０】比較回路４８は、区間Ｍ１においては、時
刻ｔ３においてＵ相端子電圧ＶU が基準電圧ＶＲ１と交
差すると、時点信号Ｃ１がロウレベルからハイレベルへ
と変化し、区間Ｍ４においては、時刻ｔ４においてＵ相
端子電圧ＶU が基準電圧ＶＲ１と交差すると時点信号Ｃ
１がハイレベルからロウレベルへと変化する。

【００４１】この時点信号Ｃ１が入力される制御回路４
９は、予めパラメータとして有する前述した誘起電圧の
平坦部の角度幅θ［ｄｅｇ］を、回転周波数の周期［ｓ
ｅｃ］を３６０［ｄｅｇ］として時間Ｆ［ｓｅｃ］に換
算する。そして、区間Ｍ１においては、時刻ｔ３からＦ
／２の時間だけ前の時刻ｔ２を演算により求め、区間Ｍ
４においては、時刻ｔ４からＦ／２の時間だけ後の時刻
ｔ５を演算により求め、その時点をもってＵ相の位置検
出信号の立上りと立下りを検出している。そして、この
ようにして求めた位置検出信号の変化時点ｔ２、ｔ５
は、ブラシレスモータ３５の誘起電圧波形の平坦部の略
中央位置に相当している。

【００４２】このように、本実施例によれば、誘起電圧
がそのゼロクロス電圧レベルすなわちＥ／２の端子電圧
において平坦部を有するブラシレスモータ３５を駆動す
る場合において、予めその平坦部の角度幅θを測定し、
制御回路４９にパラメータとして設定するので、端子電
圧と比較される基準電圧値が１つだけであっても、その
時点信号を、その角度幅θに相当する時間Ｆの１／２だ
けずらすことによって正しい位置検出信号を得ることが
できる。また、比較回路４８の有する比較器は相数と同
じ３個のみで構成できるので、駆動装置１１のコストを
低減することができる。

【００４３】次に、本発明の第４実施例について図９及
び図１０を参照して説明する。なお、図９において図１
と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略し、異
なった構成部分についてのみ説明する。

【００４４】駆動装置の電気的構成を示す図９におい
て、比較回路５０は、Ｕ相については、基準電圧発生回
路１５においてつくられた第１及び第２の基準電圧ＶＲ
１、ＶＲ２と、電圧検出回路３６において検出されたブ
ラシレスモータ３５のＵ相端子電圧ＶU とを内部に有す
る２個の比較器によって比較して、第１及び第２の時点
信号Ｃ１、Ｃ４を得る。また、Ｖ相とＷ相については、
基準電圧ＶＲ１とブラシレスモータ３５のＶ相及びＷ相
端子電圧ＶV 、ＶW とを内部に有する夫々１個づつの比
較器によって比較して、時点信号Ｃ２及びＣ３を得る。
そして、これら４つの時点信号Ｃ１〜Ｃ４が制御回路５
１に対して出力されるように構成されている。

【００４５】制御回路５１は、Ｕ相については、比較回
路５０においてＵ相に関し得られた第１及び第２の時点
信号Ｃ１、Ｃ４に基づいて位置検出信号を得、Ｖ相とＷ
相については、比較回路５０においてＶ相とＷ相に関し
得られた夫々１つの時点信号Ｃ２、Ｃ３と、Ｕ相に関す
る時点信号Ｃ１、Ｃ４とに基づいて位置検出信号を得る
ように構成されている。

【００４６】さて、上記構成を有する駆動装置１１によ
って、誘起電圧がそのゼロクロス電圧レベルにおいて平
坦部を有するブラシレスモータ３５を駆動する場合にお
ける本実施例の作用について、区間Ｍ１（図２参照）を
例に図１０も参照して説明する。

【００４７】まず、Ｕ相の位置検出信号については、第
１実施例において図３を参照して説明した動作と同様
に、比較回路５０において、第１及び第２の基準電圧Ｖ
Ｒ１、ＶＲ２とＵ相端子電圧ＶU とを夫々比較して第１
及び第２の時点信号Ｃ１、Ｃ４を得た後、制御回路５１
において、その時点信号Ｃ１、Ｃ４の変化時刻ｔ１、ｔ
３の中間時刻ｔ２を演算により求めればよい。その際、
時点信号Ｃ１とＣ４の立上り位置の時間間隔ｔを（ｔ３
−ｔ１）により求めておく。この時間間隔ｔは、その回
転数における誘起電圧の平坦部の時間幅に略等しく、他
の相の位置検出信号を生成するために用いられる。

【００４８】一方、Ｖ相とＷ相においては、比較回路５
０において１つの基準電圧ＶＲ１とＶ相及びＷ相端子電
圧ＶV 、ＶW とを夫々比較して時点信号Ｃ２、Ｃ３を得
た後、制御回路５１において、時点信号Ｃ２、Ｃ３夫々
の変化時刻ｔ５、ｔ７からｔ／２の時間だけ前の時刻ｔ
４、ｔ６を演算により求め、その時刻をＶ相とＷ相の位
置検出信号の立上り位置として、その位置から位相を３
０［ｄｅｇ］遅らせた転流信号を生成する。なお、この
場合に用いる平坦部の時間幅ｔは、最も新しく得られた
Ｕ相の時点信号Ｃ１、Ｃ４に基づいて演算された値、又
はその演算された時間幅ｔを複数周期分について平均し
た値を使用する。

【００４９】以上のように、本実施例によれば、誘起電
圧がそのゼロクロス電圧レベルすなわちＥ／２の端子電
圧において平坦部を有するブラシレスモータ３５を駆動
する場合において、任意の１相については（Ｅ／２＋
ｅ）と（Ｅ／２−ｅ）の値を夫々有する第１及び第２の
基準電圧と端子電圧とを比較することにより、誘起電圧
の平坦部の中間位置を位置検出信号の変化点として検出
し、他の相については、１つの基準電圧と端子電圧とを
比較して得た時点信号の変化点を、前記１相について得
られた第１及び第２の時点信号の時間差ｔの１／２だけ
ずらすことにより正しい位置検出信号を検出できる。ま
た、比較回路５０の比較器は相数に等しい数より１個だ
け多い４個のみで構成できるので、駆動装置のコストを
低減することができる。

【００５０】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、以下のような拡張または
変更が可能である。インバータ回路２１の出力電圧の制
御は、直流電源１２の直流電圧Ｅを変化させるＰＡＭ制
御方式の他、ＰＷＭ制御方式を用いても同様に適用でき
る。

【００５１】また、実施例３においては、基準電圧とし
て（Ｅ／２−ｅ）なる電圧値を用いても良い。同様に、
実施例４においても、Ｖ相とＷ相の基準電圧として（Ｅ
／２−ｅ）なる電圧値を用いても良い。さらに、第１の
基準電圧ＶＲ１及び第２の基準電圧ＶＲ２と、Ｅ／２と
の夫々の差は、上記では同一の電圧値ｅとしているが、
異なっていても良い。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、永久磁石を有するロータと複
数相の巻線を有するステータとを備えたブラシレスモー
タを駆動するインバータ回路と、このインバータ回路に
電力を供給する電源とを備え、比較手段において、基準
電圧発生手段で生成された第１又は第２の基準電圧と電
圧検出手段で検出されたブラシレスモータの端子電圧と
を比較して第１又は第２の時点信号を得るとともに、制
御手段において、この時点信号に基づいてブラシレスモ
ータのロータの回転位置を示す位置検出信号を得て、そ
の位置検出信号に応じて巻線への通電を制御するので、
ブラシレスモータの誘起電圧波形が正弦波と異なってい
るような場合、例えば誘起電圧波形がゼロクロス電圧レ
ベルすなわちＥ／２の端子電圧において平坦部を有する
場合であっても、ロータの回転位置を示す位置検出信号
を正しく検出することができ、ブラシレスモータを低騒
音、低振動で安定して駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すブラシレスモータの
駆動装置の電気的構成図

【図２】誘起電圧のゼロクロス電圧レベルに平坦部を有
するブラシレスモータについての端子電圧波形及び位置
検出信号波形を示す図

【図３】図２の一部分の拡大図

【図４】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図５】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図６】図２相当図

【図７】図３相当図

【図８】ブラシレスモータの誘起電圧波形を示す図

【図９】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図１０】図３相当図

【図１１】従来例を示す図１相当図

【図１２】正弦波の誘起電圧を有するブラシレスモータ
についての図２相当図

【図１３】正弦波の誘起電圧を有するブラシレスモータ
についての図３相当図

【図１４】図２相当図

【図１５】図３相当図

【符号の説明】

１、１１は駆動装置、２、３５はブラシレスモータ、
３、２１はインバータ回路、４、１２は直流電源、５、
１５、４７は基準電圧発生回路（基準電圧発生手段）、
６、３６は電圧検出回路（電圧検出手段）、７、４３、
４５、４８、５０は比較回路（比較手段）、８、４４、
４９、５１は制御回路（制御手段）、４６は基準電圧切
り換え回路（切り換え手段）である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石を有するロータと複数相の巻線
   を有するステータとを備えてなるブラシレスモータを駆
   動するインバータ回路と、 このインバータ回路に電力を供給する電源と、 前記複数相の巻線の端子電圧を検出する電圧検出手段
   と、 前記端子電圧のゼロクロス時点に対応した特定値より高
   い値の第１の基準電圧及び低い値の第２の基準電圧を発
   生する基準電圧発生手段と、 前記電圧検出手段で検出された端子電圧と前記第１及び
   第２の基準電圧とを比較し、端子電圧が第１及び第２の
   基準電圧と夫々交差する第１及び第２の時点に対応した
   第１及び第２の時点信号を得る比較手段と、 この比較手段で得られた第１及び第２の時点信号に基づ
   いて前記ロータの回転位置を示す位置検出信号を第１及
   び第２の時点の間の時点で得るとともに、その位置検出
   信号に応じて前記巻線への通電を制御する転流信号を出
   力する制御手段とを備えたことを特徴とするブラシレス
   モータの駆動装置。
2. 【請求項２】 制御手段が、第１及び第２の時点の中間
   時点に対応した位置検出信号を得るようにしたことを特
   徴とする請求項１記載のブラシレスモータの駆動装置。
3. 【請求項３】 制御手段は、複数相のうち少なくとも１
   つの相を除く他の相の位置検出信号を検出するために、
   １つの基準電圧を発生する基準電圧発生手段と１つの時
   点信号を得る比較手段とを備えることにより得た時点信
   号の時点を基準に位置検出信号を生成することを特徴と
   する請求項１記載のブラシレスモータの駆動装置。
4. 【請求項４】 特定値と第１及び第２の基準電圧との間
   の夫々の差が、ブラシレスモータの誘起電圧の大きさに
   比べ十分に小さいことを特徴とする請求項１乃至３の何
   れかに記載のブラシレスモータの駆動装置。
5. 【請求項５】 特定値と第１及び第２の基準電圧との間
   の夫々の差が、互いに略同一値であることを特徴とする
   請求項１乃至４の何れかに記載のブラシレスモータの駆
   動装置。
6. 【請求項６】 基準電圧発生手段で発生される第１及び
   第２の基準電圧を択一的に順に選択する切り換え手段を
   設け、比較手段において、この切り換え手段で選択され
   た基準電圧と電圧検出手段で検出された端子電圧とを比
   較して第１及び第２の時点信号を得るようにしたことを
   特徴とする請求項１、２、４、又は５の何れかに記載の
   ブラシレスモータの駆動装置。
7. 【請求項７】 永久磁石を有するロータと複数相の巻線
   を有するステータとを備えてなるブラシレスモータを駆
   動するインバータ回路と、 このインバータ回路に電力を供給する電源と、 前記複数相の巻線の端子電圧を検出する電圧検出手段
   と、 前記端子電圧のゼロクロス時点に対応した特定値に対し
   て所定差をもつ１つの基準電圧を発生する基準電圧発生
   手段と、 前記電圧検出手段で検出された端子電圧と前記基準電圧
   とを比較し、端子電圧が基準電圧と交差する時点に対応
   した時点信号を得る比較手段と、 この時点信号と予め測定されたブラシレスモータの誘起
   電圧波形とに基づいて位置検出信号を得るとともに、そ
   の位置検出信号に応じて前記巻線への通電を制御する転
   流信号を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする
   ブラシレスモータの駆動装置。