JPH11206175A

JPH11206175A - ブラシレスモータの制御方法

Info

Publication number: JPH11206175A
Application number: JP10012118A
Authority: JP
Inventors: Izumi Yamamoto; 泉山本
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1998-01-06
Filing date: 1998-01-06
Publication date: 1999-07-30
Anticipated expiration: 2018-01-06
Also published as: JP3812613B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ブラシレスモータの起動制御において、負荷
大にかかわらず、確実に、かつスムーズな起動を可能に
する。【解決手段】ブラシレスモータ４の制御回路１０は起
動シーケンスに先だって回転子の位置決めを行う。ブラ
シレスモータ４をコンプレッサモータとして利用する場
合、吐出温度や吸入温度によってその負荷状態を検出
し、この負荷状態に応じて位置決めを複数回行う。負荷
が大きいときには２回を越える複数回の位置決め処理を
実行し、回転子を逆回転させて当該起動シーケンスのス
タートの手前（つまり最後の通電タイミングの位置）と
し、当該起動シーケンスの開始から回転子の確実な、か
つスムーズな起動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電気冷蔵庫、空気
調和機および除湿器等の圧縮機（コンプレッサ）のモー
タとして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）の起動制御技術に係り、特に
詳しくは回転子（ロータ）の起動を確実に、かつスムー
ズに行えるようにした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を制御するに
は、例えば図９に示すように、交流電源１をＡＣ／ＤＣ
変換部２で所定の直流電源に変換し、この直流電源をス
イッチング・モジュール部３のトランジスタＵａ，Ｖ
ａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚでスイッチングしてブラシレスモ
ータ（ＤＣＭ）４の電機子巻線に供給する。また、ブラ
シレスモータ４の起動に際し、制御回路５は予め決めた
起動シーケンスにしたがって前記スイッチング・モジュ
ール部３を駆動するための駆動信号を駆動回路７に出力
し、トランジスタＵａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚを所定
にオン、オフ駆動する。

【０００３】前記起動シーケンスではブラシレスモータ
４の電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの通電切り替え順が決められ
おり、ブラシレスモータ４が三相四極モータである場合
図１０および図１１の丸内数字１ないし６の順（１サイ
クル）で通電切り替えを行うように、トランジスタＵ
ａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚをオン、オフ駆動する。図
１０および図１１の波線矢印に示すように、電機子巻線
Ｕ，Ｖ，Ｗの通電を順次切り替え、かつ繰り返すことに
より、ブラシレスモータ４を起動、回転させることがで
きる。なお、この起動、回転制御について既に公知であ
ることから、詳細な説明は省略する。ところで、前記ブ
ラシレスモータ４の起動に際して、回転子を位置決めし
ないと、振動を伴った不安定な起動となり易いために、
予め位置決めを行っている。この回転子の位置決めは、
三相四極モータの場合少なくとも２回の通電切り替えを
行う必要があり、つまり２回通電を切り替えれば回転子
を位置決めすることが可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記ブラシレ
スモータの制御方法において、回転子の位置決めを行っ
ても、起動失敗や起動時の振動大が起こることがある。
例えば、電気冷蔵庫のコンプレッサのモータにおいて
は、圧縮工程があるために１回転中の負荷変動が大き
く、回転停止した際回転子の位置がほぼピストンの仮死
点付近（圧縮工程直前）で停止する。そのため、起動直
後には圧縮工程に入り、つまりブラシレスモータ４にか
かる負荷が大きくなり、起動が円滑に行われない。そこ
で、前述したように、起動に際して位置決めを行ってい
るが、回転子の回転方向が常に同じ方向とは限らず、し
かも２回通電による位置決めによる回転子の位置が常に
同一箇所とは限らない。したがって、前述した位置決め
制御による回転子の位置が必ずしも圧縮工程直前以外と
ならず、また電気冷蔵庫の製造段階での誤差によっても
その位置決めが圧縮工程直前付近になってしまうことが
ある。このように、これまでの位置決め制御方法にあっ
ては、確実に圧縮工程直前で回避することができないこ
ともあり、また圧縮工程をスムーズに乗り切れる位置決
めがなされないこともある。これらの理由により、前記
のような起動失敗や起動時の振動大の原因になってい
る。

【０００５】この発明は前記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は負荷変動にかかわらず、起動を確実に
行うことができ、しかもその起動をスムーズに行うこと
ができ、起動失敗や起動時の振動大を防止するブラシレ
スモータの制御方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明はブラシレスモータの起動に際しては同ブ
ラシレスモータの回転子を予め位置決めし、しかる後当
該起動シーケンスにしたがって前記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
方法において、前記回転子の位置決めを複数回の通電切
り替えによって行うとともに、該複数回の通電切り替え
により前記回転子を通常の回転と逆方向に回転して位置
決めし、しかる後前記起動シーケンスにしたがって起動
するようにしたことを特徴としている。

【０００７】この発明はブラシレスモータの起動に際し
ては同ブラシレスモータの回転子を予め位置決めし、し
かる後当該起動シーケンスにしたがって前記ブラシレス
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
タの制御方法において、前記ブラシレスモータを三相四
極モータとし、６回の通電切り替えを１サイクルとして
いる場合、当該起動シーケンスの３番目の通電切り替え
から逆順に４回の通電を行うことにより前記回転子を逆
回転して位置決めし、該４回の位置決めした後前記起動
シーケンスにしたがって起動するようにしたことを特徴
としている。

【０００８】前記回転子を逆方向に回転させて位置決め
する際、前記回転子の回転角を所定値以下にするとよ
い。また、前記ブラシレスモータをコンプレッサのモー
タとして利用する場合、前記コンプレッサの吐出圧力あ
るいは吸入圧力を検出し、該検出圧力により前記コンプ
レッサのモータの負荷状態を予測するとともに、該予測
負荷状態に応じて前記回転子の位置決め回数を決定し、
少なくとも前記予測した負荷が大きいほど、前記位置決
め回数を増やして前記回転子の逆回転角度を大きくする
とよい。

【０００９】さらに、前記予測した負荷が大きい場合、
前記コンプレッサのモータの通電時間を長くし、あるい
は通電電流を大きくするとよい。さらにまた、前記予測
した負荷が大きい場合、前記位置決め回数のうち、最初
の位置決め動作時間を２回目以降の位置決め時間より長
くし、あるいは１回目および２回目の位置決め動作時間
を３回目以降の位置決め時間よりも長くするとよい。

【００１０】

【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８を参照して詳細に説明する。なお、図中、
図９と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。この発明のブラシレスモータの制御方法は、回転子
の位置決めに際して確実に逆回転させ、かつ機械角で１
８０度以下だけ回転させるように、位置決めを複数回当
該起動シーケンスと逆に行えば、常に回転子の位置を確
実に決めることができることに着目し、例えばブラシレ
スモータが三相四極モータであれば、当該起動シーケン
スにおける最初の通電から３回目の通電に遡って通電を
４回逆に繰り返し、当該起動シーケンスの１サイクルの
最後の通電を回転子の位置決めとする。

【００１１】例えば、電気冷蔵庫のコンプレッサの場
合、回転停止時に圧縮工程直前で回転子が停止する可能
性が極めて高いが、前述した位置決めによって機械角で
１８０度以下だけ逆回転させることにより、位置決めが
確実に圧縮工程からはずれ、かつ起動において圧縮工程
に入るまで時間的余裕をもたせることができ、圧縮工程
に入るときには回転子にある程度の慣性が生じ、圧縮工
程をスムーズに乗り切ることができる。

【００１２】そのために、図１に示すように、この発明
のブラシレスモータの制御方法が適用される制御装置
は、図９に示す制御回路５の機能の他に、ブラシレスモ
ータ４の起動に際して複数回の位置決め、かつ同複数回
の位置決め動作時の回転を逆回転して機械角で１８０度
以下とするためにスイッチング・モジュール部３のトラ
ンジスタＵａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚをオン、オフす
る駆動信号を出力する制御回路（マイクロコンピュー
タ）１０を備えている。

【００１３】次に、前記構成の制御装置の動作を図２の
フローチャート図、図３ないし図７のモータ模式図およ
び図８のモータ電流波形図を参照して説明する。まず、
ブラシレスモータ４の起動を行うが、この起動に際して
ブラシレスモータ４の負荷状態、つまり１回転中の負荷
変動が大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１）。例
えば、圧縮機１の吐出圧力や吸入圧力センサ等によって
検出した圧力をもとにして負荷状態を予測する。この場
合、予め経験的に求め、あるいは今回の起動前の回転制
御時において検出した１回転中の圧力の変化により負荷
状態を予測する。ブラシレスモータ４が電気冷蔵庫のコ
ンプレッサモータであれば、１回転中に負荷大の圧縮工
程があるため、その負荷変動が大きいと判断してステッ
プＳＴ２に進み、回転子の位置決め（第１の位置決め）
処理を実行する。

【００１４】第１の位置決め処理は、図３の波線矢印に
示すように、電流を電機子巻線ＶからＷに流す。これ
は、ブラシレスモータ４を三相四極モータとし、かつ当
該起動シーケンスの１サイクル（６回通電切り替え）を
図１０および図１１としている場合、３番目の通電に相
当する（図１０参照）。続いて、第２の位置決め処理を
実行し（ステップＳＴ３）、この位置決め処理は、図４
の波線矢印に示すように、電流を電機子巻線ＵからＷに
流す。これは、第１の位置決め処理と同様の処理であ
り、当該起動シーケンスの２番目の通電に相当する（図
１０参照）。続いて、第３の位置決め処理を実行し（ス
テップＳＴ４）、この位置決め処理は、図５の波線矢印
に示すように、電流を電機子巻線ＵからＶに流す。これ
は、第１および第２の位置決め処理と同様の処理であ
り、当該起動シーケンスの最初の通電に相当する（図１
０参照）。続いて、第４の位置決め処理を実行し（ステ
ップＳＴ５）、この位置決め処理は、図６の波線矢印に
示すように、電流を電機子巻線ＷからＶに流す。これ
は、第１ないし第３の位置決め処理と同様の処理であ
り、当該起動シーケンスの最後の通電に相当する（図１
１参照）。

【００１５】このようにして、４回の位置決め処理によ
って当該起動シーケンスの通電切り替え順と逆の順で通
電切り替えを行うことから、回転子を確実に逆回転させ
ることができ、しかも当該起動シーケンスの最後の通電
切り替え時点となり、次のステップＳＴ６における起動
シーケンスの開始がスムーズに行われる（図７参照）。
また、圧縮機モータに適用している場合、前記４回の位
置決め処理により回転子に結合されているクランクの位
置が仮死点よりほぼ−９０度（機械角）とし、つまり回
転子を圧縮工程直前から−９０度に位置決めすることが
可能である。

【００１６】続いて、次のステップＳＴ６において当該
起動シーケンスの開始により電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの通
電を従来同様に順次切り替える（図１０および図１１参
照）。したがって、回転子がスムーズに回転し、かつ圧
縮工程に入るまでには十分に加速され（十分な慣性をも
たせ）、つまり圧縮工程を乗り切ることができ、起動失
敗がなくなる。このことから、電気冷蔵庫以外のコンプ
レッサ、ロータリ、スクロール等にあっても、停止位置
は同様の傾向にあることから、この発明を適用すると効
果的である。

【００１７】ところで、前記実施例では、圧縮機の吐出
圧力や吸入圧力をセンサで検出し、この圧力が大きいと
きには負荷大と判断し、４回の位置決め処理によって回
転子の位置決めを行っている。しかし、１回転中の負荷
変動が小さく、つまり負荷が軽い場合、前述の４回の位
置決め処理を行う必要がないことから、ステップＳＴ１
からＳＴ４ステップＳＴ４に進み、２回の位置決め処理
を実行する。すなわち、ブラシレスモータ４が三相四極
モータである場合、２回の位置決めによって回転子を確
実に位置決めすることができ、つまり当該起動シーケン
スの開始時にスムーズとなる位置とすることができるか
らである。

【００１８】また、負荷状態の予測方法としては、例え
ば圧縮機によって冷媒を循環する配管の温度を検出し、
この温度による負荷状態を予測するようにしてもよく、
その他には単に電源投入後の最初の起動や除霜動作終了
後の最初の起動等から起動特性を予測し、つまりコンプ
レッサを搭載した機器の起動特性から負荷を予測するよ
うにしてもよい。

【００１９】さらに、前述した複数回の位置決めのため
に電流を所定電機子巻線に流した際、つまり励磁をかけ
た際に回転子の振動が生じる。つまり、回転子はステー
タ磁束の向きと釣り合う位置まで移動するが、このとき
回転子が行き過ぎたり、逆に戻るような動きをする。図
８に示すように、２回の位置決めを行った場合における
電機子巻線の電流波形から明かなように、１回目の位置
決めによる振動が大きく、２回目の位置決めによる振動
が小さい。すなわち、第１の位置決め動作では回転子が
最大９０度移動する可能性があるが、第２以降の位置決
め動作では３０度しか移動しないからである。

【００２０】そこで、最初の位置決め処理（第１の位置
決め処理；ステップＳＴ２）の時間を長くし、つまり第
１ないし第４の位置決め動作を同一とするのでなく、例
えば第１の位置決め動作を８００ｍｓｅｃとし、第２な
いし第４の位置決め動作を４００ｍｓｅｃとする。これ
により、２回目以降の位置決め処理の時間を短縮するこ
とができる。なお、第１の位置決め動作時間を長くする
代わりに、通電電流を大きくするようにしてもよい。

【００２１】また、第１の位置決め動作だけなく、第２
の位置決め動作も長くしてもよい。すなわち、回転子の
位置によっては、第１の位置決め処理により回転子が僅
かしか動かないこともあり、例えば回転子の磁極がステ
ータ磁束の谷間の位置になっている場合もあるからであ
る。この場合、第１の位置決め動作によって回転子の動
きが小さくとも、第２の位置決め動作も８００ｍｓｅｃ
と長く行われるため、回転子を確実に回転させることが
できる。

【００２２】一方、ブラシレスモータ４の負荷が小さい
場合、ステップＳＴ４，ＳＴ５の２回の位置決め処理の
み実行するが、前記負荷大ということはないことから、
２回の位置決め動作は４００ｍｓｅｃでよい。しかし、
負荷が中途半端、つまり大小判断の境界にある場合も考
えられる。そこで、第３の位置決め処理における位置決
め動作を８００ｍｓｅｃとし、第４の位置決め処理にお
ける位置決め動作を４００ｍｓｅｃにしてもよい。

【００２３】

【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うち請求項１の発明によると、
ブラシレスモータの起動に際して回転子を位置決めする
ブラシレスモータの制御方法において、前記回転子の位
置決めを複数回の通電切り替えによって行うとともに、
該複数回の通電切り替えにより前記回転子を通常の回転
と逆方向に回転して位置決めし、しかる後前記起動シー
ケンスにしたがって起動するようにしたので、１回転中
に負荷変動がある場合でも、複数回の位置決めによって
負荷大直前への位置決めを回避することができ、つまり
起動直後に回転子が負荷大になることもなく、したがっ
て負荷変動にかかわらず、起動を確実に行うことがで
き、しかもその起動をスムーズに行うことができ、起動
失敗や起動時の振動大を防止するという効果がある。

【００２４】請求項２記載の発明によると、ブラシレス
モータの起動に際して回転子を位置決めするブラシレス
モータの制御方法において、前記ブラシレスモータを三
相四極モータとし、６回の通電切り替えを１サイクルと
している場合、当該起動シーケンスの３番目の通電切り
替えから逆順に４回の通電を行うことにより前記回転子
を逆回転して位置決めし、該４回の位置決めした後前記
起動シーケンスにしたがって起動するようにしたので、
例えば起動シーケンスのスタート位置を１回転中の負荷
大直前以外にすることにより、起動直後の回転子にかか
る負荷が大きくなることもなく、したがって負荷変動に
かかわらず、起動を確実に行うことができ、しかもその
起動をスムーズに行うことができ、起動失敗や起動時の
振動大を防止するという効果がある。

【００２５】請求項３記載の発明によると、請求項１に
おいて前記回転子を逆方向に回転させて位置決めする
際、前記回転子の回転角を所定値以下としたので、請求
項１の効果に加え、所定値を機械角で最大１８０度とす
ることにより、１回転中の負荷大直前を回避して位置決
めすることができ、したがって請求項１の効果をより確
実なものとすることができる。

【００２６】請求項４記載の発明によると、請求項１に
おいて前記ブラシレスモータをコンプレッサのモータと
して利用する場合、前記コンプレッサの吐出圧力あるい
は吸入圧力を検出し、該検出圧力により前記コンプレッ
サのモータの負荷状態を予測するとともに、該予測負荷
状態に応じて前記回転子の位置決め回数を決定し、少な
くとも前記予測した負荷が大きいほど、前記位置決め回
数を増やして前記回転子の逆回転角度を大きくするよう
にしたので、請求項１の効果に加え、例えば負荷が大き
いほど、位置決め動作における回転子の回転角度が小さ
くなるが、位置決め回数を増やすことにより回転子の回
転角度を所定にすることが可能となり、ひいては回転子
を所定位置（起動シーケンスのスタートの１つ手前）に
決めることができ、請求項１の効果をより確実なものと
することができる。

【００２７】請求項５記載の発明によると、請求項１に
おいて前記予測した負荷が大きい場合、前記コンプレッ
サのモータの通電時間を長くし、あるいは通電電流を大
きくするようにしたので、請求項４の効果に加え、回転
子が負荷大直前で停止していても、回転子を確実に逆回
転させて位置決めすることができ、つまり負荷の大きさ
の影響を受けずに位置決め動作を行うことができる（的
確な位置決めを行うことができる）。

【００２８】請求項６記載の発明によると、請求項４に
おいて前記予測した負荷が大きい場合、前記位置決め回
数のうち、最初の位置決め動作時間を２回目以降の位置
決め時間より長くし、あるいは１回目および２回目の位
置決め動作時間を３回目以降の位置決め時間よりも長く
するようにしたので、請求項４の効果に加え、負荷の大
きさに対して適応的な位置決めを行うことができ、つま
り負荷の大きさの影響を受けずに位置決め動作を行うこ
とができる（的確な位置決めを行うことができる）。

【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
略的フローチャート図。

【図３】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的モータ模式図。

【図４】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的モータ模式図。

【図５】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的モータ模式図。

【図６】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的モータ模式図。

【図７】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的モータ模式図。

【図８】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的電流波形図。

【図９】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１０】図９に示す制御装置の動作を説明するための
概略的モータ模式図。

【図１１】図９に示す制御装置の動作を説明するための
概略的モータ模式図。

【符号の説明】

３スイッチング・モジュール部４ブラシレスモータ（センサレス直流ブラシレスモー
タ）５，１０制御回路（マイクロコンピュータ）Ｕ，Ｖ，Ｗ電機子巻線Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚトランジスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラシレスモータの起動に際しては同ブ
ラシレスモータの回転子を予め位置決めし、しかる後当
該起動シーケンスにしたがって前記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
方法において、前記回転子の位置決めを複数回の通電切
り替えによって行うとともに、該複数回の通電切り替え
により前記回転子を通常の回転と逆方向に回転して位置
決めし、しかる後前記起動シーケンスにしたがって起動
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。
【請求項２】ブラシレスモータの起動に際しては同ブ
ラシレスモータの回転子を予め位置決めし、しかる後当
該起動シーケンスにしたがって前記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
方法において、前記ブラシレスモータを三相四極モータ
とし、６回の通電切り替えを１サイクルとしている場
合、当該起動シーケンスの３番目の通電切り替えから逆
順に４回の通電を行うことにより前記回転子を逆回転し
て位置決めし、該４回の位置決めした後前記起動シーケ
ンスにしたがって起動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。
【請求項３】前記回転子を逆方向に回転させて位置決
めする際、前記回転子の回転角を所定値以下とした請求
項１記載のブラシレスモータの制御方法。
【請求項４】前記ブラシレスモータをコンプレッサの
モータとして利用する場合、前記コンプレッサの吐出圧
力あるいは吸入圧力を検出し、該検出圧力により前記コ
ンプレッサのモータの負荷状態を予測するとともに、該
予測負荷状態に応じて前記回転子の位置決め回数を決定
し、少なくとも前記予測した負荷が大きいほど、前記位
置決め回数を増やして前記回転子の逆回転角度を大きく
するようにした請求項１記載のブラシレスモータの制御
方法。
【請求項５】前記予測した負荷が大きい場合、前記コ
ンプレッサのモータの通電時間を長くし、あるいは通電
電流を大きくするようにした請求項４記載のブラシレス
モータの制御方法。
【請求項６】前記予測した負荷が大きい場合、前記位
置決め回数のうち、最初の位置決め動作時間を２回目以
降の位置決め時間より長くし、あるいは１回目および２
回目の位置決め動作時間を３回目以降の位置決め時間よ
りも長くするようにした請求項４記載のブラシレスモー
タの制御方法。