JPH11318097A - ブラシレスモータの駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラシレスモータの起動失敗をなくすように
する。 【解決手段】 駆動制御装置１２は、ブラシレスモータ
１１が有する複数相の巻線１３Ｕ、１３Ｖ、１３Ｗに順
次通電するための複数のスイッチング素子１７ａ〜１７
ｆを有してなるインバータ回路１６と、各相巻線の誘起
電圧のゼロクロス点を検出して位置情報を得る位置検出
装置２４と、制御回路２０とを備えて構成される。制御
回路２０は、このＰＷＭ信号に基づいてデューティー比
制御され且つ位置情報に基づいて転流タイミングが決定
される通電信号を形成し、さらには、ブラシレスモータ
１１の始動から所定回転速度まで加速する折りに、検出
されたゼロクロス点から所定位相角ぶん移相して得られ
る転流基準角に対して、転流タイミングを進み位相とす
るように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスモータ
の始動制御について改良したブラシレスモータの駆動制
御装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年、冷蔵庫やエアコ
ンデショナにおいて、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、これをインバータ回路を備えたモー
タ駆動制御装置によって可変速駆動することが行なわれ
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）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もの場合であって
もその引出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採用されている。以
下、この種の駆動制御装置について図１０ないし図１６
を参照して説明する。

【０００４】従来の駆動制御装置の電気的構成を示す図
１０において、ブラシレスモータ１は、図示しないロー
タ（永久磁石形）と巻線２Ｕ、２Ｖ、２Ｗを有するステ
ータとから構成されている。このブラシレスモータ１の
駆動制御回路は次の構成である。交流電源ＡＣを直流化
する直流電源回路３の出力側にはインバータ回路４が出
力されている。このインバータ回路４は、概略的にスイ
ッチング素子５ａ〜５ｆを図のように３相ブリッジ接続
して構成されている。このインバータ回路４の出力端子
は前記モータ１の各巻線２Ｕ、２Ｖ、２Ｗに接続されて
いる。

【０００５】さらに、前記モータ１のロータの回転位置
情報を得るために、前記直流電源回路３からＥ／２なる
電圧値の基準電圧ＶＲを生成する基準電圧発生回路６、
巻線２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの端子電圧Ｕｖ、Ｖｖ、Ｗｖを検
出する電圧検出回路７、その端子電圧Ｕｖ、Ｖｖ、Ｗｖ
と基準電圧ＶＲとを比較して位置検出信号を得る比較回
路８ｕ及び８ｖ並びに８ｗ、その位置検出信号に応じて
転流タイミングが決定される通電信号を出力する制御回
路９を備えている。この制御回路９は、マイクロコンピ
ュータ９ａやＰＷＭ回路９ｂを備えて構成されて折り、
そのマイクロコンピュータ９ａにはモータ１の起動制御
及びその後の速度制御を行なうためのプログラムを保有
しており、このプログラムに従って各巻線２Ｕ、２Ｖ、
２Ｗに対する転流制御や、デューティー比制御を行なう
ものである。

【０００６】例えば、図１１（ａ）に示すタイミング
で、各スイッチング素子５ａ〜５ｆをオンオフ制御する
ことにより、図１１（ｂ）に示すように各巻線２Ｕ、２
Ｖ、２Ｗに対する通電電流の方向が切り替わり、もって
ロータが回転する。なお、このスイッチング素子５ａ〜
５ｆのオンオフ指令をそれぞれ通電信号Ｓ５ａ〜Ｓ５ｆ
という。

【０００７】一方、各相巻線２Ｕ、２Ｖ、２Ｗには、ロ
ータの回転により、図１２（ａ）に示すように誘起電圧
が発生する。この誘起電圧の位相はロータの特定部の回
転位相と同期するものであり、この誘起電圧の位相を検
出することによりロータの回転位置が判るものである。
この場合、通常は、各相誘起電圧のゼロクロス点から電
気角で３０°遅れて各相巻線に通電する。なお、Ｕ相の
場合を図１２（ｂ）に示す（ＰＷＭ成分を省略してい
る）。

【０００８】ここで、ＰＷＭ波形が重畳されていない場
合のＵ相巻線２Ｕの端子電圧を見た場合、図１３に示す
ように上記印加電圧と誘起電圧とが重畳した波形とな
る。しかして、上記構成においては、基準電圧発生回路
６の基準電圧ＶＲと巻線２Ｕの端子電圧とを比較回路８
ｕ、８ｖ、８ｗにより比較して、端子電圧が基準電圧Ｖ
Ｒを超えたところで比較回路８ｕ、８ｖ、８ｗの出力が
変化し、この変化点を誘起電圧のゼロクロス点として検
出する。

【０００９】そして、このゼロクロス点から電気角で３
０°遅れた転流基準角Ｔｋで巻線２Ｕに電圧を印加する
ように制御する。つまり、各相巻線２Ｕ、２Ｖ、２Ｗに
対する通電角は１２０°であるから、誘起電圧位相と巻
線２Ｕに対する通電電圧位相とを同位相とするには、ゼ
ロクロス点からその通電角１２０°に応じた位相角（電
気角で３０°）移相したところに転流基準角Ｔｋが得ら
れる。この転流基準角Ｔｋでの転流タイミングが好まし
い。このときこの転流基準角Ｔｋに対して転流タイミン
グは進み角「０」といえる。

【００１０】ところで、実際には、図１４に示すよう
に、デューティー比制御されるから、スイッチング素子
５ａ〜５ｆのオン期間しか電圧を検出できないものであ
る。この場合のＰＷＭ周波数は、従来、冷蔵庫のコンプ
レッサモータとして使用される場合、１．７ｋＨｚ程度
であり、またこの場合ソフトスタート制御（回転を徐々
に上げる制御であり、デューティー比を徐々に高くして
いる）を行なっている。図１５には、誘起電圧が現れる
電気角範囲Ｔ６０（６０°範囲）を拡大して示してお
り、同図（ａ）は回転速度が１０ｒ．ｐ．ｓ（１秒当た
りの回転数、１ｒ．ｐ．ｓ＝６０ｒ．ｐ．ｍ）の場合、
同図（ｂ）は回転速度が２０ｒ．ｐ．ｓの場合、同図
（ｃ）は回転速度が３０ｒ．ｐ．ｓの場合を示してい
る。

【００１１】この図から判るように、スイッチング素子
５ａ〜５ｆのオンタイミングは、５８８μｓごとに現
れ、その都度基準電圧ＶＲと端子電圧とが比較されるこ
とになる。しかしながら、例えば同図（ａ）に示すよう
にタイミングＴａにおいて端子電圧が基準電圧ＶＲに達
してないと、誘起電圧のゼロクロス点は検出されず、次
のタイミングＴｂでゼロクロス点が検出されることにな
る。つまり、概略的にいうと５８８μｓの時間で検出タ
イミング遅れが発生することになる。

【００１２】このようにゼロクロス点の検出タイミング
が遅れると、図１６で示すように、この遅れた検出時点
から電気角３０°遅れて転流すると、理想的な転流基準
角Ｔｋに対して転流タイミングが遅れ角となってしま
う。このような遅れが発生すると、実際のモータ電流
（これは印加電圧に遅れて発生する）が、次のゼロクロ
ス点に重畳されるようになり、本来電流ゼロ状態である
ゼロクロス点の検出ができなくなることがあり、モータ
１の起動失敗が発生することがある。

【００１３】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、ブラシレスモータの起動失敗をなく
すことができるブラシレスモータの駆動制御装置を提供
するにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ブラ
シレスモータが有する複数相の巻線に順次通電するため
の複数のスイッチング素子を有してなるインバータ回路
と、前記巻線の端子電圧と基準電圧とを比較し、その比
較結果により巻線の誘起電圧のゼロクロス点を検出し、
このゼロクロス点から前記ブラシレスモータのロータの
位置情報を得る位置検出手段と、ＰＷＭ信号を発生する
ＰＷＭ回路を備え、このＰＷＭ信号に基づいてデューテ
ィー比制御され且つ前記位置情報に基づいて転流タイミ
ングが決定され、前記スイッチング素子をオンオフする
ための通電信号を形成する通電信号形成手段と、前記ブ
ラシレスモータの始動から所定回転速度まで加速する折
りに、前記ゼロクロス点から所定位相角ぶん移相して得
られる転流基準角に対して、前記通電信号の転流タイミ
ングを進み位相とするように制御する始動制御手段とを
備えて構成される。

【００１５】インバータ回路のスイッチング素子は、Ｐ
ＷＭ回路に設定されたＰＷＭ周波数とデューティー比に
応じてＰＷＭ制御される。この場合、位置検出手段は、
各相巻線について、スイッチング素子オンの期間におい
て基準電圧と該当巻線の端子電圧と比較して、その比較
結果によりゼロクロス点を検出する。従来の場合、ゼロ
クロス点から通電信号の通電角（通常１２０°）に応じ
た位相角（この場合３０°）ぶん移相して得られる転流
基準角（３０°）のタイミング（進み角零）で転流する
が、上記構成では、転流基準角より進み移相となるよう
に、通電信号の転流タイミングをとるから、各相巻線電
流が誘起電圧のゼロクロス点に重畳することがなく、次
のゼロクロス点の検出が正常に行なわれ、起動失敗がな
くなるものである。

【００１６】請求項２の発明は、ブラシレスモータが有
する複数相の巻線に順次通電するための複数のスイッチ
ング素子を有してなるインバータ回路と、前記巻線の端
子電圧と基準電圧とを比較し、その比較結果により巻線
の誘起電圧のゼロクロス点を検出し、このゼロクロス点
から前記ブラシレスモータのロータの位置情報を得る位
置検出手段と、ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ回路を備
え、このＰＷＭ信号に基づいてデューティー比制御され
且つ前記位置情報に基づいて転流タイミングが決定さ
れ、前記スイッチング素子をオンオフするための通電信
号を形成する通電信号形成手段と、前記ブラシレスモー
タの始動から所定回転速度まで加速する折りに、前記Ｐ
ＷＭ回路のＰＷＭ周波数をモータの回転速度が高くなる
につれて高くするように制御する始動制御手段とを備え
て構成される。

【００１７】位置検出手段において、基準電圧と端子電
圧とはスイッチング素子のオン期間に現れるから、誘起
電圧のゼロクロス点の検出機会は、スイッチング素子の
スイッチング周波数つまりＰＷＭ周波数に依存するとこ
ろとなる。この場合、ＰＷＭ周波数を、モータの低速度
のときに有効な低い値に固定しておくと、モータの回転
速度が高いときに、位置検出誤差が大きくなってしま
う。しかして上記構成においては、ＰＷＭ周波数をモー
タの回転速度が高くなるにつれて高くするように制御す
るから、モータの回転速度が高くなるにつれ、ゼロクロ
ス点の検出周期が短くなり、転流タイミングが遅れるこ
とを有効に防止できるようになる。

【００１８】なお、ＰＷＭ周波数をモータの回転速度に
関係なく一義的に高くすると、次の不具合がある。すな
わち、起動初期（モータの回転速度が低いとき）から、
ＰＷＭ制御のデューティー比をいきなり高くすると、起
動失敗を起こす虞があることから、モータの回転速度が
低いときにはデューティー比を小さくしてソフトスター
トすることが好ましい。この場合に、ＰＷＭ周波数を高
くすると、スイッチング素子のオン期間がきわめて短く
なり、ゼロクロス点検出制御が難しくなる。特に、モー
タの駆動制御にマイクロコンピュータが使用される最近
の事情を考慮すると、マイクロコンピュータでの上記短
いオン期間での検出読取りが難しくなる。なお、ソフト
スタート後はデューティー比を上げてゆくことが好まし
く、つまりモータの回転速度が高くなるとデューティー
比も大きくなってＰＷＭ周波数を高くしても差支えがな
い。

【００１９】しかるに、上記構成においては、ＰＷＭ周
波数をモータの回転速度が高くなるにつれて高くするよ
うに制御するから、モータの回転速度が低い状態ではス
イッチング素子オン期間をあまり短くせずにゼロクロス
点の検出制御を良好に図り、モータが比較的速く回転す
るようになってゼロクロス点の検出制御に支障がなくな
るとＰＷＭ周波数も高くなって、転流タイミングが遅れ
ることを有効に防止できるようになる。総じて、起動失
敗をなくすことができるようになる。

【００２０】請求項３の発明は、ブラシレスモータが有
する複数相の巻線に順次通電するための複数のスイッチ
ング素子を有してなるインバータ回路と、前記ブラシレ
スモータのロータの位置情報を得る位置検出手段と、前
記位置検出手段により得た位置情報に基づいて所定の転
流タイミングで前記スイッチング素子をオンオフするた
めの通電信号を得る通電信号形成手段と、前記インバー
タ回路への入力電流を検出する電流検出手段と、電流基
準値として第１の電流基準値とこれより低い第２の電流
基準値とを有し、前記ブラシレスモータの始動から所定
回転速度まで加速する期間では、前記電流検出手段によ
る検出電流値が第１の電流基準値を超えたときに前記ス
イッチング素子をオフし、その後の期間では、前記電流
検出手段による検出電流値が第２の電流基準値を超えた
ときに前記スイッチング素子をオフするように制御する
始動制御手段とを備えて構成される。

【００２１】一般に、モータの始動時には、比較的大き
な電流が発生する。すると駆動制御回路が異常温度上昇
するので、これを阻止すべく、電流制限制御を行なうよ
うにしている。この電流制限制御は、電流基準値を設定
し、インバータ回路への入力電流がこの電流基準値を超
えるとインバータ回路のスイッチング素子をオフ制御す
るようにするものである。この場合、電流基準値は、始
動完了後の通常のモータ駆動制御まで考慮してある程度
低く設定してある。しかして、多くの場合、モータ負荷
が大きくて電流制限制御がかかったとしても（スイッチ
ング素子がオフされたとしても）、回転はそれまでに若
干立ち上がっており、従って、モータの回転速度は順次
立ち上がってゆく。しかし、モータ負荷がさらに大きい
場合には、モータの回転が立ち上がらないままに、電流
制限制御が頻繁にかかり、モータがなかなか起動しない
ことがあった。ちなみに、発明者等の調査によれば、始
動時において、駆動制御回路の発熱破損につながるよう
な大電流は、極めて短い時間でしか発生しないことが判
った。従って始動時には始動時用の電流基準値（第１の
電流基準値）を設けることが好ましい。また始動完了後
には、運転中の負荷変動によりモータ電流が変化する
が、異常電流を判定するための基準値（第２の電流基準
値）は始動時の場合よりも低い方が好ましい。

【００２２】しかるに上記構成においては、ブラシレス
モータの始動から所定回転速度まで加速する期間では、
電流検出手段による検出電流値が第２の電流基準値より
高い第１の電流基準値を超えたときにスイッチング素子
をオフさせるように制御するから、始動時の大電流発生
時に、モータの起動が阻害されないように電流制限制御
をかけることができ、しかも、始動後においては、電流
検出手段による検出電流値が第１の電流基準値より低い
第２の電流基準値を超えたときにスイッチング素子をオ
フさせるように制御するから、モータ通常運転に好適し
た電流制限制御をかけることができるようになる。

【００２３】請求項４の発明は、ブラシレスモータの負
荷が大きくなったときに加速度合いを減少させるように
制御する速度制御手段を設けたところに特徴を有する。
モータの速度制御時にはある目標回転速度を超えたとき
にモータを所定の減速度合いで減速させ、目標回転速度
を下回ったときに所定の加速度合いで加速させるが、そ
の加速度合いが常に一定であると、モータ負荷が大きく
なったときに大きなモータ電流が流れることがある。し
かるに上記構成では、モータの負荷が大きくなったとき
に加速度合いを減少させるように制御するから、モータ
に負荷変動があっても大きなモータ電流が流れることを
防止できるようになる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
き図１ないし図６を参照しながら説明する。図１には、
例えば冷蔵庫のコンプレッサモータに用いられるブラシ
レスモータ１１の駆動制御装置１２を示している。この
ブラシレスモータ１１は、図示しないロータ（永久磁石
形）と巻線１３Ｕ、１３Ｖ、１３Ｗを有するステータと
から構成されている。このブラシレスモータ１１の駆動
制御装置１２は次の構成である。交流電源１４には直流
電源回路１５が接続されており、この直流電源回路１５
は直流電圧Ｅを出力する。そしてその出力側にはインバ
ータ回路１６が接続されている。このインバータ回路１
６は、プラス側母線１６ａ及びマイナス側母線１６ｂ間
に、スイッチング素子１７ａ〜１７ｆを図のように３相
ブリッジ接続すると共に、各スイッチング素子１７ａ〜
１７ｆにフライホイールダイオードＤａ〜Ｄを並列に接
続して構成されている。このインバータ回路１６の出力
端子は前記モータ１１の各巻線１３Ｕ、１３Ｖ、１３Ｗ
に接続されている。

【００２５】上記インバータ回路１６の各スイッチング
素子１７ａ〜１７ｆは、ＰＷＭ回路１８及びマイクロコ
ンピュータ１９を有して構成される制御回路２０により
オンオフ制御されるものであり、この制御回路２０は、
通電信号形成手段及び始動制御手段として機能する。

【００２６】さらに、前記モータ１１のロータの回転位
置情報を得るために、インバータ回路１６のプラス側母
線１６ａ及びマイナス側母線１６ｂ間に、分圧回路から
なる基準電圧回路２１を接続している。この基準電圧回
路２１は、前記直流電源回路１５からＥ／２なる電圧値
の基準電圧ＶＲを生成するものである。さらに、インバ
ータ回路１６の各相の出力端子と各巻線１３Ｕ、１３
Ｖ、１３Ｗとの間には、各巻線１３Ｕ、１３Ｖ、１３Ｗ
の端子電圧Ｕｖ、Ｖｖ、Ｗｖを検出する電圧検出回路２
２を接続している。

【００２７】上記基準電圧ＶＲと端子電圧Ｕｖ、Ｖｖ、
Ｗｖは比較回路２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの各入力端子に
与えられるようになっており、各比較回路２３ｕ、２３
ｖ、２３ｗは、それぞれ端子電圧Ｕｖ、Ｖｖ、Ｗｖと基
準電圧ＶＲとを比較して端子電圧Ｕｖ、Ｖｖ、Ｗｖが基
準電圧ＶＲと同等以上となったときに誘起電圧のゼロク
ロス点を検出してハイレベルへ変化し、その変化を位置
検出信号Ｓｋｕ、Ｓｋｖ、Ｓｋｗとして出力するもので
ある。従って、これら基準電圧発生回路２１、電圧検出
回路２２及び比較回路２３ｕ、２３ｖ、２３ｗは位置検
出手段たる位置検出装置２４を構成している。

【００２８】電流検出手段たる電流検出回路２５は、直
流電源回路１５のマイナス側出力端子とインバータ回路
１６のマイナス側入力端子との間に接続されてインバー
タ回路１６への入力電流を検出電圧Ｅｋとして検出する
検出抵抗２６と、第１の電流基準値に相当する第１の基
準電圧Ｅ１を発生する第１の基準電圧発生回路２７と、
第１の電流基準値よりは低い第２の電流基準値に相当す
る第２の基準電圧Ｅ２を発生する第２の基準電圧発生回
路２８と、前記検出電圧Ｅｋと第１の基準電圧Ｅ１とを
比較する比較回路２９と、前記検出電圧Ｅｋと第２の基
準電圧Ｅ２とを比較する比較回路３０とを備えて構成さ
れている。比較回路２９は、検出電圧Ｅｋが第１の基準
電圧Ｅ１を超えると例えばハイレベルの上側異常電流検
出信号Ｓｈを出力してマイクロコンピュータ１９に与
え、比較回路３０は、検出電圧Ｅｋが第２の基準電圧Ｅ
２を超えると例えばハイレベルの下側異常電流検出信号
Ｓｏを出力してマイクロコンピュータ１９に与える。

【００２９】前記マイクロコンピュータ１９には、冷蔵
庫の冷凍室の温度条件等により決定されるコンプレッサ
オン信号Ｃｏｎやコンプレッサオフ信号Ｃｏｆｆが与え
られるようになっており、マイクロコンピュータ１９
は、コンプレッサオン信号Ｃｏｎが与えられると、モー
タ１１を次のように制御する。

【００３０】図２を参照して述べる。コンプレッサオン
信号Ｃｏｎが入力されると、マイクロコンピュータ１９
は、回転速度が３０ｒ．ｐ．ｓに達するまでは始動制御
を行なう。この始動制御は、大別すると下記表１に示す
ような３段階（ステップ１〜３）の制御からなるもので
ある。

【００３１】

【表１】

【００３２】ステップ１（回転速度０〜１０ｒ．ｐ．ｓ
まで）：最初は、誘起電圧発生がないことから、予めパ
ターンで強制転流を行なう。すなわち、マイクロコンピ
ュータ１９は、ＰＷＭ回路２０に強制転流指令を出力
し、ＰＷＭ回路２０は、図１１（ａ）で示したように、
通電信号を形成する。このときＰＷＭ周波数は１．７ｋ
Ｈｚとし、初期デューティー比は５％とする。これにて
ロータが回転し、誘起電圧が発生し、位置検出装置２４
の比較回路２３ｕ、２３ｖ、２３ｗから位置検出信号Ｓ
ｋｕ、Ｓｋｖ、Ｓｋｗが入力されるようになる。

【００３３】マイクロコンピュータ１９は上記位置検出
信号Ｓｋｕ、Ｓｋｖ、Ｓｋｗが入力されるようになると
（これはスイッチング素子１７ｕ、１７ｖ、１７ｗのオ
ン期間のみにおいて入力される）、ＰＷＭ制御のデュー
ティー比を５０ｍｓ当たり０．３％増となるように通電
信号を形成してモータ１１を駆動する。そして、位置検
出信号Ｓｋｕ、Ｓｋｖ、Ｓｋｗに基づいて検出される回
転速度を検出する。さらに、これと共に、転流タイミン
グを次のように制御する。図３にはＵ相巻線の誘起電圧
及び印加電圧を示している。この場合ＰＷＭ制御による
波形成分を省略している。この図３を参照して述べれ
ば、位置検出信号Ｓｋｕの入力時点つまり誘起電圧のゼ
ロクロス点Ｔｚから、通電信号の通電角（この場合１２
０°）に応じた位相角（この場合３０°）ぶん移相して
得られる転流基準角Ｔαのタイミングに対して、通電信
号（印加電圧）が進み位相となるように制御する。この
場合の進み角Ｄｓは表１に示すように７．５°としてい
る。

【００３４】上記検出されたゼロクロス点Ｔｚは、実際
には、図３及び図４に示すように、実際に発生している
誘起電圧のゼロクロス点Ｔｚ０より時間δ遅れるが、転
流タイミングは、このゼロクロス点Ｔｚ０に対応する転
流基準角Ｔｋと同位相もしくは進み位相となる。この結
果、図３から判るようにモータ電流が次のゼロクロス点
に重畳されることはなく、位置検出が正常になされる。

【００３５】ステップ２（回転速度１０ｒ．ｐ．ｓ超０
〜２０ｒ．ｐ．ｓまで）：表１から判るように、デュー
ティー比を５０ｍｓ当たり０．６％増となるように制御
し、通電信号の進み角Ｄｓを１５°とする。

【００３６】ステップ３（回転速度２０ｒ．ｐ．ｓ超０
〜３０ｒ．ｐ．ｓまで）：表１から判るように、デュー
ティー比を５０ｍｓ当たり０．６％増となるように制御
し、通電信号の進み角Ｄｓを１８°とする。

【００３７】マイクロコンピュータ１９は、上述の始動
制御が終了すると、通常制御を実行する。この通常制御
は、モータ１１の回転速度が３０ｒ．ｐ．ｓを超えた時
点から、回転速度４０ｒ．ｐ．ｓを目標に、１秒間で３
ｒ．ｐ．ｓ上昇する加速度、あるいは１秒間で３ｒ．
ｐ．ｓ下降する減速度で速度制御するものである。この
制御によりモータ１１は４０ｒ．ｐ．ｓの回転速度状態
に制御される。そして、マイクロコンピュータ１９は、
コンプレッサオフ信号Ｃｏｆｆが与えられると（図２参
照）、モータ１１をある一定速度にある時間キープした
上でモータ１１を断電停止する。

【００３８】さらに、マイクロコンピュータ１９は、前
述の始動制御時及び通常制御時においては、図５に示す
ように、電流制限制御を行なう。すなわち、この制御は
ある時間周期で割り込み制御される。ステップＱ１で
は、モータ始動制御中（回転速度３０ｒ．ｐ．ｓに達す
るまでの状態）であるか否かを判断する。ステップＱ２
では、上側異常電流検出信号Ｓｈが入力されているか否
か（検出電圧Ｅｋが第１の基準電圧Ｅ１を超えたか否
か）を判断し、入力されていなければステップＱ３に移
行してスイッチング素子１７ａ〜１７ｆをこの時点で定
められているパターンでオンオフ制御する。

【００３９】このステップＱ２で、上側異常電流検出信
号Ｓｈが入力されていれば、ステップＱ４に移行してス
イッチング素子１７ａ〜１７ｆをオフする。一方、前記
ステップＱ１においてモータ始動制御中でないことが判
断されると（通常制御中であることが判断されると）、
ステップＱ５に移行する。このステップＱ５において
は、下側異常電流検出信号Ｓｏが入力されているか否か
（検出電圧Ｅｋが第２の基準電圧Ｅ２を超えたか否か）
を判断し、入力されていなければステップＱ３に移行し
てスイッチング素子１７ａ〜１７ｆをこの時点で定めら
れいるパターンでオンオフ制御する。上記ステップＱ５
で、下側異常電流検出信号Ｓｏが入力されていれば、ス
テップＱ４に移行してスイッチング素子１７ａ〜１７ｆ
をオフする。

【００４０】上述した本実施例においては、各相巻線１
３Ｕ、１３Ｖ、１３Ｗにおいて、誘起電圧のゼロクロス
点の検出機会は、スイッチング素子１７ｕ、１７ｖ、１
７ｗのオン期間に限られるものである。しかるにこの実
施例では、図３及び図４から判るように、誘起電圧のゼ
ロクロス点Ｔｚから通電信号の通電角１２０°に応じた
位相角３０°ぶん移相して得られる転流基準角Ｔαのタ
イミングに対して、通電信号が進み位相となるように制
御するようにしたから、検出されたゼロクロス点Ｔｚ
は、実際には、実際の誘起電圧のゼロクロス点Ｔｚ０よ
り時間δ遅れるが、転流タイミングは、このゼロクロス
点Ｔｚ０に対応する転流基準角Ｔｋと同位相もしくは進
み位相となる。この結果、モータ電流が以後順次ゼロク
ロス点に重畳されることはなく、位置検出を正常に行な
うことができ、良好な始動制御が図れる。

【００４１】特に、モータ１１の回転速度に応じて上記
進み角Ｄｓを大きく（７．５°、１５°、１８°）する
ようにしたから、位置検出の遅れ及び負荷増加に伴う電
流の重畳を有効に防止できてさらに良好な始動制御が図
れるものである。

【００４２】また、本実施例によれば、電流制限制御を
行なうようにしており、この場合、電流基準値として第
１の電流基準値（第１の基準電圧Ｅ１）とこれより低い
第２の電流基準値（第２の基準電圧Ｅ２）とを有し、ブ
ラシレスモータ１１の始動から所定回転速度（３０ｒ．
ｐ．ｓ）まで加速する期間では、検出電流値としての検
出電圧Ｅｋが第１の基準電圧Ｅ１を超えたときにスイッ
チング素子１７ａ〜１７をオフし、その後の期間では、
検出電圧Ｅｋ第２の基準電圧Ｅ２を超えたときにスイッ
チング１７ａ〜１７をオフするように制御するようにし
たから、始動時の大電流発生時に、モータ１１の起動が
阻害されないように電流制限制御をかけることができる
と共に、始動後のモータ通常運転に好適した電流制限制
御をかけることができるものである。

【００４３】すなわち、図１７に示すように、一義的に
低い電流基準値（例えば第２の電流基準値に相当する基
準電圧Ｅ２）に基づいて電流制御を行なうと、始動後に
おいては、適正な電流制限制御がなされるものである
が、始動時のようにモータ負荷がかなり大きい場合に
は、モータの回転が立ち上がらないままに、電流制限制
御が頻繁にかかり、モータがなかなか起動しないことが
ある。

【００４４】しかし、上述の本実施例においては、図６
に示すように、始動時には第２の電流基準値より高い第
１の電流基準値に相当する基準電圧Ｅ１に基づいて電流
制限制御を行なうから、そのようなことはない。なお、
検出電圧Ｅｋが第１の基準電圧Ｅ１を超えて電流制限制
御がかけられたとしても、その時間は極めて短く、電流
制限制御が頻繁にかけられるようなことはなく、モータ
１１が起動失敗することはない。

【００４５】下記表２及び図７は本発明の第２の実施例
に関するものであり、以下、この実施例について説明す
る。

【００４６】

【表２】

【００４７】この実施例では、前掲表２から判るよう
に、ブラシレスモータ１１の始動から回転速度３０ｒ．
ｐ．ｓまで加速する折りに、ＰＷＭ周波数をモータ１１
の回転速度が高くなるにつれて高くするようにしてい
る。この実施例における着目点は次にある。

【００４８】すなわち、基準電圧ＶＲと端子電圧Ｕｖ、
Ｖｖ、Ｗｖとはスイッチング素子１７ａ〜１７ｆのオン
期間に現れるから、誘起電圧のゼロクロス点の検出機会
は、スイッチング素子１７ａ〜１７ｆのスイッチング周
波数つまりＰＷＭ周波数に依存するところとなる。

【００４９】この場合、ＰＷＭ周波数を一定値に固定し
ておくと、図１５（ｃ）から判るようにモータの回転速
度が高いときに、位置検出誤差割合が２１％と大きくな
ってしまう。 位置検出誤差割合＝（ＰＷＭ周波数の１周期／電気角６０°の所用時間） ×１００（％） ＝（５８８μｓ／２７８０μｓ）×１００（％） しかして上記構成においては、ＰＷＭ周波数をモータの
回転速度が高くなるにつれて高くするように制御するか
ら、モータの回転速度が高くなるにつれ、ゼロクロス点
の検出周期が短くなり、転流タイミングが遅れることを
有効に防止できる。ちなみ、図７から判るように、３０
ｒ．ｐ．ｓのときにＰＷＭ周波数が３ｋＨｚとした本実
施例では、位置検出誤差割合１２％と小さくなる。

【００５０】なお、ＰＷＭ周波数をモータの回転速度に
関係なく一義的に高くしても良いと考えられるが、この
場合、次の不具合がある。すなわち、図１８で示すよう
に、起動初期（モータの回転速度が１０ｒ．ｐ．ｓのよ
うに低いとき）から、ＰＷＭ制御周波数を例えば３ｋＨ
ｚといきなり高くすると、スイッチング素子１７ａ〜１
７ｆのオン期間がきわめて短くなり、しかもこの始動初
期においてはデューティー比も５％と小さいから、上記
オン期間が１６．６５μｓと極めて短くなり、ゼロクロ
ス点検出制御が難しくなる。特に、モータ１１の駆動制
御にマイクロコンピュータ１９が使用される構成では、
上記短いオン期間での検出読取りが難しくなる。

【００５１】しかるに、上記構成においては、ＰＷＭ周
波数をモータ１１の回転速度が高くなるにつれて高くす
るように制御するから、モータ１１の回転速度が低い状
態ではスイッチング素子オン期間をあまり短くせずにゼ
ロクロス点の検出制御を良好に図り、モータが比較的速
く回転するようになってゼロクロス点の位置検出誤差割
合が小さなり、転流タイミングが遅れることを有効に防
止でき、総じて、起動失敗をなくすことができる。

【００５２】図８及び図９は本発明の第３の実施例を示
しており、この実施例では、次の点が第１の実施例と異
なる。すなわち、通常制御中においては、モータ１１の
負荷が通常程度の場合には、モータ１１の回転速度が３
０ｒ．ｐ．ｓを超えた時点から、回転速度４０ｒ．ｐ．
ｓを目標に、１秒間で６ｒ．ｐ．ｓ上昇する加速度、あ
るいは１秒間で６ｒ．ｐ．ｓ下降する減速度で速度制御
するようにしている。しかし、モータ１１の負荷が大き
くなったときには、加速度合いを６ｒ．ｐ．ｓ／ｓから
３ｒ．ｐ．ｓ／ｓへと減少させるようにしている。

【００５３】すなわち、図８には、この通常制御中にお
いて、増速指令が発生している状況においてある時間周
期で実行される割り込みルーチンを示している。ステッ
プＲ１では、毎秒６ｒ．ｐ．ｓ増となるように増速制御
を実行する。ステップＲ２では、モータ１１にかかる負
荷量を検出している。この検出方法は次の考え方によ
る。つまり、ある単位時間におけるモータ１１の回転速
度上昇値を検出し、その上昇値を目安として負荷が大き
いか否かを判定する。負荷が大きいことが判断される
と、ステップＲ４に移行して、加速度合いを６ｒ．ｐ．
ｓ／ｓから３ｒ．ｐ．ｓ／ｓへと減少させる。

【００５４】ここで、通常制御時において、モータ１１
の回転速度が目標回転速度を超えたときにモータ１１を
所定の減速度合いで減速させ、目標回転速度を下回った
ときに所定の加速度合いで加速させるが、仮に、その加
速度合いが常に一定であると、モータ負荷が大きくなっ
たときに大きなモータ電流が流れることがある。しかる
に上記実施例では、モータ１１の負荷が大きくなったと
きに加速度合いを減少させるように制御するから、モー
タ１１に負荷変動があっても大きなモータ電流がながれ
ることを防止できる。

【００５５】しかも、加速度を３ｒ．ｐ．ｓ／ｓ以上と
しているので、加速時での騒音発生を防止できる。すな
わち、加速度が３ｒ．ｐ．ｓ／ｓを下回ると、モータ１
１に異音が発生することが多いが、本実施例ではそのよ
うなことはない。なお、本発明のブラシレスモータの駆
動制御装置は、エアコンディショナのコンプレッサモー
タに用いられるブラシレスモータの駆動制御装置に適用
しても良い。

【００５６】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、次の効果を得ることができる。請求項１の発明によ
れば、ブラシレスモータの始動から所定回転速度まで加
速する折りに、検出された誘起電圧のゼロクロス点から
所定位相角ぶん移相して得られる転流基準角に対して、
通電信号の転流タイミングを進み位相とするように制御
するから、転流タイミングが遅れることを有効に防止で
き、各相巻線電流が誘起電圧のゼロクロス点に重畳する
ことがなく、ゼロクロス点の検出が正常に行なわれ、起
動失敗をなくすことができる。

【００５７】請求項２の発明によれば、ブラシレスモー
タの始動から所定回転速度まで加速する折りに、ＰＷＭ
回路のＰＷＭ周波数をモータの回転速度が高くなるにつ
れて高くするように制御するから、モータの回転速度が
高くなるにつれ、ゼロクロス点の検出周期が短くなり、
転流タイミングが遅れることを有効に防止できて、起動
失敗をなくすことができる。

【００５８】請求項３の発明によれば、電流基準値とし
て第１の電流基準値とこれより低い第２の電流基準値と
を有し、ブラシレスモータの始動から所定回転速度まで
加速する期間では、電流検出手段による検出電流値が第
１の電流基準値を超えたときにインバータ回路のスイッ
チング素子をオフし、その後の期間では、電流検出手段
による検出電流値が第２の電流基準値を超えたときにス
イッチング素子をオフするように制御するから、始動時
の大電流発生時に、モータの起動が阻害されないように
電流制限制御をかけることができ、もって、起動失敗を
防止でき、しかも、始動後においては、モータ通常運転
に好適した電流制限制御をかけることができる。

【００５９】請求項４の発明によれば、ブラシレスモー
タの負荷が大きくなったときに加速度合いを減少させる
ように制御するから、モータに負荷変動があっても大き
なモータ電流がながれることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す電気回路図

【図２】回転速度の変化の様子を示す図

【図３】ＰＷＭ成分を省略して示す誘起電圧及び印加電
圧の波形図

【図４】誘起電圧発生部分の波形図

【図５】電流制限制御のフローチャート

【図６】電流変化の様子を示す図

【図７】本発明の第２の実施例を示す図４相当図

【図８】本発明の第３の実施例を示す増速制御のフロー
チャート

【図９】回転速度の変化の様子を示す図

【図１０】従来例を示す図１相当図

【図１１】通電信号の波形と転流の様子とを示す図

【図１２】誘起電圧の波形とＵ相通電波形とを示す図

【図１３】図３相当図

【図１４】ＰＷＭ成分を含んで示す波形図

【図１５】図４相当図

【図１６】ゼロクロス点検出がずれた場合の図３相当図

【図１７】電流制限制御に関連する電流変化の様子を示
す図

【図１８】モータ低速状態でＰＷＭ周波数が高い場合の
波形図

【符号の説明】

１１はブラシレスモータ、１２は駆動制御装置、１３
Ｕ、１３Ｖ、１３Ｗは巻線、１６はインバータ回路、１
７ａ〜１７ｆはスイッチング素子、１８はＰＷＭ回路、
１９はマイクロコンピュータ、２０は制御回路（通電信
号形成手段及び始動制御手段）、２１は基準電圧回路、
２２は電圧検出回路、２３ｕ、２３ｖ、２３ｗは比較回
路、２４は位置検出装置（位置検出手段）、２５は電流
検出回路（電流検出手段）を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレスモータが有する複数相の巻線
   に順次通電するための複数のスイッチング素子を有して
   なるインバータ回路と、 前記巻線の端子電圧と基準電圧とを比較し、その比較結
   果により巻線の誘起電圧のゼロクロス点を検出し、この
   ゼロクロス点から前記ブラシレスモータのロータの位置
   情報を得る位置検出手段と、 ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ回路を備え、このＰＷＭ信
   号に基づいてデューティー比制御され且つ前記位置情報
   に基づいて転流タイミングが決定され、前記スイッチン
   グ素子をオンオフするための通電信号を形成する通電信
   号形成手段と、 前記ブラシレスモータの始動から所定回転速度まで加速
   する折りに、前記ゼロクロス点から所定位相角ぶん移相
   して得られる転流基準角に対して、前記通電信号の転流
   タイミングを進み位相とするように制御する始動制御手
   段とを備えてなるブラシレスモータの駆動制御装置。
2. 【請求項２】 ブラシレスモータが有する複数相の巻線
   に順次通電するための複数のスイッチング素子を有して
   なるインバータ回路と、 前記巻線の端子電圧と基準電圧とを比較し、その比較結
   果により巻線の誘起電圧のゼロクロス点を検出し、この
   ゼロクロス点から前記ブラシレスモータのロータの位置
   情報を得る位置検出手段と、 ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ回路を備え、このＰＷＭ信
   号に基づいてデューティー比制御され且つ前記位置情報
   に基づいて転流タイミングが決定され、前記スイッチン
   グ素子をオンオフするための通電信号を形成する通電信
   号形成手段と、 前記ブラシレスモータの始動から所定回転速度まで加速
   する折りに、前記ＰＷＭ回路のＰＷＭ周波数をモータの
   回転速度が高くなるにつれて高くするように制御する始
   動制御手段とを備えてなるブラシレスモータの駆動制御
   装置。
3. 【請求項３】 ブラシレスモータが有する複数相の巻線
   に順次通電するための複数のスイッチング素子を有して
   なるインバータ回路と、 前記ブラシレスモータのロータの位置情報を得る位置検
   出手段と、 前記位置検出手段により得た位置情報に基づいて所定の
   転流タイミングで前記スイッチング素子をオンオフする
   ための通電信号を得る通電信号形成手段と、 前記インバータ回路への入力電流を検出する電流検出手
   段と、 電流基準値として第１の電流基準値とこれより低い第２
   の電流基準値とを有し、前記ブラシレスモータの始動か
   ら所定回転速度まで加速する期間では、前記電流検出手
   段による検出電流値が第１の電流基準値を超えたときに
   前記スイッチング素子をオフし、その後の期間では、前
   記電流検出手段による検出電流値が第２の電流基準値を
   超えたときに前記スイッチング素子をオフするように制
   御する始動制御手段とを備えてなるブラシレスモータの
   駆動制御装置。
4. 【請求項４】 ブラシレスモータの負荷が大きくなった
   ときに加速度合いを減少させるように制御する速度制御
   手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れかに記載のブラシレスモータの駆動制御装置。