JPH11332283A - インバータ装置及びブラシレスファンモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 始動前にモータが外力によって回転している
場合に、ロータを所定位置に確実に停止させることがで
きるインバータ装置及びブラシレスファンモータを提供
する。 【解決手段】 ブラシレスモータ７は、エアコンの室外
側熱交換器に配置されるファン１０を駆動する。マイク
ロコンピュータ９の停止信号形成部１４は、外部より始
動指令Ｓｔが与えられると、ファン１０が風などの外力
を受けて回転している場合には、ブラシレスモータ７の
ロータに取り付けられた位置センサ８が出力する位置セ
ンサ信号Ｈｓのレベルに応じて、通電信号Ｄｕ乃至Ｄｗ
を２つの直流励磁パターン１，２として形成し、インバ
ータ主回路６に交互に与えることでモータ７の巻線７ｕ
乃至７ｗを直流励磁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位置情報出力手段
によって出力されたロータの位置情報信号に基づいて通
電信号を形成し、その通電信号をインバータ主回路に出
力してブラシレスモータの各相巻線に通電を行うインバ
ータ装置及びブラシレスファンモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エアコンのファンモータや電気自
動車の駆動用モータとしては、広範囲の可変速制御や電
力消費量の節約のために、また、洗濯機の洗濯用モータ
としては、洗浄能力の向上のために、ブラシレスモータ
が採用されており、これを駆動装置としてのインバータ
装置によって駆動することが行われている。

【０００３】エアコンや洗濯機などの家庭電気製品や電
気自動車などの分野においては、消費電力の低減や振動
の低減が要求されており、効率向上やトルク変動低減に
効果のある、例えば正弦波などの電圧波形をモータに供
給できるインバータ装置が望まれている。

【０００４】斯様な要望に応えるべく、位置センサとし
て構成が簡単で最も安価であるホールＩＣを使用し、正
弦波状の電圧波形をモータに供給して駆動する技術が例
えば特開平７−２２４２９９号公報に開示されている。
また、更なる低コスト化を目的として、巻線相数よりも
少ない数の位置センサによって正弦波状の電圧波形をモ
ータに供給して駆動する技術が、例えば特願平９−９６
８４８号において提案されている。

【０００５】ところで、例えばエアコンの室外機などに
配置されるブラシレスファンモータは、インバータ装置
によって始動される前にファンが自然風などの外力を受
けて回転している場合がある。そのような状態でいきな
りモータを始動させると、回転方向及び回転速度によっ
てはモータに大きな負担がかかる場合があり、最悪破損
するおそれがある。

【０００６】このような事態の発生を防止するために、
特願平９−９６８４８号においては、直流励磁または巻
線短絡を行うことにより、ロータを所定位置に停止させ
てからモータを始動する技術についても提案されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モータ
に作用する外力が強い場合には、巻線短絡ではブレーキ
トルクが弱いためロータを停止させることができない。
また、直流励磁は、ロータの位置によってブレーキトル
クが作用する場合と作用しない場合とがあるため、直流
励磁が弱い場合には、やはりロータを停止させることが
できず振り切られてしまう。

【０００８】ロータを確実に停止させるために直流励磁
を強くすることも考えられるが、直流励磁を強くするに
はモータの巻線に流す電流量を増加させねばならない。
巻線に流す電流量を増加させると、ロータを構成する永
久磁石が発生させている磁界の向きと逆向きの強い磁界
が巻線に発生して、永久磁石を減磁させてしまうおそれ
がある。

【０００９】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、始動前にモータが外力によって回転
している場合に、ロータを所定位置に確実に停止させる
ことができるインバータ装置及びブラシレスファンモー
タを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載のインバータ装置及び請求項７記載の
ブラシレスファンモータは、ブラシレスモータの複数相
巻線に通電を行うインバータ主回路と、前記ブラシレス
モータのロータの回転位置情報を得て位置情報信号を出
力する位置情報出力手段と、この位置情報出力手段によ
って出力された前記位置情報信号に基づいて通電信号を
形成し、前記インバータ主回路に出力する通電信号形成
手段と、前記位置情報出力手段によって出力された前記
位置情報信号に基づいて、前記ブラシレスモータの回転
を停止させるための停止用通電信号を複数パターン形成
して前記インバータ主回路に出力する停止信号形成手段
とを備えてなることを特徴とする。

【００１１】斯様に構成すれば、停止信号形成手段は、
位置情報出力手段によって出力された位置情報信号に基
づいて、ロータの回転位置に応じた適切な停止用通電信
号を複数パターン形成してインバータ主回路に出力する
ので、ロータを所定位置に確実に停止させることができ
る。

【００１２】この場合、請求項２または８に記載したよ
うに、停止信号形成手段を、停止用通電信号として複数
パターンの直流励磁信号を形成して出力する構成として
も良い。例えば、ロータを所定位置に停止させるために
あるパターンの直流励磁信号を与えても停止させられな
かった場合、当該直流励磁信号パターンをそのまま出力
し続けると、ブレーキトルクとして作用せずロータを加
速させるトルクとして作用することになる。

【００１３】従って、斯様に構成することにより、ロー
タの回転位置に応じて、常に、ロータを所定位置に停止
させるブレーキトルクを作用させる適切な直流励磁信号
をインバータ主回路に与えることで、所定位置に確実に
停止させることができる。

【００１４】またこの場合、請求項３または９に記載し
たように、停止信号形成手段を、複数の直流励磁信号を
それらの直流励磁強度が異なるように形成して出力する
構成としても良く、斯様に構成すれば、ロータの回転位
置に応じて加速トルクとして作用する場合の直流励磁強
度を弱めることができる。

【００１５】更に、請求項４または１０に記載したよう
に、停止信号形成手段を、停止用通電信号として、直流
励磁信号とブラシレスモータの複数相巻線を短絡するた
めの巻線短絡信号とを形成する構成としても良い。斯様
に構成すれば、ロータの回転位置に応じて直流励磁信号
が加速トルクとして作用する場合には、その代わりに巻
線短絡を行うことによってロータを停止させることがで
きる。

【００１６】請求項５または１１に記載したように、通
電信号形成手段を、記憶手段に記憶されている電圧率デ
ータに基づいて、正弦波の電圧率を有する通電信号を形
成する構成とすると良く、斯様に構成すれば、ブラシレ
スモータを低振動且つ低騒音で滑らかに駆動することが
できる。

【００１７】また、請求項６または１２に記載したよう
に、位置情報出力手段を、ブラシレスモータの巻線相数
よりも少ない数の位置センサによって構成するのが好適
であり、斯様に構成すれば、位置センサの数を減らして
コストを低下させることができると共に、その位置セン
サから得られる位置情報信号に基づいて形成される停止
用通電信号によっても、ロータを十分確実に停止させる
ことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、例えば、エアコ
ンディショナの室外側熱交換器に配置されるファンを駆
動するブラシレスファンモータに適用した場合の第１実
施例について、図１乃至図７を参照して説明する。商用
交流電源１は、整流回路２の交流入力端子に接続されて
おり、その一端側にはリアクトル３が介挿されている。
整流回路２の直流出力端子は、平滑コンデンサ４の両端
子に接続されていると共に、直流母線５ａ，５ｂに接続
されている。

【００１９】直流母線５ａ，５ｂは、三相ブリッジ接続
されたトランジスタ（ＩＧＢＴ）Ｔ１乃至Ｔ６と、各ト
ランジスタＴ１乃至Ｔ６に夫々並列に接続されたフライ
ホイールダイオード（図示せず）とから構成されている
インバータ主回路６の入力端子に接続されている。イン
バータ主回路６の出力端子６ｕ，６ｖ，６ｗは、ブラシ
レスＤＣモータからなるモータ７のスター結線された各
相巻線７ｕ，７ｖ，７ｗに夫々接続されている。

【００２０】モータ７のロータ（図示せず）には、ホー
ルＩＣを中心として構成される位置センサ８が取付けら
れており、その位置センサ（位置情報出力手段）８が出
力する位置センサ信号Ｈｓは、マイクロコンピュータ
（以下、マイコンと称す）９に与えられるようになって
いる。モータ７の回転軸には、室外側熱交換器に配置さ
れるファン１０が取り付けられている。

【００２１】マイコン９は、その内部に、制御プログラ
ムや電圧率データＤｂが記憶されているＲＯＭ（記憶手
段）１１，作業領域として使用されるＲＡＭ１２及び例
えば１μｓ単位でカウント動作を行う時間カウンタ１３
を備えている。ＲＯＭ１１に記憶されている電圧率デー
タＤｂは、図２に示すように、電気角３６０度分（０〜
３５９度）に対応した正弦波一周期の波形振幅を電圧率
データとしたものである。

【００２２】また、マイコン９は、内部に通電信号形成
部（通電信号形成手段）１４及び停止信号形成部（停止
信号形成手段）１５を備えている。通電信号形成部１４
は、外部よりマイコン９に与えられる位相指令信号Ｐｒ
及び電圧指令信号Ｄａ並びに位置センサ８より与えられ
る位置センサ信号Ｈｓに応じて通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄ
ｗを形成し、ＰＷＭ回路１６に出力するようになってい
る。

【００２３】停止信号形成部１５は、通電信号形成部１
４と共通に構成されており、外部よりマイコン９に始動
指令信号Ｓｔが与えられ、所定の始動条件が成立した場
合に直流励磁信号を形成してＰＷＭ回路１６に出力する
ようになっている。加えて、マイコン９には、負側直流
母線５ｂに設けられている電流検出回路１７により出力
される電流信号Ｓｉが与えられるようになっている。電
流信号Ｓｉは、負側直流母線５ｂに流れる電流値が所定
値に達するとハイレベルとなるように出力される。

【００２４】ＰＷＭ回路１６は、マイコン９より与えら
れる通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗのレベルを内部で三角波
として出力されるＰＷＭ搬送波のレベルと比較し、例え
ば通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗのレベルの方が高い期間に
ハイレベルとなる正側のＰＷＭ信号Ｄｕｐ，Ｄｖｐ，Ｄ
ｗｐを形成すると共に、これら正側ＰＷＭ信号のレベル
を反転した負側ＰＷＭ信号Ｄｕｎ，Ｄｖｎ，Ｄｗｎを形
成して駆動回路１８に出力するようになっている。

【００２５】また、駆動回路１８には、マイコン９より
指令信号Ｓｏが与えられるようになっている。指令信号
Ｓｏは、例えば停止，出力，ブレーキ，テストなどの各
指令を２ビットで表す信号であり、駆動回路１８は、出
力信号Ｓｏが示す指令に対応する駆動信号を、インバー
タ主回路６を構成するトランジスタＴ１乃至Ｔ６の各ゲ
ートに夫々出力するようになっている。以上がインバー
タ装置またはブラシレスファンモータを構成している。

【００２６】次に、本実施例の作用について図３乃至図
６をも参照して説明する。図３は、マイコン９の制御プ
ログラムにおけるメインルーチンの処理内容を示すフロ
ーチャートである。マイコン９は、先ず、始動か否かを
判断する（ステップＭ１）。外部より始動指令信号Ｓｔ
が与えられていなければステップＭ１で「ＮＯ」と判断
し、指令信号Ｓｏを停止信号として駆動回路１８に出力
する（ステップＭ２）と共に、自身の割込み処理を禁止
する（ステップＭ３）とステップＭ１に移行する。

【００２７】以上のステップＭ１〜Ｍ３のループを回り
ながら待機している状態で、外部より始動指令信号Ｓｔ
が与えられステップＭ１で「ＹＥＳ」と判断すると、マ
イコン９はステップＭ４に移行する。ステップＭ４にお
いて、マイコン９は、後述するステップＭ１７において
セットされる停止処理完了フラグの状態を参照し、ロー
タの初期停止処理が完了しているか否かを判断する。初
期状態ではフラグはクリアされているので、「ＮＯ」と
判断してステップＭ５に移行する。

【００２８】ステップＭ５において、マイコン９は、位
置センサ信号Ｈｓがハイレベル（Ｈ）か否かを判断し、
ハイレベルであればステップＭ６ａに、ロウレベルであ
ればステップＭ６ｂに夫々移行する。即ち、室外側熱交
換器に配置されているファン１０が、自然の風などの外
力を受けて回転している場合には、位置センサ８の位置
センサ信号Ｈｓのレベルは、その回転に応じて変化す
る。

【００２９】そして、マイコン９は、ステップＭ６ａ，
Ｍ６ｂにおいて、ＲＯＭ１１より電気角Ｐｘのデータを
夫々読み出す。位置センサ信号Ｈｓ＝Ｈである場合のス
テップＭ６ａでは電気角Ｐｘ＝６０が読み出され、Ｈｓ
＝Ｌである場合のステップＭ６ｂでは電気角Ｐｘ＝２４
０が読み出される。

【００３０】ここで、図７は、モータ７が外力により逆
転している場合の各信号波形を示すものである。ステッ
プＭ６ａ，Ｍ６ｂで設定される電気角Ｐｘの値６０度，
２４０度は、図７（ｂ）に示すように、位置センサ信号
Ｈｓのハイ，ロウレベル期間夫々の中央位相に対応する
電気角である。

【００３１】そして、次のステップＭ７において、マイ
コン９は、ステップＭ６ａ，Ｍ６ｂで設定された電気角
Ｐｘの値から“９０”を減じることによって、電圧位相
Ｐｎが決定される。即ち、 Ｐｎ＝Ｐｘ−９０ …（１） である。ここで、“９０”を減じることによって、電圧
位相Ｐｎは、位置センサ信号Ｈｓのロウ→ハイの立上
り，ハイ→ロウの立下り時点に対応する電気角３３０
度，１５０度を夫々示すことになる。

【００３２】次に、外部より与えられる電圧指令Ｄａを
読み込むと（ステップＭ８）、Ｕ相に対応する通電信号
Ｄｕを形成するためステップＭ９に移行する。ステップ
Ｍ９は、Ｍ９ａ〜Ｍ９ｃの３つのステップで構成されて
おり、先ず、マイコン９は、ステップＭ７で決定された
電圧位相Ｐｎに対応する電圧率データＤｂを、ＲＯＭ１
１から読み出す（ステップＭ９ａ）。例えば、Ｈｓ＝Ｈ
であれば、Ｐｎ＝３３０であり、Ｄｂは、図２より“−
６４”となる。

【００３３】次に、通電信号Ｄｕを（２）式で演算して
求める（ステップＭ９ｂ）。 Ｄｕ＝Ｄｂ×（Ｄａ／２５５）＋１２８ …（２） 電圧率データＤｂの値域は、８ビットデータの２の補数
表現で取り得る“−１２７〜＋１２７”であるから、
“０〜２５５”にシフトさせるためオフセット値として
１２８を加えている。以上のように通電信号Ｄｕを求め
ると、ＰＷＭ回路１６に出力する（ステップＭ９ｃ）。

【００３４】次のステップＭ１０及びＭ１１において、
マイコン９は、ステップＭ９（ａ〜ｃ）と同様にＶ相及
びＷ相に対応する通電信号Ｄｖ及びＤｗを演算してＰＷ
Ｍ回路１６に出力する。この場合、Ｖ相及びＷ相に対応
する電圧位相Ｐｎは、各ステップＭ１０及びＭ１１にお
いて（３）式及び（４）式で与えられる。 Ｐｎ＝（Ｐｘ−９０）＋２４０ …（３） Ｐｎ＝（Ｐｘ−９０）＋１２０ …（４）

【００３５】即ち、Ｈｓ＝Ｈの場合は、各相の電圧位相
Ｐｎ及び電圧率データＤｂは以下のようになる（直流励
磁パターン１）。 また、Ｈｓ＝Ｌの場合は、各相の電圧位相Ｐｎ及び電圧
率データＤｂは以下のようになる（直流励磁パターン
２）。

【００３６】そして、マイコン９が指令信号Ｓｏを出力
信号として駆動回路１８に与えると（ステップＭ１
２）、ＰＷＭ回路１６により各通電信号Ｄｕ乃至Ｄｗの
レベルに応じてＰＷＭ変調された駆動信号Ｄｕｐ乃至Ｄ
ｗｎが、駆動回路１８からインバータ主回路６の各トラ
ンジスタＴ１乃至Ｔ６に出力される。すると、モータ７
の各相巻線７ｕ乃至７ｗに電流が流れる。

【００３７】それから、マイコン９は、指令信号Ｓｏを
出力した時点から所定時間が経過したか否かを判断する
（ステップＭ１３）。ここでの所定時間は、直流励磁に
よってモータ７のロータを停止させるのに十分な時間に
設定されており、所定時間が経過するまでは、ステップ
Ｍ５〜Ｍ１３が繰り返し実行される。その間、位置セン
サ信号Ｈｓのレベルがハイ，ロウを示す期間に応じてス
テップＭ６ａ，Ｍ６ｂが交互に実行され、インバータ主
回路６には、通電信号Ｄｕ乃至Ｄｗが停止用通電信号た
る直流励磁パターン１，２として交互に出力される。

【００３８】ここで、位置センサ信号Ｈｓのレベル（即
ち、モータ７のロータ回転位置）に応じて直流励磁パタ
ーン１，２を交互に出力するのは、例えば、直流励磁パ
ターン１がロータを電気角６０度の位置を基準に停止さ
せようとする信号であれば、そのパターン１をそのまま
与え続けてもロータの回転が停止しなければ、ロータの
回転位置が変わることにより、そのパターン１は回転を
加速させる励磁パターンとして作用するからである。

【００３９】従って、この場合直流励磁パターン２とし
ては、ロータを電気角２４０度（電気角６０度に対して
１８０度異なる）の位置を基準に停止させる信号として
出力することで、ロータの回転をより速く停止させるこ
とができるのである。即ち、直流励磁パターン１，２が
交互に出力されることにより、ロータは、電気角Ｐｘ
（６０度若しくは２４０度）の付近で停止する。

【００４０】また、直流励磁パターン１，２たる通電信
号Ｄｕ乃至Ｄｗを駆動回路１８からＰＷＭ信号として出
力するのは、やはり、モータ７の巻線７ｕ乃至７ｗに大
電流が流れるのを防止するためである。

【００４１】ステップＭ１３において所定時間が経過し
「ＹＥＳ」と判断すると、マイコン９は、時間カウンタ
１３のカウント値Ｔｃを読み込む（ステップＭ１４）。
そして、始動フラグをセットし（ステップＭ１５）、割
込み処理の実行を許可してから（ステップＭ１６）、更
にロータの初期停止処理が完了したことを示すフラグを
セットした後（ステップＭ１７）ステップＭ１に移行す
る。尚、ステップＭ５〜Ｍ１３は、停止信号形成部１５
に対応する。

【００４２】停止処理完了フラグがセットされたことに
よって、それ以降にメインルーチンを実行する場合は、
マイコン９がステップＭ４で「ＹＥＳ」と判断してステ
ップＭ１に移行するので、上記の初期停止処理は実行し
ないようになる。そして、以下で詳述するように、図４
及び図５に示す割込み処理ルーチン（Ｓａ）及び（Ｓ
ｂ）が実行されることで、モータ７は駆動される。

【００４３】図４は、割込み処理ルーチン（Ｓａ）のフ
ローチャートである。この割込み処理ルーチン（Ｓａ）
は、マイコン９に例えば１００μｓ毎にタイマ割込みが
入ることによって実行される。

【００４４】先ず、マイコン９は、外部より与えられる
電圧位相指令Ｐｒを読み込む（ステップＡ１）。電圧位
相指令Ｐｒは、例えばＵ相誘起電圧Ｖｍｕのゼロクロス
点を基準電気角０度に設定した場合に、その基準電気角
０度と位置センサ信号Ｈｓの立上がりエッジとの位相差
に対応する電気角（３０度）として与えられる。

【００４５】次に、マイコン９は、始動フラグがセット
されているか否かを判断する（ステップＡ２）。最初
は、ステップＭ１４で始動フラグがセットされた状態に
あるので「ＹＥＳ」と判断してステップＡ５に移行し、
電圧位相Ｐｎの決定を行う。

【００４６】ステップＡ５において、マイコン９は、
（５）式に基づいて電圧位相Ｐｎを決定する。 Ｐｎ＝Ｐｘ＋Ｐｒ＋Ｋｍ …（５） ここで、Ｋｍ（ｍ＝１，２，３，…）は、初期値Ｋ１が
“１”であり（電気角１度に対応）、割込み処理ルーチ
ン（Ｓａ）を実行する毎にインクリメントされるデータ
である。

【００４７】以降のステップＡ６〜Ａ１０は、メインル
ーチンのステップＭ８〜Ｍ１２と同様であり、各相に対
応する電圧位相Ｐｎに応じて通電信号Ｄｕ乃至Ｄｗを演
算し、出力するものである。この割込み処理ルーチン
（Ｓａ）を繰り返し実行することで、ステップＡ５で電
圧位相Ｐｎが徐々に増加して、モータ７はステップ動作
で始動する。そして、ロータが回転することにより、位
置センサ信号Ｈｓは変化点（即ち、立上がりまたは立下
がりエッジ）に至る。ステップＡ１０の実行後は、メイ
ンルーチンにリターンする。

【００４８】図５は、割込み処理ルーチン（Ｓｂ）のフ
ローチャートである。この割込み処理ルーチン（Ｓｂ）
は、位置センサ信号Ｈｓの立上がりエッジまたは立下が
りエッジがマイコン９に割込みで認識される毎に（即
ち、電気角１８０度毎に）実行される。

【００４９】先ず、マイコン９は、時間カウンタ１３の
カウント値Ｔｃを読み込むと（ステップＢ１）、次に、
始動フラグがセットされているか否かを判断し（ステッ
プＢ２）、セットされていればステップＢ３へ、セット
されていなけばステップＢ５へ移行する。ステップＢ３
では、処理ルーチン（Ｓｂ）の今回及び前回の実行時に
ステップＢ１で得たカウント値のデータＴｃ及びＴｘの
差分値を２倍して周期データＴｓを得る。即ち、 Ｔｓ＝２（Ｔｃ−Ｔｘ） …（６） となる。

【００５０】ここで、周期データＴｓとは、位置センサ
信号Ｈｓのエッジ出力周期であり、電気角１８０度に対
応する時間データである。ステップＢ３でデータＴｃ及
びＴｘの差分値を２倍するのは、始動フラグがセットさ
れている場合は、位置センサ信号Ｈｓのハイ若しくはロ
ウレベルパルスの中間位相からモータ７の始動がスター
トするから（エッジまでの電気角は９０度）である。

【００５１】そして、マイコン９は、今回のカウント値
データＴｃをＴｘに代入すると（ステップＢ４）始動フ
ラグをクリアし（ステップＢ６）、ステップＢ７，Ｂ８
ａ及びＢ８ｂにおいて、ステップＭ５，Ｍ６ａ及びＭ６
ｂと同様に位置センサ信号Ｈｓのレベルに応じて電気角
Ｐｘを読み出す。ステップＢ８ａ若しくはＢ８ｂの実行
後は、メインルーチンにリターンする。

【００５２】一旦割込み処理ルーチン（Ｓｂ）が実行さ
れると、ステップＢ６で始動フラグがクリアされたこと
により、マイコン９は、割込み処理ルーチン（Ｓａ）の
ステップＡ２で「ＮＯ」と判断し、ステップＡ３及びＡ
４を実行する。マイコン９は、時間カウンタ１３のカウ
ント値Ｔｃを読み込んで（ステップＡ３）、（７）式に
よって電圧位相Ｐｎを演算する。 Ｐｎ＝Ｐｘ＋Ｐｒ＋１８０×（Ｔｃ−Ｔｘ）／Ｔｓ …（７） 即ち、（７）式は、電気角Ｐｘ及び電圧位相指令Ｐｒ
に、前回のルーチン（Ｓｂ）と今回のルーチン（Ｓａ）
との実行時点間隔に相当する時間データ（Ｔｃ−Ｔｘ）
を電気角に換算する第３項を加えることで、今回のルー
チン（Ｓａ）の実行時点における電圧位相Ｐｎを求める
ものである。

【００５３】そして、以降のステップＡ６〜Ａ９におい
て演算を行うことによって、図２に示すように略正弦波
状の通電信号Ｄｕ乃至Ｄｗが形成されて、インバータ主
回路６に与えられる。また、割込み処理ルーチン（Ｓ
ｂ）においても、始動フラグがクリアされたことにより
ステップＢ２で「ＮＯ」と判断し、ステップＢ５におい
て電気角１８０度相当の周期データＴｓが（８）式で求
められる。 Ｔｓ＝Ｔｃ−Ｔｘ …（８）

【００５４】即ち、１００μｓ毎に割込み処理ルーチン
（Ｓａ）が実行され、位置センサ信号のレベルが変化す
る電気角１８０度毎に割込み処理ルーチン（Ｓｂ）が実
行されることによって、モータ７の各相巻線７ｕ乃至７
ｗには略正弦波状の通電信号Ｄｕ乃至ＤｗがＰＷＭ信号
として印加されるので、モータ７は、騒音や振動を発す
ることなく滑らかに回転駆動される。尚、割込み処理ル
ーチン（Ｓａ）及び（Ｓｂ）は、通電信号形成部１４に
対応する。

【００５５】以上のように本実施例によれば、マイコン
９の停止信号形成部１４は、外部より始動指令Ｓｔが与
えられると、モータ７のロータに取り付けられた位置セ
ンサ８が出力する位置センサ信号Ｈｓのレベルに応じ
て、通電信号Ｄｕ乃至Ｄｗを２つの直流励磁パターン
１，２として形成し、インバータ主回路６に与えること
でモータ７を直流励磁するようにした。

【００５６】即ち、室外側熱交換器に配置されるファン
１０が、風などの外力を受けて回転している場合でも、
ロータを所定位置に停止させるブレーキトルクを作用さ
せるのに適切な直流励磁信号をロータの回転位置に応じ
て与えることができる。従って、外力が強く作用してお
り、従来のように１パターンの直流励磁信号を与えるだ
けではモータ７の回転を停止させることができなかった
場合でも、回転を停止させることが可能となり、モータ
７を使用可能とする環境条件をより拡大することができ
る。

【００５７】また、外力の作用が比較的弱く、従来のよ
うに１パターンの直流励磁信号を与えても停止させるこ
とができる場合であっても、本実施例の方式によれば、
より小さな電圧の直流励磁によって停止させることがで
きるので、モータ７の巻線７ｕ乃至７ｗに流れる電流値
を低下させることが可能となる。従って、ロータを構成
する永久磁石を減磁させてしまうことがない。加えて、
電流値が低下することによって、インバータ主回路６を
構成するトランジスタＴ１乃至Ｔ６には、容量が小さい
安価な素子を選択することができる。また、モータ７を
停止させるのに要する時間を短縮することができる。

【００５８】更に、通電信号形成部１４と停止信号形成
部１５とをマイコン９上でソフトウエアによって構成
し、停止信号形成部１５は、従来技術（例えば、特願平
９−９６８４８号）のように１つの直流励磁パターンで
モータ７の回転を停止させるものに最小限の変更を加え
るだけで機能を実現することができるので、ＲＯＭ１１
の容量を余り増加させることなく、従来使用しているも
のと同規格のマイコンを使用することができる。従っ
て、ハードウエアのコストをアップをさせることがな
い。

【００５９】そして、ロータを所定位置に停止させた後
に、通電信号形成部１４が、ＲＯＭ１１に記憶されてい
る正弦波の電圧率データＤｂに基づいて通電信号Ｄｕ乃
至Ｄｗを形成し、インバータ主回路６に与えることで、
騒音や振動を生ずることなくモータ７を滑らかに回転駆
動することができる。

【００６０】また、本実施例によれば、三相のモータ７
に対して１個の位置センサ８のみを設け、マイコン９
は、１つの位置センサ信号Ｈｓに基づいて電圧位相Ｐｎ
を決定するようにしたので、位置センサ８の数を最小限
にして低コスト化を図ることができる。

【００６１】図８乃至図１０は本発明の第２実施例を示
すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付
して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明す
る。電気的構成を示す図８において、第２実施例の構成
は、第１実施例の停止信号形成部１５を擁するマイコン
９が、停止信号形成部（停止信号形成手段）１５ａを擁
するマイコン９ａに置き換わったものであり、その他の
構成は第１実施例と同様である。

【００６２】次に、第２実施例の作用について図９及び
図１０をも参照して説明する。メインルーチンのフロー
チャートを示す図９において、マイコン９ａは、外部よ
り始動指令Ｓｔが与えられ、ステップＭ５で位置センサ
信号Ｈｓのレベルを参照すると、そのレベルのハイ
（Ｈ），ロウ（Ｌ）に応じてステップＭ１８ａ，Ｍ１８
ｂに移行し、電圧指令Ｄａを計算式（５）に入力する。

【００６３】例えば、電圧指令Ｄａの指令値が外部より
“５０”で与えられている場合、Ｈｓ＝Ｈに対応するス
テップＭ１８ａでは、その指令値“５０”をそのまま入
力する。一方、Ｈｓ＝Ｌに対応するステップＭ１８ｂで
は、その指令値“５０”の１／１０である“５”を入力
する。

【００６４】そして、次のステップＭ１９において、マ
イコン９ａは、電気角ＰｘをＲＯＭ１１より読み出して
決定するが、第２実施例では、電気角Ｐｘは、位置セン
サ信号Ｈｓのレベルにかかわらず固定された値（例え
ば、Ｐｘ＝６０）とする。それから、次のステップＭ２
０において、マイコン９ａは、第１実施例のステップＭ
７と同様にして電圧位相を決定すると、ステップＭ９に
移行する。

【００６５】即ち、第２実施例では、電圧位相Ｐｎに応
じた直流励磁パターンとしては一種類であり、位置セン
サ信号Ｈｓのレベル（ロータの回転位置）に応じて電圧
指令Ｄａの指令値を変化させるようになっている。そし
て、Ｈｓ＝Ｈの場合は比較的強い直流励磁信号を与え、
Ｈｓ＝Ｌの場合は比較的弱い直流励磁信号を与える。

【００６６】例えば、Ｐｘ＝６０で計算された電圧位相
Ｐｎに基づいて直流励磁信号の電圧率データＤｂが与え
られた場合、電圧指令Ｄａの指令値に応じて、通電信号
Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの値は以下に示すように変化する。 Ｐｎ Ｄｂ ｜ Ｄａ＝５０ Ｄａ＝５ Ｕ相 ３３０ −６４ ｜ Ｄｕ １１５ １２６ Ｖ相 ２１０ −６４ ｜ Ｄｖ １１５ １２６ Ｗ相 ９０ １２７ ｜ Ｄｗ １５２ １３０

【００６７】従って、図１０に示すように、位置センサ
信号Ｈｓがハイレベルの時は比較的強い直流励磁を行
い、位置センサ信号Ｈｓがロウレベルの時は比較的弱い
直流励磁を行う。即ち、位置センサ信号Ｈｓがロウレベ
ルの時にハイレベルの時と同じパターンで直流励磁を行
うと、前述したように、モータ７を加速させるトルクを
作用させることになるので、この期間は比較的弱い直流
励磁を行ってモータ７を加速させないようにする。尚、
ステップＭ５，Ｍ９〜Ｍ１３，Ｍ１８〜Ｍ２０は、通電
信号形成部１５ａに対応する。

【００６８】以上のように第２実施例によれば、マイコ
ン９ａの停止信号形成部１５ａは、ロータの回転位置に
応じてモータ７の巻線７ｕ乃至７ｗに与える直流励磁の
強度を変化させるようにしたので、直流励磁ではモータ
７を加速させるトルクが作用する回転位置の場合に、そ
の加速を強める信号を与えることがないので、第１実施
例と略同様の効果が得られる。

【００６９】図１１乃至図１３は本発明の第３実施例を
示すものであり、第２実施例と同一部分には同一符号を
付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明
する。電気的構成を示す図１１において、第３実施例の
構成は、第２実施例の停止信号形成部１５ａを擁するマ
イコン９ａが、停止信号形成部（停止信号形成手段）１
５ｂを擁するマイコン９ｂに置き換わったものであり、
その他の構成は第２実施例と同様である。

【００７０】次に、第３実施例の作用について図１２及
び図１３をも参照して説明する。メインルーチンのフロ
ーチャートを示す図１２において、マイコン９ｂは、外
部より始動指令Ｓｔが与えられ、ステップＭ５で位置セ
ンサ信号Ｈｓのレベルを参照し、そのレベルがハイ
（Ｈ）である場合は，第２実施例と同様にステップＭ１
８ａに移行する。そして、位置センサ信号Ｈｓのレベル
がロウ（Ｌ）である場合は、「通電信号Ｄｕ＝Ｄｖ＝Ｄ
ｗ＝０を出力」のステップＭ２１に移行する。

【００７１】即ち、第３実施例では、図１３に示すよう
に、位置センサ信号Ｈｓがロウレベルの時は、モータ７
を直流励磁する代わりに、通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを
ゼロレベルで出力することによって、インバータ主回路
６の下アーム側のトランジスタＴ４乃至Ｔ６を１００％
デューティでオンにすることで、各相巻線７ｕ，７ｖ，
７ｗ間を短絡する。そして、ファン１０が外力を受けて
モータ７が回転する場合に発生する電力を、巻線７ｕ，
７ｖ，７ｗのインピーダンスにより消費させて制動をか
けるようにする。

【００７２】従って、ステップＭ１３で所定時間が経過
するまでは、モータ７の巻線７ｕ，７ｖ，７ｗに対して
は、位置センサ信号Ｈｓのレベルがハイの期間は直流励
磁、レベルがロウの期間は短絡制動というように、両者
が交互に行われる。尚、ステップＭ５，Ｍ９〜Ｍ１３，
Ｍ１８ａ〜Ｍ２１は、通電信号形成部１５ｂに対応す
る。

【００７３】以上のように第３実施例によれば、マイコ
ン９ｂの停止信号形成部１５ｂは、ロータの回転位置に
応じて、モータ７の巻線７ｕ，７ｖ，７ｗに直流励磁と
短絡制動とを交互に行うようにしたので、モータ７を加
速させるトルクが作用する回転位置の場合には、直流励
磁を行う代わりに短絡制動を行うことによって、第１実
施例と同様の効果が得られる。

【００７４】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。モータ７に対してブレーキトルクが
作用しない回転位置（Ｈｓ＝Ｌ）の期間は、ステップＭ
２のように指令信号Ｓｏを停止信号として出力し、イン
バータ主回路６のトランジスタＴ１乃至Ｔ６を全てオフ
状態としても良い。ステップＭ１３において、ロータが
停止するのに十分と推定される所定時間の経過を待つの
に代えて、例えば、位置センサ信号Ｈｓに基づいてモー
タ７の回転数を検出し、その回転数が所定値以下となっ
た場合にステップＭ１４に移行するようにしても良い。
また、位置センサ信号Ｈｓのパルス入力間隔が、一定時
間よりも拡がった場合にステップＭ１４に移行しても良
い。

【００７５】例えば、モータ７の回転数及び回転方向に
応じて、モータ７を停止させるべきか否かを判断しても
良い。例えば、モータ７が比較的低速に回転している場
合や、比較的高速に回転している場合であっても正転し
ている場合は、モータ７を停止させることなく直ぐに駆
動しても問題はないので、モータ７の回転数が所定値以
上の場合、また、モータ７が逆転している場合にだけ停
止させるようにしても良い。その際、モータ７の回転数
は、上述のように一定時間内における位置センサ信号Ｈ
ｓの入力数で検出するができ、回転方向の判定方式とし
ては、位置センサ信号Ｈｓがハイ，ロウレベルを示す夫
々の期間において、電流信号Ｓｉが出力されるまでの時
間ＴＨ，ＴＬの長短に応じて決定することが可能である
（詳細は、特願平９−９６８４８号参照）。

【００７６】位置センサ８の数は、三相のモータ７に対
して１個であるものに限らず、２個であっても良い。位
置情報出力手段は、位置センサ８に限ることなく、例え
ば、ブラシレスモータが回転することにより各相巻線に
発生する誘起電圧を分圧抵抗で検出し、その誘起電圧の
極性に応じてモータをセンサレス駆動するものにおいて
は、誘起電圧を検出するための検出回路であっても良
い。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように本発明のインバータ
装置及びブラシレスファンモータによれば、停止信号形
成手段は、位置情報出力手段によって出力された位置情
報信号に基づいて、ロータの回転位置に応じた適切な停
止用通電信号を複数パターン形成してインバータ主回路
に出力する。具体的には、停止用通電信号として、複数
パターンの直流励磁信号を形成したり、複数の直流励磁
信号をそれらの直流励磁強度が異なるように形成し、ま
た、直流励磁信号とブラシレスモータの複数相巻線を短
絡するための巻線短絡信号とを形成するようにした。

【００７８】従って、始動開始前に回転しているブラシ
レスモータのロータを所定位置に停止させるため、例え
ば、特定パターンの直流励磁信号を与えてもロータを停
止させることができない場合に、従来のように前記直流
励磁信号パターンをそのまま出力し続けることで、ブレ
ーキトルクが作用せずロータを加速させるトルクが作用
してしまうことを本発明によれば防止することができ
る。

【００７９】そして、本発明によれば、ロータの回転位
置に応じて、常に、ロータを所定位置に停止させるブレ
ーキトルクを作用させるのに適切な直流励磁信号をイン
バータ主回路に与えることができるので、ロータを所定
位置に確実に停止させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す電気的構成の機能ブ
ロック図

【図２】ＲＯＭに記憶されている電圧率データを示す図

【図３】マイクロコンピュータにより実行されるメイン
ルーチンの処理内容を示すフローチャート

【図４】割込み処理（Ｓａ）の処理内容を示すフローチ
ャート

【図５】割込み処理（Ｓｂ）の処理内容を示すフローチ
ャート

【図６】ＲＯＭに記憶されている電気角Ｐｘのデータ内
容を示す図

【図７】ブラシレスモータが外力の作用で逆転している
場合の、各信号波形のタイミングチャート

【図８】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図９】図３相当図

【図１０】図７相当図

【図１１】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図１２】図３相当図

【図１３】図７相当図

【符号の説明】

６はインバータ主回路、７はブラシレスモータ、７ｕ，
７ｖ，７ｗは巻線、８は位置センサ（位置情報出力手
段）、９，９ａ，９ｂはマイクロコンピュータ、１０は
ファン、１１はＲＯＭ（記憶手段）、１４は通電信号形
成部（通電信号形成手段）、１５，１５ａ，１５ｂは停
止信号形成部（停止信号形成手段）を示す。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレスモータの複数相巻線に通電を
   行うインバータ主回路と、 前記ブラシレスモータのロータの回転位置情報を得て位
   置情報信号を出力する位置情報出力手段と、 この位置情報出力手段によって出力された前記位置情報
   信号に基づいて通電信号を形成し、前記インバータ主回
   路に出力する通電信号形成手段と、 前記位置情報出力手段によって出力された前記位置情報
   信号に基づいて、前記ブラシレスモータの回転を停止さ
   せるための停止用通電信号を複数パターン形成して前記
   インバータ主回路に出力する停止信号形成手段とを備え
   てなることを特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】 停止信号形成手段は、停止用通電信号と
   して複数パターンの直流励磁信号を形成して出力するこ
   とを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
3. 【請求項３】 停止信号形成手段は、複数の直流励磁信
   号を、それらの直流励磁強度が異なるように形成して出
   力することを特徴とする請求項２記載のインバータ装
   置。
4. 【請求項４】 停止信号形成手段は、停止用通電信号と
   して、直流励磁信号と、ブラシレスモータの複数相巻線
   を短絡するための巻線短絡信号とを形成して出力するこ
   とを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
5. 【請求項５】 通電信号形成手段は、記憶手段に記憶さ
   れている電圧率データに基づいて、正弦波の電圧率を有
   する通電信号を形成することを特徴とする請求項１乃至
   ４の何れかに記載のインバータ装置。
6. 【請求項６】 位置情報出力手段は、ブラシレスモータ
   の巻線相数よりも少ない数の位置センサによって構成さ
   れていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記
   載のインバータ装置。
7. 【請求項７】 ファンを回転駆動するブラシレスモータ
   と、 このブラシレスモータの複数相巻線に通電を行うインバ
   ータ主回路と、 前記ブラシレスモータのロータの回転位置情報を得て位
   置情報信号を出力する位置情報出力手段と、 この位置情報出力手段によって出力された前記位置情報
   信号に基づいて通電信号を形成し、前記インバータ主回
   路に出力する通電信号形成手段と、 前記位置情報出力手段によって出力された前記位置情報
   信号に基づいて、前記ブラシレスモータの回転を停止さ
   せるための停止用通電信号を複数パターン形成して前記
   インバータ主回路に出力する停止信号形成手段とを備え
   てなることを特徴とするブラシレスファンモータ。
8. 【請求項８】 停止信号形成手段は、停止用通電信号と
   して複数パターンの直流励磁信号を形成して出力するこ
   とを特徴とする請求項７記載のブラシレスファンモー
   タ。
9. 【請求項９】 停止信号形成手段は、複数の直流励磁信
   号を、それらの直流励磁強度が異なるように形成して出
   力することを特徴とする請求項８記載のブラシレスファ
   ンモータ。
10. 【請求項１０】 停止信号形成手段は、停止用通電信号
    として、直流励磁信号と、ブラシレスモータの複数相巻
    線を短絡するための巻線短絡信号とを形成して出力する
    ことを特徴とする請求項７記載のブラシレスファンモー
    タ。
11. 【請求項１１】 通電信号形成手段は、記憶手段に記憶
    されている電圧率データに基づいて、正弦波の電圧率を
    有する通電信号を形成することを特徴とする請求項７乃
    至１０の何れかに記載のブラシレスファンモータ。
12. 【請求項１２】 位置情報出力手段は、ブラシレスモー
    タの巻線相数よりも少ない数の位置センサによって構成
    されていることを特徴とする請求項７乃至１１の何れか
    に記載のブラシレスファンモータ。