JPS58195490A - ブラシレスモータの運転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ブラシレスモータの位置検出回路に係シ、ブ
ラシレスモータの電機子巻線に発生する逆起電圧によっ
て回転子位置を検出する形式のブラシレスモータにおけ
る当該位置検出回路に関するものである。

一般に、ブラシレスモータは、光や磁気を利用して回転
子の位置を無接触で検出し、これによってトランジスタ
を点弧し、ブラシレス運転する形式が多い。

しかし、起動トルクが小さく、かつ位置センサの取付け
が困難なところで運転するブラシレスモータの位置検出
に、は、回転子における電機子巻線に発生する逆起電圧
を利用した位置検出法が開発されている。

この逆起電圧位置検出法に係るものの構成について、第
１図に示す従来例の回路により説明する。

図において、１はインバータ主回路、２はブラシレスモ
ータの電機子巻線（以下、モータ巻線という。）であシ
、３は逆起電圧の位置検出回路で、これは、各Ｃ１，几
１　＋　Ｃ２１几、からなる各相の１次遅れフィルタ回
路４．Ｒ，、Ｒ，、Ｒからなる中性点電位用の抵抗ブリ
ッジ５．比較回路６から構成されている。

しかして、第２図は、その高速回転時の各部波形図であ
る。

すなわち、モータ巻１ｆａ２におけるＡ、Ｂ、Ｃ各相の
巻線と中性点Ｎ間の、□、逆起電圧信号に係る端子電圧
■（実線）は、図のゾように台形状を示し、ゝ１ 一次遅れフィルタ４を通過□後、３角波状のフィル）直
“゛・≧ り出力■（２Ｖｐ　）（鎖線）となる。

さらに、これを３倍の周波数で脈動する中性点電位■と
比較することにより、回転子位置検出信号に係る位置検
出信号■を作り出すものであり、図示のものはＢ相に係
るものである。

ここで、逆起電圧位置検出の原理上、Ｃ相の巻線の端子
電圧からは９０度位相の異なるＢ相の位置検出信号を作
シ出すものである。

このフィルタ出力■の電圧に係るＶｐは、電圧■の端子
電圧が台形状であるとの仮定のもとでは、概略、次式で
得られる。

Ｖｐ＝０．０９（Ｅｄ／ｆｍ）（１／Ｃ２Ｒｚ）　　　
　−（１）Ｅｄ・・・直流電圧 ｆＭ・・・周波数（後述する第３図の周期Ｔにおける１
／Ｔ） Ｃ２＋几、・・・フィルタの回路定数（ｃｌ、几。

は直流分カットに係るフィルタ 回路の定数） 以上は、高速達ｉで、特にＰＷＭ　（パルスワイドモジ
ュレーション°）制御を行わない場合の例で、覧 あるが、ＰＷＭ制御−転を行う低速領域では、第３図（
後半６０度区間のＰＷＭ制御の例）で示す　　　　　　
　）ように、フィルタ出力■は、そのフィルタにょシ、
端子電圧■の周期Ｔの３倍の周波数で脈動する。

この場合、中性点電位（図示せず）も３倍で脈動し、位
置検出信号は第２図と同様に発生する。

しかして、この場合におけるフィルタ出力■のピーク値
は、次式で示される。

Ｖｐ　＝　ＩＪ’　２　（Ｅ　ｄ／　Ｃ２Ｒｔ　）・ｔ
　　　・・・・・・　（２）この値は、低周波数域では
、ｔが大きいため、さきの（１）式より、はるかに大き
い値となる。

一方、この種モータの運転は、始動回転数Ｎ。

から逆起電圧位置検出信号が確立される一定回転数Ｎ２
に到るまでは、外部同期信号に基づく転流制御信号によ
って駆動する運転領域（以下、低周波同期始動という。

）と、逆起電圧位置検出信号による運転領域とで構成さ
れるものである。

この場合の第１の問題点は、始動回転数Ｎ、でフィルタ
出力が制御電源電圧以内になるようにフィルタ定数を選
定すると、高速回転数では（１）式によって求まるフィ
ルタ出力は小さくなシ、わずかなノイズで誤動作を起す
点である。第２の問題点は、低周波同期始動区間に一次
遅れフィルタ回路に現われる過渡直流分が、切替回転数
に係る上記回転数Ｎ２に到るまで減衰せず、したがって
、低周波同期始動から逆起電圧信号よシの回転子位置　
　・″検出信号による運転への切替えの失敗を生ずるこ
とである。

特に、運転範囲を拡大するために、さきのフィルタ時定
数Ｃ，Ｒ２を大きくした場合、この影響が大きい。

第４図は、低周波同期始動時から上記切替回転数に到る
、従来方式における１次遅れフィルタ回路の過渡現象を
示すものである。（ｄ）　、　（ｅ）　、　（ｆ）が各
相のフィルタ出力、（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）が
、逆起電圧信号よシの回転子位置検出信号である。

以上で、（ｄ）　、　（ｅ）　、　（ｆ）のフィルタ出
力に直流分が現われ、切替回転数近くの（ａ）　、　（
ｂ）　、　（Ｃ）の回転子位置検出信号の”Ｈｉｇｈ”
とａｔ　Ｌｏｗ　ｊｊの時間間隔が不平等で、かつ１２
０度ずつの位相のずれが十分確保されていない。このた
め、切替点において切替失敗を起す例が多かった。っま
シ、１次遅れフィルタ回路の過渡直流分が、切替回転数
に到るまで十分減衰しないために、切替えが不安定にな
るものである。

本発明は、この種モータにおいて、低周波数同期始動区
間における１次遅れフィルタ回路の過渡現象、特に、そ
の直流分を除去し、速やかに安定な切替えを可能にする
ことにより、切替回転数の低下の達成、すなわち運転領
域の拡大を図るようにし、なお、さらにフィルタ出力を
大きく選定することによってノイズなどによる誤動作を
小さくするようにしたブラシレスモータの位置検出回路
の提供を、その目的とするものである。

本発明の特徴は、モータの電機子巻線に発生する逆起電
圧信号から、１次遅れフィルタ回路および比較回路を介
して回転子位置検出信号を作り、それによってブラシレ
ス駆動する運転領域と、前記位置検出信号が確立される
一定回転数までを外部同期信号に基づく転流制御信号に
よって駆動す６□工よ□。７．５　’：’Ｉｓ；、ｖｘ
　−Ｅ　−ｐ。おい７、上記の位置検出用１次遅れフィ
ルタ回路の出力側に一定電圧クランプ手段を設け、その
一定電圧クランプ手段における一定電圧Ｖｌ　、外部同
期信号に基づく転流制御信号によって駆動する運転領域
の始動回転数における１次遅れフィルタ回路の出力最大
電圧Ｖ２、また切替回転数に係る一定回転数における１
次遅れフィルタ回路の出力電圧Ｖ３のそれぞれの値を、
Ｖ３くｖＩ＜ｖ２となる関係に、一定電圧クランプ電圧
値を選定するとともに１次遅れフィルタ回路のフィルタ
定数を選定して構成するようにしたブラシレスモータの
位置検出回路にある。

次に、本発明に係る各実施例を、各図に基づいて説明す
る。

ここで、まず、第５図は、本発明の一実施例に係るブラ
シレスモータの位置検出回路に係る回路構成図、第６図
は、その始動回転数から切替回転数に到る動作波形図、
である。

そして、第１図と、同一符号に係名ものは同等の、。ヶ
オ１．３６轟エカ。あ、。い−。、工’Ｉｆ、。

クランプ手段７に係る両方向性のツェナーダイオ　　　
　　　　ｌ−ドである。

すなわち、本実施例においては、１次遅れフィルタ回路
４の出力端に両方向性のツェナーダイオードＤを接続す
るようにしたものである。

そして、さらに、この両方向性のツェナーダイオードＤ
の一定電圧りランプ電圧ｖ１は、低周波同期始動の始動
回転数Ｎ１　における１次遅れフィルタ回路４のフィル
タ出力最大電圧■２と、低周波同期始動から逆起電圧に
よる位置検出への切替回転数に係る一定回転数における
、１次遅れフィルタ回路４のフィルタ出力最大電圧Ｖ、
との間になるように選定したものである。このことは、
逆に、両方向性のツェナーダイオードＤのクランプ電圧
Ｖ、を決定し、Ｖ３くｖｌ＜ｖ２なるように、１次遅れ
フィルタ回路４の定数０２　、　Ｒ２ｅ［）。

（２）式よシ選定したものである。

第６図は、上記のように回路を構成し、前記のようにフ
ィルタ定数を選定したときの低周波同期始動時から切替
回転数に到る、１次遅れフィルタ回路４の過渡現象を示
すものである。

１次遅れフィルタ回路４のフィルタ出力（ｄ）、　（ｅ
）。

（ｆ）が、始動回転数時のｖ２となる値であるが、両方
向性のツェナーダイオードＤのクランプ電圧Ｖ１によっ
て抑制されるものである。この両方向性のツェナーダイ
オードＤによるクランプ効果は、始動回転数と切替回転
数の中間Ｍぐらいまで現われる。そこで、この区間に現
われる過渡直流分は、このクランプ効果で除かれ、切替
回転数近くの逆起電圧信号よりの回転子位置検出信号（
ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）ノ波形ハ”　Ｈｉｇｈ　
”　ト”　ＬＯＷ”ｃ７）　時間間１１ｉ％、１２０度
の位相差が第６図のようにＭ以降確保され、安定な切替
えが可能になるものである。

また、この場合、両方向性のツェナーダイオードＤのク
ランク電圧ＶＩを、別途の回路制御用の制御電源電圧近
くに選定すれば、始動回転数時におけるフィルタ出力を
電源電圧（ツェナー電圧）以上に取ることができる。こ
れによって、従来例に比較し、各回転数におけるフィル
タ出力を大きく選定でき、ノイズなどによる誤動作など
が少なくなるものである。

次に、第７図は、他の実施例に係るブラシレスモータの
位置検出回路に係る回路構成図である。

同図において、さきの第５図と同一符号に係るものは同
等のものを示し、３Ｂは位置検出回路、Ｄ、　、　Ｄ、
は、一定電圧クランプ手段７を構成するダイオードであ
る。

すなわち、第７図は、一定電圧クランプ手段７としてダ
イオードＤｌ、Ｄ２１に使用した例である。

ここで、ダイオードＤＩは一側電源に、また、Ｄ２は＋
側篭源に接続されると、フィルタ出力は、さきに述べた
制御電源の電圧とダイオードの電圧降下値とでクランプ
され、第５図の実施例における両方向性のツェナーダイ
オードＤでの場合と同じ効果が発揮されるものである。

以上に述べたところをも総合して、本発明によるときは
、低周波同期始動から逆起電圧位置検出への安定な切替
えができ・（・なお、かつ全回転数でフィルタ出力を大
きく取、ることかできるため、ノイズなどによる誤動作
が歩なくなるもので、実用的効果にすぐれ次発明という
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、既開発のブラシレスモータの位置検出回路に
係る回路構成図、第２図は、その高速回転時の各部波形
図、第３図は、その低速回転時の各部波形図、第４図は
、従来方式による始動回転数から切替回転数に到る動作
波形図、第５図は、本発明の一実施例に係るブラシレス
モータの位置検出回路に係る回路構成図、第６図は、そ
の始動回転数から切替回転数に到る動作波形図、第７図
は、本発明の他の実施例に係るブラシレスモータの位置
検出回路に係る回路構成図である。 １・・・インバータ主回路、２・・・ブラシレスモータ
の電機子巻線、３Ａ、３Ｂ・・・位置検出回路、４・・
・１次遅れフィルタ回路、５・・・中性点電位用の抵抗
ブリッジ、６・・・比較回路、７・・・一定電圧クラン
プ手段、Ｄ・・・両方向性のツェナーダイオード、Ｄｌ
　。 Ｄ２・・・ダイオード・。 ゛、・　　　　　　　（ほか１名）−″）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モータの電機子巻線に発生する逆起電圧信号から、
   １次遅れフィルタ回路および比較回路を介して回転子位
   置検出信号を作シ、それによってブラシレス駆動する運
   転領域と、前記位置検出信号が確立される一定回転数ｔ
   でを外部同期信号に基づく転流制御信号によって駆動す
   る運転領域を有するブラシレスモータにおいて、上記の
   位置検出用１次遅れフィルタ回路の出力側に一定電圧ク
   ランク手段を設け、その一定電圧クランプ手段における
   一定電圧Ｖ１、外部同期信号に基づく転流制御信号によ
   って駆動する運転領域の始動回転数における１次遅れフ
   ィルタ回路の出力最大電圧Ｖ２、また切替回転数に係る
   一定回転数における１次遅れフィルタ回路の出力最大電
   圧■、のそれぞれの値を、Ｖ、＜ｖ＋　＜ｖｚとなる関
   係に、一定電圧クランプ電圧値を選定するとともに１次
   遅れフィルタ回路のフィルタ定数を選定して構成するよ
   うにしたことを特徴とするブラシレスモータの検出回路
   。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、一定電
   圧り２ンプ手段として、両方向性のツェナーダイオード
   を接続するようにしたものであるブラシレスモータの位
   置検出回路。