JPS61189185A - ブラシレスモ−タの制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、特に起動動作制御を効果的に実行させるよ
うに改良した、固定子巻線の誘起電圧の信号によって励
磁相の切換えを行うブラシレスモータの制御装置に関す
る。

（従来の技術） ブラシレスモータは、ブラシ、コンミテータ等が存在し
ないものであるため、その構造が簡単なものとなるもの
であり、また動作時に火花が発生することもなく、安全
性に冨むものである。このため、直流機と比べてその用
途は充分に広範囲となるものと予想される。

このブラシレスモータでは、固定子巻線の誘起電圧によ
って励磁相の切換えを行う。従って、その起動時にあっ
ては上記誘起電圧が発生していないものであるため、外
部より強制的に回転磁界を与え、回転子が所定の回転数
に達した状態となった後に誘起電圧を検出して、励磁相
の切換えを実行させるようにしている。しかし、このよ
うな起動手段では３回転数が上昇するまでに時間を要す
る状態となるものであり、従って起動応答性の悪い状態
となる。

第１７図は、従来のブラシレスモータの回転制御手段を
説明するための概略的な構成を示すもので、モータ１１
の回転軸１２に対して永久磁石からなる回転子１３が設
けられ、この回転子Ｉ３に対して電機子コイル１４が巻
装設定されている。

そして、上記回転軸１２に対しては、回転子１３と同軸
的に回転するように位置検出用の回転板１５を設け、こ
の回転板１５に対向する位置に、検出素子１６を固定設
定するものである。この場合、上記検出素子１６として
は、ホール素子、磁気抵抗素子等が使用されるもので、
これに対向する状態となる位置検出用の回転板１５は、
特定回転角位置に磁極を設定した永久磁石によって構成
され、電機子コイルＩ４の特定回転角位置を検出できる
ように構成している。また、検出素子１６を光源および
受光素子で構成し、回転板１５を特定回転角位置で光を
透過させるスリット板、あるいは反射器等で構成するこ
とも行われる。

すなわち、回転子１３の位置を回転板１５および検出素
子１６による位置検出機構１７によって、回転子１３と
固定子との相対位置関係を検出し、この検出された位置
関係に対応して所定の電機子コイルに対して励磁電流を
供給して、このモータ１１を駆動制御しているものであ
る。

第１８図は上記のように構成される位置検出機構１７を
備えるブラシレスモータ１１の駆動制御回路を示してい
るもので、この位置検出機構１７で検出された回転子１
３の位置検出信号によって、３相インバータ１８のスイ
ッチング素子を開閉制御して、モータ１１の３相の電機
子コイルに対して励磁電流を分配供給するものである。

従って、このような従来のブラシレスモータの制御手段
にあっては、回転子１３の回転角位置を検出するホール
素子等を使用した位置検出機構１７が必要となるもので
あり、電動装置の構成が複雑となる。また、その位置検
出機構１７を構成するために、ホール素子、磁気抵抗素
子等の検出素子が用いられるものであり、このような検
出素子の耐環境性から、利用範囲が必然的に限定される
状態となっているものである。

そこで、ホール素子、磁気抵抗素子等の位置検出素子を
使用する必要がないものに、ナインスアニュアル　シン
ポジウム　「インクリメンタルモーション　コントロー
ル　システムズ　アンドデバイス」　（旧ｎｔｈ　Ａｎ
ｎｕａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｒｉｎｃｒｅｍｅｎ−
ｔａｌ　　ｍｏｔｉｏｎ　　ｃｏｎｔｒｏｌ　　ｓｙｓ
ｔｅｍｓ　　ｓｎｄ　　ｄｅｖｉｃｅ　　Ｊ　、発行針
インクリメンタル　モーション　コントロール　システ
ムズ　ソサイエティ（ＩｎｃｒｅｍｅｎｔａｌＭｏｔｉ
ｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　５ｏｃｉｅｔ
ｙ）におけるＰ、Ｍ。

ブラシレス　モータ　ドライブズ（Ｐ、Ｍ、　Ｂｌ？ｌ
ＩＳＨＬＥＳＳＭＯＴＯＲＤＩ？ＩＶＥＳ）　　（３０
５ヘージ）に示すように、３相Ｙ結線に設定された電機
子コイルそれぞれに対して並列状態で接続する抵抗回路
を設け、この抵抗回路の中性点と上記電機子コイルの中
性点との間の電位差変動を検出し、インバータ回路によ
り、この電位差変動に対応して上記電機子コイルに対す
る励磁電流を切換え制御するものがある。

そして、この場合の起動手段として、回転磁界を与える
場合に、回転子と固定子との相対位置関係によって、起
動当初、逆回転トルクが発生し、回転子が逆方向に回転
を開始した後、この回転子が正方向に回転方向を変える
といった現象が生ずる。そして、この回転方向の逆転の
際に振動が発生して正常に起動制御ができない。

このような起動当初における回転子の逆転を防ぐために
、電機子コイルの特定の相に対して所定時間励磁電流を
供給し、起動待回転子を定位置に固定する。そして、そ
の後インバータ回路により電機子コイルに対する励磁電
流を切換えて、回転子を回転させることによって、この
回転子の逆転動作を防止し、安定した起動を行う。

（発明が解決しようとする問題点） ところが上述した従来のものでは、電機子コイルの特定
の相に対して励磁電流を供給して、回転子を定位置に固
定する際、回転子は振動した後に安定点に対して収束す
る状態となり、安定するまでに時間を要し、ブラシレス
モータを起動するまでに時間がかかるという問題がある
。

そこで本発明は、起動時において、円滑で速やかな起動
制御を行うことである。

（問題点を解決するための手段） ３相Ｙ結線に接続された電機子コイルと、この電機子コ
イルに対して並列状態でＹ結線に接続される抵抗回路と
、 前記電機子コイルの中性点と前記抵抗回路の中性点との
間の電位差変動に対応して前記電機子コイルに対する励
磁電流を切換え制御する励磁切換え信号を発生する信号
発生手段と、 この信号発生手段の励磁切換え信号に対応して、前記電
機子コイルに対する励磁電流を切換え制御するインバー
タ回路と、 このインバータ回路により前記電機子コイルに対する励
磁電流を切換えて回転するとともに、複数極の永久磁石
からなる回転子と、 起動時に２相の前記電機子コイルに、励磁電流を流し、
残りの１相の前記電機子コイルに前記回転子の振動によ
り発生する誘起電圧の極性を検出する第１の検出手段と
、 この第１の検出手段による誘起電圧の特定の極性と、前
記信号発生手段の励磁切換え信号とから、前記回転子の
起動位置を検出し、前記インバータ回路にモータ起動信
号を入力する第２の検出手段と、 を有するブラシレスモータの制御装置とすることである
。

（作　用） １相の電機子コイルの誘起電圧の極性と、３相の電機子
コイルの励磁切換え信号とから、回転子が起動する位置
を検出し、インバータ回路を介して、電機子コイルに対
する励磁電流を切換えて、モータを起動する。

（実施例） 以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図はブラシレスモータの制御装置を示すもので、ブ
ラシレスモータ１１は、２極の永久磁石からなる回転子
１３に対して、電機子コイル１４を巻装している。この
電機子コイル１４は、それぞれＵ相、■相、Ｗ相の電機
子コイル１４ａ、１４ｂ、１４ｃがＹ結線されている。

そして、直流電源１９は、起動スイッチ１９ａを介して
、３相のインバータ回路２０に接続されている。この３
相のインバータ回路２０は、それぞれ直流電源１９の正
極側にエミッタが接続された３つのｐｎｐ型のトランジ
スタ２０　ａ、　　２０　ｂ。

２０Ｃと、それぞれ直流電源１９の負極側にエミッタが
接続された３つのｎｐｎ型トランジスタ２０ｄ、２０ｅ
、２Ｏｆとから構成される。そして、トランジスタ２０
ａ、２０ｄとの間にＵ相の電機子コイル１４ａが接続さ
れ、またトランジスタ２０ｂ、２０ｅとの間にＶ相の電
機子コイル１４ｂが接続され、さらにトランジスタ２０
ｃ、２０ｆとの間に相蔑の電機子コイル１４Ｃが接続さ
れている。また、３相のインバータ回路２０と電機子コ
イル１４との間には、３相の電機子コイル１４の各相に
それぞれ対応するように、抵抗２２ａ〜２２ＣをＹ結線
した抵抗回路２２が接続されている。この抵抗回路２２
は、回転子１３の位置検出用として用いられる。

また、抵抗回路２２の中性点の電圧Ｖ、および電機子コ
イル１４の中性点の電圧■８を差動増幅器３１に入力し
ている。そして、この差動増幅器３１により、上記中性
点間の電圧ＶＮＭを検出している。また、この検出した
電圧を積分器３２に人力し、積分した出力を零クロスコ
ンパレータ３３に入力する。ここで、差動増幅器３１と
積分器３２と零クロスコンパレータ３３とで信号発生手
段を構成している。そして、零クロスコンパレータ３３
の出力をリングカウンタ回路３５に入力する。

このリングカウンタ回路３５は、零クロスコンパレータ
３３の出力に応じて、ベース駆動回路３６を介して、３
相のインバータ回路２０のトランジスタ２０ａ＝２Ｏｆ
の通電（励磁パターン）を制御する。また、ベース駆動
回路３６はリングカウンタ回路３５の出力を増幅するも
のである。

そして、Ｗ相の電機子コイル１４Ｃの両端には、第１の
検出手段をなすコンパレータ４１が接続されている。こ
のコンパレータ４１は、回転子１３の振動に伴い発生す
る誘起電圧Ｅ８の極性を検出する。また、コンパレータ
４１の出力を第２の検出手段をなすＤフリップ・フロッ
プ４２のＤ端子（データ）に入力している。そして、Ｃ
Ｐ端子（クロックパルス）には、零クロスコンパレータ
３３の出力が入力されている。また、Ｄフリップ・フロ
ップ４２の初期状態はリセット回路４３の出力により、
ルベルにプリセットされる。さらに、Ｄフリップ・フロ
ップ４２のＱ端子（出力）は、起動タイマ回路４４に入
力されている。そして、リセット回路４３と起動タイマ
回路４４とで起動回路４０を構成する。また、リセット
回路４３は起動スイッチ１９ａの投入時および零クロス
コンパレータ３３の出力信号が一定時間得られない時、
ブラシレスモータ１１を再起動するために、リセット信
号を発生し、Ｄフリップ・フロップ４２および起動タイ
マ回路４４に出力する。起動タイマ回路４４は、リセッ
ト回路４３のリセット信号により、リングカウンタ回路
３５を初期励磁パターンにセントする信号をリングカウ
ンタ回路３５に入力する。同時に、タイマが動作し、Ｄ
フリップ・フロップ４２の出力の立ち下がり、またはタ
イマ終了時にリングカウンタ回路３５の励磁パターンを
２ステツプ進める信号をリングカウンタ回路３５に入力
する。

ここで、インバータ回路２０からの各Ｕ相、■相、Ｗ相
の端子電圧をそれぞれＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗ。

ブラシレスモータ１１の電機子コイル１４の各Ｕ相、■
相、Ｗ相の誘起電圧をＥ　ｕ　＋　　Ｅ　ｖ　ｒ　Ｅ　
ｗ　。

電機子コイル１４の中性点電位をｖＮ、抵抗回路２２の
中性点電位を■イ、上記両中性点相互間の電位差をＶＮ
Ｍとすると、その各電位は、ＶＭ　−（１／３）（Ｖｕ
十Ｖｖ＋Ｖｗ）ＶＮ　−（１／３）（（Ｖｕ−Ｅｕ）＋
　（Ｖｖ　−Ｅｖ）＋　（Ｖｗ−Ｅｗ）１ となる。また、中性点相互間の電位差は、ＶＮｌｌ−（
１／３）（Ｅｕ＋Ｅｖ＋Ｅｗ）となり、これは電機子コ
イル１４各相の誘起電圧の総和となり、インバータ２０
からの印加電圧を除去できる。

ここで、電機子コイル１４の各相の誘起電圧Ｅｕ、Ｅｖ
、Ｅｗがそれぞれ第２図（Ａ）　〜（Ｃ）で示すように
１２０度台形波とすると、差動増幅器３１により得られ
る電位差■、は第２図（Ｄ）に示すように誘起電圧の３
倍の周波数の三角波の状態となる。このような電圧波形
の状態で、電機子コイル１４に通電する区間は、各誘起
電圧の平坦状態となる部分（第２図（Ａ）〜（Ｃ）で斜
線で示す部分）となるものであり、励磁相の切換え点は
、電位差■、のピーク点と一致する状態となる。しかし
、上記ＶＮＭのピーク点を検出することは、モータ回転
数によって電位差Ｖ□の振幅が変動するため、ピーク点
を正確に検出することが困難である。また、ノイズ信号
が存在するような場合には、■、のピーク点を正確に捕
えることが難しい。

このため、この電位差Ｖ□は積分器３２において積分し
て、第４図（Ｅ）に示すような積分波形とし、その零ク
ロス点を検出するようにする。このようにすれば、モー
タの回転数に対して振幅の変化しない波形となり、低速
回転時においてその検出が容易になる状態となり、しか
もノイズに対して強い状態となる。また、誘起電圧が鎖
交磁束の変化率に比例することから、電機子コイル１４
の各相の鎖交磁束をそれぞれ、φＵ、φＶ、φＷとする
と、 ＶＮＭ＝　（１／３）（Ｅｕ十Ｅｖ＋Ｅｗ）＝　（１／
３）　　（−ｋ　　（φｕ／ｄｔ）−ｋ　（φｕ／ｄｔ
）　−ｋ（φｗ／ｄｔ）１となり、電位差■、の積分は
１ 、ｆＶＮ＋４ｄ　ｔ＝−（ｋ／３）　（φＵ＋φＶ＋φ
Ｗ）となり、ブラシレスモータ１１の回転数には関係な
く、低速から一定の振幅で検出できる。

そして、積分器３２で得た波形を、零クロスコンパレー
タ３３に人力して、第２図（Ｆ）に示す矩形波を出力す
る。この矩形波は励磁切換え信号となり、リングカウン
タ回路３５に入力する。また、このリングカウンタ回路
３５は、零クロスコンパレータ３３の矩形波の立ち上が
り、立ち下がりに同期して、３相のインバータ回路２０
の各トランジスタ２０ａ〜２Ｏｆの駆動信号を順次発生
する。ここで、第２図（Ｇ）〜（Ｌ）は、各トランジス
タ２０ａ〜２Ｏｆの通電信号を示すものである。また、
第２図（Ｍ）の番号は導通しているトランジスタを示す
ものである。

まず、３相インバ一タ回路２０の各トランジスタ２０ａ
〜２Ｏｆを導通させることによるブラシレスモータ１１
の電機子コイル１４の励磁パターンを示す。励磁パター
ンは、Ｙ結線された３相（Ｕ相、■相、Ｗ相）の内の任
意の２相にその双方向に電流を供給するため、第３図（
Ａ）〜（Ｆ）に示す６種類の励磁パターンがある。図中
に示した（ｕ−ｖ）は、第１図のトランジスタ２０ａお
よび２０ｅを導通させ、Ｕ相からＶ相へと電流を流し、
励磁することを示しており、コイル部の矢印は電流の向
きを示す。ここで、第３図（Ａ）〜（Ｆ）に示すように
、（ｕ−ｖ）→（ｕ−ｗ）　−［ｖ−ｗ）　−［ｖ−ｕ
）→（ｗ−ｖ）→（ｗ−ｖ）→（ｕ−ｖ）の順序で励磁
を切換えれば、一定の方向の回転磁界が発生する。この
順序を逆にすれば、前記の場合と反対方向の回転磁界が
発生する。

以下、第３図に示す励磁順序を行った場合について説明
する。前述の中性点間電位差Ｖ□の積分波形のゼロクロ
ス点（零クロスコンパレータ３３の出力の立ち上がりま
たは立ち下がり）を検出すると、この励磁パターンが１
ステップ進む。つまり（ｕ　−ｖ）という励磁パターン
であったものが（ｕ−ｗ）という励磁パターンに１ステ
ップ移行するわけで、以後、ゼロクロス点を検出するご
とに、　（ｖ−ｗ）　→Ｃｖ−ｕ）−Ｃｗ−ｕ）　・−
・・と励磁を進める。この様にゼロクロス点に同期して
、第２図（Ｇ）〜（Ｌ）に示す励磁パターンをつくるの
が、リングカウンタ回路３５である。そして、このリン
グ力うンタ回路３５の出力に対応して、第２図（Ｍ）に
示すように各トランジスタ２０ａ〜２Ｏｆを導通させ、
回転子１３の位置に同期した回転磁界を各電機子コイル
１４ａ〜１４Ｃに発生させれば、ブラシレスモータ１１
を運転できる。

第４回において、１３は永久磁石からなる２極の回転子
、１０ａ〜１０ｃは３相固定子歯部、１０はハウジング
、１４ａはＵ相電機子コイル、１４ｂは■相電機子コイ
ル、１４ＣはＷ相電機子コイルである。このモデルにお
いて、第３図（Ａ）に示す（ｕ−ｖ）励磁パターンを行
うと、電機子コイル１４ａおよび１４ｂにＮ極およびＳ
極が設定される。

そして、モータ１１を起動する前には、回転子１３の永
久磁石と固定子との間に働く吸引力（ディテントトルク
）番こより、回転子１３は第５図（Ａ）〜（Ｆ）に示し
た６通りの位置のいずれか１つの状態に必ず静止設定さ
れる。第４図に示した状態とする〔ｕ−■〕励磁パター
ンによる安定点を原点ｐとすると、回転子１３は±３０
度、±９０度、±１５０度の位置に静止する。

起動時において、特定の例えば第４図に示す（ｕ−ｖ）
励磁パターンを行うと、回転子１３は第５図に示す起動
前の静止位置（±３０°、±９０６、±１５０’）より
移動する。そして、第６図に示すように、前記安定点を
中心に減衰振動をした後に、収束する。この図では、安
定点に対して左右対象であるため、この片側（−３０″
、−９０６、−１５０°）についてのみ示している。

また、この図は、横軸に時間、縦軸に角度をとって示し
た実験結果である。

そこで、本発明においては、振動している回転子１３が
収束する位置を通過した時に、回転子１３が回転させた
い方向と同じ方向の速度をもっていれば、その時にイン
バータ回路２０により、電機子コイル１４に対する励磁
電流を切換え制御し、モータ１１の滑らかな起動を実現
するものである。

以下、ブラシレスモータ１１の起動について説明する。

第７図は第５図（Ｅ）、　　（Ｆ）に示すように回転子
１３の初期状態が±１５０°の時を示すもので、この第
７図において、回転子１３の安定点にあり、かつ回転方
向と同じ速度成分を持っている点は、図中す、、ｂ、・
・・・・・ｂイ　（起動点）である。従って、従来、回
転子１３の振動が収束するａ点まで、位置決めした後、
ブラシレスモータ１１を起動していたものを、上記す、
、ｂ、・・・ｂ７の点で起動することにより、モータ１
１を起動するまでの時間を短縮することができる。また
、第７図中のｂ１点で、モータ１１を起動すれば、モー
タ１１を起動するまでの時間が最も短縮できる。そこで
、ｂ１点の検出について説明する。

ブラシレスモータ１１を起動する時、特定の励磁パター
ン（ｕ　−ｖ）より、Ｕ相および■相の電機子コイル１
４ａ、１４ｂを励磁する。この時、第４図に示すように
、固定子歯部１０ａ、１０ｂがそれぞれＮ極、Ｓ極に励
磁され、回転子１３が振動する。この回転子１３の振動
により、残りのＷ相の巻線には誘起電圧Ｅｗが発生する
。第８図（Ａ）、　　（Ｂ）は、起動前の回転子１３の
位置が＋１５０度の点に停止していた場合に、Ｕ相およ
びＶ相に励磁電流を流した後の、それぞれ時間に対する
回転子１３の位置と、Ｗ相に誘起される誘起電圧Ｅｗを
示している。

また、第９図に示す波形モデルにより、ｂ１点の検出原
理を詳細に説明する。そして、電機子コイル１４の各相
の誘起電圧を１２０度台形波とすると、電機子コイル１
４の各相の鎖交磁束φＵ。

φＶ、φＷは第９図（Ａ）となる。ここで、原点０°は
、初期励磁パターン（ｕ−ｖ）における回転子１３の安
定点であり、回転子１３が振動中にこの点を正方向に通
過する点が起動点ｂ１である。

Ｗ相の電機子コイル１４ｃの誘起電圧Ｅｗは、θを回転
子１３の原点に対する回転角とすると、Ｅｗ−−ｋ（ｄ
φｗ／ｄｔ） 一一錠　（ｄφｗ　／　ｄθ）・　（ｄθ／ｄｔ）とな
り、Ｗ相の鎖交磁束の変化率（ｄφｗ／ｄθ）と回転子
１３の回転速度の積になる。ここで、ｄφｗ　／　ｄθ
を第９図（Ｃ）に示す。

ここで、回転子１３の振動時における回転速度に関係な
（、起動点す、を検出するため、Ｗ相に発生ずる誘起電
圧Ｅｗの極性に着目すると、回転子１３が正方向に振動
するときのＷ相の誘起電圧Ｅｗの極性は、第９図（Ｄ）
に示すように負となり、負方向に振動する場合、第９図
（Ｆ）に示すように正となる。

また、回転子１３の位置検出に用いられている中性点間
電位差Ｖ、イの積分は ＪＶ、ｄ　を−−（３／ｋ）　　（φＵ＋φＶ＋φＷ）
となり、この波形を第９図（Ｂ）に示す。そして、上記
積分波形から零クロスコンパレータ３３により整形した
励磁切換信号を、回転子１３が正方向に振動するときを
第９図（Ｅ）に、負方向に振動する場合を第９図　（Ｇ
）に示す。

また、回転子１３が永久磁石からなるブラシレスモータ
１１には、ディテントトルクがあるため、起動時に特定
相励磁（この例では（ｕ−ｖ）励磁パターン）する以前
の回転子１３の位置は、前記第５図に示す±３０６、±
９０６、±１５０６の６点であるため、振動する回転子
１３の角度θの範囲は一１５０’＜θ＜１５０”でよい
。

第９図（Ｄ）、　　（Ｅ）および（Ｆ）、　　（Ｇ）の
示す無励磁相（Ｗ相）の誘起電圧Ｅｗの極性と、中性点
間電位差■Ｎ、より得られる励磁切換信号の組合せを、
励磁切換信号のパルスエツジに着目すると、第９図中■
、■、■、■、■、■、■、■。

■、＠ｌの１０点となり、この組合せを第１０図に示す
。

前記振動起動法を実現するための検出すべく起動点（安
定点を正方向に通過する点）は■であり、このとき無励
磁相（Ｗ相）の誘起電圧Ｅｗの極性が負でかつ、中性点
間電位ＶＮＩＩによる励磁切換信号の立ち上がりとなる
。そして、上記組合せは、■〜［相］の組合せ中唯−と
なる。

以上、起動時の特定相励磁中、無励磁相となる電機子コ
イルに回転子１３の振動に伴い発生する誘起電圧の極性
と、電機子コイルの中性点と電機子コイルに並列にＹ結
線された検出抵抗の中性点電位から得られる励磁切換信
号のパルスエツジを組合せることで、回転子１３の振動
中に起動点を検出できる。

次に、ブラシレスモータ１１の起動について説明する。

第１図および第１３図において、起動スイッチ１９ａを
閉じると、リセット回路４３のリセット信号が起動タイ
マ回路４４に人力される。

このリセット信号により、起動タイマ回路４４はリング
カウンタ回路３５を初期励磁パターン〔Ｕ−■〕にセッ
トする信号を発生する。この信号により、リングカウン
タ回路３５は、ベース駆動回路３６を介して、トランジ
スタ２０ａ、２０ｅを導通する。そして、このトランジ
スタ２０ａ、２０ｅの導通により、Ｕ相の電機子コイル
１４ａとＶ相の電機子コイル１４ｂに電源１９より、電
流を流す。また、上述したように、回転子１３の振動に
より、Ｗ相の電機子コイル１４Ｃに発生する誘起電圧Ｅ
ｗをコンパレータ４１に入力する。そして、回転子１３
を右方向（第１図に示す矢印方向）に回転させたい時に
は、第１１図（Ｃ）および第１３図（Ｄ）に示すＥｗの
極性が負であるため、Ｄフリップ・フロップ４２のＤ（
データ）端子に、０レベルが入力され、また、第１１図
（Ｄ）および第１３図（Ｅ）示す零クロスコンパレータ
３３の出力である励磁切換信号の立ち上がりを検出して
、Ｄフリップ・フロップ４２のＣＰ（クロックパルス）
端子にルベルが入力される。従って、第１１図（Ｅ）に
示すように、Ｄフリ・ノブ・フロップ４２のＱ端子（出
力）はルベルからＯレベルを出力する。この時の立ち下
がりの信号を、起動点ｂ１の検出信号として、起動タイ
マ回路３５に入力する。この信号により、リングカウン
タ回路３５の出力が立ち下がり、リングカウンタ回路３
５の励磁パターンを２ステツプ進める。つまり、第１２
図（Ａ）に示す（ｕ、−ｖ）の励磁パターンを（Ｖ−Ｗ
）の励磁パターンに移す。

つまり、リングカウンタ回路３５により、３相のインバ
ータ回路２０のトランジスタ２０ｂ、２０ｆを導通させ
る。これにより、回転子１３は右回転し、第１２図（Ｃ
）に示すように、この励磁／Ｓ パターンの安定位置向ってへ移動する。そして、第１３
図（Ｅ）に示すように、零クロスコンパレータ３３の立
ち下がりに応じて、リングカウンタ回路３５は励磁パタ
ーンを（ｖ−ｗ）から〔ｖ−Ｕ〕に変える。この励磁パ
ターン切換え直後の状態では第１２図（Ｄ）に示すよう
な状態になる。

そして、第１３図（Ｅ）に示すように、零クロスコンパ
レータ３３の立ち上がりおよび立ち下がり（６０度毎）
に応じて、リングカウンタ回路３５により、３相のイン
バータ回路２０を介して、電機子コイル１４に流れる各
相の電流を切り換え、第１３図（Ｈ）に示すように順次
励磁パターンを変える。

そして、回転子１３を回転させて、ブラシレスモータ１
１を起動させる。

従って、第１３図に示すように、電機子コイル１４のＵ
相およびＶ相に励磁して、回転子１３の位置決めを行い
、その際回転子１３が回転方向と同一の方向の速度をも
って収束位置を通過する点を検出し、リングカウンタ回
路３５に信号を送り、３相のインバータ回路２０を介し
てすぐ回転子１３を回転させて、ブラシレスモータ１１
を起動しているため、回転子１３が収束位置に落ち着く
までの時間を持つ必要がなく、応答性の向上を計ること
ができる。

また、Ｗ相の電機子コイル１３Ｃに発生する誘起電圧の
極性と、中性点電位の零クロス点とを検出して、ブラシ
レスモータ１１の起動点す、を決定しているので、回転
子１３が回転方向と同一の方向の速度をもって収束位置
を通過する点を、確実に検出することができる。

また、第１４図においては、回転子１３の停止位置が初
期励磁パターン（ｕ−ｖ）により安定する位置に対し、
最も近い＋３０°の位置にあり、かつ負荷条件等の原因
で起動時の初期励磁パターン（ｕ−ｖｊを行っても、回
転子１３が振動せずに安定点に移動し、本発明による起
動点を検出できない場合の例である。この場合、回転子
１３は安定点近傍に収束しているため、起動点にいるも
のとみなし起動可能である。そこで、第１４図（Ａ＞の
起動スイッチ１９ａの投入により発生ずるリセット信号
第１４図（Ｂ）により、起動タイマ回路４４はイニシャ
ライズされ、Ｔ３時間の計測を始める。この時、起動タ
イマ回路４４の出力第１４図（Ｇ）はルベルとなり、リ
ングカウンタ回路３５は、初期励磁パターン（ｕ−ｖ）
第１４図（Ｈ）となる。そして、起動時の初期励磁（ｕ
−ｖ）を行ってから定められた一定時間（Ｔ）内に、起
動点検出信号が得られない場合に、Ｔ１時間のタイマ終
了により、図中Ｂ点で、起動タイマ回路４４の出力はＯ
レベルに変化する。次に、リングカウンタ回路３５に信
号を発生し、強制的に励磁パターンを２ステツプ（ｖ−
ｗ）進める。

そして、回転子１３を回転させ、零クロスコンパレータ
３３の変位によって、順次励磁パターンを切換えてブラ
シレスモータ１１を起動する。従って、回転子１３が振
動せずに安定点に止まってしまった場合にも確実にブラ
シレスモータ１１の起動を行うことができる。

なお、第１５図に示す他の実施例においては、マイクロ
コンピュータ（ＭＰＵ）６０を用いている。そして、零
クロスコンパレータ３３の出力である励磁切換え信号は
、マイクロコンピュータ６０の外部割込み端子と入力ボ
ートに接続され、割込みは上記励磁切換え信号の立ち上
がりおよび立ち下がり時に行われる。また、コンパレー
タ４１の出力および起動スイッチ１９ａはとマイクロコ
ンピュータ６０の入力ボートに接続されている。

さらに、マイクロコンピュータ６０の出力ポートは、ベ
ース駆動回路３６に接続されている。

ここで、第１６図（Ａ）、　　（Ｂ）に示すフローチャ
ートで作動を説明する。ステップＳ１で、起動スイッチ
１９ａの状態を入力し、ステップＳ２で起動スイッチが
ＯＮならばステップＳ４に進み、ＯＮしていない場合は
ステップ３に進み、ベース駆動回路への出力をすべてＯ
ＦＦしてステップＳ１に戻り起動スイッチがＯＮされる
のを待つ。ステップＳ４では、起動タイマＴ、により所
定時間ｔ１をセットすると共に、ステップＳ５で、３相
のインバータ回路２０に初期励磁パターン［ｕ　−■］
を入力する。その後、ステップＳ６で起動フラグを１と
して、ステップＳ７に進み、ここで割込み許可をする。

そして、第１５図に示す零クロスコンパレータ３３の出
力の立ち上りまたは立ち下がりでＭＰＵ６０に割込みが
発生し、第１６図（Ｂ）に示す割込みが始まり、起動フ
ラグ１より、ステップ５６１に進む。このステップＳ６
１では零クロスコンパレータ３３の出力がルヘルである
時に、ステップＳ６２に進み、ここでコンパレータ４１
の出力がＯレベルの時に、ステップＳ６３に進む。また
、ステップＳ６３では、起動タイマをＴ１として、ステ
ップＳ８に進んで、ここで、起動タイマがＴ１であるた
め、さらにステップ５９に進む。また、ステップＳ６１
で零クロスコンパレータ３３の出力がルベルでない場合
や、ステップＳ６’２でコンパレータ４１の出力で０レ
ベルでない場合には、起動フラグ１に戻る。そして、ス
テップＳ８では、起動タイマがＴ１に達するまで、起動
フラグ１を行う。また、零クロスコンパレータ３３の出
力がルベルでなく、コンパレータ４１の出力がＯルベル
でない場合でも起動タイマがＴ１になった場合には、ス
テップｓ９に進む。

このステップＳ９で起動フラグを０として、第１６図（
Ｂ）の起動フラグＯに進む。また、ステップＳＩＯに進
み、３相のインバータ回路２０を初ｕＪＩ励磁パターン
Ｃｕ−ｖ）に対して、２ステップ進んだ励磁パターン　
（ｖ−ｗ）にする。ここでは、ステップＳ９１において
、零クロスコンパレータ３３の出力が０の時に、ステッ
プＳ９２で起動フラグを２とすると共に、ステップＳ９
３で、３相のインバータ回路２０を励磁パターン（ｖ　
−Ｗ〕より１ステップ進んだ励磁パターン（ｖ−ｕ）に
する。そして、起動フラグ２で、順次３相のインバータ
回路２０の励磁パターンを１ステツプ毎進める。従って
、ブラシレスモータ１１を起動することができる。また
、（ｖ−ｗ）励磁した後、ステップＳｌｌに進んで、こ
のステップＳｌｌで再起動タイマＴ２をセットする。そ
して、ステップＳ９４で励磁パターンを１ステツプ進め
る毎に、ステップＳ９５で、再起動タイマＴ２を初期状
態ｔ２にセットする。また、ステップ３１２で、零クロ
スコンパレータ３３の出力がＯにならずに、順次励磁パ
ターンが進まない時に、所定時間ｔ２をカウントし、再
起動タイマＴ２が０になった場合（ブラシレスモータ１
１の起動が行われないと判断する）に、ステップ３１．
３に進む。そして、ステップＳ１３で割込み禁止を行い
、再起動するために、ステップＳ１に戻る。

また、上述した実施例においては、第４図に示すように
、回転子１３の回転方向を矢印方向に決めたために、第
９図に示す■の時（Ｗ相の電気子コイル１４ｃの誘起電
圧Ｅｗである第９図（Ｄ）の極性が負で、励磁切換え信
号である第９図（Ｅ）の立ち上がりの時）を検出して、
モータ１１を起動したが、回転子１３の回転が矢印方向
と反対の時には、第９図に示す■の時（Ｗ相の電機子コ
イル１４ｃの誘起電圧Ｅｗである第９図（Ｆ）の極性が
負で、励磁切換信号である第９図（Ｆ）の立ち下がりの
時）を検出すればよい。

さらに、３相２極のブラシレスモータを例として示して
いるが、回転子１３の永久磁石の極数は６の倍数を除く
偶数倍であればよい。

また、第１図において、起動タイマ回路４４を用いてい
るが、起動タイマ回路４４を用いずに、リセット回路４
３の信号およびＤフリップ・フロップ４２の信号をリン
グカウンタ回路３５に入力してもよい。

そして、上述した実施例ではＤフリップ・フロップ４２
を用いているが、例えばＲＳフリップ・フロップ、ＪＫ
フリップ・フロップ等、起動点す。

の検出が出来るものであればよい。

また、３相のインバータ回路２０にパワートランジスタ
２０ａ〜２Ｏｆを用いたが、例えばサイリスクやリレー
等でもよい。

（発明の効果） 以上述べたように本発明においては、起動時の回転子の
位置決めの際に、第１の検出手段により検出した電機子
コイルに誘起される誘起電圧の極性と、励磁切換え信号
とから、第２の検出手段により、起動信号を検出し、イ
ンバータ回路を介して、電機子コイルの励磁電流を変え
て、モータを起動するため、起動時に、回転子の振動が
収束するまでの時間が不要となり、応答性を非常によく
することができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るブラシレスモータの制
御回路を説明する図、第２図は上記制御回路における各
部の信号電圧の状態を示す図、第３図はこのモータ起動
時の電機子コイルに対する励磁順序を説明する図、第４
図は３相ブラシレスモークの視覚的モデルを示す図、第
５図は起動前の回転子の静止点の状態の例を示す図、第
６図および第７図は回転子の振動減衰状態を示す図、第
８図（Ａ）、　　（Ｂ）は回転子の振動状態と誘起電圧
の状態を示す波形図、第９図は第７図および第８図にお
ける起動点を検出するための信号を示す図、第１０図は
励磁切換信号のパルスエツジと誘起電圧ＥＷとの間の対
応図、第１１図は起動点を検゛出するための作動図、第
１２図は第４図に示す視覚的モデルに対応して示した起
動順序を説明する図、第１３図はブラシレスモータの起
動を示す作動図、第１４図は回転子が振動しない状態で
のブラシレスモータの起動を示す作動図、第１５図は本
発明におけるブラシレスモータの制御装置の他の実施例
を示す回路図□、第１６図（Ａ）、　　（Ｂ）は、第１
５図におけるマイクロコンピュータの作動を示すフロー
チャート、第１７図は従来のブラシレスモータの位置検
出機構を説明する図、第１８図は第１７図におけるモー
タの駆動制御回路を示す図である。 １１・・・ブラシレスモータ、１３・・・回転子、１４
・・・電機子コイル、２０・・・３相のインバータ回路
、２２・・・抵抗回路。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第５ （Ａ”Ｉ Ｕ本Ｂ （Ｅ） （Ｂ） Ｕ朴 ビ （Ｄ） Ｕ木Ｂ （Ｆ）　　Ｐ Ｕ却 →（ ≧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ３相Ｙ結線に接続された電機子コイルと、 この電機子コイルに対して並列状態でＹ結線に接続され
   る抵抗回路と、 前記電機子コイルの中性点と前記抵抗回路の中性点との
   間の電位差変動に対応して前記電機子コイルに対する励
   磁電流を切換え制御する励磁切換え信号を発生する信号
   発生手段と、 この信号発生手段の励磁切換え信号に対応して、前記電
   機子コイルに対する励磁電流を切換え制御するインバー
   タ回路と、 このインバータ回路により前記電機子コイルに対する励
   磁電流を切換えて回転するとともに、複数極の永久磁石
   からなる回転子と、 起動時に２相の前記電機子コイルに励磁電流を流し、残
   りの１相の前記電機子コイルに前記回転子の振動により
   発生する誘起電圧の極性を検出する第１の検出手段と、 この第１の検出手段による誘起電圧の特定の極性と、前
   記信号発生手段の励磁切換え信号とから、前記回転子の
   起動位置を検出し、前記インバータ回路にモータ起動信
   号を入力する第２の検出手段と、 を有するブラシレスモータの制御装置。