JPS62118785A - 無整流子電動機の起動装置 - 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 本発明は、ファン等の駆動用に使用される無整流子電動
機の起動装置に関するものである。

従来の技術 従来この種の無整流子電動機の起動装置は第６図〜第１
０図に示すような構成であった。図において、１〜６は
スイッチング素子であり、それらの出力端が３相ブリツ
ジ接続され、中性点非接地スター結線された固定子巻線
７〜１２の入力端に接続されている。１３は４極に着磁
された磁極片をもつ回転子である。第６図の例において
は、固定子巻線７〜１２に対する回転子１３の相対的な
位置を３個の磁電変換素子２６〜２８で検出している。

第７図は第６図の例における磁電変換素子２６〜２８の
出力と、スイッチング素子１〜６の導通パターンと、回
転トルクを示した図であるが、制御回路２９は磁電変換
素子２６〜２８の出力を処理して、スイッチング素子１
〜６が第７図に示す導通状態、図におけるＯＮで動作す
るゲート信号を出力して、固定子巻線７〜１２に流れる
電流を制御し、回転子１３を回転させている。そのため
電源投入と同時に回転トルクが得られる。第８図の例は
、回転子１３の位置を１個の磁電変換素子３０で検出し
ている例である。第９図は第８図の例における磁電変換
素子３０の出力と、スイッチング素子１〜６の導通パタ
ーンと、回転トルクを示した図であるが、時刻ｔ１　　
で電源全投入すると同時に起動回路３２にてスイッチン
グ素子２と６を導通状態とし、固定子巻線９〜１２を時
刻ｔ２まで励磁し回転子１３の位置を規制したのち、磁
電変換素子３０の出力に応じて、スイッチング素子１〜
６が第９図に示す導通状態、図におけるＯＮで動作する
ゲート信号を制御回路３１で出力し、回転子１３を回転
させているが、導通状態変化時に回転トルクが零になっ
ている。第１０図はセンサーを使用しないで、非通電の
巻線に誘起される起電力を利用して、制御回路３３にて
第７図と同様の回転トルクを得ているが、起動時には固
定子巻線７〜１２に起電力が誘起されず、低周波発振器
等全利用した起動回路３４にて、低周波同期駆動をさせ
回転子１３ｔ−回転させ、回転数が固定子巻線７〜１２
に逆起電力が誘起されるまで上昇したら、運転状態切換
回路３６にて、通常の運転状態に切換えている（たとえ
ば特開昭６７−１２２６７９号公報おＸび、特開昭５５
−５０３５号公報）。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、第６図の例では磁電変換素
子３ヶを回転子の近傍に取り付ける必要があり、電動機
の構造が複雑となるとともに、磁電変換素子と制御回路
との接続部も複雑になるという問題があった。また第８
図の例では磁電変換素子１個で、回転子の磁極がＮかＳ
かであるかの極性しか判断しておらず、回転子の位置を
正確につかめないとともに、回転トルクにデッドポイン
トがあるため、電動機の回転ムラ、騒音、振動が発生し
やすいという問題があった。第９図の例では、通常運転
装置とは全く独立した起動装置を設ける必要があシ、通
常運転状態になるまでに時間がかかるとともに、運転状
態切換に工夫を要するという問題があった。また急激な
負荷変動等で電動機回転数が低下したときに、再起動さ
せなければならないという問題もあった。

本発明はこのような問題点を解決するもので、電動機の
構造や制御回路を複雑とせず、簡琳に回転子を起動させ
ることが可能であり、すぐに電動機を安定した回転状態
にすることができる無整流子電動機の起動装置を提供す
ることを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、永久磁石の磁極
をもつ回転子の回転と同期して回転子の位置検出信号を
発生する１個のセンサーを有する回転子位置検出器と、
この回転子位置検出器の出力に応じてｍ相（ｍは３以上
の整数）の固定子巻線に流れる電流を制御する制御手段
と、起動時に前記ｍ相の固定子巻線の所定の相に電流を
流すよう前記制御手段に指示をだす起動時通電手段と、
起動時に前記回転子位置検出器からの出力を、所定の時
点から前記制御手段が取り込みを開始するよう命令する
取シ込み命令手段から起動装置を構成したものである。

作　　用 この構成により、電動機起動時に起動時通電手段によシ
固定子巻腺の所定の相に電流を流して、回転子の固定子
巻線に対する相対的な位置を規制したのち、制御手段に
回転子位置検出器からの出力の取り込みを開始するよう
取シ込み命令手段から命令を出すと同時に、制御手段か
ら、回転子が規制された位置から所定の回転方向に回転
するように所定の固定子巻線を通電させるスイッチング
素子のゲート信号を出力してやれば、回転子が回転しは
じめ起動が可能となる。回転子が回転をはじめるとただ
ちに回転子位置検出器から回転子位置信号が制御手段に
送られ、その信号に応じて制御手段がスイッチング素子
を制御し、固定子巻線が励磁され回転が継続する。

実施例 以下本発明の一実施例について、第１図〜第５図にもと
づき説明する。図において１４は回転子１３と同軸上に
取り付けられた回転子位置検出板でＮ極とＳ極が均等な
幅で交互に全体で２極の磁極を有している。１５は磁電
変換素子で、位置検出板１４の磁束全検出できる位置に
取シ付けらね、回転子位置検出板１４とで、回転子位置
検出器１６を構成している。１７は回転子位置検出器１
６の出力変化に応じて、スイッチング素子１〜６の導通
状態を変化させるゲート信号を発生させる制御手段であ
るが、制御手段１７は、取り込み命令手段１９からの取
り込み命令がでたのち、回転子位置検出器１６の出力の
取り込みを開始する。起動時通電手段１８は、起動時に
制御手段１７に所定のスイッチング素子を導通させるゲ
ート信号を出力させるように指示し、所定の固定子巻線
を励磁し、回転子１３の固定子巻線に対する相対的な位
置を規制させている。

第３図（ａ）　〜（ｆ）は固定予巻ｆｔ５７〜１２の配
置、回転子１３の磁極と回転子位置検出板１４の磁極と
の相対的な位置関係、磁電変換素子１６の固定位置およ
び起動時の回転子１３の回転状態を示す図であるが、図
に示すように固定子巻線７〜１２は同相のコイルが１８
０度相対するよう配置され、隣り合った固定子巻線間の
中間位置に磁電変換素子１５が設置されている。回転子
位置検出板１４の磁極の回転子１３の磁極に対する相対
的な位置は、磁電変換素子１５の固定子巻線７〜１２に
対する位置関係によって決定され、本例では第３図に示
すようになるが、要はスイッチング素子１〜６の導通状
態を変化させる必要があるときに、磁電変換素子１６の
出力が変化するような位置関係であればよい。回転子検
出器１６の出力とスイッチング素子１〜６の導通状態の
関係を示したのが第２図である。

上記構成において、電動機起動時にスイッチング素子１
と６を時刻ｔ０→ｔ１まで導通させ、固定子巻線７と８
をＮ極、１１と１２をＳ極に励磁させたのちすぐに１１
時にスイッチング素子１と６を導通させ、固定子巻線７
と８ｉＮ極、９と１０″ｆ、Ｓ極に励磁させ所定の時刻
ｔ２まで保持すると、回転子１３は起動前の位置にかか
わらず、第３図（ｂ）に示す位置で静止状態となシ位置
決めが終了する。ここまでは起動時通電手段１８が制御
手段１７に指示をだしている。尚ｔ０からｔｌの時間お
よびｔ　からｔ２までの時間は、回転子１３の移動状態
を観察し、確実に位置決めが可能となる時間を設定すれ
ばよい。次にｔ２時点で、取り込み命令手段１９より取
り込み命令をだすと同時に、制御手段１７がスイッチン
グ素子２と６を導通させるゲート信号を出力すると、固
定子巻線９と１０がＳ極、１１と１２がＮ極に励磁され
第３図（０）に示すように回転子１３が回転をはじめ、
１３時に第３図（ｄ）のように回転子位置検出板１４の
磁極が磁電変換素子１５に対してＳ極からＮ極に対して
変化する位置となり、それと同時に回転子位置検出器１
６の出力が１から０に変化し、それに応じて制御手段１
７はゲート信号を変更しスイッチング素子２と４を導通
させ、今度は固定子巻線７と８をＳ極、１１と１２をＮ
極に励磁し、第３図（ｅ）のように回転を継続させる。

このように次々とスイッチング素子の状態を第２図に示
すように切換え、１３時以降は第７図の従来例と同様の
回転トルクを得ている。尚本例においてはスイッチング
素子の導通はｔ８時にｔ２時と同じ状態になり、以後も
この６パターンの繰シ返しを継続すれば安定した回転が
得られるが、パターン数は固定子巻線の相数やコイル数
によって変化するものであるので、適切なパターン数を
選択すれば良い。また１３時において、磁電変換素子１
６に対向する位置検出板１４の磁極は必ずしもＳ極から
Ｎ極に変化する必要はなく、Ｎ極からＳ極に変化しても
よい。また回転子位置検出器１６の出力も、１から０に
変化する必要はなく、０から１に変化してもよい。

ｔ４時以降についても同様である。要はスイッチング素
子１〜６の導通状態を変化させる必要のあるときに、回
転子位置検出器の出力が変化するように構成されておれ
ばよい。さらに本実施例では起動時に回転子１３の位置
規制のために、２相の固定子巻線を励磁しているが、３
相全部を励磁して位置規制をしても良い。その場合は、
２相の場合のように励磁状態を変化させなくても、１度
の励磁で確実に位置規制が可能となる。

第４図は要部の具体的な回路の一例を示す。第１図にお
ける制御手段１７、起動時通電手段１８、取り込み命令
手段１９はマイクロコンピュータ２゜および周辺回路か
ら構成されている。磁電変換素子１５の出力は回転子位
置を示すディジタル信号として直接マイクロコンピュー
タ２０に入力され、その信号に応じてマイクロコンピュ
ータ２ｏは導通させるスイッチング素子を決定し、その
ゲート信号を出力している。

次に上記のように構成した起動装置の動作を第５図のフ
ローチャーＩｆ用いて説明する。電動機の電源を投入す
ると、マイクロコンピュータ２゜中のＲＯＭに記憶され
た第６図のフローチャートに示す起動プログラムの手順
に従って、電動機の起動が始まる。まずステップ２１の
回転子位置決定過程で、回転子１３の位置を規制したの
ち、ただちにステップ２２で磁電変換素子１５の出力の
我シ込みを開始し、取り込み状態は以後保持される。次
にステップ２３にてマイクロコンピュータ２ｏ中のＲＯ
Ｍに記憶された、６とおりの制御信号パターンデータの
うちの第１番目のパターンのゲート信号を出力して、所
定のスイッチング素子を導通させる。その後ステップ２
４で磁電変換素子１５の出力が変化したかどうか観察を
続ける。

この観察時間は回転速度に応じて変化し、スイッチング
素子の導通状態が変化するまでの時間も回転速度に応じ
て変化し、負荷変動があっても回転に支障をきたすこと
がない。観察中に出力が変化すれば、ステップ２６で制
御信号のパターンデータを次のパターンデータに変更し
、ステップ２３にもどシ、ステップ２５で決定されたパ
ターンデータどおシにゲート信号を出力する。以後はス
テップ２３〜２６の繰シ返しで回転が継続される。

なおデータパターンは本例では６パターンであり、第６
番目の次は第１番目のデータパターンへもどるようにプ
ログラムされている。

なお本実施例では回転子位置センサーとして磁電変換素
子を用いたが、フォトインタラプタ等の光学的素子を用
いてもよく、そのときには回転子位置検出板もそれにあ
わせて変更すればよい。

以上のように本実施例によれば、１個の磁電変換素子し
か使用していないために、電動機の構造を複雑とするこ
となく起動装置が構成できるとともに、回転子位置検出
板をもうけているので、正確な回転子位置検出が可能と
なシ、起動装置そのものを複雑とすることなく、簡単に
電動機を起動させることができるとともに、安定した回
転トルクが得られる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、起動時通電手段によって
回転子の位置を規制したのち回転子を起動させ、起動後
は回転子位置検出器によって回転子の正確な位置を検出
しながら、制御手段によって回転を制御しているので、
電動機および起動装置を複雑としなくても、確実に、な
おかつ簡単に電動機を起動させることができ、起動後も
安定した回転トルクが得られるため、騒音や振動発生の
少ない状態で電動機を運転できる、無整流子電動機の起
動装置が実現できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における無整流子電動機の起
動装置の概略構成図、第２図は同スイッチング素子の導
通状態および回転子位置検出器の出力を示す説明図、第
３図（ａ）〜（ｆ油回転子の位置を示す状態図、第４図
は同要部回路図、第５図は同起動のだめのプログラムの
一例を示すフローチャート、第６図は従来の無整流子電
動機の起動装置の概略構成図、第７図は同スイッチング
素子の導通状態等を示す説明図、第８図は第２の他の従
来の無整流子電動機の起動装置の概略構成図、第９図は
同スイッチング素子の導通状態等を示す説明図、第１０
図は第３の他の従来の無整流子電動機の起動装置を示す
概略構成図である。 ７．８，９，１０，１１．１２・・・・・・固定子巻線
、１３・・・・・・回転子、１６・・・・・・磁電変換
素子、１６・・・・・・回転子位置検出器、１７・・・
・・・制御手段、１８・・・・−・起動時通電手段、１
９・・・・・・取９込み命令手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
３　Ａ ＋ｈｌ 第　４　　ｍ　　　　　　　　　　　　ｅＶ第　６　図 ７ｑ 第　７　図 第　８　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 永久磁石の磁極をもつ回転子の回転と同期して回転子の
   位置検出信号を発生する１個のセンサーを有する回転子
   位置検出器と、この回転子位置検出器の出力に応じてｍ
   相（ｍは３以上の整数）の固定子巻線に流れる電流を制
   御する制御手段と、起動時に前記ｍ相の固定子巻線の所
   定の相に電流を流すよう前記制御手段に指示をだす起動
   時通電手段と、起動時に前記回転子位置検出器からの出
   力を、所定の時点から前記制御手段が取り込みを開始す
   るよう命令する取り込み命令手段とから構成された無整
   流子電動機の起動装置。