JPS62126890A - ブラシレス電動機の制御装置 - 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］ 本発明はブラシレス電ＩＪＪ　ｉの制御ｆＩｌ制御装置
にブラシレス電動機を常に効率よく駆動制御し得る制１
３ｎＢ置に関するものである。

［従来の技術］ ブラシレス電動機として知られる回転界磁形同期電ｆｊ
＋　ｍは、消耗するブラシがなく、また保守を要する整
流子がない等の特長を有し、しかも従来の直流電動機と
同程度の制御性能を有することから、工作機械等の制御
用？１動機として広く使用されている。

このブラシレス電動機は、永久磁石から成る界ｖｉｉ極
を回転子とし、電義子巻線を固定子巻線として、この固
定子巻線に例えば三相交流のＴｉ電機子電流流し、界１
ａＫの主磁束及びこの主磁束と直交する電機子電流によ
って回転子に回転力を発生させ、回転子を電機子電流に
よって生じる回転磁界に同期させて回転さゼる電動機で
ある。

次に、図面を参照して上記のブラシレス電動酸につきな
お具体的に説明する。

第１５図にＪ３いて、１は三相のブラシレス電動機で、
この電動機１は固定子１−２及び回転子１−３を有し、
固定子１−２には三相電機子巻線１−２Ｕ、１−２Ｖ、
１−２Ｗが巻回されている。

この電動機１では、各電機子巻線１−２Ｕ、１−２Ｖ、
１−２Ｗにそれぞれ三相電機子電流ＩＵ。

ｉｖ、ｉｗを流して、回転子１−３の界１１極の主磁束
φの向きと直交する軸ｑ上に回転起磁カド１を発生させ
る。なお、以後の説明の便宜上、この回転起磁力Ｈは等
両組流子電流１ａによって発生するものとする。この回
転起磁力Ｈと上記主磁束φとにより回転子１−３に回転
力が発生し、回転子１−３が回転動作を行う。上記の主
磁束φの位置を検出するために位置検出器２が設けられ
ており、この位置検出器２は上記回転起磁力Ｈが主磁束
φに対して常に電気的に９０度ずれるように、主磁束φ
の位置を検出して図示していない駆動回路に制御信号を
与えて、電機子電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの切換動作、すな
わら整流子作用を行わせるためのらのである。

上記のような回転動作において、主磁束φが一定であれ
ば、電動機１が最適運転状態で運転されているときの発
生トルク−「０は、前記回転起磁力１−１を発生させる
等価電磯子電流ｆａに比例し、次の（１）式で表わされ
ることは周知である。

Ｔｏ＝Ｋ・φ・［ａ　　　　　　　　　　（１）但し、
Ｋは比例定数である。

ここで、主磁束φに対して等１１１ｉＰｌｉ機子電流１
ａが直交していても、電機子反作用によって空隙磁束φ
′が歪んでいる場合には、主磁束φの向きに対して空隙
磁束φ′の向きが回転方向にずれて位相差が生じ、空隙
磁束φ′と等１ｄ［ｉ電機子電流１ａとが直交しなくな
るので、最適運転状態とならず効率の悪い運転状態とな
る。

次に、このことをブラシレス電動機の等両回路を示す第
１６図を参照して説明する。第１６図において、Ｅは電
動機端子電圧、ＥＡは誘起起電力、ｌａは電機子電流、
Ｒは電機子巻線抵抗、Ｘｓは電機子反作用によるリアク
タンス、■は発生トルク、Ｎは回転子の回転速度をそれ
ぞれ表わしている。第１７図は第１６図における電圧、
電流のベクトル関係を示したものである。同図において
、発生トルクＴに比例して電機子電流１ａが増加すると
電機子反作用が大きくなるので、電Ｗ子電流ｌａと誘起
起電力ＥＡとの位相差θは、矢印Ｙで示す回転方向に大
きくなる。従って、トルクに寄与する電流１ａ＋と電機
子電流１ａとの比１ａ＋／ｌａが減少して、電ｆｌＪｉ
　１のトルク定数Ｋｔが小さくなり、効率の悪い運転状
態となる。このときの発生トルクＴ′は次式で与えられ
る。

Ｔ’　＝に’−φ’Ｉａｃｏｓθ　　　　（２）ここで
、Ｋ′は比例定数である。

（２）式から明らかなように、電動機１を最適運転状態
とするためには、位相差θを零にすることが必要である
。

また、電動機１が一定トルクＴを出して或回転速度で回
転しているときに回転速度のみが変動した場合、回転速
度に比例して内部電流の周波数が高くなるとともに同期
インピーダンスＸｓが大きくなるために、前記位相差０
が回転方向に大きくなる。従って、回転速度に応じて最
適運転状態にするためにも位相差θを零にすることが必
要である。

第１８図はブラシレス電動機の回転数Ｎに対する位相差
θの特性を示す代表的特性図であり、図において曲線△
は無負荷時、曲線Ｂは全負荷時の特性を示す。図から解
るように回転数Ｎに比例して位相差θが大きくなり負荷
が増加するにつれて位相差Ｏは大きくなる。

［５′ｉ！明が解決しようとする問題点］しかしながら
、従来の制御装置では、電ｒＪＪＲ１の界！１極の主磁
束φを検出して、誘起起電力ＥＡと同相の電機子電流１
８Ｇ流すように電機子電流ｌａの切換動作が行われてい
たので、電動機１の重負荷時又は高速回転時において位
相差θが大きくなり、運転効率が悪くなるという欠点が
あった。

従って、従来の制御装置では比較的大形の電ｖＪｔｉ１
を必要とすることになり、経費の増大、更には省エネル
ギー上から好ましくないという問題があった。

本発明の目的は、重負荷時又は高速回転Ｄｉにおいても
ブラシレスＴｉ　１ＦＩｌｎを効率よく駆動制御するこ
とができるブラシレス電動機の制御ｌｌｌ打首提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明は、ｔｌｌｔ［Ｉす
べき極数ｐｍのブラシレス電動機１を駆動制御するブラ
シレス電！ＩＪＪＩａの制御装置において、周波数がｆ
の二相正弦波信号ｅＸ　、ｅＹを出力し且つ前記正弦波
信号ｅＸ、ｅＹの位相に対応したデジタル値を有するデ
ジタル信号ＤＳ１を出力する励磁回路４と、前記電！７
１機１の回転軸に連結され前記二相正弦波信号ｅＸ、ｅ
Ｙで励磁されて回転体の回転角θｍに応じた電気的位相
角を有し回転速度ｅｍに応じた周波数（ｆ±Δｆ）を有
する検出信号ｅｏを出力する極数Ｐｒのレゾルバ２と、
前記検出信号ｅｏを入力信号として該検出信号ｅ（、を
該信号と同一の周期Ｔ　＋ｏを有する矩形波状のパルス
列信号ＥＰＩに波形整形して出力する波形整形回路５と
、前記電動機１の回転軸に連結された速度検出器３と、
該速度検出器３から出力される速度信号ＥＴＧ又は外部
から与えられるトルク指令信号ＥＴのうちの何れか一方
又は双方と前記パルス列信号ＥＰＩとを入力信号とし該
入力信号ＥＴＧ、ＥＴのうちのいずれか一方又は双方の
値及び極性に応じて前記パルス列信号ＥＰＩの位相を増
減させて該パルス列信号ＥＰ１に対して位相差θを有す
るパルス列信号ＥＰ２を出力するパルス位相変換器６と
、前記パルス列信号ＥＰ２をラッチ信号として前記デジ
タル信＠ＤＳ１を所定の周期Ｔ１．で繰り返してラッチ
したデジタル信号ＤＳ２を出力するラッチ回路７と、前
記デジタル信号ＤＳ２をアドレス入力信号としたときに
周期がＴ。

／ｎ　（ｎ＝Ｐｍ／Ｐｒ）で位相が互いに前記ブラシレ
ス電動機の相数に応じた電気角度でずれた複数相のデジ
タル正弦波信号を出力するようにメモリーされた複数の
メモリー部を備え前記デジタル信号ＤＳ２を前記各メモ
リー部のアドレス入力として前記各メモリー部からその
アドレス信号に応じた前記複数相のデジタル正弦波信号
を出力するメモリー回路８と、前記複数相のデジタル正
弦波信号を入力信号として前記］−ルク指令信号ＥＴと
各々デジタル・アナログ乗算して複数相の電流指令信号
を出力する電流指令信号形成回路９と、前記複数相の電
流指令信号により駆動されて前記ブラシレス電動機に複
数相の電機子電流を供給する駆動回路１０とからなるこ
とを特徴とするものである。

［発明の作用］ 本願発明の主要部の作用について説明する。本願の発明
では、励磁回路４から出力される正弦波信号ｅＸ、ｅＹ
の位相に対応するデジタル値を有するデジタル信号ＤＳ
Ｉと波形整形回路５から出力されるパルス列信号ＥＰＩ
との間係において、デジタル信号ＤＳ１をラッチ回路７
のデータ端子に入力し、検出信号ｅｏの周期Ｔ１０と同
一の周期Ｔ１０を有するパルス列信号ＥＰＩをパルス位
相変換器６に入力し、該パルス位相変換器６に入力され
る速度信号ＥＴＧ又はトルク指令信号ＥＴのうらいずれ
か一方又は双方の電圧値に比例して増減し、また電圧の
楊性に応じて進み遅れ位相差０を有するパルス列信ＭＥ
Ｐ２をラッチ回路７のラッチ端子に入力する。従って、
ラッチ回路７へ入力されたデジタル信号ＤＳ１のラッチ
される時点はパルス列信号ＥＰ２により制御される。即
ち、ラッチ回路７から出力されるデジタル信号ＤＳ２の
値をパルス列信号ＥＰ２のラッチ時点によって制御する
ことにより、誘起起電力ＥＡと電機子電流ｌａどの位相
差θを零に近づけるようにするのである。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。第１図
は本願の発明の一実施例を示したものである。ここで、
ブラシレス電動機１の（転数ｐｍはＰｍ＝４で、レゾル
バ２の極数ＰｒをＰｒ＝２であるものとして説明する。

図においで、前述した第１５図と対応する部分は同一符
号を（＝Ｉして示している。

２は、回転軸２−１がブラシレス電動Ｉ幾１の回転軸に
連結され、固定子には二相巻線で固定予巻１１２−２．
２−３が巻装され、各々周波数ｆの二相正弦波信号ｅＸ
、ｅＹで励磁され、回転子には検出巻線２−４が巻装さ
れ、検出器ＰＡ２−４からは回転軸２−１の回転角θｍ
に対応した電気的位相角を有し回転速度ｅｍに応じた周
波数（ｆ±Δｆ）を有する検出信号ｅｏが出力されるレ
ゾルバである。

３は、ブラシレス電動機１の回転軸に連結され、回転速
度□ｍに比例し、回転方向によって正極又は負極の電圧
値を示す速度信号ＥＴＧが出力される速度検出器である
。この速度検出器には、速度発電機を用いるか、または
レゾルバやエンコーダを信号変換回路と併用したものを
用いてもよい。

４は、前記レゾルバ２の固定子巻線２−２．２−３に対
して各々二相正弦波信号ｅＸ　、ｅＶを与え、それとと
もに該正弦波信号ｅＸ、ｅ！Ｙの位相に対応するデジタ
ル値を有するデジタル信号ＤＳ１を出力する励磁回路で
ある。

５は、前記レゾルバ２の検出器？ｉ　ｅ　Ｏを入力信号
として該信号ｅｏを該信号の周期と同一の周期１１口を
有する矩形波状のパルス列信号ＥＰ１に波形整形して出
力する波形整形回路である。

６は、前記速度信号ＥＴＧ又は外部から与えられるトル
ク指令信号ＥＴのうちいずれか一方又は双方とパルス列
信号ＥＰＩとを入力信号として該入力信号ＥＴＧ又はＥ
Ｔのうちのいずれか一方の電圧値、電圧の正極・負極に
よって前記パルス列信号ＥＰＩの位相を増減させて該パ
ルス列信号ＥＰ１と位相差θを有するパルス列信号ＥＰ
２を出力するパルス位相変換器である。

７は、前記励磁回路４から出力されるデジタル信号ＤＳ
１をデータ端子に入力し、前記パルス位相変換器６から
出力されるパルス列信号ＥＰ２の立上がりをラッチ信号
として該デジタル信号ＤＳ１を’Ａ　期Ｔ　ｌｏで繰り
返しラッチしたデジタル信号ＤＳ２を出力する一般的な
ラッチ回路である。

８は、メモリー部８−１．８−２．８−３内に予め各々
正弦波ｓｉｎ　　＜θｍ／２＞　、　ｓｉｎ　　（（θ
ｍ／２＞＋（２π／３）　）　、　ｓｉｎ　　（（θｍ
／２＞＋（４π／３））のデジタル値がメモリーされて
おり、ラッチ回路７から出力されるデジタル信号ＤＳ２
をアドレス入力信号として該アドレス入力信号に応じて
各々正弦波デジタル信号Ｄｕ＝ｓｉｎ（θｍ／２＞、Ｄ
ｖ＝ｓｉｎ　　（（θｍ／２＞＋（２７ｔ／３’）　）
　、　Ｄｗ＝ｓｉｎ　　（（θｍ／２）＋（４π／３）
）を出力するメモリー回路である。

９は、前記メモリー回路８から出力される各デジタル信
＠［）ｕ、［）ｖ、［）ｗと経路１１より入力されるト
ルク指令信号ＥＴとを各ｆｆｉ流指全指令信号形成部１
．９−２．９−３で乗算して各々、アナログ品の電流指
令信号１ｕ、ｌｖ、ＩＷを化力する電流指令信号形成回
路である。

１０は、前記電流指令信号形成回路９から出力される電
流指令信号ＩＵ、ｌｖ、Ｉｗを入力信号としてこれら入
力信号Ｊｕ、ｌｖ、Ｉｗの値に比例した電灘子電流ｉｕ
、ｉｖ、ｉｗを前記ブラシレス電動様１の１様子巻線１
−２ｔＪ、１−２Ｖ。

１−２Ｗに給電する駆動回路である。

次に、前）ボした励磁回路４の構成を第２図を参照して
説明する。この励磁回路４は、図示のように一定周波数
のパルス列信号１（−ｆを出力する発振器４１と、前記
パルス列信号１（−ｆを計数してＯ〜ｎビットのデジタ
ル値を周期ＴＯで繰り返すデジタル信号ＤＳ１を線路Ｌ
１に出力すると共に周！ＩＴｏで繰り返すもう一つのデ
ジタル信＠Ｏ８４を出力する計数回路４２と、メモリー
内に各々正弦波、余弦波のデジタル値が予めメモリーさ
れていて前記デジタル信号ＤＳ４がアドレス端子にアド
レス入力信号として入力された際に、該アドレス信号に
応じて各々正弦波、余弦波デジタル信号ＤＳ５−１．Ｄ
Ｓ５−２を出力するメモリー回路４３．４４と、前記デ
ジタル信号ＤＳ５−１０ＤＳ５−２の各々デジタル・ア
ナ０グ（以下、Ｄ／Ａと称する。）変換して二相正弦波
信号ｅＸ。

ｅＹを出力するＤ／Ａ変換器４５．４６とからなってい
る。

第３図は前記デジタル信号ＤＳ１と二相正弦波信号ｅＸ
　、ｅＹの関係を示す図で、横軸は時間ｔを、縦軸はデ
ジタル値及び電圧値を表わす。第３図（ａ）（ｂ）にお
いて、デジタル信＠ＤＳ１は周期Ｔｏ内で零からデジタ
ル値ＯＡに到達し周期Ｔｏごとにこの状態を繰り返し、
また、正弦波信号ｅＸとｅＹは互いに９０度位相ずれを
もち周期Ｔｏ　　（周波数ｆ）をもっており、従って該
デジタル信号［）３１が正弦波信号ｅχ、ｅｖの位相状
態をデジタル値で表わしている。

第４図（ａ）、（ｂ）は、前記正弦波信号ｅｘと検出信
号ｅｏ及びパルス列信号ＥＰＩとの関係を、回転角θｍ
だけずらしたときについて示したもので、横軸は時間ｔ
を、縦軸は電圧値を示す。

同図において、回転角θｍが与えられると、正弦波信号
ｅ×を基準にして検出信号ｅＯの位相がθｍだけ変化し
、この位相の変化（θｍ）に応じてパルス列信号ＥＰＩ
の立ち上がり時点ｔ１．ｔ２・・・がずれる。従って、
後述するパルス位相変換器６からのパルス列信号ＥＰ２
の立ち上がり時点、すなわち、デジタル信号ＤＳ１をラ
ッチする時点もずれることとなる。

第５図はパルス位相変換器６の具体例を示したものであ
る。このパルス位相変換器６は図示のように抵抗器ＲＯ
Ｉ　、　ＲＯ２，Ｒ１〜Ｒｅ　、コンデンサＣＱｔ、　
Ｃ（１２、ｐＨ幅器Ａ１単安定マルチバイブレータＭＭ
１．ＭＭ２からなり、増幅１１ＨＡで速度信号ＥＴＧ、
トルク指令信号ＥＴを加減して増幅器Ａの出力電圧Ｅ１
を増減させ、抵抗器Ｒ６，Ｒ７゜Ｒ８で電圧分圧された
電圧Ｅ２を制御することにより単安定マルチバイブレー
タＭＭ２の時限時間ΔＴ２０を制御する。他方、単安定
マルチバイブレータＭＭ１は、抵抗器ＲＯＩ、コンデン
サＣＤ＋の定数で決められた時限時間ΔＴ１をもち、パ
ルス列信号ＥＰ１の立上がり時にローレベルからハイレ
ベルに変換し、時間ΔＴ１期間ハイレベルとなって時間
ΔＴ１後には自動的にローレベルとな、るパルス列信号
ＥＰ１１を出力する。このパルス列信号ＥＰ１１は単安
定マルチバイブレータＭＭ２に入力され、該パルス列信
号ＥＰ１１の立上がり時にハイレベルからローレベルに
変化し、電圧Ｅ２の値と抵抗器Ｒ［＋２、コンデンサＣ
１１２の定数で決められた時限時間ΔＴ２０期間ローレ
ベルとなって時間ΔＴ２０後には自動的にハイレベルと
なるパルス列信号ＥＰ２が出力される。

第６図（ａ）〜＜ｅ）はパルス位相変換器６の動作を説
明するための波形図である。第６図（ａ）〜（Ｃ）にお
いては横軸に時間ｔをとり、回転角θｍが停止している
状態にあるときのパルス列信号ＥＰ１．ＥＰ１１．ＥＰ
２の動作を示す。パルス列信号ＥＰ１に対してパルス列
信号ＥＰ２が時限時間ΔＴ　２０　、すなわち図ではパ
ルス列信号ＥＰｌの周期Ｔｊｏを電気角３６０°とすれ
ば時限時間ΔＴ２０で立上がりパルスを有するパルス列
信号ＥＰ２は電気角で９０”の位相ずれをもつことにな
りこの状態が基準状態となる。（なお、この基準状態で
は誘起起電力Ｅ八と電機子電流１ａどの位相差θが零で
ある状態にあるものとする。）第６図（ｄ＞は回転体を
正回転速度ｅｍで回転させたときのパルス列信号ＥＰ２
の動作を示し、該信＠ＥＰ２がパルス列信号ＥＰＩに対
し時限時間ΔＴ２　＋　　（＜９０’　）で立上がる、
即ら上記基準状態から位相差＋θ（進み位相）であるこ
とを示す。

第６図（ｅ）は回転体を逆回転速度６ｍで回転させたと
きのパルス列信号ＥＰ２の動作を示し、該信号ＥＰ２が
パルス列信号ＥＰＩに対し時限時間ΔＴ２　ｚ　（＞９
０’　）で立上がる、即ち上記基準状態から位相差−θ
（ＩＩれ位相）であることを示す。なお、第６図（ｄ）
、（ｅ）及び第７図における位相差θの進み（＋θ）、
遅れ（−θ）はレゾルバ２の回転磁界の回転方向と回転
体の回転方向とに関係するので注意を要する。

第７図は横軸に回転速度ｅｍ、縦軸に位相差θをとった
ときのパルス位相変換器６の特性図を示したものである
。線△（実線）は電動機負荷が無負荷時の特性を、また
線Ｂ（破線）は全ｆＡ荷時の特性を示すもので、位相差
θが速度信号ＥＴＧ（叩ち、回転速度θｍ）及びトルク
指令信号ＥＴ（即ら、負荷）に比例していることを示し
ている。

次に、本願の発明の要部であるレゾルバ２、励磁回路４
、波形整形回路５、パルス位相変換器６、ラッチ回路７
、メモリー回路８、？８流指令信号形成回路９からなる
回路における回転角Ｏｍとデジタル信号Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄ
ｗ及び電流指令信号１ｕ。

ｌｖ、［ｗとの関係を第８図（ａ）〜（ｈ）及び第９図
（ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。第８図（ａ）〜（
ｈ）においては、横軸に時間ｔを、縦軸に各信号の値あ
るいはデジタル値をとっている。第８図（ａ）はデジタ
ル信号ＤＳ１を示し、第８図（ｂ）は回転角θｍがレゾ
ルバ２の回転磁界の回転方向と同一方向に回転角θｍ１
だけ回転して停止しているとき、正弦波信号ｅＸと検出
信号ｅｏどの位相関係において検出信号ｅｏの方が正弦
波信号ｅｘより位相θｍ１だけ遅れの関係にあることを
示している。第８図（ｃ）、（ｄ）。

（ｅ）はメモリー回路８の各メモリー部８−１０８−２
．８−３のアドレス端子にデジタル信号ＤＳ１をラッチ
することなしにそのままアドレス信号としてアドレス端
子に入力したときに各メモリー部８−１．８−２．８−
３から出力される各デジタル信号［）Ｕ、［）Ｖ、［）
Ｗのデジタル１直が時間ｔにつれて変化する様子を表わ
した仮想的動作特性で、この場合には周期Ｔｏに２１ナ
イクルの各デジタル信号Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗが出力される
ことを示している。第８図（ｆ’）は周ＩＩＴ　、、を
もって繰返し出力されるパルス列信号ＥＰ１の出力状態
を示し、第８図（ｑ）（ｈ）はパルス列信号ＥＰ１の波
形の立上がり時にパルス位相変換器６で発生する内部信
号ＥＰ１１と、同じく信号ＥＰ１の波形の立上がり時に
パルス位相変換器６から時限時間ΔＴ２Ｇをもって出力
するパルス列信号ＥＰ２を示している。第８図（ａ）〜
（ｈ）において、パルス列信号ＥＰ２の波形の立上がり
時、即ら、時間ｔ＋、ｔ２．・・・でラッチ回路７のデ
ータ信号であるデジタル信号ＤＳＩがラッチされるので
、デジタル信号Ｑｕ、［）ｖ、［）ｗの値は図示のよう
に点Ｕ１．Ｖ１．Ｗｌの値が出力される。これらのデジ
タル信号Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗは、回転角θｍが変化しない
限り時間ｔ＋、ｔｚ、・・・と経時しても点線で示ずよ
うに一定の値を示す。また、回転角θｍをレゾルバ２の
回転磁界の回転方向とは反対の方向（又は同一方向）に
回転して停止させると各デジタル信号Ｄｕ、Ｄ、ＤＷの
埴Ｕ１．Ｖ１、Ｗｌが図から解るように右方向（又は左
方向）に柊ｆＩＩＪシた成る値になる。

第９図（ａ）〜（Ｃ）は、横軸に回転角θｍをとり、縦
軸にｆｆｌ流指令信号ＩＬ１．　　Ｉ、Ｉｗをとり、ト
ルク指令（３号ＥＴを一定値として回転角θｍを変化さ
せたときの電流指令信号１ｕ、ｌｖ。

１ｗの特性（実線）を示すもので、レゾルバ２の回転磁
界の回転方向と反対方向く又は同一方向）に回転角θｍ
を変化させると電流指令信号１ｕ。

ｌｖ、１ｗの値は特性（実線）上を左から右方向（又は
右から左方向）へと移行することを示し、回転角θｍの
半回転（Ｒ／２）の変化に対して電流指令信号１ｕ、Ｉ
ｖ、Ｉｗが正弦波状で１サイクルの変化をする。

第８図（ａ）〜（ｈ）において、レゾルバ２の回転磁界
の回転方向とは反対方向（又は同一方向）に回転角θｍ
を成る回転速度□ｍで回転させたとぎ、回転角θｍ１の
瞬間について考察すると、パルス９１［信号ＥＰ２の時
限時間ΔＴ２Ｑが前記第６図で説明したように大きい時
限時間ΔＴ２２　（又は小さい時限時間ΔＴ２１）とな
り、ラッチ時間ｊ＋、ｊ２．・・・が右方向（又は左方
向）に移動するので、デジタル信号Ｄｕ、Ｄ、Ｄｗのラ
ッチ時の値ｔＪ１．Ｖｌ、Ｗｌは右方向（又は左方向）
に移動する。

従って、回転角θｍ１の瞬間における第９図（ａ）〜（
Ｃ）の点Ｕ１．Ｖｌ、Ｗ１は左方向（又は右方向）に移
動する。レゾルバ２の回転磁界の回転方向と反対方向く
又は同一方向）に成る回転速度□ｍで回転しているとき
の各回転角θｍの各瞬間を考えたときの電流指令信号１
ｕ、！■。

１ｗの特性は点線（又は−貞鎖ＦＩＡ）で示すような特
性となり、点線（又は一点鎖線）で示した１５性は回転
角θｍが左方向から右方向（又は右方向から左方向）へ
変化する動作となるので、実線で示した波形よりも点線
（又は一点！′１線）で示した波形が位相差θ（又はθ
′　）だけｉｆＥ　／ｕだ特性となる。

以上説明したように、本実施例によればブラシレス電動
は１の回転速度Ｏｍ及びＣＩ　／ＩＱ　＋−ル９．１；
１博加したときに電流指令１３号１ｕ、ｌ、ｌ〜■をｌ
ｉｔ相差θ（又はθ’＞ｔどけ進ませることかで・きる
ので、ブラシレス電動機を効率よく円滑に駆動すること
ができる。

以上の実施例において、３個のメモリー部８−１．８−
２．８−３からなるメモリー回路８と、３個の電流指令
信号形成部９−１．９−２．９−３からなる電流指令信
号形成回路９を用いて説明したが、第１０図に示すよう
に２個のメモリー部８−１．８−２からなるメモリー回
路８八と、２個の電流指令信号形成部９−１．９−２か
らなる電流指令信号形成回路９Ａとを用いて電流指令信
号１ｕ、Ｉｖを出力し、これら信号１ｕ、ｌｖを電流指
令信号形成回路９Ａの抵抗器Ｒ９〜Ｒ＋＋及び演算増幅
器ＯＰΔで加算、反転増幅して電流指令信＠ＩＷを得て
これを出力するようにしてもよい。この電流指令信号１
ｗを得る動作は、第１１図に示すように２つの信号ｉｕ
、ｌｖをベクトル加等して信＠Ｔｗを１９、この信号Ｔ
Ｗを反転して信号１ｗを得ることを意味している。

また、第１２図に示すように、メモリー回路８Ｂの各メ
モリー部８−ＩＢ、８−２８に予めアドレス入力信号Ｄ
Ｓ３に応じて正弦波及び余弦波状のデジタル値を出力す
るようにデジタル値をメモリーさせておき、デジタル信
号ＤＳ５に応じて各々デジタル信号Ｄα、Ｄβを出力し
、これら信号Ｄα、Ｄβを電流指令信号形成回路９Ｂの
２つの電流指令信号形成部９−１．９−２に入力して二
相電流指令信号Ｉα、Ｉβを得、さらにこれら信号Ｉα
、Ｉβを電流指令信号形成回路９Ｂの二相・三相変換器
２・３ＣＯＮＶに入力して二相電流指令信号１ｕ、ｌｖ
、１ｗを得るようにすることもできる。この二相・三相
変換動作のベクトル図を第１３図に示す。この二相・三
相変換動作は、二相電流指令信号ｌα、Ｉβをベクトル
的に成る比例関係をもって演算増幅器を用いて加減算す
ることにより１ｇることかできる。

上記実施例では、三相ブラシレス電動機の１．１１　ｎ
装置について述べたが二相ブラシレス電ジノ改の制御装
置にも本発明は適用することができる。

また、上記実施例ではレゾルバ移相器どして二相励磁・
−相出力巻線タイプのレゾルバを用いて説明したが、第
１４図に示すように一相励（娃・二相出力巻線タイプの
レゾルバ２と、その２つの出力巻線２−４．２−５の内
の一方の出力巻線２−４の一端に抵抗器Ｒｏ３を直列接
続し、他方の出力巻線２−５の一端にコンデンサＣＯ３
を直列に接続し、２つの出力巻線２−４．２−５の他方
の端子を相互に接続し、抵抗器ＲＯ３とコンデンサＣｏ
　３のそれぞれの他端を相互に接続して、２つの出力巻
線２−４．２−５の相互接続点と抵抗器ＲＩｌｊとコン
デンサＣｏ　３の相互接続点とから検出信号ｅｏを１ワ
るようにしｊこレゾルバも同様な動作をするので、本発
明で使用する口とがでさる。

（発明の効！ｌ！］ 以上説明したように本発明に係るブラシレス電動機の制
御２Ｉｌ装置は、ブラシレス電動機の回転速度又は負？
、ｊ　ｌ−ルクのいずれか一方又は双方の増加にともな
い、電動機の誘起起電力と電機子電流との位相差θを自
動的に零になるようにすることが容易にできるので、重
角荷時又は高速回転時においてもブラシレス電動機の運
転効率がよい駆動、即ら省エネルギー駆動ができ、且つ
所定の負荷トルクに対して電動様の温度上界を押えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るブラシレス電動（幾の実施例のブ
ロック図、第２図は第１図における励磁回路の実施例の
ブロック図、第３図は第２図を説明するための動作波形
図、第４図は第１図における波形整形回路とラッチ回路
の動作を説明するための動作波形図、第５図は第１図に
おけるパルス位相変換器の実施例を示す回路図、第６図
は第５図を説明するための動作波形図、第７図は第５図
を説明するための特性図、第８図は第１図を説明するた
めの動作波形図、第９図は第１図を説明するための特性
図、第１０図及び第１２図はメモリー回路と電流指令信
号形成回路の他の２神の例を示すブ［１ツク図、第１１
図及び第１３図は第１０図及び第１２図における信号の
ベクトル合成の例を示す図、第１４図はレゾルバの他の
例を示す回路図である。第１５図はブラシレス電動凶の
戦略構成を示す説明図、第１６図は第１５図を説明する
ための等価回路図、第１７図は第１５図を説明するため
のベクトル図、第１８図は第１５図を説明するための特
性図である。 １・・・ブラシレス電動機、２・・・レゾルバ、３・・
・速度検出器、４・・・励磁回路、５・・・波形整形回
路、６・・・パルス位相変換器、７・・・ラッチ回路、
８・・・メモリー回路、８−１．８−２．８−３・・・
メモリー部、９・・・電流指令信号形成回路、９−１．
９−２．９−３・・・電流指令信号形成部、１ｏ・・・
駆動回路。 （外１名）＼島℃ジ 第３８ 第４回 ｔｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　τ２矛５
回 第ろ謡 （ヂナ４チン 第７図　う。 第９図 弔！＋図　　　　　予１５ＩｉＪ。 ４μ １７８回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御すべき極数Ｐｍのブラシレス電動機１を駆動制御す
   るブラシレス電動機の制御装置において、周波数がｆの
   二相正弦波信号ｅＸ、ｅＹを出力し且つ前記正弦波信号
   ｅＸ、ｅＹの位相に対応したデジタル値を有するデジタ
   ル信号ＤＳ１を出力する励磁回路４と、前記電動機１の
   回転軸に連結され前記二相正弦波信号ｅＸ、ｅＹで励磁
   されて回転体の回転角θｍに応じた電気的位相角を有し
   回転速度ｅｍに応じた周波数（ｆ±Δｆ）を有する検出
   信号ｅ＿０を出力する極数Ｐｒのレゾルバ２と、前記検
   出信号ｅ＿０を入力信号として該検出信号ｅ＿０を該信
   号と同一の周期Ｔ＿１＿０を有する矩形波状のパルス列
   信号ＥＰ１に波形整形して出力する波形整形回路５と、
   前記電動機１の回転軸に連結された速度検出器３と、該
   速度検出器３から出力される速度信号ＥＴＧ又は外部か
   ら与えられるトルク指令信号ＥＴのうちの何れか一方又
   は双方と前記パルス列信号ＥＰ１とを入力信号として該
   入力信号ＥＴＧ、ＥＴのうちの何れか一方又は双方の値
   及び極性に応じて前記パルス列信号ＥＰ１の位相を増減
   させて該パルス列信号ＥＰ１に対して位相差θを有する
   パルス列信号ＥＰ２を出力するパルス位相変換器６と、
   前記パルス列信号ＥＰ２をラッチ信号として前記デジタ
   ル信号ＤＳ１を所定の周期Ｔ＿１＿０で繰り返してラッ
   チしたデジタル信号ＤＳ２を出力するラッチ回路７と、
   前記デジタル信号ＤＳ２をアドレス入力信号としたとき
   に周期がＴ＿０／ｎ（ｎ＝Ｐｍ／Ｐｒ）で位相が互いに
   前記ブラシレス電動機の相数に応じた電気角度でずれた
   複数相のデジタル正弦波信号を出力するようにメモリー
   された複数のメモリー部を備え前記デジタル信号ＤＳ２
   を前記各メモリー部のアドレス入力として前記各メモリ
   ー部からそのアドレス信号に応じた前記複数相のデジタ
   ル正弦波信号を出力するメモリー回路８と、前記複数相
   のデジタル正弦波信号を入力信号として前記トルク指令
   信号ＥＴと各々デジタル・アナログ乗算して複数相の電
   流指令信号を出力する電流指令信号形成回路９と、前記
   複数相の電流指令信号により駆動されて前記ブラシレス
   電動機に複数相の電機子電流を供給する駆動回路１０と
   からなることを特徴とするブラシレス電動機の制御装置
   。