JPS62247791A - 無整流子電動機 - 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、巻線に誘起される逆起電力を利用して回転子
位置を検出するファン等の駆動用に使用される無整流子
電動機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は第８図に示すような構成
であった。すなわち１〜６はスイッチング素子であり、
それらの出力にりＭが３相ブリツジ接続され、中性点非
接地スター結線さ７また３相の固定子巻線７〜１２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。回転子１３の固定子巻線７〜１２に対する
相対的な位置を、−次フィルタ１４〜１６と比較器３５
〜３７で構成された位置検出手段３８によって検出して
いる。この位置検出手段３８の各比較器３６〜３了の出
力に応じて、制御手段３９がスイッチング素子１〜６の
ゲート信号を出力し、固定子巻線１〜６に対する１［ｎ
電を制御し１１１１転子１３を回転させている。第９図
ｉｔ庄較器３５〜３７に対する入力とその出力およびス
イッチング素子１〜６の導通関係を示した図である。同
図に１・・いて、比較器３５〜３７の非反転入力端子に
は３相の固定子巻線の各相の端子電圧ＶＡ、　、　Ｖ　
Ｂ　、　Ｖ　ｃが印加され、反転入力端子にはスター結
線された固定子巻線の中性点電圧■Ｎが印加され、■Ａ
とｖＮの比較出力■８゜ＶＢとＶＮの比較出力■ｂ、■
ｃとＶＮの比較出ヵｖｏをそれぞれ出力している。この
ｖａとｖｂとＶ。

の出力状態が回転子１３の位置によって変化するので、
それを制御手段３９によって判断して回転子１３の位置
を検出し、通電する固定子巻線を決定し、スイッチング
素子のゲート信号を出力しているのである（たとえば特
開昭５２−２９９１７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、電動機負荷が大きくなった
ときに、巻線電流と巻線抵抗によって生じる抵抗降下に
よる通電切換えタイミングのずれをさけるために、各相
巻線の端子電圧以外に中性点電圧を観測しており、電動
機内部から固定子巻線の中性点を引き出す必要があり、
リード処理が複雑になるという問題があった。壕だ、直
接電動機内部から中性点を引き出さず各相端子から抵抗
を介してスター結線することによって、電動機外部で中
性点電圧を引き出すことが可能であるが、その場合にも
抵抗が３個必要であり、制御回路が複雑になるという問
題があった。

本発明はこのような問題１．１．＋、つ１すγ決するも
ので、中性点電圧を観測しなくても、電動機１１荷増大
時の抵抗降下による通電切換タイミングのずれのない無
整流子電動機を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するだめの手段 この問題点を解決するために本発明の無整流子電動機は
、多相の固定子巻線と、磁極を有する回転子と、前記多
相のすべての固定子巻線非通電時に、前記多相の固定子
巻線に誘起される起電力により前起回転子位置を検＋Ｉ
ｉする位置検出手段と、この位置検出手段の出力に応じ
て前記多相の固定子巻線の所定の相に通電をする機能と
、前記位置検出手段の出力にかかわりなく前記多相のす
べての固定子巻線に対する非通電の機能を有する通電制
御手段とを設けたものである。

作　　用 この構成により、通電制御手段が多相の固定子巻線すべ
てに対して通電していない状態で、固定子巻線に誘起さ
れる起電力によってのみ回転予信６　・・− 置を回転子位置検出手段で検出しているため、検出中に
は固定子巻線に電流が流れず、巻線抵抗によって生じる
抵抗降下が発生せず、中性点電圧を観測しなくても１、
通電切換えタイミングのずれがない。

実施例 以下本発明の一実施例について第１図〜第６図にもとづ
き説明する。図において２０は位置検出手段で、スイッ
チングノイズを低減させる二次フィルタ１４〜１６と比
較器１７〜１９で構成されており、比較器１７は固定子
巻線端子電圧■１　　と■２のそれぞれ二次フイルター
を通した後の出力電圧、比較器１８は同様に■２と■３
の出力電圧、比較器１９も同様に■１　　と■３の出力
電圧を比較して回転子１３の位置を検出している。２１
は通電制御手段で、スイッチング素子１〜６に対するゲ
ート信号の出力を制御する機能を有しており、ゲート信
号をまったく出力せず、巻線に通電していない状態のと
きに、位置検出手段２０の出力つ１り比較器１７〜１９
の出力電圧Ｖ。１１ｖｃ２＋ｖｃ３６、−７ の状態を観測して、導通させるへきスイッチング素子を
決定する作業と、そわに応じてゲート信号を出力１−ス
イッチング素子を導通させ、回転子位置に応じた所定の
固定子巻線に対する通電をする作業を、繰り返し行なっ
ている。第２図は回転子１３の磁極の回転によって、各
相の固定子巻線に誘起される電圧ｖ１〜ｖ３と、通電制
御手段２１によって制御された各相巻線に印加される電
圧ｖｉ１〜■１３と、比較器１７〜１９の出力およびス
イッチング素子１〜らの導通状態の関係を示した図であ
り、■０１〜■ｉ　３は図における斜線部分だけ印加さ
れている。１だスイ・ソチング素子は図における斜線部
が導通区間を示している。

図において、回転子１３の回←土中に３相の固定子巻線
７〜１２の中性点側でない各相の端子には、巻線に通電
してい々いときには誘起電圧ｖ１〜ｖ３が１２０°の位
相差をもって発生し、その誘起電圧どうしを比較器１７
〜１って比較して、通電切換えを行乞えば通電タイミン
グにずれを生じないが、実際回転中には巻線に通電をす
る必要があり、そのときには３相のうち２相の巻線には
電源電圧が印加され電流が流れている。そのため電源電
圧印加状態では３個の比較器のうち２個は印加電圧と誘
起電圧の比較、残りの１個は印加電圧どうしの比較をす
ることになる。その場合巻線電流が少々い場合は問題な
いが、巻線電流が増加してくると通電切換えタイミング
にずれが生じてくる。そのようすを示したのが第３図で
あり、誘起電圧ｖ１およびＶ　に対して、ｖｌが誘起さ
れる巻線側に電源電圧を印加した状態を示しており、印
加電圧は負荷にかかわらず一定であるが、誘起電圧に対
１−ではその値が相対的に変化するため、負荷が軽いと
きの印加電圧をＶＮ　、負荷が重いときの印加電圧を■
Ｌとし、図における斜線部だけ印加している。図におい
て負荷が軽いときには巻線電流Ｉも少なく、誘起電圧ｖ
１とｖ２の交点においてその大きさが等しく問題々いが
、負荷が重くなり巻線電流■が増加してくると、印加電
圧の値が誘起電圧ｖ１以外に巻線抵抗Ｈによる抵抗降下
ＩＲが加わった■Ｌとなり、■Ｌとｖ２を比較した場合
、その値が一致する地点かｂ壕で移動１７、通電切換え
位置がθだけすれることに々る。このθＣ抵抗降下ＩＨ
に比例して増減する。

しかし本実施例においては、通電制御手段２１がゲート
信号をまったく出ｊ）せず、３相ずべての固定子巻線に
対１−て通電していないとき、第３図においては斜線部
で々い部分で端子型ＩＦを比較しているため、その古き
には巻線電流Ｉが流れておらず抵抗降下ＩＲもなく、誘
起電圧のみどうしを比較することが可能となり、確実に
正１２い通電切換位置ａを検出することが可能になる。

第４図は要部の具体的な回路の一例を示す。制御手段２
１はマイクロコンピュータ２２および周辺回路から構成
されている。イ☆値検出手段２０は第１図と同様、スイ
ッチングノイズを低減して端子電圧を取り込むための二
次フィルタ１４〜１６と、その−次フィルタ１４〜１６
の出力電圧どうしを比較する比較器１７〜１９で構成さ
れており、その出力が回転子位置検出信号としてマイク
ロコンピュータ２２に入力されている。マイクロコンピ
ュータ２２は、その回転子位置検出信号を、スイッチン
グ素子１〜６に対するゲート信号を全く出力してい々い
状態のときのみ取り込み回転子位置を判断したのち、回
転子位置に応じたゲート信号を出力し巻線に対する通電
を制御している。

次に上記のように構成した無整流子電動機の動作を第５
図のフローチャートを用いて説明する。

電動機の電源を投入すると、位置検出手段２０の出カバ
マイクロコンピュータ２２に入力される状態となり、そ
れと同時に、マイクロコンピュータ２２のＲＯＭに記憶
された第６図のフローチャートに示すプログラムの手順
にしたがって電動機が回転する。捷ずステップ２３でゲ
ート信号を出力し回転子１３を回転させる。その状態を
しばらく保持したのち、ステップ２４でゲート信号の出
力をとりやめると同時に、比較器１７〜１９の出力信号
を取り込み回転子１３の位置を検出する。その検出され
た位置をもとにステップ２６で、導通させるスイッチン
グ素子を決定する。そして再びステップ２３に戻り、ス
テップ２６で決定されたゲート信号を出力し、回転子１
３の回転を続行させる。以後はこの繰り返しで運転が継
続される。

なお比較器１７〜１９の出力に応じて、どのスイッチン
グ素子を導通させるかはあらかじめマイクロコンピュー
タ２２中のＲＯＭに記憶されており、本実施例では比較
器１７〜１９の出力が回転子１３の位置に応じて６種類
の状態変化をするので、それに応じた６種類のゲート信
じ出力が記憶されている１、また、ゲート信号を出力し
て巻線に通電を行なう時間と、位置検出のためにグーｌ
−信号を出力せず通電しない時間は、通電ｐ、ｒ）換え
タイミングを検出でき、かつ回転に支障をきたさない時
間を電動機に応じて設定すればよい。

以上のように本実施例によれｒ、ｒ、通電制御手段２１
によって巻線に通電させない状態で、巻線に誘起される
電圧のみによって回転イの位置を検出しているので、巻
線抵抗による抵抗降下の影響を受けず、電動機負荷状態
にかかわりなく、正確な通電切換えが可能と々る。

第６図および第７図は第２の実施例を示］７たイ、１１
　ｌ　− のである。本実施例は第１の実施例に対して、電動機を
低周波同期起動させる起動時制御手段２８と、起動後、
起動時制御手段２８による運転から、通電制御手段２１
による運転に切換える切換え制御手段２７を伺加したこ
とに特徴をもっている。

第１の実施例では電動機停止時には巻線に誘起電圧が生
じないため、回転子位置を検出することができず、他の
方法で電動機を起動させる必要がある。そのため本実施
例では、起動時に起動時制御手段２８によって、３相の
固定子巻線に回転磁界が生じ、その回転磁界の周波数が
低周波から徐々に増加するようスイッチング素子のゲー
ト信号を出力し、回転子１３を低周波同期起動させ、巻
線に誘起電圧が発生［７た時点で切換え制御手段２７で
第１の実施例における方法と同様の運転に切換えるよう
にしたものである。その具体的な回路例は第１の実施例
における第４図で示したものと同じである。第７図は起
動部分を含めた電動機の動作をフローチャートで示した
ものである。電動機電源を投入すると、マイクロコンピ
ュータ２２はＲＯＭに記憶された第７図のフローチャー
トに示すプログラムの手順にしたがって、電動機の起動
を始める。まずステップ２９て、カウンターの初期設定
を行々い低周波の同転周波数を決定する。

次にステップ３０でゲート仁月を出力［７たのち、ステ
ップ３１のタイマーでステップ２９で設定されたカウン
ターのカウントを行なう。その間ゲート信号は出力され
続けている。カウントが終了すればステップ３２でゲー
ト信号の出カバターンをあらかじめＲＯＭに記憶された
、固定子巻線に回転磁界を生じさせるデータにしたがっ
て変更したのち、ステップ３３であらかじめＲＯＭに記
憶されたカウンターデータと現在のカウンターとを比較
し、それが同じであ才１げ回転子回転数が巻線に誘起電
圧を発生させる回転捷で十４し７たと判断して、ステッ
プ２３以降の動作にうつる。ステップ２３以降の動作は
第１の実施例と全く同じである。

もしステップ３３で現在のカウンターデータがＲＯＭに
記憶されたデータに対して大きければ、ステップ３４で
カウンターの値を所定の値だけ少１３７、。

々くしたのち再びステップ３ｏに戻り、ステップ３２で
決定されたゲート信号を出力する。以後はこの繰り返し
をカウンターの値がＲＯＭのカウンターデータと一致す
るまで実行し、その間ゲート信号出力の変化が徐々に早
くなり、それにつれて回転子回転数も徐々に早くなり、
固定子巻線に誘起電圧を生じさせるのである。

この構成により、自起動が可能々第１の実施例と同様の
効果をもつ無整流子電動機の製造が可能になるという効
果が得られる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、多相の固定子巻線すべて
に通電してい々いときに、巻線に誘起される電圧のみに
よって回転子の位置を検出しているので、固定子巻線の
中性点電位を観測しなくても、電動機負荷の変化にかか
わりなく、良好な運転が可能々リード処理の簡単な無整
流子電動機の製作が可能となる効果が得られる。

【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型１４　、
・− 動機の概略構成図、第２図は同巻線誘起電圧とスイッチ
ング素子の通電状態などの関係を示す説明図、第３図は
同巻線の印加電圧と誘起電圧の関係を示す説明図、第４
図は同要部回路図、第５図は同運転のだめのプログラム
の一例を示すフローチャート、第６図は第２の実施例に
おける無整流子電動機の概略構成図、第７図は同運転の
だめのプログラムの一例を示すフローチャート、＄第８
図は従来の無整流子電動機の概略構成図、第９図は同端
子電圧と中ＰＩ点電圧とスイッチング素子の導通状態な
どの関係を示す説明図である。 了、８，９，１０，１１．１２・・・・固定子巻線、１
３・・・・・・回転子、２０・・・・・・位置検出手段
、２１・・・・・・通電制御手段、２了・・・・・・切
換え制御手段、２８・・・・・・起動時制御手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 ６ｊ 第４図 ””’ｆ６“Ｘｉ云 第７図 第９図 ”　　ｊ：ｙδ　Ｃ １１１：　　　、、、、、　　、ｔ、　１７１、Ｔ札中
膚斥 ／　　　Ｘ、ｚ ／　　’１　　”　　Ｉ 民科 ｌｌ１ｌ！力Ｖｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多相の固定子巻線と、磁極を有する回転子と、前記多層
   のすべての固定子巻線非通電時に、前記多相の固定子巻
   線に誘起される起電力により前記回転子位置を検出する
   位置検出手段と、この位置検出手段の出力に応じて前記
   多相の固定子巻線の所定の相に通電をする機能と、前記
   位置検出手段の出力にかかわりなく前記多相のすべての
   固定子巻線に対する非通電の機能を有する通電制御手段
   とを備えた無整流子電動機。