JPS6264290A - ブラシレスdcモ−タ - Google Patents

ブラシレスdcモ−タ

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JPS6264290A
JPS6264290A JP60203748A JP20374885A JPS6264290A JP S6264290 A JPS6264290 A JP S6264290A JP 60203748 A JP60203748 A JP 60203748A JP 20374885 A JP20374885 A JP 20374885A JP S6264290 A JPS6264290 A JP S6264290A
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JP
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rotor
pulse
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JP60203748A
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Koji Hamaoka
孝二 浜岡
Takahiro Kita
北 貴裕
Katsumi Endo
勝己 遠藤
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Refrigeration Co
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20Arrangements for starting

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 本発明は固定子巻線に生じる逆起電圧を検出して回転子
位置検出用センサを省いたブラシレスDCモータに関す
るものである。
従来の技術 近年、ブラシレスDCモータは高効率であることや、回
転数制御が容易であるなどの理由から様々な分野に利用
されつつある。しかし冷凍機器用圧縮機などに利用する
場合、回転子位置検出用センサがあるためその利用は困
難であった。ところが固定子巻線の逆起電圧から回転子
の位置を検出する方法が種々提案されセンサを省くこと
ができ冷凍機器用圧縮機などにブラシレスDCモータ?
利用することが可能になった。
以下図面を参考にしながらこのようにセンサ2省いたブ
ラシレスDCモータについて説明する。
一般的にこのようなりCブラシレスモータは第7図のよ
うな構成になっている。第7図において1は直流電源で
ある。2はパワー回路であり、半導体スイッチング素子
3a〜3fによって構成されている。4は固定子巻線で
あり3相Y結線であり、各入力はパワー回路2の出力に
つながれている。6は回転子であり永久磁石を有してい
る。6は逆起電圧検出回路であり回転子6の回転位置を
検出する。7は始動回路であり始動時には逆起電圧検出
回路6が動作不可能であるために、動作可能な回転数ま
で加速する始動パルスを与える。8は転流回路であり逆
起電圧検出回路6又は始動回路7からの信号を半導体ス
イッチング素子3a〜3fを動作させるのに必要なタイ
ミングに変換するものである。9けドライブ回路であり
、転流回路8からのタイミングに応じて半導体スイッチ
ング素子3a〜3fを動作させる。
以上の様に構成されたブラシレスDCモータについて以
下その動作について説明する。
まず回転子5が停止している時には固定子巻線4には逆
起電圧が発生しないため逆起電圧検出回路6での位置の
検出は不可能である。そこで始動回路7によって始動パ
ルスを発生させると共に適当な電圧を印加し、固定子巻
線4に電流を流すことにより回転子6を回転させ、始動
パルスの周波数を高めることにより加速を行う。こうし
て回転させると逆起電圧が発生し逆起電圧検出回路6に
よる位置の検出が可能になりその後はこの信号により回
転?続ける。ここでは固定予巻a4に電圧を印加させる
ために、半導体スイッチング素子3a 、3c 、3e
をあるデユーティ(○Nする割合)をもった高周波でチ
ョッピングしている。
このデユーティを変えることにより固定子巻線4への印
加電圧を変えると共に回転子6の回転数を変えることが
できるようにしている。
次に始動回路7及び転流回路8の具体的な回路を第8図
に示し、以下説明を行う。1Qは信号選択回路でありA
NDゲート10a〜10f及びORゲート10q〜10
 iによって構成され、切換信号cH−4x”H″レベ
ル時、出力x3.Y3゜Z3には各々人力x1.Y1.
Z1  が出力され、切換信号が”L″レベル時出力x
3.Y3.Z3には各々人力X2.Y2.z2が出力さ
れるようになっている。11は論理処理回路でANDゲ
ート11a〜11fによって構成され論理は次のように
している。
A1′=X3・Y3・E1’:Y3°Z3・C1′=Z
3・X3始動回路7は第7図に示すものと同一であり、
出力として切換信号CH、始動パルスX2.Y2゜Z2
及びデユーティ指令データdがあり、入力とじてはスタ
ート信号5TARTがある。12はデユーティ発生回路
であり、始動回路7から得たデユーティ指令データdに
より、そのデユーティをもつ信号りを作り出す。13け
チョッピング合成回路でANDゲー)13a〜13cが
ら成りA1′。
B1’、 C,’  トDトノANDKテ信号AI、B
1.C1e作り出す。ココテ信号A1′、B1′、01
′、A2.B2゜C2は各々ドライブ回路9を介して半
導体スイッチング素子3a 、3a 、 3e 、3b
 、sd 、3 fを動作させている。
以上第7図、第8図の回路に於いて、従来の始動回路7
の70−チャートを第9図例示す。14は初期設定であ
シ全ての出力をL″に設定する。
15にてスタート信号5TARTの入力を持ち、入力後
次の処理に移る。16にてデユーティ設定データをdに
しデユーティをd。チにする。以下17−1〜17−n
にて始動パルスを与える。
17−1ではX2.及びZ2のみ”H”にしてYlは”
L″にする。(以下同様に”H″にするもののみ記しで
ある)この状態で時間T1の間保持する。以下同様の動
作を17−nまでくり返す。18では切換信号CHを@
 H11にして、19では逆起電圧検出回路6の出方信
号x、、 yl、 zl にょシ回転子の回転をつづけ
ていくようにする。
以上のフローチャートの動作をタイミング図で示すと第
5図及び第6図のようになる。すなわち、第5図は第9
図の14〜18までの動作を示し、第7図は第9図の1
9での動作を示す。タイマ時間は一般的にはT1≧T2
≧T3≧・・・・・・≧Tn−1≧T。
となるように設定し、顕充加速を行うようKしている。
以上のように構成された始動回路でのブラシレスDCモ
ータの動作を第10図に示す。第10図dはモータ印加
電圧と時間との関係で時間t1(=71+’r2+’r
3+−・・−十Tn)までは、始動でありモータ印加電
圧〔デユーティ〕は常Kd。%である。時間t1以降は
、モータの印加電圧は別の方法で上昇させている。第1
0図すは出力信号へ周波数と時間との関係であり時間t
1までは始動パルスによって決まり第5図のタイミング
図に示すように順次上昇していく。時間t1以降はaの
モータ印加電圧によって周波数が決まるため図に示すよ
うに順次上昇していく。第10図Cはこの時のモータ電
流を示し、時間t1までは非常に大きな電流が流れる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、第10図Cに示し
たように始動時に大電流が流れることがあった。その理
由を第11図を使って説明する。
第11図aは一般的なブラシ付モータの回路であり、b
はその等何回路である。
等何回路すにおいて次式が成り立つ 上式を変形して が得られる。この式より、回転数Nが小さい時には印加
電圧Eが大きいとモータ電流IMも大きくなる。従って
始動時に大電流が流れる。このように大電流が流れると
半導体スイッチング素子も大容量のものが必要となるば
かりではなく、回転子の回転も脈動が激しく不安定とな
るという問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、始動時のモータ電流IMを
小さくすることができ、また回転子の回転の脈動も/J
Sさく安定したブラシレスDCモータを提供するもので
ある。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のブラシレスDCモ
ータは、回転子を始動させる時に始動パルスを発生させ
ると同時に前記始動パルスの周波数に応じて前記固定子
巻線に印加する電圧を変化させるようにした始動回路を
備えたものである。
作  用 本発明は上記した構成によって、始動スタート時の低い
周波数の信号の時には低い電圧を固定子巻線に印加する
ことによりモータ電流を下げると共に回転子の回転の脈
動も最小にして安定した運転を得ることとなる。
実施例 以下本発明の一実施例のブラシレスDCモータについて
、図面を参照しながら説明する。全体の構成は第7図、
第8図と同様であるので説明を省略する。第1図は始動
回路7の詳細回路である。
7−aはカウント手段でありスタート信号5TARTが
入力されCLOCKの入力によってカウント出力rがカ
ウントアツプされる。7−bはデユーティ設定手段であ
りカウント手段7− aのカウント値rによって、デユ
ーティ設定値drを出力する。
7− Cは信号発生手段でありカウント手段7− aの
カウント値rによって決められた信号x2.Y2゜Z2
を出力する。7−dはタイマ手段であり、カウント手段
7− aのカウント値がカウントア・ツブされた瞬間か
ら時間Trたった後出力を出す。タイマ手段7−dの出
力は、カウント手段γ−aのCLOCKに入力しており
カウント手段子−aの出力rをカウントアツプする。以
上の構成に於いて動作を第2図を用いて説明する。第2
図のフローチャートにおいて20は初期設定であり出力
を全て”L#に設定する。21にてスタート信号5TA
RTの入力を持ち、入力後火の処理に移る。
22−1〜22−nにてデユーティ設定データを与える
と共に始動パルスを与える。17−1ではデユーティ設
定を61%とし、x2及びZ2のみ”H”にして、Yl
は1L”にする。この状態で時間T1の間保持する。以
下同様の動作を17−nまでくシ返す。23では切換信
号CHをH″にして、24で逆起電圧検出回路6の出力
信号x1. yl、 zl  により回転子の回転をつ
づけていくようにする。
以上のフローチャートの動作をタイミング図で示すと第
5図及び第6図のようになる。第6図は第2図の20〜
23までの動作を示し、第6図は第2図の24での動作
を示す。デユーティ設定は一般的にけd1≦d2≦d3
≦・・・・・・≦dn−1≦dnとなるように設定し、
タイマ時間は’r1,2’r2≧T、2・・・・・・≧
Tn−12Tnとなるように設定し、順次加速全行うよ
うにする。
以上のように構成された始動回路でのブラシレスDCモ
ータの動作を第3図に示す。第3図aはモータ印加電圧
と時間との関係で時間t1(T、+T2+T3+・・・
・・・+Tn〕までは始動でありモータ印加電圧は始動
パルス周波数に応じて変化させている。時間t1以降は
モータ印加電圧は別の方法で上昇させている。第3図す
は出力信号A2周波数と時間との関係であり、時間t1
までは始動パルスによって決まり第5図のタイミング図
に示すように順次上昇していく。時間t1以降はaのモ
ータ印加電圧によって周波数が決まるため図に示すよう
に順次上昇して−く。第3図Cはこの時のモータ電流を
示している。
次にデユーティ設定値d1.d2・・・・・・dnの決
め方について第4図を用いて説明゛する。第4図aは用
いるモータの回転数と負荷トルクを示したグラフであり
パラメータとしてデユーティを取っている。いま、始動
時に必要なトルクをTsとするとT3をパラメータとし
たデユーティと回転数の関係は第4図dのグラフよシ第
4図すのグラフが得られる。このグラフを基にして始動
時の回転数に対して最適なデユーティを求めることがで
きる。
例えば始動時の回転数がn 4. n sの時、デユー
ティdD、dE が最適であることがわかる。但しここ
ではバラツキや電源電圧変動は考慮していないため実際
の運転ではデユーティdD、dEに必要なマージンを上
乗せすることが必要である。このようにしてデユーティ
d1.d2〜dnを決める。
以上のように本実施例によれば、始動時に始動回路から
始動パルスを出力するのと同時に、始動パルスの周波数
に応じた電圧をモータに印加することにより、始動時の
モータ電流を少なくすることができ、半導体スイッチン
グ素子の容量が小さいものですみ、かつ適切な電圧をモ
ータに与えているため回転子の回転の脈動も小さくな9
安定した運転が可能になる。
発明の効果 以上のように本発明は、回転子を始動させる時に始動パ
ルスを発生させると同時に前記始動パルスの周波数に応
じて固定子巻線に印加する電圧を変化させるようにした
始動回路を設けることにより、始動時の低い周波数の信
号の時には低い電圧を固定子巻線に印加することにより
、モータ電流を下げると共に回転子の回転の脈動も最小
てして安定した運転を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のブラシレスDCモータの始動回路の構
成図、第2図は本発明による始動回路のフローチャート
、第3図a、b、cは本発明による時間に対するモータ
印加電圧、出力信号周波数モータ電流の特性図、第4図
a、bは負荷トルクに対する回転数、デユーティに対す
る回転数を示す特性図、第5図は始動時のタイミング図
、第6図は通常運転時のタイミング図、第7図はブラシ
レスDCモータの全体構成図、第8図は第7図の転流回
路及び始動回路の回路図、第9図は従来の始動回路によ
るフローチャート、第10図a 、 b。 Cは従来の始動回路による時間に対するモータ印加電圧
、出力信号周波数モータ電流の特性図、第11図a、b
はDCモータの基本構成図及びその等価回路図である。 1・・・・・・直流電源、2・・・・・・パワ一部、4
・・・・・・固定子巻線、5−・・・・・回転子、6・
・・・・・逆起電圧検出回路、7・・・・・・始動回路
、8・・・・・・転流回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第4図 く迎く 云ミ ≧七 ミさ C 区 第6図 第9図 第10図 第11図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 直流電源と、半導体スイッチング素子群によつて構成さ
    れるパワー回路と、固定子巻線と、永久磁石を有する回
    転子と、前記回転子の回転中にその回転位置を検出する
    ために前記固定子巻線の逆起電圧を検出する逆起電圧検
    出回路と、前記パワー回路の半導体スイッチング素子の
    ON/OFFのタイミングを発生する転流回路と、前記
    回転子を始動させる時に始動パルスを発生させると同時
    に前記始動パルスの周波数に応じて前記固定子巻線に印
    加する電圧を変化させるようにした始動回路とを備えた
    ことを特徴とするブラシレスDCモータ。
JP60203748A 1985-09-13 1985-09-13 ブラシレスdcモ−タ Expired - Lifetime JP2553504B2 (ja)

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