JP3483789B2 - ブラシレス直流モータの駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレス直流モ
ータに配設された位置検出器からの位置検出信号に基づ
いてブラシレス直流モータの運転を行なうようにしたブ
ラシレス直流モータの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレス直流モータを制御するための
制御パラメータの１つとして誘起電圧定数がある。図１
６にブラシレス直流モータの誘起電圧定数を測定するた
めの従来の測定システムを示す。この図１６において、
位置検出器１が取付けられたブラシレス直流モータ２に
は、カップリング３を介して試験用モータ４が連結され
ており、この試験用モータ４には、速度を可変速制御す
ることができる可変速装置５が接続されている。そし
て、ブラシレス直流モータ２には、そのブラシレス直流
モータ２が発生する誘起電圧を測定するとともに位置検
出器１からの位置検出信号より速度を測定する測定装置
６が接続されている。

【０００３】しかして、試験用モータ４によってブラシ
レス直流モータ２を回転させると、ブラシレス直流モー
タ２は誘起電圧を発生するとともに、位置検出器１は位
置検出信号を発生するようになり、測定装置６は、ブラ
シレス直流モータ２が発生する誘起県圧を測定するとと
もに、位置検出器１が発生する位置検出信号から速度を
測定し、これらから誘起電圧定数（誘起電圧定数＝誘起
電圧値／速度）を演算して図示しないディスプレイに表
示させるようになっている。

【０００４】ところで、ブラシレス直流モータ２の回転
子には永久磁石が使用されている。この永久磁石の材料
や着磁のばらつき等によりブラシレス直流モータ２の誘
起電圧にはばらつきが生じる。ブラシレス直流モータ２
の駆動装置においては、誘起電圧定数を制御パラメータ
の１つとしてブラシレス直流モータ２の制御を行なって
おり、誘起電圧にばらつきがあると、制御にも悪影響を
及ぼし、モータ特性が悪くなることがある。そのため、
誘起電圧のばらつきを考慮して、従来では、完成したブ
ラシレス直流モータ２の誘起電圧と速度とを１台毎に測
定し、誘起電圧定数が所定の範囲内になっているか否か
を確認する作業が必要であった。

【０００５】又、ブラシレス直流モータにおいては、固
定子巻線の相順と位置検出器１の位置検出信号の相順と
が一致しなければ、駆動装置によって運転を行なうこと
はできない。このため、従来では、測定装置６により誘
起電圧の測定を行なうとともに誘起電圧の相順と位置検
出器１からの位置検出信号の相順の確認を行なうように
している。

【０００６】一方、ブラシレス直流モータ２に取付けら
れる位置検出器１は、ブラシレス直流モータ２の誘起電
圧に対してある決まった位置に配置されていなければな
らない。このため、従来では、測定装置６により誘起電
圧の測定とともに位置検出器１からの位置検出信号も測
定し、位置検出信号が誘起電圧の決められた位置範囲内
に入っているか否かの判定を行なうようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の誘起電圧定数を測定する構成では、完成したブラシ
レス直流モータ２を１台毎に図１６に示す測定システム
にセットし、又、セットを解除する必要があって、相当
な時間を要する不具合があった。しかも、測定装置６で
測定した誘起電圧定数をブラシレス直流モータ２に対応
する駆動装置に制御パラメータとして入力設定する必要
があり、入力時に設定ミスを生じる虞れがあった。

【０００８】 又、従来の構成において、位置検出器１
の取付位置が決められた位置範囲内になかった場合に
は、位置検出器１の取付位置を機械的に調整する作業が
必要になり、調整作業に時間を要する不具合があった。

【０００９】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、その第１の目的は、ブラシレス直流モータの誘
起電圧定数を自動的に測定することができるブラシレス
直流モータの駆動装置を提供するにある。

【００１０】

【００１１】 本発明の第２の目的は、位置検出器の取
付位置を確認して、決められた位置範囲内にないときに
は自動的に調整することができるブラシレス直流モータ
の駆動装置を提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のブラシレ
ス直流モータの駆動装置は、ブラシレス直流モータに配
設された位置検出器からの位置検出信号に基づいてブラ
シレス直流モータを運転するようにしたブラシレス直流
モータの駆動装置において、前記ブラシレス直流モータ
の端子電圧を検出する電圧検出手段を設け、前記ブラシ
レス直流モータの速度を検出する速度検出手段を設け、
前記ブラシレス直流モータに対する印加電圧が予め設定
された定常電圧になるまで加速するように制御した後、
該ブラシレス直流モータに対する電圧印加を遮断するよ
うに制御する制御手段を設け、前記ブラシレス直流モー
タに対する電圧印加の遮断時に、前記電圧検出手段の検
出する誘起電圧の値と前記速度検出手段の検出する速度
とから誘起電圧定数を演算する誘起電圧定数演算手段を
設ける構成に特徴を有する。

【００１３】このような構成によれば、駆動装置自体が
ブラシレス直流モータの誘起電圧定数を自動的に求める
ので、ブラシレス直流モータを従来のような測定システ
ムにセットしたりセットを解除したりする作業及び時間
が不要になり、測定した誘起電圧定数の駆動装置への入
力設定ミスも防止できる。

【００１４】請求項２記載のブラシレス直流モータの駆
動装置は、ブラシレス直流モータに配設された位置検出
器からの位置検出信号に基づいてブラシレス直流モータ
を運転するようにしたブラシレス直流モータの駆動装置
において、前記ブラシレス直流モータの端子電圧を検出
する電圧検出手段を設け、この電圧検出手段の検出する
電圧の周期を検出する電圧周期検出手段を設け、前記ブ
ラシレス直流モータに対する印加電圧が予め設定された
定常電圧になるまで加速するように制御した後、該ブラ
シレス直流モータに対する電圧印加を遮断するように制
御する制御手段を設け、前記ブラシレス直流モータに対
する電圧印加の遮断時に、前記電圧検出手段の検出する
誘起電圧の値と前記電圧周期検出手段の検出する周期と
から誘起電圧定数を演算する誘起電圧定数演算手段を設
ける構成に特徴を有する。

【００１５】このような構成によれば、請求項１記載の
ものと同様の効果を得ることができるとともに、誘起電
圧波形を測定するだけで誘起電圧定数を容易に求めるこ
とができる利点がある。

【００１６】

【００１７】

【００１８】 請求項３記載のブラシレス直流モータの
駆動装置は、ブラシレス直流モータに流れる電流を検出
する電流検出手段を備え、制御手段を、前記ブラシレス
直流モータに印加される定常電圧の値を前記電流検出手
段の検出する電流が設定電流よりも小になるように制御
するように構成するところに特徴を有する。このような
構成によれば、ブラシレス直流モータに過大な電圧を印
加することなく充分に誘起電圧を発生する速度まで回転
するような電圧を印加することができる。

【００１９】このような構成によれば、ブラシレス直流
モータに過大な電圧を印加することなく充分に誘起電圧
を発生する速度まで回転するような電圧を印加すること
ができる。

【００２０】 請求項４記載のブラシレス直流モータの
駆動装置は、ブラシレス直流モータに配設された位置検
出器からの位置検出信号に基づいてブラシレス直流モー
タを運転するようにしたブラシレス直流モータの駆動装
置において、前記ブラシレス直流モータに流れる電流を
検出する電流検出手段を設け、前記ブラシレス直流モー
タに対する印加電圧が予め設定された定常電圧になるま
で加速するように制御した後、その定常電圧に保たれる
ように制御する制御手段を設け、前記ブラシレス直流モ
ータに対する印加電圧が定常電圧に保たれた後に前記電
流検出手段の検出する電流の値が最小になるまで前記位
置検出信号の位相角を変化させる位相角変更手段を設け
る構成に特徴を有する。

【００２１】このような構成によれば、電流検出手段の
検出する電流の値が最小になるまで位置検出信号の位相
角が変化されるので、位置検出器の取付位置が決められ
た位置範囲内になかったときでも自動的に調整されるよ
うになり、位置検出器の取付位置を機械的に調整する作
業及び時間を不要にすることができる。

【００２２】 請求項５記載のブラシレス直流モータの
駆動装置は、制御手段を、ブラシレス直流モータに印加
される定常電圧の値を電流検出手段の検出する電流が設
定電流よりも小になるように制御するように構成すると
ころに特徴を有する。このような構成によれば、請求項
４記載のものであっても請求項３記載のものと同様の効
果を得ることができる。

【００２３】 請求項６記載のブラシレス直流モータの
駆動装置は、ブラシレス直流モータに流れる電流を検出
する電流検出手段を設け、前記ブラシレス直流モータに
印加される電圧、前記電流検出手段から得られる電流、
速度検出手段から得られる速度及び誘起電圧定数演算手
段から得られる誘起電圧定数に基づいてモータ定数を演
算するモータ定数演算手段を設け、このモータ定数演算
手段から得られるモータ定数に基づき前記ブラシレス直
流モータに印加される電圧の位相角を制御する位相角制
御手段を設ける構成に特徴を有する。

【００２４】一般に、モータ定数のわからないブラシレ
ス直流モータとの組合わせが生じた場合には、専用の測
定システムにそのブラシレス直流モータをセットしてモ
ータ定数を測定して駆動装置に入力設定する必要があ
る。これに対して、請求項７記載の駆動装置の構成によ
れば、ブラシレス直流モータの電圧、電流、速度及び誘
起電圧定数からモータ定数を検出するので、本来のモー
タ特性を満足することができ、しかも、ブラシレス直流
モータを専用の測定システムにセットしてモータ定数を
測定した後にセットを解除する作業及び時間が不要であ
り、又、モータ定数の駆動装置への入力設定ミスも防止
できる。

【００２５】 請求項７記載のブラシレス直流モータの
駆動装置は、ブラシレス直流モータに流れる電流を検出
する電流検出手段を設け、前記ブラシレス直流モータの
速度を検出する速度検出手段を設け、前記ブラシレス直
流モータに印加される電圧、前記電流検出手段から得ら
れる電流、前記速度検出手段から得られる速度及び誘起
電圧定数演算手段から得られる誘起電圧定数に基づいて
モータ定数を演算するモータ定数演算手段を設け、この
モータ定数演算手段から得られるモータ定数に基づき前
記ブラシレス直流モータに印加される電圧の位相角を制
御する位相角制御手段を設ける構成に特徴を有する。こ
のような構成によれば、請求項２記載のものであっても
請求項６記載のものと同様の効果を得ることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
いて、図１ないし図４を参照しながら説明する。先ず、
図２には全体構成が示されている。即ち、ロータリエン
コーダからなる位置検出器１１が取付けられたブラシレ
ス直流モータ１２は、カップリング１３を介して負荷装
置１４に連結されており、ブラシレス直流モータ１２に
はこれを運転駆動する駆動装置１５が接続されており、
駆動装置１５は商用の三相交流電源１６に接続されてい
る。尚、駆動装置１５には前記位置検出器１１も接続さ
れている。

【００２７】図１には駆動装置１５の具体的構成が示さ
れている。この駆動装置１５において、全波整流回路１
７の交流入力端子は三相交流電源１６に接続され、直流
出力端子間には平滑用コンデンサ１８が接続されてい
る。全波整流回路１７の直流出力端子は駆動手段として
のインバータ回路１９の入力端子に接続されており、イ
ンバータ回路１９の出力端子は電源線２０、２１及び２
２を介してブラシレス直流モータ１２の入力端子に接続
されている。そして、電源線２０、２１及び２２には変
流器２３、２４及び２５が配設されている。

【００２８】ここで、インバータ回路１９は、６個のス
イッチング素子たるＩＧＢＴを三相ブリッジ接続して構
成された周知のものである。又、ブラシレス直流モータ
１２は、スター結線された固定子巻線１２ｕ、１２ｗ及
び１２ｖを有していて、夫々の一端子が入力端子として
電源線２０、２１及び２２に接続されている。

【００２９】駆動装置１５の一部をなす制御装置２６
は、マイクロコンピュータを主体として構成されるもの
であるが、ここでは機能別のブロック線図として示され
ている。即ち、電流検出手段たる電流検出回路２７は、
各入力端子が変流器２３、２４及び２５に接続され、出
力端子が制御手段たる制御回路２８の入力端子に接続さ
れていて、変流器２３、２４及び２５により検出された
電流をデジタル値に変換して制御回路２８に与えるよう
になっている。電圧検出手段たる電圧検出回路２９は、
各入力端子がブラシレス直流モータ１２の各入力端子に
接続され、出力端子が制御回路２８の入力端子に接続さ
れていて、ブラシレス直流モータ１２の端子電圧をデジ
タル値に変換して制御回路２８に与えるようになってい
る。

【００３０】速度検出手段たる速度検出回路３０は、入
力端子が位置検出器１１の出力端子に接続され、出力端
子が制御回路２８の入力端子に接続されていて、位置検
出器１１からのパルス信号をカウントして得た速度をデ
ジタル値として制御回路２８に与えるようになってい
る。又、誘起電圧定数演算手段たる誘起電圧定数演算回
路３１は、各入力端子が電圧検出器２９及び速度検出回
路３０の夫々の入力端子に接続され、出力端子が制御回
路２８の入力端子に接続されていて、後述して得られた
誘起電圧定数を制御回路２８に与えるようになってい
る。

【００３１】尚、位置検出器１１の出力端子は制御回路
２８の入力端子に接続されており、制御回路２８は、後
述するように動作してゲート駆動回路３２を介してイン
バータ回路１９の各ＩＧＢＴのゲートに通電信号を与え
て、各ＩＧＢＴをオンオフ制御するようになっている。
制御電源回路３３は、全波整流回路１７で整流され且つ
平滑用コンデンサ１８で平滑された直流電圧を降圧し定
電圧化してなる制御電源電圧を各回路に供給するように
なっている。

【００３２】次に、本実施例の作用につき、説明する。
先ず、ブラシレス直流モータ１２を通常運転する場合に
ついて述べる。この場合には、制御回路２８に図示しな
い速度指令手段から速度指令値Ｆｒ（図１参照）が与え
られるようになっている。そして、制御回路２８は、位
置検出器１１から与えられる位置検出信号から通電信号
を生成してこれをゲート駆動回路３２を介してインバー
タ回路１９の各ＩＧＢＴのゲートに与えて各ＩＧＢＴを
オンオフ制御し、以て、ブラシレス直流モータ１２を駆
動するものであり、更に、速度検出回路３０の検出する
速度と速度指令値Ｆｒとを比較して検出速度が速度指令
値ＦｒとなるようにＰＷＭ制御する。これにより、ブラ
シレス直流モータ１２は、速度指令値Ｆｒ指令された速
度で負荷装置１６を駆動するようになる。

【００３３】さて、上述したようなブラシレス直流モー
タ１２の通常運転に先立ってそのブラシレス直流モータ
１２の誘起電圧定数を求める場合につき、図３のフロー
チャート及び図４の波形図をも参照して述べる。制御回
路２８は、誘起電圧定数設定モードに設定されると、図
３のフローチャートを開始（スタート）するようにな
り、先ず、「定常電圧の設定」の処理ステップＳ１とな
って、定常電圧Ｖ１を設定し、「運転開始」の処理ステ
ップＳ２に移行する。制御回路２８は、この処理ステッ
プＳ２では、図４（ａ）に示すように、ブラシレス直流
モータ１２に印加される電圧、即ち、インバータ回路１
９の出力電圧ＶＯが０ボルトの状態から定常電圧Ｖ１に
上昇するようにインバータ回路１９を制御し、以て、ブ
ラシレス直流モータ１２の運転を開始させる。

【００３４】制御回路２８は、次に、「電流＜設定電流
？」の判断ステップＳ３に移行し、ここでは、ブラシレ
ス直流モータ１２に流れる電流、即ち、電流検出回路２
７の検出する電流ＩＯが予め設定された設定電流Ｉ１
（図４（ｄ）参照）未満か否かを判断し、「ＹＥＳ」
（ＩＯ＜Ｉ１）のときには「加速」の処理ステップＳ４
に移行する。尚、判断ステップＳ３で「ＮＯ」と判断し
たときについては後に説明する。

【００３５】制御回路２８は、処理ステップＳ４では出
力電圧ＶＯが定常電圧Ｖ１に向って所定の加速特性をも
って上昇するようにインバータ回路１９を制御し、次の
「加速終了？」の判断ステップＳ５に移行する。尚、こ
のときには、ブラシレス直流モータ１２の速度Ｒも図４
（ｂ）に示すように上昇する。制御回路２８は、この判
断ステップＳ５では、インバータ回路１９の出力電圧Ｖ
Ｏが定常電圧ＶＩに達するまでの加速が終了したか否か
を判断するもので、「ＮＯ」のときには処理ステップＳ
５に戻り、「ＹＥＳ」のときには「定常運転」の処理ス
テップＳ６に移行する（図４時刻ｔ1 ）。制御回路２８
は、この処理ステップＳ６では出力電圧ＶＯが定常電圧
Ｖ１となるように保持して、「ＴＩ経過したか？」の判
断ステップＳ７に移行する。

【００３６】制御回路２８は、時刻ｔ1 の時点で図示し
ないタイマに時間Ｔ１の計時動作を開始させるようにな
っており、判断ステップＳ７では、そのタイマが時間Ｔ
１の計時動作が終了したか否かを判断し、「ＮＯ」のと
きには処理ステップＳ６に戻り、「ＹＥＳ」のときには
「インバータ出力電圧の遮断」の処理ステップＳ８に移
行する（図４時刻ｔ2 ）。制御回路２８は、処理ステッ
プＳ８では、出力電圧ＶＯが零（０）となるようにイン
バータ回路１９の動作を停止させるようになり、従っ
て、このときにブラシレス直流モータ１２の端子に発生
している電圧は、そのブラシレス直流モータ１２の誘起
電圧Ｅ（図４（ｃ）参照）となる。

【００３７】誘起電圧定数演算回路３１は、次に「電圧
の検出」の処理ステップＳ９に移行し、電圧検出回路２
９の検出するブラシレス直流モータ１２の端子電圧、即
ち、誘起電圧Ｅを読取り、更に、「速度の検出」の処理
ステップＳ１０に移行して、速度検出回路３０の検出す
るブラシレス直流モータ１２の速度Ｒを読取る。そし
て、誘起電圧定数演算回路３１は、次の「誘起電圧定数
の計算」の処理ステップＳ１１に移行し、読取った誘起
電圧Ｅの値Ｅ１と速度Ｒの値Ｒ１とから、 誘起電圧定数＝Ｅ１／Ｒ１ ………（１） のように誘起電圧定数を演算し、これを制御パラメータ
として制御回路２８のメモリに記憶させ、動作終了（エ
ンド）になる。

【００３８】ところで、制御回路２８は、「電流＜設定
電流？」の判断ステップＳ３で「ＮＯ」と判断したとき
には、「定常電圧の設定変更」の処理ステップＳ１２に
移行し、ここでは処理ステップＳ１で設定した定常電圧
Ｖ１をこれよりも低い定常電圧に設定変更して新たな定
常電圧Ｖ１とした後、判断ステップＳ３に戻る。そし
て、この判断ステップＳ３で「ＮＯ」と判断されたとき
には、「ＹＥＳ」と判断されるまで処理ステップＳ１２
を繰返すようになる。

【００３９】即ち、定常電圧Ｖ１は、ブラシレス直流モ
ータ１２が充分に測定可能な値の誘起電圧を発生し得る
大きさであって、しかも、ブラシレス直流モータ１２に
とって過大にならない（過電流が流れない）大きさに設
定されるように制御されるものである。

【００４０】このように本実施例によれば、ブラシレス
直流モータ１２に予め設定された定常電圧Ｖ１を印加し
た後、ブラシレス直流モータ１２への電圧印加を遮断し
たときにブラシレス直流モータ１２に発生する誘起電圧
Ｅの値Ｅ１とそのときの速度Ｒの値Ｒ１とから自動的に
誘起電圧定数を求めるようにしたので、従来とは異な
り、完成したブラシレス直流モータを１台毎に測定シス
テムにセットし且つセットを解除する作業及び時間が不
要になり、更に、測定した誘起電圧定数の駆動装置１５
に対する入力設定ミスも防止することができて、本来の
モータ特性を得ることができる。

【００４１】しかも、ブラシレス直流モータ１２に定常
電圧Ｖ１を一定の時間Ｔ１だけ印加保持した後、ブラシ
レス直流モータ１２への電圧印加を遮断して誘起電圧Ｅ
の検出を行なうようにしたので、ブラシレス直流モータ
１２は、電圧印加の遮断時には誘起電圧を得るのに充分
な速度で回転しているようになり、従って、誘起電圧定
数の演算のための充分な誘起電圧値を得ることができ
る。

【００４２】更に、ブラシレス直流モータ１２の運転開
始後にブラシレス直流モータ１２に流れる電流ＩＯが設
定電流Ｉ１以上のときには、設定電流Ｉ１未満となるよ
うに定常電圧Ｖ１の設定を変更するようにしたので、定
常電圧Ｖ１は、ブラシレス直流モータ１２が充分に測定
可能な値の誘起電圧を発生し得る大きさであって、しか
も、ブラシレス直流モータ１２にとって過大にならない
（過電流が流れない）大きさに設定されるように制御さ
れる利点がある。

【００４３】図５ないし図７は本発明の第２の実施例で
あり、上記第１の実施例と同一部分には同一符号を付し
て示し、以下異なる部分について説明する。先ず、図５
を参照するに、駆動装置１５に代る駆動装置３４は、制
御装置２６に代る制御装置３５を構成の一部としてお
り、この駆動装置３５において、電圧周期検出手段たる
電圧周期検出回路３６は、入力端子が電圧検出回路２９
の出力端子に接続され、出力端子が誘起電圧定数演算手
段たる誘起電圧定数演算回路３７の一方の入力端子に接
続されていて、後述するように動作するようになってい
る。誘起電圧演算回路３７は、他方の入力端子が電圧検
出回路２９の出力端子に接続され、出力端子が制御回路
２８の入力端子に接続されていて、これも後述するよう
に動作するようになっている。

【００４４】次に、この第２の実施例の作用につき、図
６のフローチャート及び図７の波形図を参照して述べ
る。制御回路２８は、図６のフローチャートにおいてズ
テップＳ８までは図３と同様の動作を行なう。ここで、
電圧検出回路２９で検出される誘起電圧Ｅが図７示すよ
うな波形であったとすると、誘起電圧定数演算回路３７
は、「電圧の検出」の処理ステップＳ９で電圧検出回路
２９から誘起電圧Ｅの値（最大値）Ｅ２を読出し、次の
「周期の検出」の処理ステップＳ１３で電圧周期検出回
路３６から誘起電圧Ｅの周期Ｔ２を読出す。

【００４５】そして、誘起電圧定数演算回路３７は、次
の「誘起電圧定数の計算」の処理ステップＳ１４に移行
し、誘起電圧定数を、 誘起電圧定数＝Ｅ２／｛（１／Ｔ２）×（６０／Ｐｎ）｝………（２） Ｐｎ：ブラシレス直流モータ１２における回転子の極数
対 のように演算し、これを制御回路２８に与えてそのメモ
リに制御パラメータとして記憶させる。

【００４６】従って、この第２の実施例によっても前記
第１の実施例と同様の効果が得られるとともに、ブラシ
レス直流モータ１２の誘起電圧Ｅの波形を検出するだけ
でブラシレス直流モータ１２の誘起電圧定数を演算によ
り求めることがきるという利点がある。

【００４７】図８ないし図１１は本発明の第３の実施例
であり、上記第２の実施例と同一部分には同一符号を付
して示し、以下異なる部分について説明する。先ず、図
８を参照するに、駆動装置３４に代る駆動装置３８は、
制御装置３５に代る制御装置３９を構成の一部としてお
り、この駆動装置３９において、回転数到達検出手段た
る回転数到達検出回路４０は、入力端子が電圧検出回路
２９の出力端子に接続され、出力端子が制御回路２８の
出力端子に接続されていて、後述するように動作するよ
うになっている。相順切換手段たる相順切換回路４１
は、入力端子が回転数到達検出回路４０の出力端子に接
続され、出力端子が制御回路２８の入力端子に接続され
ていて、これも後述するように動作するようになってい
る。

【００４８】次に、この第３の実施例の作用につき、図
９のフローチャート及び図１０、図１１の波形図を参照
して述べる。制御回路２８は、図９のフローチャートに
おいてステップＳ７までは図３と同様の動作を行なう。
その後、回転数到達検出回路４０は、「速度の検出」の
処理ステップＳ１５に移行し、速度検出回路３０の検出
する速度Ｒを読出し、次の「速度＜設定速度？」の判断
ステップＳ１６に移行する。回転数到達検出回路４０
は、この判断ステップＳ１６では、速度Ｒが予め設定さ
れた設定速度Ｒ２（図１０及び図１１参照）未満か否か
を判断する。尚、この実施例では、設定速度Ｒ２は、ブ
ラシレス直流モータ１２に定常電圧Ｖ１が印加されたと
きに予想される速度値Ｒ１よりも小に設定されている。

【００４９】ブラシレス直流モータ１２においては、固
定子巻線１２ｕ、１２ｖ、１２ｗの相順と位置検出器１
１からの位置検出信号の相順とが一致していれば、図１
０（ｂ）に示すように、ブラシレス直流モータ１２の速
度Ｒは時間Ｔ１の経過時には設定速度Ｒ２以上に達して
いるが、例えば、電源線２０、２１、２２とブラシレス
直流モータ１２の入力端子との接続を誤って固定子巻線
１２ｕ、１２ｖ、１２ｗの相順と位置検出器１１からの
位置検出信号の相順とが一致しなかったときには、図１
１（ｂ）に示すように、時間Ｔ１の経過時にも速度Ｒは
設定速度Ｒ２には達しない。尚、図１１では、ブラシレ
ス直流モータ１２が小刻みに正逆回転を繰返す振動現象
を生じている例であり、ブラシレス直流モータ１２に流
れる電流ＩＯも比較的大きく変動している。

【００５０】そこで、回転数到達検出回路４０は、図１
０に示すように相順の正常なときには、「速度＜設定速
度？」の判断ステップＳ１６で「ＮＯ」と判断してその
旨を示す信号を制御回路２８に送り、制御回路２８は、
「インバータ出力電圧の遮断」の処理ステップＳ１７に
移行してインバータ回路１９の動作を停止させる。これ
に対して、回転数到達検出回路４０は、図１１に示すよ
うに相順の異常なときには、判断ステップＳ１６で「Ｙ
ＥＳ」と判断してその旨を示す信号を相順切換回路４１
に送り、相順切換回路４１は、相順切換信号を制御回路
２８に送る。これにより、制御回路２８は、処理ステッ
プＳ１７と同様の動作を行う「インバータ出力電圧の遮
断」の処理ステップＳ１８を経て「相順変更」の処理ス
テップＳ１９に移行する。

【００５１】制御回路２８は、この処理ステップＳ１９
においてはインバータ回路１９に与える通電信号の相順
を前回と変更するように処理した後「運転開始」の処理
ステップＳ２に戻るようになる。以下、上述した動作が
繰返されるようになるが、ブラシレス直流モータがＵ、
Ｖ、Ｗ相の３相の場合には、相順の組合せは６通りしか
ないので最大５回繰返せば両者の相順が一致するように
なる。

【００５２】尚、この第３の実施例においては、電圧周
期検出回路３６及び誘起電圧定数演算回路３７を備えて
いるので、この実施例のような相順の自動調整を行なっ
た後に第２の実施例と同様の誘起電圧定数の演算を行な
うようにするとよいものである。

【００５３】このように第３の実施例によれば、ブラシ
レス直流モータ１２の印加電圧を予め設定された定常電
圧Ｖ１に保つようにし、そのときに速度検出回路３０の
検出する速度Ｒが設定速度Ｒ２以上に達していないと、
即ち、ブラシレス直流モータ１２の固定子巻線１２ｕ、
１２ｖ、１２ｗの相順と位置検出器１１の位置検出信号
の相順とが一致しないとブラシレス直流モータ１２に対
する通電の相順が切換えられるので、固定子巻線１２
ｕ、１２ｖ、１２ｗの相順の入替作業及び時間を不要に
することができる。

【００５４】図１２ないし図１４は本発明の第４の実施
例であり、上記第３の実施例と同一部分には同一符号を
付して示し、以下異なる部分について説明する。先ず、
図１２を参照するに、駆動装置３８に代る駆動装置４２
は、制御装置３９に代る制御装置４３を構成の一部とし
ており、この駆動装置４３において、位相角変更手段た
る位相角変更回路４４は、一方の入力端子が位置検出器
１１の出力端子に接続され、他方の入力端子が電流検出
回路２７の出力端子に接続され、出力端子が制御回路２
８の入力端子に接続されていて、後述するように動作す
るようになっている。

【００５５】次に、この第４の実施例の作用につき、図
１３のフローチャート及び図１４の波形図を参照して述
べる。ブラシレス直流モータ１２においては、位置検出
器１１の取付位置が決められた位置範囲内にあるときに
は、電流ＩＯが最小値になるが、その取付位置が決めら
れた位置範囲内にないときには、電流ＩＯはこれよりも
大きくなる。この実施例では、このような作用を利用
し、電流ＩＯが最小値になるように位置検出器１１の位
置検出信号の位相角を調整するものである。

【００５６】制御回路２８は、図１３のフローチャート
においてステップＳ７までは図３と同様の動作を行な
う。その後、位相角変更回路４４は、「電流の検出」の
処理ステップＳ２０に移行し、ここで電流検出回路２７
の検出する電流ＩＯの値例えばＡａを読込む（図１４時
刻ｔ2 ）。次に、位相角変更回路４４は、「位相角の調
整」の処理ステップＳ２１に移行し、ここでは、位置検
出器１１の検出する位置検出信号の位相角を例えば当初
の零（０）からＰＨ１に調整し、その調整した（変更し
た）位置検出信号を制御回路２８に与える。従って、制
御回路２８は、調整後の位置検出信号を基にインバータ
回路１９に対する通電信号を生成して動作させる。

【００５７】位相角変更回路４４は、一定時間の経過
後、「電流の検出」の処理ステップＳ２２に移行して電
流ＩＯの値Ａｂを読込み（図１４時刻ｔ3 ）、更に、
「電流値が最小値になったか？」の判断ステップＳ２３
に移行する。位相角変更回路４４は、この判断ステップ
Ｓ２３では、前回検出した電流ＩＯの値と今回検出した
電流ＩＯの値と次回検出する電流ＩＯの値とを比較して
電流ＩＯの値が最小値になったか否かを判断するもので
あり、とりあえず、ここでは「ＮＯ」と判断して処理ス
テップＳ２１に戻る。

【００５８】位相角変更回路４４は、処理ステップＳ２
１に戻ると、位置検出器１１の検出する位置検出信号の
位相角をＰＨ１からＰＨ２に調整し、その調整した位置
検出信号を制御回路２８に与える。従って、制御回路２
８は、調整後の位置検出信号を基にインバータ回路１９
に対する通電信号を生成して動作させる（図１４時刻ｔ
4 ）。位相角変更回路４４は、一定時間の経過後、「電
流の検出」の処理ステップＳ２２に再び移行して電流Ｉ
Ｏの値Ａｃを読込み（図１４時刻ｔ5 ）、更に、「電流
値が最小値になったか？」の判断ステップＳ２３に移行
する。

【００５９】しかして、位相角変更回路４４は、この判
断ステップＳ２３では、電流ＩＯの値Ａａ、Ａｂ、Ａｃ
を比較し、 Ａｂ＜Ａａ、Ａｂ＜Ａｃ ………（３） であることにより、値Ａｂを最小値と判断し、最小値Ａ
ｂを与える位相角ＰＨ１を位置検出信号の調整角に決定
する。このような決定が行なわれると、制御回路２８
は、「インバータ出力電圧の遮断」の処理ステップＳ２
４に移行してインバータ回路１９の動作を停止させる
（図１４時刻ｔ6 ）。上記場合において、位相角変更回
路４４は、上記（３）式が成立しなかったときには、成
立するまでステップＳ２１、Ｓ２２及びＳ２３を繰返す
ようになる。

【００６０】尚、この第４の実施例においては、周期検
出回路３６、誘起電圧定数演算回路３７、回転数到達検
出回路４０及び相順切換回路４１を備えているので、第
３の実施例と同様の相順の調整を行なった後に、この実
施例のような位置検出信号の位相角調整を行ない、しか
る後、第２の実施例と同様の誘起電圧定数の演算を行な
うようにするとよいものである。

【００６１】この第４の実施例によれば、ブラシレス直
流モータ１２の印加電圧を定常電圧Ｖ１に保った後に電
流検出回路２７の検出する電流ＩＯの値が最小になるま
で位置検出器１１からの位置検出信号の位相角を変化調
整するようにしたので、位置検出器１１の取付位置が決
められた位置範囲内になかったときでも自動的に調整さ
れるようになり、位置検出器１１の取付位置を機械的に
調整する作業及び時間を不要にすることができる。

【００６２】図１５は本発明の第５の実施例であり、上
記第４の実施例と同一部分には同一符号を付して示し、
以下異なる部分について説明する。駆動装置４２に代る
駆動装置４５は、制御装置４３に代る制御装置４６を構
成の一部としており、この駆動装置４６において、モー
タ定数演算手段たるモータ定数演算回路４７は、各入力
端子が電流検出回路２７、誘起電圧定数演算回路３７及
び速度検出回路３０の各出力端子に夫々接続され、出力
端子が位相角制御手段たる位相角制御回路４８の入力端
子に接続されていて、後述するように動作するようにな
っており、位相角制御回路４８は、出力端子が制御回路
２８の入力端子に接続されていて、これも後述するよう
に動作するようになっている。

【００６３】次に、この第５の実施例の作用につき述べ
る。モータ定数演算回路４７は、電流検出回路２７の検
出する電流、誘起電圧定数演算回路３７の検出する誘起
電圧定数及び速度検出回路３０の検出する速度からモー
タ定数を演算する。この演算されたモータ定数は、位相
角制御回路４８に与えられ、その制御情報は制御回路２
８に与えられ、制御回路２８はこれに基づきブラシレス
直流モータ１２に印加される電圧の位相角を適格に制御
する。ここで、ブラシレス直流モータ１２の電圧方程式
とトルク式を下記（４）式と（５）式に示す。

【００６４】

【数１】 但し、ωは電気角速度、ｉｄ及びｉｑは電機子電流のｄ
軸及びｑ軸成分、Ｖｄ及びＶｑは電機子電圧のｄ軸及び
ｑ軸成分、ψａは（３／２）^１／２×（永久磁石の電機
子鎖交磁束の最大値）、Ｒは電機子抵抗、Ｌｄ及びＬｑ
はｄ軸及びｑ軸インダクタンス、ｐは微分演算子、Ｐｎ
は極対数、Ｔはトルクである。

【００６５】（５）式において、右辺第１項は永久磁石
による磁束と電機子電流により発生するマグネットトル
ク、右辺第２項は突極性により発生するリラクタンスト
ルクである。ブラシレス直流モータ１２の構造によって
は、ｄ軸及びｑ軸インダクタンスＬｄ及びＬｑがＬｄ＝
Ｌｑとなるものもあり、この場合には、上記右辺第２項
のリラクタンストルクは発生しない。又、右辺第２項の
リラクタンストルクを発生するブラシレス直流モータ１
２であっても、高効率化運転を考慮した場合、ｄ軸及び
ｑ軸インダクタンスＬｄ及びＬｑの値によって制御の方
法が変わる。例えば、負荷の変化や速度の変化に応じて
インバータ回路１９の出力電圧の位相角を変化させ、ブ
ラシレス直流モータ１２の電圧と電流の位相関係を進み
位相の状態にする方法がある。この位相関係にｄ軸及び
ｑ軸インダクタンスＬｄ及びＬｑの値が関係する。

【００６６】駆動装置４５に接続されるブラシレス直流
モータ１２が１対１の組合せでモータ定数が予めわかっ
ている場合には、そのモータ定数に最適な制御定数を予
め設定すれば本来のモータ特性を得ることができる。し
かしながら、モータ定数のわからないブラシレス直流モ
ータ１２との組合わせが生じた場合には、本来のモータ
特性を得るためにモータ定数の測定を行なう必要があ
る。そこで、この実施例では、（４）式を用いてモータ
定数を求める。

【００６７】即ち、電気角速度ωは、速度検出回路３０
から得られる。電機子電流のｄ軸及びｑ軸成分ｉｄ及び
ｉｑは、電流検出回路２７から得られる。電機子電圧の
ｄ軸及びｑ軸成分Ｖｄ及びＶｑは、インバータ回路１９
の出力している電圧であるので、既知である。ωψａ
は、誘起電圧に相当するので、誘起電圧定数演算回路３
７及び速度検出回路３０から得られる。電機子抵抗Ｒ
は、ブラシレス直流モータ１２に直流電圧を供給したと
きに電流検出回路２７から得られる電流値とその直流電
圧値との演算によって求めることができる。従って、ｄ
軸及びｑ軸インダクタンスＬｄ及びＬｑは、（４）式に
より求めることができる。

【００６８】このようにして求められたモータ定数を使
用して、例えば下記（６）式の関数を用いて位相角の制
御パラメータとし、位相角制御回路４８によりブラシレ
ス直流モータ１２に供給する電圧の位相角を制御するこ
とができる。 φｌ＝Ｋｌ×（負荷率）×（速度率）×（Ｌｑ／Ｌｄ） ………（６） 但し、φｌはインバータ回路１９の出力電圧の位相を変
化させる位相角、Ｋｌは位相係数、負荷率はモータ定格
トルクに対するトルク比率、速度率はモータ定格速度に
対する速度比率である。

【００６９】この第５の実施例によれば、ブラシレス直
流モータ１２の電圧、電流、速度及び誘起電圧定数から
モータ定数を検出して、インバータ回路１９の出力電圧
の位相を変化させる位相角を演算するようにしたので、
本来のモータ特性を満足することができ、しかも、ブラ
シレス直流モータ１２を専用の測定システムにセットし
てモータ定数を測定した後にセットを解除する作業及び
時間が不要であり、又、モータ定数の駆動装置４５への
入力設定ミスも防止することができる。

【００７０】尚、本発明は、上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、次のような拡張、変形が
可能である。図８（第３の実施例）、図１２（第４の実
施例）及び図１５（第５の実施例）の構成において、回
転数到達検出回路３６及び誘起電圧定数演算回路３７の
代りに図２（第１の実施例）に示す誘起電圧定数演算回
路３１を設けるようにしてもよい。図３（第１の実施
例）、図６（第２の実施例）、図９（第３の実施例）及
び図１３（第４の実施例）のフローチャートにおいて、
判断ステップＳ３及び処理ステップＳ１２は必要に応じ
て設ければよい。第１ないし第５の実施例では、定常電
圧を等しい電圧Ｖ１に設定するようにしたが、各実施例
毎に夫々に適した電圧に設定するようにしてもよい。第
３の実施例（図８ないし図１１）において、設定速度
（Ｒ２）を定常電圧Ｖ１が印加されたときの定常速度Ｒ
１に設定するようにしてもよい。

【００７１】

【発明の効果】以上の記述で明らかなように、本発明は
次のような効果を得ることができるものである。請求項
１記載のブラシレス直流モータの駆動装置によれば、ブ
ラシレス直流モータに予め設定された定常電圧を印加し
た後、ブラシレス直流モータへの電圧印加を遮断したと
きにブラシレス直流モータに発生する誘起電圧の値とそ
のときの速度とから自動的に誘起電圧定数を求めるよう
にしたので、完成したブラシレス直流モータを１台毎に
測定システムにセットし且つセットを解除する作業及び
時間が不要になり、しかも、測定した誘起電圧定数の駆
動装置に対する入力設定ミスも防止することができる。

【００７２】請求項２記載のブラシレス直流モータの駆
動装置によれば、ブラシレス直流モータを定常電圧を印
加した後、ブラシレス直流モータへの電圧印加を遮断し
たときにブラシレス直流モータに発生する誘起電圧の値
とその周期とから自動的に誘起電圧定数を求めるように
したので、請求項１記載のものと同様の効果が得られる
とともに、特に、ブラシレス直流モータの誘起電圧波形
を測定するだけで誘起電圧定数を求めることができると
いう利点がある。

【００７３】

【００７４】 請求項３又は５記載のブラシレス直流モ
ータの駆動装置によれば、ブラシレス直流モータに印加
される定常電圧を電流検出手段の検出する電流が設定電
流よりも小になるように設定するようにしたので、ブラ
シレス直流モータに過大な電圧を印加することなく充分
に誘起電圧を発生する速度まで回転するような電圧を印
加することができる。

【００７５】 請求項４記載のブラシレス直流モータの
駆動装置によれば、ブラシレス直流モータの印加電圧を
定常電圧に保った後に電流検出手段の検出する電流の値
が最小になるまで位置検出信号の位相角を変化させるよ
うにしたので、位置検出器の取付位置が決められた位置
範囲内になかったときでも自動的に調整されるようにな
り、位置検出器の取付位置を機械的に調整する作業及び
時間を不要にすることができる。

【００７６】 請求項６又は７記載のブラシレス直流モ
ータの駆動装置によれば、ブラシレス直流モータの電
圧、電流、速度及び誘起電圧定数からモータ定数を検出
するようにしたので、本来のモータ特性を満足すること
ができ、しかも、ブラシレス直流モータを専用の測定シ
ステムにセットしてモータ定数を測定した後にセットを
解除する作業及び時間が不要であり、又、モータ定数の
駆動装置への入力設定ミスも防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す駆動装置の詳細な
ブロック図

【図２】全体構成を示すブロック図

【図３】制御内容を示すフローチャート

【図４】作用説明用の各部の波形図

【図５】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図６】図３相当図

【図７】誘起電圧の波形図

【図８】本発明の第３の実施例を示す図１相当図

【図９】図３相当図

【図１０】図４相当図（その１）

【図１１】図４相当図（その２）

【図１２】本発明の第４の実施例を示す図１相当図

【図１３】図３相当図

【図１４】図４相当図

【図１５】本発明の第５の実施例を示す図１相当図

【図１６】従来の誘起電圧定数を測定する測定システム
を示すブロック図

【符号の説明】

図面中、１１は位置検出器、１２はブラシレス直流モー
タ、１５は駆動装置、１９はインバータ回路、２６は制
御装置、２７は電流検出回路（電流検出手段）、２８は
制御回路（制御手段）、２９は電圧検出回路（電圧検出
手段）、３０は速度検出回路（速度検出手段）、３１は
誘起電圧定数演算回路（誘起電圧定数演算手段）、３２
はゲート駆動回路、３４は駆動装置、３５は制御装置、
３６は電圧周期検出回路（電圧周期検出手段）、３７は
誘起電圧定数演算回路（誘起電圧定数演算手段）、３８
は駆動装置、３９は制御装置、４０は回転数到達検出回
路（回転数到達検出手段）、４１は相順切換回路（相順
切換手段）、４２は駆動装置、４３は制御装置、４４は
位相角変更回路（位相角変更手段）、４５は駆動装置、
４６は制御装置、４７はモータ定数演算回路（モータ定
数演算手段）、４８は位相角制御回路（位相角制御手
段）を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 久典 三重県三重郡朝日町大字繩生2121番地 株式会社東芝 三重工場内 (56)参考文献 特開 昭56−115189（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−197027（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−284782（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−269191（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/24

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレス直流モータに配設された位置
   検出器からの位置検出信号に基づいてブラシレス直流モ
   ータを運転するようにしたブラシレス直流モータの駆動
   装置において、 前記ブラシレス直流モータの端子電圧を検出する電圧検
   出手段と、 前記ブラシレス直流モータの速度を検出する速度検出手
   段と、 前記ブラシレス直流モータに対する印加電圧が予め設定
   された定常電圧になるまで加速するように制御した後、
   該ブラシレス直流モータに対する電圧印加を遮断するよ
   うに制御する制御手段と、 前記ブラシレス直流モータに対する電圧印加の遮断時
   に、前記電圧検出手段の検出する誘起電圧の値と前記速
   度検出手段の検出する速度とから誘起電圧定数を演算す
   る誘起電圧定数演算手段とを具備してなるブラシレス直
   流モータの駆動装置。
2. 【請求項２】 ブラシレス直流モータに配設された位置
   検出器からの位置検出信号に基づいてブラシレス直流モ
   ータを運転するようにしたブラシレス直流モータの駆動
   装置において、 前記ブラシレス直流モータの端子電圧を検出する電圧検
   出手段と、 この電圧検出手段の検出する電圧の周期を検出する電圧
   周期検出手段と、 前記ブラシレス直流モータに対する印加電圧が予め設定
   された定常電圧になるまで加速するように制御した後、
   該ブラシレス直流モータに対する電圧印加を遮断するよ
   うに制御する制御手段と、 前記ブラシレス直流モータに対する電圧印加の遮断時
   に、前記電圧検出手段の検出する誘起電圧の値と前記電
   圧周期検出手段の検出する周期とから誘起電圧定数を演
   算する誘起電圧定数演算手段とを具備してなるブラシレ
   ス直流モータの駆動装置。
3. 【請求項３】 ブラシレス直流モータに流れる電流を検
   出する電流検出手段を備え、制御手段は、前記ブラシレ
   ス直流モータに印加される定常電圧の値を、前記電流検
   出手段の検出する電流が設定電流よりも小になるように
   制御するように構成されていることを特徴とする請求項
   １または２記載のブラシレス直流モータの駆動装置。
4. 【請求項４】 ブラシレス直流モータに配設された位置
   検出器からの位置検出信号に基づいてブラシレス直流モ
   ータを運転するようにしたブラシレス直流モータの駆動
   装置において、 前記ブラシレス直流モータに流れる電流を検出する電流
   検出手段と、 前記ブラシレス直流モータに対する印加電圧が予め設定
   された定常電圧になるまで加速するように制御した後、
   その定常電圧に保たれるように制御する制御手段と、 前記ブラシレス直流モータに対する印加電圧が定常電圧
   に保たれた後に前記電流検出手段の検出する電流の値が
   最小になるまで前記位置検出信号の位相角を変化させる
   位相角変更手段とを具備してなる ブラシレス直流モータ
   の駆動装置。
5. 【請求項５】 制御手段は、ブラシレス直流モータに印
   加される定常電圧の値を、電流検出手段の検出する電流
   が設定電流よりも小になるように制御するように構成さ
   れていることを特徴とする請求項４記載のブラシレス直
   流モータの駆動装置。
6. 【請求項６】 ブラシレス直流モータに流れる電流を検
   出する電流検出手段と、 前記ブラシレス直流モータに印加される電圧、前記電流
   検出手段から得られる電流、速度検出手段から得られる
   速度及び誘起電圧定数演算手段から得られる誘起電圧定
   数に基づいてモータ定数を演算するモータ定数演算手段
   と、 このモータ定数演算手段から得られるモータ定数に基づ
   き前記ブラシレス直流モータに印加される電圧の位相角
   を制御する位相角制御手段とを具備した ことを特徴とす
   る請求項１記載のブラシレス直流モータの駆動装置。
7. 【請求項７】 ブラシレス直流モータに流れる電流を検
   出する電流検出手段と、前記ブラシレス直流モータの速度を検出する速度検出手
   段と、 前記ブラシレス直流モータに印加される電圧、前記電流
   検出手段から得られる電流、前記速度検出手段から得ら
   れる速度及び誘起電圧定数演算手段から得られる誘起電
   圧定数に基づいてモータ定数を演算するモータ定数演算
   手段と、 このモータ定数演算手段から得られるモータ定数に基づ
   き前記ブラシレス直流モータに印加される電圧の位相角
   を制御する位相角制御手段とを具備したことを特徴とす
   る請求項２記載のブラシレス直流モータの駆動装置。