JPH03195390A

JPH03195390A - ブラシレス直流モータの起動法

Info

Publication number: JPH03195390A
Application number: JP1328502A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sato; 健一佐藤; Hideki Nihei; 秀樹二瓶
Original assignee: Hitachi Ltd; Taga Sangyo KK
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Appliances Techno Service Ltd
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1991-08-26
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPH0817595B2

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〕本発明は回転子位置検出を電機子巻線端子電圧を利用し
て行なう形式のブラシレス直流モータの起動法に係り、
特に、モータ駆動源のインバータを起動時のみ他制式と
して同期モータとして起動させる低周波同期起動方式を
採用する場合の起動の確実化を図ったブラシレス直流モ
ータの起動法に関する。

〔従来の技術〕

回転子位置検出信号を、回転子の軸端側にホール素子な
どの位置検出センサを設けないで、電機子巻線の端子電
圧からフィルタ回路を介して得る方式のブラシレス直流
モータの技術は特開昭５２−８０４］５号公報に開示さ
れている。この種のブラシレス直流モータでは、起動時
には電機子巻線に誘起電圧が発生していないから、回転
子位置検出信号が発生する回転数までは、何らかの手段
で起動する必要がある。

この起動方法として、特開昭６１−１２９０号公報に記
載のように、種々の負荷トルクに応じて確実に起動させ
るために、モータ駆動源として用いている３相インバー
タを他制式として運転する期間内に限って、電機子巻線
への通電開始直後の少なくとも１つの通電モード（電気
角６０度）の期間に同期モータとしての最大出力トルク
に対応する電流値まで徐々に高め、出力トルクが零とな
る位置に、−たん、回転子を移動して固定した後、通流
モードを変化して加速する起動法となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、慣性の大きい負荷での起動について配
慮がなされておらず、回転子の位置が固定しようとする
位置から離れていると、電機子電流を徐々に高めるだけ
では、回転子が固定しようとする位置での速度が大きく
、正・逆方向に振動する。慣性が大きい場合、この振動
がいつまでも続くので、この状態で同期モータを加速す
ると、脱調し、起動失敗となる問題があった。

本発明の目的は、従来技術での上記した問題点を解消し
、低周波同期起動を確実に行いうるブラシレス直流モー
タの起動法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、モータ駆動源として用いて
いる３相インバータを他制式として運転する期間内に限
って、電機子巻線に流れる電流を３組型機子巻線への通
電開始直後の少なくとも１つの通電モード（電気角６０
度）の期間に、目標電流上限値まで徐々に高めた後に、
少なくとも１回、目標電流下限値まで徐々に低下させる
起動法にしたものである。

〔作用〕

モータ駆動源として用いる３相インバータで、電機子巻
線に流れる電流を零アンペアから目標電流上限値まで、
徐々に増加する。この結果、同期モータに加わる負荷ト
ルクに出力トルクが打ち勝つ時点で、回転子は、回転を
開始する。また、回転角度に対する出力トルクは、巻線
電流の増加とともに増大する。

３− ４そして、目標電流下限値に到達した後に、電機子巻線に
流れる電流を目標電流下限値まで徐々に低下させると、
回転角度に対する出力トルクは、巻線電流の減少ととも
に減少する。その結果、出力１−ルクが零となる位置で
、速度が小さいので、振動しても短時間で所定の位置に
位置決めされる。

したがって、税調することなく同期モータを起動するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を用いて説明
する。

第１図は本発明の起動法によって起動されるブラシレス
直流モータの全体構成を示したもので、交流電源１から
整流回路２及び平滑コンデンサ３を介して直流電圧Ｅｄ
を得てインバータ４に供給し、このインバータ４の３相
交流出力が、同期モータ５の電機子巻線５−１に印加さ
れて、永久磁石を界磁とする回転子５−２を駆動する。

インバータ４は、６個のトランジスタＡ＋。

Ｂ＋、Ｃ”　、Ｉ　、Ｂ−、Ｃ−と６個の還流ダイオー
ドＤ１〜Ｄ６から構成される。１２０度通主通電形ンバ
ータで、３相の電機子巻線のうちいずれかの２相が通電
される。また上記６個のトランジスタのうち、直流電圧
Ｅ、＋の正電位側に接続されたトランジスタＡ＋〜Ｃ＋
のみが、その１２０度の通流期間がチョッパ信号１０に
より変調を受け、このチョッパ信号１０の通流率を変え
、巻線電流を制御する。さらに、直流電圧Ｅ、の負電位
ライン側のトランジスタＡ−〜Ｃ−の共通エミッタ端子
と、還流ダイオードＤ４〜Ｄ６の共通アノード端子間に
低抵抗Ｒ１が接続され、この低抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉ
Ｌを電機子巻線に流れる巻線電流として、低抵抗Ｒ１の
電圧降下がら検出する。

制御回路は、シングルチップのマイクロコンピュータ７
、同期モータ５の回転子５−２の磁極位置を検出する磁
極位櫂検出■路６．同期モータ５の巻線電流工しを希望
値１１に制御する電流制御回路８、及びトランジスタＡ
＋〜Ｃ＋、Ａ−〜Ｃのベースドライブ回路９から構成さ
れる。磁極位置検出回路６は、特開昭５２−８０４１５
号公報に開示されている磁極位置検出回路であり、同期
モータ５の電機子巻線端子電圧Ｖ＾〜Ｖｃにより、フィ
ルタ回路（図示せず）を介して回転子磁極位置に応じた
位置検出信号６Ｓを作って出力する。マイクロコンピュ
ータ７は、ＣＰＵやＡＬＵ７−４゜ＲＡＭ７−５．ＲＯ
Ｍ７−６、タイマ７−７、入出力ボート用レジスタ７−
１〜７−３が内蔵される。ＲＯＭ７−６には、ブラシレ
ス直流モータを駆動するに必要な各種処理、例えば低周
波同期起動のためのトランジスタに対するドライブ信号
９Ｓの出力などのプログラムが記憶されている。

第２図は第１図中の電流制御回路８の詳細回路図である
。電流制御回路８は、増幅器１３．ヒステリシス特性を
有するコンパレータ１４及びＤ／Ａ変換器１２から構成
される。増幅器１３は、前述の低抵抗Ｒ１の電圧降下を
増幅して電流検出値ＶＩＬとして出力する。Ｄ／Ａ変換
器１２は、マイクロコンピュータ７内の出力ボートレジ
スタ７一２を介して出力される８ビツトの電流希望値１
１をアナログ量であるアナログ電流希望値１１ａに変換
する。コンパレータ１４にて電流検出値Ｖ＋＋、とアナ
ログ電流希望値１１ａとが比較され、チョッパ信号１０
が作成され、巻線電流ＴＩ、が電流希望値１１に応じて
制御される。なお、Ｒ２−Ｒ６はそれぞれ図示位置に挿
入配置されている抵抗である。

以上の回路構成において、本実施例起動法は以下のよう
に動作する。

第３図（ａ）は、低周波同期起動の期間内において、イ
ンバータ４を構成する６個のトランジスタの通流モード
を、（ｂ）はアナログ電流希望値１１ａを、（ｃ）は同
期モータ５の回転数を、それぞれ示している。低周波同
期始動では、マイクロコンピュータ７のプログラム処理
により、マイクロコンピュータ内蔵のタイマ７−７を用
いて、インバータ４の出力周波数の１サイクルに対する
６０度の時間を、第３図（ａ）のように、通流モードご
とに短くすることにより、同期モータ５を加速する。

第３図（ａ）に示した期間Δｔ１は位置決め期− ８− 間であり、この期間において、電流希望値１］−ａを零
アンペアから、目標電流下限値工１まで徐々に増加させ
る。この結果、同期モータに加わる負荷トルクエしに出
力トルクＴｓが打ち勝つ時点で回転子は回転を開始する
。

第４図（ａ）は上記位置決め期間における巻線電流の通
流径路と回転子の最終移動位置を示したもので、ａ相巻
線の巻線軸より反時側方向に３０度の位置をθ＝Ｏとし
て示している。第４図（ｂ）は回転角度を横軸に、同期
モータの出力トルクＴＭを縦軸に示したもので、同期モ
ータの空隙の磁束密度分布が台形波状であって、回転子
が時計方向に回転するトルクの方向を正方向トルクとし
ている。

上記位置決め期間において、ａ相巻線がらｂ相巻線に電
流を流せば、電機子巻線による磁束方向はθ＝０であり
、回転角度に対する出力トルクＴＨは、第４図（ｂ）の
ように、巻線電流の増加とともに増大する。そして、第
３図（ｂ）に示した目標電流上限値■１に到達した後に
、電流希望値１１ａを目標電流下限値■２まで徐々に減
少させる。すると、回転角度に対する出力トルクＴＭは
、巻線電流の減少とともに小さくなる。この結果、負荷
トルクＴ１．に打ち勝って回転を開始した回転子は、出
力トルクが零となるＯ＝０の近傍で停止する。

第３図（ｃ）は以上の様子を示したもので、回転を開始
してから徐々に回転数が上昇した後に、回転数が徐々に
下降し、若干振動するが、前述の０＝０の近傍で停止す
る。

上述の実施例では、１＝０の時点に回転子の位置が第４
図で示すθ＝−１８０度の位置にある場合には、電流希
望値を増加しても、出力トルクは零であり、Ｏ＝０の位
置まで移動させることができない。しかし、このような
状態が存在し得るものに本発明を適用する場合には、第
３図（ａ）で示すＡｔｚの期間を第２の位置決め期間と
して、この期間にも電流希望値を零アンペア相当から除
徐に目標電流上限値まで増加した後に、徐々に目標電流
下限値まで減少することにより解決できる。

また、上記実施例は、マイクロコンピュータ７により電
流希望値１１を出力する構成としたことにより、位置決
め期間中の電流希望値の増加−減少パターンを第３図（
ｂ）に示したような直線的に増加−減少するパターン以
外にも、使用する同期モータまたは負荷トルクの種類に
応じて、自由に設定できる利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、低周波同期起動
の期間において、巻線電流を最小値から徐々に目標電流
−Ｆ限値まで上昇させた後に、徐々に目標電流下限値ま
で減少させるようにしたことにより、慣性の大きい負荷
であっても、同期モータの出力トルクがその負荷トルク
より高くなる時点に回転子は回転を始めて、出力トルク
が零となる近傍で振動することなく停止する。このため
、慣性の大きい負荷であっても、確実に位置決めが行な
われ、それ以降、インバータ出力周波数を除徐に高めて
同期モータを加速しても、脱調することが無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明用の全体構成図、第２図は
第１−図中の一部詳細回路図、第３図（ａ）はトランジ
スタの通流モードを示す図、第３図（ｂ）は電流希望値
を示す図、第３図（ｃ）は同期モータの回転数を示す図
、第４図（ａ）は巻線電流の径路と回転子の最終移動位
置を示す図、第４図（ｂ）は回転角度と同期モータ出力
トルクとの関係図である。２・・・整流回路、４・・・インバータ、５・・・同期
モータ、５−１・・・電機子巻線、５−２・・・回転子
、６・・磁極位置検出回路、７・・・マイクロコンピュ
ータ、８・・・電流制御回路、９・・・ベーストライブ
回路、１２・・Ｄ／Ａ変換器、１３・・増幅器、１４・
・・コンパレータ。

Claims

【特許請求の範囲】１、永久磁石を界磁回転子とする同期モータと、インバ
ータの３相交流出力に接続した上記同期モータの３相電
機子巻線の端子電圧より上記回転子の回転位置を検出す
る位置検出回路を備え、上記同期モータを停止状態から
起動するに際し上記インバータを他制式として運転する
形式のブラシレス直流モータにおいて、前記インバータ
を他制式として運転する期間に限って、３相電機子巻線
への通電開始直後の少なくとも１つの６０度の通電モー
ドの期間に、前記電機子巻線に流れる電流を目標電流上
限値まで高めた後に、少なくとも１回、目標電流下限値
まで低下させることを特徴とするブラシレス直流モータ
の起動法。２、前記電機子巻線に流れる電流を前記目標電流下限値
まで低下させた後に、目標電流上限値まで高めることを
特徴とするブラシレス直流モータの起動法。