JPH05227787A - ブラシレスモータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同期運転から位置検出運転に切り替える起動
方式を採用したブラシレスモータの駆動装置において、
位置検出運転中に極低速になった時は、再度、同期運転
に切替えるようにして、極低速運転を可能とする。 【構成】 モータ始動時、電機子巻線４に誘起される電
圧が所定値以上得られるまでは同期運転を行い、電機子
巻線４に誘起される電圧が所定値以上得られるようにな
った後には、電機子巻線４に誘起される電圧による回転
子５の位置検出信号に基づいた位置検出運転を行う。さ
らに、この位置検出運転中に極低速運転になると同期運
転に再度切替を行う。この切替直後にモータに印加する
電圧の位相を遅らせれば、切替時の安定性が上がる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可変能力型空気調和機
などに使用される、インバータ回路を用いたブラシレス
モータに係り、特に、磁石回転子を有するブラシレスモ
ータの電機子巻線に誘起される電圧信号を検出して該回
転子と電機子巻線との相対的位置を検出し、それに基づ
いてモータを駆動制御するブラシレスモータの駆動装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレスモータの駆動装置において、
固定子の電機子巻線と永久磁石の回転子との相対的位置
を検出するのに、ホール素子等の位置検出素子を用いる
ことなく、電機子巻線に誘起される逆起電力を検出する
方式が知られている（例えば特開平２−１９７２９１号
公報参照）。この方式においては、電機子巻線に逆起電
力が誘起されるのは回転子が回転している時に限られる
ため、停止している時には磁極位置情報が得られない。
そこで、起動時にはモータを同期機として起動する同期
起動方式を採用する。すなわち、起動時には回転子の磁
極位置に拘らず、電機子巻線に回転磁界が発生するよう
な駆動信号を印加して、この周波数を徐々に上昇させて
から、電機子巻線に逆起電力が十分に発生した時点で位
置検出運転に切替える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な位置検出運転中にあっても、モータは外部からの速度
指令に応じて運転されるが、極低速指令となった時に
は、電機子巻線に誘起される逆起電力の大きさは速度に
比例する関係で、極低速での位置検出運転は困難とな
る。このような極低速指令が発せられるのは、例えば空
気調和機において負荷が小さくて僅かな能力の運転でよ
い場合などである。従来では、このように極低速での運
転が困難なことから、連続運転での微小（ミニマム）能
力には限界があり、運転はＯＮ，ＯＦＦせざるを得ない
ものとなり、空調されている室温はハンチングすること
になる。

【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するもの
で、その目的とするところは、同期運転から位置検出運
転に切り替える起動方式を採用したブラシレスモータの
駆動装置において、位置検出運転中に極低速になった時
は、再度、同期運転に切替えるようにして、極低速運転
を可能とし、ミニマム能力が下がり、例えば空気調和機
の快適性の向上に寄与することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、磁石回転子を有するブラシレスモ
ータの電機子巻線に誘起される電圧を検出して該回転子
の位置を検出する位置検出回路と、スイッチング素子を
有し直流電圧を交流電圧に変換して前記ブラシレスモー
タに電圧を供給するインバータ回路と、このインバータ
回路のスイッチング素子を前記位置検出回路からの信号
及び外部速度指令に応じて駆動制御する制御回路を備え
たブラシレスモータの駆動装置において、前記制御回路
は、モータ始動時、電機子巻線に誘起される電圧が所定
値以上得られるまでは同期運転を行い、電機子巻線に誘
起される電圧が所定値以上得られるようになった後には
前記位置検出回路からの信号に基づいた位置検出運転を
行うように前記インバータ回路を制御し、さらに、この
位置検出運転中に極低速運転になると同期運転に再切替
を行うようにしたものである。請求項２の発明は、上記
において、制御回路が位置検出運転中に極低速運転にな
ると同期運転に再切替を行い、この切替直後にモータに
印加する電圧の位相を遅らせるものである。

【０００６】

【作用】上記の構成によれば、モータ始動時、電機子巻
線に誘起される電圧が所定値以上得られるまでは同期運
転を行い、電機子巻線に誘起される電圧が所定値以上得
られるようになった後には、電機子巻線に誘起される電
圧による回転子の位置検出信号に基づいた位置検出運転
を行う。さらに、この位置検出運転中に極低速運転にな
ると同期運転に再度切替を行う。この切替直後にモータ
に印加する電圧の位相を遅らせれば、切替時の安定性が
上がる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面とともに説明
する。図１はブラシレスモータの駆動装置の要部構成を
示す。図１において、直流電源１に直流電圧を交流電圧
に変換するインバータ回路２が接続され、このインバー
タ回路２の交流出力端にブラシレスモータ３の電機子巻
線が接続されている。インバータ回路２は、６個のスイ
ッチング素子たるトランジスタを３相ブリッジ接続し、
各トランジスタに並列にダイオードを接続してなる。ブ
ラシレスモータ３は固定子にスター結線された３相の電
機子巻線４と永久磁石形の回転子５とからなる。位置検
出回路６はブラシレスモータ３の電機子巻線４に誘起さ
れる逆起電力による電圧を検出することにより磁石回転
子５の磁極位置を検出する。この位置検出信号Ｓａ，Ｓ
ｂ，Ｓｃは、ブラシレスモータ３を駆動制御する制御回
路としてのマイクロコンピュータ７に入力されている。

【０００８】このマイクロコンピュータ７は、所定の起
動信号に基づいてインバータ回路２のＵ，Ｖ，Ｗ、及び
Ｕバー，Ｖバー，Ｗバーの各相の６個のトランジスタの
導通を所定の手順で制御する。マイクロコンピュータ７
のＵ′，Ｖ′，Ｗ′端子からの出力ラインにはパルス幅
変調回路８が介在されている。このパルス幅変調回路８
には、マイクロコンピュータ７から出力されるチョップ
信号が与えられ、このチョップ信号により、Ｕ，Ｖ，Ｗ
相のトランジスタを導通させる電圧のデューティを可変
する。マイクロコンピュータ７のＵバー，Ｖバー，Ｗバ
ー端子からの出力はＵバー，Ｖバー，Ｗバー相のトラン
ジスタの導通を制御する。

【０００９】次に、本実施例装置の動作を図２乃至図４
のフローチャートを参照して説明する。図２において、
モータの起動時は電機子巻線４に逆起電力が発生してい
ないので、位置検出運転はできず、マイクロコンピュー
タ７はモータを同期機として始動させる（＃１）。その
後、逆起電圧が十分になれば（＃２でＹＥＳ）、位置検
出回路６からの位置検出信号に基づいた位置検出運転へ
切り替える（＃３，＃４）。この位置検出運転中に、モ
ータ回転数が極低速になると、逆起電圧は速度に比例す
るので、位置検出運転に必要な逆起電圧が得られなくな
る。その時点で、マイクロコンピュータ７は位置検出運
転から同期運転への切替要求信号を出力し（＃５でＹＥ
Ｓ）、＃７以下の同期運転を行う。上記の位置検出運転
中にモータ回転数が極低速にならなければ、同期運転へ
の切替要求信号は出力されることなく、位置検出割り込
み待ちの処理を行う（＃６）。

【００１０】図３は位置検出割り込み処理を示す。所定
の割り込み時間に達すると、本処理に入り、まず、位置
検出信号より実周波数ｆ′を演算し（＃１２）、設定す
べきモードを演算する（＃１３）。ここでは、モード０
から５まで順次１ずつインクリメントし、モード５の次
はモード０とする。続いて、速度制御のための運転指令
により決まる電圧のデューティを演算し（＃１４）、上
記により求まったモードでモータを駆動するための信号
を出力する（＃１５）。このとき、演算により求まった
デューティとなるように直流電源１の電圧をチョッピン
グすることにより、モータに印加する電圧は制御され
る。その後、処理はリターンする。

【００１１】次に、位置検出運転から同期運転への切替
要求があった時の処理を説明する。同期運転用のタイマ
をスタートさせ（＃７）、次いで、切替直後の割り込み
時間Ｔ′を演算し（＃８）、その後、タイマ割り込み待
ちとなり（＃９）、さらに、次回の割り込み時間Ｔを演
算し（＃１０）、＃９へ戻る。切替直後の割り込み時間
Ｔ′は、それ以降の割り込み時間Ｔよりも長くしてい
る。これにより、切替直後は、モータへの印加電圧の位
相を強制的に遅らせるようにしている。ここに、回転周
波数をｆとしたとき、例えば、Ｔ′は（１／２πｆ）
（１／６）×１．５により計算し、Ｔは（１／２πｆ）
（１／６）により計算する。

【００１２】同期運転のタイマ割り込みに入ると、タイ
マを再スタートさせ（＃１７）、モード演算を行い（＃
１８）、モータ速度つまり周波数指令ｆを読込む（＃１
９）。周波数ｆに応じてモータ印加電圧ｖを予め定めた
ｖ／ｆパターンから電圧ｖを読込み（＃２０）、電圧の
デューティを演算し（＃２１）、上記により求まったモ
ードでモータを駆動するための信号を出力し（＃２
２）、処理はリターンする。なお、従来では、図２の＃
５と、＃７以降の処理は行っておらず、＃４の位置検出
運転から直接に＃６の位置検出割り込み待ちの処理に移
行するようになっている。

【００１３】図５は位置検出運転から同期運転への再切
替の前後の信号のタイムチャートである。図５におい
て、同期運転への切替要求よりも前では、所定のタイミ
ングで位置検出割込が入り、位置検出信号から得られる
モードで運転されており、速度制御により決まるデュー
ティ比のチョップ信号が出力される。また、同期運転へ
の切替要求があった後は、切り替わった直後の新たなモ
ード（ここではモード４）の割り込みタイマ時間Ｔ′
は、それに続くモードの割り込みタイマ時間Ｔに比べて
長くなっている。これにより、Ｖ′相、Ｕバー相に電圧
印加される時間が長くなり、その位相は強制的に遅らさ
れることになる。切替後のタイマ割り込みは、同期運転
の強制モードであり、ｖ／ｆに応じて決まるデューティ
比のチョップ信号が出力されるようになる。

【００１４】このようにモータ速度が極低速になり位置
検出運転から同期運転への切替を行ったとき、その直後
に印加電圧の位相を遅らせることにより、切替直後の運
転の安定性を高めることができ、過渡現象によりモータ
が脱調して停止するようなことがなくなる。従って、極
低速での運転も可能となり、運転範囲を広くすることが
できる。そのため、例えば、本駆動装置を能力可変型空
気調和機のコンプレッサに使用したとき、連続運転での
ミニマム能力を下げることができるので、空調負荷が小
さくて僅かな能力の運転でよい場合などに、運転を断続
する必要がなく、快適性が高まる。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、位置検出
運転中に極低速になった時は、再度、同期運転に切替え
るようにしているので、高速運転から極低速運転まで広
い運転範囲を確保でき、極低速運転でのミニマム能力が
下がる。従って、例えば空気調和機のコンプレッサの駆
動に使用した場合、従来のように運転をＯＮ，ＯＦＦす
ることなく連続運転が可能となり、快適性の向上を図る
ことができる。また、切替直後にモータに印加する電圧
の位相を遅らせることにより、切替時の安定性を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるブラシレスモータの駆
動装置の構成図である。

【図２】同装置の動作手順を示すフローチャートであ
る。

【図３】位置検出割り込み動作の手順を示すフローチャ
ートである。

【図４】同期運転のタイマ割り込み動作の手順を示すフ
ローチャートである。

【図５】運転切り替え前後の動作を示すタイムチャート
である。

【符号の説明】

２ インバータ回路 ３ ブラシレスモータ ６ 位置検出回路 ７ マイクロコンピュータ（制御回路）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁石回転子を有するブラシレスモータの
   電機子巻線に誘起される電圧を検出して該回転子の位置
   を検出する位置検出回路と、スイッチング素子を有し直
   流電圧を交流電圧に変換して前記ブラシレスモータに電
   圧を供給するインバータ回路と、このインバータ回路の
   スイッチング素子を前記位置検出回路からの信号及び外
   部速度指令に応じて駆動制御する制御回路を備えたブラ
   シレスモータの駆動装置において、前記制御回路は、モ
   ータ始動時、電機子巻線に誘起される電圧が所定値以上
   得られるまでは同期運転を行い、電機子巻線に誘起され
   る電圧が所定値以上得られるようになった後には前記位
   置検出回路からの信号に基づいた位置検出運転を行うよ
   うに前記インバータ回路を制御し、さらに、この位置検
   出運転中に極低速運転になると同期運転に再切替を行う
   ようにしたことを特徴とするブラシレスモータの駆動装
   置。
2. 【請求項２】 制御回路は、位置検出運転中に極低速運
   転になると同期運転に再切替を行い、この切替直後にモ
   ータに印加する電圧の位相を遅らせることを特徴とする
   請求項１記載のブラシレスモータの駆動装置。