JPH0572197B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、特に起動動作制御を効果的に実行
させるように改良した、固定子巻線の誘起電圧の
信号によつて励磁相の切換えを行うブラシレスモ
ータの制御装置に関する。

（従来の技術） ブラシレスモータは、ブラシ、コンミテータ等
が存在しないものであるため、その構造が簡単な
ものとなるものであり、また動作時に火花が発生
するこもなく、安全性に富むものである。このた
め、直流機と比べてその用途は充分に広範囲とな
るものと予想される。

このブラシレスモータでは、固定子巻線の誘起
電圧によつて励磁相の切換えを行う。従つて、そ
の起動時にあつては上記誘起電圧が発生していな
いものであるため、外部より強制的に回転磁界を
与え、回転子が所定の回転数に達した状態となつ
た後に誘起電圧を検出して、励磁相の切換えを実
行させるようにしている。しかし、このような起
動手段では、回転数が上昇するまでに時間を要す
る状態となるものであり、従つて起動応答性の悪
い状態となる。

第１７図は、従来のブラシレスモータの回転制
御手段を説明するための概略的な構成を示すもの
で、モータ１１の回転軸１２に対して永久磁石か
らなる回転子１３が設けられ、この回転子１３に
対して電機子コイル１４が巻装設定されている。
そして、上記回転軸１２に対しては、回転子１３
と同軸的に回転するように位置検出用の回転板１
５を設け、この回転板１５に対向する位置に、検
出素子１６を固定設定するものである。この場
合、上記検出素子１６としては、ホール素子、磁
気抵抗素子等が使用されるもので、これに対向す
る状態となる位置検出用の回転板１５は、特定回
転角位置に磁極を設定した永久磁石によつて構成
され、電機子コイル１４の特定回転角位置を検出
できるように構成している。また、検出素子１６
を光源および受光素子で構成し、回転板１５を特
定回転角位置で光を透過させるスリツト板、ある
いは反射器等で構成することも行われる。

すなわち、回転子１３の位置を回転板１５およ
び検出素子１６による位置検出機構１７によつ
て、回転子１３と固定子との相対位置関係を検出
し、この検出された位置関係に対応して所定の電
機子コイルに対して励磁電流を供給して、このモ
ータ１１を駆動制御しているものである。

第１８図は上記のように構成される位置検出機
構１７を備えるブラシレスモータ１１の駆動制御
回路を示しているもので、この位置検出機構１７
で検出された回転子１３の位置検出信号によつ
て、３相インバータ１８のスイツチング素子を開
閉制御して、モータ１１の３相の電機子コイルに
対して励磁電流を分配供給するものである。

従つて、このような従来のブラシレスモータの
制御手段にあつては、回転子１３の回転角位置を
検出するホール素子等を使用した位置検出機構１
７が必要となるものであり、電動装置の構成が複
雑となる。また、その位置検出機構１７を構成す
るために、ホール素子、磁気抵抗素子等の検出素
子が用いられるものであり、このような検出素子
の耐環境性から、利用範囲が必然的に限定される
状態となつているものである。

そこで、ホール素子、磁気抵抗素子等の位置検
出素子を使用する必要がないものに、ナインス
アニユアル シンポジウム 「インクリメンタル
モーシヨン コントロール システムズ アン
ド デバイス」（Ninth Annual Symposium
「incremental motion control systems snd
device」、発行社インクリメンタル モーシヨン
コントロール システムズ ソサイエテイ
（Incremental Motion Control Systems
Society）におけるP.M.ブラシレス モータ ド
ライブズ（P.M.BRUSHLESS MOTOR
DRIVES）（305ページ）に示すように、３相Ｙ
結線に設定された電機子コイルそれぞれに対して
並列状態で接続する抵抗回路を設け、この抵抗回
路の中性点と上記電機子コイルの中性点との間の
電位差変動を検出し、インバータ回路により、こ
の電位差変動に対応して上記電機子コイルに対す
る励磁電流を切換え制御するものがある。

そして、この場合の起動手段として、回転磁界
を与える場合に、回転子と固定子との相対位置関
係によつて、起動当初、逆回転トルクが発生し、
回転子が逆方向に回転を開始した後、この回転子
が正方向に回転方向を変えるといつた現象が生ず
る。そして、この回転方向の逆転の際に振動が発
生して正常に起動制御ができない。

このような起動当初における回転子の逆転を防
ぐために、電機子コイルの特定の相に対して所定
時間励磁電流を供給し、起動時回転子を定位置に
固定する。そして、その後インバータ回路により
電機子コイルに対する励磁電流を切換えて、回転
子を回転させることによつて、この回転子の逆転
動作を防止し、安定した起動を行う。

（発明が解決しようとする問題点） ところが上述した従来のものでは、電機子コイ
ルの特定の相に対して励磁電流を供給して、回転
子を定位置に固定する際、回転子は振動した後に
安定点に対して収束する状態となり、安定するま
でに時間を要し、ブラシレスモータを起動するま
でに時間がかかるという問題がある。

そこで本発明は、起動時において、円滑で速や
かな起動制御を行うことである。

（問題点を解決するための手段） ３相Ｙ結線に接続された電機子コイルと、 この電機子コイルに対して並列状態でＹ結線に
接続される抵抗回路と、 前記電機子コイルの中性点と前記抵抗回路の中
性点との間の電位差変動に対応して前記電機子コ
イルに対する励磁電流を切換え制御する励磁切換
え信号を発生する信号発生手段と、 この信号発生手段の励磁切換え信号に対応し
て、前記電機子コイルに対する励磁電流を切換え
制御するインバータ回路と、 このインバータ回路により前記電機子コイルに
対する励磁電流を切換えて回転するとともに、複
数極の永久磁石からなる回転子と、 起動時に２相の前記電機子コイルに励磁電流を
流し、残りの１相の前記電機子コイルに前記回転
子の振動により発生する誘起電圧の極性を検出す
る第１の検出手段と、 この第１の検出手段による誘起電圧の特定の極
性と、前記信号発生手段の励磁切換え信号とか
ら、前記回転子の起動位置を検出し、前記インバ
ータ回路にモータ起動信号を入力する第２の検出
手段と、 を有するブラシレスモータの制御装置とすること
である。

（作用） １相の電機子コイルの誘起電圧の極性と、３相
の電機子コイルの励磁切換え信号とから、回転子
が起動する位置を検出し、インバータ回路を介し
て、電機子コイルに対する励磁電流を切換えて、
モータを起動する。

（実施例） 以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。第１図はブラシレスモータの制御装置を示す
もので、ブラシレスモータ１１は、２極の永久磁
石からなる回転子１３に対して、電機子コイル１
４を巻装している。この電機子コイル１４は、そ
れぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子コイル１４ａ，
１４ｂ，１４ｃがＹ結線されている。

そして、直流電源１９は、起動スイツチ１９ａ
を介して、３相のインバータ回路２０に接続され
ている。この３相のインバータ回路２０は、それ
ぞれ直流電源１９の正極側にエミツタが接続され
た３つのpnp型のトランジスタ２０ａ，２０ｂ，
２０ｃと、それぞれ直流電源１９の負極側にエミ
ツタが接続された３つのnpn型トランジスタ２０
ｄ，２０ｅ，２０ｆとから構成される。そして、
トランジスタ２０ａ，２０ｄとの間にＵ相の電機
子コイル１４ａが接続され、またトランジスタ２
０ｂ，２０ｅとの間にＶ相の電機子コイル１４ｂ
が接続され、さらにトランジスタ２０ｃ，２０ｆ
との間にＷ相の電機子コイル１４ｃが接続されて
いる。また、３相のインバータ回路２０と電機子
コイル１４との間には、３相の電機子コイル１４
の各相にそれぞれ対応するように、抵抗２２ａ〜
２２ｃをＹ結線した抵抗回路２２が接続されてい
る。この抵抗回路２２は、回転子１３の位置検出
用として用いられる。

また、抵抗回路２２の中性点の電圧V_Mおよび
電機子コイル１４の中性点の電圧V_Nを差動増幅
器３１に入力している。そして、この差動増幅器
３１により、上記中性点間の電圧V_NMを検出して
いる。また、この検出した電圧を積分器３２に入
力し、積分した出力を零クロスコンパレータ３３
に入力する。ここで、差動増幅器３１と積分器３
２と零クロスコンパレータ３３とで信号発生手段
を構成している。そして、零クロスコンパレータ
３３の出力をリングカウンタ回路３５に入力す
る。このリングカウンタ回路３５は、零クロスコ
ンパレータ３３の出力に応じて、ベース駆動回路
３６を介して、３相のインバータ回路２０のトラ
ンジスタ２０ａ〜２０ｆの通電（励磁パターン）
を制御する。また、ベース駆動回路３６はリング
カウンタ回路３５の出力を増幅するものである。

そして、Ｗ相の電機子コイル１４ｃの両端に
は、第１の検出手段をなすコンパレータ４１が接
続されている。このコンパレータ４１は、回転子
１３の振動に伴い発生する誘起電圧E_Wの極性を
検出する。また、コンパレータ４１の出力を第２
の検出手段をなすＤフリツプ・フロツプ４２のＤ
端子（データ）に入力している。そして、CP端
子（クロツクパルス）には、零クロスコンパレー
タ３３の出力が入力されている。また、Ｄフリツ
プ・フロツプ４２の初期状態はリセツト回路４３
の出力により、１レベルにプリセツトされる。さ
らに、Ｄフリツプ・フロツプ４２のＱ端子（出
力）は、起動タイマ回路４４に入力されている。
そして、リセツト回路４３と起動タイマ回路４４
とで起動回路４０を構成する。また、リセツト回
路４３は起動スイツチ１９ａの投入時および零ク
ロスコンパレータ３３の出力信号が一定時間得ら
れない時、ブラシレスモータ１１を再起動するた
めに、リセツト信号を発生し、Ｄフリツプ・フロ
ツプ４２および起動タイマ回路４４に出力する。
起動タイマ回路４４は、リセツト回路４３のリセ
ツト信号により、リングカウンタ回路３５を初期
励磁パターンにセツトする信号をリングカウンタ
回路３５に入力する。同時に、タイマが動作し、
Ｄフリツプ・フロツプ４２の出力の立ち下がり、
またはタイマ終了時にはリングカウンタ回路３５
の励磁パターンを２ステツプ進める信号をリング
カウンタ回路３５に入力する。

ここで、インバータ回路２０からの各Ｕ相、Ｖ
相、Ｗ相の端子電圧をそれぞれVu，Vv，Vw、
ブラシレスモータ１１の電機子コイル１４の各Ｕ
相、Ｖ相、Ｗ相の誘起電圧をEu，Ev，Ew、電機
子コイル１４の中性点電位をV_N、抵抗回路２２
の中性点電位をV_M、上記両中性点相互間の電位
差をV_NMとすると、その各電位は、 V_M＝（１／３）（Vu＋Vv＋Vw） V_N＝（１／３）｛（Vu−Eu）＋（Vv−Ev）＋（Vw
−Ew）｝ となる。また、中性点相互間の電位差は、 V_NM＝（１／３）（Eu＋Ev＋Ew） となり、これは電機子コイル１４各相の誘起電圧
の総和となり、インバータ２０からの印加電圧を
除去できる。

ここで、電機子コイル１４の各相の誘起電圧
Eu，Ev，Ewがそれぞれ第２図Ａ〜Ｃで示すよう
に120度台形波とすると、差動増幅器３１により
得られる電位差V_NMは第２図Ｄに示すように誘起
電圧の３倍の周波数の三角波の状態となる。この
ような電圧波形の状態で、電機子コイル１４に通
電する区間は、各誘起電圧の平坦状態となる部分
（第２図Ａ〜Ｃで斜線で示す部分）となるもので
あり、励磁相の切換え点は、電位差V_NMのピーク
点と一致する状態となる。しかし、上記V_NMのピ
ーク点を検出することは、モータ回転数によつて
電位差V_NMの振幅が変動するため、ピーク点を正
確に検出することが困難である。また、ノイズ信
号が存在するような場合には、V_NMのピーク点を
正確に捕えることが難しい。

このため、この電位差V_NMは積分器３２におい
て積分して、第４図Ｅに示すような積分波形と
し、その零クロス点を検出するようにする。この
ようにすれば、モータの回転数に対して振幅の変
化しない波形となり、低速回転時においてその検
出が容易になる状態となり、しかもノイズに対し
て強い状態となる。また、誘起電圧が鎖交磁束の
変化率に比例することから、電機子コイル１４の
各相の鎖交磁束をそれぞれ、φu，φv，φwとする
と、 V_NM＝（１／３）（Eu＋Ev＋Ew） ＝（１／３）｛−ｋ（φu／dt）−ｋ（φu／dt）−ｋ
（φw／dt）｝ となり、電位差V_NMの積分は、 ∫V_NMdt＝−（ｋ／３）（φu＋φv＋φw） となり、ブラシレスモータ１１の回転数には関係
なく、低速から一定の振幅で検出できる。

そして、積分器３２で得た波形を、零クロスコ
ンパレータ３３に入力して、第２図Ｆに示す短波
形を出力する。この短波形は励磁切換え信号とな
り、リングカウンタ回路３５に入力する。また、
このリングカウンタ回路３５は、零クロスコンパ
レータ３３の短波形の立ち上がり、立ち下がりに
同期して、３相のインバータ回路２０の各トラン
ジスタ２０ａ〜２０ｆの駆動信号を順次発生す
る。ここで、第２図Ｇ〜Ｌは、各トランジスタ２
０ａ〜２０ｆの通電信号を示すものである。ま
た、第２図Ｍの番号は導通しているトランジスタ
を示すものである。

まず、３相インバータ回路２０の各トランジス
タ２０ａ〜２０ｆを導通させることによるブラシ
レスモータ１１の電機子コイル１４の励磁パター
ンを示す。励磁パターンは、Ｙ結線された３相
（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の内の任意の２相にその双
方向に電流を供給するため、第３図Ａ〜Ｆに示す
６種類の励磁パターンがある。図中に示した〔ｕ
−ｖ〕は、第１図のトランジスタ２０ａおよび２
０ｅを導通させ、Ｕ相からＶ相へと電流を流し、
励磁することを示しており、コイル部の矢印は電
流の向きを示す。ここで、第３図Ａ〜Ｆに示すよ
うに、〔ｕ−ｖ〕→〔ｕ−ｗ〕→〔ｖ−ｗ〕→
〔ｖ−ｕ〕→〔ｗ−ｖ〕→〔ｗ−ｖ〕→〔ｕ−ｖ〕
の順序で励磁を切換えれば、一定の方向の回転磁
界が発生する。この順次を逆にすれば、前記の場
合と反対方向の回転磁界が発生する。

以下、第３図に示す励磁順次を行つた場合につ
いて説明する。前述の中性点間電位差V_NMの積分
波形のゼロクロス点（零クロスコンパレータ３３
の出力の立ち上がりまたは立ち下がり）を検出す
ると、この励磁パターンが１ステツプ進む。つま
り〔ｕ−ｖ〕という励磁パターンであつたものが
〔ｕ−ｗ〕という励磁パターンに１ステツプ移行
するわけで、以後、ゼロクロス点を検出するごと
に、〔ｖ−ｗ〕→〔ｖ−ｕ〕→〔ｗ−ｕ〕……と
励磁を進める。この様にゼロクロス点に同期し
て、第２図Ｇ〜Ｌに示す励磁パターンをつくるの
が、リングカウンタ回路３５である。そして、こ
のリングカウンタ回路３５の出力に対応して、第
２図Ｍに示すように各トランジスタ２０ａ〜２０
ｆを導通させ、回転子１３の位置に同期した回転
磁界を各電機子コイル１４ａ〜１４ｃに発生させ
れば、ブラシレスモータ１１を運転できる。

第４図において、１３は永久磁石からなる２極
の回転子、１０ａ〜１０ｃは３相固定子歯部、１
０はハウジング、１４ａはＵ相電機子コイル、１
４ｂはＶ相電機子コイル、１４ｃはＷ相電機子コ
イルである。このモデルにおいて、第３図Ａに示
す〔ｕ−ｖ〕励磁パターンを行うと、電機子コイ
ル１４ａおよび１４ｂにＮ極およびＳ極が設定さ
れる。

そして、モータ１１を起動する前には、回転子
１３の永久磁石と固定子との間に働く吸引力（デ
イテントトルク）により、回転子１３は第５図Ａ
〜Ｆに示した６通りの位置のいずれか１つの状態
に必ず静止設定される。第４図に示した状態とす
る〔ｕ−ｖ〕励磁パターンによる安定点を原点ｐ
とすると、回転子１３は±30度、±90度、±150度
の位置に静止する。

起動時において、特定の例えば第４図に示す
〔ｕ−ｖ〕励磁パターンを行うと、回転子１３は
第５図に示す起動前の静止位置（±30°、±90°、±
150°）より移動する。そして、第６図に示すよう
に、前記安定点を中心に減衰振動をした後に、収
束する。この図では、安定点に対して左右対象で
あるため、この片側（−30°、−90°、−150°）につ
いてのみ示している。また、この図は、横軸に時
間、縦軸に角度をとつて示した実験結果である。

そこで、本発明においては、振動している回転
子１３を収束する位置を通過した時に、回転子１
３が回転させたい方向と同じ方向の速度をもつて
いれば、その時にインバータ回路２０により、電
機子コイル１４に対する励磁電流を切換え制御
し、モータ１１の滑らかな起動を実現するもので
ある。

以下、ブラシレスモータ１１の起動について説
明する。第７図は第５図Ｅ，Ｆに示すように回転
子１３の初期状態が±150°の時を示すもので、こ
の第７図において、回転子１３の安定点にあり、
かつ回転方向と同じ速度成分を持つている点は、
図中b₁，b₂……b_o（起動点）である。従つて、従
来、回転子１３の振動が収束するａ点まで、位置
決めした後、ブラシレスモータ１１を起動してい
たものを、上記b₁，b₂…b_oの点で起動することに
より、モータ１１を起動するまでの時間を短縮す
ることができる。また、第７図中のb₁点で、モー
タ１１を起動すれば、モータ１１を起動するまで
の時間が最も短縮できる。そこで、b₁点の検出に
ついて説明する。

ブラシレスモータ１１を起動する時、特定の励
磁パターン〔ｕ−ｖ〕より、Ｕ相およびＶ相の電
機子コイル１４ａ，１４ｂを励磁する。この時、
第４図に示すように、固定子歯部１０ａ，１０ｂ
がそれぞれＮ極、Ｓ極に励磁され、回転子１３が
振動する。この回転子１３の振動により、残りの
Ｗ相の巻線には誘起電圧Ewが発生する。第８図
Ａ，Ｂは、起動前の回転子１３の位置が±150度
の点に停止していた場合に、Ｕ相およびＶ相に励
磁電流を流した後の、それぞれ時間に対する回転
子１３の位置と、Ｗ相に誘起される誘起電圧Ew
を示している。

また、第９図に示す波形モデルにより、b₁点の
検出原理を詳細に説明する。そして、電機子コイ
ル１４の各相の誘起電圧を120度台形波とすると、
電機子コイル１４の各相の鎖交磁束φu，φv，φw
は第９図Ａとなる。ここで、原点0°は、初期励磁
パターン〔ｕ−ｖ〕における回転子１３の安定点
であり、回転子１３が振動中にこの点を正方向に
通過する点が起動点b₁である。Ｗ相の電機子コイ
ル１４ｃの誘起電圧Ewは、θを回転子１３の原
点に対する回転角とすると、 Ew＝−ｋ（dφw／dt） ＝−ｋ（dφw／dθ）・（dθ／dt） となり、Ｗ相の鎖交磁束の変化率（dφw／dθ）
と回転子１３の回転速度の積になる。ここで、
dφw／dθを第９図Ｃに示す。

ここで、回転子１３の振動時における回転速度
に関係なく、起動点b₁を検出するため、Ｗ相に発
生する誘起電圧Ewの極性に着目すると、回転子
１３が正方向に振動するときのＷ相の誘起電圧
Ewの極性は、第９図Ｄに示すように負となり、
負方向に振動する場合、第９図Ｆに示すように正
となる。

また、回転子１３の位置検出に用いられている
中性点間電位差V_NMの積分は ∫V_NMdt＝−（３／ｋ）（φu＋φv＋φw）となり、
この波形を第９図Ｂに示す。そして、上記積分波
形から零クロスコンパレータ３３により整形した
励磁切換信号を、回転子１３が正方向に振動する
ときを第９図Ｅに、負方向に振動する場合を第９
図Ｇに示す。

また、回転子１３が永久磁石からなるブラシレ
スモータ１１には、デイテントトルクがあるた
め、起動時に特定相励磁（この例では〔ｕ−ｖ〕
励磁パターン）する以前の回転子１３の位置は、
前記第５図に示す±30°、±90°、±150°の６点であ
るため、振動する回転子１３の角度θの範囲は−
150°＜θ＜150°でよい。

第９図Ｄ，ＥおよびＦ，Ｇの示す無励磁相（Ｗ
相）の誘起電圧Ewの極性と、中性点間電位差
V_NMより得られる励磁切換信号の組合せを、励磁
切換信号のパルスエツジに着目すると、第９図中
，，，，，，，，，の10点
となり、この組合せを第１０図に示す。

前記振動起動法を実現するための検出すべく起
動点（安定点を正方向に通過する点）はであ
り、このとき無励磁相（Ｗ相）の誘起電圧Ewの
極性が負でかつ、中性点間電位V_NMによる励磁切
換信号の立ち上がりとなる。そして、上記組合せ
は、〜の組合せ中唯一となる。

以上、起動時の特定相励磁中、無励磁相となる
電機子コイルに回転子１３の振動に伴い発生する
誘起電圧の極性と、電機子コイルの中性点と電機
子コイルに並列にＹ結線された検出抵抗の中性点
電位から得られる励磁切換信号のパルスエツジを
組合せることで、回転子１３の振動中に起動点を
検出できる。

次に、ブラシレスモータ１１の起動について説
明する。第１図および第１３図において、起動ス
イツチ１９ａを閉じると、リセツト回路４３のリ
セツト信号が起動タイマ回路４４に入力される。
このリセツト信号により、起動タイマ回路４４は
リングカウンタ回路３５を初期励磁パターン〔ｕ
−ｖ〕にセツトする信号を発生する。この信号に
より、リングカウンタ回路３５は、ベース駆動回
路３６を介して、トランジスタ２０ａ，２０ｅを
導通する。そして、このトランジスタ２０ａ，２
０ｅの導通により、Ｕ相の電機子コイル１４ａと
Ｖ相の電機子コイル１４ｂに電源１９より、電流
を流す。また、上述したように、回転子１３の振
動により、Ｗ相の電機子コイル１４ｃに発生する
誘起電圧Ewをコンパレータ４１に入力する。そ
して、回転子１３を右方向（第１図に示す矢印方
向）に回転させたい時には、第１１図Ｃおよび第
１３図Ｄに示すEwの極性が負であるため、Ｄフ
リツプ・フロツプ４２のＤ（データ）端子に、０
レベルが入力され、また、第１１図Ｄおよび第１
３図Ｅ示す零クロスコンパレータ３３の出力であ
る励磁切換信号の立ち上がりを検出して、Ｄフリ
ツプ・フロツプ４２のCP（クロツクパルス）端子
に１レベルが入力される。従つて、第１１図Ｅに
示すように、Ｄフリツプ・フロツプ４２のＱ端子
（出力）は１レベルから０レベルを出力する。こ
の時の立ち下がりの信号を、起動点b₁の検出信号
として、起動タイマ回路３５に入力する。この信
号により、リングカウンタ回路３５の出力が立ち
下がり、リングカウンタ回路３５の励磁パターン
を２ステツプ進める。つまり、第１２図Ａに示す
〔ｕ−ｖ〕の励磁パターンを〔ｖ−ｗ〕の励磁パ
ターンに移す。

つまり、リングカウンタ回路３５により、３相
のインバータ回路２０のトランジスタ２０ｂ，２
０ｆを導通させる。これにより、回転子１３は右
回転し、第１２図Ｃに示すように、この励磁パタ
ーンの安定位置に向つて移動する。そして、第１
３図Ｅに示すように、零クロスコンパレータ３３
の立ち下がりに応じて、リングカウンタ回路３５
は励磁パターンを〔ｖ−ｗ〕から〔ｖ−ｕ〕に変
える。この励磁パターン切換え直後の状態では第
１２図Ｄに示すような状態になる。そして、第１
３図Ｅに示すように、零クロスコンパレータ３３
の立ち上がりおよび立ち下がり（60度毎）に応じ
て、リングカウンタ回路３５により、３相のイン
バータ回路２０を介して、電機子コイル１４に流
れる各相の電流を切り換え、第１３図Ｈに示すよ
うに順次励磁パターンを変える。

そして、回転子１３を回転させて、ブラシレス
モータ１１を起動させる。

従つて、第１３図に示すように、電機子コイル
１４のＵ相およびＶ相に励磁して、回転子１３の
位置決めを行い、その際回転子１３が回転方向と
同一の方向の速度をもつて収束位置を通過する点
を検出し、リングカウンタ回路３５に信号を送
り、３相のインバータ回路２０を介してすぐ回転
子１３を回転させて、ブラシレスモータ１１を起
動しているため、回転子１３が収束位置に落ち着
くまでの時間を持つ必要がなく、応答性の向上を
計ることができる。

また、Ｗ相の電機子コイル１３ｃに発生する誘
起電圧の極性と、中性点電位の零クロス点とを検
出して、ブラシレスモータ１１の起動点b₁を決定
しているので、回転子１３が回転方向と同一の方
向の速度をもつて収束位置を通過する点を、確実
に検出することができる。

また、第１４図においては、回転子１３の停止
位置が初期励磁パターン〔ｕ−ｖ〕により安定す
る位置に対し、最も近い＋30°の位置にあり、か
つ負荷条件等の原因で起動時の初期励磁パターン
〔ｕ−ｖ〕を行つても、回転子１３が振動せずに
安定点に移動し、本発明による起動点を検出でき
ない場合の例である。この場合、回転子１３は安
定点近傍に収束しているため、起動点にいるもの
とみなし起動可能である。そこで、第１４図Ａの
起動スイツチ１９ａの投入により発生するリセツ
ト信号第１４図Ｂにより、起動タイマ回路４４は
イニシヤライズされ、T₁時間の計測を始める。
この時、起動タイマ回路４４の出力第１４図Ｇは
１レベルとなり、リングカウンタ回路３５は、初
期励磁パターン〔ｕ−ｖ〕第１４図Ｈとなる。そ
して、起動時の初期励磁〔ｕ−ｖ〕を行つてから
定められた一定時間Ｔ内に、起動点検出信号が得
られない場合に、T₁時間のタイマ終了により、
図中Ｂ点で、起動タイマ回路４４の出力は０レベ
ルに変化する。次に、リングカウンタ回路３５に
信号を発生し、強制的に励磁パターンを２ステツ
プ〔ｖ−ｗ〕進める。そして、回転子１３を回転
させ、零クロスコンパレータ３３の変位によつ
て、順次励磁パターンを切換えてブラシレスモー
タ１１を起動する。従つて、回転子１３が振動せ
ずに安定点に止まつてしまつた場合にも確実にブ
ラシレスモータ１１の起動を行うことができる。

なお、第１５図に示す他の実施例においては、
マイクロコンピユータ（MPU）６０を用いてい
る。そして、零クロスコンパレータ３３の出力で
ある励磁切換え信号は、マイクロコンピユータ６
０の外部割込む端子と入力ポートに接続され、割
込みは上記励磁切換え信号の立ち上がりおよび立
ち下がり時に行われる。また、コンパレータ４１
の出力および起動スイツチ１９ａはとマイクロコ
ンピユータ６０の入力ポートに接続されている。
さらに、マイクロコンピユータ６０の出力ポート
は、ベース駆動回路３６に接続されている。

ここで、第１６図Ａ，Ｂに示すフローチヤート
で作動を説明する。ステツプS1で、起動スイツ
チ１９ａの状態を入力し、ステツプS2で起動ス
イツチがONならばステツプS4に進み、ONして
いない場合はステツプ３に進み、ベース駆動回路
への出力をすべてOFFしてステツプS1に戻り起
動スイツチがONされるのを待つ。ステツプS4で
は、起動タイマT₁により所定時間t₁をセツトする
と共に、ステツプS5で、３相のインバータ回路
２０に初期励磁パターン〔ｕ−ｖ〕を入力する。
その後、ステツプS6で起動フラグを１として、
ステツプS7に進み、ここで割込み許可をする。
そして、第１５図に示す零クロスコンパレータ３
３の出力の立ち上がりまたは立ち下がりでMPU
６０に割込みが発生し、第１６図Ｂに示す割込み
が始まり、起動フラグ１より、ステツプS61に進
む。このステツプS61では零クロスコンパレータ
３３の出力が１レベルである時に、ステツプS62
に進み、ここでコンパレータ４１の出力が０レベ
ルの時に、ステツプS63に進む。また、ステツプ
S63では、起動タイマをT₁として、ステツプS8に
進んで、ここで、起動タイマがT₁であるため、
さらにステツプS9に進む。また、ステツプS61で
零クロスコンパレータ３３の出力が１レベルでな
い場合や、ステツプS62でコンパレータ４１の出
力で０レベルでない場合には、起動フラグ１に戻
る。そして、ステツプS8では、起動タイマがT₁
に達するまで、起動フラグ１を行う。また、零ク
ロスコンパレータ３３の出力が１レベルでなく、
コンパレータ４１の出力が０レベルでない場合で
も起動タイマがT₁になつた場合には、ステツプ
S9に進む。このステツプS9で起動フラグを０と
して、第１６図Ｂの起動フラグ０に進む。また、
ステツプS10に進み、３相のインバータ回路２０
を初期励磁パターン〔ｕ−ｖ〕に対して、２ステ
ツプ進んだ励磁パターン（ｖ−ｗ〕にする。ここ
では、ステツプS91において、零クロスコンパレ
ータ３３の出力が０の時に、ステツプS92で起動
フラグを２とすると共に、ステツプS93で、３相
のインバータ回路２０を励磁パターン〔ｖ−ｗ〕
より１ステツプ進んだ励磁パターン〔ｖ−ｕ〕に
する。そして、起動フラグ２で、順次３相のイン
バータ回路２０の励磁パターンを１ステツプ毎進
める。従つて、ブラシレスモータ１１を起動する
ことができる。また、〔ｖ−ｗ〕励磁した後、ス
テツプS11に進んで、このステツプS11で再起動
タイマT₂をセツトする。そして、ステツプS94で
励磁パターンを１ステツプ進める毎に、ステツプ
S95で、再起動タイマT₂を初期状態t₂にセツトす
る。また、ステツプS12で、零クロスコンパレー
タ３３の出力が０にならずに、順次励磁パターン
が進まない時に、所定時間t₂をカウントし、再起
動タイマT₂が０になつた場合（ブラシレスモー
タ１１の起動が行われないと判断する）に、ステ
ツプS13に進む。そして、ステツプS13で割込み
禁止を行い、再起動するために、ステツプS1に
戻る。

また、上述した実施例においては、第４図に示
すように、回転子１３の回転方向を矢印方向に決
めたために、第９図に示すの時（Ｗ相の電気子
コイル１４ｃの誘起電圧Ewである第９図Ｄの極
性が負で、励磁切換え信号である第９図Ｅの立ち
上がりの時）を検出して、モータ１１を起動した
が、回転子１３の回転が矢印方向と反対の時に
は、第９図に示すの時（Ｗ相の電機子コイル１
４ｃの誘起電圧Ewである第９図Ｆの極性が負で、
励磁切換信号である第９図Ｆの立ち下がりの時）
を検出すればよい。

さらに、３相２極のブラシレスモータを例とし
て示しているが、回転子１３の永久磁石の極数は
６の倍数を除く偶数倍であればよい。

また、第１図において、起動タイマ回路４４を
用いているが、起動タイマ回路４４を用いずに、
リセツト回路４３の信号およびＤフリツプ・フロ
ツプ４２の信号をリングカウンタ回路３５に入力
してもよい。

そして、上述した実施例ではＤフリツプ・フロ
ツプ４２を用いているが、例えばRSフリツプ・
フロツプ、JKフリツプ・フロツプ等、起動点b₁
の検出が出来るものであればよい。

また、３相のインバータ回路２０にパワートラ
ンジスタ２０ａ〜２０ｆを用いたが、例えばサイ
リスタやリレー等でもよい。

（発明の効果） 以上述べたように本発明においては、起動時の
回転子の位置決めの際に、第１の検出手段により
検出した電機子コイルに誘起される誘起電圧の極
性と、励磁切換え信号とから、第２の検出手段に
より、起動信号を検出し、インバータ回路を介し
て、電機子コイルの励磁電流を変えて、モータを
起動するため、起動時に、回転子の振動が収束す
るまでの時間が不要となり、応答性を非常によく
することができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るブラシレスモ
ータの制御回路を説明する図、第２図は上記制御
回路における各部の信号電圧の状態を示す図、第
３図はこのモータ起動時の電機子コイルに対する
励磁順序を説明する図、第４図は３相ブラシレス
モータの視覚的モデルを示す図、第５図は起動前
の回転子の静止点の状態の例を示す図、第６図お
よび第７図は回転子の振動減衰状態を示す図、第
８図Ａ，Ｂは回転子の振動状態と誘起電圧の状態
を示す波形図、第９図は第７図および第８図にお
ける起動点を検出するための信号を示す図、第１
０図は励磁切換信号のパルスエツジと誘起電圧
Ewとの間の対応図、第１１図は起動点を検出す
るための作動図、第１２図は第４図に示す視覚的
モデルに対応して示した起動順序を説明する図、
第１３図はブラシレスモータの起動を示す作動
図、第１４図は回転子が振動しない状態でのブラ
シレスモータの起動を示す作動図、第１５図は本
発明におけるブラシレスモータの制御装置の他の
実施例を示す回路図、第１６図Ａ，Ｂは、第１５
図におけるマイクロコンピユータの作動を示すフ
ローチヤート、第１７図は従来のブラシレスモー
タの位置検出機構を説明する図、第１８図は第１
７図におけるモータの駆動制御回路を示す図であ
る。 １１……ブラシレスモータ、１３……回転子、
１４……電機子コイル、２０……３相のインバー
タ回路、２２……抵抗回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ３相Ｙ結線に接続された電機子コイルと、 この電機子コイルに対して並列状態でＹ結線に
   接続される抵抗回路と、 前記電機子コイルの中性点と前記抵抗回路の中
   性点との間の電位差変動に対応して前記電機子コ
   イルに対する励磁電流を切換え制御する励磁切換
   え信号を発生する信号発生手段と、 この信号発生手段の励磁切換え信号に対応し
   て、前記電機子コイルに対する励磁電流を切換え
   制御するインバータ回路と、 このインバータ回路により前記電機子コイルに
   対する励磁電流を切換えて回転するとともに、複
   数極の永久磁石からなる回転子と、 起動時に２相の前記電機子コイルに励磁電流を
   流し、残りの１相の前記電機子コイルに前記回転
   子の振動により発生する誘起電圧の極性を検出す
   る第１の検出手段と、 この第１の検出手段による誘起電圧の特定の極
   性と、前記信号発生手段の励磁切換え信号とか
   ら、前記回転子の起動位置を検出し、前記インバ
   ータ回路にモータ起動信号を入力する第２の検出
   手段と、 を有するブラシレスモータの制御装置。