JPH08163890A - ブラシレスモータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブラシレスモータを駆動するためのインバー
タ回路のトランジスタの劣下、破壊を防止する。 【構成】 ブラシレスモータ５の電機子巻線Ｕに発生す
る誘起電圧を位置検出回路６に入力してその誘起電圧と
所定基準電圧と比較し、この比較結果の信号をマイクロ
コンピュータ１０ａに入力してブラシレスモータ５の通
電切り替えタイミングを算出し、この算出タイミングで
通電を切り替えるブラシレスモータの制御方法であっ
て、マイクロコンピュータ１０ａは位置検出回路６から
の比較結果信号（位置検出信号）のエッジ（スパイク電
圧後の最初のエッジ）が通電切り替え後所定時間なかっ
たときにはブラシレスモータ５を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はセンサレス直流ブラシ
レスモータ（以下ブラシレスモータと記す）の回転制御
技術に係り、特に詳しくはブラシレスモータを駆動する
ためのインバータ回路を保護するブラシレスモータの制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のブラシレスモータの制御方法に
おいては、ブラシレスモータの回転子の位置検出をもと
にして同ブラシレスモータの電機子巻線の通電を切り替
える一方、ブラシレスモータの回転数を制御するために
電機子巻線の通電電圧（印加電圧）をチョッピングする
ＰＷＭ信号（チョッピング信号の）デューティサイクル
を可変する。

【０００３】ブラシレスモータの回転子の位置を検出す
るための位置検出回路としては、アナログ方式と比べて
種々利点の多いディジタル方式が採用されるようになっ
た。このディジタル方式の場合、ブラシレスモータの電
機子巻線（位置検出コイル）に発生する誘起電圧と基準
電圧とを比較し、この比較結果をマイクロコンピュータ
に入力し、このマイクロコンピュータによってブラシレ
スモータの通電状態を切り替えるためのタイミングを算
出する。

【０００４】そのため、例えば図３に示すように、空気
調和機に適用した場合、その制御装置は、商用電源１を
力率改善用のリアクタ２を介してコンバータ回路３で直
流に変換し、この変換直流電源をインバータ回路４でス
イッチングして三相交流として圧縮機モータのブラシレ
スモータ５に供給する。

【０００５】また、ブラシレスモータ５の電機子巻線Ｕ
の端子電圧（誘起電圧；図４（ａ）を参照）を位置検出
回路６に入力しており、この位置検出回路６は誘起電圧
と基準電圧（例えばブラシレスモータ５の印加電圧の１
／２）とを比較し、この比較結果の信号（位置検出信
号；図４（ｂ）を参照）を制御回路７に出力する。

【０００６】制御回路７は、ブラシレスモータ５を回転
制御するためにその位置検出信号をもとにしてインバー
タ回路４のスイッチング素子（トランジスタ）を駆動し
（ブラシレスモータ５の通電を切り替え）、かつその駆
動期間をチョッピングする。

【０００７】なお、位置検出回路６は、ブラシレスモー
タ５の印加電圧を１／２に分圧する抵抗回路６ａと、こ
の分圧された電圧を基準電圧として電機子巻線Ｕの端子
電圧（誘起電圧）と比較する比較回路６ｂとからなって
いる。制御回路７はマイクロコンピュータ７ａおよび駆
動回路７ｂからなっている。

【０００８】また、制御装置は、過電流保護機能のため
に、二次側電流（モータ電流）を検出する電流センサ８
と、この検出電流をもとにして過電流検出信号をマイク
ロコンピュータ７ａに出力する過電流検出回路９とを備
えている。

【０００９】上記ディジタル方式の制御装置において、
マイクロコンピュータ７ａは上記位置検出信号の変化
（スパイク電圧後の最初のエッジ；図４に示すＢ時点）
間の時間を計時し、この計時時間をもとにして電機子巻
線の通電切り替えタイミングを算出する。その通電切り
替えタイミングによりインバータ回路４の上下アームの
各１つのトランジスタをオン、オフ駆動する駆動信号を
駆動回路７ｂに出力する一方、入力位置検出信号からブ
ラシレスモータ５の回転数を検出して所定回転数となる
ように印加電圧を調整するために一方のトランジスタの
駆動期間をチョッピングするＰＷＭ信号を駆動回路７ｂ
に出力する。

【００１０】また、そのＰＷＭ信号のデューティサイク
ルのオン時間を長くしてブラシレスモータ５の回転数を
上昇し、デューティサイクルのオン時間を短くしてブラ
シレスモータ５の回転数を下降する。このようにしてデ
ューティサイクルのオン時間を可変することにより、ブ
ラシレスモータ５の回転数を例えば目標回転数とするこ
とができる。

【００１１】ところで、過電流検出回路９は、ブラシレ
スモータ５のモータ電流（二次側電流）が限界値に達し
たときに過電流検出信号を出力し、またその二次側電流
を積分し、この積分結果が所定値に達したときも過電流
検出信号を出力する。

【００１２】したがって、ブラシレスモータ５のモータ
電流（二次側電流）が何等かの原因により異常に大きく
なり、その二次側電流が限界値に達した場合マイクロコ
ンピュータ７ａはブラシレスモータ５を停止する。ま
た、二次側電流が徐々に大きくなり、しかもこの状態が
所定時間経過した場合マイクロコンピュータ７ａはブラ
シレスモータ５の周波数を低下する。これにより、空気
調和機の安全性や信頼性の向上を図ることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ブラシ
レスモータの制御方法においては、ノイズ、急激な負荷
変動やスパイク電圧の発生等の影響により回転子５ａの
位置検出に誤差を生じることがあり、これによりブラシ
レスモータ５の通電切り替えタイミングが異なることに
なり、つまりブラシレスモータ５の回転が異常となり、
最終的にはブラシレスモータ５が失速、停止する。

【００１４】例えば、図４に示すＡ−Ｃ間の通電状態
（同じ状態）が長時間継続し、これにより二次側電流が
大きくなると、過電流保護機能が頻繁動作したりして運
転効率の低下を招く。

【００１５】また、ブラシレスモータ５の失速、停止等
の異常事態により、誘起電圧が位置検出コイル（電機子
巻線）に発生しなくなり、二次側電流が大きくなるた
め、最悪の場合インバータ回路４のトランジスタを劣
下、破壊するといった問題点があった。その異常な二次
側電流が生じたとき、この二次側電流が過電流保護機能
の限界値もしくは積分結果の所定値に達するまで、かつ
過電流保護機能が動作するまで、ある程度の時間がかか
り、この間大きい電流がトランンジスタに流れるためで
ある。

【００１６】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的はブラシレスモータの回転が異常となっ
た場合、インバータ手段に大電流が流れる時間を短くす
ることができ、大電流が流れる時間を大きくならないよ
うにし、インバータ手段のスイッチング素子の劣下を防
止し、さらにはそのスイッチング素子の破壊を防止する
ことができるようにしたブラシレスモータの制御方法を
提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、ブラシレスモータの電機子巻線に発生
する誘起電圧と所定基準電圧とを比較し、該比較結果に
より前記ブラシレスモータの回転子の回転に同期した信
号を得るとともに、該得られた信号の変化をもとにして
前記ブラシレスモータの通電状態を切り替える一方、前
記得られた信号の変化が前記通電切り替え後所定時間内
もしくは前記回転子の所定電気角内にないときには前記
ブラシレスモータを停止するようにしたことを要旨とす
る。

【００１８】また、この発明は、ブラシレスモータの電
機子巻線に発生する誘起電圧と所定基準電圧とを比較
し、該比較結果により前記ブラシレスモータの回転子の
回転に同期した信号を得るとともに、該得られた信号の
変化をもとにして前記ブラシレスモータの通電状態を切
り替える一方、該通電切り替え後所定時間および前記回
転子の所定電気角もしくは同所定時間、所定電気角のい
ずれか一方の条件を満たすまでの間に、前記比較結果を
もとにして得られる信号に変化がないときにはブラシレ
スモータを停止するようにしたものである。

【００１９】さらに、この発明は空気調和機の圧縮機を
駆動するためのブラシレスモータをインバータ手段で制
御するブラシレスモータの制御方法において、前記ブラ
シレスモータの電機子巻線のうち少なくとも１つの電機
子巻線に発生する誘起電圧と所定基準電圧とを比較し、
該比較結果により前記ブラシレスモータの回転子の回転
に同期した信号を得るとともに、該得られた信号の変化
をもとにして前記ブラシレスモータの通電状態の切り替
えタイミングを算出する一方、前記得られた信号の変化
が前記算出タイミングによる通電切り替え後所定時間内
もしくは前記回転子の所定電気角内にないときには前記
インバータ手段の制御を停止して前記ブラシレスモータ
を停止するようにしたものである。

【００２０】さらにまた、この発明は空気調和機の圧縮
機を駆動するためのブラシレスモータをインバータ手段
で制御するブラシレスモータの制御方法において、ブラ
シレスモータの電機子巻線のうち少なくとも１つ電機子
巻線に発生する誘起電圧と所定基準電圧とを比較し、該
比較結果により前記ブラシレスモータの回転子の回転に
同期した信号を得るとともに、該得られた信号の変化を
もとにして前記ブラシレスモータの通電状態の切り替え
タイミングを算出する一方、該算出タイミングによる通
電切り替え後所定時間および前記回転子の所定電気角も
しくは同所定時間、所定電気角のいずれか一方の条件を
満たすまでの間に、前記比較結果をもとにして得られる
信号に変化がないときにはブラシレスモータを停止する
ようにしたものである。

【００２１】

【作用】上記手段によれば、上記ブラシレスモータの電
機子巻線に発生する誘起電圧と基準電圧とが位置検出手
段で比較され、この比較結果の交点（スパイク電圧後の
最初のエッジ）間の時間がマイクロコンピュータで計時
される。

【００２２】マイクロコンピュータにおいては、その計
時時間をもとにしてブラシレスモータの通電切り替えタ
イミングが算出され、この通電切り替えタイミングによ
りインバータ手段の複数のスイッチング素子が駆動され
る。

【００２３】このとき、通電切り替え後所定時間経過
し、あるいは回転子が所定電気角経過するまでに、上記
比較結果である交点が得られない場合ブラシレスモータ
が停止される。また、上記通電切り替え後所定時間経過
し、かつ回転子が所定電気角経過するまでに、上記比較
結果である交点が得られない場合ブラシレスモータが停
止される。ブラシレスモータの回転子が失速、停止する
と、上記比較結果である交点が得られないからである。

【００２４】例えば、ノイズの発生により、上記比較結
果による交点がスパイク電圧と本来位置検出パルスとの
間（図４に示すＡ−Ｂ間）に生じた場合マイクロコンピ
ュータにおいては回転子の位置検出を誤ってしまい、こ
の誤位置検出をもとにして通電切り替えタイミングを算
出するため、通電切り替えタイミングがずれてしまう。
また、スパイク電圧のパルス幅が上記比較結果の交点
（図４に示すＢ時点）までかかると、マイクロコンピュ
ータにおいては回転子を位置検出を誤り、上述同様に通
電切り替えタイミングがずれてしまう。

【００２５】このように、通電切り替えタイミングがず
れることにより、ブラシレスモータが失速、停止するこ
とになるが、上述したようにブラシレスモータが停止さ
れるため、ブラシレスモータを駆動するためのインバー
タ手段に大電流が流れる時間が短くて済み、結果インバ
ータ手段のスイッチング素子の劣下、破壊が防止され
る。

【００２６】

【実施例】以下、この発明一実施例を図１および図２を
参照して詳しく説明する。なお、図中、図３と同一部分
には同一符号を付し重複説明を省略する。

【００２７】図１において、この制御装置の制御回路１
０は、図３に示す制御回路７の機能の他に、ブラシレス
モータ５の通電切り替えから所定時間までの間に入力位
置検出信号の変化（スパイク電圧後の最初のエッジ）を
検出することができないときには同ブラシレスモータ５
を停止する機能を有するマイクロコンピュータ１０ａを
備えている。

【００２８】上記所定時間とはブラシレスモータ５の運
転状態で位置検出信号のエッジ（スパイク電圧後の最初
の立ち上がりあるいは立ち下がりエッジ）を検出する可
能性がある時間よりも長く、過電流保護機能の動作によ
りブラシレスモータ５を停止するまでの時間より短い時
間である。

【００２９】次に、上記制御装置の動作を図２のフロー
チャート図を参照して詳しく説明する。なお、ブラシレ
スモータ５は回転子５ａが回転され、つまりブラシレス
モータ５が運転状態にされているものとする。

【００３０】まず、制御回路１０のマイクロコンピュー
タ１０ａは位置検出回路６からの位置検出信号をもとに
してブラシレスモータ５の通電切り替えタイミングを算
出し、この通電を切り替え後入力位置検出信号の変化
（エッジ）を検出する。

【００３１】このとき、通電切り替え時から所定時間経
過するまでの間にその位置検出信号の立ち上がりあるい
は立ち下がりエッジがあったか否かを判断する（ステッ
プＳＴ１，ＳＴ２）。

【００３２】続いて、入力位置検出信号のエッジがその
所定時間内に検出されない場合ステップＳＴ３に進み、
ブラシレスモータ５を停止する。なお、入力位置検出信
号のエッジがその所定時間内に検出された場合ステップ
ＳＴ１に戻り、上記ステップを繰り返す。

【００３３】例えば、ノイズの発生により、位置検出回
路６からの位置検出信号のエッジ（スパイク電圧後の最
初のエッジ）がスパイク電圧と本来位置検出パルスとの
間（図４に示すＡ−Ｂ間）に生じる。すると、マイクロ
コンピュータ１０ａにおいては、回転子５ａの位置検出
を誤ってしまい、この誤位置検出をもとにして通電切り
替えタイミングを算出するため、通電切り替えタイミン
グがずれてしまう。

【００３４】また、スパイク電圧のパルス幅が位置検出
信号のエッジ（図４に示すＢ時点）までかかると、マイ
クロコンピュータ１０ａにおいては回転子５ａの位置検
出を誤り、上述同様に通電切り替えタイミングがずれて
しまう。

【００３５】すると、ブラシレスモータ５が失速、最悪
停止することから、二次側電流が増大する。従来例であ
れば、その二次側電流を検出して過電流保護機能を動作
し、つまりブラシレスモータ５を停止する。この過電流
保護機能によるブラシレスモータ５の停止までの時間が
ある程度かかってしまうため、インバータ回路４のトラ
ンジスタを劣下、破壊することがある。

【００３６】しかし、この発明では、その失速、停止の
異常事態により入力位置検出信号のエッジ（スパイク電
圧後の最初のエッジ）が上記所定時間までに現れないと
きには、即座にブラシレスモータ５を停止する。しか
も、その所定時間としては、上述したように、過電流保
護機能の動作までの時間よりも短くなっている。

【００３７】したがって、インバータ回路４に大電流が
流れる時間が短くなり、従来のようにインバータ回路４
のトランジスタの劣下や破壊を防止することができる。

【００３８】なお、上記実施例では、空気調和機の圧縮
機モータの制御方法に適用した場合について説明してい
るが、他の機器に用いるモータの制御方法に適用するこ
とができることは明かである。

【００３９】また、入力位置検出信号のエッジ（スパイ
ク電圧後の最初のエッジ）が上記所定時間までに現れな
いときに、ブラシレスモータ５を停止しているが、所定
時間だけなく、回転子５ａが所定電気角だけ回転するま
でに、そのエッジが現れない場合に停止するようにして
もよく、また、その両方を満足したときに、ブラシレス
モータ５を停止するようにしてもよい。さらに、その所
定時間、所定電気角のいずれか一方の条件を満たした場
合にブラシレスモータ５を停止するようにしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ブラシレスモータの電機子巻線に発生する誘起電圧
と所定基準電圧とを比較し、この比較結果により前記ブ
ラシレスモータの通電切り替えタイミングを算出し、こ
の算出タイミングで通電を切り替えて回転子を回転制御
するブラシレスモータの制御方法であって、その比較結
果で得られた信号の変化が通電切り替え後所定時間内も
しくは所定電気角内になかったときにはブラシレスモー
タを停止するようにしたので、ブラシレスモータの回転
子が失速、最悪として停止するような異常事態が発生し
た場合であっても、インバータ手段に大電流が流れる時
間を短くすることができ、ひいてはインバータ手段のト
ランジスタの劣下、さらには破壊を防止することがで
き、またこの制御方法を適用した空気調和機の安全性や
信頼性の向上を図ることができるという有用な効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示し、ブラシレスモータ
の制御方法が適用される制御装置の概略的ブロック線
図。

【図２】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的フローチャート図。

【図３】従来のブラシレスモータの制御装置の概略的ブ
ロック線図。

【図４】図３に示す制御装置の動作を説明するための概
略的タイムチャート図。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ リアクタ ３ コンバータ回路 ４ インバータ回路（インバータ手段） ５ ブラシレスモータ（センサレス直流ブラシレスモー
タ） ５ａ 回転子 ６ 位置検出回路 ６ａ 抵抗回路 ６ｂ 比較回路 ７ｂ 駆動回路 １０ 制御回路 １０ａ マイクロコンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｐ 6/02 ３７１ Ｃ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレスモータの電機子巻線に発生す
   る誘起電圧と所定基準電圧とを比較し、該比較結果によ
   り前記ブラシレスモータの回転子の回転に同期した信号
   を得るとともに、該得られた信号の変化をもとにして前
   記ブラシレスモータの通電状態を切り替える一方、前記
   得られた信号の変化が前記通電切り替え後所定時間内も
   しくは前記回転子の所定電気角内にないときには前記ブ
   ラシレスモータを停止するようにしたことを特徴とする
   ブラシレスモータの制御方法。
2. 【請求項２】 ブラシレスモータの電機子巻線に発生す
   る誘起電圧と所定基準電圧とを比較し、該比較結果によ
   り前記ブラシレスモータの回転子の回転に同期した信号
   を得るとともに、該得られた信号の変化をもとにして前
   記ブラシレスモータの通電状態を切り替える一方、該通
   電切り替え後所定時間および前記回転子の所定電気角も
   しくは同所定時間、所定電気角のいずれか一方の条件を
   満たすまでの間に、前記比較結果をもとにして得られる
   信号に変化がないときにはブラシレスモータを停止する
   ようにしたことを特徴とするブラシレスモータの制御方
   法。
3. 【請求項３】 空気調和機の圧縮機を駆動するためのブ
   ラシレスモータをインバータ手段で制御するブラシレス
   モータの制御方法において、 前記ブラシレスモータの電機子巻線のうち少なくとも１
   つの電機子巻線に発生する誘起電圧と所定基準電圧とを
   比較し、該比較結果により前記ブラシレスモータの回転
   子の回転に同期した信号を得るとともに、該得られた信
   号の変化をもとにして前記ブラシレスモータの通電状態
   の切り替えタイミングを算出する一方、前記得られた信
   号の変化が前記算出タイミングによる通電切り替え後所
   定時間内もしくは前記回転子の所定電気角内にないとき
   には前記インバータ手段の制御を停止して前記ブラシレ
   スモータを停止するようにしたことを特徴とするブラシ
   レスモータの制御方法。
4. 【請求項４】 空気調和機の圧縮機を駆動するためのブ
   ラシレスモータをインバータ手段で制御するブラシレス
   モータの制御方法において、 ブラシレスモータの電機子巻線のうち少なくとも１つ電
   機子巻線に発生する誘起電圧と所定基準電圧とを比較
   し、該比較結果により前記ブラシレスモータの回転子の
   回転に同期した信号を得るとともに、該得られた信号の
   変化をもとにして前記ブラシレスモータの通電状態の切
   り替えタイミングを算出する一方、該算出タイミングに
   よる通電切り替え後所定時間および前記回転子の所定電
   気角もしくは同所定時間、所定電気角のいずれか一方の
   条件を満たすまでの間に、前記比較結果をもとにして得
   られる信号に変化がないときにはブラシレスモータを停
   止するようにしたことを特徴とするブラシレスモータの
   制御方法。