JPH08266086A - 直流ブラシレス電動機の速度制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低速時の回転を安定にすることができるブラシ
レス直流電動機の速度制御装置を提供する。 【構成】直流電源Ｂからインバータ回路３を通して電動
機の電機子コイルＬu 〜Ｌw に駆動電流を流す。インバ
ータ回路３の電源端子３ａと直流電源Ｂとの間にスイッ
チ回路２０を設け、電動機の起動時にはインバータ回路
３の電源端子に印加される電源電圧ＶB を高くし、定速
運転時には電源電圧ＶB を起動時の値よりも低くするよ
うに、スイッチ回路２０のオンオフのデューティ比を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ回路を通し
て駆動電流が供給される直流ブラシレス電動機の速度を
制御する速度制御方法及び該方法を実施するために用い
る速度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インバータ回路を通して駆動される直流
ブラシレス電動機の速度を制御する場合には、例えば図
３に示す構成がとられる。図３は直流ブラシレス電動機
の速度を制御する速度制御装置を示したもので、同図に
おいて、１は３相の電機子コイルＬu 〜Ｌw を有する固
定子と、磁石界磁を有する回転子（図示せず。）とから
なる直流ブラシレス電動機、２は駆動トルクτを必要と
する電動機の負荷であり、３相の電機子コイルＬu 〜Ｌ
w は星形結線されている。ＰＳは電動機１の回転子の回
転角度位置を検出する位置検出器、ＲＥは電動機１が微
小角度回転する毎にパルス信号を発生するロータリエン
コーダである。

【０００３】位置検出器ＰＳは例えば１２０度間隔で配
置されて回転子の磁極の極性（Ｎ極またはＳ極）を検出
するホール素子や磁気抵抗素子等の磁気センサからなっ
ていて、検出している磁極の極性に応じて異なる状態
［例えばＨレベル（高レベル）またはＬレベル（低レベ
ル若しくは零レベル）の状態］をとる位置検出信号を出
力する。この例では、位置検出器ＰＳが固定子の３つの
磁極の中心位置で回転子の磁極の極性を検出するように
１２０度間隔で配置された３つのホール素子からなって
いるものとする。この場合、位置検出器ＰＳを構成する
３つのホール素子は、図４（Ａ）ないし（Ｃ）に示した
ように、回転角度θの変化に伴ってレベルが変化する位
置検出信号ｅu ，ｅv 及びｅw を出力する。

【０００４】３はインバータ回路で、図示のインバータ
回路は、オンオフ制御が可能な半導体スイッチング素子
からなるスイッチＴu 〜Ｔw 及びＴx 〜Ｔz を３相ブリ
ッジ接続してなるブリッジ回路と、スイッチＴu 〜Ｔw
及びＴx 〜Ｔz のそれぞれの両端に逆並列接続されたダ
イオードＤu 〜Ｄw 及びＤx 〜Ｄz とからなっている。
図示の例では、スイッチＴu 〜Ｔw 及びＴx 〜Ｔz がＮ
ＰＮトランジスタからなっていて、スイッチＴu 〜Ｔw
及びＴx 〜Ｔz のそれぞれを構成するトランジスタのベ
ースにＨレベル（高レベル）の信号が与えられたときに
各スイッチが導通状態になるようになっている。

【０００５】スイッチＴu を構成するトランジスタのエ
ミッタとスイッチＴx を構成するトランジスタのコレク
タとの接続点、スイッチＴv を構成するトランジスタの
エミッタとスイッチＴy を構成するトランジスタのコレ
クタとの接続点、及びスイッチＴw を構成するトランジ
スタのエミッタとスイッチＴz を構成するトランジスタ
のコレクタとの接続点がそれぞれインバータ回路の出力
端子３ｕ，３ｖ及び３ｗとなっていて、これらの出力端
子に３相の電機子コイルＬu 〜Ｌw の中性点と反対側の
端子が接続されている。インバータ回路３は正極側直流
電源端子３ａ及び負極側直流電源端子３ｂを有してい
て、正極側直流電源端子３ａは負極が接地されたバッテ
リ等の直流電源Ｂの正極端子に接続され、負極側直流電
源端子３ｂは接地されている。

【０００６】このインバータ回路３においては、ブリッ
ジ回路の上辺のスイッチＴu 〜Ｔw及び下辺のスイッチ
Ｔx 〜Ｔz がそれぞれ所定の順序で１つずつオン状態に
なるように駆動され、これにより、直流電源から電機子
コイルＬu 〜Ｌw に供給される駆動電流の転流が行なわ
れて電動機１が回転させられる。

【０００７】４はマイクロコンピュータで、このマイク
ロコンピュータは、位置検出器ＰＳが出力する位置検出
信号ｅu 〜ｅw を入力として、図示しないＲＯＭに記憶
された所定のプログラムにより、励磁する相を指示する
ための相パターン信号Ｓu ，Ｓv ，Ｓw 及びＳx ，Ｓy
，Ｓz を出力する相パターン出力手段５を実現する。
これらの相パターン信号はそれぞれスイッチＴu 〜Ｔw
及びＴx 〜Ｔz をオン状態にするかオフ状態にするかを
定める信号で、この例では、相パターン信号Ｓu〜Ｓw
及びＳx 〜Ｓz がそれぞれＨレベルの状態にあるときに
対応するトランジスタＴＲu 〜ＴＲw 及びＴＲx 〜ＴＲ
z をオン状態にすべきことを指示するようになってい
る。これらの信号Ｓu ，Ｓv ，Ｓw 及びＳx ，Ｓy ，Ｓ
z の波形を示すとそれぞれ図４（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）
及び（Ｉ），（Ｈ），（Ｇ）の通りである。

【０００８】相パターン信号Ｓu ，Ｓv ，Ｓw 及びＳx
，Ｓy ，Ｓz は、位置検出信号ｅu〜ｅw に所定の論理
演算を施すことにより得ることができる。例えば信号Ｓ
u は、位置検出信号ｅu と、位置検出信号ｅv の否定信
号との論理積をとることにより得ることができ、駆動信
号Ｓv は位置検出信号ｅv と位置検出信号ｅw の否定信
号との論理積をとることにより得ることができる。

【０００９】相パターン信号Ｓu 〜Ｓw 及びＳx 〜Ｓz
はインバータ駆動部６に入力され、該インバータ駆動部
６は、相パターン信号に応じて駆動信号Ｓu ´〜Ｓw ´
及びＳx ´〜Ｓz ´を発生して、これらの駆動信号をス
イッチＴu 〜Ｔw 及びＴx 〜Ｔz をそれぞれ構成するト
ランジスタのベースに供給する。これらの駆動信号は後
述するＰＷＭ制御部によりパルス幅変調されるため、所
定のデューティ比で断続するパルス波形となる。図示の
例では、デューティ比が１００％のときの駆動信号Ｓu
´〜Ｓw ´及びＳx ´〜Ｓz ´の波形がそれぞれ相パタ
ーン信号Ｓu 〜Ｓw 及びＳx 〜Ｓz の波形と同一にな
る。

【００１０】上記の駆動信号がインバータ回路に与えら
れると、スイッチＴu 〜Ｔw 及びＴx 〜Ｔz が、（Ｔu
，Ｔy ），（Ｔu ，Ｔz ），（Ｔv ，Ｔz ），（Ｔv
，Ｔx），（Ｔw ，Ｔx ），（Ｔw ，Ｔy ），（Ｔu ，
Ｔy ），…の組み合わせで順にオン状態になり、Ｌu →
Ｌv ，Ｌu →Ｌw ，Ｌv →Ｌw ，Ｌv →Ｌu ，Ｌw →Ｌ
u ，Ｌw →Ｌv ，…のように駆動電流が転流して、電動
機が回転させられる。

【００１１】ロータリエンコーダＲＥの出力は、速度検
出部７に入力されて電動機の実回転速度を示す速度検出
信号（デジタル信号）に変換され、該速度検出信号がマ
イクロコンピュータ４に入力されている。マイクロコン
ピュータは、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムによ
り、電動機の設定回転速度を与える速度設定手段８と、
速度偏差検出手段９と、操作量演算手段１０とを実現す
る。速度偏差検出手段９は、速度検出部７の出力により
検出される電動機の回転速度と設定回転速度との偏差を
演算して、該偏差を示す速度偏差信号を出力する。操作
量演算手段１０は、速度偏差検出手段により検出された
偏差に比例、微分及び積分演算（ＰＩＤ演算）を施し
て、該偏差を零にするために電機子に供給する必要があ
る駆動電流の値（平均値）を与える量を操作量として演
算する。この操作量は、駆動電流の大きさを直接与える
ものでもよく、駆動信号のデューティ比を与えるもので
もよい。

【００１２】操作量演算手段１０により演算された操作
量を示す信号はＰＷＭ制御部１１に入力されている。Ｐ
ＷＭ制御部１１は、演算された操作量により与えられる
所定の駆動電流を電機子コイルＬu 〜Ｌw に流すよう
に、駆動信号Ｓu ´〜Ｓw ´及びＳx ´〜Ｓz ´の少な
くとも一方をパルス幅変調する。これにより、電動機の
回転速度を設定回転速度に一致させるために必要な駆動
電流が電動機に与えられ、電動機の回転速度が設定回転
速度に保たれる。

【００１３】図５は、上記の速度制御装置によりブラシ
レス直流電動機の回転速度を制御した場合の回転速度Ｎ
［rpm ］と負荷トルクτ［Ｎ・ｍ］との関係を示したも
のである。同図の直線イは、駆動電流のデューティ比を
１００％として負荷トルクτを増大させた場合の特性を
示しており、負荷トルクがτo の場合に、駆動電流のデ
ューティ比を１００％とすると、電動機は回転速度Ｎm
で回転することを示している。負荷トルクτo に対して
回転速度をＮm よりも小さくして運転する場合には、駆
動電流のデューティ比を小さくしていくことになるが、
ここで電動機の回転速度が駆動電流の平均値に比例する
とすれば、負荷トルクτo に対して回転速度を例えばＮ
o とするためには、駆動電流のデューティ比Ｄo をＤo
＝Ｎo ／Ｎm とする必要がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような速度制御
装置においては、直流電源の電源電圧が高いと、励磁相
を切り替える際に比較的大きなトルクリップルが生じ
る。このトルクリップルは電動機の高速回転時には余り
問題にならないが、低速回転時にはトルクの低下を引き
起こす原因となり、このトルクリップルにより低速時の
回転変動が大きくなるという問題が生じる。トルクリッ
プルを低くするため、電源電圧を低くすることが考えら
れるが、電源電圧を低くすると起動時に駆動電流が不足
して所定の起動トルクを得ることができなくなったり、
制動時に充分な制動電流を流すことができなくなったり
する。

【００１５】また上記の速度制御装置では、充分な起動
電流を流すために電源電圧を充分に高くしておくと、低
速運転時に駆動電流のデューティ比を非常に小さくする
必要がある（図５に示した例ではＤo ＝Ｎo ／Ｎm とす
る必要がある）ため、速度制御の制御幅（駆動電流の変
化幅）を広くとることができなくなり、負荷トルクの変
動に対して回転速度の制御を充分に行うことができなく
なって、電動機の回転速度の変動が大きくなるという問
題があった。

【００１６】本発明の目的は、低速運転時に、回転速度
の変動が大きくなるのを防止して、安定な運転を行わせ
ることができるようにした直流ブラシレス電動機の速度
制御方法及び装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の速度制御方法
は、駆動信号が与えられている間導通するスイッチング
素子を複数個ブリッジ接続して構成したブリッジ回路を
有するインバータ回路を直流電源と直流ブラシレス電動
機の電機子コイルとの間に設けるとともに、該インバー
タ回路を通して電機子コイルに供給される駆動電流をパ
ルス幅変調するＰＷＭ制御部を設けて、駆動電流のデュ
ーティ比を制御することにより電動機の回転速度を設定
回転速度に保つ定速運転を行なわせる方法であって、本
発明においては、電動機の起動時にインバータ回路の電
源端子に印加される直流電源電圧を所定の起動電流を流
すために必要な値とし、電動機の定速運転時には直流電
源電圧を起動時の値よりも低い値とする。

【００１８】電動機の定速運転時の直流電源電圧は一定
であってもよいが、好ましくは、運転速度に見合った値
とするように直流電源電圧を電動機の回転速度に応じて
変化させるのがよい。

【００１９】上記の方法を実施するために用いる本発明
の速度制御装置は、駆動信号が与えられている間導通す
るスイッチング素子を複数個ブリッジ接続して構成した
ブリッジ回路を有し、直流電源と電動機の電機子コイル
との間に設けられて該電機子コイルに所定の駆動電流を
供給するインバータ回路と、該インバータ回路のスイッ
チング素子に駆動信号を与えるインバータ駆動部と、電
動機の回転速度を検出する速度検出部と、該速度検出部
により検出された回転速度と設定回転速度との偏差を検
出する速度偏差検出手段と、該速度偏差検出手段により
検出された偏差を零にするために電機子に供給する必要
がある駆動電流の値を与える量を操作量として演算する
操作量演算手段と、直流電源からインバータ回路を通し
て電機子に供給される駆動電流の値を操作量演算手段が
演算した操作量により与えられる値に等しくするように
インバータ駆動部からインバータ回路のスイッチング素
子に与えられる駆動信号をパルス幅変調するインバータ
用ＰＷＭ制御部と、電動機の起動時にはインバータ回路
の電源端子に与えられる直流電源電圧を起動電流を流す
ために必要な値とし、定速運転時には前記直流電源電圧
を起動時の値よりも低く、かつ設定回転速度に見合った
値とするようにインバータ回路の電源端子に与えられる
直流電源電圧を電動機の運転状況に応じて変化させる電
源電圧制御部とにより構成できる。

【００２０】上記電源電圧制御部は、例えば、オン信号
が与えられている間オン状態を保つスイッチ素子を備え
て直流電源からインバータ回路の電源端子に与えられる
電圧をオンオフするように設けられたスイッチ回路と、
スイッチ回路にオン信号を与えるスイッチ駆動部と、イ
ンバータ回路の電源端子に与える直流電源電圧の設定値
を与える電圧設定手段と、インバータ回路の電源端子に
与えられている実際の直流電圧の電圧値と電圧設定手段
により与えられる設定値との偏差を検出する電圧偏差検
出手段と、該電圧偏差検出手段により検出された偏差を
零にするために必要なスイッチ回路のオンオフのデュー
ティ比を演算するデューティ比演算手段と、デューティ
比演算手段により演算されたデューティ比でスイッチ回
路のスイッチ素子をオンオフさせるようにスイッチ駆動
部からスイッチ回路に与えられるオン信号をパルス幅変
調する電圧制御用ＰＷＭ制御部とにより構成される。こ
の場合、電圧設定手段は、電動機の起動時にインバータ
回路の電源端子に与えられる直流電源電圧を起動電流を
流すために必要な値とし、定速運転時には直流電源電圧
を起動時の値よりも低く、かつ設定回転速度に見合った
値とするように電圧の設定値を電動機の運転状況に応じ
て変化させるように構成する。

【００２１】なお、電源電圧制御部は、電動機の起動時
にインバータ回路の電源端子に与えられる直流電源電圧
を起動電流を流すために必要な値とし、定速運転時には
直流電源電圧を起動時の値よりも低くするように制御し
得るものであればよく、上記の構成に限られるものでは
ない。例えば、直流電源の出力電圧を分圧して複数の電
圧を発生する分圧回路を設けて、該分圧回路から得られ
る複数の電圧をインバータ回路の電源端子に選択的に印
加する（起動時には高い電圧を選択し、定速運転時には
低い電圧を選択する）ようにしてもよい。また直流電源
の出力電圧をＰＷＭ制御して異なる出力電圧を発生する
電源用ＩＣを複数個設けて、該複数の電源用ＩＣにより
得られる複数の電圧をインバータ回路の電源端子に選択
的に印加する構成をとることもできる。

【００２２】

【作用】上記のように、定速運転時にインバータ回路の
電源電圧を低い値にすると、励磁相を切り替える際に生
じるトルクリップルを小さくすることができるため、低
速運転時にトルクが不足する状態が生じるのを防ぐこと
ができ、低速運転を安定に行わせることができる。

【００２３】上記のように、定速運転時の電源電圧を運
転速度に見合った低い値にすると、定速運転時、特に低
速運転時に駆動電流のデューティ比が小さくなり過ぎる
のを防ぐことができ、負荷変動に対する駆動電流のデュ
ーティ比の変化幅が小さくなり過ぎるのを防いで制御性
を良好にすることができ、負荷変動に伴う速度変動を少
なくすることができる。

【００２４】

【実施例】図１は本発明の実施例を示したもので、同図
において図３の速度制御装置の各部と同等の部分にはそ
れぞれ同一の符号を付してある。本実施例においては、
直流電源Ｂとインバータ回路３の電源端子３ａとの間に
スイッチ回路２０が設けられている。このスイッチ回路
２０は、駆動部２１からオン信号が与えられている間オ
ン状態を保つトランジスタ等のスイッチ素子を備えてい
て、直流電源Ｂからインバータ回路の電源端子３ａに与
えられる電圧をオンオフする。

【００２５】インバータ回路３の電源端子３ａ，３ｂ間
の電圧ＶB は、アナログデジタル変換部（Ａ／Ｄ変換
部）２２によりデジタル信号に変換されて、マイクロコ
ンピュータ４に入力されている。

【００２６】本実施例においては、マイクロコンピュー
タ４が、相パターン出力手段５、速度設定手段８、速度
偏差検出手段９及び操作量演算手段１０の他に、更に、
インバータ回路３の電源電圧の設定値を与える電圧設定
手段２３と、Ａ／Ｄ変換部２２から与えられるインバー
タ回路３の電源電圧の検出値と電圧設定手段２３により
設定された電源電圧の設定値との偏差を検出する電圧偏
差検出手段２４と、電圧偏差検出手段２４により検出さ
れた偏差を零にするために必要なスイッチ回路２０のオ
ンオフのデューティ比を演算するデューティ比演算手段
２５とを実現する。

【００２７】デューティ演算手段２５により演算された
デューティ比はＰＷＭ制御部２６に与えられ、該ＰＷＭ
制御部は、スイッチ回路２０のスイッチ素子を演算され
たデューティ比でオンオフさせるように、駆動部２１か
らスイッチ回路２０のスイッチ素子に与えられるオン信
号をパルス幅変調する。

【００２８】従って直流電源Ｂの出力電圧が演算された
デューティ比でオンオフされて、インバータ回路３の電
源端子３ａに印加される直流電源電圧が電圧設定手段２
３により設定された値に保たれる。

【００２９】電圧設定手段２３は、電動機の起動時には
インバータ回路３の電源端子３ａに与えられる直流電源
電圧ＶB を起動電流を流すために必要な値とし、定速運
転時には直流電源電圧ＶB を起動時の値よりも低く、か
つ速度設定手段８により設定される運転速度に見合った
値とするように電圧の設定値を電動機の運転状況に応じ
て変化させるようになっている。

【００３０】また本実施例では、Ａ／Ｄ変換部２２から
与えられる電源電圧ＶB の検出値が操作量演算手段１０
にも与えられ、操作量演算手段１０は、電源電圧ＶB の
値に応じて駆動電流のデューティ比を与える操作量を演
算する。その他の点は図３に示した従来の速度制御装置
と同様に構成されている。

【００３１】本実施例においては、スイッチ回路２０
と、駆動部２１と、Ａ／Ｄ変換部２２と、電圧設定手段
２３と、電圧偏差検出手段２４と、デューティ比演算手
段２５と、ＰＷＭ制御部２６とにより、電動機の起動時
にはインバータ回路３の電源端子に与えられる直流電源
電圧を起動電流を流すために必要な値とし、定速運転時
には直流電源電圧を起動時の値よりも低く、かつ運転速
度に見合った値とするようにインバータ回路の電源端子
に与えられる直流電源電圧を電動機の運転状況に応じて
変化させる電源電圧制御部が構成されている。

【００３２】図２は本実施例の速度制御装置において、
インバータ回路３の電源端子３ａに与えられる直流電源
電圧ＶB の値を変化させた場合の回転速度Ｎと負荷トル
クτとの関係を示したもので、この例では、直線イ→ロ
→ハ→ニの順に電源電圧ＶBが低くなっており、直線イ
はスイッチ回路２０のオンオフのデューティ比を１００
％とした場合（直流電源Ｂの出力電圧をそのままインバ
ータ回路３の電源電圧とした場合）を示している。直流
電源Ｂの出力電圧は、電動機の起動時に十分な駆動電流
を流すことができるように、十分に高い値に設定されて
いる。

【００３３】本実施例において、スイッチ回路２０のオ
ンオフのデューティ比を１００％として負荷トルクがτ
o の負荷を駆動した場合、電機子コイルＬu 〜Ｌw に供
給される駆動電流のデューティ比Ｄを１００％とする
と、電動機は回転速度Ｎm4（そのときの電源電圧で負荷
トルクτo に対して得られる最高回転速度）で回転す
る。スイッチ回路２０のオンオフのデューティ比を小さ
くしていって、図２の直線ロ→ハ→ニのように電源電圧
ＶB を低下させていくと、駆動電流のデューティ比が１
００％のときの回転速度はＮm3→Ｎm2→Ｎm1のように低
くなっていく。直流電源Ｂの出力電圧をそのままインバ
ータ回路３の電源電圧とした場合に、電動機の回転速度
をＮo として低速運転を行なわせるためには、駆動電流
のデューティ比Ｄo をＮo ／Ｎm4（駆動電流のデューテ
ィ比と回転速度とが比例する場合）とする必要があり、
駆動電流のデューティ比が小さくなり過ぎるという問題
が生じるが、図２の直線ロ→ハ→ニのように電源電圧Ｖ
B を低下させていくと、負荷トルクτo に対して回転速
度Ｎo で運転するために必要な駆動電流のデューティ比
Ｄo は、Ｎo ／Ｎm3→Ｎo ／Ｎm2→Ｎo ／Ｎm1のように
大きくなっていく。従って、定速運転時には、インバー
タ回路３の電源端子３ａに印加される電源電圧ＶB を運
転速度に見合った大きさまで低下させてやれば、電機子
コイルに供給される駆動電流のデューティ比を制御に適
した範囲の大きさとすることができ、負荷変動に対して
駆動電流のデューティ比の変化幅が不足する状態が生じ
るのを防いで制御性を良好にすることができる。

【００３４】例えば、図２に示した例において、トルク
τo を必要とする負荷に対して回転速度Ｎo で運転する
場合には、直線ニまたはハのような特性を得るように電
源電圧ＶB を設定すればよく、回転速度Ｎm1で運転する
場合には、直線ハまたはロのような特性が得られるよう
に電源電圧ＶB を設定すればよい。

【００３５】また上記のように、定速運転時（起動時以
外の定常運転時）にインバータ回路３の電源電圧を低く
してやると、励磁相を切り換える際に生じるトルクリッ
プルを小さくすることができるため、運転速度が低いと
きにトルクの低下が生じるのを防ぐことができ、低速運
転を安定に行なわせることができる。

【００３６】上記の実施例では、電動機の起動時にスイ
ッチ回路２０のオンオフのデューティ比を１００％とし
ているが、直流電源から電機子コイルに逆方向の駆動電
流（電動機を逆転させる極性の駆動電流）を流して電動
機に制動をかける際にも、スイッチ回路２０のオンオフ
のデューティ比を１００％とすることが好ましい。

【００３７】上記の実施例では、インバータ回路３の電
源端子に与えられている電源電圧ＶB をフィードバック
制御することにより、電源電圧ＶB の安定化を図ってい
るが、直流電源Ｂの電圧が安定な場合には、必ずしも電
源電圧ＶB をフィードバック制御する必要はなく、単に
電圧設定手段２３により設定された電圧を得るようにス
イッチ回路２０のオンオフのデューティ比を定めるよう
にしてもよい。

【００３８】上記の説明では、電源電圧ＶB を運転速度
に見合った値に段階的に変化させるようにしたが、電源
電圧ＶB を回転速度に応じて連続的に変化させるように
してもよい。

【００３９】また上記の実施例では、スイッチ回路２０
と、駆動部２１と、Ａ／Ｄ変換部２２と、電圧設定手段
２３と、電圧偏差検出手段２４と、デューティ比演算手
段２５と、ＰＷＭ制御部２６とにより電源電圧制御部を
構成したが、この電源電圧制御部は、直流電源の出力電
圧を分圧して複数の電圧を発生する分圧回路を設けて、
電動機の起動時には該分圧回路から得られる複数の電圧
の内の高い電圧を選択してインバータ回路の電源端子に
印加し、定速運転時には該分圧回路から得られる電圧の
内の低い方の電圧を選択してインバータ回路の電源端子
に印加するようにしてもよい。

【００４０】更に、直流電源の出力電圧をＰＷＭ制御し
て異なる出力電圧を発生する電源用ＩＣを複数個設け
て、該複数の電源用ＩＣにより得られる複数の電圧を運
転状況に応じて選択してインバータ回路の電源端子に印
加する構成をとることもできる。

【００４１】上記の実施例では、電圧設定手段２３が、
速度設定手段８により設定される回転速度に応じて電源
電圧ＶB の設定値を定めるようにしているが、速度検出
部７から得られる速度検出信号に応じて電源電圧ＶB の
設定値を定めるようにしてもよい。

【００４２】また上記の実施例では、操作量演算手段１
０が、Ａ／Ｄ変換部２２から得られる電源電圧ＶB の検
出値に応じて駆動電流のデューティ比を与える操作量を
演算するようにしているが、電圧設定手段２３により与
えられる電源電圧の設定値に応じて駆動電流のデューテ
ィ比を与える操作量を演算するようにしてもよい。

【００４３】以上、本発明の好ましい実施例につき説明
したが、本明細書に開示した発明の主な態様を挙げると
下記の通りである。

【００４４】（１） 駆動信号が与えられている間導通
するスイッチング素子を複数個ブリッジ接続して構成し
たブリッジ回路を有するインバータ回路を直流電源と直
流ブラシレス電動機の電機子コイルとの間に設けるとと
もに、該インバータ回路を通して電機子コイルに供給さ
れる駆動電流をパルス幅変調するＰＷＭ制御部を設け、
駆動電流のデューティ比を制御することにより前記電動
機の回転速度を設定回転速度に保つ定速運転を行なわせ
る直流ブラシレス電動機の速度制御方法において、前記
電動機を起動する際及び該電動機の電機子コイルに駆動
電流と逆方向の制動駆動電流を流して制動をかける際に
は前記インバータ回路の電源端子に印加される直流電源
電圧を所定の起動電流及び制動電流を流すために必要な
大きな値とし、前記電動機の定速運転時には前記直流電
源電圧を起動時及び制動時の値よりも低い値とすること
を特徴とする直流ブラシレス電動機の速度制御方法。

【００４５】（２） 駆動信号が与えられている間導通
するスイッチング素子を複数個ブリッジ接続して構成し
たブリッジ回路を有するインバータ回路を直流電源と直
流ブラシレス電動機の電機子コイルとの間に設けるとと
もに、該インバータ回路を通して電機子コイルに供給さ
れる駆動電流をパルス幅変調するＰＷＭ制御部を設け、
駆動電流のデューティ比を制御することにより前記電動
機の回転速度を設定回転速度に保つ定速運転を行なわせ
る直流ブラシレス電動機の速度制御方法において、前記
電動機を起動する際及び該電動機の電機子コイルに駆動
電流と逆方向の制動電流を流して該電動機に制動をかけ
る際には前記インバータ回路の電源端子に印加される直
流電源電圧を所定の起動電流及び制動電流を流すために
必要な大きな値とし、前記電動機の定速運転時には前記
直流電源電圧を起動時及び制動時の値よりも低く、かつ
運転速度に見合った値とするように前記直流電源電圧を
電動機の回転速度に応じて変化させることを特徴とする
直流ブラシレス電動機の速度制御方法。

【００４６】（３） 駆動信号が与えられている間導通
するスイッチング素子を複数個ブリッジ接続して構成し
たブリッジ回路を有し、直流電源と直流ブラシレス電動
機の電機子コイルとの間に設けられて該電機子コイルに
駆動電流を供給するインバータ回路と、前記電機子コイ
ルに供給される駆動電流の転流を行わせるべく、前記電
動機の回転子の回転角度位置を検出する位置検出器の出
力に応じて前記電機子コイルの励磁相を定めるための相
パターン信号を発生する相パターン出力手段と、前記相
パターン信号に応じて前記インバータ回路のスイッチン
グ素子に駆動信号を与えるインバータ駆動部と、前記直
流ブラシレス電動機の回転速度を検出する速度検出部
と、前記速度検出部により検出された回転速度と設定回
転速度との偏差を検出する速度偏差検出手段と、前記速
度偏差検出手段により検出された偏差を零にするために
前記電機子コイルに供給する必要がある駆動電流の値を
与える量を操作量として演算する操作量演算手段と、前
記直流電源からインバータ回路を通して電機子コイルに
供給される駆動電流の値を前記操作量演算手段が演算し
た操作量により与えられる値に等しくするように前記駆
動信号をパルス幅変調するインバータ用ＰＷＭ制御部と
を備え、前記相パターン出力手段と速度偏差検出手段と
操作量演算手段とをマイクロコンピュータにより実現し
て、前記電動機の回転速度を設定回転速度に保つ定速運
転を行わせる直流ブラシレス電動機の速度制御装置にお
いて、前記電動機を起動する際及び該電動機の電機子コ
イルに駆動電流と逆方向の制動電流を流して該電動機に
制動をかける際には、前記インバータ回路の電源端子に
与えられる直流電源電圧を起動電流及び制動電流を流す
ために必要な大きな値とし、定速運転時には前記直流電
源電圧を前記起動時及び制動時の値よりも低く、かつ運
転速度に見合った値とするように前記インバータ回路の
電源端子に与えられる直流電源電圧を電動機の運転状況
に応じて変化させる電源電圧制御部が設けられているこ
とを特徴とする直流ブラシレス電動機の速度制御装置。

【００４７】（４） 前記電源電圧制御部は、オン信号
が与えられている間オン状態を保つスイッチ素子を備え
て前記直流電源からインバータ回路の電源端子に与えら
れる電圧をオンオフするように設けられたスイッチ回路
と、前記スイッチ回路にオン信号を与えるスイッチ駆動
部と、前記インバータ回路の電源電圧の設定値を与える
電圧設定手段と、前記インバータ回路の電源端子に与え
られている実際の直流電圧の電圧値と前記電圧設定手段
により与えられる設定値との偏差を検出する電圧偏差検
出手段と、前記電圧偏差検出手段により検出された偏差
を零にするために必要な前記スイッチ回路のオンオフの
デューティ比を演算するデューティ比演算手段と、前記
デューティ比演算手段により演算されたデューティ比で
前記スイッチ回路のスイッチ素子をオンオフさせるよう
に前記スイッチ駆動部からスイッチ回路に与えられるオ
ン信号をパルス幅変調する電圧制御用ＰＷＭ制御部とを
備え、前記電圧設定手段は、電動機を起動する際及び該
電動機の電機子コイルに駆動電流と逆方向の制動電流を
流して該電動機に制動をかける際には、前記インバータ
回路の電源端子に与えられる直流電源電圧を起動電流及
び制動電流を流すために必要な値とし、定速運転時には
前記直流電源電圧を前記起動時及び制動時の値よりも低
く、かつ運転速度に見合った値とするように前記電圧の
設定値を電動機の運転状況に応じて変化させることを特
徴とする上記３項に記載の直流ブラシレス電動機の速度
制御装置。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、インバ
ータ回路の電源端子に印加される電源電圧を制御する電
源電圧制御部を設けて、低速運転時にインバータ回路の
電源端子に印加される電源電圧を起動時の値よりも低く
するようにしたので、励磁相を切り替える際に生じるト
ルクリップルを小さくすることができる。従って低速運
転時にトルクが不足する状態が生じるのを防ぐことがで
き、低速運転を安定に行わせることができる。

【００４９】また本発明によれば、定速運転時の電源電
圧を運転速度に見合った低い値にすると、低速運転時に
駆動電流のデューティ比が小さくなり過ぎるのを防い
で、負荷変動に対する駆動電流のデューティ比の変化幅
が小さくなり過ぎるのを防ぐことができるため、制御性
を良好にして負荷変動に伴う速度変動を少なくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示した構成図である。

【図２】図１の実施例の速度制御装置を用いた場合の電
動機の回転速度と負荷トルクとの関係を、インバータ回
路の電源電圧をパラメータにとって示した線図である。

【図３】従来の速度制御装置の構成を示した構成図であ
る。

【図４】ブラシレス直流電動機の位置検出器の出力と励
磁相を定める相パターン信号との関係を示した波形図で
ある。

【図５】従来の速度制御装置による場合の電動機の回転
速度と負荷トルクとの関係を示した線図である。

【符号の説明】

１ ブラシレス直流電動機 ２ 負荷 ３ インバータ回路 ４ マイクロコンピュータ ５ 相パターン出力手段 ６ インバータ駆動部 ７ 速度検出部 ８ 速度設定手段 ９ 速度偏差検出手段 １０ 操作量演算手段 １１ ＰＷＭ制御部 ２０ スイッチ回路 ２１ スイッチ駆動部 ２２ Ａ／Ｄ変換部 ２３ 電圧設定手段 ２４ 電圧偏差検出手段 ２５ デューティ比演算手段 ２６ ＰＷＭ制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動信号が与えられている間導通するス
   イッチング素子を複数個ブリッジ接続して構成したブリ
   ッジ回路を有するインバータ回路を直流電源と直流ブラ
   シレス電動機の電機子コイルとの間に設けるとともに、
   該インバータ回路を通して電機子コイルに供給される駆
   動電流をパルス幅変調するＰＷＭ制御部を設け、駆動電
   流のデューティ比を制御することにより前記電動機の回
   転速度を設定回転速度に保つ定速運転を行なわせる直流
   ブラシレス電動機の速度制御方法において、 前記電動機の起動時には前記インバータ回路の電源端子
   に印加される直流電源電圧を所定の起動電流を流すため
   に必要な値とし、前記電動機の定速運転時には前記直流
   電源電圧を起動時の値よりも低い値とすることを特徴と
   する直流ブラシレス電動機の速度制御方法。
2. 【請求項２】 駆動信号が与えられている間導通するス
   イッチング素子を複数個ブリッジ接続して構成したブリ
   ッジ回路を有するインバータ回路を直流電源と直流ブラ
   シレス電動機の電機子コイルとの間に設けるとともに、
   該インバータ回路を通して電機子コイルに供給される駆
   動電流をパルス幅変調するＰＷＭ制御部を設け、駆動電
   流のデューティ比を制御することにより前記電動機の回
   転速度を設定回転速度に保つ定速運転を行なわせる直流
   ブラシレス電動機の速度制御方法において、 前記電動機の起動時には前記インバータ回路の電源端子
   に印加される直流電源電圧を所定の起動電流を流すため
   に必要な値とし、前記電動機の定速運転時には前記直流
   電源電圧を起動時の値よりも低く、かつ運転速度に見合
   った値とするように前記直流電源電圧を電動機の回転速
   度に応じて変化させることを特徴とする直流ブラシレス
   電動機の速度制御方法。
3. 【請求項３】 駆動信号が与えられている間導通するス
   イッチング素子を複数個ブリッジ接続して構成したブリ
   ッジ回路を有し、直流電源と直流ブラシレス電動機の電
   機子コイルとの間に設けられて該電機子コイルに駆動電
   流を供給するインバータ回路と、前記電機子コイルに供
   給される駆動電流の転流を行わせるように前記インバー
   タ回路のスイッチング素子に駆動信号を与えるインバー
   タ駆動部と、前記直流ブラシレス電動機の回転速度を検
   出する速度検出部と、前記速度検出部により検出された
   回転速度と設定回転速度との偏差を検出する速度偏差検
   出手段と、前記速度偏差検出手段により検出された偏差
   を零にするために前記電機子コイルに供給する必要があ
   る駆動電流の値を与える量を操作量として演算する操作
   量演算手段と、前記直流電源からインバータ回路を通し
   て電機子コイルに供給される駆動電流の値を前記操作量
   演算手段が演算した操作量により与えられる値に等しく
   するように前記駆動信号をパルス幅変調するインバータ
   用ＰＷＭ制御部とを備えて、前記電動機の回転速度を設
   定回転速度に保つ定速運転を行なわせる直流ブラシレス
   電動機の速度制御装置において、 前記電動機の起動時には前記インバータ回路の電源端子
   に与えられる直流電源電圧を起動電流を流すために必要
   な値とし、定速運転時には前記直流電源電圧を前記起動
   時の値よりも低く、かつ運転速度に見合った値とするよ
   うに前記インバータ回路の電源端子に与えられる直流電
   源電圧を電動機の運転状況に応じて変化させる電源電圧
   制御部が設けられていることを特徴とする直流ブラシレ
   ス電動機の速度制御装置。
4. 【請求項４】 前記電源電圧制御部は、 オン信号が与えられている間オン状態を保つスイッチ素
   子を備えて前記直流電源からインバータ回路の電源端子
   に与えられる電圧をオンオフするように設けられたスイ
   ッチ回路と、 前記スイッチ回路にオン信号を与えるスイッチ駆動部
   と、 前記インバータ回路の電源電圧の設定値を与える電圧設
   定手段と、 前記インバータ回路の電源端子に与えられている実際の
   直流電圧の電圧値と前記電圧設定手段により与えられる
   設定値との偏差を検出する電圧偏差検出手段と、 前記電圧偏差検出手段により検出された偏差を零にする
   ために必要な前記スイッチ回路のオンオフのデューティ
   比を演算するデューティ比演算手段と、 前記デューティ比演算手段により演算されたデューティ
   比で前記スイッチ回路のスイッチ素子をオンオフさせる
   ように前記スイッチ駆動部からスイッチ回路に与えられ
   るオン信号をパルス幅変調する電圧制御用ＰＷＭ制御部
   とを備え、 前記電圧設定手段は、電動機の起動時には前記インバー
   タ回路の電源端子に与えられる直流電源電圧を起動電流
   を流すために必要な値とし、定速運転時には前記直流電
   源電圧を前記起動時の値よりも低く、かつ運転速度に見
   合った値とするように前記電圧の設定値を電動機の運転
   状況に応じて変化させることを特徴とする請求項３に記
   載の直流ブラシレス電動機の速度制御装置。