WO1996009689A1

WO1996009689A1 - Brushless dc motor that starts stably

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Publication number: WO1996009689A1
Application number: PCT/JP1995/001794
Authority: WO
Inventors: Taizou Kimura
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1994-09-20
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 1996-03-28
Anticipated expiration: 1997-03-20
Also published as: DE69513946T2; EP0735663A4; EP0735663A1; JP3546482B2; AU3399795A; US5834911A; GR3032111T3; JPH0898580A; CN1138392A; EP0735663B1; DE69513946D1; AU707423B2; ES2141377T3; CN1069462C; MY114530A

Description

明細書安定した起動ができるブラシレス DCモータ技術分野

この発明は、起動時に、強制的に回転子に回転磁界を与えて、回転子を回転させた後、電機子コイルに誘起された誘起電圧に基づいて、電機子コィルの電圧パターンの切り換えを行うブラシレス DCモータに関する。

背景技術

従来、ブラシレス DCモータとしては、特公平 5— 72197号に記載のものがある。このブラシレス DCモータは、図 35に示すように、複数極の永久磁石を有する回転子 70と、 3相 Y結線された電機子コイル 71 a, 71 b, 7 lcを有する固定子 71と、上記電機子コイル 7 la, 71 b, 7 lcに並列状態で 3相 Y結線された抵抗 72a, 72b, 72cからなる抵抗回路 72と、上記電機子コイル 7 la, 7 lb, 71 cに対する回転子 70の相対的な回転位置を検出する回転位置検出器 73と、上記回転位置検出器 7 3からの回転子 70の回転位置を表わす位置信号を受けて、電機子コイル 71 a, 71 b, 7 lcに対する電圧パターンを切り換えるスィツチング信号を出力するマイクロコンピュータ 74と、上記マイクロコンピュータ 74 からのスィツチング信号を受けて、電機子コイル 7 la.7 lb, 7 lcの電圧パターンを切り換え制御する転流制御信号を出力するベース駆動回路 7 5と、上記ベース駆動回路 75からの転流制御信号を受けて、電機子コィノレ 7 la, 7 lb, 71 cの電圧パターンを切り換えるィンバータ部 80とを備えている。

上記ィンバータ部 80は、直流電源 76の正極側にスィツチ 77を介して夫々接続された 3つのトランジスタ 80 a, 8 Ob, 8 Ocと、直流電源 7 6の負極側に夫々接続された 3つのトランジスタ 8 Od, 8 Oe, 8 Ofとから構成されている。上記トランジスタ 80 aとトランジスタ 80 dのコレクタを互いに接続し、トランジスタ 8 Obとトランジスタ 80 eのコレクタを互いに接続し、トランジスタ 80 cとトランジスタ 8 Ofのコレクタを互いに接続している。上記トランジスタ 80a， 80dの互いに接続された部分に U相の電機子コイル 7 laを接続し、トランジスタ 80b, 80eの互いに接続された部分に V相の電機子コイル 71 bを接続し、トランジスタ 80 c， 8 Ofの互いに接続された部分に W相の電機子コイル 7 lcを接続している _c そして、上記ベース駆動回路 75からの転流制御信号をィンバータ部 80 の各トランジスタ 80 a〜 8 Ofのベースに夫々入力している。

また、上記回転位置検出器 73は、上記抵抗回路 72の中性点の電圧 V_M と電機子コイル 7 la, 7 lb, 71 cの中性点の電圧 V_Nとが入力され、抵抗回路 72の中性点と電機子コイル 7 la, 71b, 7 lcの中性点との電位差を表わす電位差信号 V_MNを出力する差動増幅器 81と、上記差動増幅器 8 1からの電位差信号 V_MNを受けて、その電位差信号 V_MNを積分する積分器 82と、上記積分器 82からの電位差信号 V_MNを積分した積分信号を受けて、位置信号を出力する零クロスコンパレータ 83とを備えている。また、コンパレータ 84は、上記電機子コイル 7 lcの両端が入力端子に夫々接続され、誘起電圧 E_wの極性を表わす信号をマイクロコンピュータ 74に出力する。

上記構成のブラシレス DCモータにおいて、インバータ部 80からの各 U相， V相, W相のモータ端子電圧を Vu, Vv, Vw、電機子コイル 7 la, 7 lb, 7 lcの各 U相， V相， W相の誘起電圧を Eu, Ev. Ewとすると、抵抗回路 72の中性点の ¾1圧 V_Mと電機子コイル 7 la, 71b, 7 lcの中性点の電圧 V_Nは、

VN = (l/3){(Vu-Eu) + (Vv-Ev) + (Vw-E_w)}

となる。したがって、上記抵抗回路 72の中性点と電機子コイル 7 la, 7 lb, 7 lcの中性点との電位差信号 V_MNは、

VMN = VM-VN = (l/3)(Eu+Ev+Ew)

となり、電機子コイル 7 la, 7 lb, 71 cの誘起電圧 E u, E _v. Ewの和に比例する。

上記電機子コイル 7 la, 7 lb, 7 lcの誘起電圧 E_u, Ev, Ewは、 180 deg毎に位相の異なる台形状の波形となり、電位差信号 V_MNは、誘起電圧 Eu, Ev, Ewに対して 3倍の基本波周波数成分を有する略三角波となる。この電位差信号 V_MNの三角波のピーク点が電圧パターンの切り換え点となる。上記積分器 82は、差動増幅器 8 1からの電位差信号 VMNを積分して、略正弦波状の積分信号 J V_MNdtを出力する。そして、上記零クロスコンパレータ 83は、積分信号 V_MNdtのゼロクロス点を検出して、位置信号をマイクロコンピュータ 74に出力する。すなわち、この電位差信号 V_MNのピーク点は、回転速度によって振幅が変動するため、電位差信号 V_MNを積分して、ゼロクロス点を検出するようにしているのである。上記位置信号は、上記固定子 71の電機子コイル 7 la.71b, 7 lcに対する回転子 7 0の相対的な位置を示すものである。次に、上記マイクロコンピュータ 7 4は、零クロスコンパレータ 83からの位置信号を受けて、ベース駆動回路 75にスィツチング信号を出力する。上記ベース駆動回路 75は、マイクロコンピュータ 74からのスィツチング信号を受けて、ィンバータ部 8 0の各トランジスタ 80a〜8 Ofのベースに転流制御信号を出力する。そして、上記インバータ部 80の各トランジスタ 80a〜 8 Ofは、順次オンオフして、電機子コイル 7 la, 7 lb, 71 cに対する電圧パターンを切り換える。

こうして、上記ブラシレス DCモータは、電機子コイル 7 la, 7 lb, 7 lcの誘起電圧 Eu. Ev, Ewより回転子 70の回転位置を表わす位置信号を検出して、インバータ部 80は、その位 {E信号によって電機子コイル 71 a, 7 lb, 7 lcの電圧パターンの切り換えを行う。

また、このブラシレス DCモータの起動時は、電機子コイル 7 la, 71 b, 7 lcの特定相に対して励磁電流を所定時間供給して、回転子 70の永久磁石と固定子 71との間に働く吸引力により、回転子 70が安定点に収束しょうとして、安定点を中心とした減衰振動を起こす。このとき、振動している回転子 70が回転させたい方向と同じ方向の速度をもっていれば、回転位置検出器 73の位置信号に基づいて、電機子コイル 7 la, 71b.7

1 cの電圧パターンを切り換えて回転子 70を回転させる位置検出運転を行う。

ところが、空気調和機等を駆動する場合は、モータ巻線が最大 200V となるため、コンパレータ 84に入力する電機子コイル 7 lcの誘起電圧 Ewを抵抗等により分圧して小さくする必要がある。このため、起動時における低速回転領域では、誘起電圧 Ewのレベルが小さいので、コンパレ一夕 84で誘起電圧 E_wの極性を判別することが困難となる。しかも、負荷が圧縮機等では起動時に残差圧や軸の摩擦のために負荷トルクが存在したり、冷媒液.溷滑油による粘性抵抗があるため、回転子 70が滅衰振動を起こさない可能性が高く、起動できない場合があり、制御信頼性の面で非常に問題が大きい。

そこで、もう一つのブラシレス DCモータとして、図 36に示すように、位置検出運転が可能となるまで、誘起電圧が大きくなるように起動時にィンバータ出力電圧と出力周波数を所定のパターンで増加する同期運転を行つており、図 3 7に示すように、圧縮機の差圧や電源電圧の変動によっても、十分な回転トルクが得られ安定に加速できるようにィンバータ出力の電圧を十分高くして加速し、位置検出運転に切り換える必要がある（特公平 1 一 5 4 9 6 0号公報参照)。

し力、し、上記技術は、上記特公平 1一 5 4 9 6 0号公報に記載している位置検出手段でのみ有効で、今回の新技術で使用した位置検出手段では、以下に示す課題があった。

図 3 8は上記ィンバータ出力電圧と出力周波数を所定のパタ一ンで增加させて、同期運転を行うブラシレス D Cモータにおいて、インバータ出力の周波数が 1 2 Hzで無負荷のときのインバータ出力電圧に対する回転位置検出器 Ί 3の積分器 8 2の積分信号の特性を示し、図 3 9はィンバータ出力の周波数が 2 0 Hzで無負荷のときのィンバータ出力電圧に対する積分信号の特性を示している。上記積分器 8 2の積分信号は、インバータ出力電圧が高くなるに従って小さくなり、ィンバータ出力電圧の範囲 B , , B ₂ において、電位差信号を積分した積分信号のレベルの安定な範囲、すなわちその電位差信号に基づいて位置検出運転が可能な範囲は Aとなる。なお、図 3 8 , 3 9の積分信号の電圧はピーク点からゼロ点までの電圧を示す。また、上記位置検出運転が可能な範囲 Bい B ₂の夫々の下限よりインバータ出力電圧が低い場合は、トルク不足により脱調する。

また、図 4 0は図 3 8におけるインバー夕出力電圧 1 0 Vのときのモータ電流と安定な積分信号の波形を示し、図 4 1は図 3 8におけるインバー夕出力電圧 2 0 Vのときのモータ電流と不安定な積分信号の波形を示している。また、図 4 2は図 3 9におけるィンバータ出力電圧 1 5 Vのときのモータ電流と安定な積分信号の波形を示し、図 4 3は図 3 9におけるインバータ出力電圧 2 7 Vのときのモータ電流と不安定な積分信号の波形を示している。なお、図 4 0 ,図 4 1 .図 4 2 ,図 4 3の横軸（時間軸）は 2 O mse cZ目盛である。このように、上記ブラシレス D Cモータは、起動時に回転トルクを大きくし、安定に加速しょうとして、インバータ出力の電圧を大きくすると、電機子コイル 7 l a, 7 l b, 7 l cと抵抗回路 7 2の中性点の電位差信号が小さく不安定な状態になり、同期運転から位置検出運転への切り替えが失敗するという欠点がある。

また、図 4 4に示すように、負荷が小から大に変動すると、インバー夕出力電圧に対する積分信号の特性を表わす略直線は、矢印 Rの方向に略平行移動する。したがって、電位差信号を積分した積分信号のレベルの安定な範囲、すなわちその電位差信号に基づいて位置検出運転が可能な範囲は Aとなるインバータ出力電圧の範囲は、 B ₃より全体にィンバータ出カ電圧の高い側の B ₄に変化すると共に、トルク不足の範囲は、 N】より上限のィンバータ出力電圧が広い N ₂となる。

また、図 4 5に示すように、負荷が一定で電源電圧が変動した場合に、所定のィンバータ出力電圧を得るためには、転流制御信号を PWM (パノレス幅変調）信号とし、そのデューティ比を変えなければならない。すなわち、電源電圧が標準のときに比べて大きくなると、デューティ比を小さくして、インバータ出力電圧が上昇しないようにする一方、電源電圧が標準のときに比べて小さくなると、デューティ比を大きくして、インバータ出力電圧が下降しないようにする必要がある。しかし.ながら、電源電圧に応じてィンバータ出力電圧を変えるための手段を備えていない場合、電源電圧の変動によりインバータ出力電圧が変動するため、積分信号の特性が変動することになる。

このように、負荷トルク，電源電圧変動により電位差信号が変動するので、その変動に応じてインバータ出力電圧を設定しなければならず、予めィンバータ出力電圧を電位差信号が安定な状態になるように設定しておくことができないという問題がある。

発明の開示

そこで、この発明の目的は、負荷トルク，電源電圧の変動によらず、起動時の同期運転から位置検出運転への切り替えが確実にできるブラシレス

D Cモータを提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明は、複数極の磁石を有する回転子と、 3相 Y結線された電機子コイルを有する固定子と、上記電機子コイルに対して並列状態で 3相 Y結線された抵抗回路と、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差に基づいて、上記回転子と上記固定子との相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段と、上記回転位置検出手段からの上記位置信号に基づいて、上記電機子コィルの電圧パターンを切り替えるインバー夕部とを備えたブラシレス D C モータにおいて、起動時に上記ィンバータ部のィンバータ出力の電圧および周波数を所定のパターンに基づいて出力する同期運転制御手段と、上記回転位置検出手段からの上記位置信号に基づいて、上記ィンバ一タ部のィンバータ出力を制御する位置検出運転制御手段と、上記同期運転制御手段により上記ィンバータ部が同期運転状態のとき、上記回転位置検出手段からの上記位置信号を使用する位置検出運転が可能か否かを判別する判別手段と、上記判別手段が上記位置検出運転が可能であると判別すると、上記ィンバータ部の制御を上記同期運転制御手段から上記位置検出運転制御手段に切り替える運転切替手段とを備えたことを特徴とするブラシレス D C モータを提供する。

この構成によれば、起動開始時、上記同期運転制御手段により上記インバータ部からのィンバータ出力の電圧および周波数を所定のパターンに基づいて出力し、上記所定のパターン出力終了後、同期運転状態において、上記判別手段は、回転位置検出手段からの位置信号に基づく位置検出運転が可能か否かを判別する。例えば、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす電位差信号が安定すると、その電位差信号に基づく位置信号も安定とするので、上記電位差信号が安定しているか否かを判別することによって、位置信号による位置検出運転ができるか否かを判別するのである。そして、上記判別手段が位置検出手段による位置検出運転が可能であると判別すると、運転切替手段は、同期運転制御手段から位置検出運転制御手段に切り換える。そして、上記位置検出運転制御手段は、回転位置検出手段からの位置信号に基づいて、インバータ部のィンバータ出力を制御する。

したがって、起動時の同期運転から位置検出運転への切り替えが確実にでき、上記電位差信号が不安定なことに起因する脱調を防止できる。

—実施例に係るブラシレス D Cモータでは、上記同期運転制御手段により上記ィンバータ部のィンバータ出力の電圧および周波数を上記所定のパターンに基づいて出力して、上記所定のパターン出力後、上記判別手段が上記位置検出運転が可能でないと判別すると、上記同期運転制御手段は、上記判別手段が上記位置信号に基づく位置検出運転が可能であると判別するまで、上記ィンバータ部のィンバータ出力の電圧 Vと周波数 Fの比 V/ Fを下げるようにしている。

したがって、起動時に上記同期運転制御手段により所定のパターン出力後、回転位置検出手段からの位置信号に基づく位置検出運転が可能となるまで、同期運転制御手段は、インバータ出力の電圧 Vと周波数 Fの比 Fを下げるので、起動時に負荷の大小や電源電圧の変動により電位差信号が安定する範囲が変動しても、同期運転から位置検出運転に確実に切り替えることができる。

—実施例に係るブラシレス D Cモータでは、上記判別手段は、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との上記電位差が所定値以上か否かを判定するレベル判定手段を備えて、上記レベル判定手段が上記電位差が上記所定値以上であると判定すると、上記位置検出運転が可能であると判別する。

したがって、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差信号が安定する値に上記所定値を設定して、上記電位差が上記所定値以上のとき、上記電位差信号が安定し、電位差信号に基づく上記回転位置検出手段からの位置信号も安定していると判別できるようにすることによつて、上記位置信号に基づく位置検出運転が可能であると判別できる。

—実施例に係るブラシレス D Cモータでは、上記レベル判定手段は、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を表わす信号を整流する整流手段と、上記整流手段からの整流された信号を平滑にする平滑手段と、上記平滑手段からの平滑にされた信号と所定の基準値とを比較する平滑信号比較手段とを備えている。そして、上記平滑信号比較手段が上記平滑手段からの平滑にされた信号と上記基準値とを比較して、上記平滑にされた信号が上記基準値を越えると、上記電位差が上記所定値以上であると判定する。なお、上記整流手段は、上記電位差を表わす信号を全波整流してもよく、半波整流してもよい。

したがって、上記レベル判定手段の整流手段,平滑手段および平滑信号比較手段によって、上記電位差を表わす信号が整流され平滑にされた信号が上記基準値を越えたとき、上記電位差が所定値以上であると判定でき、電位差を表わす信号に基づく位置信号が安定していると判断できる。

一実施例に係るブラシレス D Cモータでは、上記レベル判定手段は、上記電機子コィルの中性点と上記抵抗回路の中性点との上記電位差を表わす信号と所定の基準値とを比較する電位差信号比較手段を備えている。そして、上記電位差信号比較手段が上記電位差信号と上記基準値とを比較して得られる丄記電位差信号比較手段の出力信号が所定のバターンであるとき、上記電位差が上記所定値以上であると判定する。例えば、上記電位差信号比較手段の出力信号のパルスが所定の間隔で所定パルス数以上連続する場合、レベル判定手段は、上記電位差が上記所定値以上であると判定する。したがって、上記電位差が上記所定値以上であると判定でき、電位差を表わす信号に基づく位置信号が安定していると判断できる。

—実施例に係るブラシレス D Cモータでは、上記レベル判定手段は、上記電機子コィルの中性点と上記抵抗回路の中性点との上記電位差を表わす信号とヒステリシスコンパレータのヒステリシス特性に基づく所定の基準値とを比較して得られる上記ヒステリシスコンパレータの出力信号が所定のパターンであるとき、上記電位差が上記所定値以上であると判定する。

したがって、上記ヒステリシスコンパレータのヒステリシス特性に基づく基準値を上記電位差を判定する上記所定値に相当する値にすることによつて、上記レベル判定手段は、上記ヒステリシスコンパレータの出力信号が所定のパターンであるとき、上記電位差が上記所定値以上であると判定できる。また、上記ヒステリシスコンパレータによって、全波整流回路ゃ複数のコンパレータを用いることなく、簡単にレベル判定手段を構成することができる。

—実施例に係るブラシレス D Cモータでは、上記判別手段は、上記回転位置検出手段からの位置信号と上記ィンバータ部のィンバータ出力が所定の関係を有するか否かを比較する位置信号モード比較手段を備えている。例えば、上記位置信号モード比較手段は、インバータ出力の電圧パターンの切り換わり点と位置信号の Hレベル. Lレベルの対応が複数回連続して —致するかどうか比較し、または上記インバータ出力の電圧パターンの切り換わり点と位置信号の切り換わり点の位相が所定の範囲内であるか比較する。そして、上記位置信号モード比較手段が上記位置信号と上記インバ一夕出力を比較して、上記位置信号と上記インバータ出力が所定の関係を有するときに、上記位置検出運転が可能であると判別する。

したがって、上記位置信号モード比較手段によって、上記位置信号と上記ィンバータ出力が所定の関係を有するとき、上記回転位置検出手段からの位置信号が安定して、位置検出運転が可能であると判別できる。

—実施例に係るブラシレス D Cモータでは、上記判別手段は、上記位置信号の周期の値と上記ィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値との差の絶対値が所定値以下か否かを比較する位置信号周期比較手段を備えている。そして、上記位置信号周期比較手段が上記位置信号の周期の値と上記ィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値との差の絶対値が上記所定値以下のとき、上記位置検出運転が可能であると判別する。一方、上記判別手段は、位置信号の周期の値とインバ一夕出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値との差の絶対値が所定値より大きいとき、位置検出運転ができないと判別する。

したがって、上記位置信号周期比較手段によって、上記電位差信号に基づく位置信号が安定しているかどうかを判断できる。

一実施例に係るブラシレス D Cモータでは、上記回転位置検出手段は、上記電機子コイルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差を検出して、電位差信号を出力する電位差検出手段と、上記電位差検出手段からの上記電位差信号を積分して、積分信号を出力する積分手段と、ヒステリシス特性を有し、上記積分手段からの上記積分信号と所定の基準値とを比較して、上記位置信号を出力するヒステリシスコンパレータとを備えている。したがって、上記回転位置検出手段は、位置信号を検出すると共に、ヒステリシスコンパレータによって、上記電位差が所定値以上であると判定でき、電位差信号に基づく位置信号が安定していると判断できる。しがって、上記回転位置検出手段に電位差が所定値以上か否かを比較する手段を備えて、別に電位差信号のレベルを判定する手段を必要としないため、コストを低減できる。

—実施例に係るブラシレス D Cモータでは、上記判別手段は、上述の実施例のレベル判定手段と位置信号モード比較手段と位置信号周期比較手段とのうちの少なくとも二つを備えている。そして、上記レベル判定手段における上記電機子コィルの中性点と上記抵抗回路の中性点との電位差が所定値以上であるという条件と、上記位置信号モード比較手段における上記回転位置検出手段からの位置信号と上記ィンバータ部のィンバータ出力が所定の関係を有するという条件と、上記位置信号周期比較手段における上記位置信号の周期の値とィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値との差の絶対値が所定値以下であるという条件のうちの少なくとも二つの条件を満足するとき、上記判別手段は、位置信号による位置検出運転が可能であると判別する。

したがって、負荷変動や電源電圧変動がある場合も、上記電位差を表わす信号の変動に応じて、上記位置検出運転が可能であると判別でき、同期運転から位置検出運転に確実に切り替えることができる。

図面の簡単な説明

図 1はこの発明の第 1実施例のブラシレス D Cモータの構成図である。図 2は上記ブラシレス D Cモータのマイクロコンピュータの構成図である。図 3は上記ブラシレス DCモータのレベル検出器の回路図である。

図 48, 4 40, 4£, 4?, 40. 41, ， 4レ 4 M, 4N, 40, 4 Pは上記ブラシレス DCモータの各部の信号を示す図であ

図 5 A, 5 B, 5 C, 5 Dは上記ブラシレス DCモータのレベル判定のみによる位置検出運転切り替えを示す図である。

図 6A.6 B.6 Cは上記ブラシレス DCモータのモード比較のみによる位置検出運転切り替えを示す図である。

図 7 A， 7 B, 7 C, 7 Dは上記ブラシレス D Cモータのレベル判定とモ一ド比較による位置検出運転切り替えを示す図である。

図 8は上記マイクロコンピュー夕の同期運転の割込処理を示すフローチヤ一トである。

図 9は上記マイクロコンピュータの位置検出運転の割込処理を示すフ口一チヤ一トである。

図 10は上記マイクロコンピュータの位相補正タイマのタイマ割り込みによる割込処理を示すフローチヤ一トである。

図 11は上記ブラシレス DCモータの起動時におけるインバータ出カ電圧，ィンバータ周波数の変化を示す図である。

図 12は上記ブラシレス DCモータの起動時において、加速停止後にィンバータ出力電圧を低下させた場合のィンバータ出力電圧，ィンバ一夕周波数の変化を示す図である。

図 13はこの発明の第 2実施例のブラシレス DCモータの構成図である。図 14は上記ブラシレス D Cモータのマイクロコンピュータの構成図である。

図 15は上記ブラシレス DCモータのレベル判定器の回路図である。図 16A, 16B.16C.16Dは図 15のレベル判定器を用いた場合の各部の信号を示す図である。

図 17は上記マイクロコンピュー夕の同期運転の割込処理を示すフ口一チヤ一トである。

図 18は上記マイクロコンピュータの位置検出運転の割込処理を示すフローチャー卜である。

図 19は上記マイクロコンピュータの位相補正タイマの割り込みによる割込処理を示すフローチヤ一トである。

図 20はこの発明の第 3実施例のブラシレス D Cモータのレベル検出器の回路図である。

図 21 A, 21 B, 21 C, 21D, 21 Eは図 20のレベル判定器を用いた場合の各部の信号を示す図である。

図 22はこの発明の第 4実施例のブラシレス DCモータのレベル検出器の回路図である。

図 23は上記ブラシレス D Cモータのマイクロコンピュータの榷成図でめる。

図 24A, 24B, 24C.24D, 24E， 24 Fは上記ブラシレス DC モータのレベル検出器の各部の信号を示す図である。

図 25A, 25B, 25C, 25D， 25E, 25F, 25G, 25 Hは上記ブラシレス DCモータの周期比較部による位置信号の周期と波形タイマの周期との比較を表わす図である。

図 26は上記マイクロコンピュータの同期運転の割込処理を示すフ口一チャートである。

図 27は上記マイクロコンピュータの位置検出運転の割込処理を示すフローチャートである。図 2 8は上記マイクロコンピュータの位相補正タイマの割り込みによる割込処理を示すフローチヤ一トである。

図 2 9はこの発明の第 5実施例のブラシレス D Cモータの位置検出回路の回路図である。

図 3 0は上記ブラシレス D Cモータのマイクロコンピュータの構成図で ¾る。

図 3 1 A, 3 1 B , 3 1 C , 3 1 Dは上記位置検出回路の各部の信号を示す図である。

図 3 2は上記マイクロコンピュー夕の同期運転の割込処理を示すフ口一チャートである。

図 3 3は上記マイクロコンピュータの位置検出運転の割込処理を示すフローチャートである。

図 3 4は上記マイクロコンピュータの位相補正タイマの割り込みによる割込処理を示すフローチヤ一卜である。

図 3 5は従来のブラシレス D Cモータの構成図である。

図 3 6は上記ブラシレス D Cモータの起動時のィンバータ周波数とインバータ出力電圧との関係を示す図である。

図 3 7は上記ブラシレス D Cモータの起動時におけるィンバータ出力電圧，ィンバ一タ周波数の変化を示す図である。

図 3 8は上記ブラシレス D Cモータにおいて、ィンバー夕周波数 1 2 Hz で無負荷時のィンバ一夕出力電圧に対する積分信号の特性を示す図である。図 3 9は上記ブラシレス D Cモータにおいて、ィンバ一夕周波数 2 O Hz で無負荷時のインバータ出力電圧に対する積分信号の特性を示す図である。図 4 0は上記ブラシレス D Cモータにおいて、ィンバータ周波数 1 2 Hz でィンバ一夕出力電圧 1 0 Vのときのモータ電流,積分信号の波形を示す図である。

図 41は上記ブラシレス DCモータにおいて、ィンバ一夕周波数 12 Hz でィンバ一夕出力鴛圧 20Vのときのモータ電流,積分信号の波形を示す図である。

図 42は上記ブラシレス DCモータにおいて、ィンバータ周波数 20 Hz でィンバータ出力電圧 15 Vのときのモータ電流，積分信号の波形を示す図である。

図 43は上記ブラシレス DCモータにおいて、インバータ周波数 20Hz でィンバー夕出力電圧 27 Vのときのモータ電流,積分信号の波形を示す図である。

図 44は上記ブラシレス DCモータにおいて、負荷の大小に応じてィンバー夕出力電圧に対する積分信号の電圧特性の変化を示す図である。

図 45は上記ブラシレス DCモータにおいて、ィンバータ出力電圧に対する積分信号の電圧特性と、そのィンバータ出力電圧に対応する電源電圧変動時のスィツチング信号の PWMのデューティ比を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、この発明のブラシレス DCモータを実施例により詳細に説明する。 (第 1実施例）

図 1はこの発明の第 1実施例のブラシレス DCモータの構成を示しており、 1は電機子コイル la, lb, lcが Y結線され、複数の永久磁石を有する回転子 10を回転磁界により回転させる固定子、 2は上記電機子コイル la, lb, lcに並列状態に接続され、抵抗 2a, 2b, 2cを Y結線した抵抗回路、 3は上記抵抗回路 2の中性点の重圧 V_Mと電機子コイル la， lb, lcの中性点の電圧 V_Nに基づいて、回転子 10の相対的な位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段としての回転位置検出器、 4は上記回転位置検出器 3からの位置信号を受けて、スィツチング信号を出力するマイク口コンピュータ、 5は上記マイクロコンピュータ 4からのスィッチング信号を受けて、転流制御信号を出力するベース駆動回路である。上記べース駆動回路 5からの転流制御信号をィンバータ部 20に夫々接続している。なお、上記固定子 1と回転子 10でモータ部 11を構成している。上記回転位置検出器 3は、増幅器 I C1の非反転入力端子に抵抗回路 2 の中性点の電圧 V_Mを入力すると共に、増幅器 I C1の反転入力端子に抵抗を介してグランド GNDを接続し、増幅器 I C1の出力と反転入力端子との間に抵抗 R₂を接続した差動増幅器 31と、上記差動増幅器 31の出力に一端が接続された抵抗 R₃とその抵抗 R₃の他端とグランド GNDとの間に接続されたコンデンサとからなる積分器 32と、上記積分器 32 の抵抗 R₃の他端と非反転入力端子が接続され、反転入力端子にグランド GNDが接続された増幅器 I C2からなるクロスコンパレータ 33とを備えている。そして、上記電機子コイル la, lb, lcの中性点は、グランド G N Dと抵抗 R ,を介して差動増幅器 31の反転入力端子に接続されているので、差動増幅器 31は、抵抗回路 2の中性点の電圧 V_Mと電機子コィノレ la, lb, lcの中性点の電圧 V_Nとの電位差信号 V_MNを検出する。また、上記ブラシレス DCモータは、回転位置検出器 3の積分器 32からの積分信号を受けて、レベル検出信号をマイクロコンピュータ 4に出力するレべル検出器 34を備えている。

また、上記インバータ部 20は、直流電源 9の正極側に夫々接続された 3つのトランジスタ 20a， 20 b.20 cと、直流電源 9の負極側に夫々接続された 3つのトランジスタ 20d, 20e, 20 fとから構成されている。上記トランジスタ 20aのエミッ夕とトランジスタ 20dのコレクタを互いに接続し、トランジスタ 2 Obのエミッタとトランジスタ 20 eのコレクタを互いに接続し、トランジスタ 2 O cのエミッタとトランジスタ 2 0 fのコレクタを互いに接続している。また、上記トランジスタ 2 0 a, 2 0 dの互 I、に接続された部分に U相の電機子コイル 1 aを接続し、トランジスタ 2 O b, 2 0 eの互いに接続された部分に V相の電機子コイル l bを接続し、トランジスタ 2 O c 2 O fの互いに接続された部分に W相の電機子コイル l c を接続している。そして、上記各トランジスタ 2 0 a〜2 0 fのコレクタとエミッタとの間にダイォードを夫々逆並列接続している。

また、上記マイクロコンピュータ 4は、図 2に示すように、レベル検出器 3 4 (図 1に示す)からのレベル検出信号を受けて、電位差信号 V_MNのレベルが所定値以上か否かを判定する電位差信号レベル判定部 4 1と、回転位置検出器 3 (図 1に示す)からの位置信号が接続され、位置信号と後述するインバータモードとを比較する位置信号モード比較手段としてのモード比較部 4 2と、上記電位差信号レベル判定部 4 1からの判定結果とモード比較部 4 2からの比較結果に基づいて、位置検出運転切替信号を出力する運転切替手段としての位置検出運転切替部 4 3と、上記電位差信号レベル判定部 4 1からの判定結果とモード比較部 4 2からの比較結果に基づいて、外部からの運転信号が入力されると、起動のための電圧指令信号と周波数指令信号を出力する VZ Fパターン設定部 4 4と、上記 VZFパターン設定部 4 4からの周波数指令信号を受けて、割込信号 I R Q 1を出力する波形タイマ T1とを備え、 VZ Fパターン設定部 4 4と波形タイマ T1で同期運転制御手段としての同期運転制御部 5 1を構成している。また、上記電位差信号レベル判定部 4 1とレベル検出器 3 4でレベル判定手段を構成している。また、上記モード比較部 4 2は、計数部 4 2 aと計数判別部 4 2 b とを備えている。

また、上記マイクロコンピュータ 4は、上記回転位置検出器 3 (図 1に示す)からの位置信号が外部割込端子を介して接続され、その位置信号によりスタートする位相補正タイマ T2と、上記位置信号を受けて、電機子コィノレ l a， l b, l cの電圧パターンの周期を測定する周期測定タイマ T3と. 上記周期測定タイマ Τ3からの測定されたタイマ値を受けて、そのタイマ値から電機子コイル l a, l b, l cの電圧パターンの周期を演算して、周期を表わす周期信号を出力する位置信号周期演算部 4 5と、上記位置信号周期演算部 4 5からの周期信号と外部からの位相量指令信号とを受けて、その周期から位相量に相当するタイマ値を演算して、位相補正タイマ T2に夕ィマ値設定信号を出力するタィマ値演算部 4 6と、上記位置信号周期演算部 4 5からの周期信号を受けて、回転速度を演算して現在速度信号を出力する速度演算部 4 7と、上記速度演算部 4 7からの現在速度信号と外部からの速度指令信号とを受けて、電圧指令信号を出力する速度制御部 4 8 とを備え、位相補正タイマ T2，周期測定タイマ Τ3,位置信号周期演算部 4 5 ,タイマ値演算部 4 6 ,速度演算部 4 7および速度制御部 4 8で位置検出運転制御手段としての位置検出運転制御部 5 2を構成している。

さらに、上記マイクロコンピュータ 4は、波形タイマ T1からの割込信号 I R Q 1を運転切替スィッチ SWを介して受けて、電圧パターン信号を出力するインバータモード選択部 5 3と、上記インバータモード選択部 5 3からの電圧パターン信号を受けると共に、 V/ Fパターン設定部 4 4からの電圧指令信号を運転切替スィツチ SWを介して受けて、スィツチング信号を出力する PWM部 5 4とを備えている。

図 3は上記レベル検出器 3 4の回路図を示しており、増幅器 I C 3の反転入力端子に回転位置検出器 3の積分器 3 2からの積分信号を抵抗 R ₄を介して接続すると共に、増幅器 I C3の非反転入力端子にグランド G N D を接続している。そして、上記増幅器 I C 3の出力端子と反転人力端子との間に、アノードを出力端子側にしてダイォーを接続すると共に、增幅器 I C3の反転入力端子側から直列接続された抵抗 R₅とダイォード D₂ を接続している。なお、上記ダイオード D₂の力ソード側は増幅器 I C3の出力端子に接続されている。上記直列接続された抵抗 R₅とダイォード D₂ との接続点を増幅器 I C4の反転入力端子に抵抗 R₆を介して接続している _c そして、上記抵抗 R₄の増幅器 I C3と反対側の一端と増幅器 I C4の反転入力端子との間に抵抗 R₇を接続している。上記増幅器 I C4の非反転入力端子にグランド GNDを接続すると共に、反転入力端子と出力端子との間に抵抗 R₈を接続している。上記増幅器 I C4の出力端子をコンパレータ I C5の反転入力端子に抵抗 R₉を介して接続し、その抵抗 R₉のコンパレー夕 I C5側の一端とグランド GNDとの間にコンデンサ C₂を接続している。そして、上記コンパレータ I C5の非反転入力端子に抵抗 R₁₀を介してグランド GNDを接続すると共に、その非反転入力端子に抵抗 Ruを介して電源 + V_CCを接続している。

上記抵抗 R₄〜R₈.ダイォード0ぃ D₂および増幅器 I C3, I C4で整流手段の一例としての全波整流回路 15を構成し、抵抗 R_eとコンデンサ C ₂ で平滑手段の一例としての平滑回路 16を構成すると共に、抵抗 R！ 0, RM およびコンパレータ I C 5で平滑信号比較手段の一例としての比較回路 1 7を構成している。

上記構成のブラシレス DCモータにおいて、運転切替スィツチ SWが位置検出運転側に選択され、モータが位置信号に従つて駆動されているとき、電機子コイル la. lb, 10の各11相， V相. W相の誘起電圧 Eu. Ev. Ε*は、図 4 A, 4 Β, 4 Cに示すように、 12 Odeg毎に位相の異なる台形状の波形となる。そして、図 1に示す回転位置検出器 3の差動増幅器 31は、增幅器 I C1の非反転入力端子に入力された抵抗回路 2の中性点の電圧 V_Mと、増幅器 I C 1の反転入力端子に抵抗 R iを介して入力された電機子コイル 1 a. l b, l cの中性点の電圧 V_Nとの電位差信号 V_MNを検出する。そして、上記差動増幅器 3 1からの電位差信号 V_MNを受けて、積分器 3 2は、この電位差信号 V_MNを積分して、積分信号 J" V_MNdt (図 4 Dに示す）を出力する。上記積分信号 J V_MNdtは、回転周波数の 3倍の周波数の略正弦波形となる _c そして、上記零クロスコンパレータ 3 3は、非反転入力端子に入力された積分信号 J" V_MNdtと反転入力端子に接続されたグランド G N Dの基準電圧とを比較して、位置信号 (図 4 Eに示す）を出力する。

一方、上記積分信号 V_MNdtは、レベル検出器 3 4の増幅器 I C 3の反転入力端子に抵抗 R ₄を介して入力され、レベル検出器 3 4の全波整流回路 1 5によって全波整流された後、増幅器 I C 4の出力端子から全波整流波形を表わす信号（図 4 Gに示す）を出力する。そして、上記全波整流波形を表わす信号は、抵抗 R ₉とコンデンサ C ₂からなる平滑回路 1 6により平滑にされ、その平滑波形を表わす平滑信号 (図 4 Hに示す）をコンパレー夕 1 C 5の反転入力端子に入力する。そして、上記抵抗 R _{1 0}, R nで設定された基準電圧 E nと比較して、上記平滑信号が基準電圧 E。よりも高いとき、コンハ'レータ I C 5の出力すなわちレベル検出信号（図 4 Iに示す）は Lレベルとなるのである。

次に、上記零クロスコンパレータ 3 3からの位置信号は、周期測定タイマ T3に入力され、周期測定タイマ T3は、位置信号のリーディングエッジからトレイリングエツジまでの期間とトレイリングエツジからリーディングエッジまでの期間とを測定して、測定されたタイマ値を出力する。上記周期測定タイマ T3からのタイマ値を表わす信号を受けて、位置信号周期演算部 4 5は、位置信号の周期を求める。すなわち、上記位置信号のトレィリングエツジからリ一ディングエツジまでの期間とリ一ディングエツジからトレイリングエツジまでの期間は、 6 O deg毎に繰り返され、測定された各期間のタイマ値を 6倍することによって、上記電圧パターンの一周期分のタイマ値を求めるのである。

そして、上記位置信号周期演算部 4 5からの周期を表わす周期信号と外部からの位相量指令信号とを受けて、タイマ値演算部 4 6はタイマ値設定信号を出力する。上記タイマ値演算部 4 6からのタイマ値設定信号を受けて、位相補正タイマ T2は、位置信号から電圧パターンを切り換えるまでの時間を計時する。すなわち、上記位相補正タイマ T2は、カウントが終了するとインバータモード選択部 5 3に割込信号 I R Q2を出力し、インバータモード選択部 5 3は、位相補正された電圧パターン信号（図 4 J一

4 0に示す）を PWM部 5 4に出力するのである。そして、上記 PWM部

5 4は、スイッチング信号を図 1に示すベース駆動回路 5に出力して、ベース駆動回路 5はィンバータ部 2 0に転流制御信号を出力すると、ィンバ —夕部 2 0の各トランジスタ 2 0 a〜2 O fは、夫々オンオフする。なお、図 4 Fの位置信号番号は、説明を容易にするために位置信号の一周期分に対して 0 ~ 5の番号を割り当てたものである。また、図 4 Pに示すインバ一タモ一ドは、図 4 J—4 0に示す電圧パターン信号に対応するように 0 〜 5の番号を割り当てたものである。

次に、上記ブラシレス D Cモータの始動時は、運転切替スィッチ S Wが同期運転側に選択され、同期運転制御部 5 1によりインバータ出力の電圧と周波数を所定のパターンで増加する。そして、上記レベル検出器 3 4 , 電位差信号レベル判定部 4 1およびモード比較部 4 2によって、回転位置検出器 3の積分器 3 2からの積分信号が所定値以上で、かつ回転位置検出器 3の位置信号とィンバータモード選択部 5 3のインバータモードが所定の関係を有するとき、位置検出運転切替部 4 3は、運転切替スィッチ SW を同期運転側から位置検出運転側に切り替える。

以下、上記マイクロコンピュータ 4の同期運転制御部 5 1の同期運転から位置検出運転への切替動作を図 5 A— 5 D,図 6 A— 6 C .図 7 A— 7 D に従って説明する。なお、図 5 A— 5 Dは、上記レベル検出器 3 4からのレベル検出信号に基づいて、電位差信号レベル判定部 4 1によって同期運転から位置検出運転に切り替えた場合の各部の信号を示しており、図 6 A 一 6 Cは、上記回転位置検出器 3からの位置信号とインバータモード選択部 5 3のィンバータモードに基づいて、モード比較部 4 2によって同期運転から位置検出運転に切り替えた場合の各部の信号を示している。そして、図 7 A— 7 Dは、上記レベル検出器 3 4からのレベル検出信号と回転位置検出器 3からの位置信号に基づいて、電位差信号レベル判定部 4 1とモード比較部 4 2によって同期運転から位置検出運転に切り替えた場合の各部の信号を示している。

図 5 A— 5 Dでは、上記位置信号番号（図 5 Aに示す）が 5の点でレベル検出信号（図 5 Bに示す）が Hレベルから Lレベルに変化し、次の位置信号番号の 5から 0の切り換わり点で位置検出運転に切り替える。つまり、上記位置検出運転切替部 4 3により運転切替スィツチ S Wを位置検出運転側に切り替え、その後、位置信号番号の切り換わり点毎に位相補正タイマ T 2をスター卜させるのである（図 5 Cに示す)。そして、上記位相補正タイマ T2のカウントが終了する毎に割込信号 I R Q2を出力して、インバータモ一ド選択部 5 3のィンバータモード（図 5 Dに示す）を 1ステップ進める。また、図 6 A—6 Cでは、上記インバータモード選択部 5 3で選択されたインバータモード（図 6 Cに示す）が [ 2〕から [ 3 ] に切り換わる点で位置信号番号（図 6 Aに示す） 2における位置信号が Hレベルとすると、次のインバータモードが [ 3 ] から [ 4 ] に切り換わる点で位置信号番号 3 における位置信号が Lレベルとなる。こうして、ィンバータモードが奇数のとき、位置信号が Hレベルであるという条件と、インバー夕モードが偶数のとき位置信号が Lレベルであるという条件が連続して 4回続くと、切り替え条件が成立したものとして、次の位 S信号番号 5から 0の切り換わり点で、上記位置検出運転切替部 4 3により運転切替スィツチ SWを位置検出運転側に切り替え、位置信号番号の切り換わり点毎に位相補正タイマ T2をスター卜させるのである（図 6 Bに示す）。つまり、上記位置信号とインバータモードが所定の関係を有し、安定した位置信号に基づいて、位置検出運転が可能であるものとして、同期運転から位置検出運転に切り替えるのである。そして、上記位相補正タイマ T2のカウントが終了する毎に割込信号 I R Q2を出力して、ィンバータモード選択部 5 3のィンバータモード（図 6 Cに示す）を 1ステップ進める。

また、図 7 A— 7 Dでは、上記位置信号番号 (図 7 Aに示す）が 1の時点でレベル検出信号（図 7 Bに示す）が Hレベルから Lレベルに変化したことを電位差信号レベル判定部 4 1で判別する。次に、上記モード比較部 4 2 は、ィンバ一夕モード選択部 5 3で選択されたィンバ一タモード（図 7 D に示す）が [ 2 ] から [ 3 ] に切り換わる点で位置信号番号（図 7 Aに示す） 2における位置信号が Hレベルとすると、次のインバー夕モードが [ 3 ] から [ 4 ] に切り換わる点で位置信号番号 3における位置信号が Lレベルとなる。こうして、インバータモードが奇数のとき、位置信号が Hレベルであるという条件と、ィンバータモードが偶数のとき位置信号が Lレベルであるという条件が連続して 4回続くと、切り替え条件が成立したとして、次の位置信号番号 5から 0の切り換わり点で、上記位置検出運転切替部 4 3は、運転切替スィッチ SWを位置検出運転側に切り替えた後、位置信号番号の切り換わり点毎に位相補正タイマ T2をスター卜させる（図 7 Cに示す)。そして、上記位相補正タイマ T2のカウントが終了する毎に割込信号 I R Q2を出力して、ィンバータモード選択部 5 3のィンバータモード（図 7 Dに示す）を 1ステップ進める。なお、図 6 Α— 6 C，図 7 Α— 7 Dにおいて、ィンバータモードの奇数,偶数の切り換わり点において位置信号の H. Lレベルの条件が連続して 4回続くと、切り替え条件が成立したとしたが、連続回数はこれに限らないのは勿論である。

以下、図 7 Α— 7 Dに示すこのブラシレス D Cモータの起動時のマイク口コンピュータ 4の動作を図 8 ,図 9 ,図 1 0のフローチヤ一卜に従って説明する。なお、起動前の運転切替スィッチ SWは、波形タイマ T1の割込信号 I R Q1をインバータモード選択部 5 3に接続すると共に、 V/ Fパターン設定部 4 4の電圧指令信号を PWM部 5 4に接続する同期運転側に選択されている。

まず、上記マイクロコンピュータ 4の VZFパターン設定部 4 4に外部から運転信号が入力されると、 Vノ Fパターン設定部 4 4から周波数指令信号が出力されて、波形タイマ T1がスタートする。そして、その波形夕イマ T 1のカウントが終了すると、波形タイマ T1から割込信号 I R Q1が出力され、この波形タイマ T 1の割込信号 I R Q 1の発生間隔毎に割込処理 1を行う。

そして、図 8において、ステップ S 101でインバータ出力の周波数が一定値まで加速済みか否かを判別して、周波数が一定値まで加速済みと判別すると、ステップ S 111に進む一方、周波数が一定値まで加速していないと判別すると、ステップ S 113に進む。そして、ステップ S 113で予めテーブルに格納された V Fパターンのデータ（電圧指令信号用と周波数指令信号用）を読み込み、ステップ S 102に進む。次に、ステップ S 111で外部割込が未許可か否かを判別して、外部割込が未許可と判別すると、ステツブ S 114に進み、ステップ S 114で外部割込を許可して、ステップ S 112に進む。一方、ステップ S 111で外部割込が許可されている場合、ステップ S 112に進む。なお、ステップ S 114で外部割込が許可されると、位置信号の立ち上がりおよび立ち下がり毎に後述する割込処理 2を行う。

次に、ステップ S 112でレベル検出器 3 4からのレベル検出信号が Lレベルか否かを判別する。すなわち、上記回転位置検出器 3の位置信号が安定しているか否かを判別するのである。そして、ステップ S 112でレベル検出信号が Lレベルと判別すると、ステップ S 115に進む一方、レベル検出信号が Lレベルでないと判別すると、ステップ S 116に進む。そして、ステップ S 116で電圧指令を変更し、インバータ出力電圧を下げて、ステツプ S 102に進む。

次に、ステップ S 115で位置信号とインバータモードが一定の関係にあるか否かを判別する。すなわち、図 7 A— 7 Dに示すように、インバータモードの奇数 (例えば 2から 3 , 4から 5 )に切り替わる点で位置信号が H レベルか、またはインバータモ一ドの偶数（例えば 3から 4. 5から 0 )に切り替わる点で位置信号が Lレベルであるか否かを判別する。そして、ステツプ S 115で位置信号とィンバータモードが一定の関係にある場合、ステツプ S 117に進む一方、位置信号とインバータモードが一定の関係にない場合、ステップ S 118に進む。そして、ステップ S 118で電圧指令を変更し、インバータ出力電圧を下げて、ステップ S 102に進む。

次に、ステップ S 117で、上記インバータモードと位置信号の H, Lレべルの対応が連続して繰り返される回数をモード比較部 4 2の計数部 4 2 a でカウントし、モード比較部 4 2の計数判別部 4 2 bで一定回数をカウン卜したか否かを判別する。すなわち、図 7 A— 7 Dに示すように、インバ一夕モードの奇数 (例えば 2力、ら 3と 4から 5 )に切り替わる点で位置信号が Hレベルで、かつィンバータモードの偶数（例えば 3から 4 , 5力、ら 0 ) に切り替わる点で位置信号が Lレベルであるという条件が連続して一定回数 (図 7 A— 7 Dでは 4回）をカウントしたか否かを判別するのである。そして、ステップ S 117で一定回数をカウントしたと判別した場合、ステツブ S 119に進み、位置検出運転切替を要求して、ステップ S 102に進む。一方、ステップ S 117で一定回数をカウントしていないと判別した場合、ステツプ S 102に進む。

次に、ステップ S 102で電圧指令に基づき電圧指令信号を出力する。次に、ステップ S 103に進み、 V Z Fパターン設定部 4 4で設定された周波数指令すなわち予めテーブルに格納された周波数データにより波形タイマ T 1用のタイマ値を演算する。そして、ステップ S 104に進み、波形タイマ T 1にステップ S 103で求めたタイマ値をセットしてスタートし、この割込処理 1を終了する。

そして、上記割込処理 1のステップ S 119の位置信号運転切り換え要求により運転切替スィッチ S Wが位置検出運転側に切り替わり、マイクロコンピュータ 4の外部割込端子に入力される位置信号の立ち上がりおよび立ち下がり毎に図 9に示す割込処理 2を行う。

まず、図 9において、ステップ S 121で位置検出運転切替要求の有無を判別して、位置検出運転切替要求が有ると、ステップ S 131に進む一方、位置検出運転切替要求が無いと、ステップ S 122に進む。そして、ステツプ S 131で外部からの位相量指令信号に基づいて、位相補正タイマ T2用の位相補正タイマ値をタイマ値演算部 4 6で演算する。次に、ステップ S 13 2に進み、位相補正タイマ T2にステップ S 131で求めたタイマ値をセットする。そして、ステップ S 133で位相補正タイマ T2をスタートして、ステツブ S 134に進み、同期運転制御部 5 1の波形タイマ T 1を停止する。次に、ステップ S 122で周期測定タイマ T3をストップして、ステップ S 123に進み、周期測定タイマ Τ3のタイマ値を読み込む。次に、ステップ S 1 24に進み、周期測定タイマ 3をスタートさせる。そして、ステップ S 125 で位置信号周期演算部 4 5は、周期測定タイマ Τ3のタイマ値から位置信号の周期を演算する。次に、ステップ S 126で速度演算部 4 7は、ステツプ S 125で求めた位置信号の周期に基づいて、モータの回転速度を演算する。

次に、ステップ S 127に進み、位置検出運転切替要求の有無を判別して、位置検出運転切替要求が有る場合、ステップ S 128に進み、外部からの速度指令信号に基づいて速度制御を行って、電圧指令信号を出力し、割込処理 2を終了する。一方、ステップ S 127で位置検出運転切替要求がない場合、割込処理 2を終了する。

そして、上記割込処理 2でスタートされた位相補正タイマ Τ2のカウン卜が終了すると、位相補正タイマ Τ2は割込信号 I R Q 2を出力して、この割込信号 I R Q 2の発生間隔毎に図 1 0に示す割込処理 3を行う。

つまり、上記位相補正タイマ Τ2のカウントが終了して割込信号 I R Q 2 を出力すると、割込処理 3がスタートして、ステップ S 141でインバータモード選択部 5 3はィンバータモードを 1ステップ進め、ステップ S 142 で電圧パターンを出力して、割込処理 3を終了する。

このように、起動時における同期運転において、図 1 1に示すように、予めテーブルに格納された電圧.周波数データに基づく所定の略直線バターンに沿って、ィンバータ出力電圧とインバータ周波数を徐々に増加して、回転子 1 0を加速する。そして、上記回転子 1 0が所定の回転数に加速した後、レベル検出器 3 4 ,電位差信号レベル判定部 4 1およびモード比較部 4 2によって、電位差信号が安定しているか否かを検出して、電位差信号が安定している場合、位置検出運転切替部 4 3は、同期運転から位置検出運転に切り替える。

また、図 1 2に示すように、起動時における同期運転において、上記回転子 1 0が所定の回転数に加速した後、レベル検出器 3 ,電位差信号レベル判定部 4 1およびモード比較部 4 2によって、電位差信号が安定しているか否かを検出して、電位差信号が不安定な場合、 VZ Fパターン設定部 4 4は、電位差信号が安定するまで、インバータ出力電圧を徐々に下げる。そして、上記電位差信号が安定すると、位置検出運転切替部 4 3は、同期運転から位置検出運転に切り替える。なお、図 1 2では、加速停止後のィンバ一夕出力は一定の周波数としているが、增加または減少させてもよい。

したがって、起動時に上記同期運転制御部 5 1により回転子 1 0が加速された後、回転位置検出器 3からの位置信号による位置検出運転が可能となるまで、同期運転制御部 5 1は、インバータ出力の電圧を下げるので、起動時に負荷の大小や電源電圧の変動により電位差信号が安定する範囲が変動しても、同期運転から位置検出運転に確実に切り替えることができる。また、上記電位差信号レベル判定部 4 1が電機子コイル l a， l b, l cの中性点と抵抗回路 2の中性点との電位差が所定値以上であると判別し、かつ、モード比較部 4 2が位置信号とィンバータ出力が所定の関係を有すると判別するまで、 VZFパターン設定部 4 4は、インバータ出力電圧を下げて、回転位置検出器 3からの位置信号が安定すると、位置検出運転切替部 4 3は、位置検出運転が可能であると判別して、同期運転から位置検出運転に確実に切り替える。したがって、負荷変動や電源電圧変動で上記電位差信号の特性が変化する場合でも、同期運転から位置検出運転に確実に切り替えることができる。さらに、上記レベル検出器 3 4の全波整流回路 1 5 ,平滑回路 1 6および比較回路 1 7によって、回転位置検出器 3の積分器 3 2からの積分信号の平均値が上記所定値に相当する基準値 E 0を越えたとき、電位差信号レベル判定部 4 1は、上記電位差が所定値以上であると判定でき、電位差信号に基づく位置信号が安定していると判断できる。

(第 2実施例）

図 1 3はこの発明の第 2実施例のブラシレス D Cモータの構成を示しており、レベル検出器 3 5とマイクロコンピュータ 1 4以外は第 1実施例と同一の構成をしており説明を省略する。

また、図 1 4は上記マイクロコンピュータ 1 4の構成を示しており、回転位置検出器 3 (図 1 3に示す）からの位置信号と、レベル検出器 3 5 (図 1 3に示す）からのレベル検出信号とを受けて、リセット信号を出力するレベル検出器制御部 6 0と、上記レベル検出器制御部 6 0からレベル判定フラグを表わす信号を受けて、電位差信号 V_MNのレベルが所定値以上か否かを判定する電位差信号レベル判定部 6 1と、上記位置信号が接続され、その位置信号とインバータモードとを比較する位置信号モード比較手段としてのモード比較部 6 2と、上記電位差信号レベル判定部 6 1からの判定結果とモード比較部 6 2からの比較結果に基づいて、位置検出運転切替信号を出力する運転切替手段としての位置検出運転切替部 6 3と、上記電位差信号レベル判定部 6 1からの判定結果とモード比較部 6 2からの比較結果に基づいて、外部からの運転信号が入力されると、起動のための電圧指令信号と周波数指令信号を出力する V/Fパターン設定部 6 4と、上記 V ノ Fパターン設定部 6 4からの周波数指令信号を受けて、割込信号 I R Q 3を出力する波形タイマ T4とを備え、 VZFパターン設定部 6 4と波形タィマ T4で同期運転制御手段としての同期運転制御部 5 5を構成している。また、上記レベル検出器制御部 60と電位差レベル判定部 61とレベル検出器 35でレベル判定手段を構成している。また、上記電位差信号レベル判定部 61には、計数手段として計数部 6 laと計数判別手段としての計数判別部 6 lbを備えると共に、上記モード比較部 62には、計数部 62a と計数判別部 62bを備えている。なお、上記同期運転制御部 55,レベル検出器制御部 60，電位差信号レベル判定部 61,モード比較部 62および位置検出運転切替部 63を除いてマイクロコンピュータ 14は、第 1実施例のマイクロコンピュータ 4と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。

図 15は図 13のレベル検出器 35の回路図を示しており、回転位置検出器 3の積分器 32からの積分信号 J V_MNdtをコンパレータ I C11の非反転入力端子に抵抗 R₂₁を介して接続すると共に、コンパレータ I C11の反転入力端子に電源一 Vccを抵抗 R₂₂を介して接続し、コンパレータ I C11 の反転入力端子に電源 +V_CCを抵抗 R₂₃を介して接続している。一方、上記回転位置検出器 3の積分器 32からの積分信号 J" V _MNdtをコンパレータ I C12の反転入力端子に抵抗 R₂₄を介して接続すると共に、コンパレータ I C12の非反転入力端子に電源一 Vccを抵抗 R₂₅を介して接続し、コンパレータ I C12の非反転入力端子に電源 + V_CCを抵抗 R₂₆を介して接続している。そして、上記コンパレータ I Cll, I C 12の各出力端子を論理和回路 OR1の入力端子に夫々接続し、論理和回路 OR1の出力端子を Dフリッブフロップ F F1のクロック入力端子 C LKに接铳している。上記 Dフリップフ口ッブ F F1の入力端子 Dと入力端子 P Rには電源 V_DDを接続し、出力端子 Qからレベル検出信号を出力する。また、上記 Dフリップフロップ？1の入カ端子には、図 13に示すマイクロコンピュータ 14からのリセット信号を接続している。なお、上記抵抗 R₂₁〜R₂₆とコンパレータ I Cll, I C 12で電位差信号比較手段の一例としての比較回路 18を構成している。

上記ブラシレス DCモータが位置検出に従って駆動されているとき、図 16 A— 16Dに示すように、上記回転位置検出器 3の積分器 32からの積分信号 J* V_MNdt (図 16 Aに示す）は、レベル検出器 35のコンパレータ I C11の非反転入力端子に抵抗 R₂₁を介して入力されると共に、レベル検出器 35のコンパレータ I C12の反転入力端子に抵抗 R₂₄を介して入力される。そして、上記コンパレータ I C11は、抵抗 R₂₂, R₂₃により設定された基準値 E ,と比較して、積分信号 J V_MNdtが基準値 E！より大きいとき、出力が Hレベルとなる一方、積分信号 J V _MNdtが基準値 E ,より小さいとき、出力が Lレベルとなる。また、上記コンパレータ I C12は、抵抗 R₂₅, R ₂₆により設定された基準値 E ₂と比較して、積分信号 J V _MNdtが基準値 E₂より小さいとき、出力が Hレベルとなる一方、積分信号 J V_MNdtが基準値 E₂より大きいとき、出力が Lレベルとなる。そして、上記コンパレ一夕 I Cll. I C 12のいずれか一方の出力が Hレベルとなると、論理和回路 OR1の出力（図 16 Cに示す）が Hレベルとなる。上記論理和回路 OR1 の出力が Hレベルとなると、 Dフリップフロップ FF1のクロック入力端子 C LKに Hレベルが入力され、その Lレベルから Hレベルへの立ち上がりによって Dフリップフロップ FF1はセットされ、出力端子 Qからのレベル検出信号（図 16 Dに示す）は、 Lレベルから Hレベルになる。

次に、上記マイクロコンピュータ 14のレベル検出器制御部 60は、レ- ベル検出器 35からの Hレベルのレベル検出信号を受けて、次の位置信号 (図 16 Bに示す）の立ち上がりまたは立ち下がりに基づいて、リセット信号（Lレベル）を出力する。そして、上記レベル検出器制御部 60からのリセット信号を受けて、 Dフリップフロップ FF1はリセッ卜されて、 Dフリップフロップ F F 1の出力端子 Qから出力されるレベル検出信号（図 1 6 Dに示す）は Lレベルとなる。

このように、上記レベル検出器 3 5は、回転位置検出器 3の積分器 3 2 からの積分信号 J V_MNdtをその半波毎に所定の基準値 E E ₂と比較して、レベル検出信号を出力する。

以下、起動時のマイクロコンピュータ 1 4の動作を図 1 7 ,図 1 8 ,図 1 9のフローチヤ一卜に従って説明する。なお、起動前の運転切替スィツチ SWは、波形タイマ T4の割込信号 I R Q3をインバータモード選択部 5 3 に接続すると共に、 VZ Fパターン設定部 6 4の電圧指令信号を PWM部 5 4に接続する同期運転側に選択する。

まず、上記マイクロコンピュータ 1 4に外部から運転信号が入力されると、 VZFパターン設定部 6 4から周波数指令信号が出力されて、波形夕イマ T4がスタートする。そして、その波形タイマ T4のカウントが終了すると、波形タイマ T4から割込信号 I R Q3が出力され、この割込信号 I R Q3の発生間隔毎に割込処理 1 1を行う。

図 1 7において、ステップ S 201で周波数が一定値まで加速済みか否かを判別して、周波数が一定値まで加速済みと判別すると、ステップ S 211 に進む一方、周波数が一定値まで加速済みでないと判別すると、ステップ S 213に進む。そして、ステップ S 213で予めテーブルに格納された VZF パターンのデータ（電圧指令信号用と周波数指令信号用）を読み込み、ステツプ S 202に進む。次に、ステップ S 211で外部割込が未許可か否かを判別して、外部割込が未許可と判別すると、ステップ S 214に進み、外部割込を許可する。一方、ステップ S 211で外部割込が許可されている場合、ステツプ S 212に進む。なお、ステップ S 214で外部割込が許可されると、位置信号の立ち上がりおよび立ち下がり毎に後述する割込処理 1 2を行う。次に、ステップ S 212でレベル判定フラグのセット回数が一定回数以上か否かを判別する。すなわち、上記電位差レベル判定部 6 1の計数部 6 l a は、レベル検出器制御部 6 0においてレベル判定フラグが連続してセットされた回数をカウントし、計数判定部 6 l bで一定回数をカウントしたか否かを判別するのである。そして、ステップ S 212でレベル判定フラグのセット回数が一定回数以上の場合、ステップ S 215に進む一方、レベル判定フラグのセット回数が一定回数未满の場合、ステップ S 216に進む。そして、ステップ S 216で電圧指令を変更し、インバータ出力電圧を下げて、ステップ S 202に進む。

次に、ステップ S 215で位置信号とィンバータモードが一定の関係にあるか否かを判別する。すなわち、上記第 1実施例の図 7 A— 7 Dに示すように、インバータモードの奇数に切り替わる点で位置信号が Hレベルで、かつィンバータモードの偶数に切り替わる点で位置信号が Lレベルであるか否かを判別するのである。そして、ステップ S 215で位置信号とインバ一夕モードが一定の関係にある場合、ステップ S 217に進む一方、位置信号とィンバータモードが一定の関係にない場合、ステップ S 218に進む。次に、ステップ S 217で、上記インバータモードと位置信号の H， Lレべルの対応が連続して繰り返される回数をモード比較部 6 2の計数部 6 2 a でカウントし、モード比較部 6 2の計数判別部 6 2 bで一定回数をカウン卜したか否かを判別する。すなわち、第 1実施例の図 7 A— 7 Dに示すように、ィンバータモードの奇数（例えば 2から 3と 4から 5 )に切り替わる点で位置信号が Hレベルで、かつィンバータモードの偶数（例えば 3から 4 , 5から 0 )に切り替わる点で位置信号が Lレベルであるという条件が連続して一定回数 (図 7 A— 7 Dでは 4回）をカウントしたか否かを判別するのである。そして、ステップ S 217で一定回数をカウントしたと判別した場合、ステップ S219に進み、位置検出運転切替を要求して、ステップ S2 02に進む。一方、ステップ S217で一定回数をカウントしていないと判別した場合、ステップ S202に進む。

次に、ステップ S202で電圧指令に基づき電圧指令信号を出力する。次に、ステップ S203に進み、 V/Fパターン設定部 64で設定された周波数指令すなわち予めテーブルに格納された周波数データにより波形タイマ T4用のタイマ値を演算する。そして、ステップ S204に進み、波形タイマ T4にステップ S203で求めたタイマ値をセッ卜してスタートし、この割込処理 11を終了する。

そして、上記割込処理 11のステップ S219の位置検出運転切替要求により運転切替スィツチ SWが位置検出運転側に切り替わり、上記マイクロコンピュータ 14の外部割込端子に入力される位置信号の立ち上がりおよび立ち下がり毎に図 18に示す割込処理 12を行う。

まず、図 18において、ステップ S221で位置検出切替要求の有無を判別して、位置検出切替要求がない場合、ステップ S231に進み、レベル検出器制御部 60は、レベル検出器 35からのレベル検出信号の論理を判定する。そして、ステップ S 231でレベル検出信号が Hレベルならステップ S 241に進み、レベル判定フラグをセッ卜して、ステップ S 232に進む。一方、ステップ S231でレベル検出信号が Hレベルでないならステップ S242 に進み、レベル判定フラグをリセットして、ステップ S232に進む。なお、上記電位差信号レベル判定部 61の計数部 61 aは、レベル検出器制御部 60のレベル判定フラグが連続してセッ卜される回数を計数する。また、上記レベル判定フラグの初期状態はリセッ卜している。

次に、ステップ S 232でレベル検出器制御部 60からリセット信号を出力する。そして、上記レベル検出器 35の Dフリッブフロップ FF1の入力端子 Rに Lレベルのリセット信号を入力すると、 Dフリップフロップ F F 1 をリセッ卜して、出力端子 Qからのレベル検出信号を Lレベルにする。次に、ステップ S 222で位置検出運転切替要求の有無を判別して、位置検出運転切替要求が有ると判別すると、ステップ S 233に進む一方、位置検出運転切替要求が無いと判別すると、ステップ S 223に進む。そして、ステップ S 233で外部からの位相量指令に基づいて、位相補正タイマ T2用の位相補正タイマ値をタイマ値演算部 4 6で演算する。次に、ステップ S 234に進み、位相補正タイマ T2にステップ S 233で求めた位相補正タイマ値をセットする。そして、ステップ S 235で位相補正タイマ T2をスタートして、ステップ S 236に進み、波形タイマ T4を停止した後、ステップ S 22 3に進む。

次に、ステップ S 223で周期測定タイマ T3をストップして、ステップ S 224に進み、周期測定タイマ T3のタイマ値を読み込む。次に、ステップ S 2 25に進み、周期測定タイマ T3をスター卜させる。そして、ステップ S 226 で位置信号周期演算部 4 5は、周期測定タイマ T3のタイマ値から位置信号の周期を演算する。次に、ステップ S 227で速度演算部 4 7は、ステツブ S 226で求めた位置信号の周期に基づいて、モータの回転速度を演算する。

次に、ステップ S 228に進み、位置検出運転切替要求の有無を判別して、位置検出運転切替要求が有ると判別すると、ステップ S 237に進み、速度指令信号に基づいて速度制御を行って、電圧指令信号を出力して、割込処理 1 2を終了する。一方、ステップ S 228で位置検出運転切替要求がないと判別すると、割込処理 1 2を終了する。

そして、上記割込処理 1 2でスター卜された位相補正タイマ T2のカウン卜が終了すると、位相補正タイマ T2は割込信号 I R Q2を出力して、この割込信号 I R Q2の発生間隔毎に図 1 9に示す割込処理 1 3が行われる。つまり、上記位相補正タイマ T2のカウントが終了して割込信号 I R Q2 を出力すると、割込処理 1 3がスタートして、ステップ S 251でィンバータモード選択部 5 3はィンバ一夕モードを 1ステップ進め、ステップ S 252 で電圧パターンを出力して、割込処理 1 3を終了する。

このように、起動時における同期運転において、上記レベル検出器 3 5 のレベル検出信号に基づいて、レベル検出器制御部 6 0と電位差信号レべル判定部 6 1は、上記電位差が所定値以上であるか否かを判定して、電位差信号に基づく位置信号が安定しているかどうかを判断することができる。したがって、このブラシレス D Cモータは、起動時に位置信号による位置検出運転が可能であるか否かを判別でき、起動時の同期運転から位置検出運転への切り替えを確実に行うことができる。また、上記回転位置検出器 3の積分器 3 2からの積分信号の半波毎に判定するので、同期運転から位置検出運転への切り替えの応答時間を早くすることができる。

(第 3実施例）

図 2 0はこの発明の第 3実施例のブラシレス D Cモータのレベル検出器の回路図を示しており、このレベル検出器以外は第 2実施例のブラシレス D Cモータと同一の構成をしており説明を省略する。

図 2 0に示すように、回転位置検出器 3の積分器 3 2からの積分信号 J V_MNdtを増幅器 I C 13の反転入力端子に抵抗 R ₃₁を介して接続すると共に、増幅器 I C 13の非反転入力端子にグランド G N Dを接続している。そして、上記増幅器 I C 13の出力端子と反転入力端子との間に、アノードを出力端子側にしてダイオード D ₃を接続すると共に、増幅器 I C 13の反転入力端子側から直列接続された抵抗 R ₃₂とダイォー FD ₄を接続している。なお、上記ダイォード D ₄のカソ一ド側は増幅器 I C 13の出力端子に接続している。上記直列接続された抵抗 R₃₂とダイォー KD₄との接続点を増幅器 I C14の反転入力端子に抵抗 R₃₃を介して接铳している。そして、上記抵抗 R₃₁の増幅器 I C13と反対側の一端と増幅器 I C14の反転入力端子との間に抵抗 R₃₄を接続している。上記増幅器 I C 14の非反転入力端子にグランド GNDを接続すると共に、反転入力端子と出力端子との間に抵抗 R₃₅を接続している。そして、上記増幅器 I C 14の出力端子をコンパレータ I C 15の非反転入力端子に抵抗 R₃₆を介して接続している。上記コンパレータ I C15の反転入力端子に抵抗 R₃₇を介してグランド GNDを接続すると共に、電源 +V_CCを抵抗 R₃₈を介して接続している。上記コンパレータ I C 15の出力端子を Dフリップフロップ F F 2のクロック入力端子 C L Kに接続している。上記 Dフリップフロッブ FF2の入力端子 Dと入力端子 PR には電源 V_DDを接続し、出力端子 Qからレベル検出信号を出力する。また、上記 Dフリッブフロップ FF2の入力端子 Rには、図 13に示すマイクロコンピュータ 14のレベル検出器制御部 60からのリセット信号を接続している。なお、上記抵抗 R₃₇， R₃₈とコンパレータ I C15で電位差信号比較手段の一例としての比較回路 19を構成している。

上記ブラシレス DCモータが位置信号に従って駆動されているとき、図 21 A— 21 Eに示すように、上記回転位置検出器 3の積分器 32からの積分信号 J" V_MNdt (図 21 Aに示す）は、レベル検出器 36の増幅器 I C13 の反転入力端子に抵抗 R₃₁を介して入力される。そして、上記積分信号/ V_MNdtは、抵抗 R₃₁〜R₃₅.ダイォード D₃, D₄および増幅器 I C13. I C1 4で構成された全波整流回路によって全波整流されて、全波整流波形（図 2 1Cに示す）となる。その後、上記コンパレータ I C15は、その全波整流波形を抵抗 R₃₇, R₃₈により設定された基準値 E₃と比較して、全波整流波形が基準値 E₃より大きいとき、コンパレータ I C15の出力が Hレベルとなる一方、全波整流波形が基準値 E ₃より小さいとき、コンパレータ I C 1 5の出力が Lレベルとなる。そして、上記コンパレータ I C 15の出力信号（図 2 1 Dに示す）が Hレベルとなると、 Dフリッブフロップ F F 2のクロック入力端子 C L Kに Hレベルが入力され、その Lレベルから Hレベルへの立ち上がりによって Dフリップフロップ F F2はセッ卜され、出力端子 Qから Hレベルのレベル検出信号（図 2 1 Eに示す）を出力する。

次に、図 1 4に示すマイクロコンピュータ 1 4のレベル検出器制御部 6 0は、レベル検出器 3 6からの Hレベルのレベル検出信号を受けて、次の位置信号 (図 2 1 Bに示す）の立ち上がりまたは立ち下がりに基づいて、リセッ卜信号（Lレベル）を出力する。そして、上記レベル検出器制御部 6 0 からのリセット信号を受けて、 Dフリップフロップ F F 2は、リセットされて、出力端子 Qから出力されるレベル検出信号 (図 2 1 Eに示す）は Lレベルとなる。こうして、上記レベル検出器 3 6は、図 1 3に示す回転位置検出器 3の積分器 3 2からの積分信号 J" V_MNdtをその半波毎に所定の基準値 E ₃と比較して、レベル検出信号を出力する。

このように、起動時における同期運転において、上記レベル検出器 3 6 のレベル検出信号に基づいて、レベル検出器制御部 6 0と電位差信号レべル判定部 6 1は、上記電位差が所定値以上であるか否かを判定して、電位差信号による位置信号が安定しているかどうかを判断することができる。したがって、このブラシレス D Cモータは、起動時に回転位置検出器 3の積分器 3 2からの位置信号に基づく位置検出運転が可能であるかどうかを判別でき、同期運転から位置検出運転への切り替えを確実に行うことができる。また、上記積分信号の半波毎に判定するので、同期運転から位置検出運転への切り替えの応答時間を早くすることができる。

(第 4実施例）図 2 2はこの発明の第 4実施例のブラシレス D Cモータのレベル検出器の回路図を示しており、このレベル検出器と後述するマイクロコンピュー夕以外は、第 1実施例のブラシレス D Cモータと同一の構成をしており説明を省略する。

図 2 2に示すように、回転位置検出器 3の積分器 3 2からの積分信号 J" V_MNdtを増幅器 I C 16の反転入力端子に接続すると共に、増幅器 I C 16の非反転入力端子をグランド G N Dに抵抗 R ₄₁を介して接続している。そして、上記増幅器 I C 16の出力端子と非反転入力端子を抵抗 R _{4 2}を介して接続している。上記抵抗 R ₄₁， R ₄₂と増幅器 I C 16でヒステリシス特性を備えたヒステリシスコンパレータであるレベル検出器 3 7を構成している。また、図 2 3はマイクロコンピュータ 2 4の構成を示しており、回転位置検出器 3からの位置信号とレベル検出器 3 7 (図 2 2に示す）からのレべル検出信号とを受けるレベル判定フラグ設定部 1 0 0と、上記レベル判定フラグ設定部 1 0 0からレベル判定フラグを表わす信号を受けて、電位差信号 V_MNのレベルが所定値以上か否かを判定する電位差信号レベル判定部 1 0 1と、上記位置信号が接続され、その位置信号とィンバータモードとを比較する位置信号モード比較手段としてのモード比較部 1 0 2と、位置信号周期演算部 4 5からの位置信号の周期を表わす周期信号を受けて、位置信号の周期の値とィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値とを比較する位置信号周期比較手段としての周期比較部 1 0 3と、上記電位差信号レベル判定部 1 0 1からの判定結果とモード比較部 1 0 2 からの比較結果と周期比較部 1 0 3からの比較結果に基づいて、位置検出運転切替信号を出力する運転切替手段としての位置検出運転切替部 1 0 4 と、上記電位差信号レベル判定部 1 0 1からの判定結果とモード比較部 1 0 2からの比較結果と周期比較部 1 0 3からの比較結果に基づいて、外部からの運転信号が入力されると、起動のための電圧指令信号と周波数指令信号を出力する VZFパターン設定部 1 0 5と、上記 VZFパターン設定部 1 0 5からの周波数指令信号を受けて、割込信号 I R Q3を出力する波形タイマ T4とを備えている。上記 V/ Fパターン設定部 1 0 5と波形夕ィマ T4で同期運転制御手段としての同期運転制御部 5 6を構成している。また、上記レベル検出器 3 7とレベル判定フラグ設定部 1 0 0と電位差信号レベル判定部 1 0 1でレベル判定手段を構成している。また、上記電位差信号レベル判定部 1 0 1には、計数部 1 0 l aと計数判別部 1 0 l bとを備えると共に、上記モード比較部 1 0 2には、計数部 1 0 2 aと計数判別部 1 0 2 bとを備えている。

なお、上記 V/ Fパターン設定部 1 0 5からの周波数指令信号を周期比較部 1 0 3に接続している。この周波数指令信号は、波形タイマ T4に設定するタイマ値を表わす信号であつて、インバー夕出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値を求めることができる。つまり、上記波形夕イマ T4に設定するタイマ値は、ィンバータ出力の周波数の 6倍の周波数に相当する値であって、そのタイマ値に基づいて位置信号の周期に相当する値を求めることができるのである。なお、上記波形タイマ T4に設定するタイマ値から位置信号の周期に相当する値を求めたが、 VZ Fパターン設定部 1 0 5のィンバータ出力の周波数に基づいて求めてもよい。

上記ブラシレス D Cモータが位置信号に従って駆動され、図 2 4 A— 2 4 Fに示すように、回転位置検出器 3の積分器 3 2からの積分信号 V_MN dt (図 2 4 Aに示す）が安定している場合、レベル検出器 3 7の増幅器 I C 16の反転入力端子に入力された積分信号 J V_MNdtが基準値 E ₄を越えると、増幅器 I C 16の出力端子は Lレベルとなり、基準値 E ₅未満になると、増幅器 I C 16の出力端子は Hレベルとなる。すなわち、上記レベル検出器 3 7のレベル検出信号 (図 2 4 Cに示す）は、位置信号 (図 2 4 Bに示す）と位相の異なる同一周期の信号となる。これに対して、上記積分信号 J V_MNが図 2 4 Dに示すように不安定な場合、積分信号 J" V_MNが基準値 E ₄を越えなかったり、基準値 E ₅未満にならなかったりすると、レベル検出信号（図 2 4 Fに示す）は、位置信号 (図 2 4 Eに示す）に比べて周波数が低くなり、デューティ比が異なる。すなわち、上記積分信号の不安定な状態がレベル検出信号の周波数とデューティ比の変化として現れ、この変化によって、積分信号に基づく位置信号の安定不安定を検出することができる。

また、図 2 5 A— 2 5 Hに示すように、回転位置検出器 3の積分器 3 2 からの積分信号 J V_MNdt (図 2 5 Aに示す）が安定している場合、周期測定タイマ T3(図 2 5 Cに示す）のタイマ値と波形タイマ Τ4(図 2 5 Dに示す）のタイマ値との差の絶対値が所定値以下となると、位置信号（図 2 5 Βに示す）に基づいて位置検出運転を行うことが可能である。これに対して、上記積分信号 J V_MNが図 2 5 Εに示すように不安定な場合、周期測定タイマ T3(図 2 5 Gに示す）のタイマ値と波形タイマ T4(図 2 5 Ηに示す）の夕イマ値との差の絶対値が所定値を越えると、位置信号（図 2 5 Fに示す）に基づいて位置検出運転を行うことができない。なお、上記周期測定タイマ Τ3のタイマ値は、位置信号周期演算部 4 5からの位置信号の周期を表わす周期信号で表わされ、波形タイマ Τ4のタイマ値は、 V/Fパターン設定部 1 0 5からの周波数指令信号で表わされる。そして、上記周期比較部 1 0 3は、その周期信号と周波数指令信号に基づいて、周期測定タイマ Τ 3のタイマ値と波形タイマ Τ4のタイマ値との差の絶対値が所定値以下か否かを判別する。

以下、起動時のマイクロコンピュータ 2 4の動作を図 2 6.図 2 7 ,図 2 8のフローチャートに従って説明する。なお、起動前の運転切替スィッチ SWは、波形タイマ T4の割込信号 I R Q3をィンバータモード選択部 5 3 に接続すると共に、 V/Fパターン設定部 1 0 5の電圧指令信号を PWM 部 5 4に接続する同期運転側に選択する。

まず、上記マイクロコンピュータ 2 4に外部から運転信号が入力されると、 VZ Fパターン設定部 1 0 5から周波数指令信号が出力されて、波形タイマ Τ4がスター卜する。そして、上記波形タイマ Τ4のカウン卜が終了すると、波形タイマ Τ4から割込信号 I R Q3が出力され、この割込信号 I R Q3の発生間隔毎に割込処理 2 1を行う。

図 2 6において、ステップ S 301で周波数が一定値まで加速済みか否かを判別して、周波数が一定値まで加速済みと判別すると、ステップ S 311 に進む一方、周波数が一定値まで加速済みでないと判別すると、ステップ S 313に進む。そして、ステップ S 313で予めテーブルに格納された V ZF パターンのデータ（電圧指令信号用と周波数指令信号用）を読み込み、ステツプ S 302に進む。

次に、ステップ S 311で外部割込が未許可か否かを判別して、外部割込が未許可と判別すると、ステップ S 314に進み、外部割込を許可した後、ステップ S 312に進む。一方、ステップ S 311で外部割込が許可されている場合、ステップ S 312に進む。なお、ステップ S 314で外部割込が許可されると、位置信号の立ち上がりおよび立ち下がり毎に後述する割込処理 2 2 を行う。

次に、ステップ S 312で波形タイマ Τ4にセッ卜される波形タイマ値と位置信号の周期の差の絶対値が所定値以下か否かを判別する。つまり、上記周期比較部 1 0 3において、 VZFパターン設定部 1 0 5からの周波数指令信号であつてインバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する波形タイマ値と、位置信号周期演算部 4 5からの周期信号に基づく位置信号の周期の値との差の絶対値が所定値以下か否かを判別するのである。そして、上記波形タイマ値と位置信号の周期の差が所定値以下と判別すると、ステップ S 315に進む一方、波形タイマ値と位置信号の周期の差が所定値を越えていると判別すると、ステップ S 316に進み、電圧指令を変更し、インバータ出力電圧を下げて、ステップ S 302に進む。

次に、ステップ S 315でレベル判定フラグのセット回数が一定回数以上か否かを判別する。すなわち、上記電位差レベル判定部 1 0 1の計数部 1 0 l aは、レベル判定フラグ設定部 1 0 0においてレベル判定フラグが連続してセッ卜される回数をカウントし、計数判定部 1 0 l bで一定回数をカウントしたか否かを判別するのである。そして、レベル判定フラグのセット回数が一定回数以上セッ卜された場合、上記レベル検出信号が所定のパターンであるとして、ステップ S 317に進む一方、レベル判定フラグのセッ卜回数が一定回数未満の場合、ステップ S 318に進む。そして、ステップ S 318で電圧指令を変更し、インバー夕出力電圧を下げて、ステップ S 302 に進む。

次に、ステップ S 317で位置信号とィンバータモードが一定の関係にあるか否かを判別する。すなわち、上記第 1実施例の図 7 A— 7 Dに示すように、インバータモ一ドの奇数に切り替わる点で位置信号が Hレベルで、かつィンバータモードの偶数に切り替わる点で位置信号が Lレベルであるか否かを判別するのである。そして、ステップ S 317で位置信号とインバ一夕モードが一定の関係にある場合、ステップ S 319に進む一方、位置信号とィンバ一夕モードが一定の関係にない場合、ステップ S 320に進む。そして、ステップ S 320で電圧指令を変更し、インバータ出力電圧を下げて、ステップ S 302に進む。

次に、ステップ S 319で、上記インバータモードと位置信号の H, Lレべルの対応が連続して繰り返される回数をモード比較部 1 0 2の計数部 1 0 2 aで力ゥン卜し、モード比較部 1 0 2の計数判別部 1 0 2 bで一定回数をカウントしたか否かを判別する。すなわち、第 1実施例の図 7 A— 7 Dに示すように、ィンバータモードの奇数 (例えば 2から 3と 4から 5 )に切り替わる点で位置信号が Hレベルで、かつィンバータモードの偶数（例えば 3力、ら 4 , 5から 0 )に切り替わる点で位置信号が Lレベルであるという条件が連続して一定回数をカウントしたか否かを判別するのである。そして、ステップ S 319で一定回数をカウントしたと判別した場合、ステップ S 321 に進み、位置検出運転切替を要求して、ステップ S 302に進む。一方、ステツプ S 319で一定回数をカウントしていないと判別した場合、ステップ S 302に進む。

次に、ステップ S 302で電圧指令に基づき電圧指令信号を出力する。次に、ステップ S 303に進み、 VZFパターン設定部 1 0 5で設定された周波数指令すなわち予めテーブルに格納された周波数データにより波形タイマ T4用のタイマ値を演算する。そして、ステップ S 304に進み、波形タイマ T4にステップ S 303で求めたタイマ値をセッ卜してスタートし、この割込処理 2 1を終了する。

そして、上記割込処理 2 1のステップ S 321の位置検出運転切替要求により運転切替スイッチ S Wが位置検出運転側に切り替わり、上記マイクロコンピュータ 2 4の外部割込端子に入力される位置信号の立ち上がりおよび立ち下がり毎に図 2 7に示す割込処理 2 2を行う。

まず、図 2 7において、ステップ S 331で位置検出切替要求の有無を判別して、位置検出切替要求がない場合、ステップ S 341に進み、レベル判定フラグ設定部 1 0 0は、回転位置検出器 3からの位置信号が立ち上がりか否かを判定する。そして、ステップ S 341で位置信号が立ち上がりであると判別すると、ステップ S 351に進む一方、位置信号が立ち上がりでないと判別すると、ステップ S 352に進む。そして、ステップ S 351でレベル判定フラグ設定部 1 0 0は、レベル検出器 3 7からのレベル検出信号が H レベルか否かを判別して、レベル検出信号が Hレベルと判別すると、ステツプ S 353に進み、レベル判定フラグをセットする。一方、ステップ S 351でレベル検出信号が Hレベルでないと判別すると、ステップ S 354に進み、レベル判定フラグをリセッ卜する。

また、ステップ S 352に進むと、レベル判定フラグ設定部 1 0 0は、レベル検出器 3 7からのレベル検出信号が Lレベルか否かを判別して、レべル検出信号が Lレベルと判別すると、ステップ S 355に進み、レベル判定フラグをセッ卜する。一方、ステップ S 352でレベル検出信号が Lレベルでないと判別すると、ステップ S 356に進み、レベル判定フラグをリセットする。なお、上記電位差信号レベル判定部 1 0 1の計数部 1 0 l aは、レベル判定フラグ設定部 1 0 0においてレベル判定フラグが連続してセッ卜される回数を計数する。また、上記レベル判定フラグの初期状態はリセットしている。

次に、ステップ S 332で位置検出運転切替要求の有無を判別して、位置検出運転切替要求が有ると判別すると、ステップ S 342に進む一方、位置検出運転切替要求が無いと判別すると、ステップ. S 333に進む。そして、ステップ S 342で外部からの位相量指令に基づいて、位相補正タイマ T 2用の位相補正タイマ値をタイマ値演算部 4 6で演算する。次に、ステップ S 343に進み、位相補正タイマ T2にステップ S 342で求めた位相補正タイマ値をセッ卜する。そして、ステップ S 344で位相補正タイマ T2をスタートして、ステップ S 345に進み、波形タイマ T4を停止した後、ステップ S 333 に進む。次に、ステップ S 333で周期測定タイマ T3をストップして、ステップ S 334に進み、周期測定タイマ Τ3のタイマ値を読み込む。次に、ステップ S 335に進み、周期測定タイマ Τ3をスタートさせる。そして、ステップ S 33 6で位置信号周期演算部 4 5は、周期測定タイマ Τ3のタイマ値から位置信号の周期を演算する。次に、ステップ S 337で速度演算部 4 7は、ステツブ S 336で求めた位置信号の周期に基づいて、モータの回転速度を演算する。

次に、ステップ S 338に進み、位置検出運転切替要求の有無を判別して、位置検出運転切替要求が有ると判別すると、ステップ S 346に進み、速度指令信号に基づいて速度制御を行って、電圧指令信号を出力して、割込処理 2 2を終了する。一方、ステップ S 338で位置検出運転切替要求がないと判別すると、割込処理 2 2を終了する。

そして、上記割込処理 2 2でスタートされた位相補正タイマ Τ2のカウン卜が終了すると、位相補正タイマ Τ2は割込信号 I R Q 2を出力して、この割込信号 I R Q2の発生間隔毎に図 2 8に示す割込処理 2 3が行われる。つまり、上記位相補正タイマ Τ2のカウントが終了して割込信号 I R Q 2 を出力すると、割込処理 2 3がスタートして、ステップ S 361でィンバー夕モード選択部 5 3はィンバータモードを 1ステップ進め、ステップ S 36 2で電圧パターンを出力して、割込処理 2 3を終了する。

このように、上記電位差信号レベル判定部 1 0 1とモード比較部 1 0 2 と周期比較部 1 0 3によって、起動時に負荷変動や電源電圧変動で電位差信号の特性が変化しても、回転位置検出器 3からの位置信号による位置検出運転が可能か否かを判別することができ、同期運転から位置検出運転に確実に切り替えることができる。

また、上記レベル検出器 3 7によって、上記回転位置検出器 3の積分器 3 2からの積分信号 V_MNdtとヒステリシス特性に基づく基準値 E ₄, E ₅ とを比較して得られたレベル検出信号が所定のパターンであるとき、上記電位差が上記所定値以上であると判定することができる。したがって、上記レベル検出器 3 7によって、全波整流回路や複数のコンパレータを用いることなく、簡単にレベル判定手段を構成することができる。

(第 5実施例）

図 2 9はこの発明の第 5実施例のブラシレス D Cモータの回転位置検出器の回路図を示しており、この回転位置検出器と後述するマイクロコンピュ一夕以外は、第 1実施例のレベル検出器のないブラシレス D Cモータと同 —の構成をしており説明を省略する。

図 2 9に示すように、回転位置検出器 1 1 0は、図 1に示す第 1実施例の回転位置検出器 3の電位差検出手段としての差動増幅器 3 1 ,積分手段としての積分器 3 2と、ヒステリシスコンパレータ 3 8で構成されている。上記ヒステリシスコンパレータ 3 8は、積分器 3 2からの積分信号 V_MN dtを反転入力端子に接続された増幅器 I C 17と、その増幅器 I C 17の非反転人力端子をグランド G N Dに接続する抵抗 R ₄₄と、増幅器 I C 17の出力端子と非反転入力端子を接続する抵抗 R ₄₅とからなり、ヒステリシス特性を有している。

また、図 3 0は上記マイクロコンピュータ 1 2 0の構成を示しており、上記回転位置検出器 1 1 0からの "位置信号 +レベル検出信号" が接続され、その "位置信号 +レベル検出信号" とインバータモードとを比較する位置信号モード比較手段としてのモード比較部 1 1 1と、位置信号周期演算部 4 5からの位置信号の周期を表わす周期信号を受けて、位置信号の周期の値とィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値とを比較する位置信号周期比較手段としての周期比較部 1 1 2と、上記モード比較部 1 1 1からの比較結果と周期比較部 1 1 2からの比較結果に基づいて、位置検出運転切替信号を出力する位置検出運転切替部 1 1 3と、上記モード比較部 1 1 1からの比較結果と周期比較部 1 2からの比較結果に基づいて、外部からの運転信号が入力されると、起動のための電圧指令信号と周波数指令信号を出力する VZ Fパターン設定部 1 1 4と、上記 V / Fパターン設定部 1 1 4からの周波数指令信号を受けて、割込信号 I R Q3を出力する波形タイマ T4とを備えている。上記 VZ Fパターン設定部 1 1 4と波形タイマ T4で同期運転制御手段としての同期運転制御部 5 7 を構成している。また、上記モード比較部 1 1 1には、計数部 1 1 l aと計数判別部 1 1 l bを備えている。

なお、上記 VZFパターン設定部 1 1 4からの周波数指令信号を周期比較部 1 1 2に接続している。この周波数指令信号は、波形タイマ T4に設定するタイマ値を表わす信号であって、ィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値を求めることができる。

上記ブラシレス D Cモータが位置信号に従って駆動され、図 3 1 A— 3 1 Dに示すように、上記回転位置検出器 1 1 0の積分器 3 2からの積分信号 J V_MNdt (図 3 1 Aに示す）が安定している場合、ヒステリシスコンパレ一夕 3 8の増幅器 I C 17の反転入力端子に入力され、基準値 E ₆を越えると、増幅器 I C 17の出力端子は Lレベルとなり、基準値 E ₇未満になると、増幅器 I C 17の出力端子は Hレベルとなる。そして、上記回転位置検出器 1 1 0は、基準値 E ₆, E ₇に基づいて、 "位置信号 +レベル検出信号" （図 3 1 Bに示す）を出力する。これに対して、上記積分信号 J" V_MNが図 3 1 Cに示すように不安定で、基準値 E ₆を越えなかったり、基準値 E ₇未満にならなかったりすると、 "位置信号 +レベル検出信号" （図 3 1 Dに示す）は、図 3 1 Bに比べて周波数が低くなり、デューティ比が異なる。すなわち、上記積分信号の不安定な状態がこの "位置信号 +レベル検出信号" の周波数とデューティ比の変化として現れ、この変化によって、積分信号に基づく位置信号の安定不安定を検出することができる。

以下、起動時のマイクロコンピュータ 120の動作を図 32,図 33,図 34のフローチャートに従って説明する。なお、起動前の運転切替スィッチ SWは、波形タイマ T4の割込信号 I RQ3をインバータモード選択部 5 3に接続すると共に、 V/Fパターン設定部 114の電圧指令信号を PW M部 54に接続する同期運転側に選択する。

まず、上記マイクロコンピュータ 120に外部から運転信号が入力されると、 VZFパターン設定部 114から周波数指令信号が出力されて、波形タイマ T4がスタートする。そして、その波形タイマ T4のカウントが終了すると、波形タイマ T4から割込信号 I RQ3が出力され、この割込信号 I RQ3の発生間隔毎に割込処理 31を行う。

図 32において、ステップ S401で周波数が一定値まで加速済みか否かを判別して、周波数が一定値まで加速済みと判別すると、ステップ S411 に進む一方、周波数が一定値まで加速済みでないと判別すると、ステップ S413に進む。そして、ステップ S413で予めテーブルに格納された V F パターンのデータ（電圧指令信号用と周波数指令信号用）を読み込み、ステップ S402に進む。次に、ステップ S411で外部割込が未許可か否かを判別して、外部割込が未許可と判別すると、ステップ S414に進み、外部割込を許可した後、ステップ S 412に進む。一方、ステップ S 411で外部割込が許可されている場合、ステップ S412に進む。なお、ステップ S414で外部割込が許可されると、位置信号の立ち上がりおよび立ち下がり毎に後述する割込処理 32を行う。

次に、ステップ S412で波形タイマ値と位置信号の周期の差が所定値以下か否かを判別する。つまり、上記周期比較部 1 1 2において、 VZFパターン設定部 1 1 4からの周波数指令信号であってィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当するタイマ値と、位置信号周期演算部 4 5からの周期信号に基づく位置信号の周期の値との差の絶対値が所定値以下か否かを判別するのである。そして、波形タイマ値と位置信号の周期の差が所定値以下と判別すると、ステップ S 416に進む一方、波形タイマ値と位置信号の周期の差が所定値以下でないと判別すると、ステップ S 415 に進み、電圧指令を変更し、インバータ出力電圧を下げて、ステップ S 40 2に進む。

次に、ステップ S 416で位置信号とインバータモードが一定の関係にあるか否かを判別する。すなわち、上記第 1実施例の図 7 A— 7 Dに示すように、インバータモードの奇数に切り替わる点で位置信号が Hレベルで、かつィンバータモードの偶数に切り替わる点で位置信号が Lレベルであるか否かを判別するのである。そして、ステップ S 416で位置信号とインバ一夕モードが一定の関係にある場合、ステップ S 417に進む一方、位置信号とィンバータモードが一定の関係にない場合、ステップ S 418に進み、電圧指令を変更し、ィンバータ出力電圧を下げて、ステップ S 402に進む。次に、ステップ S 417で、上記インバータモードと位置信号の H, Lレべルの対応が連続して繰り返される回数をモード比較部 1 1 1の計数部 1 1 1 aで力ゥントし、モード比較部 1 1 1の計数判別部 1 1 1 bで一定回数をカウントしたか否かを判別する。すなわち、第 1実施例の図 7 A— 7 Dに示すように、ィンバータモードの奇数 (例えば 2から 3と 4から 5 )に切り替わる点で位置信号が Hレベルで、かつインバータモードの偶数（例えば 3力、ら 4 , 5から 0 )に切り替わる点で位置信号が Lレベルであるという条件が連続して一定回数をカウントしたか否かを判別するのである。そして、ステップ S417で一定回数をカウントしたと判別した場合、ステップ S419 に進み、位置検出運転切替を要求して、ステップ S402に進む。一方、ステツプ S417で一定回数をカウントしていないと判別した場合、ステップ S 402に進む。

次に、ステップ S402で電圧指令に基づき電圧指令信号を出力する。次に、ステップ S403に進み、 VZFパターン設定部 114で設定された周波数指令すなわち予めテーブルに格納された周波数データにより波形タイマ T4用のタイマ値を演算する。そして、ステップ S404に進み、波形タイマ T4にステップ S403で求めたタイマ値をセットしてスタートし、この割込処理 31を終了する。

そして、上記割込処理 31のステップ S419の位置検出運転切替要求により運転切替スィツチ SWが位置検出運転側に切り替わり、上記マイクロコンピュータ 120の外部割込端子に入力される位置信号の立ち上がりおよび立ち下がり毎に図 33に示す割込処理 32を行う。

まず、図 33において、ステップ S421で位置検出運転切替要求の有無を判別して、位置検出運転切替要求が有ると判別すると、ステップ S431 に進む一方、位置検出運転切替要求が無いと判別すると、ステップ S422 に進む。そして、ステップ S431で外部からの位相量指令に基づいて、位相補正タイマ T 2用の位相補正タイマ値をタイマ値演算部 46で演算する。次に、ステップ S432に進み、位相補正タイマ T2にステップ S431で求めた位相補正タイマ値をセッ卜する。そして、ステップ S433で位相補正タイマ T2をスタートして、ステップ S434に進み、波形タイマ T4を停止した後、ステップ S 422に進む。

次に、ステップ S422で周期測定タイマ T3をストップして、ステップ S 423に進み、周期測定タイマ T3のタイマ値を読み込む。次に、ステップ S 424に進み、周期測定タイマ T3をスタートさせる。そして、ステップ S 425 で位置信号周期演算部 4 5は、周期測定タイマ Τ3のタイマ値から位置信号の周期を演算する。次に、ステップ S 426で速度演算部 4 7は、ステツプ S 425で求めた位置信号の周期に基づいて、モータの回転速度を演算する。

次に、ステップ S 427に進み、位置検出運転切替要求の有無を判別して、位置検出運転切替要求が有ると判別すると、ステップ S 435に進み、速度指令信号に基づいて速度制御を行って、電圧指令信号を出力して、割込処理 3 2を終了する。一方、ステップ S 427で位置検出運転切替要求がないと判別すると、割込処理 3 2を終了する。

そして、上記割込処理 3 2でスター卜された位相補正タイマ Τ2のカウン卜が終了すると、位相補正タイマ Τ2は割込信号 I R Q2を出力して、この割込信号 I R Q2の発生間隔毎に図 3 4に示す割込処理 3 3が行われる。つまり、上記位相補正タイマ Τ2のカウントが終了して割込信号 I R Q2 を出力すると、割込処理 3 3がスタートして、ステップ S 441でィンバータモード選択部 5 3はィンバータモードを 1ステップ進めて、ステップ S 442で電圧パターンを出力して、割込処理 3 3を終了する。

このように、上記回転位置検出器 1 1 0のヒステリシスコンパレータ 3 8によって、位置信号を検出すると共に、積分器 3 2からの積分信号 J V _MNdtとヒステリシスコンパレータ 3 8のヒステリシス特性に基づく基準値 Ε _β, E ₇とを比較して、 "位置信号 +レベル検出信号" を出力する。そして、 "位置信号 +レベル検出信号" の周期の値 (位置信号周期演算部 4 5 からの周期信号に基づく値）とィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値（波形タイマ T4に設定するタィマ値）との差の絶対値が所定値以下のとき、上記電位差信号 V_MNが所定値以上であると判定することができ、電位差信号 V MNに基づく位置信号が安定していると判断できる。また、上記回転位置検出器 1 1 0は、上記第 1， 2 , 3 , 4実施例のレベル検出器の機能を有するヒステリシスコンパレータ 3 8を備えているので、別にレベル検出器を備える必要がなく、コストを低減することができる。

上記第 1 , 2， 3 , 4， 5実施例では、上記電機子コイル l a, l b, 1 cの電圧パターンの切り換え方式を 1 8 0度通電としたが、電圧パターンの切り換え方式は 1 8 0度に限らず、 1 2 0〜1 8 0度の通電方式であればよい。また、上記位置信号の周期を測定する手段として周期測定タイマ T3と位置信号周期演算部 4 5を用い、位置信号のリーディングエツジから卜レィリングエツジまたはトレイリングエツジからリ一ディングエツジまでの時間（位相角にして 6 Odeg)をカウントして、そのタイマ値から電圧パターンの周期を測定したが、これに限らず、位置信号のリーディングエッジから次のリ一ディングエツジまたはトレイリングエツジから次のトレイリングエツジまでの時間（位相角にして 1 2 O deg)をカウントして、電圧パターンの周期を測定してもよい。

また、上記マイクロコンピュータ 4 , 1 4 , 2 4. 1 2 0を用いたが、マイク口コンピュータの代りに論理回路等により構成してもよい。

また、起動時の上記ィンバータ部 2 0のィンバータ出力の電圧，周波数を增加させる同期運転は、図 1 1 .図 1 2に示すように直線のパターンを用いて、行ったが、曲線のパターンを用いて、インバー夕出力の電圧，周波数を増加させてもよい。また、インバータ出力の電圧，周波数が一定であってもよい。さらに、インバータ出力の電圧，周波数のうち、どちらか —方を増加させ、他方を一定としてもよい。

また、上記 VZFパターン設定部 4 4. 6 4 , 1 0 5 , 1 1 4は、予めテ一ブルに格納された V/Fパターンのデータを用いたが、演算式を用いて. その都度 VZFパターンのデータを演算してもよい。

また、電位差信号が安定と判定するまで、インバータ電圧を下げたが、ィンバータ出力の電圧 Vと周波数 Fの比 VZFが下がるように、すなわちインバータ電圧一定で周波数を増加させてもよい。また、電圧を下げて、周波数を上げてもよい。

また、上記レベル検出器 3 4 , 3 5， 3 6は、回転位置検出器 3の積分器 3 2からの積分信号を受けて、レベル検出信号を出力したが、レベル判定手段は、電機子コイルの中性点と抵抗回路の中性点との電位差が所定値以上であるか否かを判定してもよい。

また、上記第 1実施例では、上記回転位置検出器 3の位置信号とィンバ一夕モード選択部 5 3のィンバータモードを比較する位置信号モード比較手段としてのモード比較部 4 2において、ィンバータモードの切り換わり点と位置信号の H， Lレベルの対応が連続して一致するか比較したが、位置信号比較手段としてはこれに限らず、インバータモードの切り換わり点と位置信号の切り換わり点との位相が所定の範囲内であるかを比較してもよい。

また、上記第 1実施例では、整流手段としての全波整流回路 1 5を用いたが、整流手段はこれに限らず、半波整流回路を用いてもよい。

また、整流手段としての全波整流回路 1 5と、平滑手段としての平滑回路 1 6と、平滑信号比較手段としての比較回路 1 7とを用いたが、これに限らず、整流手段,平滑手段および平滑信号比較手段をデジタル回路で構成して、上記積分信号を AZD変換した後、デジタル演算によりレベル検出信号を求めてもよい。

また、上記第 2 ,第 3実施例では、回転位置検出器 3からの積分信号 J" V_MNdtの半波毎に基準値 EL E ₂または E ₃を越えているか否かを判別したが、積分信号を半波整流して、その半波整流された積分信号の半波のみが基準値 E₃を越えているか否かを判別してもよい。また、基準値あるいは E ₂のどちらか一方のみを設けて、積分信号 J V_MNdtが基準値 E！あるいは E ₂のどちらかを越えているか否かを判別してもよい。

また、上記第 2,第 3実施例では、電位差信号比較手段としての比較回路 18, 19のレベル検出信号に基づいてレベル検出器制御部 60でレべル判定フラグを設定して、電位差信号レベル判定部 61の計数部 6 laは、レベル判定フラグが連続してセッ卜される回数をカウントしたが、これに限らず、レベル判定手段は、電位差信号比較手段の出力信号のパルス幅または周波数等が所定のパターンのとき、上記電位差が所定値以上であると判定してもよい。

また、積分器 32はコンデンサと抵抗とによる積分器としたが、演算增幅器を使用して一次遅れ回路を構成した積分器を使用し、積分信号を増幅しても良く、この場合、積分信号が充分増幅されているため、ノイズに対する耐量が向上し、さらに良い。

また、回転位置検出器 3は初段に差動増幅器 31を配し、次段に積分器 32を配したが、構成はこれに限らず、初段に積分器 32、次段に増幅器 31を配しても良いし、初段の積分器 32に演算増幅器を用いれば次段の増幅器 31は配しなくともよい。

また、差動増幅器 31は回路の簡素化のため、非反転増幅回路を使用し、電機子コイル la, lb, lcの中性点をグランド GNDとして、 3相 Y結線された抵抗回路 2の中性点の電位を I C1の非反転入力端子に入力したが、ィンバ一夕部 20のトランジスタ 2 Od, 2 Oe, 2 Ofのエミッタ側をグランド GNDとして、電機子コイル la, lb, lcの中性点電位 V_N及び 3相 Y 結線された抵抗回路 2の中性点電位 V_Mを差動入力減算回路の入力部にそれぞれ入れても良い。

産業上の利用可能性

この発明のブラシレス D Cモータは、ィンバータエアコン等の空気調和機、電気洗濯機、電気掃除機等の家電機器に用いるのに適している。

Claims

請求の範囲

1. 複数極の磁石を有する回転子（10)と、 3相 Y結線された電機子コィノレ（la, lb, 1。)を有する固定子（1)と、上記電機子コイル（la, lb, 1 c)に対して並列状態で 3相 Y結線された抵抗回路（ 2 )と、上記電機子コィル（la, lb, lc)の中性点と上記抵抗回路（2)の中性点との電位差に基づいて、上記回転子（10)と上記固定子（1)との相対的な回転位置を検出して、位置信号を出力する回転位置検出手段（3)と、上記回転位置検出手段 (3)からの上記位置信号に基づいて、上記電機子コイル（la， lb, lc)の電圧パターンを切り替えるィンバータ部（20)とを備えたブラシレス DC モータにおいて、

起動時に上記ィンバータ部（20)のィンバータ出力の電圧および周波数を所定のパターンに基づいて出力する同期運転制御手段（51, 55, 56, 57)と、

上記回転位置検出手段（3)からの上記位置信号に基づいて、上記ィンバ一夕部（20)のィンバータ出力を制御する位置検出運転制御手段（52)と、上記同期運転制御手段（51, 55, 56, 57)により上記ィンバ一夕部（2 0 )が同期運転状態のとき、上記回転位置検出手段（ 3 )からの上記位置信号を使用する位置検出運転が可能か否かを判別する判別手段と、

上記判別手段が上記位置検出運転が可能であると判別すると、上記ィンバータ部（20)の制御を上記同期運転制御手段（51, 55.56， 57)から上記位置検出運転制御手段（52)に切り替える運転切替手段（43, 63, 104, 113)とを備えたことを特徴とするブラシレス DCモータ。

2. 請求項 1に記載のブラシレス DCモータにおいて、上記同期運転制御手段（51.55, 56.57)により上記ィンバータ部（20)のィンバータ出力の電圧および周波数を上記所定のパターンに基づいて出力して、上記所定のパターン出力後、上記判別手段が上記位置検出運転が可能でないと判別すると、上記同期運転制御手段（51, 55.56, 57)は、上記判別手段が上記位置信号に基づく位置検出運転が可能であると判別するまで、上記ィンバータ部（20)のィンバータ出力の電圧 Vと周波数 Fの比 VZF を下げるようにしたことを特徴とするブラシレス DCモータ。

3. 請求項 1に記載のブラシレス DCモータにおいて、上記判別手段は、上記電機子コイル（la, lb, lc)の中性点と上記抵抗回路（2)の中性点との上記電位差が所定値以上か否かを判定するレベル判定手段（34, 35.

36.37, 41.60, 61, 100, 101) を備えて、上記レベル判定手段（34, 35, 36, 37.41, 60, 61, 100, 101) 力く上記電位差が上記所定値以上であると判定すると、上記位置検出運転が可能であると判別することを特徴とするブラシレス DCモータ。

4. 請求項 3に記載のブラシレス DCモータにおいて、上記レベル判定手段（34, 41) は、上記電機子コイル（la, lb, lc)の中性点と上記抵抗回路（2)の中性点との電位差を表わす信号を整流する整流手段（15)と、上記整流手段（15)からの整流された信号を平滑にする平滑手段（16)と、上記平滑手段（ 16 )からの平滑にされた信号と所定の基準値（E 0)とを比較する平滑信号比較手段（17)とを備えて、上記平滑信号比較手段（17) が上記平滑手段（ 16 )からの平滑にされた信号と上記基準値（E 0)とを比較して、上記平滑にされた信号が上記基準値（Eo)を越えると、上記電位差が上記所定値以上であると判定することを特徴とするブラシレス DCモ一夕。

5. 請求項 3に記載のブラシレス DCモータにおいて、上記レベル判定手段（35, 36, 60, 61) は、上記鸳機子コイル（la, lb, lc)の中性点と上記抵抗回路（ 2 )の中性点との上記電位差を表わす信号と所定の基準値（Eい E ₂, E₃)とを比較する電位差信号比較手段（18, 19)を備えて、上記電位差信号比較手段（18, 19)が上記電位差信号と上記基準値（Ε^ E₂, E₃)とを比較して得られる上記電位差信号比較手段（18, 19)の出力信号が所定のパターンであるとき、上記電位差が上記所定値以上であると判定することを特徴とするブラシレス DCモータ。

6. 請求項 3に記載のブラシレス DCモータにおいて、上記レベル判定手段（37.100, 101)は、上記電機子コイル（la, lb, lc)の中性点と上記抵抗回路（2)の中性点との上記電位差を表わす信号とヒステリシスコンパレータ（37)のヒステリシス特性に基づく所定の基準値（E₄, E₅) とを比較して得られる上記ヒステリシスコンパレータ（37)の出力信号が所定のパターンであるとき、上記電位差が上記所定値以上であると判定することを特徴とするブラシレス DCモータ。

7. 請求項 1に記載のブラシレス DCモータにおいて、上記判別手段は、上記回転位置検出手段（3)からの位置信号と上記ィンバータ部（20)のィンバータ出力が所定の関係を有するか否かを比較する位置信号モード比較手段（42, 62, 102.111)を備えて、上記位置信号モード比較手段（4 2, 62.102.111)が上記位置信号と上記インバータ出力を比較して、上記位置信号と上記インバータ出力が所定の関係を有するときに、上記位置検出運転が可能であると判別することを特徵とするブラシレス D Cモータ

8. 請求項 1に記載のブラシレス DCモータにおいて、上記判別手段は、上記位置信号の周期の値と上記インバ一タ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値との差の絶対値が所定値以下か否かを比較する位置信号周期比較手段（103, 112)を備えて、上記位置信号周期比較手段（1 03, 112)が上記位置信号の周期の値と上記ィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値との差の絶対値が上記所定値以下のとき、上記位置検出運転が可能であると判別することを特徴とするブラシレス D Cモータ。

9. 請求項 8に記載のブラシレス DCモータにおいて、上記回転位置検出手段（110)は、上記電機子コイル（la, lb, lc)の中性点と上記抵抗回路（2)の中性点との電位差を検出して、電位差信号を出力する電位差検出手段（31)と、上記電位差検出手段（31)からの上記電位差信号を積分して、積分信号を出力する積分手段（32)と、ヒステリシス特性を有し、上記積分手段（32)からの上記積分信号と所定の基準値（E₆, E₇)とを比較して、上記位置信号を出力するヒステリシスコンパレータ（38)とを備えたことを特徴とするブラシレス DCモータ。

10. 請求項 1に記載のブラシレス D Cモータにおいて、

上記判別手段は、

上記電機子コイル（la， lb, lc)の中性点と上記抵抗回路（2)の中性点との上記罨位差が所定値以上か否かを判定して、上記電位差が上記所定値以上であると判定すると、上記判別手段が上記位置検出運転が可能であると判別するレベル判定手段（34, 35.36, 37, 41, 60, 61, 100, 101) と、

上記回転位置検出手段（3)からの位置信号と上記ィンバータ部（20)のィンバータ出力が所定の関係を有するか否かを比較して、上記位置信号と上記ィンバー夕出力が所定の関係を有するときに、上記判別手段が上記位置検出運転が可能であると判別する位置信号モード比較手段（42.62, 102, 111)と、

上記位置信号の周期の値と上記ィンバ一タ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値との差の絶対値が所定値以下か否かを比較して、上記位置信号の周期の値と上記ィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値との差の絶対値が上記所定値以下のとき、上記判別手段が上記位置検出運転が可能であると判別する位置信号周期比較手段（10 3, 112)とのうちの少なくとも二つを備えたことを特徴とするブラシレス D Cモータ。

11. 請求項 2に記載のブラシレス DCモータにおいて、上記判別手段は、上記電機子コイル（la, lb, lc)の中性点と上記抵抗回路（2)の中性点との上記電位差が所定値以上か否かを判定するレベル判定手段（34, 3 5, 36, 37， 41, 60， 61.100.101) を備えて、上記レベル判定手段（34, 35， 36, 37, 41， 60, 61, 100, 101) 力く上記電位差が上記所定値以上であると判定すると、上記位置検出運転が可能であると判別することを特徴とするブラシレス DCモータ。

12. 請求項 2に記載のブラシレス DCモータにおいて、上記判別手段は、上記回転位置検出手段（3)からの位置信号と上記ィンバータ部（20) のィンバータ出力が所定の関係を有するか否かを比較する位置信号モード比較手段（42, 62.102.111)を備えて、上記位置信号モード比較手段（42, 62, 102, 111 )が上記位置信号と上記インバ一タ出力を比較して、上記位置信号と上記ィンバータ出力が所定の関係を有するときに、上記位置検出運転が可能であると判別することを特徵とするブラシレス D Cモータ。

13. 請求項 2に記載のブラシレス D Cモータにおいて、上記判別手段は、上記位置信号の周期の値と上記ィンバー夕出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値との差の絶対値が所定値以下か否かを比較する位置信号周期比較手段（103.112)を備えて、上記位置信号周期比較手段（103, 112)が上記位置信号の周期の値と上記ィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値との差の絶対値が上記所定値以下のとき、上記位置検出運転が可能であると判別することを特徴とするブラシレス D Cモータ。

14. 請求項 2に記載のブラシレス DCモータにおいて、

上記判別手段は、

上記電機子コイル（la, lb, lc)の中性点と上記抵抗回路（2)の中性点との上記電位差が所定値以上か否かを判定して、上記電位差が上記所定値以上であると判定すると、上記判別手段が上記位置検出運転が可能であると判 Sリするレべノレ半 U定手段（34, 35, 36, 37, 41, 60, 61, 100, 101) と、上記回転位置検出手段（3)からの位置信号と上記ィンバータ部（20)のィンバータ出力が所定の関係を有するか否かを比較して、上記位置信号と上記ィンバータ出力が所定の関係を有するときに、上記判別手段が上記位置検出運転が可能であると判別する位置信号モード比較手段（42, 62. 102, 111)と、

上記位置信号の周期の値と上記ィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値との差の絶対値が所定値以下か否かを比較して、上記位置信号の周期の値と上記ィンバータ出力の周波数に基づく位置信号の周期に相当する値との差の絶対値が上記所定値以下のとき、上記判別手段が上記位置検出運転が可能であると判別する位置信号周期比較手段（10 3, 112)とのうちの少なくとも二つを備えたことを特徴とするブラシレス D Cモータ。