JPH11341869A

JPH11341869A - ブラシレスモ―タの制御装置及びこのモ―タを使用した機器

Info

Publication number: JPH11341869A
Application number: JP11077206A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kawabata; 幸雄川端; Yasuo Notohara; 保夫能登原; Kazuo Tawara; 和雄田原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 1999-12-10
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: JP3613063B2

Abstract

(57)【要約】【課題】回転子位置検出精度を高めて制御範囲を広げ
る。【解決手段】比較回路１０，遅延回路１１，ゲート信号
作成回路１３，選択保持回路１２を用いて位相信号生成
回路９を構成し、この位相信号生成回路９で生成した位
相信号を制御回路６でパターン認識することによって回
転子の位置を検出し、ＰＷＭ制御全域及びＰＡＭ制御，
ＰＷＭ／ＰＡＭの切換制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスモータ
の回転速度を所望の回転速度に制御する制御装置及びこ
の制御装置を用いて圧縮機や送風機駆動用のブラシレス
モータを制御して室内の空気調和を行う空調機、圧縮機
や送風機駆動用のブラシレスモータを制御して冷凍を行
う冷凍機、撹拌翼や脱水槽駆動用のブラシレスモータを
制御して衣類の洗濯を行う洗濯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石回転子と固定子巻線を組み合わ
せたブラシレスモータは、メンテナンスの容易さから空
調機，冷凍機，洗濯機等に採用されている。

【０００３】このブラシレスモータの駆動制御は、回転
子の磁極位置と通電すべき固定子巻線の位置とを密接に
関係付けて行うことが必要である。回転子の磁極位置の
検出には、ホール素子等の回転子位置検出センサを用い
ることなく、回転子磁極との相互作用で固定子巻線に誘
起される逆起電圧を利用して該回転子の磁極位置を検出
するセンサレス位置検出方式が採用されている。

【０００４】このような回転子位置検出方式を採用した
ブラシレスモータ駆動装置としては、例えば、特開平7
−147793 号公報等に記載されたブラシレスモータ駆動
装置がある。このブラシレスモータ駆動装置は、直流電
源から出力される直流電圧をインバータ回路を介してブ
ラシレスモータの固定子巻線に供給している。端子電圧
検出器は、ブラシレスモータの固定子巻線の端子電圧を
分圧して検出電圧として取り出し、これを比較回路に入
力する。比較回路は、この検出電圧を基準電圧と比較し
て位相信号を出力する。

【０００５】そして、制御装置は、パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）信号発生回路からのＰＷＭ信号ＰＳを基にして該Ｐ
ＷＭ信号ＰＳがオンからオフに変化するタイミング以降
でラッチ動作するようにラッチタイミング信号生成回路
によってラッチタイミング信号ＬＳを生成し、固定子巻
線の端子電圧に振動が発生した場合でもその振動に影響
されずに比較回路からの位相信号をラッチ回路にてラッ
チして位置検出信号を得ようとするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のブラ
シレスモータ駆動装置では、ラッチ回路の出力信号は、
比較回路から出力される位相信号から時間ｔｄＤだけ遅
れたものとなり、これに基づいて得られる回転子磁極の
検出位置は、回転子の磁極の実際の位置から大幅にずれ
たものとなる。

【０００７】このように、位置検出信号の検出タイミン
グが大幅にずれた場合には、ブラシレスモータの固定子
巻線電流の転流（通電）位相が遅れ、電流の立ち上がり
が遅れると共に巻線電流の切換直前に電流が跳ね上がる
形になり、効率の低下と電流の跳ね上がりによる駆動回
路への負担増加により回路要素の電流容量の増加が必要
となり、コストアップにつながり、あるいはラッチタイ
ミング時に外乱ノイズによって比較回路の出力信号にノ
イズが重畳していた場合には、本来の位置検出信号から
大幅にずれた位相信号をラッチすることになってブラシ
レスモータを正常に駆動することができずに振動したり
停止する課題がある。

【０００８】また、このような従来のブラシレスモータ
駆動装置では、ＰＷＭ信号ＰＳがオンからオフに変化す
るタイミング以降にラッチ動作を行うものであるため
に、ＰＷＭ制御における通流率が１００％の場合には、
そのラッチ回路のゲート信号が定義できない、あるい
は、いわゆるＰＡＭ制御等の通流率１００％におけるゲ
ート信号が定義できないという課題がある。

【０００９】本発明の１つの目的は、ブラシレスモータ
に対して、回転子の磁極位置検出精度が高く、正確な制
御を行うことができるブラシレスモータの制御装置を提
供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、ノイズによる位置検
出誤りを軽減することにある。

【００１１】本発明の更に他の目的は、ノイズによる通
電誤動作を軽減することができるブラシレスモータの制
御装置を提供することにある。

【００１２】本発明の更に他の目的は、制御範囲を拡張
することができるブラシレスモータの制御装置を提供す
ることにある。

【００１３】本発明の更に他の目的は、ブラシレスモー
タを効率重視特性で運転制御し、あるいは高速度重視特
性で運転制御することができる制御装置を提供すること
にある。

【００１４】本発明の更に他の目的は、広い制御範囲の
ブラシレスモータの制御装置を提供することにある。

【００１５】本発明の更に他の目的は、通電切換後の環
流電流が流れている期間が非常に長い場合でもブラシレ
スモータを停止することなく、良好な制御を行うことが
できるブラシレスモータの制御装置を提供することにあ
る。

【００１６】本発明の更に他の目的は、このように制御
されるブラシレスモータを動力源とする機器、特に、空
調機，冷凍機，洗濯機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１つの特徴は、
各相の固定子巻線の端子電圧に基づいて回転子の磁極の
位置を検出して該固定子巻線への通電を制御するブラシ
レスモータの制御装置において、前記端子電圧に応じた
検出電圧を基準電圧と比較した比較結果情報信号に基づ
いてＰＷＭ信号のオン・オフ期間を抽出することにあ
る。

【００１８】本発明の他の特徴は、固定子巻線の端子電
圧に基づいて抽出したＰＷＭ信号のオン期間には前記比
較結果情報信号をそのまま位相信号として出力し、オフ
期間にはオフになる直前の比較結果情報信号を保持して
位相信号として出力するようにしたことにある。

【００１９】本発明の他の特徴は、複数相の固定子巻線
の端子電圧の比較結果情報信号のパターンに基づいて回
転子の位置を検出することにある。

【００２０】本発明の他の特徴は、複数相の固定子巻線
の端子電圧の比較結果情報信号のパターンに基づいて固
定子巻線への通電パターンを決定することにある。

【００２１】本発明の他の特徴は、複数相の固定子巻線
の端子電圧の比較結果情報信号のパターンに基づいて通
電切換後の環流電流が流れている期間を検出することに
ある。

【００２２】本発明の他の特徴は、通電切換後の環流電
流が消失した後に、位置検出のために照合する位相信号
パターンを更新する処理を行うことにある。

【００２３】本発明の他の特徴は、通電切換後、所定の
時間が経過したときに、位置検出のために照合する位相
信号パターンを更新する処理を行うことにある。

【００２４】本発明の他の特徴は、比較結果情報信号の
パターンに基づいて回転子位置を検出し、メモリに格納
された通電位相情報または外部からの位相制御指令に従
って通電位相の切り換えを行うことにある。

【００２５】本発明の他の特徴は、ＰＷＭ制御領域では
運転効率を重視した位相制御を行い、高速回転重視制御
領域では通電位相を進める制御を行うことにある。

【００２６】そして本発明の更に他の特徴は、前述した
ような制御装置によって制御されるブラシレスモータを
動力源とする空調機または冷凍機または洗濯機にある。

【００２７】本発明の更に他の特徴は、ブラシレスモー
タと、ブラシレスモータを制御する制御装置とを有する
ブラシレスモータシステムであって、制御装置は、ブラ
シレスモータの固定子巻線の電圧に基づいて、ブラシレ
スモータの回転子位置を検出することにある。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のブラシレスモータ
の制御装置と該制御装置によって駆動制御されるブラシ
レスモータを使用した機器の実施形態について、図１〜
図９を用いて説明する。

【００２９】図１は、本発明になるブラシレスモータ駆
動装置の一実施形態を示すブロック図である。このブラ
シレスモータ駆動装置は、交流電源１からの交流電圧を
整流する整流回路２と、その整流出力電圧を平滑して直
流電圧にする平滑回路３と、直流電圧を任意のパルス幅
の交流電圧に変換してブラシレスモータ５の固定子巻線
に供給することにより該ブラシレスモータ５を回転させ
るインバータ回路４と、速度指令信号ＳＶに応じて前記
ブラシレスモータ５の制御処理を行う制御回路（ワンチ
ップマイコンまたはハイブリットＩＣ）６と、この制御
回路６に従ってインバータ回路４を駆動するドライバ７
と、端子電圧検出器８から得られるブラシレスモータ５
の固定子巻線の各相の端子電圧（＝逆起電力）に応じた
検出電圧８ａに基づいて該ブラシレスモータ５の回転子
の磁極の位置情報である位相信号９ａを生成して前記制
御回路６に供給する位相信号生成回路９を備えている。

【００３０】前記位相信号生成回路９は、基本的には、
ＰＷＭ信号がオンのときは、ブラシレスモータ５の各相
の端子電圧に対応する検出電圧８ａに対する比較回路１
０からの比較結果情報信号１０ｂを位相信号９ａとして
出力し、ＰＷＭ信号がオフのときは、ＰＷＭ信号がオフ
する直前の比較結果情報信号１０ｂを保持して位相信号
９ａとして出力する回路手段である。そして、この位相
信号生成回路９は、ブラシレスモータ５の固定子巻線の
各相の端子電圧に対応する検出電圧８ａを基準電圧と比
較する比較回路１０と、この比較回路１０から出力され
る各相の比較結果情報信号１０ｂを遅延させる遅延回路
１１と、この遅延回路１１からの出力信号１１ａに基づ
いて生成した位相信号９ａを前記制御回路６に出力する
選択保持回路１２と、この選択保持回路１２の動作特性
を制御するためのゲート信号13ａを前記比較回路１０か
ら出力される比較結果情報信号１０ａに基づいて作成す
るゲート信号作成回路１３を備える。

【００３１】前記比較回路１０は、ブラシレスモータ５
の固定子巻線の各相の端子電圧に応じた検出電圧８ａを
基準電圧と比較する回路であり、各相毎の比較結果情報
信号１０ａ，１０ｂを出力する。ここで、比較に使用す
る基準電圧は、ブラシレスモータ５の固定子巻線の中性
点電圧あるいは平滑回路３から出力される直流電圧の１
／２の電圧とする。

【００３２】前記ゲート信号作成回路１３は、前記比較
回路１０から出力される比較結果情報信号１０ａに基づ
いて論理処理によりＰＷＭ制御のオン期間あるいはオフ
期間を抽出し、前記選択保持回路１２において、そのと
きの検出電圧８ａを反映した位相信号を出力するかＰＷ
Ｍ信号がオフになる前の信号レベルを保持して位相信号
として出力するかを選択するためのゲート信号１３ａを
作成して出力する機能を備えている。検出電圧８ａの電
圧レベルが一般的な論理回路で処理できるレベルにある
ときには、この検出電圧８ａから直接的にゲート信号を
作成するようにすることもできる。

【００３３】前記遅延回路１１は、前記選択保持回路１
２で信号を選択保持するときの動作タイミングと整合す
るように、前記比較回路１０から出力される各相の比較
結果情報信号１０ｂを遅延させる機能手段である。この
遅延回路１１は、具体的には、選択保持回路１２に入力
する信号１１ａと該選択保持回路１２の動作（ゲート信
号１３ａ）のタイミングを調整するためのものであるか
ら、比較回路１０とゲート信号作成回路１３の回路定数
を考慮して比較結果情報信号１０ｂとゲート信号１３ａ
が整合するようにすることにより、省略することもでき
る。

【００３４】前記選択保持回路１２は、前記遅延回路１
１からの出力信号１１ａを前記ゲート信号作成回路１３
から与えられるゲート信号１３ａに従って、それぞれの
出力信号１１ａをそのまま位相信号９ａとして出力する
か、ゲート信号１３ａが変化する前の信号レベルを保持
して位相信号９ａとして出力するかを選択する機能手段
である。

【００３５】図２は、前記ゲート信号作成回路１３の具
体的な構成を例示したブロック図である。例示したゲー
ト信号作成回路１３は、論理素子の組み合わせによって
構成し、各相の比較結果情報信号１０ａをＶｕ，Ｖｖ，
Ｖｗとして入力し、論理式（数１）の論理処理結果（出
力Ｘ）をゲート信号１３ａとして出力する構成である。
従って、（数１）を満たす論理回路であれば、他の構成
であっても同様に使用することができる。

【００３６】

【数１】

【００３７】図３は、前記制御回路６及び位相信号生成
回路９における信号波形を示している。図３において、
（ａ）は、前記制御回路６が出力するＰＷＭ信号であ
る。これに対して、（ｂ）は、ドライバ７及びインバー
タ回路４の影響によりそれぞれ立上り時にはｔdON ，立
下り時にはｔdOFFの遅延を反映したブラシレスモータ５
の固定子巻線の端子電圧の検出電圧波形である。（ｃ）
は、比較回路１０が出力する比較結果情報信号１０ａ，
１０ｂであり、(ｄ)は、比較結果情報信号１０ａに基づ
いてゲート信号作成回路１３が作成したゲート信号１３
ａである。

【００３８】選択保持回路１２は、（ｅ）に示すよう
に、前記ゲート信号１３ａに従って該信号１３ａがハイ
レベルのときには遅延回路１１の出力信号１１ａを反映
し、ローレベルのときには該ローレベルになる直前の信
号レベルを保持した波形の位相信号９ａを出力する。

【００３９】図４は、前記位相信号９ａに対する前記制
御回路６の内部処理の一例を示している。処理４１は、
ブラシレスモータの速度制御等を含むモータ制御の主な
処理である。処理４２は、回転子位置検出に関わる信号
処理、処理４３は、前記処理４２によって決定された回
転子位置に従ってインバータ回路４のスイッチング動作
を決定するドライブ処理、処理４４は、位置検出処理に
基づいたドライブ処理に関わる準備フラグのクリア処
理、処理４５は、位相信号パターンの２回一致を判定す
る一致フラグのクリア処理である。ここで、処理４３の
ドライブ処理は、位相補正で調整される所定の時間経過
後に通電切換可能な処理である。

【００４０】前記処理４２は、周期的に前記位相信号９
ａを読み込んで該位相信号９ａを基にして回転子位置を
検出（決定）する処理である。この回転子の位置の検出
は、回転子の位置によって位相信号９ａが所定の信号パ
ターンを呈することから、位相信号９ａのパターンを所
定の信号パターンと照合することにより行うものであ
る。

【００４１】処理４２ａは、回転子位置検出に関わる信
号処理に電気角３０度期間中，電気角６０度期間中，電
気角１２０度期間中，電気角３６０度期間中，機械角３
６０度期間中等に処理を何回行ったかを管理するカウン
ト処理である。その他、所定時間の経過も管理可能なカ
ウント処理である。

【００４２】処理４２ｂは、各相の位相信号９ａを読み
込む処理である。この時、位相信号９ａを読み込んだタ
イミングを知る上で、制御回路６からＨＩレベルあるい
はＬＯＷレベルの信号等を出力することが、制御装置の
動作を確認する上で有効である。

【００４３】処理４２ｃは、中電切換後、所定の時間が
経博したか否かを判定する処理で、判定には、内部のタ
イマあるいは前記処理４２ａ等で得られたカウント値よ
り判定する。

【００４４】処理４２ｄは、次回の通電制御処理に必要
な所定の信号パターンが設定されているか否かを判定す
る分岐処理である。

【００４５】処理４２ｅは、前記処理４２ｄにおいて、
次回の通電処理に必要な所定の信号パターンが設定され
ていないと判定した場合に、次回の通電制御処理のため
の所定の信号パターンを更新・設定する処理である。処
理４２ｅは、所定の信号パターンが更新されたことを表
す準備フラグを設定する処理であり、処理４２ｆは、位
置した信号パターンが１回目であるか否かを判定する際
に使用するフラグのクリア処理である。

【００４６】処理４２ｈは、処理４２ｂで読み込んだ各
位相信号９ａのパターンを回転子位置によって決まる所
定の信号パターンと照合する。

【００４７】処理４２ｉは、信号パターンが一致してい
た場合には処理４２ｋに進み、信号パターンが一致して
いない場合には処理４２ｊへジャンプする。

【００４８】処理４２ｊは、一致した信号パターンが２
回一致したか否かを判定する際に使用するフラグをクリ
アする処理を行う。

【００４９】処理４２ｋは、その一致した信号が２回一
致したか否かを判定する分岐処理である。処理４２１
は、一致フラグがオフで信号パターンが一致したとき
に、一致フラグをオンにする処理である。処理４２ｍ
は、次回の通電制御処理に必要な所定の信号パターンが
設定されているか否かを判定する分岐処理である。

【００５０】処理４２ｎは、前記処理４２ｍにおいて、
次回の通電処理に必要な所定の信号パターンが設定され
ていないと判定した場合に、次回の通電制御処理のため
の所定の信号パターンを更新・設定する処理である。処
理４２ｏは、所定の信号パターンが更新されたことを表
す準備フラグを設定する処理であり、処理４２ｐは、一
致した信号パターンが１回目であるか否かを判定する際
に使用するフラグのクリア処理である。つまり、前記処
理４２ｅあるいは前記処理４２ｎで所定の信号パターン
が更新された後に前記処理４２ｂで読み込んだ位相信号
９ａの信号パターンが２回一致したときに、この回転位
置に適切な通電パターンを決定してドライブ処理４３を
行うことになる。

【００５１】ここで、処理４２ｄ〜処理４２ｇと処理４
２ｎ〜処理４２ｐまでが同等であるため、サブルーチン
化することによりプログラムの増加を最小限に押さえる
と同時に通電切換後の環流期間が長い場合でも良好にブ
ラシレスモータの制御ができる。

【００５２】図５は、ＰＷＭ制御において通流率が１０
０％未満の時のブラシレスモータ５の固定子巻線の各相
（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の端子電圧の検出８ａと、ＰＷＭ信
号，比較回路から出力される各相の比較結果情報信号，
制御回路６で読み込まれたPWMオン時の情報信号パター
ン，制御回路内部で認識される位置検出情報を示してい
る。

【００５３】図５を参照して図４に示したアルゴリズム
を用いた制御処理を行うと、図５におけるｔ１及びｔ３
に示すように通電パターンの切り換え直後にｔ２及びｔ
４と同等の位相信号が現れる場合でも誤判定を防止する
ことができると共に通電パターン切り換え直後に流れる
環流電流の影響を受けることなく、良好に位相信号を得
ることができ良好に通電切り換えを行うことできる。

【００５４】また、図４を参照して説明した処理４２ｅ
及び処理４２ｎにおいて信号パターン更新後に、図３の
（ｂ）に示すように、基準点近傍で信号が振動した場合
には、図３（ｃ）に示すように振動した信号が出力さ
れ、前記処理４１から周期的な処理４２へ移ったとき
に、図３（ｄ）におけるタイミングで処理４２が行わ
れ、（ｅ）のタイミングで処理４２ｂが行われ、処理４
２ｈで信号パターンの照合が行われ、処理４２ｉでパタ
ーン一致により処理４２ｋへ進む。このとき、今の通電
期間中において、１回目のパターン一致であり、一致フ
ラグはオフとなっているために、処理４２ｋから処理４
２ｌへ分岐する。その後、図３の（ｇ）ｔｄのタイミン
グで再度処理４２ｂが行われ、この処理４２ｈが行われ
た後に、処理４２ｉでは信号パターンが一致しないため
に処理４２ｊへ分岐し、一致フラグをクリアして処理４
１へ戻る。

【００５５】更に、前記処理４１から周期的な処理４２
へ移った際、図３（ｃ）におけるｔｃのタイミングで処
理４２ｂが行われ、前記同様に、処理４２ｌまで実行さ
れ、図３（ｃ）におけるｔｄのタイミングで処理４２ｂ
から処理４２ｋが実行され、一致フラグがＯＮであるた
め処理４２ｍを経て処理４３へと進み、回転子位置に適
したドライブ処理が行われる。

【００５６】この位相信号生成回路９と位置検出アルゴ
リズムを用いると、パルス状のノイズが入った場合でも
良好に回転子位置を検出し、良好なモータ制御が可能で
ある。また、この実施形態では、位相信号９ａの２回の
パターン一致がドライブ処理へ進む条件としたが、それ
以外の複数回一致でも有効であると共に、ブラシレスモ
ータ５の固定子巻線の端子電圧に現れるノイズや振動を
抑制することで省略しても有効である。

【００５７】図６は、ＰＷＭ制御において通流率が１０
０％のとき或いはパルス振幅変調（ＰＡＭ）制御のとき
のブラシレスモータ５の固定子巻線の端子電圧の検出電
圧８ａと、比較回路１０から出力される比較結果情報信
号１０ａ，１０ｂと、ゲート信号作成回路１３から出力
されるゲート信号１３ａと、選択保持回路１２から出力
される位相信号９ａの１相分を示している。

【００５８】この位相信号生成回路９を用いると、ＰＷ
Ｍ信号がオンのときは、比較結果情報信号１０ｂが位相
信号９ａにそのまま反映され、オフのときは、オフする
直前の信号を保持するために、ＰＷＭ制御におけるチョ
ッピング動作が行われているか否かに関わらず、同様の
位相信号９ａを得ることができ、ＰＡＭ制御においても
良好なモータ制御が可能である。

【００５９】また、この実施形態では、出力電圧可変型
の整流回路２を使用した構成においても、そのときの出
力電圧に応じて比較回路１０の基準電圧が可変するため
に、ＰＷＭ制御及びＰＡＭ制御或いはＰＷＭ／ＰＡＭの
切換制御の何れにおいても同等の位相信号を得ることが
でき、良好なモータ制御を実現することができる。

【００６０】図７は、ＰＷＭ制御において通流率が１０
０％の時あるいはＰＡＭ制御において、通電切換後の環
流電流が流れている期間が図６の場合より長い場合のブ
ラシレスモータ５の固定子巻線の端子電圧の検出電圧８
ａと、比較回路から出力される比較結果情報信号と制御
回路内部における位置検出情報の１相分を示している。

【００６１】通電切換後の所定時間経過の判定に処理４
２ｅを設けているため、図６のように通電切換後の環流
電流が流れている期間が長く基準電圧近傍で情報信号が
変化しない場合でも、信号パターンを変更するため、モ
ータが停止することなく良好なモータ制御が可能であ
る。

【００６２】そして、このような位相信号生成回路９を
使用すると、実際にブラシレスモータ５の固定子巻線に
印加されている電圧（端子電圧）からＰＷＭ信号のオン
期間とオフ期間を抽出しているために、外部からタイミ
ング調整や補正を行う操作が不要となり、遅延時間を決
定する回路定数等が変化しても優れた回転位置検出処理
を行うための位相信号を生成することができる。因み
に、制御回路６で発生するＰＷＭ信号と実際にブラシレ
スモータ５の固定子巻線に印加される電圧との間には動
作遅れによる遅延時間が発生するために、制御回路６内
においてＰＷＭ信号に応じてモータ端子電圧から回転子
位置を正確に検出しようとすると、両者間のタイミング
調整が必要である。

【００６３】そして、制御回路６は、ある時刻（タイミ
ング）における固定子巻線の各相の固定子巻線の端子電
圧（検出電圧）に応じた位相信号のパターンに基づいて
回転子位置を検出（判断）するようにしているので、ノ
イズによる誤検出を軽減することができる。

【００６４】また、この制御回路６は、この回転子位置
と固定子巻線への現在の通電パターンから次の通電パタ
ーンを決めることができるために、ノイズによる誤動作
を軽減することができる。

【００６５】従来の制御装置のようなエッジ割込み処理
による回転位置検出では、転流直後に発生するスパイク
電圧による誤動作を避けるために位相信号読込禁止区間
を設けることが必要であるが、本発明によれば、このよ
うな位相信号読込禁止区間は不要となるので、このスパ
イク電圧の期間を計測することによって環流電流が流れ
ている時間（環流電流が消失するタイミング）を見積る
ことができ、これを位相制御に活用して広範囲な制御を
実現することができるようになる。

【００６６】ブラシレスモータの運転効率は、図８に示
すように、逆起電力に対する通電位相によって変化する
ために、通電位相は非常に重要な要素である。従って、
モータ起動時には最高効率となるように、予めＲＡＭあ
るいはＲＯＭに格納した情報を使用して通電位相を制御
することによってブラシレスモータを高効率で運転する
ことができる。

【００６７】また、通電位相を外部から制御できるよう
にすれば、ユーザ側で、モータに合わせた通電位相でブ
ラシレスモータを運転できるようにすることができる。
この外部制御のための制御端子は、制御回路６のＡ／Ｄ
変換端子，通信用端子，入力ポートなどを使用すること
ができる。

【００６８】ブラシレスモータの速度制御において、固
定子巻線に供給する端子電圧をパルス幅制御することに
より速度制御を行うＰＷＭ制御は、通流率が最大値（１
００％）に達すると、それ以上に回転速度を高めるため
の制御を行うことができない。また、固定子巻線に供給
する端子電圧の高さを制御することにより速度制御を行
うＰＡＭ制御では、端子電圧が最大値に達すると、それ
以上に回転速度を高めるための制御を行うことができな
い。しかしながら、図９に示すように、固定子巻線に供
給する端子電圧を同じ値に維持した状態で通電位相を変
えることにより回転速度を変えることができる。そし
て、この通電位相の制御は、位相信号を使用して実現す
ることができる。

【００６９】従って、ブラシレスモータの固定子巻線電
流のＰＷＭ制御および／またはPAM制御に加えて通電位
相制御を行うことによって該モータの回転速度をより広
範囲に制御することができる。例えば、ＰＷＭ制御にお
いて通流率が最大値に未達の状態あるいはＰＡＭ制御に
おいて供給電圧が最大値に未達の状態では、モータの効
率が最高になるような通電位相での制御を行い、通流率
または供給電圧が最大値に達した後は通電位相を最高効
率点よりも進めるような制御を行うことによって、通常
は効率重視の運転制御特性とし、高速回転が必要な状態
では通電位相を進めて高速性重視の運転制御特性とする
ことができる。

【００７０】このような制御装置は、制御回路６と位相
信号生成回路９を統合したハイブリットＩＣあるいはイ
ンバータ回路４と制御回路６とドライバ７と位相信号生
成回路９を統合したインテリジェント型パワーモジュー
ルとして構成することにより、部品点数が減少して取り
扱い易い制御装置とすることができる。

【００７１】ヒートポンプ式の空調機は、圧縮機の回転
速度によって冷暖房出力が変化することから、前述した
ように、ＰＷＭ制御および／またはＰＡＭ制御に加えて
通電位相制御されるブラシレスモータを前記圧縮機およ
び／または送風機の駆動源として使用することにより冷
暖房能力の高い空調機を実現することができる。しか
も、通常の運転領域では効率重視の運転制御を行うこと
により、省エネルギー型の空調機とすることができる。

【００７２】同様に、この制御装置を用いて制御される
ブラシレスモータは、冷凍機の圧縮機および／または送
風機を駆動する駆動源として使用することにより、冷凍
能力に優れた冷凍機を実現することができる。

【００７３】更に、この制御装置を用いて制御されるブ
ラシレスモータを動力源として撹拌翼や脱水槽を回転さ
せる洗濯機を構成した場合も、同様に、制御性に優れた
洗濯機とすることができる。特に、省エネルギー，高速
脱水を実現するのに有効である。

【００７４】その他、本発明になる位相信号生成回路を
用いると、容量の大きい電解コンデンサを使用する必要
がなくなることに加え、信号レベルを保持する機能を有
するために、制御回路に処理速度の遅い安価なマイコン
を用いてもブラシレスモータの回転子の位置検出処理が
可能となり、インバータ回路及びドライバ回路と一体化
することにより、小型かつ安価なインバータ制御回路を
実現することができ、これを搭載した空調機及び冷凍
機，洗濯機を構成することにより，小型かつ安価で制御
性に優れた空調機及び冷凍機，洗濯機を実現することが
できる。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、ブラシレスモータに対
して、回転子の磁極位置検出精度が高く、正確な制御を
行うことができるようになる。

【００７６】また、ノイズによる位置検出誤りや通電誤
動作を軽減することができ、制御範囲を拡張することが
できる。

【００７７】また、ブラシレスモータを効率重視特性で
運転制御し、あるいは高速度重視特性で運転制御するこ
とができるので、ブラシレスモータを広範囲に制御する
ことができる。

【００７８】そして、前述した制御装置により制御され
るブラシレスモータを動力源として使用することにより
高性能の空調機，冷凍機，洗濯機を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるブラシレスモータ駆動装置の一実
施形態を示すブロック図である。

【図２】図１に示した本発明になるブラシレスモータ駆
動装置におけるゲート信号作成回路のブロック図であ
る。

【図３】図１に示した本発明になるブラシレスモータ駆
動装置における位置検出回路に関わる各信号波形であ
る。

【図４】図１に示した本発明になるブラシレスモータ駆
動装置における制御回路が実施する処理フローチャート
である。

【図５】図１に示した本発明になるブラシレスモータ駆
動装置における位置検出回路に関わるＰＷＭ制御の通流
率１００％未満のときの各信号波形である。

【図６】図１に示した本発明になるブラシレスモータ駆
動装置における位置検出回路に関わるＰＷＭ制御の通流
率１００％及びＰＡＭ制御時の各信号波形である。

【図７】通電切換後の環流電流が流れている期間が長い
場合の各信号波形を示す図。

【図８】ブラシレスモータの運転効率特性図である。

【図９】ブラシレスモータの速度特性図である。

【符号の説明】

１…交流電源、２…整流回路、３…平滑回路、４…イン
バータ回路、５…ブラシレスモータ、６…制御回路、７
…ドライバ、８…端子電圧検出器、８ａ…検出電圧、９
…位相信号生成回路、９ａ…位相信号、１０…比較回
路、１０ａ，10ｂ…比較結果情報信号、１１…遅延回
路、１２…選択保持回路、１３…ゲート信号作成回路、
１３ａ…ゲート信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラシレスモータの複数相の固定子巻線の
端子電圧に応じた検出電圧を発生する電圧検出手段と、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記検出電圧
と基準電圧とを比較して比較結果情報信号を出力する比
較手段と、この比較結果情報信号に基づいてブラシレス
モータの回転子の回転位置を検出し、この回転位置に応
じて前記固定子巻線に対する通電信号を発生する制御手
段と、この通電信号に基づいて前記固定子巻線に通電す
る出力手段とを備えたブラシレスモータの制御装置にお
いて、前記制御手段は、前記比較結果情報信号に基づいてＰＷ
Ｍ信号のオン期間またはオフ期間を抽出することを特徴
とするブラシレスモータの制御装置。
【請求項２】ブラシレスモータの複数相の固定子巻線の
端子電圧に応じた検出電圧を発生する電圧検出手段と、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記検出電圧
と基準電圧とを比較して比較結果情報信号を出力する比
較手段と、前記比較手段からの比較結果情報信号を位相
信号として出力するか時間的に前の比較結果情報信号を
保持して位相信号として出力するかを選択する選択保持
手段と、この選択保持手段から出力される位相信号に基
づいてブラシレスモータの回転子の回転位置を検出し、
この回転位置に応じて前記固定子巻線に対する通電信号
を発生する制御手段と、この通電信号に基づいて前記固
定子巻線に通電する出力手段とを備え、前記選択保持手段は、ＰＷＭ信号がオンのときは前記比
較手段からの比較結果情報信号をそのまま位相信号とし
て出力し、ＰＷＭ信号がオフのときにはオフになる直前
の比較結果情報信号を保持して位相信号として出力する
構成としたことを特徴とするブラシレスモータの制御装
置。
【請求項３】交流電源電圧を直流電圧に変換する整流回
路と、前記直流電圧を交流電圧に変換してブラシレスモ
ータに供給するインバータ回路と、このインバータ回路
を制御する制御回路とを備えたブラシレスモータの制御
装置において、前記ブラシレスモータの複数相の固定子巻線の端子電圧
に応じた検出電圧を発生する電圧検出手段と、基準電圧
を発生する基準電圧発生手段と、前記検出電圧と基準電
圧とを比較して比較結果情報信号を出力する比較手段
と、前記比較手段から出力される比較結果情報信号をそ
のまま位相信号として出力するか時間的に前の比較結果
情報信号を保持して位相信号として出力するかを選択す
る選択保持手段と、この選択保持手段から出力される位
相信号に基づいてブラシレスモータの回転子の位置を検
出して通電信号を出力する制御手段と、この通電信号に
基づいて前記固定子巻線に通電する出力手段とを備え、前記選択保持手段は、ＰＷＭ信号がオンのときは前記比
較手段からの比較結果情報信号をそのまま位相信号とし
て出力し、ＰＷＭ信号がオフのときにはオフになる直前
の比較結果情報信号を保持して位相信号として出力する
ように構成したことを特徴とするブラシレスモータの制
御装置。
【請求項４】交流電源電圧を直流電圧に変換する整流回
路と前記直流電圧の大きさを制御するチョッパ回路とを
備えたコンバータ回路と、このコンバータ回路から受電
した直流電圧を交流電圧に変換してブラシレスモータに
供給するインバータ回路と、前記チョッパ回路のスイッ
チング動作を制御するコンバータ制御回路と、前記イン
バータ回路のスイッチング動作を制御してブラシレスモ
ータを駆動するインバータ制御回路と、前記コンバータ
制御回路およびインバータ制御回路を制御する制御回路
とを備えたブラシレスモータの制御装置において、前記ブラシレスモータの複数相の固定子巻線の端子電圧
に応じた検出電圧を発生する電圧検出手段と、基準電圧
を発生する基準電圧発生手段と、前記検出電圧と基準電
圧とを比較して比較結果情報信号を出力する比較手段
と、前記比較手段から出力される比較結果情報信号をそ
のまま位相信号として出力するか時間的に前の比較結果
情報信号を保持して位相信号として出力するかを選択す
る選択保持手段と、この選択保持手段からの信号に基づ
いて回転子の位置を検出して通電信号を出力する制御手
段と、この通電信号に基づいて前記固定子巻線に通電す
る出力手段とを備え、前記選択保持手段は、ＰＷＭ信号がオンのときは前記比
較手段からの比較結果情報信号をそのまま位相信号とし
て出力し、ＰＷＭ信号がオフのときにはオフになる直前
の比較結果情報信号を保持して位相信号として出力する
ように構成したことを特徴とするブラシレスモータの制
御装置。
【請求項５】ブラシレスモータの複数相の固定子巻線の
端子電圧に応じた検出電圧を発生する電圧検出手段と、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記検出電圧
と基準電圧とを比較して比較結果情報信号を出力する比
較手段と、前記比較手段から出力される比較結果情報信
号に基づいて回転子の位置を検出して通電信号を出力す
る制御手段と、この通電信号に基づいて前記固定子巻線
に通電する出力手段とを備えたブラシレスモータの制御
装置において、前記制御手段は、複数相の比較結果情報信号のパターン
に基づいて回転子の位置を検出することを特徴とするブ
ラシレスモータの制御装置。
【請求項６】ブラシレスモータの複数相の固定子巻線の
端子電圧に応じた検出電圧を発生する電圧検出手段と、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記検出電圧
と基準電圧とを比較して比較結果情報信号を出力する比
較手段と、前記比較手段から出力される比較結果情報信
号に基づいて回転子の位置を検出して通電信号を出力す
る制御手段と、この通電信号に基づいて前記固定子巻線
に通電する出力手段とを備えたブラシレスモータの制御
装置において、前記制御手段は、複数相の比較結果情報信号のパターン
に基づいて前記固定子巻線への通電パターンを決定する
ようにしたことを特徴とするブラシレスモータの制御装
置。
【請求項７】ブラシレスモータの複数相の固定子巻線の
端子電圧に応じた検出電圧を発生する電圧検出手段と、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記検出電圧
と基準電圧とを比較して比較結果情報信号を出力する比
較手段と、この比較結果情報信号に基づいてブラシレス
モータの回転子の回転位置を検出し、この回転位置に応
じて固定子巻線に対する通電信号を発生する制御手段
と、この通電信号に基づいて前記固定子巻線に通電する
出力手段とを備えたブラシレスモータの制御装置におい
て、前記制御手段は、前記比較結果情報信号のパターンに基
づいて通電切換後の環流電流が流れている期間を検出す
ることを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
【請求項８】ブラシレスモータの複数相の固定子巻線の
端子電圧に応じた検出電圧を発生する電圧検出手段と、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記検出電圧
と基準電圧とを比較して比較結果情報信号を出力する比
較手段と、前記比較手段から出力される比較結果情報信
号に基づいて位相信号を得てこの位相信号のパターンに
基づいて回転子の位置を検出して通電信号を出力する制
御手段と、この通電信号に基づいて前記固定子巻線に通
電する出力手段とを備えたブラシレスモータの制御装置
において、通電切換後の環流電流が消失した後に、位置検出のため
に照合する位相信号パターンを更新する処理を行うよう
にしたことを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
【請求項９】ブラシレスモータの複数相の固定子巻線の
端子電圧に応じた検出電圧を発生する電圧検出手段と、
基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記検出電圧
と基準電圧とを比較して比較結果情報信号を出力する比
較手段と、この比較結果情報信号に基づいてブラシレス
モータの回転子の回転位置を検出し、この回転位置に応
じて固定子巻線に対する通電信号を発生する制御手段
と、この通電信号に基づいて前記固定子巻線に通電する
出力手段とを備えたブラシレスモータの制御装置におい
て、前記制御手段は、前記比較結果情報信号のパターンに基
づいて回転子位置を検出し、メモリに格納された通電位
相情報に従って通電位相の切り換えを行うことを特徴と
するブラシレスモータの制御装置。
【請求項１０】ブラシレスモータの複数相の固定子巻線
の端子電圧に応じた検出電圧を発生する電圧検出手段
と、基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記検出
電圧と基準電圧とを比較して比較結果情報信号を出力す
る比較手段と、この比較結果情報信号に基づいてブラシ
レスモータの回転子の回転位置を検出し、この回転位置
に応じて固定子巻線に対する通電信号を発生する制御手
段と、この通電信号に基づいて前記固定子巻線に通電す
る出力手段とを備えたブラシレスモータの制御装置にお
いて、前記制御手段は、前記比較結果情報信号のパターンに基
づいて回転子位置を検出し、外部からの位相制御指令に
従って通電位相の切り換えを行うことを特徴とするブラ
シレスモータの制御装置。
【請求項１１】請求項１０において、前記制御手段は、
外部からの位相制御指令を入力する端子として、Ａ／Ｄ
変換端子または通信用端子または入力ポートを使用する
ことを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
【請求項１２】ブラシレスモータの複数相の固定子巻線
の端子電圧に応じた検出電圧を発生する電圧検出手段
と、基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記検出
電圧と基準電圧とを比較して比較結果情報信号を出力す
る比較手段と、この比較結果情報信号に基づいてブラシ
レスモータの回転子の回転位置を検出し、この回転位置
に応じて固定子巻線に対する通電信号を発生する制御手
段と、この通電信号に基づいて前記固定子巻線に通電す
る出力手段とを備えたブラシレスモータの制御装置にお
いて、前記制御手段は、ＰＷＭ制御領域では運転効率を重視し
た位相制御を行い、高速回転重視制御領域では通電位相
を進める制御を行うことを特徴とするブラシレスモータ
の制御装置。
【請求項１３】請求項１〜１２の１項において、前記制
御手段は、複数の入出力ポートを有するマイコンで構成
したことを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
【請求項１４】請求項１〜１２の１項において、前記制
御手段は、複数の入出力ポートを有するハイブリッドＩ
Ｃで構成したことを特徴とするブラシレスモータの制御
装置。
【請求項１５】請求項１〜１４の１項に記載したブラシ
レスモータの制御装置によって運転制御されるブラシレ
スモータを動力源とする圧縮機および／または送風機を
使用して構成したことを特徴とする空調機。
【請求項１６】請求項１〜１４の１項に記載したブラシ
レスモータの制御装置によって運転制御されるブラシレ
スモータを動力源とする圧縮機および／または送風機を
使用して構成したことを特徴とする冷凍機。
【請求項１７】請求項１〜１４の１項に記載したブラシ
レスモータの制御装置によって運転制御されるブラシレ
スモータを動力源として使用して構成したことを特徴と
する洗濯機。
【請求項１８】ブラシレスモータと、該ブラシレスモー
タを制御する制御装置とを有するブラシレスモータシス
テムであって、前記制御装置は、前記ブラシレスモータ
の固定子巻線の電圧に基づいて、前記ブラシレスモータ
の回転子位置を検出することを特徴とするブラシレスモ
ータシステム。