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    • 专利摘要:

    公开号:WO1991012654A1
    申请号:PCT/JP1991/000162
    申请日:1991-02-12
    公开日:1991-08-22
    发明作者:Shiro Maeda；Mitsuhisa Nakai；Toshiaki Yagi
    申请人:Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.；
    IPC主号:H02P6-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 発明の名称
    [0003] ブラシ レスモータの駆動方法および駆動装置
    [0004] 技術分野 i
    [0005] 本発明はブラシレスモータに係り、 特に電機子巻線に誘起さ れる誘起電圧によつて磁石回転子と電機子巻線との相対的位置 を検出し 負荷に対応しながら速やかに回転速度の変更を行な うためのブラシレスモータの≠駆動方法及び駆動装置に関するも のである。
    [0006] 背景技術
    [0007] 通常ブラシレスモータに その回転子の磁極位置を検出す るための検出器が必要である力 例えばこのブラシレスモータ を空調機のコンプレッサに用いよう とする場合、 高温高圧条件 下で前記検出器の信頼性が保証できないた & これらの検出器 を用いることが出来な 従ってこのような応用において 磁極位置検出器を用いず 電機子巻線に誘起される電圧信号を 検出し それに基づいてモータの転流信号を生成する方法が用 いられている。 そして前記転流信号に基づいて回転速度を検出 第 1 図に示すように負荷変動に対応するために常にフィ一 ドバック制御を行いながらモータの駆動を行っている。
    [0008] しかし 例えば空調機のコンプレッサ駆動用のような大型の ブラ シレスモータの場合、 室内外の空調条件により回転速度を 頻繁に変更する必要が生じる。 通常このような応用においては 電源電圧は一定にしておき、 電圧信号パルスのデューティ を制 御することによつて電圧を制御す； Ικ いわゆるパルス幅変調を 用いる。
    [0009] 従って従来例に示したような駆動方法を用いると回転速度変 更に時間がかかることになり、 緊急を要する保護制御の効果が 無く なるという課題を有してい
    [0010] 発明の開示
    [0011] そこで本発明 中性点非接地に結線された 3相電機子卷線 と、 直流電源と、 前記電機子巻線への電流を通 ¾ 遮断する半 導体スィ ッチング素子群と、 磁石回転子を有するブラシレスモ 一夕と、 回転速度指令手段と、 前記電機子巻線に誘起される電 圧信号によつて前記電機子巻線と前記磁石回転子の相対的位置 を検出する位置検出手段と、 前記位置検出手段の出力信号を用 いて前記スィッチング素子群の駆動信号を生成する駆動信号発 生手段と、 前記位置検出手段の出力信号を用いて回転速度を判 断し前記回転速度指令手段から指示される回転速度との比較を 行う回転速度比較手段と、 デューティ指令手段と、 前記駆動信 号発生手段の出力信号に 前記デューティ指令手段の指令に基 づいてパルス幅変調をかけるパルス幅変調手段より構成される ブラシレスモータの駆動装置において、 回転速度変更時は所定 の回転数一デューティ曲線に基づいてデューティ を変更し 回 転速度安定時には前記電圧信号を変換して得られる信号に基づ いてデューティ を変更するフィ ー ドバッ ク制御としたものであ さらに 所定の回転数一デューティ曲線の傾きを低回転時と 高回転時とで変えるようにしたものである。
    [0012] 回転速度変更時において、 回転速度安定時のフィ ― ドバック 制御により得られたデューティ と所定の回転数一デューティ 曲 線から得られるデューティ との差分を加算しながら所定の回転 数一デューティ 曲線に基づく デューティ を採用する。 このとき、 採用するデューティ は任意の速さで次々に変更される。 こうす ることにより、 負荷に対応しながらスムーズかつ素早い回転速 度の変更を可能とするブラシレスモータの駆動を実現すること とな.る。
    [0013] ま 所定の回転数一デューチイ 曲線の傾きを低回転時と高 回転時とで変えたことにより、 低回転時の印加電圧が高ま り、 低回転への移行時や低電源電圧時における印加電圧のアンダー シュー トによる脱調現象を防止できる。
    [0014] 図面の簡単な説明
    [0015] 第 1図は従来のブラシレスモータの駆動装置の回転数—デュ 一ティの関係 ¾ 第 2図は第 1および第 2の実施例におけるブ ラシレスモータの駆動装置のプロッ ク 第 3図は同ブラシレ スモータの駆動装置の回路 ¾ 第 4図は同実施例の動作を説明 するフローチャー ト、 第 5図は本発明の第 1 の実施例における 回転数—デューティ の関係 ¾ 第 6図は本発明の第 2の実施例 における回転数一デューティ の関係図である。
    [0016] 発明を実施するための最良の形態
    [0017] 以下、 本発明の第 1の実施例について図面を参考に説明する。 第 2図は本発明の第 1 の実施例におけるブラシレスモータの 駆動装置のブロック図である。 第 2図において、 1 0 1 は直流 電源、 1 0 2は半導体スィ ッチング素子群で、 Q 1〜Q 6 の 6 個の トラ ンジスタとそれぞれに逆並列接続された 6個のダイォ ー ドからなる。 1 0 3はブラシレスモータで、 3相結線された 電機子巻線 1 0 4 と磁石回転子 1 0 5からなる。 1 0 6は位置 検出手段、 1 0 7 は駆動信号発生手段、 1 0 8 はパルス幅変調 手段、 1 0 9 は回転速度指令手段、 1 1 0 は回転速度比較手段、 1 1 1 はデューティ指令手段である。
    [0018] 以上の構成により、 電機子巻線 1 0 4 に発生する誘起電圧よ り位置検出手段 1 0 6で磁石回転子 1 0 5 の磁極位置を検出し 駆動信号発生手段 1 0 7 に伝え、 それにパルス幅変調をかけて 半導体スィ ッチング素子群 1 0 2 の トラ ンジスタを駆動し ブ ラシレスモータ 1 0 3を制御する ものである。
    [0019] 第 3図 本発明の第 1 の実施例におけるブラシレスモータ の駆動装置の回路図である。
    [0020] 同図において、 1 は直流電源、 2 は半導体スィ ッチング素子 群で Q 1〜Q 6の 6個の トラ ンジスタとそれぞれに逆並列接 続された 6個のダイオー ドからなる。 3 はブラシレスモータで、 3相結線された電機子巻線 4 と磁石回転子 5からなる。 6 は位 置検出回路で、 3つのフィルタ 6 1 ~ 6 3 とコンパレータ群 6 4からなる。 7 はマイクロコンピュータ、 8 はパルス幅変調回 胳 9は回転速度指示用ボリ ュームである。 前記コンパレータ 群 6 4は前記マイクロコ ンピュータ 7の入力ポー ト I N 0〜 I N 2 と接続されている。 前記マイクロコンピュータ 7の出力 ポー ト U、 V、 W、 X、 Υ、 Ζからは駆動信号が出力され U 〜Vは前記パルス幅変調回路 8 に接続されてい X〜Zは前 記半導体スィ ッチング素子群 2の トランジスタ Q 4〜Q 6 に接 続している。 また、 前記マイクロコンピュータ 7の出力ポー ト P W Mからはデューティ 信号が出力され 前記パルス幅変調回 路 8 に接続されている。 前記パルス幅変調回路 8 の出力は前記 半導体スィ ッチング素子群 2 の ト ラ ンジスタ Q 1〜Q 3 に接続 している。
    [0021] 第 4図 マイクロコ ンピュータ 7のソフ トウェアを示すフ 口—チャー トである。 第 5図は回転数—デュ一ティチャー トで 波線部分はフィ一ドパック制御を示している。
    [0022] 第 4図および第 5図を用いて本発明の第 1 の実施例の動作を 説明する。
    [0023] ¾ず； ステップ Aにおいて、 入力ポー ト I N 3の入力電圧レ ベルに応じた目標回転速度が確定される。 ステップ Bにおいて、 目標回転速度と指示回転速度との比較を行 一致していれば ステップ Fに進^ 異なっている場合ステップ Cに進む。 ステ ップ Cにおいて、 目標回転速度と指示回耘速度との比較を行 目標回転速度が指示回転速度を上回っていればステツプ Eに進 ^ 目標回転速度が指示回転速度より下回っていればステツプ Dに進む。 ステップ Dにおいて、 指示回転速度から任意の値 α を減じたものを指示回転速度にセッ トする。 ステップ Εにおい て、 指示回転速度から任意の値 αを加えたものを指示回転速度 にセッ トする。 ステップ D、 Eにおいて加減するひの値を適当 に選ぶことにより、 回転速度変更のアップダウンスピー ドを最 適にする。 また、 ステップ D、 Eにおいて加減する αの値は同 一とは限らない。 ステップ Fにおいて、 目標回転速度と指示回 転速度との比較を行 —致していればステツプ I に進^ 異 なっている場合ステップ Gに進む。 ステップ Gにおいて、 指示 回転速度に対応した基本デューティ データを所定の回転数ーデ ユ ーティが書かれたテーブルデータからロー ドする。 ステップ Hにおいて、 基本デューティデータに補正デューティ データを 加算し 出力デューティ データにセッ トする。 そしてステップ ◦に進む。 このようにステッ プ F、 G、 H、 0と動作するのが 回転速度変更時である。 ステップ I において、 位置検出信号か ら算出される実回転速度と目標回転速度と比較を行 —致な らばステツプ Mに進 異なればステツプ Jに進む。 ステツプ Jにおいて、 目標回転速度と実回転速度との比較を行 目標 回転速度が実回転速度を上回つていればステップ Lに進^ 目 標回転速度が実回転速度より下回っていればステップ Kに進む。 ステップ Kにおいて、 出力デューテイデ一夕から任意の値 3を 減じたものを出力デューティデータにセッ トする。 ステップ L において、 出力デューティデータに任意の値 ^を加えたものを 出力デューティ データにセッ トする。 ステップ 、 Lにおいて 加減する の値を適当に選ぶことにより、 フィ ー ドバック制御 時のデューティ アップダウンスピー ドを最適にする。 ま ス チップ Lにおいて加減する の値は同一とは限らない。 ス テツプ Mにおいて、 指示回転速度に対応した基本デューティ デ —タを所定の回転数一デューティが書かれたテーブルデータか らロー ドする。 ステップ Nにおいて、 出力デューテイ デ一タカ、 ら基本デューティ データを減算して、 補正デューティ データに セッ トする。 この補正デューティ データが第 5図の h 1、 h 2 に相当する。 このようにステップ I、 J、 K、 L、 M、 Nと動 作するのが回転速度安定時であり、 実回転速度によるデューテ ィ のフィ ー ドバッ ク制御を行う。 ステッ プ〇において、 出力デ ユ ーティ データに応じて出力ポー ト P W Mからパルス出力を行 う。 以降ステップ Aに戻り以上の処理を繰り返す。
    [0024] 次に 第 6図により、 本発明の第 2の実施例について説明す る。
    [0025] 装置の構成およびソフ トウヱァ 第 1 の実施例と同一のた め説明を省略する。
    [0026] 第 1 の実施例において、 回転速度変更時にベースとする回転 数—デューティ 曲線を、 第 6図に示すよ うに低回転時と高回転 時とで傾きを変えて、 それと平行にデューティを制御できる。 これ以外の動作は第 1 の実施例と同様である。
    [0027] 以上のような動作により、 第 6図における回転数 （ゥ） のポ イ ン トのよう 髙回転時 （ィ） の貪荷が軽く補正デューティ データ h 4がマイナスになっていて： L モータの駆動に十分な デューティが得られるこ とになり、 低負荷時あるいは低電源電 圧時の印加電圧の低下を防止し ブラシレスモータの脱調現象 の発生をなくす。
    [0028] ま 本実施例で 回転数—デューティ 曲線の傾きを変更 するようにした力 ί デューティ の下限値を制限することでも同 様の効果が得られる。
    [0029] 産業上の利用可能性
    [0030] さ らに 所定の回転数一デューティ曲線の傾きを低回転時と 高回転時とで変えたことにより、 低回転時の印加電圧が高ま り、 低回転への以降時や低電源電圧時における印加電圧のアンダー シュー トによる脱調現象を防止できるなと 実用的にきわめて 有用である。
    权利要求:
    Claims

    請 求 の 範 囲
    磁石回転子を有するブラシレスモータの電機子巻線に誘起 される電圧信号を検出し この電圧信号を変換して得られ る信号により前記ブラシレスモータの転流信号を生成する ことで回転子磁極位置検出器を省略したブラシレスモータ において、 モータ印加電圧の制御手段と してデューティ制 御を行う ものと し 回転速度変更時は所定の回転数ーデュ 一ティ 曲線に基づいてデューティを変更し 回転速度安定 時には前記電圧信号を変換して得られる信号に基づいてデ ユ ーティを変更するフィ ー ドバック制御としたブラシレス モータの駆動方
    所定の回転数一デューティ曲線の傾きを低回転時と高回転 時とで変えた請求項 1記載のブラシレスモータの駆動方 あ 中性点非接地に結線された 3相電機子巻線と、 直流電源と、 前記電機子巻線への電流を通電 遮断する半導体スィ ッチ ング素子群と、 磁石回転子を有するブラシレスモータと、 回転速度指令手段と、 前記電機子巻線に誘起される電圧信 号によつて前記電機子卷線と前記磁石回転子の相対的位置 を検出する位置検出回路と、 前記位置検出手段の出力信号 を用いて前記スイツチング素子群の駆動信号を生成する駆 動信号発生手段と、 前記位置検出手段の出力信号を用いて 回転速度を判断し前記回転速度指令手段から指示される回 転速度との比較を行う回転速度比較手段と、 デ ヒ ュ ティ 令手段と、 前記駆動信号発生手段の出力信号に 前記デュ 一ティ指令手段の指令に基づいてパルス幅変調をかけるパ ルス幅変調手段を備え、 前記デューティ指令手段において 回転速度変更時は所定の回転数一デューティ 曲線に基づい てデューティを変更し 回転速度安定時には前記電圧信号 を変換して得られる信号に基づいてデューティを変更する フィ 一 ドパッ ク制御としたブラ シレスモータの駆動装 所定の回転数一デューティ曲線の傾きを低回転時と髙回転 時とで変えた請求項 3記載のブラシレスモータの駆動装 ¾
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    JPH03239185A|1991-10-24|
    KR920702070A|1992-08-12|
    DE4190248T|1992-03-12|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1991-08-22| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE KR US |
    1992-03-12| RET| De translation (de og part 6b)|Ref document number: 4190248 Country of ref document: DE Date of ref document: 19920312 |
    1992-03-12| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 4190248 Country of ref document: DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2034322A|JP2876681B2|1990-02-14|1990-02-14|ブラシレスモータの駆動方法および駆動装置|
    JP2/34322||1990-02-14||KR91701343A| KR940009211B1|1990-02-14|1991-02-12|무브러시모우터의 구동방법 및 구동장치|
    DE4190248A| DE4190248C2|1990-02-14|1991-02-12|Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors|
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