JP2001008488A - ブラシレスｄｃモータの異常検出装置 - Google Patents
ブラシレスｄｃモータの異常検出装置Info
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- JP2001008488A JP2001008488A JP11175674A JP17567499A JP2001008488A JP 2001008488 A JP2001008488 A JP 2001008488A JP 11175674 A JP11175674 A JP 11175674A JP 17567499 A JP17567499 A JP 17567499A JP 2001008488 A JP2001008488 A JP 2001008488A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ロータ位置検出不良や減磁を簡素な構成で確実
に検出することができるブラシレスＤＣモータの異常検
出装置を提供すること。 【解決手段】ブラシレスＤＣモータ４の少なくとも印加
電圧、電流及び回転数（又はそれらに関連するパラメ−
タ）とロ−タ位置検出異常及び／又は界磁力異常との関
係（マップ又は式）をあらかじめ記憶しておき、Ｓ１０
０、Ｓ１０２、Ｓ１０４で検出した印加電圧、電流及び
回転数をこの関係にあてはまるかどうかを判定し（Ｓ１
０８）、あてはまる場合にモ−タはロ−タ位置検出及び
／又は界磁力異常を生じていると判定する（Ｓ１２
２）。
に検出することができるブラシレスＤＣモータの異常検
出装置を提供すること。 【解決手段】ブラシレスＤＣモータ４の少なくとも印加
電圧、電流及び回転数（又はそれらに関連するパラメ−
タ）とロ−タ位置検出異常及び／又は界磁力異常との関
係（マップ又は式）をあらかじめ記憶しておき、Ｓ１０
０、Ｓ１０２、Ｓ１０４で検出した印加電圧、電流及び
回転数をこの関係にあてはまるかどうかを判定し（Ｓ１
０８）、あてはまる場合にモ−タはロ−タ位置検出及び
／又は界磁力異常を生じていると判定する（Ｓ１２
２）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスＤＣモ
ータの異常検出装置に関し、詳しくはそのロータ位置検
出不良や減磁を検出する装置に関する。
ータの異常検出装置に関し、詳しくはそのロータ位置検
出不良や減磁を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、モータの耐久性或いはその効率の
良さからブラシレスＤＣモータが多く使われている。ブ
ラシレスＤＣモータではロータの位置（角度）を検出し
て通電相を切り替える電流制御方法が一般的であり、ロ
ータ位置を検出する方式は大きく分けてホール素子等の
センサを用いるセンサ方式と、モータの端子電圧等から
ロータ位置を推定する方式いわゆるセンサレス方式の２
種類がある。
良さからブラシレスＤＣモータが多く使われている。ブ
ラシレスＤＣモータではロータの位置（角度）を検出し
て通電相を切り替える電流制御方法が一般的であり、ロ
ータ位置を検出する方式は大きく分けてホール素子等の
センサを用いるセンサ方式と、モータの端子電圧等から
ロータ位置を推定する方式いわゆるセンサレス方式の２
種類がある。
【０００３】ブラシレスＤＣモータの効率はこのロータ
位置の検出精度に大きく依存しており、ロータ位置が最
大効率角度よりずれた位置で通電を行うと効率が大幅に
低下する。ロ−タ位置の検出のずれは、センサ方式では
センサの取り付け位置がずれた場合などにおいて、セン
サレス方式ではモ−タ電圧にノイズが重畳したり、モー
タ負荷の急変によりモ−タ電圧が急激に変化する場合な
どに生じる。
位置の検出精度に大きく依存しており、ロータ位置が最
大効率角度よりずれた位置で通電を行うと効率が大幅に
低下する。ロ−タ位置の検出のずれは、センサ方式では
センサの取り付け位置がずれた場合などにおいて、セン
サレス方式ではモ−タ電圧にノイズが重畳したり、モー
タ負荷の急変によりモ−タ電圧が急激に変化する場合な
どに生じる。
【０００４】また、ブラシレスＤＣモータのロータは永
久磁石を有するので、規定以上の電流をモータに通電す
るとロータの磁力が低下するいわゆる減磁が生じて発生
磁界が減少し、その結果として目的のトルクを発生する
のに必要な電流が増大してしまう。なお、このような発
生磁界の減少は、モータ製造時の着磁（磁性体に磁界を
かけて永久磁石にすること）不良などでも発生する。
久磁石を有するので、規定以上の電流をモータに通電す
るとロータの磁力が低下するいわゆる減磁が生じて発生
磁界が減少し、その結果として目的のトルクを発生する
のに必要な電流が増大してしまう。なお、このような発
生磁界の減少は、モータ製造時の着磁（磁性体に磁界を
かけて永久磁石にすること）不良などでも発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記したロータ位置検
出不良や減磁は、モ−タ効率の低下や必要なトルクを発
生できないという問題を生じ、更にそれにより他の問題
も派生するので早期に発見して対応することが要望され
ていたが、従来、簡便で実用性に優れた良い方法がなか
った。
出不良や減磁は、モ−タ効率の低下や必要なトルクを発
生できないという問題を生じ、更にそれにより他の問題
も派生するので早期に発見して対応することが要望され
ていたが、従来、簡便で実用性に優れた良い方法がなか
った。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、ロータ位置検出不良や減磁を簡素な構成で確実に
検出することができるブラシレスＤＣモータの異常検出
装置を提供することをその解決するべき課題としてい
る。
あり、ロータ位置検出不良や減磁を簡素な構成で確実に
検出することができるブラシレスＤＣモータの異常検出
装置を提供することをその解決するべき課題としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のブラシレ
スＤＣモータの異常検出装置によれば、ブラシレスＤＣ
モータの少なくとも印加電圧、電流及び回転数（又はそ
れらに関連するパラメ−タ）とロ−タ位置検出異常及び
／又は界磁力異常との関係をあらかじめ記憶しておき、
検出した印加電圧、電流及び回転数またはそれらに関連
するパラメ−タをこの関係にあてはめ、あてはまる場合
にモ−タはロ−タ位置検出及び／又は界磁力異常を生じ
ていると判定する。
スＤＣモータの異常検出装置によれば、ブラシレスＤＣ
モータの少なくとも印加電圧、電流及び回転数（又はそ
れらに関連するパラメ−タ）とロ−タ位置検出異常及び
／又は界磁力異常との関係をあらかじめ記憶しておき、
検出した印加電圧、電流及び回転数またはそれらに関連
するパラメ−タをこの関係にあてはめ、あてはまる場合
にモ−タはロ−タ位置検出及び／又は界磁力異常を生じ
ていると判定する。
【０００８】すなわち、本構成では、印加電圧、電流及
び回転数というブラシレスＤＣモータの制御のために従
来より検出される既存の検出パラメ−タ間の数量関係が
所定範囲にあるかどうかにより上記異常を判定するの
で、上記関係の記憶及びそれを用いた判定を、単純なハ
−ドウエア又はマイコンによる処理で実現することがで
きる。なお、上記関係は、それを表わす精密な計算式又
は簡易計算式で表わされることができ、これらの式はハ
−ドウエア回路又はマイコンのＲＯＭに保持されること
ができる。その他、上記数量関係を印加電圧と電流と回
転数とのマップにより表わしてもよく、これらマップは
マイコンのＲＯＭなどに記憶させることができる。
び回転数というブラシレスＤＣモータの制御のために従
来より検出される既存の検出パラメ−タ間の数量関係が
所定範囲にあるかどうかにより上記異常を判定するの
で、上記関係の記憶及びそれを用いた判定を、単純なハ
−ドウエア又はマイコンによる処理で実現することがで
きる。なお、上記関係は、それを表わす精密な計算式又
は簡易計算式で表わされることができ、これらの式はハ
−ドウエア回路又はマイコンのＲＯＭに保持されること
ができる。その他、上記数量関係を印加電圧と電流と回
転数とのマップにより表わしてもよく、これらマップは
マイコンのＲＯＭなどに記憶させることができる。
【０００９】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
のブラシレスＤＣモータの異常検出装置において更に、
印加電圧をＶ、回転数をＮ、モ−タの複素インピ−ダン
スをＺ、電流をＩ、基準電流をＩｃとする場合に、電流
ＩがＩｃ＝（Ｖ−Ａ・Ｎ）／Ｚよりも所定割合以上異な
る場合に、異常と判定する。
のブラシレスＤＣモータの異常検出装置において更に、
印加電圧をＶ、回転数をＮ、モ−タの複素インピ−ダン
スをＺ、電流をＩ、基準電流をＩｃとする場合に、電流
ＩがＩｃ＝（Ｖ−Ａ・Ｎ）／Ｚよりも所定割合以上異な
る場合に、異常と判定する。
【００１０】このようにすれば、簡単な式の演算で異常
判定を実現でき、マップを記憶しなくてもよいので、記
憶容量を低減することができる。なお、上記ＡＮをモー
タに誘起される逆起電圧とすれば、上記式は周知である
ので説明は省略する。
判定を実現でき、マップを記憶しなくてもよいので、記
憶容量を低減することができる。なお、上記ＡＮをモー
タに誘起される逆起電圧とすれば、上記式は周知である
ので説明は省略する。
【００１１】次に、完全同期位置からのロータ位置のず
れが上記印加電圧、電流及び回転数に与える影響につい
て以下に説明する。
れが上記印加電圧、電流及び回転数に与える影響につい
て以下に説明する。
【００１２】完全同期位置からのロータ位置の検出ずれ
は、このロータ位置の検出値に基づいて作成する印加電
圧Ｖと逆起電力Ａ・Ｎとの位相角差を生じさせる。ちな
みに、逆起電力Ａ・Ｎはロータの永久磁石の磁界と回転
数Ｎとに比例し、交流理論的に回転磁界に対してπ／２
の位相差をもつ。完全同期状態では印加電圧Ｖと逆起電
力Ａ・Ｎとの位相差は０であり、ブラシレスＤＣモータ
の電機子コイルに加えられる差電圧ベクトル（Ｖ−Ａ・
Ｎ）の絶対値は（Ｖ−Ａ・Ｎ）となる。
は、このロータ位置の検出値に基づいて作成する印加電
圧Ｖと逆起電力Ａ・Ｎとの位相角差を生じさせる。ちな
みに、逆起電力Ａ・Ｎはロータの永久磁石の磁界と回転
数Ｎとに比例し、交流理論的に回転磁界に対してπ／２
の位相差をもつ。完全同期状態では印加電圧Ｖと逆起電
力Ａ・Ｎとの位相差は０であり、ブラシレスＤＣモータ
の電機子コイルに加えられる差電圧ベクトル（Ｖ−Ａ・
Ｎ）の絶対値は（Ｖ−Ａ・Ｎ）となる。
【００１３】印加電圧Ｖが逆起電力Ａ・Ｎに対してずれ
て両者間に所定の位相差が生じると、差電圧ベクトル
（Ｖ−Ａ・Ｎ）の絶対値は上記完全同期時の絶対値（Ｖ
−Ａ・Ｎ）より大きくなり、その結果、電流Ｉが増加す
る。
て両者間に所定の位相差が生じると、差電圧ベクトル
（Ｖ−Ａ・Ｎ）の絶対値は上記完全同期時の絶対値（Ｖ
−Ａ・Ｎ）より大きくなり、その結果、電流Ｉが増加す
る。
【００１４】結局、所定の印加電圧Ｖ及び回転数Ｎにお
ける完全同期時の電流である基準電流Ｉｃが、この所定
の印加電圧Ｖ及び回転数Ｎにおける実際の電流に対し
て、その絶対値又は振幅又は平均値又は最大値など振幅
に関連する値で比較した場合に大きい場合、この大きさ
の程度（割合）によりロータ位置のずれの度合を推定す
ることができる。
ける完全同期時の電流である基準電流Ｉｃが、この所定
の印加電圧Ｖ及び回転数Ｎにおける実際の電流に対し
て、その絶対値又は振幅又は平均値又は最大値など振幅
に関連する値で比較した場合に大きい場合、この大きさ
の程度（割合）によりロータ位置のずれの度合を推定す
ることができる。
【００１５】なお、ロータ位置の検出ずれにより印加電
圧Ｖが逆起電力Ａ・Ｎに対してずれる場合、印加電圧Ｖ
のうちの逆起電力Ａ・Ｎと同位相のベクトル成分がトル
クを発生する成分となるので、トルクは逆に減少する。
圧Ｖが逆起電力Ａ・Ｎに対してずれる場合、印加電圧Ｖ
のうちの逆起電力Ａ・Ｎと同位相のベクトル成分がトル
クを発生する成分となるので、トルクは逆に減少する。
【００１６】次に、ロータの永久磁石の減磁などによる
ロ−タ磁界の変動が上記印加電圧、電流及び回転数に与
える影響について以下に説明する。
ロ−タ磁界の変動が上記印加電圧、電流及び回転数に与
える影響について以下に説明する。
【００１７】永久磁石の減磁などによりロ−タ磁界が所
定の基準値よりも減少すると、それに応じて逆起電力Ａ
・Ｎが減少する。ちなみに、逆起電力Ａ・Ｎにおける定
数Ａはロ−タ磁界の大きさに比例する値であるが、ロー
タ磁界の大きさが基準値である場合には定数と見なして
いる。したがって、減磁が生じればそれに応じて逆起電
力Ａ・Ｎが減少し、電流Ｉが増大する。
定の基準値よりも減少すると、それに応じて逆起電力Ａ
・Ｎが減少する。ちなみに、逆起電力Ａ・Ｎにおける定
数Ａはロ−タ磁界の大きさに比例する値であるが、ロー
タ磁界の大きさが基準値である場合には定数と見なして
いる。したがって、減磁が生じればそれに応じて逆起電
力Ａ・Ｎが減少し、電流Ｉが増大する。
【００１８】結局、所定の印加電圧Ｖ及び回転数Ｎにお
ける完全同期時の電流である基準電流Ｉｃよりも実際の
検出電流Ｉがその絶対値又は振幅又は平均値又は最大値
など、振幅に関連する値で比較して大きい割合により、
減磁の割合を推定することができる。
ける完全同期時の電流である基準電流Ｉｃよりも実際の
検出電流Ｉがその絶対値又は振幅又は平均値又は最大値
など、振幅に関連する値で比較して大きい割合により、
減磁の割合を推定することができる。
【００１９】その他、電流検出系などに異常が生じた場
合などに起因して検出電流Ｉが基準電流Ｉｃより大幅に
小さくなったり、大きくなったりする異常も検出するこ
とができる。
合などに起因して検出電流Ｉが基準電流Ｉｃより大幅に
小さくなったり、大きくなったりする異常も検出するこ
とができる。
【００２０】請求項３記載の構成によれば請求項２記載
のブラシレスＤＣモータの異常検出装置において更に、
Ｄ、Ｅを定数とする場合に、Ｉｃ＝（Ｖ−Ａ・Ｎ）／
（Ｄ・Ｎ2＋Ｅ）1/2の式より求めた基準電流Ｉｃより検
出電流Ｉが大きい割合により異常を判定する。
のブラシレスＤＣモータの異常検出装置において更に、
Ｄ、Ｅを定数とする場合に、Ｉｃ＝（Ｖ−Ａ・Ｎ）／
（Ｄ・Ｎ2＋Ｅ）1/2の式より求めた基準電流Ｉｃより検
出電流Ｉが大きい割合により異常を判定する。
【００２１】更に説明すると、上記モ−タの電機子コイ
ルの複素インピ−ダンスＺは、＝ｊωＬ＋Ｒで表記され
る。ωは２π・周波数、Ｌはインダクタンス、Ｒは抵抗
であり、この複素インピ−ダンスＺの振幅は（ω2Ｌ2＋
Ｒ2）1/2となる。ωは回転数Ｎに比例するから、Ｚ＝
（Ｄ・Ｎ2＋Ｅ）1/2が成立する。
ルの複素インピ−ダンスＺは、＝ｊωＬ＋Ｒで表記され
る。ωは２π・周波数、Ｌはインダクタンス、Ｒは抵抗
であり、この複素インピ−ダンスＺの振幅は（ω2Ｌ2＋
Ｒ2）1/2となる。ωは回転数Ｎに比例するから、Ｚ＝
（Ｄ・Ｎ2＋Ｅ）1/2が成立する。
【００２２】請求項４記載の構成によれば請求項２記載
のブラシレスＤＣモータの異常検出装置において更に、
Ｂ、Ｃを定数とする場合に、Ｉｃ＝（Ｖ−Ａ・Ｎ）／
（Ｂ・Ｎ＋Ｃ）の式より算出した基準電流Ｉｃと検出電
流とを比較する。
のブラシレスＤＣモータの異常検出装置において更に、
Ｂ、Ｃを定数とする場合に、Ｉｃ＝（Ｖ−Ａ・Ｎ）／
（Ｂ・Ｎ＋Ｃ）の式より算出した基準電流Ｉｃと検出電
流とを比較する。
【００２３】この式は、請求項３における複素インピ−
ダンスＺの振幅（Ｄ・Ｎ2＋Ｅ）1/2の展開式における主
要成分をなす回転数Ｎの一次項と定数項とを抽出したも
のであるので、簡単な計算で比較的正確に基準電流Ｉｃ
を算出することができる。
ダンスＺの振幅（Ｄ・Ｎ2＋Ｅ）1/2の展開式における主
要成分をなす回転数Ｎの一次項と定数項とを抽出したも
のであるので、簡単な計算で比較的正確に基準電流Ｉｃ
を算出することができる。
【００２４】なお、上記各構成における基準電流Ｉｃと
検出電流Ｉとの比較に際しては、割合Ｉ／Ｉｃが所定し
きい値（たとえば１．２）を超える場合に異常とするこ
とができる。
検出電流Ｉとの比較に際しては、割合Ｉ／Ｉｃが所定し
きい値（たとえば１．２）を超える場合に異常とするこ
とができる。
【００２５】また、上記各構成では、基準電流Ｉｃと検
出電流Ｉとを比較したが、上記式から同様に求めた基準
印加電圧Ｖｃと実際の印加電圧Ｖとを比較してもよく、
上記式から同様に求めた基準回転数Ｎｃと実際の回転数
Ｎｃとを比較してもよい。
出電流Ｉとを比較したが、上記式から同様に求めた基準
印加電圧Ｖｃと実際の印加電圧Ｖとを比較してもよく、
上記式から同様に求めた基準回転数Ｎｃと実際の回転数
Ｎｃとを比較してもよい。
【００２６】また、上記検出電流Ｉは検出レベルではス
イッチングノイズなどを含むので、平均値を用いたり、
ロ−パスフィルタを用いた低域成分を用いたりすること
により誤判定を低減することができる。
イッチングノイズなどを含むので、平均値を用いたり、
ロ−パスフィルタを用いた低域成分を用いたりすること
により誤判定を低減することができる。
【００２７】更に、上記構成では、印加電圧、電流及び
回転数間の上記関係式に基づいてたとえば基準電流Ｉｃ
を求めて検出電流Ｉと比較したが、印加電圧、電流及び
回転数の関係を示す三元マップに二つのパラメ−タの検
出値を代入して残る一つのパラメ−タの値を基準値とし
て求め、この基準値と残る一つのパラメ−タの検出値と
の割合が所定のしきい値を超えるかどうかを判定して異
常を検出してもよいことはもちろんである。
回転数間の上記関係式に基づいてたとえば基準電流Ｉｃ
を求めて検出電流Ｉと比較したが、印加電圧、電流及び
回転数の関係を示す三元マップに二つのパラメ−タの検
出値を代入して残る一つのパラメ−タの値を基準値とし
て求め、この基準値と残る一つのパラメ−タの検出値と
の割合が所定のしきい値を超えるかどうかを判定して異
常を検出してもよいことはもちろんである。
【００２８】請求項５記載の構成によれば請求項１乃至
４のいずれか記載のブラシレスＤＣモータの異常検出装
置において更に、判定要素が異常と判定する場合に警報
を発するので、ロータ位置ずれや減磁を容易に知ること
ができる。
４のいずれか記載のブラシレスＤＣモータの異常検出装
置において更に、判定要素が異常と判定する場合に警報
を発するので、ロータ位置ずれや減磁を容易に知ること
ができる。
【００２９】なお、検出した異常の程度が大きい場合に
ブラシレスＤＣモータを停止してもよい。
ブラシレスＤＣモータを停止してもよい。
【００３０】また、割合Ｉ／Ｉｃが１より大きい場合、
印加電圧の位相を検出したセンサ又はモ−タ電圧により
検出した検出タイミングより少しずつずらし、割合Ｉ／
Ｉｃが最小となる位置まで検出タイミングからずらせて
もよい。このようにすれば、ロータ位置検出ずれを補償
することができる。更に、上記印加電圧Ｖの位相をどち
らの方向にずらせても効果がない場合には、この異常を
減磁に基づくと判定することができ、ロ−タを所定位置
に固定した状態で電機子コイルに短時間だけ大電流を流
して増磁処理することもできる。
印加電圧の位相を検出したセンサ又はモ−タ電圧により
検出した検出タイミングより少しずつずらし、割合Ｉ／
Ｉｃが最小となる位置まで検出タイミングからずらせて
もよい。このようにすれば、ロータ位置検出ずれを補償
することができる。更に、上記印加電圧Ｖの位相をどち
らの方向にずらせても効果がない場合には、この異常を
減磁に基づくと判定することができ、ロ−タを所定位置
に固定した状態で電機子コイルに短時間だけ大電流を流
して増磁処理することもできる。
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明の好適な態様を以下の実施
例を参照して説明する。
例を参照して説明する。
【００３２】
【実施例１】（構成）図１に本発明のブラシレスＤＣモ
ータの異常検出装置を含むブラシレスＤＣモータ制御装
置の回路図を示す。
ータの異常検出装置を含むブラシレスＤＣモータ制御装
置の回路図を示す。
【００３３】１は商用交流電源、２は全波整流用のダイ
オ−ドブリッジ、３はダイオ−ドブリッジ２からの脈動
電圧を平滑するコンデンサ、４は三相ブラシレスＤＣモ
ータ（単にモ−タともいう）、５はダイオ−ドブリッジ
２から出力される直流電源電圧を三相交流電圧に変換し
てモータ４の三相電機子コイルに印加するインバータ、
６はインバータ５の低位直流入力端とダイオ−ドブリッ
ジ２の低位端との間に設けられてインバータ５に流れる
電流を検出する電流センサ、７はインバータを制御する
マイコン、８はマイコン７からのインバータ制御信号を
受けてインバータ５を駆動する信号を生成する駆動回
路、９はコンデンサ３の端子電圧を検出してマイコン７
に出力する電圧検出回路、１０は電流センサ６から出力
される電流信号をモータ４に流れる電流実効値乃至平均
値と相関関係にある値に変換してマイコン７へ出力する
モータ電流検出回路、１１はモータ４の端子電圧の位相
からモータのロータ位置を検出するロータ位置検出回路
である。
オ−ドブリッジ、３はダイオ−ドブリッジ２からの脈動
電圧を平滑するコンデンサ、４は三相ブラシレスＤＣモ
ータ（単にモ−タともいう）、５はダイオ−ドブリッジ
２から出力される直流電源電圧を三相交流電圧に変換し
てモータ４の三相電機子コイルに印加するインバータ、
６はインバータ５の低位直流入力端とダイオ−ドブリッ
ジ２の低位端との間に設けられてインバータ５に流れる
電流を検出する電流センサ、７はインバータを制御する
マイコン、８はマイコン７からのインバータ制御信号を
受けてインバータ５を駆動する信号を生成する駆動回
路、９はコンデンサ３の端子電圧を検出してマイコン７
に出力する電圧検出回路、１０は電流センサ６から出力
される電流信号をモータ４に流れる電流実効値乃至平均
値と相関関係にある値に変換してマイコン７へ出力する
モータ電流検出回路、１１はモータ４の端子電圧の位相
からモータのロータ位置を検出するロータ位置検出回路
である。
【００３４】インバータ５は、５ａ〜５ｆの半導体スイ
ッチング素子と、これら半導体スイッチング素子５ａ〜
５ｆに個別に逆並列接続されたダイオ−ド５ｇ〜５ｍか
らなる公知の三相インバ−タ回路からなる。
ッチング素子と、これら半導体スイッチング素子５ａ〜
５ｆに個別に逆並列接続されたダイオ−ド５ｇ〜５ｍか
らなる公知の三相インバ−タ回路からなる。
【００３５】駆動回路８は、上ア−ム側のゲ−ト制御電
圧発生回路８１〜８３と、下ア−ム側のゲ−ト制御電圧
発生回路８４とからなり、ゲ−ト制御電圧発生回路８１
はＩＧＢＴ５ａを、ゲ−ト制御電圧発生回路８２はＩＧ
ＢＴ５ｂを、ゲ−ト制御電圧発生回路８３はＩＧＢＴ５
ｃを、ゲ−ト制御電圧発生回路８４はＩＧＢＴ８４〜８
６を駆動制御する。ゲ−ト制御電圧発生回路８１〜８３
はそれぞれ、フォトカプラ８５とその負荷抵抗Ｒとから
なる入力絶縁回路と、入力絶縁回路の出力電圧を電流増
幅するバッファをなす相補エミッタホロワ回路８６とか
らなり、相補エミッタホロワ回路８６の出力電圧は高周
波ノイズ電圧低減用の抵抗ｒを通じてＩＧＢＴ８１〜８
３のゲ−ト電極に出力される。ゲ−ト制御電圧発生回路
８４は、上記ゲ−ト制御電圧発生回路８１〜８３のフォ
トカプラ８５をＰＮＰエミッタ接地トランジスタに置換
したものであり、下ア−ム側のＩＧＢＴ８４〜８６のゲ
−ト電極に出力される。これら駆動回路８の構成及び動
作はもはや公知であるのでこれ以上の説明は省略する。
圧発生回路８１〜８３と、下ア−ム側のゲ−ト制御電圧
発生回路８４とからなり、ゲ−ト制御電圧発生回路８１
はＩＧＢＴ５ａを、ゲ−ト制御電圧発生回路８２はＩＧ
ＢＴ５ｂを、ゲ−ト制御電圧発生回路８３はＩＧＢＴ５
ｃを、ゲ−ト制御電圧発生回路８４はＩＧＢＴ８４〜８
６を駆動制御する。ゲ−ト制御電圧発生回路８１〜８３
はそれぞれ、フォトカプラ８５とその負荷抵抗Ｒとから
なる入力絶縁回路と、入力絶縁回路の出力電圧を電流増
幅するバッファをなす相補エミッタホロワ回路８６とか
らなり、相補エミッタホロワ回路８６の出力電圧は高周
波ノイズ電圧低減用の抵抗ｒを通じてＩＧＢＴ８１〜８
３のゲ−ト電極に出力される。ゲ−ト制御電圧発生回路
８４は、上記ゲ−ト制御電圧発生回路８１〜８３のフォ
トカプラ８５をＰＮＰエミッタ接地トランジスタに置換
したものであり、下ア−ム側のＩＧＢＴ８４〜８６のゲ
−ト電極に出力される。これら駆動回路８の構成及び動
作はもはや公知であるのでこれ以上の説明は省略する。
【００３６】電圧検出回路９は、この実施例では抵抗分
圧回路で構成されるが、インバータ５が出力する三相交
流電源電圧の大きさが一定値であるならば電圧検出回路
９を省略してもよい。
圧回路で構成されるが、インバータ５が出力する三相交
流電源電圧の大きさが一定値であるならば電圧検出回路
９を省略してもよい。
【００３７】６ａは電流センサ６の出力端子、８ａ〜８
ｊ、８ｍ〜８ｒは駆動回路の端子、９ａは電圧検出回路
９の出力端子、１０ｂはモータ電流検出回路の出力端
子、１１ａ〜１１ｃはロータ位置検出回路１１の入力端
子、１１ｄ〜１１ｆはロータ位置検出回路１１の出力端
子である。
ｊ、８ｍ〜８ｒは駆動回路の端子、９ａは電圧検出回路
９の出力端子、１０ｂはモータ電流検出回路の出力端
子、１１ａ〜１１ｃはロータ位置検出回路１１の入力端
子、１１ｄ〜１１ｆはロータ位置検出回路１１の出力端
子である。
【００３８】モータ電流検出回路１０は、この実施例で
は図３に示す回路構成を有する。
は図３に示す回路構成を有する。
【００３９】１０１は、たとえば低抵抗からなる電流セ
ンサ６から出力される電圧（電流信号）のピ−ク値を保
持するピ−クホ−ルド回路であり、ピ−クホ−ルド回路
１０１の出力電圧すなわち検出電流のピ−ク値は抵抗−
コンデンサ式ロ−パスフィルタからなる平均回路１０２
で図５に示す直流電圧１０ｂ（Ａ）に変換される。
ンサ６から出力される電圧（電流信号）のピ−ク値を保
持するピ−クホ−ルド回路であり、ピ−クホ−ルド回路
１０１の出力電圧すなわち検出電流のピ−ク値は抵抗−
コンデンサ式ロ−パスフィルタからなる平均回路１０２
で図５に示す直流電圧１０ｂ（Ａ）に変換される。
【００４０】図１に示す回路の各部電圧又は電流の波形
を図５に示す。
を図５に示す。
【００４１】図５における５ａ〜５ｆは各ＩＧＢＴ５ａ
〜５ｆのオンオフタイミングを示し、ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ
は、モ−タ４の三相電流である。なお、この実施例で
は、インバータ５のＰＷＭ制御動作を上アーム側で実施
しており、ＩＧＢＴ５ａ〜５ｃの何れかがＯＮしている
場合に電流センサ６に電流が流れ、ＩＧＢＴ５ａ〜５ｃ
のすべてがＯＦＦしている場合には相電流ＩＵ、ＩＶ、
ＩＷはフライホィールダイオ−ド５ｊ〜５ｍに流れて電
流センサ６で検出されない。このため、電流センサ６に
流れる電流は断続波形となることがわかる。
〜５ｆのオンオフタイミングを示し、ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ
は、モ−タ４の三相電流である。なお、この実施例で
は、インバータ５のＰＷＭ制御動作を上アーム側で実施
しており、ＩＧＢＴ５ａ〜５ｃの何れかがＯＮしている
場合に電流センサ６に電流が流れ、ＩＧＢＴ５ａ〜５ｃ
のすべてがＯＦＦしている場合には相電流ＩＵ、ＩＶ、
ＩＷはフライホィールダイオ−ド５ｊ〜５ｍに流れて電
流センサ６で検出されない。このため、電流センサ６に
流れる電流は断続波形となることがわかる。
【００４２】図３に示す電流ピ−ク値（最大値）１０ａ
は相電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを全波整流したものにほぼ等
しくなる。また、モータ電流検出回路１０から出力され
る直流電圧１０ｂ（Ａ）は、ピ−ク値１０ａの波形を平
均化した値になり、この値はモータ電流の実効値乃至は
平均値にほぼ比例する。
は相電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを全波整流したものにほぼ等
しくなる。また、モータ電流検出回路１０から出力され
る直流電圧１０ｂ（Ａ）は、ピ−ク値１０ａの波形を平
均化した値になり、この値はモータ電流の実効値乃至は
平均値にほぼ比例する。
【００４３】図３に示すモータ電流検出回路１０の代り
に図４に示すモータ電流検出回路１０’を採用してもよ
い。この回路では、ピークホールド回路１０１をもたな
いので、図５に１０ｂ（Ｂ）として電流センサ６から出
力される電流波形（図５に６ａとして示す）を平均した
値になり、この値に対し下式の演算を加えると、モータ
電流の実効値乃至平均値にほぼ比例した値になる。
に図４に示すモータ電流検出回路１０’を採用してもよ
い。この回路では、ピークホールド回路１０１をもたな
いので、図５に１０ｂ（Ｂ）として電流センサ６から出
力される電流波形（図５に６ａとして示す）を平均した
値になり、この値に対し下式の演算を加えると、モータ
電流の実効値乃至平均値にほぼ比例した値になる。
【００４４】したがって、モータ電流実効値（平均値）
は、モータ電流検出回路１０又は１０’の出力電圧をＰ
ＷＭ信号のＤＵＴＹで割った値にほぼ比例する。
は、モータ電流検出回路１０又は１０’の出力電圧をＰ
ＷＭ信号のＤＵＴＹで割った値にほぼ比例する。
【００４５】ロータ位置検出回路１１の一例を図６に示
す。このロータ位置検出回路は積分回路と比較器からな
り、周知のものである。
す。このロータ位置検出回路は積分回路と比較器からな
り、周知のものである。
【００４６】（動作説明）モータ４の極対数をＰとすれ
ば、モータの回転数Ｎは図５に示すタイミングチャート
に示す通電周期Ｔから下式で求められる。
ば、モータの回転数Ｎは図５に示すタイミングチャート
に示す通電周期Ｔから下式で求められる。
【００４７】 モータ回転数（ｒｐｍ）＝６０／（Ｐ・Ｔ） また、モータ電流Ｉはモータ電流検出回路１０又は１
０’の出力１０ｂ（Ａ）又は１０ｂ（Ｂ）から求めるこ
とが出来る。
０’の出力１０ｂ（Ａ）又は１０ｂ（Ｂ）から求めるこ
とが出来る。
【００４８】モータ印加電圧Ｖは電圧検出回路９の出力
値にＰＷＭのＤＵＴＹを乗ずることで求められる。例え
ば電圧検出回路９の出力が２８０Ｖを示しており、ＰＷ
ＭのＤＵＴＹが５０％ならばモータ印加電圧Ｖは、２８
０×０．５＝１４０（Ｖ）となる。
値にＰＷＭのＤＵＴＹを乗ずることで求められる。例え
ば電圧検出回路９の出力が２８０Ｖを示しており、ＰＷ
ＭのＤＵＴＹが５０％ならばモータ印加電圧Ｖは、２８
０×０．５＝１４０（Ｖ）となる。
【００４９】このようにして得られた値から下記計算を
行い、電流差ΔＩを算出する。
行い、電流差ΔＩを算出する。
【００５０】 ΔＩ＝（（Ｖ−Ｎ×Ａ）／（Ｎ×Ｂ＋Ｃ））−Ｉ ただし、Ａ，Ｂ，Ｃはモータ特性によって定まる定数で
あり、あらかじめ実験により求めておく。
あり、あらかじめ実験により求めておく。
【００５１】電流差ΔＩは理想的には零であるが、回路
検出誤差などで若干のずれが生じる。そこで、誤差の絶
対値が定格出力電流の３０％程度、例えば定格出力電流
が１０Ａならば３Ａを許容電流差としておき、その絶対
値が３Ａを上回った場合（基準電流Ｉｃ＝１０Ａの３０
％以上の場合）に異常と判定する。ただし、各回路各々
には遅れ時間が存在するので、過度状態では誤差が異常
値を示すことがある。そこで、誤検出を避けるためにタ
イマーを設定し、異常状態が１秒間継続したならばモー
タを停止するよう制御を実施する。
検出誤差などで若干のずれが生じる。そこで、誤差の絶
対値が定格出力電流の３０％程度、例えば定格出力電流
が１０Ａならば３Ａを許容電流差としておき、その絶対
値が３Ａを上回った場合（基準電流Ｉｃ＝１０Ａの３０
％以上の場合）に異常と判定する。ただし、各回路各々
には遅れ時間が存在するので、過度状態では誤差が異常
値を示すことがある。そこで、誤検出を避けるためにタ
イマーを設定し、異常状態が１秒間継続したならばモー
タを停止するよう制御を実施する。
【００５２】このような制御を実施すればロータ位置検
出の異常もしくはロータの減磁という現象が速やかに検
出でき、検出時にモータを停止させたり、警報を出力す
ることによりモータ効率低下によるエネルギーのロスを
最小限にくい止めることが出来る。
出の異常もしくはロータの減磁という現象が速やかに検
出でき、検出時にモータを停止させたり、警報を出力す
ることによりモータ効率低下によるエネルギーのロスを
最小限にくい止めることが出来る。
【００５３】以上の制御を示したフローチャートを図７
に記す。このフロ−チャ−トは、マイコン７で実行され
るが、簡単であるので説明は省略する。図７においてＦ
はフラグである。
に記す。このフロ−チャ−トは、マイコン７で実行され
るが、簡単であるので説明は省略する。図７においてＦ
はフラグである。
【００５４】
【実施例２】本発明のブラシレスＤＣモータの異常検出
装置の他の実施例を図８に示す回路図を参照して以下に
説明する。
装置の他の実施例を図８に示す回路図を参照して以下に
説明する。
【００５５】この実施例では、インバータ４はバッテリ
２１から直流電圧を直接給電されており、電流センサ２
２、２３及びそれらからモ−タ電流を検出する電流検出
回路２４によりモータ４に給電される電流を直接検出す
る方法を採用している。
２１から直流電圧を直接給電されており、電流センサ２
２、２３及びそれらからモ−タ電流を検出する電流検出
回路２４によりモータ４に給電される電流を直接検出す
る方法を採用している。
【００５６】また、ロータ位置を検出するために、モ−
タ４の内部ハウジングにロ−タの設けた永久磁石（図示
せず）と、その磁界を検出するしてホール素子２５とか
らなる磁気式回転センサを採用している。
タ４の内部ハウジングにロ−タの設けた永久磁石（図示
せず）と、その磁界を検出するしてホール素子２５とか
らなる磁気式回転センサを採用している。
【００５７】更に、この実施例では、基準電流Ｉｃは、
Ｉｃ＝（Ｖ−Ａ・Ｎ）／（｜Ｚ｜・Ｆ）から求めてい
る。｜Ｚ｜はモータ４の電機子コイルの複素インピ−ダ
ンスＺの振幅、Ｆは定数である。このようにすれば更に
精密に異常判定を行なうことができる。
Ｉｃ＝（Ｖ−Ａ・Ｎ）／（｜Ｚ｜・Ｆ）から求めてい
る。｜Ｚ｜はモータ４の電機子コイルの複素インピ−ダ
ンスＺの振幅、Ｆは定数である。このようにすれば更に
精密に異常判定を行なうことができる。
【図１】本発明のブラシレスＤＣモータの異常検出装置
の一実施例を示す回路図である。
の一実施例を示す回路図である。
【図２】図１の駆動回路を示す回路図である。
【図３】図１のモータ電流検出回路の一例を示す回路図
である。
である。
【図４】図１のモータ電流検出回路の他例を示す回路図
である。
である。
【図５】図１に示す回路の各部電圧ないし電流波形を示
すタイミングチャ−トである。
すタイミングチャ−トである。
【図６】図１に示すロータ位置検出回路の一例を示す回
路図である。
路図である。
【図７】異常判定動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明のブラシレスＤＣモータの異常検出装置
の他の実施例を示す回路図である。
の他の実施例を示す回路図である。
４はブラシレスＤＣモータ、６は電流センサ（検出要
素）、７はマイコン（検出要素、判定要素及び発報要
素）、９はモータ電圧検出回路（検出要素）、１０はモ
ータ電流検出回路（検出要素）、１１はロータ位置検出
回路（検出要素）
素）、７はマイコン（検出要素、判定要素及び発報要
素）、９はモータ電圧検出回路（検出要素）、１０はモ
ータ電流検出回路（検出要素）、１１はロータ位置検出
回路（検出要素）
Claims (5)
- 【請求項１】ブラシレスＤＣモータの印加電圧、電流及
び回転数に関連するパラメ−タを検出する検出要素、 前記パラメ−タ又は前記パラメ−タから求めた少なくと
も前記印加電圧、電流及び回転数により指定される空間
内の所定の領域をロ−タ位置検出及び／又は界磁力が異
常である異常領域として記憶する記憶要素、及び、 前記パラメ−タ又は前記パラメ−タから求めた少なくと
も前記印加電圧、電流及び回転数により指定される前記
空間内の座標が前記異常領域内に入る場合に前記モ−タ
のロ−タ位置検出及び／又は界磁力は異常であると判定
する判定要素、を備えることを特徴とするブラシレスＤ
Ｃモータの異常検出装置。 - 【請求項２】請求項１記載のブラシレスＤＣモータの異
常検出装置において、 前記記憶要素は、前記印加電圧をＶ、前記回転数をＮ、
前記モ−タのインピ−ダンスをＺ、前記電流をＩ、基準
電流をＩｃとする場合に、Ｉｃ＝（Ｖ−Ａ・Ｎ）／Ｚの
式を記憶し、 前記判定要素は、前記電流Ｉが前記算出した基準電流Ｉ
ｃよりも所定割合以上異なる場合に、前記異常と判定す
ることを特徴とするブラシレスＤＣモータの異常検出装
置。 - 【請求項３】請求項２記載のブラシレスＤＣモータの異
常検出装置において、 前記記憶要素は、Ｄ、Ｅを定数とする場合に、Ｚ＝（Ｄ
・Ｎ2＋Ｅ）1/2の式で記憶し、 前記判定要素は、Ｉｃ＝（Ｖ−Ａ・Ｎ）／（Ｄ・Ｎ2＋
Ｅ）1/2 の式より前記基準電流Ｉｃを算出することを特
徴とするブラシレスＤＣモータの異常検出装置。 - 【請求項４】請求項２記載のブラシレスＤＣモータの異
常検出装置において、 前記記憶要素は、Ｂ、Ｃを定数とする場合に、Ｚ＝（Ｂ
・Ｎ＋Ｃ）の式で記憶し、 前記判定要素は、Ｉｃ＝（Ｖ−Ａ・Ｎ）／（Ｂ・Ｎ＋
Ｃ）の式より前記基準電流Ｉｃを算出することを特徴と
するブラシレスＤＣモータの異常検出装置。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか記載のブラシレ
スＤＣモータの異常検出装置において、 前記判定要素が前記異常と判定する場合に、警報を発す
る発報要素を有することを特徴とするブラシレスＤＣモ
ータの異常検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11175674A JP2001008488A (ja) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | ブラシレスｄｃモータの異常検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11175674A JP2001008488A (ja) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | ブラシレスｄｃモータの異常検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001008488A true JP2001008488A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=16000262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11175674A Pending JP2001008488A (ja) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | ブラシレスｄｃモータの異常検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001008488A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7199538B2 (en) | 2003-11-04 | 2007-04-03 | Denso Corporation | Motor driving system |
| JP2007282467A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-10-25 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 同期モータの駆動装置 |
| JP2013027170A (ja) * | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ショベル |
| US9227658B2 (en) | 2013-07-03 | 2016-01-05 | Denso Corporation | Rotary electric machine control apparatus having abnormality detection function |
| KR101639511B1 (ko) * | 2015-01-07 | 2016-07-13 | 효성전기주식회사 | 3상 bldc 모터 구동소자의 보호회로 |
| EP3503382A1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-26 | Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH | Method and apparatus for determining a measuring offset of a rotor position sensor |
-
1999
- 1999-06-22 JP JP11175674A patent/JP2001008488A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7199538B2 (en) | 2003-11-04 | 2007-04-03 | Denso Corporation | Motor driving system |
| DE102004052652B4 (de) | 2003-11-04 | 2019-08-14 | Denso Corporation | Motorantriebssystem |
| JP2007282467A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-10-25 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 同期モータの駆動装置 |
| JP2013027170A (ja) * | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ショベル |
| US9227658B2 (en) | 2013-07-03 | 2016-01-05 | Denso Corporation | Rotary electric machine control apparatus having abnormality detection function |
| DE102014106716B4 (de) | 2013-07-03 | 2023-08-17 | Denso Corporation | Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine mit einer Abnormalitätserfassungsfunktion |
| KR101639511B1 (ko) * | 2015-01-07 | 2016-07-13 | 효성전기주식회사 | 3상 bldc 모터 구동소자의 보호회로 |
| EP3503382A1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-26 | Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH | Method and apparatus for determining a measuring offset of a rotor position sensor |
| CN111108679A (zh) * | 2017-12-21 | 2020-05-05 | 法雷奥西门子电动汽车德国有限公司 | 用于确定转子位置传感器的测量偏移的方法和装置 |
| US11262221B2 (en) | 2017-12-21 | 2022-03-01 | Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh | Method and apparatus for determining a measuring offset of a rotor position sensor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080617 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081104 |