JP2547061B2 - 直流ブラシレスモータの起動回転制御方法 - Google Patents
直流ブラシレスモータの起動回転制御方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
-
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、直流ブラシレスモータの起動回転制御方法
に関する。
に関する。
従来の直流ブラシレスモータは、ロータの回転位置を
ホール素子等の検出器で検出し、モータのステータコイ
ルに流れる電流を、ロータとステータとの最適の相対位
置にて通電する方式を採用してきた。
ホール素子等の検出器で検出し、モータのステータコイ
ルに流れる電流を、ロータとステータとの最適の相対位
置にて通電する方式を採用してきた。
従来のこのような検出器を用いる方式では、最近の小
型化・薄型化への要望に応えられない。即ち、ホール素
子等の検出器を設けるスペースを要するからである。ま
た、ホール素子等の検出器、及びそのための配線を必要
として、コスト高となるという問題があった。
型化・薄型化への要望に応えられない。即ち、ホール素
子等の検出器を設けるスペースを要するからである。ま
た、ホール素子等の検出器、及びそのための配線を必要
として、コスト高となるという問題があった。
なお、このような問題を解決するために最近検出器を
省略する方式も提案されているが、単に起動時のみにつ
いての技術開示であって、起動後の加速方法及び定格回
転制御方法が不明であって、実際のモータへの適用がで
きない。
省略する方式も提案されているが、単に起動時のみにつ
いての技術開示であって、起動後の加速方法及び定格回
転制御方法が不明であって、実際のモータへの適用がで
きない。
上記課題を解決するために、本発明に係る直流ブラシ
レスモータの起動回転制御方法は、モータ駆動回路をバ
イポーラとすると共に一定周波数の励磁パターンに従っ
てステータコイルをオープンループで励磁して起動さ
せ、少くとも一サイクルの後、該ステータコイルによる
逆起電力を検出してこれを波形処理し、整流用の信号と
してロータを加速してゆき、この加速途上の所定回転数
に於て、整流タイミング及び／又はフィルタ定数の切換
を行ない上記整流用の信号の位相をずらせると共に、該
所定回転数と相違する回転数に於てモータ駆動回路をバ
イポーラからユニポーラへ切換えて、さらに加速してい
って定格回転数まで到達させ、ロータの回転位置検出器
を用いずに上記起動、加速及び定格回転を行なう方法で
ある。
レスモータの起動回転制御方法は、モータ駆動回路をバ
イポーラとすると共に一定周波数の励磁パターンに従っ
てステータコイルをオープンループで励磁して起動さ
せ、少くとも一サイクルの後、該ステータコイルによる
逆起電力を検出してこれを波形処理し、整流用の信号と
してロータを加速してゆき、この加速途上の所定回転数
に於て、整流タイミング及び／又はフィルタ定数の切換
を行ない上記整流用の信号の位相をずらせると共に、該
所定回転数と相違する回転数に於てモータ駆動回路をバ
イポーラからユニポーラへ切換えて、さらに加速してい
って定格回転数まで到達させ、ロータの回転位置検出器
を用いずに上記起動、加速及び定格回転を行なう方法で
ある。
上記の方法によれば、起動時の一定低速回転のみがオ
ープンループにて短秒間制御される。その後の加速は、
全て、ステータコイルによる逆起電力の検出によって行
なわれる。即ち、ロータの回転位置検出器を用いること
なく、上記逆起電力の波形処理による信号を整流用の信
号として活用する。
ープンループにて短秒間制御される。その後の加速は、
全て、ステータコイルによる逆起電力の検出によって行
なわれる。即ち、ロータの回転位置検出器を用いること
なく、上記逆起電力の波形処理による信号を整流用の信
号として活用する。
ステータコイルをセンター・タップ付の結線とした場
合には、逆起電力の検出感度が非常に良く、最低の電気
的一サイクルのみで起動を終了できて、直ちに加速を開
始できる。
合には、逆起電力の検出感度が非常に良く、最低の電気
的一サイクルのみで起動を終了できて、直ちに加速を開
始できる。
加速の途中に於て、整流タイミング及び／又はフィル
タ定数を切換えることによって、（一般に逆起電力の検
出波形の歪みによるノイズを除去するために介装されて
いる）フィルター等の影響による位相遅れを防止して、
ステータコイルに無効電流又はブレーキ力発生電流が流
れるのを防ぎ、もって効率良く加速することを可能なら
しめる。
タ定数を切換えることによって、（一般に逆起電力の検
出波形の歪みによるノイズを除去するために介装されて
いる）フィルター等の影響による位相遅れを防止して、
ステータコイルに無効電流又はブレーキ力発生電流が流
れるのを防ぎ、もって効率良く加速することを可能なら
しめる。
また、加速途上にてバイポーラからユニポーラにモー
タ駆動回路を切換えることができ、起動時の回転トルク
が大きく、かつ、定常回転時のモータ効率を良好とする
ことが、可能となる。
タ駆動回路を切換えることができ、起動時の回転トルク
が大きく、かつ、定常回転時のモータ効率を良好とする
ことが、可能となる。
以下、実施例について図面を参照して説明する。
本発明は、励磁された時に電磁界を発生するステータ
と、該ステータとの電磁気的相互作用によって回転力を
得る永久磁石ロータとを、備えた直流ブラシレスモータ
の起動・加速・定常運転の回転の制御方法であり、第２
図に於て、横軸に時間Ｔを、縦軸にロータの回転数Ｎを
とって、どのように起動後の回転数が変化するかを例示
する。
と、該ステータとの電磁気的相互作用によって回転力を
得る永久磁石ロータとを、備えた直流ブラシレスモータ
の起動・加速・定常運転の回転の制御方法であり、第２
図に於て、横軸に時間Ｔを、縦軸にロータの回転数Ｎを
とって、どのように起動後の回転数が変化するかを例示
する。
本発明では従来のホール素子等の検出器は全く使用せ
ずに回転制御を行なうものであって、第２図に示す如
く、十分な低速にて起動する起動域Ｓと、これに続く第
１加速域A1と第２加速域A2と、第３加速域A3と、さらに
これに続く定常運転域Ｃとに、区分できるような特性を
示す。
ずに回転制御を行なうものであって、第２図に示す如
く、十分な低速にて起動する起動域Ｓと、これに続く第
１加速域A1と第２加速域A2と、第３加速域A3と、さらに
これに続く定常運転域Ｃとに、区分できるような特性を
示す。
この第２図に対応する制御回路のブロック図を第１図
に、また波形図を第３図に夫々示す。
に、また波形図を第３図に夫々示す。
１は無安定マルチバイブレータ（発振器）であって第
３図Ｉに示すようなパルス２…を発振し、カウンタ３に
てそのパルス２…を計数し、その後、このパルス２…を
波形処理するために励磁パターン発生回路４に入力し
て、該励磁パターン発生回路４から第３図IIに示すよう
な方形波u,v,wを送り出し、切換回路５に入力させる。
この切換回路５の一部を構成するモード切換回路5aは、
モード切換指令回路６に接続されると共に、上記カウン
タ３とこのモード切換指令回路６とが接続され、カウン
タ３によって、電気的な一サイクル−即ち第３図Ｉに示
した〜のパルス２…−をカウントすると直ちにモー
ド切換指令回路６に信号を送る。
３図Ｉに示すようなパルス２…を発振し、カウンタ３に
てそのパルス２…を計数し、その後、このパルス２…を
波形処理するために励磁パターン発生回路４に入力し
て、該励磁パターン発生回路４から第３図IIに示すよう
な方形波u,v,wを送り出し、切換回路５に入力させる。
この切換回路５の一部を構成するモード切換回路5aは、
モード切換指令回路６に接続されると共に、上記カウン
タ３とこのモード切換指令回路６とが接続され、カウン
タ３によって、電気的な一サイクル−即ち第３図Ｉに示
した〜のパルス２…−をカウントすると直ちにモー
ド切換指令回路６に信号を送る。
上記切換回路５はモータ駆動回路７に接続され、さら
に直流モータ８に−具体的にはモータのステータコイル
に−接続される。
に直流モータ８に−具体的にはモータのステータコイル
に−接続される。
19は、このモータ８のステータコイルによる逆起電力
を検出する回路であり、該ステータコイルを、第６図Ｉ
に示したセンター・タップ付の結線とするのが最も望ま
しい。けだし、このセンター・タップ付のステータコイ
ルであれば、逆起電力の検出能力が向上出来、フィルタ
９を通せば、第３図IIIに示すような波形U,V,Wが得られ
る。該フィルタ９は上記ステータコイルの逆起電力波形
の歪みによるノイズを除去する。
を検出する回路であり、該ステータコイルを、第６図Ｉ
に示したセンター・タップ付の結線とするのが最も望ま
しい。けだし、このセンター・タップ付のステータコイ
ルであれば、逆起電力の検出能力が向上出来、フィルタ
９を通せば、第３図IIIに示すような波形U,V,Wが得られ
る。該フィルタ９は上記ステータコイルの逆起電力波形
の歪みによるノイズを除去する。
このフィルタ９の出力信号は、増幅器11に入力され、
かつ該増幅器11の出力信号が前記切換回路５に入力され
る。
かつ該増幅器11の出力信号が前記切換回路５に入力され
る。
12,12aは速度検出回路であり、一方の速度検出回路12
には、増幅器11からの波形信号が入力される。該速度検
出回路12からは、第２図中の回転数Nbに達した時に信号
が入力され、定数切換指令回路13に送られ、フィルタ９
のフィルタ定数を切換える。また、他方の速度検出回路
12aからはモード切換指令回路６及びバイポーラ・ユニ
ポーラ切換指令回路16に信号が送られる。
には、増幅器11からの波形信号が入力される。該速度検
出回路12からは、第２図中の回転数Nbに達した時に信号
が入力され、定数切換指令回路13に送られ、フィルタ９
のフィルタ定数を切換える。また、他方の速度検出回路
12aからはモード切換指令回路６及びバイポーラ・ユニ
ポーラ切換指令回路16に信号が送られる。
フィルタ９は既述の如くコイル波形の歪みによるノイ
ズを防止するものであるが、これの影響として回転数の
増加につれて相対的に位相遅れが増大する。これを避け
るために、第２図に示した加速途上に於て（回転数Nbに
於て）、定数切換指令回路13にてフィルタ定数を変更す
る。
ズを防止するものであるが、これの影響として回転数の
増加につれて相対的に位相遅れが増大する。これを避け
るために、第２図に示した加速途上に於て（回転数Nbに
於て）、定数切換指令回路13にてフィルタ定数を変更す
る。
また上記速度検出回路12の出力の一部を前記モード切
換指令回路６に入力するよう接続する。
換指令回路６に入力するよう接続する。
14は位相反転回路、15はマルチプレクサであって、該
マルチプレクサ15へは上記速度検出回路12からの信号が
入力し、かつ、第２図中の第２加速域A2乃至定常運転域
Ｃに於てはこのマルチプレクサ15から切換回路５に送ら
れる信号にてモータ８の回転が制御される。
マルチプレクサ15へは上記速度検出回路12からの信号が
入力し、かつ、第２図中の第２加速域A2乃至定常運転域
Ｃに於てはこのマルチプレクサ15から切換回路５に送ら
れる信号にてモータ８の回転が制御される。
第１図と第２図に於て明らかなように、本発明では起
動→加速A1→加速A2→加速A3→定常運転Ｃと、一連の回
転の制御を全て含むものであり、特にセンター・タップ
付の方式のステータコイルを装備したモータ８が好適で
ある。かつ、起動域Ｓでは、第３図Ｉに示す如き一定の
周波数のパルス２…を、電気的な一サイクル〜のみ
通電すれば、短秒間で確実に起動させることができる。
つまり、第１図の無安定マルチバイブレータ１→カウン
タ３→励磁パターン発生回路４と、順次接続されたオー
プンループ制御により、ステータコイルを励磁して低い
回転数Naにて起動させる。
動→加速A1→加速A2→加速A3→定常運転Ｃと、一連の回
転の制御を全て含むものであり、特にセンター・タップ
付の方式のステータコイルを装備したモータ８が好適で
ある。かつ、起動域Ｓでは、第３図Ｉに示す如き一定の
周波数のパルス２…を、電気的な一サイクル〜のみ
通電すれば、短秒間で確実に起動させることができる。
つまり、第１図の無安定マルチバイブレータ１→カウン
タ３→励磁パターン発生回路４と、順次接続されたオー
プンループ制御により、ステータコイルを励磁して低い
回転数Naにて起動させる。
上記一サイクルのオープンループ制御による起動の
後、直ちに逆起電力検出によるステータコイルの通電制
御を行なうことによって、第１加速A1を行なう。特にセ
ンター・タップ付の方式であれば、起動時回転数Naに近
い低速時に於ても逆起電力の検出が容易・高精度に可能
である。
後、直ちに逆起電力検出によるステータコイルの通電制
御を行なうことによって、第１加速A1を行なう。特にセ
ンター・タップ付の方式であれば、起動時回転数Naに近
い低速時に於ても逆起電力の検出が容易・高精度に可能
である。
なお、このとき、カウンタ３にて電気的一サイクルを
検知してモード切換指令回路６に信号を送れば、モード
切換回路5aによって、逆起電力検出回路19→フィルタ９
→増幅器11→切換回路５→……→モータ８のクローズド
ループ制御に、切換わる。低速時（つまり第１加速域
A1）では、逆起電力検出波形の位相のままでステータコ
イルへの通電相とする。この場合、モータ駆動回路７を
バイポーラとユニポーラとに切換自在とすると共に、加
速途中に於て、バイポーラからユニポーラへ切換える。
検知してモード切換指令回路６に信号を送れば、モード
切換回路5aによって、逆起電力検出回路19→フィルタ９
→増幅器11→切換回路５→……→モータ８のクローズド
ループ制御に、切換わる。低速時（つまり第１加速域
A1）では、逆起電力検出波形の位相のままでステータコ
イルへの通電相とする。この場合、モータ駆動回路７を
バイポーラとユニポーラとに切換自在とすると共に、加
速途中に於て、バイポーラからユニポーラへ切換える。
即ち、当初はモータ駆動回路７を十分な回転トルクの
得られるバイポーラとして起動し−一定周波数の励磁パ
ターンに従ってステータコイルをオープンループで励磁
して起動し−その後、逆起電力を検出してこれを波形処
理し、第１加速域A1にて回転数Nbまで加速する。その時
点で整流タイミングを位相反転回路14にて切換え、か
つ、フィルタ９の定数を切換えて、整流用の信号の位相
をずらせ、加速をさらに続けてゆく（第２加速域A2）。
その後、所定の回転数Ncに到達すれば、バイポーラ・ユ
ニポーラ切換指令回路16へ速度検出回路12aから信号を
送り、モータ駆動回路７をバイポーラからユニポーラへ
切換えると同時に、移相回路17によって、バイポーラと
ユニポーラの位相の変化に対応した最適の位相の波形を
送る。これによって、第３加速域A3及び定常運転域Ｃの
効率の良い回転制御を行なうものである。
得られるバイポーラとして起動し−一定周波数の励磁パ
ターンに従ってステータコイルをオープンループで励磁
して起動し−その後、逆起電力を検出してこれを波形処
理し、第１加速域A1にて回転数Nbまで加速する。その時
点で整流タイミングを位相反転回路14にて切換え、か
つ、フィルタ９の定数を切換えて、整流用の信号の位相
をずらせ、加速をさらに続けてゆく（第２加速域A2）。
その後、所定の回転数Ncに到達すれば、バイポーラ・ユ
ニポーラ切換指令回路16へ速度検出回路12aから信号を
送り、モータ駆動回路７をバイポーラからユニポーラへ
切換えると同時に、移相回路17によって、バイポーラと
ユニポーラの位相の変化に対応した最適の位相の波形を
送る。これによって、第３加速域A3及び定常運転域Ｃの
効率の良い回転制御を行なうものである。
ところで、第１図に於ては、速度検出回路12,12aを２
個設けたが、これは１個にまとめるも自由である。
個設けたが、これは１個にまとめるも自由である。
なお、回転数Ncに於て、バイポーラからユニポーラへ
切換えられると、例えば第４図に於て、同図IIからＩの
ように、モータ駆動回路が切換わることとなる。
切換えられると、例えば第４図に於て、同図IIからＩの
ように、モータ駆動回路が切換わることとなる。
なお、本発明は上述の実施例に限定されず種々変更自
由であり、第１図中のカウンタ３に代えて、タイミング
発生回路を設けて、起動域Ｓの時間の長さをもって、オ
ープンループからクローズトループに切換えるようにす
るも好ましい。また、整流タイミング及び／又はフィル
タ定数の切換は、実施例ではいずれも１回のみである
が、これを２回以上行なったり、若しくは連続的に（ア
ナログ又はデジタル的に）行なっても自由である。
由であり、第１図中のカウンタ３に代えて、タイミング
発生回路を設けて、起動域Ｓの時間の長さをもって、オ
ープンループからクローズトループに切換えるようにす
るも好ましい。また、整流タイミング及び／又はフィル
タ定数の切換は、実施例ではいずれも１回のみである
が、これを２回以上行なったり、若しくは連続的に（ア
ナログ又はデジタル的に）行なっても自由である。
本発明は上述の構成により次のような顕著な効果を有
する。
する。
ホール素子等の検出器が省略出来て、コストダウン、
構造の簡素化、配線の簡略化、モータの小型化・薄型化
を図り得る。
構造の簡素化、配線の簡略化、モータの小型化・薄型化
を図り得る。
定常運転時にモータを高精度の通電タイミングにて回
転可能であり、モータの効率を最良とすることが容易で
ある。
転可能であり、モータの効率を最良とすることが容易で
ある。
起動が確実である。かつ、加速が極めてスムースに行
なわれる。
なわれる。
また、バイポーラからユニポーラへ切換えるので、コ
ンパクトなモータでありながら、起動時及び初期加速時
A1，A2の回転トルクが大きく、かつ、定常運転時の効率
が良好であるという、従来は両立しがたいと考えられて
いた長所を兼備している。
ンパクトなモータでありながら、起動時及び初期加速時
A1，A2の回転トルクが大きく、かつ、定常運転時の効率
が良好であるという、従来は両立しがたいと考えられて
いた長所を兼備している。
第１図は本発明の制御方法に使用される制御回路の一例
を示すブロック図、第２図はモータの回転速度の変化を
示すグラフ図、第３図は説明用波形図、第４図はモータ
駆動結線図である。 Ｎ……回転数、Ｔ……時間、２……パルス、u,v,w……
方形波、Ｓ……起動（域）、A1，A2，A3……加速
（域）、Ｃ……定常運転（域）。
を示すブロック図、第２図はモータの回転速度の変化を
示すグラフ図、第３図は説明用波形図、第４図はモータ
駆動結線図である。 Ｎ……回転数、Ｔ……時間、２……パルス、u,v,w……
方形波、Ｓ……起動（域）、A1，A2，A3……加速
（域）、Ｃ……定常運転（域）。
Claims (1)
- 【請求項１】モータ駆動回路をバイポーラとすると共に
一定周波数の励磁パターンに従ってステータコイルをオ
ープンループで励磁して起動させ、少くとも一サイクル
の後、該ステータコイルによる逆起電力を検出してこれ
を波形処理し、整流用の信号としてロータを加速してゆ
き、この加速途上の所定回転数に於て、整流タイミング
及び／又はフィルタ定数の切換を行ない上記整流用の信
号の位相をずらせると共に、該所定回転数と相違する回
転数に於てモータ駆動回路をバイポーラからユニポーラ
へ切換えて、さらに加速していって定格回転数まで到達
させ、ロータの回転位置検出器を用いずに上記起動、加
速及び定格回転を行なうことを特徴とする直流ブラシレ
スモータの起動回転制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63062353A JP2547061B2 (ja) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | 直流ブラシレスモータの起動回転制御方法 |
| US07/322,844 US5225759A (en) | 1988-03-15 | 1989-03-14 | Starting and control method for brushless DC motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63062353A JP2547061B2 (ja) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | 直流ブラシレスモータの起動回転制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01234090A JPH01234090A (ja) | 1989-09-19 |
| JP2547061B2 true JP2547061B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=13197668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63062353A Expired - Fee Related JP2547061B2 (ja) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | 直流ブラシレスモータの起動回転制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5225759A (ja) |
| JP (1) | JP2547061B2 (ja) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IN172484B (ja) * | 1990-09-10 | 1993-08-28 | Paramount Sinters Private Limi | |
| EP0571076B1 (en) * | 1992-04-10 | 1996-01-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Brushless DC motor |
| US5396159A (en) * | 1992-09-11 | 1995-03-07 | Nippon Densan Corporation | Method of starting a motor |
| US5471353A (en) * | 1992-12-18 | 1995-11-28 | Western Digital (Sea), Pte., Ltd. | Disk drive employing multi-mode spindle drive system |
| JP3506457B2 (ja) * | 1993-04-23 | 2004-03-15 | 東芝キヤリア株式会社 | 空気調和機におけるコンプレッサの起動制御方法 |
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