JP3389300B2 - ブラシレスモータの運転方法 - Google Patents

ブラシレスモータの運転方法

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JP3389300B2
JP3389300B2 JP28132593A JP28132593A JP3389300B2 JP 3389300 B2 JP3389300 B2 JP 3389300B2 JP 28132593 A JP28132593 A JP 28132593A JP 28132593 A JP28132593 A JP 28132593A JP 3389300 B2 JP3389300 B2 JP 3389300B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数極の永久磁石を有
する回転子の回転によって、通電していない固定子巻線
に生じる誘起電圧の変化を検出し、この検出信号に基づ
いて通電する固定子巻線の組み合わせを順次切り換える
ようにするブラシレスモータの運転方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来のブラシレスモータの運転方法とし
ては、非通電の固定子巻線に生じる誘起電圧から回転子
の回転子位置を検出して、検出信号が得られた時から通
電する固定子巻線を換えるまでの遅延時間を、一定の電
気角度とした運転方法が一般的である。(特公平5−1
0039号公報参照)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の運転方法では、ブラシレスモータの負荷が大きくな
り、固定子巻線へ印加する電圧が高くなると、通電する
固定子巻線の組み合わせを換える転流時に大きなスパイ
ク電圧が発生し、誘起電圧による位置検出に悪影響を及
ぼし、正確な位置検出運転を難しくしていた。
【0004】そして、ブラシレスモータの負荷が更に大
きくなると、位置検出そのものが不可能となる場合もあ
った。従って、誘起電圧に基づく運転の信頼性を低下さ
せる要因の一つとなっていた。
【0005】また、ブラシレスモータへの通電開始から
定常運転に至までの間は、回転子が低速回転している
ために、固定子巻線に生じる誘起電圧が小さいと共に、
回転子の回転中の回転速度が非常に不安定な場合が多
く、ブラシレスモータの定常運転時のように一定の電気
角度を遅延時間とした場合に、通電切換えがずれ回転
子の回転が不安定になる場合があった。
【0006】そこで、本発明は上記課題を解決するため
になされたものであり、ブラシレスモータの負荷が大き
くなった場合においても、転流時に発生するスパイク電
圧に影響されない正確な回転子の位置検出に基づく運転
(以下位置検出運転という)を行えるとともに、ブラシ
レスモータに非常に大きな負荷がかかっても確実な位置
検出を可能とし、ブラシレスモータへの通電開始から定
常運転に至るまでの不安定な状態においても安定した位
置検出運転を可能とするブラシレスモータの運転方法を
提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、複数
極の永久磁石を有する回転子と、通電時にこの回転子に
回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線と
を有し、この複数の固定子巻線のうちの幾つかの固定子
巻線に通電して回転磁界を得るとともに、通電していな
い固定子巻線に回転子の回転によって生じる誘起電圧の
変化を検出し、この誘起電圧の変化に基づいて得られる
検出信号が生じた時から適当な遅延時間の後通電する固
定子巻線を順次切り換えるブラシレスモータの運転方法
において、検出信号が生じた時から通電する固定子巻線
切り換えるまでの遅延時間を、このブラシレスモータ
への運転電流により変更することを特徴とするブラシレ
スモータの運転方法である。
【0008】また、本発明は、複数極の永久磁石を有す
る回転子と、通電時にこの回転子に回転磁界を与えるよ
うに配置された複数の固定子巻線とを有し、この複数の
固定子巻線のうちの幾つかの固定子巻線に通電して回転
磁界を得るとともに、通電していない固定子巻線に回転
子の回転によって生じる誘起電圧の変化を検出し、この
誘起電圧の変化に基づいて得られる検出信号が生じた時
から適当な遅延時間の後通電する固定子巻線を順次切り
換えるブラシレスモータの運転方法において、検出信号
が生じた時から通電する固定子巻線を切り換えるまでの
遅延時間を、回転子の回転速度又は回転子の回転数によ
り変更することを特徴とするブラシレスモータの運転方
法である。
【0009】また、本発明にあっては、好ましくは前記
遅延時間は、回転子速度または回転数により変更する。
本発明にあっては、好ましくは前記遅延時間は、ブラシ
レスモータへの通電開始から回転子が所定の回転速度に
到するまで又は回転子が所定の回転数に達するまで変更
しない。
【0010】また、本発明にあっては、好ましくは前記
遅延時間は、ブラシレスモータへの通電開始から所定の
時間に到するまで変更しない。
【0011】さらに、本発明にあっては、好ましくは前
記遅延時間は、ブラシレスモータへの通電開始から通電
する固定子巻線を順次切り換える回数が所定の回数に到
するまで変更しない。
【0012】固定子巻線に生じる誘起電圧から回転子位
置を検出し、検出信号が得られた検出時間から通電する
固定子巻線の組み合わせを切り換える転流時間までの遅
延時間を、ブラシレスモータの運転電流または回転子速
度に応じて変更する。
【0013】また、ブラシレスモータの通電開始後、所
定の回転子速度に到達するまで、もしくは所定の時間に
到達するまで、あるいは転流動作を所定回数実行するま
での運転においては、検出時間から転流時間までの遅延
時間を所定の時間に固定し、所定の回転子速度に到達
後、もしくは所定の時間に到達後、あるいは転流動作を
所定回数実行後においては、遅延時間を所定の電気角度
へと変更する。
【0014】
【作用】上記構成によれば、ブラシレスモータの運転電
流もしくは回転子の回転速度などの運転状態に応じて、
回転子の回転位置検出時間から固定子巻への通電の切
換えまでの遅延時間を調節することにより、固定子巻線
に生じる誘起電圧波形の位相を調整することができ、通
電する固定子巻線の組み合わせを換える転流時に発生す
るスパイク電圧に影響されることなく回転子の位置検出
を行なうことができる。そして、負荷が非常に大きくな
った場合にもブラシレスモータの位置検出を確実に行な
うことができる。
【0015】また、ブラシレスモータへの通電開始から
モータ定常運転に至るまでの不安定な運転状態において
は、定常運転時と異なり遅延時間を所定の時間に固定す
るため、定常運転と同様な安定した位置検出運転が可能
である。
【0016】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。
【0017】図1は、本発明のブラシレスモータの運転
方法を実施するためのブラシレスモータの駆動装置を示
している。
【0018】図1において、交流電源1は、整流平滑回
路2と6個のスイッチング素子を三相ブリッジ状に結線
したところの半導体スイッチング素子群3を介して三相
のブラシレスモータ4に接続されている。電流検出器C
T5は、交流電源1と整流回路2とをつなぐ交流配線
取り付けられ、この電流検出器CT5はマイクロプロセ
ッサ8に接続され、前記交流配線を流れる交流電流で誘
起した電圧を直流電圧に変換した後にマイクロプロセッ
サ8に印加する。また、このマイクロプロセッサ8は、
半導体スイッチング素子群3と位置検出回路7に接続さ
れ、位置検出回路7からの出力に基づいて演算処理を行
なった後半導体スイッチング素子群3の夫々のスイッチ
ング素子のON/OFFを制御する。
【0019】ブラシレスモータ4の固定子巻線に生じる
誘起電圧6a,6b,6cは、位置検出回路7に印加さ
れる。
【0020】ブラシレスモータ4は、複数の永久磁石を
有する回転子と、通電時にこの回転子に回転磁界を与え
るように配置された三相の固定子巻線とを有する。
【0021】このブラシレスモータ4では、この複数の
固定子巻線のうちの幾つかの固定子巻線に通電して回転
磁界を得るとともに、通電していない固定子巻線に生じ
る誘起電圧の変化を検出し、この誘起電圧の変化に基づ
く検出信号が得られた検出時間から適当な遅延時間を設
けて、通電する固定子巻線の組み合わせを順次切り換え
るようになっている。通電する固定子巻線の組み合わせ
は半導体スイッチング素子群3のスイッチング素子のO
N/OFFを組み合わせて任意に設定することができ
る。
【0022】図1の位置検出回路7において、ブラシレ
スモータ4の誘起電圧6aないし6cの変化により回転
子の位置を検出する。そして、この検出された検出信号
に基づき、マイクロプロセッサ8は、固定子巻線への通
電を順次切り換えて運転を継続するとともに、回転子の
回転速度を算出するようになっている。
【0023】また、図1の電流検出器CT5は、運転電
流を検出する。この運転電流は、マイクロプロセッサ8
に伝達される。マイクロプロセッサ8は運転電流また
は、回転子速度、またはモータ通電開始後の時間、さら
にモータ通電開始後の転流回数などを、算出および計測
し、さらに回転子の位置検出から固定子巻線の通電を切
り換える転流までの遅延時間を決定するなどの処理を行
なう。
【0024】次に、図2を参照する。
【0025】図2は、マイクロプロセッサ8にて行われ
る各処理の概略を示すフロー図である。この処理は、ブ
ラシレスモータ4への通電開始後、所定の回転速度に到
達するまでは、所定の一定遅延時間(遅延時間の固定)
として、所定回転速度に到達した後は、モータ運転電流
により電気角30度または電気角20度に相当する遅延
時間を設ける場合(遅延時間の変更)を示している。
【0026】図2において、ブラシレスモータ4に通電
を開始して起動し、位置検出するときには(位置検出処
理段階,ステップS1)、速度検出処理段階(ステップ
S2)において回転子速度が所定の速度Nsに到達した
かどうかを判断する。
【0027】所定の速度Nsに達していない場合には、
遅延設定処理段階(ステップS4)にて位置検出処理段
階(ステップS1)から転流までの遅延時間T0を設定
して、次の処理段階(ステップS6)にて遅延時間T0
の経過を判断した後(タイムアップ)に、転流処理段階
(ステップS7)において転流を行う。
【0028】一方、速度検出処理段階(ステップS2)
にて、回転子速度が所定の速度Nsに到達したと判断し
た場合には、電流検出処理段階(ステップS3)にてモ
ータ運転電流がIsに達したかどうかを判断する。
【0029】モータ運転電流がIsに達していなけれ
ば、遅延設定処理段階(ステップS4)にて、位置検出
から転流までの遅延時間を電気角30度に設定する。ま
た、モータ運転電流がIsに達していれば、遅延設定処
理段階(ステップS5)にて、位置検出から転流までの
遅延時間を電気角20度に変更して設定する。そのあ
と、上述した次の処理段階(ステップS6)以降の処理
を行う。
【0030】図3は、位置検出から転流までの遅延時間
を電気角30度とした場合のモータ誘起電圧波形の概略
を示している。
【0031】図3では、転流17にて固定子巻線への通
電を切り換えた後、検出18にて回転子位置検出が行わ
れ、電気角30度に相当する遅延時間Tを設定し、遅延
時間Tが経過した後に、転流19にて固定子巻線の通電
が切り換えられていること示している。この転流17
は、スパイク電圧20の立ち上がり時である。
【0032】図6は、モータへの通電開始後、所定の一
定遅延時間T0にて運転している場合のモータ誘起電圧
波形の概略を示している。
【0033】図4と図5は、図3に示した動作例に比べ
て大きいモータ負荷にてブラシレスモータ4を運転した
場合におけるこのブラシレスモータ4の誘起電圧波形の
概略を示している。
【0034】図4は、遅延時間を電気角30度とした場
合のモータ誘起電圧波形の概略を示している。スパイク
電圧22は、図3の転流時に発生しているスパイク電圧
20よりもパルス幅が広くなる。このため、スパイク電
圧22のパルス電圧終了時における位置検出の余裕度2
3は、図3に示したスパイク電圧20のパルス電圧終了
時における位置検出の余裕度21よりも非常に小さくな
ってしまい、確実な位置検出を難しくしている。
【0035】そして、モータ負荷が更に増大してスパイ
ク電圧幅が広くなると、余裕度が零、つまり中性点電圧
24とモータ誘起電圧とが交差しなくなってしまい、位
置検出が不能に陥ってしまうことになる。
【0036】そこで、このモータ負荷が大きい場合に
は、図5に示すように、位置検出から転流までの遅延時
間をたとえば電気角20度とする。これにより、モータ
誘起電圧波形に対する位置検出期間28の位相が電気角
で10度だけ早まり、スパイク電圧26の終了時におけ
る位置検出の余裕度27を大きくすることができるた
め、確実な位置検出を行えるものである。
【0037】ところで、本発明は上記実施例に限定され
ない。
【0038】回転子速度を検出する代わりに、たとえ
ば、速度検出処理段階(ステップS2)にて、ブラシレ
スモータ4への通電開始後の時間を検出してもよいし、
ブラシレスモータ4への通電開始後の転流回数を検出し
てもよい。
【0039】また、電流検出処理段階(ステップS3)
においては、運転電流を検出する代わりに、回転子の回
転速度を検出してもよい。
【0040】さらに、本発明の実施例においては、電流
検出処理段階(ステップS3)後の遅延時間を電気角2
0度と30度の2種類としている。
【0041】しかし、運転電流または回転子の回転速度
(横軸)と、遅延時間(縦軸)と、の関係を、図7に示
すように、運転電流または回転子の回転速度の増加に伴
い、遅延時間を減少させるように設定してもよい。
【0042】ここでは、遅延時間の上限を電気角30度
とし、下限をT1とした。上記以外においても、運転電
流と回転速度とを組み合わせて遅延時間を設定してもよ
い。
【0043】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ブ
ラシレスモータの負荷が大きくなった場合においても、
転流時に発生するスパイク電圧に影響されない正確な位
置検出運転を行えるとともに、非常に大きなブラシレス
モータの負荷においても確実な位置検出を可能とし、ブ
ラシレスモータへの通電開始から定常運転に至までの
不安定な状態において、安定した位置検出運転を可能と
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のブラシレスモータの運転方法を実施す
るためのブラシレスモータの駆動装置を示す図。
【図2】本発明のブラシレスモータの運転方法の好まし
い実施例を示すフロー図。
【図3】通常のモータ負荷運転時の誘起電圧波形の例を
示す図。
【図4】過負荷運転時の誘起電圧波形の例を示す図。
【図5】過負荷運転時の誘起電圧波形の例を示す図。
【図6】モータ通電開始直後の誘起電圧波形の例(遅延
時間固定)を示す図。
【図7】遅延時間の設定例を示す図。
【符号の説明】
1 交流電源 2 整流回路 3 半導体スイッチング素子群 4 ブラシレスモータ 5 電流検出器CT 6a,6b,6c モータ誘起電圧 7 位置検出回路 8 マイクロプロセッサ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数極の永久磁石を有する回転子と、通
    電時にこの回転子に回転磁界を与えるように配置された
    複数の固定子巻線とを有し、この複数の固定子巻線のう
    ちの幾つかの固定子巻線に通電して回転磁界を得るとと
    もに、通電していない固定子巻線に回転子の回転によっ
    て生じる誘起電圧の変化を検出し、この誘起電圧の変化
    に基づいて得られる検出信号が生じた時から適当な遅延
    時間の後通電する固定子巻線を順次切り換えるブラシレ
    スモータの運転方法において、検出信号が生じた時から
    通電する固定子巻線を切り換えるまでの遅延時間を、こ
    のブラシレスモータへの運転電流、又は回転子の回転速
    度又は回転子の回転数により変更すると共に、遅延時間
    は、ブラシレスモータへの通電開始から回転子が所定の
    回転速度に達するまで、又は回転子が所定の回転数に達
    するまで変更しないことを特徴とするブラシレスモータ
    の運転方法。
  2. 【請求項2】 複数極の永久磁石を有する回転子と、通
    電時にこの回転子に回転磁界を与えるように配置された
    複数の固定子巻線とを有し、この複数の固定子巻線のう
    ちの幾つかの固定子巻線に通電して回転磁界を得るとと
    もに、通電していない固定子巻線に回転子の回転によっ
    て生じる誘起電圧の変化を検出し、この誘起電圧の変化
    に基づいて得られる検出信号が生じた時から適当な遅延
    時間の後通電する固定子巻線を順次切り換えるブラシレ
    スモータの運転方法において、検出信号が生じた時から
    通電する固定子巻線を切り換えるまでの遅延時間を、こ
    のブラシレスモータへの運転電流、又は回転子の回転速
    度又は回転子の回転数により変更すると共に、遅延時間
    は、ブラシレスモータへの通電開始から所定の時間に達
    するまで変更しないことを特徴とするブラシレスモータ
    の運転方法。
  3. 【請求項3】 複数極の永久磁石を有する回転子と、通
    電時にこの回転子に回転磁界を与えるように配置された
    複数の固定子巻線とを有し、この複数の固定子巻線のう
    ちの幾つかの固定子巻線に通電して回転磁界を得るとと
    もに、通電していない固定子巻線に回転子の回転によっ
    て生じる誘起電圧の変化を検出し、この誘起電圧の変化
    に基づいて得られる検出信号が生じた時から適当な遅延
    時間の後通電する固定子巻線を順次切り換えるブラシレ
    スモータの運転方法において、検出信号が生じた時から
    通電する固定子巻線を切り換えるまでの遅延時間を、こ
    のブラシレスモータへの運転電流、又は回転子の回転速
    度又は回転子の回転数により変更すると共に、遅延時間
    は、ブラシレスモータへの通電開始から通電する固定子
    巻線を順次切り換える回数が所定の回数に到達するまで
    変更しないことを特徴とするブラシレスモータの運転方
    法。
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