JP3393366B2 - センサレスモータの回転子位置検出装置及びその方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転位置センサ
なしで動作するセンサレスモータの回転子の位置を検出
する装置及び方法に関するものであり、特に回転子と固
定子の位置関係によって変化する固定子巻線のインダク
タンスの変化から回転子の位置を検出することに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は従来の一般的なセンサレスモー
タとその駆動回路を示すものである。１は固定子、３は
巻線、５は回転軸４を中心として回転する回転子であ
る。固定子１は、６個の固定子突極２と３組の巻線３
（簡単の為に一対のＵ相Ｕ１、Ｕ２だけを図示してい
る）で構成されている。回転子５は積層鋼板で構成さ
れ、回転子５の回転軸４から外方向へ放射状に延び、回
転子５の周辺部を中心にして円周方向に一様な間隔で４
個の回転子突極６を構成している。回転子５と同様に、
固定子１も積層鋼板で構成されている。

【０００３】直径方向に相対する固定子突極２における
巻線３は、同一方向に磁界を発生するように直列接続さ
れて相巻線を構成しており、巻線数は３個（Ｕ、Ｖ、
Ｗ）である。簡単のためにコイル組のＶ、Ｗは図示して
いないが、それらの相巻線に組み合わされる固定子突極
に「Ｖ」、「Ｗ」の符号がつけられている。

【０００４】７はセンサレスモータを駆動する駆動回路
であり、センサレスモータのＵ相巻線Ｕ１とＵ２を励磁
するために用いられる基本的な電気回路だけを図示して
いる。８ａ、８ｂはＵ相巻線３に流れる電流をＯＮ、Ｏ
ＦＦする一対のトランジスタ、９ａ、９ｂはトランジス
タ８ａ、８ｂがＯＦＦしたときに発生する逆起電力を回
生する方向に流すためのダイオード、１０はセンサレス
モータを駆動するための電流を供給する電源である母線
電圧、１１は回転子５の回転位置を検出する位置検出セ
ンサ、１２はトランジスタ対８ａ、８ｂのＯＮ−ＯＦＦ
を制御する制御回路である。

【０００５】次に、動作について図１４、図１５により
説明する。センサレスモータの場合、固定子突極２が励
磁されることにより回転子突極６が磁気抵抗が最小とな
る向きに回転子５が磁気吸引され回転するため、励磁さ
れた固定子突極２の磁極には依存しない。従って、駆動
回路７から供給される電流は一方向の電流だけでいいこ
とになる。そして、相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗを順次励磁し、回
転子突極６を固定子の励磁されている突極２に同期して
向き合わせることにより回転子５を回転させる。

【０００６】まず、Ｕ相巻線３に対しては、トランジス
タ対８ａ、８ｂがＯＮすると、電源１０→トランジスタ
８ａ→巻線Ｕ１とＵ２→トランジスタ８ｂの順に電流が
流れる。トランジスタ対８ａ、８ｂがＯＦＦすると、巻
線Ｕ１とＵ２に逆起電力が発生する。この逆起電力のエ
ネルギーは、ダイオード９ａ→巻線Ｕ１とＵ２→ダイオ
ード９ｂを通って回生される。この励磁動作は各巻線
Ｕ、Ｖ、Ｗに対して順次行われ、モータとしての回転動
作を行う。トランジスタ対８ａ、８ｂのＯＮ−ＯＦＦの
切り替えるタイミングは、回転子５の回転位置を検出す
る位置検出センサ１１からの情報をもとに制御回路１２
によって行われる。

【０００７】図１５（ａ）〜（ｄ）は、固定子突極２と
回転子突極６の位置関係をあらわしたものである。Ｕ相
を基準に説明すると、図１５（ａ）のように固定子突極
２と回転子突極６が離れているときにＵ相に電圧を印加
すると、固定子突極２が励磁され磁気吸引力により固定
子突極２に最も近い回転子突極６が磁気吸引される。磁
気吸引によって、図１５（ｂ）のように固定子突極２に
回転子突極６が近づいていく。さらに固定子突極２に回
転子突極６が近づき、図１５（ｃ）のように固定子突極
２と回転子突極６が向かい合う。このとき、回転子突極
６に働く吸引力は直径方向のみとなり回転子５を回転さ
せるトルクは発生しない。さらに、図１５（ｄ）のよう
に回転子５が回転すると、ふたたび、回転子突極６に回
転方向の力が働き、回転子５に回転トルクが発生する。
この時発生する回転トルクは、図１５（ａ）〜（ｃ）と
反対に方向となる。回転子５が時計方向に回転している
とすれば、その回転を停止する制動力となる。

【０００８】回転子５を一方向に回転させるためには、
常に同じ方向のトルクが発生するようにしなければなら
ない。そこで、図１５（ｃ）のように固定子突極３と回
転子突極６が向かい合う前に固定子突極３の励磁を停止
しなければならない。このように、センサレスモータを
一定方向に回転するためには、回転子突極６に対する固
定子突極２の位置に同期して、固定子巻線３に通電する
タイミングを切り換えなければならない。このため、従
来は回転子４の位置を検出するために、レゾルバ等の位
置検出センサ１１によって回転子５の位置を検出し、そ
の回転子位置信号を制御回路１２へ帰還することによ
り、固定子突極巻線３を回転子５の位置に同期して通電
していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のセンサ
レスモータ駆動装置のように、位置検出センサ１１を設
けることにより、センサレスモータから出てくる結線が
増えるため、例えば、圧縮機のような特殊な空間内で動
かす場合は、その内と外を結ぶための端子の数が増して
しまい形状やコストの面で制約を受けてしまう。このた
め、その位置検出センサ１１を不要とすることが望まし
い。

【００１０】センサレスモータの場合、ＤＣモータのよ
うに回転子５にマグネットがないため固定子巻線３と鎖
交する磁束の変化を利用することはできない。そこで、
固定子突極２に対する回転子突極６の位置によって固定
子突極２の巻線３のインダクタンスが変化するというセ
ンサレスモータの特性を利用して回転子突極６の位置を
検出することができる。

【００１１】図１６は回転子突極の回転角に対する固定
子突極巻線のインダクタンスの一般的な変化を示したも
のである。図１６の回転角θ１はインダクタンスが最小
で、固定子突極と回転子突極の位置関係は図１５（ａ）
のようになっている。そこから図１５（ｂ）のように時
計方向に回転すると、図１６のθ２のように固定子突極
巻線のインダクタンスは増加していく。図１５（ｃ）の
位置では、図１５のθ３のように最大値となる。さらに
図１６（ｄ）のように回転させると、図１６のθ４のよ
うにインダクタンスは減少していく。このように、固定
子突極に対する回転子突極の位置によって固定子突極の
巻線インダクタンスの大きさは、図１６のように周期的
に変化する。

【００１２】従って、固定子巻線を励磁するときの固定
子突極に対する回転子突極の位置をあらかじめ決めてお
き、その時の固定子巻線のインダクタンスを求め、その
値に達したときの固定子突極を励磁するタイミングを作
るようにすれば、図１４の位置検出センサ１１を設けな
くても回転子突極に同期して固定子突極を励磁すること
ができる。

【００１３】このように、インダクタンスの値が分かれ
ば、固定子突極に対する回転子突極の位置を推定するこ
とができるが、図１６からも分かるように回転子突極角
θ３を中心に対称的になっているため、インダクタンス
の値から一義的に回転子突極の位置を検出することはで
きない。しかし、センサレスモータの駆動タイミング
上、任意の固定子突極を励磁しているときは、その直前
に励磁していた固定子突極の巻線インダクタンスは減少
しているので、この期間にインダクタンスの値を検出す
れば、固定子突極に対する回転子突極の位置が一義的に
決まってくる。

【００１４】ただし、固定子突極との位置関係が分かる
のは固定子突極に最も近い回転子突極との位置関係であ
り、回転子のある決まった突極との位置関係は分からな
い。しかし、固定子突極を励磁するタイミングは、回転
子の決まった突極との位置関係で切り換えるのではな
く、固定子突極の近傍にある回転子突極の位置で決まる
ため、その位置関係は必要ない。

【００１５】このように、センサレスモータの特性を生
かし、固定子突極巻線のインダクタンスを検出すること
により回転子突極の位置を検出したものとして、例え
ば、特表平８−５０１９２０号公報に記載されたシャフ
ト位置センサ無しでの切替式反作用モータの回転子位置
感知装置では、センサレスモータの励磁していない固定
子突極巻線に連続的に変動する信号を印加し、その結
果、出力される電流の振幅や位相を検出して回転子の位
置を検出している。しかし、連続的に変動する信号やそ
れを増幅するための回路が必要になり、また、それらの
信号を励磁していない固定子突極巻線に接続するための
切換回路などが必要となり、回路が複雑になってしまう
という問題があった。

【００１６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、専用の回転位置検出センサを用
いることなしに、簡単な回路により、センサレスモータ
の回転子突極に対する固定子突極の位置を検出するセン
サレスモータの回転子位置検出装置及びその方法を得る
ことを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるセンサ
レスモータの回転子位置検出装置は、ステップ関数信号
を発生するステップ関数信号発生回路と、過渡応答時の
時定数を定める抵抗を介して電源に接続された固定子巻
線と、前記電源から印加された電圧を前記ステップ関数
信号に基づいてステップ関数電圧として、前記固定子巻
線及び前記抵抗に印加するスイッチと、前記ステップ関
数電圧により前記固定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡
応答時の電圧または電流を検出するインダクタンス検出
回路と、このインダクタンス検出回路により検出された
検出電圧または検出電流と回転子突極の位置に対応して
あらかじめ定められた電圧または電流とに基づいて、前
記回転子突極の位置を検出する回転位置検出回路とを備
え、前記ステップ信号発生回路のステップ関数信号の発
生回数を、センサレスモータを駆動するために、固定子
巻線に電圧を印加する回数と同じ、もしくは、より多く
するものである。

【００１８】

【００１９】また、ステップ関数信号を発生するステッ
プ関数信号発生回路と、過渡応答時の時定数を定める抵
抗を介して電源に接続された固定子巻線と、前記電源か
ら印加された電圧を前記ステップ関数信号に基づいてス
テップ関数電圧として、前記固定子巻線及び前記抵抗に
印加するスイッチと、前記ステップ関数電圧により前記
固定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧また
は電流を検出するインダクタンス検出回路と、前記イン
ダクタンス検出回路により、現在励磁している相の他の
相の前記固定子巻線に検出された検出電圧または検出電
流と回転子突極の位置に対応してあらかじめ定められた
電圧または電流とに基づいて、前記固定子巻線の励磁開
始をする前記回転子突極の位置を検出する回転位置検出
回路とを備える。

【００２０】また、ステップ関数信号を発生するステッ
プ関数信号発生回路と、過渡応答時の時定数を定める抵
抗を介して電源に接続された固定子巻線と、前記電源か
ら印加された電圧を前記ステップ関数信号に基づいてス
テップ関数電圧として、前記固定子巻線及び前記抵抗に
印加するスイッチと、前記ステップ関数電圧により前記
固定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧また
は電流を検出するインダクタンス検出回路と、前記イン
ダクタンス検出回路により、現在励磁している相の前に
励磁していた相の前記固定子巻線に検出された検出電圧
または検出電流と回転子突極の位置に対応してあらかじ
め定められた電圧または電流とに基づいて、前記回転子
突極の位置を検出する回転位置検出回路とを備える。

【００２１】また、固定子巻線を励磁するために電流を
ＯＮ、ＯＦＦするスイッチと、このスイッチを制御する
制御回路とを備えた駆動回路により駆動されるセンサレ
スモータの回転子位置検出装置において、ステップ関数
信号を発生するステップ関数信号発生回路と、過渡応答
時の時定数を定める抵抗を介して電源に接続された固定
子巻線と、前記ステップ関数信号発生回路からのステッ
プ関数信号と前記制御回路からの前記固定子巻線の励磁
信号を入力し、前記励磁信号がＯＦＦのときに、前記ス
テップ関数信号を出力して前記スイッチをＯＮ、ＯＦＦ
させることにより、前記電源から印加された電圧をステ
ップ関数電圧として、前記固定子巻線及び前記抵抗に印
加させるＡＮＤ回路と、前記ステップ関数電圧により前
記固定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧ま
たは電流を検出するインダクタンス検出回路と、このイ
ンダクタンス検出回路により検出された検出電圧または
検出電流と回転子突極の位置に対応してあらかじめ定め
られた電圧または電流とに基づいて、前記回転子突極の
位置を検出する回転位置検出回路とを備える。

【００２２】また、電源をセンサレスモータ用電源とは
別の検出用電源としたものである。

【００２３】また、検出用電源と固定子巻線との間に整
流子を備える。

【００２４】また、ステップ関数信号の発生回数を、セ
ンサレスモータを駆動するために、固定子巻線に電圧を
印加する回数と同じ、もしくは、より多くし、前記ステ
ップ関数信号に基づいて生成されたステップ関数電圧を
過渡応答時の時定数を定める抵抗を介して固定子巻線に
印加し、前記ステップ関数電圧により前記固定子巻線及
び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧または電流と回転
子突極の位置に対応してあらかじめ定められた電圧また
は電流とに基づいて、前記回転子突極の位置を検出する
ことを特徴とするセンサレスモータの回転子位置を検出
するものである。

【００２５】

【００２６】また、ステップ関数信号に基づいて生成さ
れたステップ関数電圧を過渡応答時の時定数を定める抵
抗を介して固定子巻線に印加し、前記ステップ関数電圧
により、現在励磁している相の他の相の前記固定子巻線
及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧または電流と回
転子突極の位置に対応してあらかじめ定められた電圧ま
たは電流とに基づいて、前記固定子巻線の励磁開始をす
る前記回転子突極の位置を検出するものである。

【００２７】また、ステップ関数信号に基づいて生成さ
れたステップ関数電圧を過渡応答時の時定数を定める抵
抗を介して固定子巻線に印加し、前記ステップ関数電圧
により、現在励磁している相の前に励磁していた相の前
記固定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧ま
たは電流と回転子突極の位置に対応してあらかじめ定め
られた電圧または電流とに基づいて、前記回転子突極の
位置を検出するものである。

【００２８】また、励磁信号により動作するスイッチに
より電流をＯＮ、ＯＦＦして固定子巻線を励磁して駆動
するセンサレスモータの回転子位置検出方法において、
前記励磁信号がＯＦＦのときに、ステップ関数信号を出
力して前記スイッチをＯＮ、ＯＦＦして生成されたステ
ップ関数電圧を、過渡応答時の時定数を定める抵抗を介
して固定子巻線に印加し、前記ステップ関数電圧により
前記固定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧
または電流と回転子突極の位置に対応してあらかじめ定
められた電圧または電流とに基づいて、前記回転子突極
の位置を検出するものである。

【００２９】

【発明の実施の形態】実施の形態１． 以下、実施の形態１を図を用いて説明する。図１は実施
の形態１である回転子位置検出装置を備えたセンサレス
モータの駆動装置の構成図であり、説明をし易くするた
め、１相について示している。図２は回転子位置検出装
置２５の動作波形図、図３は回転子突極の回転角に対す
る固定子巻線のインダクタンス変化を示す図である。図
１において８ａは固定子巻線３の一端と母線電圧１０間
に接続されたトランジスタ、８ｂは固定子巻線３の一端
とＧＮＤ間に接続されたトランジスタ、９ａは固定子巻
線３の一端とＧＮＤ間に接続されたダイオード、９ｂは
固定子巻線３の他端と母線電圧１０の間に接続されたダ
イオードである。１８はトランジスタ対８ａ、８ｂを固
定子巻線励磁信号によってＯＮ−ＯＦＦさせる制御回路
である。

【００３０】２５はセンサレスＳＲモータの回転子の位
置を検出する回転子位置検出装置であり、固定子巻線３
の一端と母線電圧１０との間にトランジスタ８ａと並列
に接続された抵抗１３、ステップ関数信号を発生するス
テップ関数信号発生回路１７、固定子巻線３の他端にト
ランジスタ８ｂと並列に接続されるとともに、抵抗１３
と固定子巻線３と直列に接続され、ステップ関数信号発
生回路１７から出力されたステップ関数信号に基づいて
ＯＮ−ＯＦＦされ、母線電圧１０をステップ関数電圧と
して固定子巻線に印加するスイッチング素子であるトラ
ンジスタ１４、抵抗１３と固定子巻線３との接続点から
接続され、ステップ関数電圧により固定子巻線３のイン
ダクタンスに対応した電圧として検出するインダクタン
ス検出回路１６、インダクタンス検出回路１６から出力
された電圧とあらかじめ設定された回転子突極６の位置
に対応した電圧に基づいて、回転子突極６の位置を表す
信号を出力する回転位置検出回路１５からなる。

【００３１】次に、センサレスＳＲモータ駆動装置全体
の動作を図１により説明する。Ｕ、Ｖ、Ｗのいずれか一
つの相の固定子巻線３に対する、制御回路１８からの固
定子巻線励磁信号に基づいて、トランジスタ対８ａ、８
ｂがＯＮすると、母線電圧１０→トランジスタ８ａ→固
定巻線３→トランジスタ８ｂの順に電流が流れる。トラ
ンジスタ対８ａ、８ｂがＯＦＦすると、固定巻線３に逆
起電力が発生する。この逆起電力のエネルギーは、ダイ
オード９ａ→固定巻線３→ダイオード９ｂを通って回生
される。このように励磁動作は各巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに対し
て順次行われ、センサレスＳＲモータの回転が行われ
る。トランジスタ対８ａ、８ｂのＯＮ−ＯＦＦの切り替
えるタイミングは制御回路１８により、回転子位置検出
装置２５からの情報に基づいて回転子突極６に対する固
定子突極２の位置に同期して行われる。

【００３２】回転子位置検出装置２５は、固定子突極２
に対する回転子突極６の位置によって固定子突極２の巻
線３のインダクタンスが変化するというセンサレスＳＲ
モータの特性を利用したものであり、固定子巻線を励磁
するときの固定子突極に対する回転子突極の位置をあら
かじめ決めておき、その時の固定子巻線のインダクタン
スを求めて回転子突極の回転角を検出する。そして、制
御回路１８は回転子突極６の位置に応じて固定子突極２
を励磁するタイミングを作り、回転子突極６に同期して
固定子突極２を励磁させる。

【００３３】次に、回転子の位置検出装置２５の動作に
ついて図２、図３により説明する。図２（ａ）はステッ
プ関数信号発生回路１７のステップ関数信号波形図、図
２（ｂ）はインダクタンス検出回路１６の入力電圧波形
図である。図３は回転子突極６の回転角に対する固定子
突極２のインダクタンスの変化を示したもので、図にお
いて回転子突極６の回転角、θ１、θ２、θ３、θ４に
各々固定子突極２と回転子突極６の位置関係を示す図
ａ、ｂ、ｃ、ｄが対応している。

【００３４】図２（ａ）に示されるように制御回路１８
からのタイミング信号に基づいてステップ関数信号発生
回路１７の出力電圧がＯＮとなると、トランジスタ１４
がＯＮとなり、母線電圧１０から抵抗１３と固定子巻線
３と通ってトランジスタ１４に電流が流れる。この時流
れる電流によりインダクタンス検出回路１６に入力され
る電圧Ｖは、 Ｖ＝Ｖｂ×ｅｘｐ（−Ｒ×ｔ／Ｌ）・・・・・・・・（１） となる。ここで、Ｖｂは、センサレスＳＲモータを駆動
するための母線電圧１０の電圧値、Ｒは母線電圧１０と
固定子巻線３との間に接続された抵抗１３の抵抗値、ｔ
はトランジスタ１４がＯＮしてからの経過時間、Ｌは固
定子巻線３のインダクタンスである。

【００３５】このときのインダクタンス検出回路１６に
入力される電圧Ｖの電圧波形は図２（ｂ）のようにな
る。そして、図３において固定子突極２と回転子突極６
が離れている回転角θ１に近く、固定子巻線３のインダ
クタンスが小さい場合は、図２（ｂ）の実線のように入
力電圧Ｖの値は急激に減少するが、固定子突極２と回転
子突極６が向かい合う回転角θ３に近く、インダクタン
スが大きい場合は、一点鎖線のように緩やかに減少す
る。

【００３６】ここで、（１）式より母線電圧１０の電圧
Ｖｂと抵抗１３の抵抗値Ｒとトランジスタ１４がＯＮし
てからの経過時間ｔがわかれば、Ｖより固定子巻線３の
インダクタンスＬを推定することができる。

【００３７】図２からわかるように、インダクタンスの
大きい場合（一点鎖線）の電圧Ｖとインダクタンスの小
さい場合（実線）の電圧Ｖは経過時間ｔが小さいと各々
の電圧Ｖの差が小さく、検出しにくいので、インダクタ
ンスの大きい場合（一点鎖線）とインダクタンスの小さ
い場合（実線）の電圧Ｖの差が大きくなるように経過時
間ｔを決めて検出し易くする必要がある。通常、固定子
巻線３のインダクタンスの最大値が１０ｍＨ程度で抵抗
が１ｋΩ程度であれば、経過時間ｔは４μＳ程度が望ま
しい。この経過時間ｔを検出時間とし、このときの電圧
Ｖの値を過度時の電圧Ｖｓｅｎｓとする。そして、あら
かじめ、母線電圧１０に対する固定子突極２と回転子突
極６の位置関係と、その時のＶｓｅｎｓの関係を求めて
おけば、Ｖｓｅｎｓの値から固定子突極２と回転子突極
６の位置関係が推定できるため容易に所定の位置で励磁
を開始することができる。

【００３８】例えば、図３において固定子突極２と回転
子突極６が離れている回転角θ１に対応したＶｓｅｎｓ
を図２に示すＶｓ１とし、固定子突極２と回転子突極６
が向かい合う回転角θ３のＶｓｅｎｓをＶｓ２としたと
きに、Ｖｓ１がインダクタンス検出回路１６に入力され
たときは、固定子突極２と回転子突極６が離れている回
転角θ１の位置の場合であり、Ｖｓ２がインダクタンス
検出回路１６に入力されたときは、固定子突極２と回転
子突極６が向き合った回転角がθ３の位置の場合であ
る。なお、検出回路を簡単にするために、検出時間中の
母線電圧は一定電圧になっているのが望ましい。

【００３９】インダクタンス検出回路１６では、入力さ
れた電圧Ｖから検出時間後の電圧Ｖｓｅｎｓを出力す
る。出力された電圧Ｖｓｅｎｓは、固定子突極２に対す
る回転子突極６の位置に対応した値となる。回転位置検
出１５では、インダクタンス検出回路１６から出力され
た電圧Ｖｓｅｎｓとあらかじめ設定された固定子突極２
と回転子突極６の位置関係に相当する電圧との比較を
し、あらかじめ設定された固定子突極２と回転子突極６
の位置に相当する位置を検出し位置検出信号を制御回路
１８に送る。

【００４０】そして、制御回路１８は送られた位置検出
信号から固定子突極を励磁するタイミングを計算しトラ
ンジスタ対８ａ、８ｂをＯＮまたはＯＦＦする信号をト
ランジスタ対８ａ、８ｂに出力する。同じように、Ｖ相
とＷ相も同じように行う。

【００４１】以上のように、従来のように回転軸４の回
転角を検出する位置検出センサ１１を設けることなく検
出した回転子突極６の位置に同期して、固定子突極２を
励磁することができる。また、位置検出センサ１１を設
ける必要がないので、圧縮機などの特殊な空間にセンサ
レスＳＲモータを入れるときに、センサレスＳＲモータ
を駆動するための電力の供給以外の位置センサを駆動す
るための電力と、位置センサからの信号を取り出すため
の端子を追加しなくてもよく、これら端子のための制約
を受けることなく圧縮機の設計をすることができる。

【００４２】なお、ステップ関数信号発生回路１７によ
りトランジスタ１４がＯＮしたとき、固定子巻線２に印
加されるステップ関数電流の大きさは、回転子５を回転
させるトルクに影響しない大きさが望ましい。また、ス
テップ関数信号発生回路１７は、トランジスタ１４をＯ
ＮまたはＯＦＦするだけなので直接制御回路１８から出
力することも可能である。

【００４３】実施の形態２． 励磁タイミングを得るために、励磁開始位置の検出と励
磁停止位置の検出を行うため、少なくともセンサレスＳ
Ｒモータ１回転に行う励磁回数と同じか、その倍の回数
の位置検出が必要である。負荷変動などにより固定子突
極の回転速度は時々刻々と変化している。固定子巻線の
励磁するタイミング精度を上げるために、この変化を考
慮してさらに多くの回転子突極の位置検出を行う必要が
ある。本実施の形態は、回転子位置精度を上げる方法の
一つとして、ステップ関数信号のステップ回数を増すも
のである。

【００４４】本実施の形態の回転子位置検出装置を備え
たセンサレスモータの駆動装置の構成図は実施の形態１
で示した図１と同じであるので、動作について説明す
る。回転子の位置は、実施の形態１の図２に示すように
ステップ関数信号発生回路１７の電圧がＯＮしてからあ
らかじめ定めた検出時間ｔのインダクタンス検出回路１
６の入力電圧から検出する。その後、ステップ関数信号
発生回路１７の出力が変化しても回転子の位置検出には
影響を及ぼさない。そのため、ステップ関数信号の回数
を増すためにインダクタンス検出回路１６で検出した
後、すぐにステップ関数発生回路１７の信号により、ト
ランジスタ１４をＯＦＦ−ＯＮすることが可能となる。
ただし、インダクタンスの関係で、流れていた電流を遮
断すると固定子巻線３には逆起電力が発生し、そのエネ
ルギーを消費するための回生電流が流れることになる。
この回生電流が流れている期間に再度ステップ関数電圧
を印加すると、回生電流とステップ関数電圧による電流
との干渉の結果位置検出信号の精度は悪化する。このた
め、この回生期間終了後にステップ関数電圧を印加する
ことが望ましい。

【００４５】図４は位置検出装置２５の動作波形図を示
すものであり、図４（ａ）はステップ関数信号発生回路
１７のステップ関数信号波形図、図４（ｂ）はインダク
タンス検出回路１図６の入力電圧波形図である。図４
（ａ）、（ｂ）に示すように、ステップ関数信号発生回
路１７の信号を検出時間ｔ後にＯＦＦし、回生時間終了
後で、インダクタンス検出回路１６の入力電圧がもとの
電圧に戻ったときにＯＮすることを繰り返す。インダク
タンス検出回路１６では、電圧Ｖが入力される毎に検出
時間ｔ後の電圧Ｖｓｅｎｓを出力し、回転位置検出１５
により回転子突極６の位置を検出する。従って、回転子
突極６の位置が細かく測定される。なお、回生時間は、
母線電圧１０、抵抗１３、固定子巻線１３のインダクタ
ンス、検出時間で決まってくるのであらかじめ求めてお
いた値を使用することができる。

【００４６】以上の方法によって、固定子巻線を励磁す
るタイミングの精度を上げることができる。

【００４７】なお、ステップ関数信号発生回路１７の信
号をパルス状に出力することにより、インダクタンス検
出回路１６での電圧検出のための検出時間を、ステップ
関数信号発生回路１７のパルス信号のＯＮ時間を使って
もよく、インダクタンス検出回路１６で検出時間を計測
する為の回路等を削除することができる。さらに、パル
ス信号ＯＮによって生じるインダクタンス検出回路１６
への入力電圧の大きさが、あらかじめ設定された固定子
突極２と回転子突極６の位置関係に相当する電圧になっ
たことを検知し、その時のタイミングで励磁開始または
停止位置を検出することもできる。

【００４８】実施の形態３． 本実施の形態の回転子位置検出装置を備えたセンサレス
モータの駆動装置の構成図は実施の形態１で示した図１
と同じであるので、動作について説明する。図５（ａ）
は、一般的な各相のインダクタンスの変化と各相に印加
する励磁電圧の関係を表した動作波形図である。各相の
インダクタンスに対する各相に印加する印加電圧のタイ
ミングは、実際には、図６に示す動作波形図のように、
多少進ませた形で印加し、回転子突極６回転角θ１を前
の回転角θ０とするが、説明を簡単にするために進み角
を無視して説明する。

【００４９】図５（ａ）の各相のインダクタンスは、回
転子突極６の回転角によって周期的に変化する。この周
期は、図１４のセンサレスＳＲモータのように固定子突
極２が６極で回転子突極６が４極の場合９０度の周期と
なる。また、各相の周期のずれはＵ、Ｖ、Ｗ相でそれぞ
れ３０度となっている。センサレスＳＲモータをスムー
ズに回転するためには、常に回転子５を一定方向に回転
させるためのトルクが発生する位置で固定子突極２を励
磁しなければならない。たとえば、θ１でＵ相巻線を励
磁した場合θ３ではＵ相巻線の励磁を停止しなければな
らない。同じように、θ３でＶ相巻線を励磁した場合は
θ５でＶ相巻線の励磁を停止しなければならない。この
ように、Ｕ相巻線の励磁を停止したときにＶ相巻線の励
磁を開始するというように順次繰り返していく。

【００５０】このように繰り返していく場合、次に励磁
する相の励磁開始位置が分かれば、現在励磁している相
の励磁停止位置を推定することは容易である。つまり、
各相において、固定子突極２に対する回転子突極６の位
置を検出する場合、励磁開始位置と励磁停止位置の両方
を検出する必要はなく、励磁開始位置のみを検出すれば
よいことになる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、
Ｕ相の励磁開始をするために必要な回転子の位置θ１を
検出し、Ｕ相を励磁する。次に、Ｖ相の励磁開始をする
ために必要な回転子の位置θ３を検出し、Ｖ相を励磁す
る。それをもとに、Ｕ相の励磁を停止する。これを繰り
返すことによりセンサレスモータが回転する。

【００５１】つまり、Ｕ相が励磁しているときは、回転
位置検出回路１５によりＶ相とＷ相の固定子巻線で実施
形態１や実施形態２のような方法で励磁開始を行うため
の位置検出のみをすればよく、Ｕ相の励磁停止の位置検
出はする必要がない。

【００５２】以上のように、固定子巻線の励磁タイミン
グを得るための回転子位置検出を励磁開始位置だけの検
出にすることにより、固定子巻線の駆動時の励磁停止位
置検出を行う必要がなくなるため回転位置検出回路を簡
単にすることができ、制御回路も簡素化することができ
る。

【００５３】なお、Ｕ相とＶ相が同時にＯＮするような
オーバーラップ制御などの場合でも、Ｖ相の励磁開始位
置を基準にＵ相の励磁停止位置を求めることが容易にで
きる。

【００５４】実施の形態４． 本実施の形態の回転子位置検出装置を備えたセンサレス
モータの駆動装置の構成図は実施の形態１で示した図１
と同じであるので、動作について説明する。実施の形態
３の図５（ａ）のように各相のインダクタンスは、回転
子突極６の回転角によって周期的に変化する。このイン
ダクタンスの大きさは固定子突極２と回転子突極６の位
置により決まってくる。このインダクタンスの大きさが
わかれば、回転子突極６の位置を推定することができ
る。

【００５５】今、図６のθ０で固定子巻線３を励磁しよ
うとした場合、θ０のときのインダクタンスに対するイ
ンダクタンス検出回路１６の検出電圧をあらかじめ求め
ておけば、その電圧との比較でθ０の位置が推定でき
る。しかし、θＹからθ１の範囲はインダクタンスが最
小で変化がほとんどない。ここで検出されたインダクタ
ンスの値で固定子突極の位置を推定すると、θＹからθ
１の範囲で任意の位置を特定することは非常に困難であ
る。

【００５６】そこで、回転子突極の位置に対するインダ
クタンスの変化があるθＸのような位置で検出すれば、
インダクタンスに対する回転子突極６の位置は一義的に
検出することができる。つまり、インダクタンスの変化
が減少する範囲で検出し、固定子巻線３の励磁開始位置
であるθ０とのずれ分をセンサレスＳＲモータの回転数
から補正して励磁開始を行えば、励磁開始位置で励磁を
開始することができる。

【００５７】インダクタンスの変化は上記のように、図
５（ａ）のように周期的に変化する。このため、ステッ
プ関数電圧により得られたインダクタンス検出電圧か
ら、それが図６に示された上昇範囲内（θ２）の値なの
か、減少範囲（θ４）の値なのか推定することは困難で
ある。

【００５８】そこで、本実施の形態は、インダクタンス
検出電圧が上昇範囲内か、減少範囲なのかを推定できる
ようにして回転子突極６の位置を検出するものである。
図７は実施の形態４の動作を示す動作波形図である。図
７（ａ）は回転子突極６の回転角にたいする固定子巻線
のインダクタンスの波形図、図７（ｂ）はステップ関数
信号発生回路１７のステップ関数信号の波形図、図７
（ｃ）はインダクタンス検出電圧の波形図であり、実線
は母線電圧からの降下電圧を示している。

【００５９】図７（ｂ）に示すようにステップ関数信号
をインダクタンスの変化が十分に分かる回数で繰り返す
ことにより、図７（ｃ）に示すように、あるステップ関
数電圧で得られたインダクタンス検出電圧値と次のステ
ップ関数電圧で得られたインダクタンス検出電圧値か
ら、インダクタンスが減少範囲にあるのか上昇範囲にな
るのかが推定できる。つまり、あるステップ関数で得ら
れた値より次のステップで得られた値が大きければ上昇
範囲、小さければ減少範囲である。

【００６０】図５（ａ）でわかるように、インダクタン
スが減少範囲のとき、たとえばＵ相巻線が励磁している
とき（θ１〜θ３の範囲）は、その前に励磁していたＷ
相のインダクタンスは減少している。図５（ａ）でＷ相
の励磁開始位置（θ５、実際には前述したように固定子
巻線のインダクタンスの関係で多少進ませて励磁を開始
する）を検出するときには、インダクタンスがθ１〜θ
３の範囲内で検出すればよい。この期間はＵ相が励磁し
ている。つまり、検出するタイミングは、現在励磁して
いる相の前に励磁していた相のインダクタンスを検出す
れば、その時はインダクタンスが減少する範囲であるの
で２回以上のインダクタンス検出電圧の比較をする必要
がなくなる。すなわち、回転位置検出回路１５により、
現在励磁している相の前に励磁していた相の固定子巻線
３に検出された検出電圧と回転子突極６の位置に対応し
てあらかじめ定められた電圧に基づいて、回転子突極６
の位置が検出される。

【００６１】実際には、前述したように、固定子巻線の
インダクタンスの関係で固定子巻線を励磁するタイミン
グを進めているので、現在励磁している相の前の前の相
のインダクタンスも検出することができる。

【００６２】以上の方法によって、あらかじめ定められ
た電圧になったことを検出するだけの簡単な回路で検出
することができる。

【００６３】実施の形態５． 図８は実施の形態５である回転子位置検出装置を備えた
センサレスセンサレスＳＲモータの駆動装置の構成図で
ある。実施の形態１の図１において、抵抗１３は母線電
圧１０と固定子巻線３の一端の間に設けられていた。こ
こで消費される電力は （母線電圧−固定子巻線の電圧降下）２／抵抗・・・・・・（２） となる。抵抗１３の値は、固定子巻線３のインダクタン
スの値を検出するために適当な時定数をとるため、通常
１ｋΩ程度の値となる。また、検出時の固定子巻線３の
電圧降下は、母線電圧１０の１割程度の値を取る。母線
電圧が２００Ｖで抵抗が１ｋΩとすると消費電力は３０
Ｗ程度になってしまう。また、センサレスＳＲモータの
出力を変更するために、母線電圧１０が変動してしまう
ため、実施の形態１の（１）式で電圧の検出に母線電圧
１０のパラメータが入ってしまい、検出方法が複雑にな
ってしまう。

【００６４】そこで、この問題を解決するために、本実
施の形態は図８に示すように母線電圧１０とは別の固定
した電源１９を設けたものである。このようにすること
により、検出用電源１９の電圧をトランジスタ対８を駆
動する電圧、たとえば１５Ｖとすると（２）式より消費
電力は０．２Ｗ程度となる。

【００６５】以上のように、電源をセンサレスモータ用
電源とは別の検出用電源としたので、検出用の抵抗の消
費電力を小さくすることができ、抵抗そのものも安価な
ものを使うことができる。また、検出用電源１９の電圧
を一定にすることにより、前述（１）式はインダクタン
スだけの関数となるため、検出方法を単純化することが
できる。

【００６６】実施の形態６． 図９は実施の形態６である回転子位置検出装置を備えた
センサレスモータの駆動装置の構成図である。実施の形
態５の図８において、検出用電源１９を使うことにより
抵抗の消費電力を減らし、検出の簡素化を図ることがで
きるが、母線電圧１０に比べ検出用電源１９の電圧が小
さい場合、母線電圧１０から検出用電源１９へ電流が流
れる可能性がある。その影響を無くすため、検出用電源
１９を容量アップなどの強化策を施す必要が出てくる。
そこで、本実施の形態は図９に示すように、母線電圧１
０の影響を無くすために検出用電源１９に逆電流を流さ
ないための整流子２０を設けたものである。このように
することにより、トランジスタ対８を駆動するための小
容量の電源を使用することができる。

【００６７】実施の形態７． 実施の形態１の図１や実施の形態５の図８において、セ
ンサレスＳＲモータを駆動する場合には、制御回路１８
からの固定子巻線励磁信号によりトランジスタ対８はＯ
Ｎし、固定子巻線３に電流が流れる。また、回転位置を
検出するためには、ステップ関数信号発生回路１４から
の信号によりトランジスタ１４をＯＮ−ＯＦＦして位置
検出用の電流を固定子巻線３に流す。このようにトラン
ジスタ８ａ、８ｂ、１４は固定子巻線３に電流を流すた
めのスイッチとしての働きをするために設けてある。

【００６８】センサレスＳＲモータ駆動時には制御回路
１８の固定子巻線励磁信号によりトランジスタ対８はＯ
Ｎしており、ステップ関数信号発生回路１７によりトラ
ンジスタ１４はＯＮまたはＯＦＦ状態になっている。実
施の形態３で説明したように、励磁停止位置の検出は必
要ない為、トランジスタ対８がＯＮ状態の間はトランジ
スタ１４はＯＮでもＯＦＦでもどちらの状態でも検出に
は関係ない。この時、固定子巻線３に流れた電流はトラ
ンジスタ８ｂを通って流れ出る。トランジスタが１４が
ＯＮの場合はトランジスタ１４にも電流は流れるがスイ
ッチとしての働きをしているだけなので、固定子巻線３
に流れる電流には影響しない。

【００６９】センサレスＳＲモータ非駆動時には、制御
回路１８の固定子巻線励磁信号によりトランジスタ対８
はＯＦＦしており、ステップ関数信号発生回路１７によ
りトランジスタ１４はＯＮ−ＯＦＦしている状態であ
る。トランジスタ１４がＯＮの状態に固定子巻線３に電
流が流れる。トランジスタ８ｂとトランジスタ１４は、
並列に接続されており、ＯＮ−ＯＦＦするスイッチとし
ての働きをしているだけであるので、どちらかのトラン
ジスタだけに統一することができる。例えば、トランジ
スタ１４を無くし、トランジスタ８ｂがトランジスタ１
４の動作も兼ねるということもできる。

【００７０】本実施の形態は、トランジスタ８ｂがトラ
ンジスタ１４の動作も兼ねるようにしたものである。図
１０は実施の形態７である回転子位置検出装置を備えた
センサレスモータの駆動装置の構成図、図１１は動作を
示す動作波動図である。図１０において実施の形態１で
示した図１と同一または相当部分には、同じ符号を付
し、説明を省略する。２１は、ステップ関数信号発生回
路１７からの信号と制御回路１８からの固定子巻線励磁
信号のＡＮＤをとるためのＡＮＤ回路である。

【００７１】このような構成により、センサレスＳＲモ
ータ駆動時には、制御回路１８からの固定子巻線励磁信
号はＯＮ（Ｌｏｗ−Ｖｏｌｔ）になるため、トランジス
タ８ａはＯＮする。ＡＮＤ回路２１に入力された制御回
路１８の固定子巻線励磁信号がＯＮのため、ステップ関
数信号発生回路１７からの信号に関係なく出力はＯＮす
るため、トランジスタ８ｂもＯＮする。センサレスＳＲ
モータ非駆動時には制御回路１８からの固定子巻線励磁
信号がＯＦＦ（Ｈｉｇｈ−Ｖｏｌｔ）のため、トランジ
スタ８ａはＯＦＦする。ＡＮＤ回路２１に入力された制
御回路１８の固定子巻線励磁信号がＯＦＦのため、ステ
ップ関数信号発生回路１７からの入力信号がそのままＡ
ＮＤ回路２１の出力となり、トランジスタ８ｂはステッ
プ関数信号発生回路１７の信号が入力されＯＮ−ＯＦＦ
する。図１１は、その様子を表したものである。図１１
（ｂ）は、ステップ関数信号発生回路１７の出力信号で
ある。

【００７２】以上のように、並列に接続されているトラ
ンジスタ８ｂとトランジスタ１４を別々に設けるのでは
なく、どちらか一つで同じような動作をすることができ
る。

【００７３】実施の形態８． 図１２は実施の形態８である回転子位置検出装置を備え
たセンサレスモータの駆動装置の構成図、図１３は動作
を示す動作波動図である。実施の形態５の図８において
は、検出用電源１９→抵抗１３→固定子巻線３→トラン
ジスタ１４の順で接続しているが、本実施の形態は、ト
ランジスタ１４はスイッチとしての働きをしているだけ
なので抵抗１３と接続順を入れ替えて、別電源１９→ト
ランジスタ１４→固定子巻線３→抵抗１３としたもので
ある。

【００７４】このような構成により実施の形態４と同様
に回転子突極６の位置が検出される。このときの動作波
形図は図１３に示され、図１３（ａ）は回転子突極６の
回転角にたいする固定子巻線のインダクタンスの波形
図、図１３（ｂ）はステップ関数信号発生回路１７のス
テップ関数信号の波形図、図１３（ｃ）はインダクタン
ス検出電圧の波形図である。ただし、この場合、図１３
（ｃ）のようにインダクタンス検出回路１６に入力され
る信号は、実施の形態４の図７（ｃ）とは逆になる。

【００７５】以上のように、電源の電圧を一定にするこ
とにより、検出方法を単純化することができる。

【００７６】なお、実施の形態１〜実施の形態８では、
インダクタンス検出回路１６はステップ関数電圧により
固定子巻線３及び抵抗１３に生じた過渡応答時の電圧を
検出し、回転位置検出回路１５は、インダクタンス検出
回路１６により検出された検出電圧と回転子突極の位置
に対応してあらかじめ定められた電圧とに基づいて、前
記回転子突極の位置を検出した例を示したが、インダク
タンス検出回路１６は過渡応答時の電流を検出し、回転
位置検出回路１５は、インダクタンス検出回路１６によ
り検出された検出電流と回転子突極の位置に対応してあ
らかじめ定められた電流とに基づいて、前記回転子突極
の位置を検出してもよい。

【００７７】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００７８】この発明に係わるセンサレスモータの回転
子位置検出装置は、ステップ関数信号を発生するステッ
プ関数信号発生回路と、過渡応答時の時定数を定める抵
抗を介して電源に接続された固定子巻線と、前記電源か
ら印加された電圧を前記ステップ関数信号に基づいてス
テップ関数電圧として、前記固定子巻線及び前記抵抗に
印加するスイッチと、前記ステップ関数電圧により前記
固定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧また
は電流を検出するインダクタンス検出回路と、このイン
ダクタンス検出回路により検出された検出電圧または検
出電流と回転子突極の位置に対応してあらかじめ定めら
れた電圧または電流とに基づいて、前記回転子突極の位
置を検出する回転位置検出回路とを備え、前記ステップ
信号発生回路のステップ関数信号の発生回数を、センサ
レスモータを駆動するために、固定子巻線に電圧を印加
する回数と同じ、もしくは、より多くするので、回転位
置検出センサを用いることなしに、簡単な回路により、
固定子巻線を励磁するタイミングの精度を上げて、セン
サレスモータの回転子突極に対する固定子突極の位置を
検出することができる。

【００７９】

【００８０】また、ステップ関数信号を発生するステッ
プ関数信号発生回路と、過渡応答時の時定数を定める抵
抗を介して電源に接続された固定子巻線と、前記電源か
ら印加された電圧を前記ステップ関数信号に基づいてス
テップ関数電圧として、前記固定子巻線及び前記抵抗に
印加するスイッチと、前記ステップ関数電圧により前記
固定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧また
は電流を検出するインダクタンス検出回路と、前記イン
ダクタンス検出回路により、現在励磁している相の他の
相の前記固定子巻線に検出された検出電圧または検出電
流と回転子突極の位置に対応してあらかじめ定められた
電圧または電流とに基づいて、前記固定子巻線の励磁開
始をする前記回転子突極の位置を検出する回転位置検出
回路とを備えたので、固定子巻線の駆動時の励磁停止位
置の検出を行う必要がなくなるため検出回路を簡単にす
ることができる。

【００８１】また、ステップ関数信号を発生するステッ
プ関数信号発生回路と、過渡応答時の時定数を定める抵
抗を介して電源に接続された固定子巻線と、前記電源か
ら印加された電圧を前記ステップ関数信号に基づいてス
テップ関数電圧として、前記固定子巻線及び前記抵抗に
印加するスイッチと、前記ステップ関数電圧により前記
固定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧また
は電流を検出するインダクタンス検出回路と、前記イン
ダクタンス検出回路により、現在励磁している相の前に
励磁していた相の前記固定子巻線に検出された検出電圧
または検出電流と回転子突極の位置に対応してあらかじ
め定められた電圧または電流とに基づいて、前記回転子
突極の位置を検出する回転位置検出回路とを備えたの
で、検出位置を現在駆動している固定子巻線の前に駆動
していた固定子巻線のインダクタンスを測定することに
より、検出回路が所定の電圧になったことを検出するだ
けの回路のように簡素化できる。

【００８２】また、固定子巻線を励磁するために電流を
ＯＮ、ＯＦＦするスイッチと、このスイッチを制御する
制御回路とを備えた駆動回路により駆動されるセンサレ
スモータの回転子位置検出装置において、ステップ関数
信号を発生するステップ関数信号発生回路と、過渡応答
時の時定数を定める抵抗を介して電源に接続された固定
子巻線と、前記ステップ関数信号発生回路からのステッ
プ関数信号と前記制御回路からの前記固定子巻線の励磁
信号を入力し、前記励磁信号がＯＦＦのときに、前記ス
テップ関数信号を出力して前記スイッチをＯＮ、ＯＦＦ
させることにより、前記電源から印加された電圧をステ
ップ関数電圧として、前記固定子巻線及び前記抵抗に印
加させるＡＮＤ回路と、前記ステップ関数電圧により前
記固定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧ま
たは電流を検出するインダクタンス検出回路と、このイ
ンダクタンス検出回路により検出された検出電圧または
検出電流と回転子突極の位置に対応してあらかじめ定め
られた電圧または電流とに基づいて、前記回転子突極の
位置を検出する回転位置検出回路とを備えたので、セン
サレスモータ駆動用のトランジスタとステップ関数電圧
印加用のトランジスタを一つにすることにより、高価な
パワートランジスタ部品を減らすことができる。

【００８３】また、電源をセンサレスモータ用電源とは
別の検出用電源としたので、検出用の抵抗の消費電力を
小さくすることができ、抵抗そのものも安価なものを使
うことができる。また、電圧を一定にすることにより、
検出方法を単純化することができる。

【００８４】また、検出用電源と固定子巻線との間に整
流子を備えたので、固定子巻線からの電流を押さえるこ
とにより、検出用電源の電源容量や保護回路を安価にす
ることができる。

【００８５】また、ステップ関数信号の発生回数を、セ
ンサレスモータを駆動するために、固定子巻線に電圧を
印加する回数と同じ、もしくは、より多くし、前記ステ
ップ関数信号に基づいて生成されたステップ関数電圧を
過渡応答時の時定数を定める抵抗を介して固定子巻線に
印加し、前記ステップ関数電圧により前記固定子巻線及
び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧または電流と回転
子突極の位置に対応してあらかじめ定められた電圧また
は電流とに基づいて、前記回転子突極の位置を検出する
で、回転位置検出センサを用いることなしに、簡単な回
路により、固定子巻線を励磁するタイミングの精度を上
げて、センサレスモータの回転子突極に対する固定子突
極の位置を検出することができる。

【００８６】

【００８７】また、ステップ関数信号に基づいて生成さ
れたステップ関数電圧を過渡応答時の時定数を定める抵
抗を介して固定子巻線に印加し、前記ステップ関数電圧
により、現在励磁している相の他の相の前記固定子巻線
及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧または電流と回
転子突極の位置に対応してあらかじめ定められた電圧ま
たは電流とに基づいて、前記固定子巻線の励磁開始をす
る前記回転子突極の位置を検出するので、固定子巻線の
駆動時の励磁停止位置の検出を行う必要がなくなるため
検出回路を簡単にすることができる。

【００８８】また、ステップ関数信号に基づいて生成さ
れたステップ関数電圧を過渡応答時の時定数を定める抵
抗を介して固定子巻線に印加し、前記ステップ関数電圧
により、現在励磁している相の前に励磁していた相の前
記固定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧ま
たは電流と回転子突極の位置に対応してあらかじめ定め
られた電圧または電流とに基づいて、前記回転子突極の
位置を検出するので、検出回路が所定の電圧になったこ
とを検出するだけの回路のように簡素化できる。

【００８９】また、励磁信号によりスイッチにより電流
をＯＮ、ＯＦＦして固定子巻線を励磁して駆動するセン
サレスモータの回転子位置検出方法において、前記励磁
信号がＯＦＦのときに、ステップ関数信号を出力して、
前記スイッチをＯＮ、ＯＦＦして生成されたステップ関
数電圧を、過渡応答時の時定数を定める抵抗を介して固
定子巻線に印加し、前記ステップ関数電圧により前記固
定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧または
電流と回転子突極の位置に対応してあらかじめ定められ
た電圧または電流とに基づいて、前記回転子突極の位置
を検出するので、センサレスモータ駆動用のトランジス
タとステップ関数電圧印加用のトランジスタを一つにす
ることにより、高価なパワートランジスタ部品を減らす
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施形態１であるセンサレスモー
タの回転子位置検出装置を備えたセンサレスモータの駆
動回路の構成図である。

【図２】 この発明の実施形態１であるセンサレスモー
タの回転子位置検出装置の動作波形を示す図である。

【図３】 この発明の実施形態１であるセンサレスモー
タの回転子位置検出装置の回転子突極の回転角に対する
固定子巻線のインダクタンスの変化を示す図である。

【図４】 この発明の実施形態２であるセンサレスモー
タの回転子位置検出装置の動作波形を示す図である。

【図５】 この発明の実施形態３であるセンサレスモー
タの回転子位置検出装置を備えたセンサレスモータの駆
動回路の動作波形を示す図である。

【図６】 この発明の実施形態４であるセンサレスモー
タの回転子位置検出装置を備えたセンサレスモータの駆
動回路の動作波形を示す図である。

【図７】 この発明の実施形態４であるセンサレスモー
タの回転子位置検出装置を備えたセンサレスモータの駆
動回路の動作波形を示す図である。

【図８】 この発明の実施形態５であるセンサレスモー
タの回転子位置検出装置を備えたセンサレスモータの駆
動回路の動作波形を示す図である。

【図９】 この発明の実施形態６であるセンサレスモー
タの回転子位置検出装置を備えたセンサレスモータの駆
動回路の動作波形を示す図である。

【図１０】 この発明の実施形態７であるセンサレスモ
ータの回転子位置検出装置を備えたセンサレスモータの
駆動回路の動作波形を示す図である。

【図１１】 この発明の実施形態７であるセンサレスモ
ータの回転子位置検出装置を備えたセンサレスモータの
駆動回路の動作波形を示す図である。

【図１２】 この発明の実施形態８であるセンサレスモ
ータの回転子位置検出装置を備えたセンサレスモータの
駆動回路の動作波形を示す図である。

【図１３】 この発明の実施形態８であるセンサレスモ
ータの回転子位置検出装置を備えたセンサレスモータの
駆動回路の動作波形を示す図である。

【図１４】 従来の一般的なセンサレスモータとその駆
動回路の構成図である。

【図１５】 一般的なセンサレスモータの固定子と回転
子の位置関係を示す図である。

【図１６】 一般的なセンサレスモータの固定子巻線の
インダクタンス変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 固定子、２ 固定子突極、３ 固定子巻線、４ 回
転軸、５ 回転子、６回転子突極、７ 駆動回路、８
ａ、８ｂ、１４ トランジスタ、９ａ、９ｂ、２０ ダ
イオード、１０ 母線電圧、１１ 位置検出センサ、１
２ 制御回路、１３ 抵抗、１５ 回転位置検出回路、
１６ インダクタンス検出回路、１７ステップ関数信号
発生回路、１８ 制御回路、１９ 検出用電源、２１
ＡＮＤ回路、２５回転子位置検出装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−14277（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−189580（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−177788（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−501920（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 7/05 H02K 19/10

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステップ関数信号を発生するステップ関
   数信号発生回路と、 過渡応答時の時定数を定める抵抗を介して電源に接続さ
   れた固定子巻線と、 前記電源から印加された電圧を前記ステップ関数信号に
   基づいてステップ関数電圧として、前記固定子巻線及び
   前記抵抗に印加するスイッチと、 前記ステップ関数電圧により前記固定子巻線及び前記抵
   抗に生じた過渡応答時の電圧または電流を検出するイン
   ダクタンス検出回路と、 このインダクタンス検出回路により検出された検出電圧
   または検出電流と回転子突極の位置に対応してあらかじ
   め定められた電圧または電流とに基づいて、前記回転子
   突極の位置を検出する回転位置検出回路とを備え、 前記ステップ信号発生回路のステップ関数信号の発生回
   数を、センサレスモータを駆動するために、固定子巻線
   に電圧を印加する回数と同じ、もしくは、より多くする
   ことを特徴とするセンサレスモータの回転子位置検出装
   置。
2. 【請求項２】 ステップ関数信号を発生するステップ関
   数信号発生回路と、 過渡応答時の時定数を定める抵抗を介して電源に接続さ
   れた固定子巻線と、 前記電源から印加された電圧を前記ステップ関数信号に
   基づいてステップ関数電圧として、前記固定子巻線及び
   前記抵抗に印加するスイッチと、 前記ステップ関数電圧により前記固定子巻線及び前記抵
   抗に生じた過渡応答時の電圧または電流を検出するイン
   ダクタンス検出回路と、 前記インダクタンス検出回路により、現在励磁している
   相の他の相の前記固定子巻線に検出された検出電圧また
   は検出電流と回転子突極の位置に対応してあらかじめ定
   められた電圧または電流とに基づいて、前記固定子巻線
   の励磁開始をする前記回転子突極の位置を検出する回転
   位置検出回路とを備えたことを特徴とするセンサレスモ
   ータの回転子位置検出装置。
3. 【請求項３】 ステップ関数信号を発生するステップ関
   数信号発生回路と、 過渡応答時の時定数を定める抵抗を介して電源に接続さ
   れた固定子巻線と、 前記電源から印加された電圧を前記ステップ関数信号に
   基づいてステップ関数電圧として、前記固定子巻線及び
   前記抵抗に印加するスイッチと、 前記ステップ関数電圧により前記固定子巻線及び前記抵
   抗に生じた過渡応答時の電圧または電流を検出するイン
   ダクタンス検出回路と、 前記インダクタンス検出回路により、現在励磁している
   相の前に励磁していた相の前記固定子巻線に検出された
   検出電圧または検出電流と回転子突極の位置に対応して
   あらかじめ定められた電圧または電流とに基づいて、前
   記回転子突極の位置を検出する回転位置検出回路とを備
   えたことを特徴とするセンサレスモータの回転子位置検
   出装置。
4. 【請求項４】 固定子巻線を励磁するために電流をＯ
   Ｎ、ＯＦＦするスイッチと、このスイッチを制御する制
   御回路とを備えた駆動回路により駆動されるセンサレス
   モータの回転子位置検出装置において、 ステップ関数信号を発生するステップ関数信号発生回路
   と、 過渡応答時の時定数を定める抵抗を介して電源に接続さ
   れた固定子巻線と、 前記ステップ関数信号発生回路からのステップ関数信号
   と前記制御回路からの前記固定子巻線の励磁信号を入力
   し、前記励磁信号がＯＦＦのときに、前記ステップ関数
   信号を出力して前記スイッチをＯＮ、ＯＦＦさせること
   により、前記電源から印加された電圧をステップ関数電
   圧として、前記固定子巻線及び前記抵抗に印加させるＡ
   ＮＤ回路と、 前記ステップ関数電圧により前記固定子巻線及び前記抵
   抗に生じた過渡応答時の電圧または電流を検出するイン
   ダクタンス検出回路と、 このインダクタンス検出回路により検出された検出電圧
   または検出電流と回転子突極の位置に対応してあらかじ
   め定められた電圧または電流とに基づいて、前記回転子
   突極の位置を検出する回転位置検出回路とを備えたこと
   を特徴とするセンサレスモータの回転子位置検出装置。
5. 【請求項５】 電源をセンサレスモータ用電源とは別の
   検出用電源としたことを特徴とする請求項１乃至請求項
   ４記載のセンサレスモータの回転子位置検出装置。
6. 【請求項６】 検出用電源と固定子巻線との間に整流子
   を備えたことを特徴とする請求項５記載のセンサレスモ
   ータの回転子位置検出装置。
7. 【請求項７】 ステップ関数信号の発生回数を、センサ
   レスモータを駆動するために、固定子巻線に電圧を印加
   する回数と同じ、もしくは、より多くし、前 記ステップ
   関数信号に基づいて生成されたステップ関数電圧を過渡
   応答時の時定数を定める抵抗を介して固定子巻線に印加
   し、 前記ステップ関数電圧により前記固定子巻線及び前記抵
   抗に生じた過渡応答時の電圧または電流と回転子突極の
   位置に対応してあらかじめ定められた電圧または電流と
   に基づいて、前記回転子突極の位置を検出することを特
   徴とするセンサレスモータの回転子位置検出方法。
8. 【請求項８】 ステップ関数信号に基づいて生成された
   ステップ関数電圧を過渡応答時の時定数を定める抵抗を
   介して固定子巻線に印加し、前記ステップ関数電圧によ
   り、現在励磁している相の他の相の前記固定子巻線及び
   前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧または電流と回転子
   突極の位置に対応してあらかじめ定められた電圧または
   電流とに基づいて、前記固定子巻線の励磁開始をする前
   記回転子突極の位置を検出することを特徴とするセンサ
   レスモータの回転子位置検出方法。
9. 【請求項９】 ステップ関数信号に基づいて生成された
   ステップ関数電圧を過渡応答時の時定数を定める抵抗を
   介して固定子巻線に印加し、 前記ステップ関数電圧により、現在励磁している相の前
   に励磁していた相の前記固定子巻線及び前記抵抗に生じ
   た過渡応答時の電圧または電流と回転子突極の位置に対
   応してあらかじめ定められた電圧または電流とに基づい
   て、前記回転子突極の位置を検出することを特徴とする
   センサレスモータの回転子位置検出方法。
10. 【請求項１０】 励磁信号によりスイッチにより電流を
    ＯＮ、ＯＦＦして固定子巻線を励磁して駆動するセンサ
    レスモータの回転子位置検出方法において、 前記励磁信号がＯＦＦのときに、ステップ関数信号を出
    力して前記スイッチをＯＮ、ＯＦＦして生成されたステ
    ップ関数電圧を、過渡応答時の時定数を定める抵抗を介
    して固定子巻線に印加し、前記ステップ関数電圧により
    前記固定子巻線及び前記抵抗に生じた過渡応答時の電圧
    または電流と回転子突極の位置に対応してあらかじめ定
    められた電圧または電流とに基づいて、前記回転子突極
    の位置を検出することを特徴とするセンサレスモータの
    回転子位置検出方法。