JPH08223977A - ブラシレスモータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 特別なハードウェア回路を用いることなく、
モータの過電流を防止する。 【構成】 回転子の位置を検出して通電を切り替え、印
加電圧を可変にして回転数を制御するブラシレスモータ
４の制御方法において、回転子４ａの位置検出信号をマ
イクロコンピュータ２０に入力して回転数を算出し、Ｐ
ＷＭ方式によるデュ−ティ比のオン時間により印加電圧
を算出する一方、入力電流検出回路１０により入力電流
を得る。マイクロコンピュータ２０は、その回転数、印
加電圧および入力電流のうちの少なくとも２つをもとに
してブラシレスモータ４の電機子巻線の電流を推測し、
この推測電流により印加電圧を下げ、または所定時間そ
のままとし、もしくはブラシレスモータ４の運転を停止
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はセンサレス直流ブラシ
レスモータ（以下ブラシレスモータと記す）の制御技術
に係り、特に詳しくはモータの過電流を防止するブラシ
レスモータの制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のブラシレスモータの制御方法に
おいては、ブラシレスモータの回転子の位置検出をもと
にして同ブラシレスモータの電機子巻線の通電を切り替
える一方、ブラシレスモータの回転数を制御するために
電機子巻線の通電電圧（印加電圧）をチョッピングして
可変する。

【０００３】そのため、その制御方法が適用される制御
装置は、例えば図９に示すように、商用電源１をコンバ
ータ部２で直流に変換し、この変換直流電源をインバー
タ部３でスイッチングして三相交流としてブラシレスモ
ータ４に供給する。

【０００４】また、ブラシレスモータ４の電機子巻線の
端子電圧（誘起電圧）を位置検出回路５に入力してお
り、この位置検出回路５は誘起電圧と基準電圧（例えば
ブラシレスモータ４の印加電圧の１／２）とを比較し、
この比較結果の信号（位置検出信号）をマイクロコンピ
ュータ６に出力する。

【０００５】マイクロコンピュータ６は、ブラシレスモ
ータ４を回転制御するためにその位置検出信号をもとに
してインバータ部３のスイッチング素子（トランジスタ
Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）の駆動信号（ブラシレスモー
タ４の通電切替信号）およびその駆動期間をチョッピン
グするチョッピング信号（ＰＷＭ方式のＰＷＭ信号）を
チョッピング回路７に出力する。チョッピング回路７は
所定駆動信号をチョッピングして駆動回路８に出力し、
この駆動回路８はインバータ部３の所定トランジスタ
Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを駆動する。

【０００６】なお、位置検出回路５は、例えばブラシレ
スモータ４の印加電圧を１／２に分圧する抵抗回路と、
この分圧された電圧を基準電圧として電機子巻線の端子
電圧（誘起電圧）と比較する比較回路とからなってい
る。

【０００７】また、上記制御装置は、入力電流を制限す
るために入力電流（一次側電流）を検出する電流センサ
９および同検出電流をもとにして入力電流検出信号をマ
イクロコンピュータ６に出力する入力電流検出回路１０
と、過電流保護機能のために二次側電流（モータ電流）
を検出する電流センサ１１および同検出電流をもとにし
て過電流検出信号（例えばＬ，Ｈレベル）をマイクロコ
ンピュータ６に出力する過電流検出回路１２とを備えて
いる。

【０００８】例えば、ブラシレスモータ４を空気調和機
等の圧縮機モータとして用いた場合負荷が変動し、この
負荷が非常に重くなると、マイクロコンピュータ６はそ
の過負荷により圧縮機モータの回転数が指令回転数を下
回らないように、圧縮機モーの印加電圧を上げる。

【０００９】そして、高い印加電圧の状態が長い時間継
続すると、ブラシレスモータ４の電機子巻線（圧縮機モ
ータ）に流れる電流（モータ電流）が増大し、インバー
タ部３のトランジスタＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを破損す
る恐れがある。

【００１０】この場合、過電流検出回路１２は、モータ
電流（二次側電流）が限界値に達したときに過電流検出
信号を出力し、またその二次側電流を積分し、この積分
結果が所定値に達したときにも異種の過電流検出信号を
出力する。マイクロコンピュータ６はその二次側電流が
限界値に達した場合には圧縮機モータを停止し、また二
次側電流が徐々に大きくなり、しかもこの状態が所定時
間経過した場合には圧縮機モータの回転数を低下する。

【００１１】また、入力電流検出回路１０からの入力電
流検出信号により、マイクロコンピュータ６は当該装置
の入力電流が使用許容値を越えないように、圧縮機モー
タを停止あるいは回転数を下げる。

【００１２】このように、入力電流（一次側電流）が使
用許容値を越えないようにし、またモータ電流（二次側
電流）が過電流とならないようにしていることから、当
該制御装置、例えば空気調和機の安全性や信頼性の向上
を図ることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ブラシレ
スモータの制御方法において、モータの過電流を防止す
る過電流保護のために特別な回路（電流センサおよび過
電流検出回路）が必要であることから、例えば空気調和
機に適用した場合コストアップとなるだけなく、コンパ
クト化の妨げにもなる。

【００１４】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は特別なハードウェア回路を用いること
なく、モータの過電流を防止することができるようにし
たブラシレスモータの制御方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、直流電源をスイッチングしてブラシレ
スモータに供給し、前記ブラシレスモータを回転制御す
る際、前記ブラシレスモータの回転子の位置を検出して
同ブラシレスモータの通電を切り替える一方、前記ブラ
シレスモータの印加電圧を可変して回転数を制御するブ
ラシレスモータの制御方法において、少なくとも前記ブ
ラシレスモータの回転数および印加電圧をもとにして同
ブラシレスモータの電機子巻線の電流を推測するととも
に、該推測電流により前記ブラシレスモータの印加電圧
を下げ、または前記ブラシレスモータの印加電圧を所定
時間そのままとし、もしくは前記ブラシレスモータの運
転を停止するようにしたことを要旨とする。

【００１６】また、この発明は、交流電源を直流に変換
して得た直流電源をスイッチングしてブラシレスモータ
に供給し、前記ブラシレスモータをＰＷＭ方式で回転制
御する際、前記ブラシレスモータの回転子の位置を検出
して同ブラシレスモータの通電を切り替える一方、前記
ブラシレスモータの印加電圧を可変して回転数を制御す
るブラシレスモータの制御方法において、前記ブラシレ
スモータの回転数を前記回転子の位置検出をもとにして
算出し、前記印加電圧を前記ＰＷＭ方式によるチョッピ
ング信号のデューティ比のオン時間をもとにして算出
し、前記交流電源からの入力電流を検出し、前記回転
数、印加電圧および入力電流をもとにし、あるいは前記
回転数、印加電圧および入力電流のうちの２つをもとに
して同ブラシレスモータの電機子巻線の電流を推測する
とともに、該推測電流により前記ブラシレスモータの印
加電圧を下げ、または前記ブラシレスモータの印加電圧
を所定時間そのままとし、もしくは前記ブラシレスモー
タの運転を停止するようにしたものである。

【００１７】さらに、この発明は、前記推測電流が所定
値に達し、かつ該状態が所定時間継続していないときに
は前記ブラシレスモータの印加電圧を下げ、または前記
ブラシレスモータの印加電圧を所定時間そのままとし、
前記推測電流が所定値に達し、かつ該状態が所定時間継
続しているときには前記ブラシレスモータの運転を停止
するようにしたものである。

【００１８】

【作用】上記手段によれば、ブラシレスモータの回転数
が同じであっても、負荷の重さに応じて印加電圧が可変
し、これに伴ってブラシレスモータに電源を供給するた
めの回路の入力電流（一次側電流）が可変する。すなわ
ち、負荷が重くなるほど、印加電圧を大きくしないと、
回転数が下がってしまうからである。

【００１９】そこで、上記ブラシレスモータの回転制御
に際して、上記ブラシレスモータの回転数、印加電圧が
検出され、また上記回路の入力電流が検出され、これら
回転数、印加電圧および入力電流をもとにして電機子巻
線の電流（モータ電流）が推測される。例えば、同じ回
転数でも、負荷が重いほど、印加電圧や入力電流が大き
く、つまりモータ電流が大きくなる。

【００２０】上記推測電流をもとにしてブラシレスモー
タの印加電圧が下げられ、あるいはその印加電圧が所定
時間そのままとされ、もしくはブラシレスモータの運転
が停止される。

【００２１】例えば、上記推測電流が所定値（従来の過
電流保護機能における限界値より僅かに低い値）に達し
ているが、この状態が所定時間継続しなかったときには
モータ電流がそれほど大きくならないことから、ブラシ
レスモータの印加電圧が下げられ、あるいはその印加電
圧のままとされる。また、上記推測電流が所定値に達
し、かつこの状態が所定時間継続したときにはモータ電
流が異常に大きくなってしまう可能性が高いことから、
ブラシレスモータの運転が停止される。

【００２２】このように、電流センサや過電流検出回路
を用いることなく、ブラシレスモータの過電流を防止す
ることができる。

【００２３】

【実施例】この発明は、ブラシレスモータの電機子巻線
に流れる電流が少なくとも同ブラシレスモータの印加電
圧および回転数により推測可能であり、例えばブラシレ
スモータが所定回転数であるとき、所定印加電圧以上に
上げる必要がある場合電機子巻線にはかなりの電流が流
れるものと推測するができることに着目したものであ
る。

【００２４】そのため、この発明のブラシレスモータの
制御方法を適用した制御装置は、図１に示す構成をして
いる。なお、図中、図９と同一部分には同一符号を付し
重複説明を省略する。

【００２５】図１において、この制御装置は、図９に示
すマイクロコンピュータ６の他に、ブラシレスモータ４
が所定回転数であるとき、ブラシレスモータ４の印加電
圧を所定印加電圧以上に上げる必要がある場合ブラシレ
スモータ４の電機子巻線にはかなりの電流が流れている
ものと推測し、所定印加電圧以上上げず、かつこの状態
を所定時間維持し、またはブラシレスモータ４の運転を
停止する機能を有するマイクロコンピュータ２０を備え
ている。したがって、図１から明かなように、この制御
装置では図９に示す電流センサ１１および過電流検出回
路１２が省かれている。

【００２６】次に、上記制御装置の動作を図２のフロー
チャート図、図３ないし図８のグラフ図を参照して詳し
く説明する。なお、マイクロコンピュータ２０は位置検
出回路６からの位置検出信号をもとにしてブラシレスモ
ータ４の通電切り替えタイミングを算出し、この算出タ
イミングで通電を切り替える。

【００２７】このとき、マイクロコンピュータ２０は回
転数ｆ、入力電流Ｉおよび印加電圧Ｖを検出する（ステ
ップＳＴ１）。回転数ｆは位置検出回路５からの位置検
出信号をもとにして算出し、入力電流Ｉは入力電流検出
回路１０からの入力電流検出信号をもとにして算出し、
印加電圧Ｖはチョッピング信号（デューティ比のオン時
間）をもとにして算出する。

【００２８】続いて、上記算出回転数ｆ、入力電流Ｉお
よび印加電圧Ｖをもとにしてブラシレスモータ４の電機
子巻線に流れている電流を推測する（ステップＳＴ
２）。この場合、同じ回転数であっても、負荷の重さに
応じて印加電圧が変わる。例えば、ブラシレスモータ４
が同じ回転数ｆａであっても、負荷が軽いときには図３
に示すように印加電圧がＶａとなり、負荷が重いときに
は図５に示すように印加電圧がＶｄ（＞Ｖａ）となり、
負荷が極めて重いときには図７に示すように印加電圧が
Ｖｇ（＞Ｖｄ）となる。

【００２９】また、図３、図５、図７に示すように、ブ
ラシレスモータ４が同じ回転数ｆｂ，ｆｃであっても、
負荷に応じて印加電圧が異なる。なお、図３、図５、図
７において、印加電圧はＶｂ＜Ｖｅ＜ＶｈおよびＶｅ＜
Ｖｆ＜Ｖｉである。

【００３０】このように、回転数が同じでも、負荷の重
さに応じて印加電圧が変わることから、現回転数および
印加電圧をもとにすれば電機子巻線に流れる電流を推測
することができる。なお、この推測では経験的に得た情
報（例えば印加電圧の変化計数）をもとにする。

【００３１】例えば、同じ回転数ｆａであるとき、印加
電圧ＶがＶａであれば負荷が軽いことから（図３を参
照）、電機子巻線の電流が大きくないと推測することが
でき、印加電圧ＶがＶｄであれば負荷が重いことから
（図５を参照）、電機子巻線の電流が大きいと推測する
ことができ、印加電圧ＶがＶｇであれば負荷が極めて重
いことから（図７を参照）、電機子巻線の電流が極めて
大きいと推測することができる。

【００３２】また、負荷の重さに応じて印加電圧Ｖが変
わるだけでなく、図４、図６および図８に示すように、
入力電流（一次側電流）が変わる。なお、図４、図６お
よび図８において、入力電流Ｉは、Ｉａ＜Ｉｄ＜Ｉｇ，
Ｉｂ＜Ｉｅ＜ＩｈおよびＩｃ＜Ｉｆ＜Ｉｉである。

【００３３】したがって、上記電機子巻線の電流を推測
するに際して、上記回転数ｆ、印加電圧Ｖだけなく、入
力電流Ｉを加味すれば、電機子巻線の電流をより的確に
推測することができる。なお、上記回転数ｆ，印加電圧
Ｖおよび入力電流Ｉのうち、少なくとも２つあれば上記
電機子巻線の電流を推測することが可能である。

【００３４】続いて、上記推測電機子巻線の電流が所定
値に達しているか否かを判断する（ステップＳＴ３）。
なお、所定値とは例えば従来例で説明した限界値より僅
かに小さい値である。上記電機子巻線の電流が所定値に
達していないときには、正常な運転が行われていると判
断してステップＳＴ１に戻り、上述のステップを繰り返
りす。

【００３５】しかし、上記電機子巻線の電流が所定値に
達しているときにはステップＳＴ４に進み、この状態が
所定時間継続しているか否かを判断する。上記電機子巻
線の電流が所定値に達し、この状態が所定時間継続して
いないときにはその電流がそれほど大きくならず、緊急
を要するほどの異常事態でないと判断し、印加電圧Ｖを
下げ、または印加電圧Ｖを上げずにそのままとする（ス
テップＳＴ５）。上記電機子巻線の電流が所定値に達
し、かつこの状態が所定時間継続しているときにはその
電流が大きくなる可能性が高く、緊急を要する異常事態
であると判断し、ブラシレスモータ４の運転を停止する
（ステップＳＴ６）。

【００３６】このように、ブラシレスモータ４の電機子
巻線の電流を推測し、この推測電流に応じて印加電圧を
可変し、または印加電圧をそのままとし、もしくはブラ
シレスモータ４の運転を停止するようにしたので、図９
に示す電流センサ１１および過電流検出回路１２の特別
な回路がなくとも、過電流保護機能を動作させ、モータ
の過電流を防止することができ、ひいては例えばインバ
ータ部３のトランジスタＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚの破損
を防止することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ブラシレスモータを回転制御する際、ブラシレスモ
ータの回転子の位置を検出して同ブシレスモータの通電
を切り替える一方、ブラシレスモータの印加電圧を可変
して回転数を制御するブラシレスモータの制御方法にお
いて、ブラシレスモータの回転数、印加電圧およびブラ
シレスモータに電源を供給する回路の入力電流（一次側
電流）のうちの少なくとも２つをもとにして同ブラシレ
スモータの電機子巻線の電流を推測し、この推測電流に
よりブラシレスモータの印加電圧を下げ、またはブラシ
レスモータの印加電圧を所定時間そのままとし、もしく
はブラシレスモータの運転を停止するようにしたので、
特別なハードウェア回路（過電流保護のための電流セン
サや過電流検出回路）を用いることなく、モータの過電
流を防止することができ、ひいてはモータの駆動トラジ
スタの破損を防止することができ、またこのモータを用
いる機器のコスト低下を図ることができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示し、ブラシレスモータ
の制御方法が適用される制御装置の概略的ブロック線
図。

【図２】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的フローチャート図。

【図３】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図。

【図４】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図。

【図５】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図。

【図６】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図。

【図７】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図。

【図８】図１に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図。

【図９】従来のブラシレスモータの制御装置の概略的ブ
ロック線図。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ コンバータ部 ３ インバータ部 ４ ブラシレスモータ（センサレス直流ブラシレスモー
タ） ４ａ 回転子 ５ 位置検出回路 ６，２０ マイクロコンピュータ ７ チョッピング回路 ８ 駆動回路 ９ 電流センサ １０ 入力電流検出回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源をスイッチングしてブラシレス
   モータに供給し、前記ブラシレスモータを回転制御する
   際、前記ブラシレスモータの回転子の位置を検出して同
   ブラシレスモータの通電を切り替える一方、前記ブラシ
   レスモータの印加電圧を可変して回転数を制御するブラ
   シレスモータの制御方法において、 少なくとも前記ブラシレスモータの回転数および印加電
   圧をもとにして同ブラシレスモータの電機子巻線の電流
   を推測するとともに、該推測電流により前記ブラシレス
   モータの印加電圧を下げ、または前記ブラシレスモータ
   の印加電圧を所定時間そのままとし、もしくは前記ブラ
   シレスモータの運転を停止するようにしたことを特徴と
   するブラシレスモータの制御方法。
2. 【請求項２】 交流電源を直流に変換して得た直流電源
   をスイッチングしてブラシレスモータに供給し、前記ブ
   ラシレスモータをＰＷＭ方式で回転制御する際、前記ブ
   ラシレスモータの回転子の位置を検出して同ブシレスモ
   ータの通電を切り替える一方、前記ブラシレスモータの
   印加電圧を可変して回転数を制御するブラシレスモータ
   の制御方法において、 前記ブラシレスモータの回転数を前記回転子の位置検出
   をもとにして算出し、前記印加電圧を前記ＰＷＭ方式に
   よるチョッピング信号のデューティ比のオン時間をもと
   にし、前記交流電源からの入力電流を検出し、前記回転
   数、印加電圧および入力電流をもとにし、あるいは前記
   回転数、印加電圧および入力電流のうちの２つをもとに
   して同ブラシレスモータの電機子巻線の電流を推測する
   とともに、該推測電流により前記ブラシレスモータの印
   加電圧を下げ、または前記ブラシレスモータの印加電圧
   を所定時間そのままとし、もしくは前記ブラシレスモー
   タの運転を停止するようにしたことを特徴とするブラシ
   レスモータの制御方法。
3. 【請求項３】 交流電源を直流に変換して得た直流電源
   をスイッチングしてブラシレスモータに供給し、前記ブ
   ラシレスモータをＰＷＭ方式で回転制御する際、前記ブ
   ラシレスモータの回転子の位置を検出して同ブシレスモ
   ータの通電を切り替える一方、前記ブラシレスモータの
   印加電圧を可変して回転数を制御するブラシレスモータ
   の制御方法において、 前記ブラシレスモータの回転数を前記回転子の位置検出
   をもとにして算出し、前記印加電圧を前記ＰＷＭ方式に
   よるチョッピング信号のデューティ比のオン時間をもと
   にして算出し、前記交流電源からの入力電流を検出し、
   前記回転数、印加電圧および入力電流をもとにし、ある
   いは前記回転数、印加電圧および入力電流のうちの２つ
   をもとにして同ブラシレスモータの電機子巻線の電流を
   推測するとともに、該推測電流が所定値に達し、かつ該
   状態が所定時間継続していないときには前記ブラシレス
   モータの印加電圧を下げ、または前記ブラシレスモータ
   の印加電圧を所定時間そのままとし、前記推測電流が所
   定値に達し、かつ該状態が所定時間継続しているときに
   は前記ブラシレスモータの運転を停止するようにしたこ
   とを特徴とするブラシレスモータの制御方法。