JPH11187690A - インバータ装置及びブラシレスファンモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサレス駆動方式においても、始動前にお
けるブラシレスモータの回転状態を検出して、適切な始
動方式を選択することができるインバータ装置及びブラ
シレスファンモータを提供する。 【解決手段】 回転数検出部９ｂは、ブラシレスモータ
８が始動開始前にファンに受ける風などの外力によって
回転している場合に、巻線８ｕ，８ｖ，８ｗに発生する
誘起電圧に応じて通電信号形成部１０の作用により各巻
線８ｕ，８ｖ，８ｗに流れる電流の極性変化に基づきブ
ラシレスモータ８の回転数Ｓs を検出し、始動方式決定
部９ａは、回転数Ｓs が基準回転数以上である場合はそ
の時点でのブラシレスモータ８の始動を見送り、回転数
Ｓs が基準回転数未満である場合はブラシレスモータ８
の始動を開始させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスモータ
の三相巻線に流れる電流の極性に基づいて通電信号を形
成し、インバータ主回路によりブラシレスモータの三相
巻線に通電を行うインバータ装置及びファンをブラシレ
スモータにより回転駆動するブラシレスファンモータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エアコンなどのファンモータや電
気自動車の駆動用モータとしては、広範囲の可変速制御
や電力消費量の節約のため、また、洗濯機の洗濯用モー
タとしては、洗浄能力の向上のためにブラシレスモータ
が採用されており、これをインバータ装置によって駆動
することが行われている。

【０００３】これらの家庭電化製品や電気自動車等の分
野においては、消費電力或いは振動や騒音の低減が要求
されており、モータの効率向上やトルク変動の低減に効
果的である、例えば正弦波などの電圧波形をモータに供
給することが可能なインバータ装置を低コストで実現で
きる技術が要望されている。

【０００４】そのような要望に対応する従来技術として
は、例えば、特開平７−２２４２９９号公報に開示され
ているように、位置センサとして構成が簡単で且つ最も
安価であるホールＩＣを使用して、ブラシレスモータに
正弦波の電圧波形を供給して駆動するものがある。

【０００５】例えば、エアコンなどのファンモータの場
合は、ファンモータを始動する前に、室外機のファンが
自然の風によって比較的高速で逆方向に回転している状
態で、いきなりファンモータを正方向に始動しようとす
ると、ファンモータに悪影響を及ぼすことがある。その
ため、この様な応用に対しては、モータの始動前におい
てファンモータがどの方向にどれ位の回転数で回転して
いるか、という情報を予め得た上で、モータの始動方式
を選択するのが望ましい。

【０００６】そこで、前記従来技術をエアコンのファン
モータについて適用した場合を想定すると、始動前にお
いて前述のようにファンモータが回転している場合に
は、ホールＩＣからの位置検出信号が得られることによ
りモータの回転数及び回転方向が検出でき、その検出結
果に基づいてモータの始動方法を選択することが可能で
ある。

【０００７】一方、更なる低コスト化，小形化及び使用
環境の拡大等を目的として、例えば、特願平９−８６３
２５号において提案されているように、位置センサを使
用することなくモータを正弦波駆動することが可能なセ
ンサレス駆動方式のインバータ装置が考えられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、センサ
レス駆動方式では、始動前においてファンモータが回転
している場合に、その回転数や回転方向を判別する手段
がなかったため、センサレス駆動方式のインバータ装置
をこれらの用途に適用することは困難であった。本発明
は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、
センサレス駆動方式においても、始動前におけるブラシ
レスモータの回転状態を検出して、適切な始動方式を選
択することができるインバータ装置及びブラシレスファ
ンモータを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載のインバータ装置は、ブラシレスモー
タの三相巻線に通電を行うインバータ主回路と、前記三
相巻線に流れる電流の極性を検出して極性信号を出力す
る電流極性検出手段と、この電流極性検出手段が出力す
る前記極性信号に基づいて通電信号を形成し、前記イン
バータ主回路に出力する通電信号形成手段と、前記ブラ
シレスモータの始動時において、前記電流極性検出手段
が出力する前記極性信号を参照し、電流極性が変化する
周期に基づいて前記ブラシレスモータの回転数を検出す
る回転数検出手段と、この回転数検出手段が検出する前
記ブラシレスモータの回転数に基づいて前記ブラシレス
モータの始動方式を決定する始動方式決定手段とを備え
たことを特徴とする。

【００１０】斯様に構成すれば、回転数検出手段は、電
流極性検出手段がブラシレスモータの三相巻線に流れる
電流の極性を検出して出力する極性信号を参照し、電流
極性が変化する周期に基づいてブラシレスモータの回転
数を検出するので、始動方式決定手段は、回転数検出手
段が検出するブラシレスモータの回転数に基づいて当該
ブラシレスモータの適切な始動方式を決定することがで
きる。

【００１１】この場合、請求項２に記載したように、始
動方式決定手段を、回転数検出手段により検出されたブ
ラシレスモータの回転数が所定値以上である場合には、
ブラシレスモータの始動を行わず、回転数検出手段によ
り検出されたブラシレスモータの回転数が所定値未満で
ある場合には、通電信号形成手段にブラシレスモータに
対する直流励磁を行わせた後に、電流極性検出手段が出
力する極性信号に基づいた通電信号を出力させるように
構成すると良い。

【００１２】斯様に構成すれば、ブラシレスモータの回
転数が所定値以上である場合には、その状態からブラシ
レスモータの始動を行うと、ブラシレスモータに大きな
負担がかかるので始動を見合わせるようにする。そし
て、ブラシレスモータの回転数が所定値未満である場合
は、ブラシレスモータに対して直流励磁を行うことによ
り、ブラシレスモータの回転を比較的容易に停止させる
ことができる。その後に、電流極性検出手段が出力する
極性信号に基づいて例えば正弦波の通電信号をインバー
タ主回路に出力することによって、ブラシレスモータを
スムーズに始動させることができる。

【００１３】また、請求項３に記載したように、ブラシ
レスモータの始動時において、電流極性検出手段が出力
する極性信号を参照し、電流極性の変化に基づいてブラ
シレスモータの回転方向を検出する回転方向検出手段を
備え、始動方式決定手段を、回転数検出手段が検出する
ブラシレスモータの回転数と、回転方向検出手段が検出
するブラシレスモータの回転方向とに基づいてブラシレ
スモータの始動方式を決定する構成にすると良い。

【００１４】斯様に構成すれば、例えば、始動前におい
てブラシレスモータが通常の駆動状態とは逆方向に回転
している場合には、その状態からブラシレスモータを正
回転方向に駆動しようとすると、ブラシレスモータにか
かる負担が大きくなってしまう。従って、始動前におけ
るブラシレスモータの回転方向をも判別することによっ
て、より適切な始動方式を選択することができる。

【００１５】請求項４に記載したように、始動方式決定
手段を、回転数検出手段により検出されたブラシレスモ
ータの回転数が所定値以上である場合には、ブラシレス
モータの始動を行わず、回転数検出手段により検出され
たブラシレスモータの回転数が所定値未満であり、且
つ、回転方向検出手段により検出されたブラシレスモー
タの回転方向が正方向である場合には、通電信号形成手
段に電流極性検出手段が出力する極性信号に基づいた通
電信号を出力させ、回転数検出手段により検出されたブ
ラシレスモータの回転数が所定値未満であり、且つ、回
転方向検出手段により検出されたブラシレスモータの回
転方向が逆方向である場合には、通電信号形成手段にブ
ラシレスモータに対する直流励磁を行わせた後に、電流
極性検出手段が出力する極性信号に基づいた通電信号を
出力させる構成とするのが好ましい。

【００１６】斯様に構成すれば、始動前におけるブラシ
レスモータの回転数が所定値未満であり且つ回転方向が
正方向である場合には、そのままブラシレスモータの駆
動を開始しても、ブラシレスモータに負担をかけること
はない。一方、ブラシレスモータの回転数が所定値未満
であり且つ回転方向検出手段により検出されたブラシレ
スモータの回転方向が逆方向である場合には、ブラシレ
スモータに対して直流励磁を行うことにより、その回転
を比較的容易に停止させ、その後に、電流極性検出手段
が出力する極性信号に基づいて例えば正弦波の通電信号
をインバータ主回路に出力することによって、ブラシレ
スモータをスムーズに始動させることができる。

【００１７】請求項５に記載したように、通電信号形成
手段を、ブラシレスモータの始動時に始動方式決定手段
がブラシレスモータの始動方式を決定する場合に、ブラ
シレスモータの三相巻線に対して全て同一の通電信号を
形成して出力し、回転数検出手段は、前記三相巻線に流
れる電流の極性が変化する周期に基づいてブラシレスモ
ータの回転数を検出する構成とする良い。

【００１８】斯様に構成すれば、通電信号形成手段がブ
ラシレスモータの三相巻線に対して全て同一の通電信号
を与えると、始動前にブラシレスモータが回転している
場合には、前記三相巻線には誘起電圧が生じることによ
り各相間の位相差が１２０度である交流電流が流れる。
従って、回転数検出手段は、これらの交流電流の極性が
変化する周期に基づいてブラシレスモータの回転数を容
易に検出することができる。

【００１９】請求項６に記載したように、通電信号形成
手段を、ブラシレスモータの始動時に始動方式決定手段
がブラシレスモータの始動方式を決定する場合に、ブラ
シレスモータの三相巻線の内何れか二相の巻線に対して
同一の通電信号を形成して出力し、回転数検出手段を、
前記二相の巻線に流れる電流の極性が変化する周期に基
づいてブラシレスモータの回転数を検出する構成として
も良い。

【００２０】斯様に構成すれば、始動前にブラシレスモ
ータが回転していれば、前記二相の巻線には、相間の位
相差が１８０度である交流電流が流れる。従って、この
交流電流の極性が変化する周期に基づいてブラシレスモ
ータの回転数を容易に検出することができる。

【００２１】請求項７に記載したように、通電信号形成
手段を、ブラシレスモータの始動時に始動方式決定手段
がブラシレスモータの始動方式を決定する場合に、ブラ
シレスモータの三相巻線に対して全て同一の通電信号を
形成して出力する構成とし、回転方向検出手段を、前記
三相巻線の内何れか一相の巻線の電流極性が変化した時
点における他の二相の巻線の電流極性に基づいてブラシ
レスモータの回転方向を検出する構成としても良い。

【００２２】斯様に構成すれば、始動前にブラシレスモ
ータが回転している場合、通電信号形成手段が出力する
通電信号によって、前記ブラシレスモータの三相巻線に
は各相間の位相差が１２０度である交流電流が流れる。
この時、三相巻線の内何れか一相の巻線に流れる交流電
流を基準とした場合に、他の二相の巻線に流れる交流電
流位相の進み，遅れは、ブラシレスモータの回転方向
（正転，逆転）に応じて変化する。

【００２３】そして、回転方向検出手段は、三相巻線の
内何れか一相の巻線の電流極性が変化した時点における
他の二相の巻線の電流極性に基づいて当該二相の巻線に
流れる交流電流位相の進み，遅れを判定するので、ブラ
シレスモータの回転方向を確実に検出することができ
る。

【００２４】請求項８に記載したように、通電信号形成
手段を、ブラシレスモータの始動時に始動方式決定手段
がブラシレスモータの始動方式を決定する場合に、ブラ
シレスモータの三相巻線の内何れか二相の巻線に対して
同一の通電信号を形成して出力した後、前記二相の巻線
に流れる電流の極性が変化するタイミングにおいて残り
の一相の巻線と前記二相の内何れか一相の巻線に通電相
を切り換えて同一の通電信号を形成して出力する構成と
し、回転方向検出手段を、通電信号形成手段による通電
相の切り換え直後における二相の巻線の電流極性に基づ
いてブラシレスモータの回転方向を検出する構成として
も良い。

【００２５】斯様に構成すれば、始動前にブラシレスモ
ータが回転している場合、通電信号形成手段が出力する
通電信号によって、前記ブラシレスモータの三相巻線の
内何れか二相の巻線には相間の位相差が１８０度である
交流電流が流れる。その後、通電信号形成手段が前記タ
イミングにおいて通電相を切り換えると、切り換え直後
における二相の巻線の電流極性は、ブラシレスモータの
回転方向（正転，逆転）に応じて変化する。そして、回
転方向検出手段は、通電相の切り換え直後における二相
の巻線の電流極性に基づいてブラシレスモータの回転方
向を確実に検出することができる。

【００２６】請求項９記載のブラシレスファンモータ
は、ファンを回転駆動するブラシレスモータと、このブ
ラシレスモータの三相巻線に通電を行うインバータ主回
路と、前記三相巻線に流れる電流の極性を検出して極性
信号を出力する電流極性検出手段と、この電流極性検出
手段が出力する前記極性信号に基づいて通電信号を形成
し、前記インバータ主回路に出力する通電信号形成手段
と、前記ブラシレスモータの始動時において、前記ファ
ンが外力により回転している場合に前記電流極性検出手
段が出力する前記極性信号を参照し、電流極性が変化す
る周期に基づいて前記ブラシレスモータの回転数を検出
する回転数検出手段と、この回転数検出手段が検出する
前記ブラシレスモータの回転数に基づいて前記ブラシレ
スモータの始動方式を決定する始動方式決定手段とを備
えたことを特徴とする。

【００２７】斯様に構成すれば、回転数検出手段は、フ
ァンが外力により回転している場合に、電流極性検出手
段がブラシレスモータの三相巻線に流れる電流の極性を
検出して出力する極性信号を参照し、電流極性が変化す
る周期に基づいてブラシレスモータの回転数を検出する
ので、始動方式決定手段は、回転数検出手段が検出する
ブラシレスモータの回転数に基づいて当該ブラシレスモ
ータの適切な始動方式を決定することができる。

【００２８】この場合、請求項１０に記載したように、
始動方式決定手段を、回転数検出手段により検出された
ブラシレスモータの回転数が所定値以上である場合に
は、ブラシレスモータの始動を行わず、回転数検出手段
により検出されたブラシレスモータの回転数が所定値未
満である場合には、通電信号形成手段にブラシレスモー
タに対する直流励磁を行わせた後に、電流極性検出手段
が出力する極性信号に基づいた通電信号を出力させる構
成とするのが好ましい。

【００２９】斯様に構成すれば、ファンが例えば風など
の外力によって回転している状態であり、ブラシレスモ
ータの回転数が所定値以上である場合には、その状態か
らブラシレスモータの始動を行うと、ブラシレスモータ
に大きな負担がかかるので始動を見合わせるようにす
る。そして、ブラシレスモータの回転数が所定値未満で
ある場合は、ブラシレスモータに対して直流励磁を行う
ことにより、ブラシレスモータの回転を比較的容易に停
止させることができる。その後に、電流極性検出手段が
出力する極性信号に基づいて例えば正弦波の通電信号を
インバータ主回路に出力することによって、ブラシレス
モータをスムーズに始動させファンを回転駆動すること
ができる。

【００３０】また、請求項１１に記載したように、ブラ
シレスモータの始動時において、ファンが外力により回
転している場合に電流極性検出手段が出力する極性信号
を参照し、電流極性の変化に基づいてブラシレスモータ
の回転方向を検出する回転方向検出手段を備え、始動方
式決定手段を、回転数検出手段が検出するブラシレスモ
ータの回転数と、回転方向検出手段が検出するブラシレ
スモータの回転方向とに基づいてブラシレスモータの始
動方式を決定する構成とするのが好適である。

【００３１】斯様に構成すれば、例えば、風などの外力
によりファンが回転することにより、始動前においてブ
ラシレスモータが通常の駆動状態とは逆方向に回転して
いる場合には、その状態からブラシレスモータを正回転
方向に駆動しようとすると、ブラシレスモータにかかる
負担が大きくなってしまう。従って、始動前におけるブ
ラシレスモータの回転方向をも判別することによって、
より適切な始動方式を選択することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をエアコンの室外機
に設置されているファンモータに適用した場合の第１実
施例について、図１乃至図９を参照して説明する。図１
において、交流電源１の両端子は、一方にリアクトル２
を介して全波整流回路３の交流入力端子に接続されてい
る。全波整流回路３の直流出力端子間には、平滑用コン
デンサ４が接続されており、以上、リアクトル２，全波
整流回路３，平滑用コンデンサ４により直流電源回路５
を構成している。そして、直流電源回路５の直流出力端
子は、正，負側直流母線６ａ，６ｂに接続されている。

【００３３】インバータ主回路７は、正，負側直流母線
６ａ，６ｂ間に３相ブリッジ接続されたトランジスタ
（ＩＧＢＴ）Ｔ１乃至Ｔ６と、各トランジスタＴ１乃至
Ｔ６に夫々並列に接続されたフライホイールダイオード
Ｄ１乃至Ｄ６とから構成されている。そのインバータ主
回路７の出力端子７ｕ，７ｖ，７ｗは、３相のブラシレ
スモータ（以下、単にモータと称す）８のスター結線さ
れた各相巻線８ｕ，８ｖ，８ｗに接続されている。

【００３４】始動制御部９は、外部よりモータ８の始動
指令信号が与えられると、電圧指令Ｖを通電信号形成部
（通電信号形成手段）１０及び誘起電圧位相差演算部１
１に出力すると共に周波数指令ｆｓを指令選択部１２に
出力するようになっている。

【００３５】また、始動制御部９は、内部に始動方式決
定部（始動方式決定手段）９ａ及び回転数検出部（回転
数検出手段）９ｂを備えている。回転数検出部９ｂは、
後述する電流極性検出回路１７より与えられる電流極性
信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗに基づいてモータ８の回転数Ｓs
を検出し、その回転数Ｓs を始動方式決定部９ａに与え
るようになっている。始動方式決定部９ａは、回転数Ｓ
s の値に応じて、モータ８の始動方式を決定するように
なっており、決定された始動方式に応じて直流励磁指令
信号Ｂr を通電信号形成部１０に出力するようになって
いる。

【００３６】更に、始動制御部９は、始動方式の決定し
た後一定時間の経過後に出力される選択信号Ｓｋを指令
選択部１２に出力するようになっており、指令選択部１
２は、選択信号Ｓｋの出力に応じて、前記周波数指令ｆ
ｓと周波数指令決定部１３が出力する周波数指令ｆｅと
を切換えて、周波数指令ｆとして出力するようになって
いる。その周波数指令ｆは、通電信号形成部１０，誘起
電圧位相差演算部１１及び周波数指令決定部１３に与え
られる。

【００３７】通電信号形成部１０の内部構成について、
以下に述べる。クロック発生器１０ａは、周波数指令ｆ
に応じた周波数のクロック信号を出力するものであり、
そのクロック信号は、カウンタ１０ｂに与えられるよう
になっている。カウンタ１０ｂは、そのクロック信号パ
ルスの入力数をアップカウントし、そのカウント値をア
ドレス信号としてＲＯＭ１０ｃに出力するようになって
いる。

【００３８】ＲＯＭ１０ｃには、正弦波に応じた電圧率
の振幅を有する通電信号のレベルデータが記憶されてお
り、カウンタ１０ｂから与えられるアドレス信号に応じ
た位相のレベルデータが読出され、レベル信号発生器１
０ｄに出力されるようになっている。レベル信号発生器
１０ｄは、ＲＯＭ１０ｃから与えられたレベルデータに
電圧指令Ｖを乗じたものをＵ相の通電信号Ｄｕとし、そ
の通電信号Ｄｕを１２０，２４０度移相したものをＶ
相，Ｗ相の通電信号Ｄｖ，Ｄｗとして分配し、外部のＰ
ＷＭ回路１４に夫々出力するようになっている（図６
（ａ）参照）。

【００３９】また、通電信号形成部１０は、これらの通
電信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを交流信号とした場合のゼロク
ロス点を検出し、各通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの何れか
がゼロクロス点を通過する毎にハイ，ロウレベルの反転
を繰返す通電位相信号Ｓｐを形成して（図６（ｂ）参
照）、電流位相差検出部１５に出力するようになってい
る。

【００４０】加えて、通電信号形成部１０は、指令選択
部１２より与えられる周波数指令ｆがｆ＝０である場合
には、後述するようにモータ８の始動方式を決定するた
め、全て同一波形の通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，ＤｗをＰＷＭ
回路１４に出力するようになっている。また、通電信号
形成部１０は、始動制御部９より直流励磁指令信号Ｂr
が与えられると、モータ８を直流励磁する信号を、ＰＷ
Ｍ回路１４を介してインバータ主回路７に出力するよう
になっている。

【００４１】ＰＷＭ回路１４は、具体的には図示しない
が、内部の搬送波発生器から出力される搬送波（三角
波）のレベルと、与えられた通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗ
のレベルとを夫々比較して、各通電信号のレベルの方が
大なる期間においてハイレベルとなるＰＷＭ制御による
正側の駆動信号Ｄup，Ｄvp，Ｄwpを形成する。また、こ
れらの正側の駆動信号を反転したものを負側の駆動信号
Ｄun，Ｄvn，Ｄwnとして形成し、駆動回路１６に出力す
るようになっている。

【００４２】駆動回路１６は、フォトカプラなどで構成
されており、与えられた正，負側の駆動信号Ｄup乃至Ｄ
wp，Ｄun乃至Ｄwnに応じたゲート信号を、トランジスタ
Ｔ１乃至Ｔ３，Ｔ４乃至Ｔ６に出力するようになってい
る。作用の詳細は後述する。

【００４３】電流極性検出回路（電流極性検出手段）１
７は、インバータ主回路７において流れるＵ，Ｖ，Ｗ各
相電流の極性を検出し、電流極性信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ
を電流位相差検出部１５に出力するようになっている。
電流位相差検出部１５は、これらの電流極性信号Ｓｕ，
Ｓｖ，Ｓｗと通電信号形成部１０から出力される通電位
相信号Ｓｐとに基づいて、モータ８の巻線８ｕ，８ｖ，
８ｗの両端に夫々印加される電圧に対する前記巻線電流
の位相差θｉを検出して、その電流位相差θｉを誘起電
圧位相差演算部１１及び周波数指令決定部１３に対して
出力するようになっている。

【００４４】誘起電圧位相差演算部１１は、電圧指令
Ｖ，周波数指令ｆ及び電流位相差θｉから、インバータ
主回路７の出力電圧に対するモータの８の巻線８ｕ，８
ｖ，８ｗに誘起される電圧の位相差θｅを演算して、そ
の誘起電圧位相差θｅを周波数指令決定部１３に出力す
るようになっている。周波数指令決定部１３は、周波数
指令ｆ，電流位相差θｉ及び誘起電圧位相差θｅから周
波数指令ｆｅを決定して、前述のように指令選択部１２
に出力する。

【００４５】図２は、Ｕ相に関する電流極性検出回路１
７ｕの詳細な電気的構成を示すものである。図２におい
て、駆動回路１６unは、駆動信号Ｄunがハイレベルの場
合はトランジスタＴ１のベース−エミッタ間に図示しな
い駆動用電源からゲート駆動用の正電圧を印加し、駆動
信号Ｄunがロウレベルの場合は、トランジスタＴ１のベ
ース−エミッタ間にゲート駆動用の負電圧を印加するよ
うにゲート信号Ｇunを与えるものである。

【００４６】トランジスタＴ４のエミッタと直流母線６
ｂとの間には、抵抗１８ｕが介挿されている。そして、
トランジスタＴ４のエミッタと抵抗１８ｕとの共通接続
点はコンパレータ１９ｕの非反転入力端子に接続され、
抵抗１８ｕと直流母線６ｂとの共通接続点はコンパレー
タ１９ｕの反転入力端子に接続されている。コンパレー
タ１９ｕの出力端子は、ラッチ回路２０ｕの入力端子Ｄ
に接続されている。また、駆動回路１６unの出力端子
は、ラッチ回路２０ｕの入力端子ckに接続されており、
ゲート信号Ｇunを与えるようになっている。

【００４７】このラッチ回路２０ｕは、入力端子ckに与
えられる信号の立下がりエッジにおいて、入力端子Ｄに
与えられているデータをラッチ（セット）するものであ
る。ラッチ回路２０ｕの負論理の出力端子／Ｑは、図示
しないフォトカプラなどを介して、電流極性信号Ｓｕを
出力するようになっている。以上、抵抗１８ｕ，コンパ
レータ１９ｕ，ラッチ回路２０ｕにより電流極性検出回
路１７ｕを構成している。尚、Ｖ及びＷ相についても、
電流極性検出回路１７ｖ，１７ｗが全く同様に構成され
ており、夫々電流極性信号Ｓｖ及びＳｗを出力するよう
になっている。以上が、インバータ装置及びブラシレス
ファンモータを構成している。

【００４８】次に、第１実施例の作用について図３乃至
図１１をも参照して説明する。始動制御部９は、外部よ
りモータ８の始動指令信号が与えられると、電圧指令Ｖ
（例えば、電圧率５０％）を通電信号形成部１０に出力
すると共に、周波数指令ｆｓ（＝０）を指令選択部１２
に出力する。指令選択部１２は、周波数指令ｆｓをその
まま周波数指令ｆとして通電信号形成部１０に出力す
る。

【００４９】そして、通電信号形成部１０は、周波数指
令ｆがｆ＝０であることから、全て同一波形でデューテ
ィ略５０％の通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，ＤｗをＰＷＭ回路１
４に出力する（図３（ａ），図４（ａ）参照）。する
と、インバータ主回路７においては、通電信号Ｄｕ，Ｄ
ｖ，Ｄｗに基づいてＰＷＭ回路１４及び駆動回路１６を
介して与えられるゲート信号Ｇup乃至Ｇwp，Ｇun乃至Ｇ
wnによって、トランジスタＴ１乃至Ｔ３，Ｔ４乃至Ｔ６
がオンオフされる（図３（ｂ），（ｃ）及び図４
（ｂ），（ｃ）参照）。

【００５０】この場合、トランジスタＴ１乃至Ｔ３がオ
ン，Ｔ４乃至Ｔ６がオフの場合は、トランジスタＴ１，
Ｔ２，Ｔ３とモータ８の巻線８ｕ，８ｖ，８ｗとの間で
閉ループが形成され、トランジスタＴ１乃至Ｔ３がオ
フ，Ｔ４乃至Ｔ６がオンの場合は、トランジスタＴ４，
Ｔ５，Ｔ６とモータ８の巻線８ｕ，８ｖ，８ｗとの間で
閉ループが形成される。

【００５１】この時、屋外で自然に吹いている風がエア
コンの室外機に設置されているファンに当たってそのフ
ァンが回転することにより、ファンの駆動用に取り付け
られているモータ８が回転していると、モータ８におい
ては発電作用が生じており、巻線８ｕ，８ｖ，８ｗには
誘起電圧が発生している。

【００５２】その状態において、上述のようにトランジ
スタＴ１乃至Ｔ３，Ｔ４乃至Ｔ６がオンオフされると、
巻線８ｕ，８ｖ，８ｗには、位相差が互いに１２０度で
ある正弦波状の巻線電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ，が流れる。
例えば、図３（ｄ）〜（ｆ）は、モータ８が正転（Ｕ→
Ｖ→Ｗ→Ｕ→Ｖ→…）している場合の巻線電流Ｉｕ，Ｉ
ｖ，Ｉｗの波形であり、図４（ｄ）〜（ｆ）は、モータ
８が逆転（Ｕ→Ｗ→Ｖ→Ｕ→Ｗ→…）している場合の巻
線電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの波形である。

【００５３】電流極性検出回路１７ｕ，１７ｖ，１７ｗ
は、巻線電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの極性を検出して、電流
極性信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを出力する（図３（ｇ）〜
（ｉ），図４（ｇ）〜（ｉ）参照）。そして、回転数検
出部９ｂは、電流極性信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗの内、何れ
か１つの信号がハイレベルに立ち上がった時点からその
次に何れか１つの信号がロウレベルに立ち下がった時点
までの時間Ｔｍを、内蔵されているタイマ（図示せず）
によって計測する。例えば、図３（ｇ）〜（ｉ）におい
ては、信号Ｓｕが立ち上がった時点から信号Ｓｗが立ち
下がった時点までの時間をＴｍとして計測している。

【００５４】この場合、何れの２つの信号間について時
間Ｔｍを計測しても、何れも電機角６０度に相当する時
間となっている。回転数検出部９ｂは、時間Ｔｍを計測
すると、（１）式に従ってモータ８の回転数Ｓs を演算
して検出する。 Ｓs ＝１／（６×Ｔｍ） …（１）

【００５５】すると、始動方式決定部９ａは、回転数検
出部９ｂが検出した回転数Ｓs に基づいて、以下のよう
にモータ８の始動方式を決定する。 回転数Ｓs が基準回転数（所定値，例えば、３００〜
４００ｒｐｍ）以上の場合 その時点ではモータ８の始動を開始せずに、一定時間が
経過した後、再度上記と同様の過程を繰り返し、回転数
Ｓs に基づいて同様の判断を行う。 回転数Ｓs が基準回転数未満の場合 この場合、始動制御部９は、直流励磁信号Ｂr を通電制
御部１０に出力する。すると、通電制御部１０は、例え
ばトランジスタＴ１及びＴ５のみを連続的にオン状態に
して、巻線８ｕ，８ｖに直流電流を通電することによ
り、モータ８を直流励磁して回転を停止させる。その状
態でロータの位置決めを行った後、後述のように電圧指
令値Ｖ及び周波数指令値ｆs を出力して、モータ８の始
動を開始させる。

【００５６】ここで、モータ８の回転数Ｓs に応じて始
動方式を，に分ける意義について説明する。即ち、
の場合は、室外機のファン及びモータ８は自然の風に
吹かれて比較的高速で回転しており、モータ８を停止さ
せることは容易ではない。この様な状態でモータ８をい
きなり始動させようとすると、モータ８に大きな負担を
かけることになる。従って、の場合はモータ８の始動
を見送り、一定時間が経過した後再度同様の過程を繰り
返し、モータ８を始動させることができるか否かを判断
する。

【００５７】また、の場合は、室外機のファン及びモ
ータ８は比較的低速で回転しているので、直流励磁を行
うことによってモータ８の回転を容易に停止させること
ができる。そして、モータ８の回転を停止させた状態で
ロータの位置決めを行えば、モータ８の始動を容易に開
始させることができる。

【００５８】さて、の場合においてモータ８の（正弦
波駆動による）始動を開始させる時は、始動制御部９
は、電圧指令値Ｖ及び周波数指令値ｆs を、図５に示す
時間関数に従って夫々出力する。即ち、初期値としては
比較的小なる指令値を出力し、その指令値を時間の経過
に伴って線形に増加させた後、所定時間が経過すると指
令値が一定となるようにする。

【００５９】通電信号形成部１０は、その周波数指令ｆ
に応じた周波数でアドレスを循環的に増加させながら通
電信号のレベルデータを順次読出し、電圧指令Ｖを乗じ
て夫々電気角１２０度の位相差を有する通電信号Ｄｕ，
Ｄｖ，Ｄｗを出力する。

【００６０】ＰＷＭ回路１４は、通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，
Ｄｗが与えられると、正，負側の駆動信号Ｄup乃至Ｄw
p，Ｄun乃至Ｄwnを作成し、駆動回路１６は、これらの
駆動信号に基づき正，負側のゲート信号Ｇup乃至Ｇwp，
Ｇun乃至ＧwnをトランジスタＴ１乃至Ｔ３，Ｔ４乃至Ｔ
６に出力する。すると、モータ８の各相巻線８ｕ，８
ｖ，８ｗには、略正弦波の相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが通
電されて、モータ８が駆動される（図６（ｃ）参照，電
流ｉｕのみ図示）。

【００６１】この時の電流極性検出回路１７ｕの作用を
以下に説明する。図７（ａ）及び（ｂ）は、駆動回路１
６up，１６unを介してインバータ主回路７のＵ相のトラ
ンジスタＴ１及びＴ４に出力される駆動信号Ｄup及びＤ
unであり、Ｕ相電流ｉｕの極性が負から正に変化して行
く場合を示している（図７（ｃ）参照）。

【００６２】Ｕ相電流ｉｕの極性が負の場合、トランジ
スタＴ４にコレクタ電流が流れ、抵抗１８ｕには、コン
パレータ１９ｕの非反転入力端子の電位が反転入力端子
の電位よりも高くなる方向に電流ｉunが流れる（図７
（ｄ）参照）。よって、コンパレータ１９ｕの出力信号
は、駆動信号Ｄunがハイレベルとなるのに伴ってハイレ
ベルとなる。

【００６３】また、Ｕ相電流ｉｕの極性が正の場合は、
図２において点線で示すダイオードＤ４の順方向電流
が、駆動信号Ｄupのオフタイミング（ローレベル）で流
れるので、抵抗１８ｕには、コンパレータ１９ｕの反転
入力端子の電位が高くなる方向に流れて（図７（ｄ）参
照）、コンパレータ１９ｕの出力信号は常にローレベル
となる（図７（ｅ）参照）。

【００６４】そして、ラッチ回路２０ｕの反転出力端子
／Ｑは、コンパレータ１９ｕから与えられる信号をゲー
ト信号Ｇunの立下がりでラッチし、レベルを反転して出
力するので、電流極性信号Ｓｕは、Ｕ相電流ｉｕの極性
が負の場合はローレベル，正の場合はハイレベルの信号
となる（図７（ｆ）参照）。尚、Ｖ及びＷ相について
も、電流極性検出回路は全く同様に作用して、電流極性
信号Ｓｖ，Ｓｗが電流極性信号Ｓｕと共に、図６（ｄ）
に示すように出力される。

【００６５】図６に示すように、電流位相差検出部１５
は、タイマによって通電信号形成部１０から与えられる
通電位相信号Ｓｐの立上がり−立下がりエッジ間の時間
Ｔｐ（電気角６０度に相当する）を計測する。また、タ
イマによって通電位相信号Ｓｐの立上がりエッジから電
流極性信号Ｓｕの立上がりエッジまでの時間Ｔｉをも計
測し、（１）式によって通電信号Ｄｕに対する巻線電流
ｉｕの位相差θｉを演算して検出する。 θｉ＝６０×Ｔｉ／Ｔｐ …（２）

【００６６】次に、誘起電圧位相差演算部１１の作用に
ついて、図８乃至図１１を参照して説明する。図８は、
モータ８の１相分の等価回路を示すものである。即ち、
インバータ主回路７の出力電圧（相電圧）Ｖ（＝Ｖ′ｓ
ｉｎ（θ））の電圧源，モータ８の巻線のリアクタンス
Ｌ及び抵抗Ｒ，モータ８の誘起電圧Ｅ（＝Ｅ′ｓｉｎ
（θ−θｅ））の電圧源が直列に接続されている。但
し、Ｖ′，Ｅ′は最大値を示す。誘起電圧Ｅに対して、
インバータ主回路７の出力電圧Ｖは位相θｅだけ進んで
いる（図９参照）。

【００６７】この時、リアクタンスＬ及び抵抗Ｒの直列
回路の両端には、インバータ主回路７の出力電圧Ｖと誘
起電圧Ｅとの差電圧（Ｖ−Ｅ）が印加され、リアクタン
スＬ及び抵抗Ｒの時定数と周波数指令ｆとから（３）式
のように定まる位相θｖだけ遅れた電流Ｉ（＝Ｉ′ｓｉ
ｎ（θ−θｉ））が流れる（図９参照）。但し、Ｉ′は
最大値を示す。 θｖ＝ｔａｎ^−１（２πｆＬ／Ｒ） …（３）

【００６８】図９は、上述したインバータ主回路７の出
力電圧Ｖ，誘起電圧Ｅ及び電流Ｉの位相関係を示す波形
図である。この図９から明らかなように、インバータ主
回路７の出力電圧Ｖと差電圧（Ｖ−Ｅ）との位相差は、
（θｖ−θｉ）となる。図９中のＡ点で示すように、差
電圧のゼロクロス点において、インバータ主回路７の出
力電圧Ｖ及び誘起電圧Ｅのレベルが等しくなることから
（４）式が成立する。 Ｖ′ｓｉｎ（θｉ−θｖ）＝Ｅ′ｓｉｎ（θｉ−θｖ−θｅ） …（４） また、モータ８の誘起電圧定数をＫとすると誘起電圧Ｅ
は（５）式で表される。 Ｅ＝Ｋ・ｆ …（５）

【００６９】これらの式から、誘起電圧位相差θｅを以
下のように演算する。（３）式は、リアクタンスＬ及び
抵抗Ｒを定数とした周波数指令ｆの関数であり、モータ
８の巻線の時定数（Ｌ／Ｒ）を例えば“１／２０”とし
た場合を、図１０中破線で示している。モータ８の実際
に使用される回転数（周波数）の範囲を考慮すると、図
１０中破線で示された関数を（６）式のように直線近似
することができ、それを実線で表している。 θｖ＝Ｋａ×ｆ＋Ｋｂ …（６） この一次関数のデータＫａ，Ｋｂをメモリなどに保有す
ることにより、簡単な演算によって差電圧（Ｖ−Ｅ）に
対する電流Ｉの位相差θｖを得ることができる。尚、
（３）式を直接演算してθｖを求めても良いことは言う
までもない。

【００７０】次に、（４）式は、（７）式のように変形
することができる。 Ｖ′ｓｉｎ（θｖ−θｉ）＝Ｅ′ｓｉｎ（θｖ−θｉ＋θｅ） ｓｉｎ（θｖ−θｉ＋θｅ）＝（Ｖ′／Ｅ′）ｓｉｎ（θｖ−θｉ） …（７）

【００７１】図１１は、電気角９０度分の正弦波のレベ
ルデータである。この正弦波のデータを同様にメモリに
保有することによって、以下の手順で誘起電圧位相差θ
ｅを求める。 先ず、（２）式，（６）式から求めた位相差θｉ，θ
ｖから（θｖ−θｉ）が得られるので、（７）式右辺の
ｓｉｎ（θｖ−θｉ）＝Ｘを求める。 次に、定数（Ｖ′／Ｅ′）に“Ｘ”を乗じたものを
（Ｖ′／Ｅ′）・Ｘ＝Ｙとすると、“Ｙ”は（７）式の
右辺であるから、 ｓｉｎ^−１（Ｙ）＝θｖ−θｉ＋θｅ …（８） であり、（θｖ−θｉ＋θｅ）を得ることができる。 （９）式より、誘起電圧位相差θｅを得る。 （θｖ−θｉ＋θｅ）−（θｖ−θｉ）＝θｅ …（９）

【００７２】以上の誘起電圧位相差演算部１１における
演算は、電流位相差検出部１５においてＵ，Ｖ，Ｗ各相
毎の電流位相差θｉが検出される度に実行され、インバ
ータ主回路７の出力電圧Ｖに対する誘起電圧Ｅの位相を
得ることができる。誘起電圧Ｅの位相は、モータ８のロ
ータの回転位置と一定の関係を有するものであるから、
誘起電圧Ｅの位相を得ることはロータの回転位置を検出
することに等しい。

【００７３】そして、周波数指令決定部１３は、誘起電
圧位相差θｅが得られる度に、（１０）式により周波数
指令ｆｅを決定して出力する。 ｆｅ＝Ｋｚ（θｉ−θｅ）＋ｆ …（１０） ここで、Ｋｚは定数である。即ち、θｉ＞θｅの場合は
周波数指令ｆｅを増加させ、モータ８を加速させるよう
に通電を行い、ロータの位相（誘起電圧位相差θｅ）を
相対的に遅れ方向に移行させるように作用する。逆に、
θｉ＜θｅの場合は周波数指令ｆｅを減少させ、ロータ
の位相を相対的に進み方向に移行させるように作用す
る。尚、以上は主にＵ相について説明したが、Ｖ及びＷ
相についても同様に作用するものである。

【００７４】以上の処理が繰返されることによって、最
終的に、電流位相差θｉと誘起電圧位相差θｅとが等し
くなるように周波数指令ｆｅ、即ち周波数指令ｆが決定
される。また、始動制御部９は、モータ８の始動開始か
ら所定時間が経過して、図３に示す電圧指令Ｖ及び周波
数指令ｆｓが一定値となる時点で選択信号Ｓｋを出力
し、指令選択部１２に、周波数指令をｆｓからｆｅに切
替えさせる。その時点で（１０）式は、 ｆｅ＝Ｋｚ（θｉ−θｅ）＋ｆｓ …（１１） となっており、（１１）式を初期値として、以降は、周
波数指令ｆ＝ｆｅで制御が行われる。この様に、本実施
例のインバータ装置は、電流極性検出回路１７によって
出力される電流極性信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗに基づいて、
モータ８を正弦波駆動するようになっており、ホールＩ
Ｃなどの位置センサを使用しない所謂センサレス駆動方
式を採用している。

【００７５】以上のように本実施例によれば、回転数検
出部９ｂは、モータ８が始動開始前にファンに受ける風
などの外力によって回転している場合に、巻線８ｕ，８
ｖ，８ｗに発生する誘起電圧に応じて通電信号形成部１
０の作用により各巻線８ｕ，８ｖ，８ｗに流れる電流の
極性変化に基づきモータ８の回転数Ｓs を検出し、始動
方式決定部９ａは、回転数Ｓs が基準回転数以上である
場合はその時点でのモータ８の始動を見送り、回転数Ｓ
s が基準回転数未満である場合には、モータ８の始動を
開始させるようにした。

【００７６】従って、センサレス駆動方式を採用した場
合であっても、モータ８の始動前の回転状態を判別する
ことができる。そして、モータ８が比較的高速で回転し
ている状態でモータ８の始動を行ってモータ８の各部に
機械的負担をかけることがなく、モータ８の回転を容易
に停止させることができロータの位置検出を確実に行い
得る場合にのみモータ８の始動を開始させることによっ
て、モータ８の寿命を長期化することができる。また、
始動時における振動の発生などを防止することができ
る。

【００７７】即ち、センサレス駆動方式のインバータ装
置をエアコンの室外機などに配置されるファンの駆動に
適用することができるようになり、エアコンシステムの
低コスト化及び小形化を図ることができる。また、当該
インバータ装置の使用環境を拡大することができる。

【００７８】図１２は本発明の第２実施例を示すもので
あり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明
を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。電気
的構成を示す図１２において、第２実施例の構成は、始
動制御部９に回転方向検出部（回転方向検出手段）９ｃ
を加えた部分が異なっている。回転方向検出部９ｃは、
モータ８の回転方向Ｄs を検出して、始動方式決定部９
ａに代わる始動方式決定部（始動方式決定手段）９ａ′
に出力するようになっている。その他の構成は第１実施
例と同様である。

【００７９】次に、第２実施例の作用について、再び図
３及び図４をも参照して説明する。外部よりモータ８の
始動指令信号が与えられた場合、通電信号形成部１０
は、第１実施例と同様に、全て同一波形でデューティ略
５０％の通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，ＤｗをＰＷＭ回路１４に
出力して、トランジスタＴ１乃至Ｔ３，Ｔ４乃至Ｔ６を
オンオフさせる（図３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ）〜
（ｃ）参照）。そして、モータ８が始動開始前に回転し
ている場合に、回転数検出部９ｂは、時間Ｔｍを計測
し、（１）式に従ってモータ８の回転数Ｓs を演算して
検出する。

【００８０】この時、回転方向検出部９ｃは、モータ８
の回転方向に応じて、異なるパターンで出力される電流
極性信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを参照することにより、モー
タ８の回転方向Ｄs を検出する。検出方式としては様々
な手法が考えられるが、例えば、電流極性信号Ｓｕの立
ち下がり時点における、電流極性信号Ｓｖ，Ｓｗのレベ
ルを参照することにより、回転方向Ｄs の検出が可能で
ある。

【００８１】例えば、図３（ｇ）〜（ｉ）に示すよう
に、モータ８が正転している場合は、電流極性信号Ｓｕ
の立ち下がり時点（時点Ａ）における電流極性信号Ｓ
ｖ，Ｓｗのレベルは夫々ハイ（Ｈ），ロウ（Ｌ）であ
る。また、図４（ｇ）〜（ｉ）に示すように、モータ８
が逆転している場合は、電流極性信号Ｓｕの立ち下がり
時点（時点Ｂ）における電流極性信号Ｓｖ，Ｓｗのレベ
ルは夫々ロウ，ハイである。

【００８２】以上のようにして、回転方向検出部９ｃ
は、モータ８の回転方向Ｄs を検出すすると、始動方式
決定部９ａ′に出力する。始動方式決定部９ａ′は、モ
ータ８の回転方向Ｄs と回転数検出部９ｂが検出した回
転数Ｓs とに基づいて、モータ８の始動方式を以下のよ
うに決定する。 回転数Ｓs が基準回転数以上の場合 その時点ではモータ８の始動を開始せずに、一定時間が
経過した後、再度上記と同様の過程を繰り返し、回転数
Ｓs に基づいて同様の判断を行う。この場合は、第１実
施例のと同様にモータ８に負担をかけるおそれがある
ので、この時点でのモータ８の始動を見送る。

【００８３】回転数Ｓs が基準回転数未満で、且つ、
回転方向Ｄs が正転方向の場合 その状態のままモータ８の始動を開始させる。この場合
は、モータ８が比較的低速で正転していることから、モ
ータ８に負担をかけるおそれはなく、ロータの回転位置
情報も得られているのでモータ８を問題なく始動するこ
とができる。

【００８４】回転数Ｓs が基準回転数未満で、且つ、
回転方向Ｄs が逆転方向の場合 直流励磁指令信号Ｂr を通電信号形成部１０に出力し、
モータ８を直流励磁して回転を停止させる。その状態で
ロータの位置決めを行った後、モータ８の始動を開始さ
せる。この場合は、モータ８が逆転しているので、直流
励磁して回転を停止させてから（正転方向へ）始動す
る。

【００８５】回転数Ｓs が基準回転数未満で、且つ、
回転方向Ｄs が検出できない場合 この場合は、モータ８が停止している状態と判断される
ので、直流励磁してロータの位置決めを行った後、モー
タ８の始動を開始させる。尚、以降のモータ８の駆動制
御については、第１実施例と同様である。

【００８６】以上のように第２実施例によれば、回転方
向検出部９ｃは、始動前に風などの外力によって回転し
ているモータ８の回転方向Ｄs を、電流極性信号Ｓｕの
立ち下がり時点における電流極性信号Ｓｖ，Ｓｗのレベ
ルを参照することにより検出し、始動方式決定部９ａ′
は、その回転方向Ｄs と回転数検出部９ｂが検出した回
転数Ｓs とに応じて、モータ８の始動方式を決定するよ
うにした。

【００８７】従って、始動前におけるモータ８の回転状
態をより詳細に把握した上で、例えば、上記のよう
に、回転数Ｓs が基準回転数未満で且つ回転方向Ｄs が
正転方向の場合にはその状態のままモータ８の始動を開
始させ、モータ８の始動をより速く開始させることが可
能となるなど、より適当な始動方式を選択することがで
きる。

【００８８】図１３及び図１４は本発明の第３実施例を
示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を
付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明
する。電気的構成を示す図１３においては、第１実施例
の回転数検出部９ｂが回転数検出部（回転数検出手段）
９ｂ′に置き換わっていると共に、通電信号形成部１０
が通電信号形成部（通電信号形成手段）１０′に置き換
わっている。その他の構成は、第１実施例と同様であ
る。

【００８９】次に、第３実施例の作用について図１４を
も参照して説明する。始動制御部９は、外部よりモータ
８の始動指令信号が与えられると、第１実施例と同様
に、電圧指令Ｖ（例えば、電圧率５０％）を通電信号形
成部１０に出力すると共に、周波数指令ｆｓ（＝０）
を、指令選択部１２を介して通電信号形成部１０′に出
力する。

【００９０】そして、通電信号形成部１０′は、周波数
指令ｆがｆ＝０であることから、全て同一波形でデュー
ティ略５０％の通電信号Ｄｕ，ＤｖをＰＷＭ回路１４に
出力する図１４（ａ）参照）。尚、通電信号Ｄｗは出力
しない。すると、インバータ主回路７においては、通電
信号Ｄｕ，Ｄｖに基づいてＰＷＭ回路１４及び駆動回路
１６を介して与えられるゲート信号Ｇup及びＧvp，Ｇun
及びＧvnによって、トランジスタＴ１及びＴ２，Ｔ４及
びＴ６がオンオフされる（図１４（ｂ），（ｃ）参
照）。

【００９１】この場合、トランジスタＴ１及びＴ２がオ
ン，Ｔ４及びＴ５がオフの場合は、トランジスタＴ１，
Ｔ２とモータ８の巻線８ｕ，８ｖとの間で閉ループが形
成され、トランジスタＴ１及びＴ２がオフ，Ｔ４及びＴ
５がオンの場合は、トランジスタＴ４，Ｔ５とモータ８
の巻線８ｕ，８ｖとの間で閉ループが形成される。

【００９２】その状態において、前述のようにモータ８
が回転していると、巻線８ｕ，８ｖに発生する誘起電圧
により、巻線８ｕ，８ｖには位相差が互いに１８０度で
ある正弦波状の巻線電流Ｉｕ，Ｉｖが流れる。尚、この
様に三相のうち二相の巻線に通電を行う場合には、モー
タ８の回転方向の正，逆に拘らず、巻線電流Ｉｕ，Ｉｖ
の波形のパターンは同一となる。

【００９３】電流極性検出回路１７ｕ，１７ｖ，１７ｗ
は、巻線電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの極性を検出して、電流
極性信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを出力する（図１４（ｇ）〜
（ｉ）参照）。この場合、電流極性信号Ｓｗは出力され
ない。そして、回転数検出部９ｂ′は、電流極性信号Ｓ
ｕ，Ｓｖの内、何れか一方の信号がハイレベルに立ち上
がった時点からその次に他方の信号がロウレベルに立ち
下がった時点までの時間Ｔｍを、内蔵されているタイマ
（図示せず）によって計測する。例えば、図１５（ｉ）
においては、信号Ｓｕが立ち上がった時点から信号Ｓｖ
が立ち下がった時点までの時間をＴｍとして計測してい
る。

【００９４】この場合、何れの２つの信号間について時
間Ｔｍを計測しても、何れも電機角１８０度に相当する
時間となっている。回転数検出部９ｂ′は、時間Ｔｍを
計測すると、（１２）式に従ってモータ８の回転数Ｓs
を演算して検出する。 Ｓs ＝１／（２×Ｔｍ） …（１２） すると、始動方式決定部９ａは、回転数検出部９ｂ′が
検出した回転数Ｓs に基づいて、第１実施例と同様にモ
ータ８の始動方式を決定する。

【００９５】以上のように第３実施例によれば、回転数
検出部９ｂ′は、モータ８が始動開始前にファンに受け
る風などの外力によって回転している場合に、巻線８
ｕ，８ｖに発生する誘起電圧に応じて通電信号形成部１
０の作用により各巻線８ｕ，８ｖに流れる電流の極性変
化に基づきモータ８の回転数Ｓs を検出し、始動方式決
定部９ａは、その回転数Ｓs に応じてモータ８の始動方
式を決定するので、第１実施例と同様の効果を得ること
ができる。

【００９６】図１５乃至図１７は本発明の第４実施例を
示すものであり、第２及び第３実施例と同一部分には同
一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について
のみ説明する。電気的構成を示す図１５において、第４
実施例の構成は、第３実施例の構成に、第２実施例の回
転方向検出部９ｃに代わる回転方向検出部（回転方向検
出手段）９ｃ′を加えたものである。

【００９７】この回転方向検出部９ｃ′は、通電信号形
成部１０′に対して通電切換信号Ｃh を与えるようにな
っており、通電信号形成部１０′は、通電切換信号Ｃh
が与えられると、モータ８の巻線８ｕ，８ｖ，８ｗへの
通電相を後述のように切り換えるようになっている。

【００９８】次に、第４実施例の作用について図１６及
び図１７をも参照して説明する。外部よりモータ８の始
動指令信号が与えられた場合、通電信号形成部１０′
は、第３実施例と同様に、全て同一波形でデューティ略
５０％の通電信号Ｄｕ，ＤｖをＰＷＭ回路１４に出力し
て、トランジスタＴ１及びＴ２，Ｔ４乃至Ｔ６をオンオ
フさせる（図１６（ａ）〜（ｃ）及び図１７（ａ）〜
（ｃ）参照）。そして、モータ８が始動開始前に回転し
ている場合に、回転数検出部９ｂ′は、時間Ｔｍを計測
し（１２）式に従ってモータ８の回転数Ｓs を演算して
検出する。

【００９９】この時、回転方向検出部９ｃ′において
は、電流極性信号Ｓｕ，Ｓｖのみが検出されており、第
３実施例において述べたように、モータ８の回転方向に
拘らず両者の波形パターンは同一である。

【０１００】そして、回転方向検出部９ｃ′は、例え
ば、電流極性信号Ｓｕの立ち下がり（＝電流極性信号Ｓ
ｖの立ち下がり）のタイミング（図１６時点Ａ，図１７
時点Ｂ参照）において、通電切換信号Ｃh を通電信号形
成部１０′に出力する。すると、通電信号形成部１０′
は、通電信号の通電相をＵ，Ｖ相からＵ，Ｗ相に切り換
える。

【０１０１】この通電相の切換直後における電流極性信
号Ｓｕ，Ｓｗは、モータ８の回転方向に応じて異なるレ
ベルを示す。即ち、図１６に示すように、モータ８が正
転している場合、電流極性信号Ｓｕ，Ｓｗのレベルは夫
々ハイ，ロウとなり、また、図１７に示すように、モー
タ８が逆転している場合、電流極性信号Ｓｕ，Ｓｗのレ
ベルは夫々ロウ，ハイとなる。

【０１０２】ここで、再び図３及び図４を参照して説明
する。先ず、巻線電流Ｉｕの波形に注目し（図３（ｄ）
及び図４（ｄ））、電流極性信号Ｓｕの立ち下がり後、
即ち、巻線電流Ｉｕの正から負へのゼロクロス後である
図３（正転の場合）の時点Ｃ，図４（逆転の場合）の時
点Ｄにおける巻線電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの波形を比較し
てみる。

【０１０３】すると、図３の時点Ｃにおける各巻線電流
の極性は、Ｉｕ（−），Ｉｖ（＋），Ｉｗ（−）であ
る。即ち、第１実施例のように三相の巻線８ｕ，８ｖ，
８ｗに全て通電させるようにした場合、この時点では、
Ｖ相からＵ及びＷ相に電流が流れており、電流の位相
は、Ｖ→Ｗ、即ち、極性がＩｕ（−），Ｉｖ（−），Ｉ
ｗ（＋）へと変化する方向に進んでいる。つまり、Ｗ相
電流Ｉｗは、負から正へのゼロクロス点に向かう途中に
ある。

【０１０４】従って、図１６の時点Ａ（図３の時点Ｃ）
において通電相をＵ，Ｖ相からＵ，Ｗ相に切り換える
と、その時点でＶ相から供給されていた電流分はＵ相か
ら供給されることになり、Ｉｕ（＋）：Ｓｕ（ハイ），
Ｉｗ（−）：Ｓｗ（ロウ）となって、Ｕ相からＷ相に電
流が流れる。

【０１０５】一方、図４の時点Ｄにおける各巻線電流の
極性は、Ｉｕ（−），Ｉｖ（−），Ｉｗ（＋）である。
即ち、三相の巻線８ｕ，８ｖ，８ｗに全て通電させるよ
うにした場合、この時点では、Ｗ相からＵ及びＶ相に電
流が流れており、電流の位相は、Ｗ→Ｖ、即ち、極性が
Ｉｕ（−），Ｉｖ（＋），Ｉｗ（−）へと変化する方向
に進んでいる。つまり、Ｗ相電流Ｉｗは、正から負への
ゼロクロス点に向かう途中にある。

【０１０６】従って、図１７の時点Ｂ（図４の時点Ｄ）
において通電相をＵ，Ｖ相からＵ，Ｗ相に切り換える
と、その時点でＷ相からＵ及びＶ相に供給されていた電
流分は全てＵ相に流れることになり、Ｉｕ（−）：Ｓｕ
（ロウ），Ｉｗ（＋）：Ｓｗ（ハイ）となる。

【０１０７】以上説明したように、回転方向検出部９
ｃ′は、巻線電流Ｉｕの極性が正から負に変化するゼロ
クロスのタイミングで通電切換信号Ｃh を通電信号形成
部１０′に出力した直後の電流極性信号Ｓｕ，Ｓｗのレ
ベルを参照して、モータ８の回転方向Ｄs を検出する。
検出後の始動方式の決定は、始動方式決定部９ａにより
第２実施例と同様に行われる。

【０１０８】以上のように第４実施例によれば、通電信
号形成部１０′は、モータ８が始動開始前にファンに受
ける風などの外力によって回転している場合に、巻線８
ｕ，８ｖ，８ｗに発生する誘起電圧によってその内の二
相の巻線８ｕ，８ｖに電流Ｉｕ，Ｉｖを流しておき、回
転方向検出部９ｃ′から通電切換信号Ｃh が与えられる
と通電相をＵ，Ｖ相からＵ，Ｗ相に切り換え、回転方向
検出部９ｃ′は、通電切換信号Ｃh を通電信号形成部１
０′に出力した直後の電流極性信号Ｓｕ，Ｓｗのレベル
を参照して、モータ８の回転方向Ｄs を検出するように
したので、第２実施例と同様の効果が得られる。

【０１０９】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。モータ８が始動開始前に回転してい
る時に、第１及び第２実施例のようにトランジスタＴ１
乃至Ｔ３，Ｔ４乃至Ｔ６を同じタイミングでオンオフさ
せたり、また、第３及び第４実施例のようにトランジス
タＴ１及びＴ２，Ｔ４及びＴ５を同じタイミングでオン
オフさせると、モータ８に対しては制動制御（短絡制
動）として作用するため、回転数検出部９ｂまたは９
ｂ′が検出する回転数Ｓs は、実際には、上記制動がか
かる前のモータ８の回転数よりも僅かに低くなる。そこ
で、予め、モータ８の実際の回転数と回転数検出部９ｂ
または９ｂ′が検出する回転数Ｓs との相関を求め、補
正用のデータテーブルとして記憶させておき、回転数Ｓ
s を得た後に、前記データテーブルに基づいてモータ８
の実際の回転数を得るようにしても良い。また、数式、
或いは近似式による演算で補正するようにしても良い。
斯様に構成すれば、より実際の値に近いモータ８の回転
数を得ることができる。

【０１１０】第２実施例における回転方向Ｄs の検出
は、例えば、電流極性信号Ｓｕの立ち上がり時点におけ
る電流極性信号Ｓｖ，Ｓｗのレベル（ロウ，ハイなら正
転、ハイ，ロウなら逆転）で判定しても良い。また、他
の相の立ち上がりまたは立ち下がり時点における、残り
の二相のレベルで判定しても良い。第４実施例において
も、通電相の切換は、三相の内何れか任意の二相を選択
し、通電切換信号Ｃh が与えられると、前記二相の何れ
か一方を残りの一相に切り換えるようにすれば良い。誘
起電圧位相差演算手段は、数式に基づいた演算や近似式
による演算で求めるものに限らず、例えば電流位相差θ
ｉ，電圧指令Ｖ，周波数指令ｆをパラメータとして予め
演算した結果をデータテーブルとして記憶させておき、
それを読出して得るようにしても良い。モータ８の定数
であるリアクタンスＬ，抵抗Ｒ，誘起電圧定数Ｋを固定
値とせず、周囲温度などに応じて補正するようにするの
が好ましい。斯様にすれば、精度をより高めることがで
きる。

【０１１１】周波数指令決定手段における周波数指令ｆ
ｅの決定は、（１０）式によるものに限らず、例えば、
周波数指令ｆｅの変化量を、直前の周波数指令ｆや電圧
指令Ｖに応じて変えるようにしても良い。電流極性検出
回路１７を三相分設けて、電流位相差検出部１５，誘起
電圧位相差演算部１１，周波数指令決定部１３における
処理を１電気周期に６回、即ち電気角６０度毎に実行さ
せるようにしたが、モータや負荷の慣性に応じて処理回
数を減らしても良い。また、周波数の高低に応じて処理
回数を変化させても良い。駆動回路１６と電流極性検出
回路１７とをワンチップＩＣとして構成しても良い。ま
た、更に、インバータ主回路７を加えてワンチップＩＣ
を構成しても良い。斯様に構成すれば、部品点数を削減
できると共にインバータ装置を小形化することができ
る。抵抗１８ｕに代えて、互いに逆並列接続したダイオ
ードを用いても良い。正側のトランジスタＴ１乃至Ｔ３
の側に、電流極性検出手段を設けても良い。ラッチ回路
２０ｕのクロック入力端子ckに与える信号は、ゲート信
号Ｇun，Ｇvn及びＧwnに限らず、駆動信号Ｄun，Ｄvn及
びＤwnなどトランジスタＴ４のオン，オフタイミングを
得られる信号であれば何でも良い。通電信号形成部１０
のレベルデータは、正弦波に応じた電圧率に限ること無
く、モータ８のトルク変動を減少させる波形に応じた電
圧率であれば適宜変更して良い。

【０１１２】

【発明の効果】本発明は以上説明した通りであり、始動
方式決定手段は、回転数検出手段が検出するブラシレス
モータの回転数に基づいて当該ブラシレスモータの適切
な始動方式を決定することができ、具体的には、ブラシ
レスモータの回転数が所定値以上である場合にはブラシ
レスモータの始動を見合わせ、ブラシレスモータの回転
数が所定値未満である場合は、ブラシレスモータに対し
て直流励磁を行って回転を停止させた後に、電流極性検
出手段が出力する極性信号に基づいて例えば正弦波の通
電信号をインバータ主回路に出力することにより、振動
を発生させることなくブラシレスモータをスムーズに始
動させることができる。そして、始動時においてブラシ
レスモータに負担をかけることないので、寿命を長期化
することができる。

【０１１３】また、回転方向検出手段により、始動前に
おけるブラシレスモータの回転方向をも判別することに
よって、より適切な始動方式を選択することができ、例
えば、始動前におけるブラシレスモータの回転数が所定
値未満であり且つ回転方向が正回転である場合にはその
ままブラシレスモータの駆動を開始することによって、
ブラシレスモータの始動をより速く開始することが可能
となる。

【０１１４】更に、ブラシレスモータにより例えばエア
コンの室外機などに配置されるファンを駆動する場合に
おいて、ブラシレスモータの始動時に当該ファンが風な
どの外力を受けて回転している場合に、その回転状態に
応じて適切な始動方式を選択することにより、ブラシレ
スモータ及びファンをスムーズに始動させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す電気的構成の機能ブ
ロック図

【図２】電流極性検出回路の詳細な電気的構成を示す図

【図３】モータが正転している場合の各部のタイミング
チャート

【図４】モータが逆転している場合の各部のタイミング
チャート

【図５】始動制御部が出力する電圧指令及び周波数指令
を時間関数として示す図

【図６】通電信号形成部が出力する信号波形と電流極性
信号との位相関係を示す図

【図７】電流極性検出回路のタイミングチャート

【図８】ブラシレスモータ１相分の等価回路を示す図

【図９】インバータ装置−ブラシレスモータ間の電圧及
び電流の位相関係を示す図

【図１０】誘起電圧位相差演算部が行う演算において用
いられる、電圧位相差θｖを周波数ｆの１次関数として
近似したものを示す図

【図１１】誘起電圧位相差演算部が行う演算において用
いられる、電気角９０度分の正弦波のレベルデータを示
す図

【図１２】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図１３】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図１４】図３相当図

【図１５】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図１６】図３相当図

【図１７】図４相当図

【符号の説明】 ７はインバータ主回路、８はブラシレスモータ、８ｕ，
８ｖ，８ｗは巻線、９ａ及び９ａ′は始動方式決定部
（始動方式決定手段）、９ｂ及び９ｂ′は回転数検出部
（回転数検出手段）、９ｃ及び９ｃ′は回転方向検出部
（回転方向検出手段）、１０及び１０′は通電信号形成
部（通電信号形成手段）、１７（１７ｕ，１７ｖ，１７
ｗ）は電流極性検出回路（電流極性検出手段）を示す。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレスモータの三相巻線に通電を行
   うインバータ主回路と、 前記三相巻線に流れる電流の極性を検出して極性信号を
   出力する電流極性検出手段と、 この電流極性検出手段が出力する前記極性信号に基づい
   て通電信号を形成し、前記インバータ主回路に出力する
   通電信号形成手段と、 前記ブラシレスモータの始動時において、前記電流極性
   検出手段が出力する前記極性信号を参照し、電流極性が
   変化する周期に基づいて前記ブラシレスモータの回転数
   を検出する回転数検出手段と、 この回転数検出手段が検出する前記ブラシレスモータの
   回転数に基づいて前記ブラシレスモータの始動方式を決
   定する始動方式決定手段とを備えたことを特徴とするイ
   ンバータ装置。
2. 【請求項２】 始動方式決定手段は、回転数検出手段に
   より検出されたブラシレスモータの回転数が所定値以上
   である場合には、ブラシレスモータの始動を行わず、 回転数検出手段により検出されたブラシレスモータの回
   転数が所定値未満である場合には、通電信号形成手段に
   ブラシレスモータに対する直流励磁を行わせた後に、電
   流極性検出手段が出力する極性信号に基づいた通電信号
   を出力させることを特徴とする請求項１記載のインバー
   タ装置。
3. 【請求項３】 ブラシレスモータの始動時において、電
   流極性検出手段が出力する極性信号を参照し、電流極性
   の変化に基づいてブラシレスモータの回転方向を検出す
   る回転方向検出手段を備え、 始動方式決定手段は、回転数検出手段が検出するブラシ
   レスモータの回転数と、回転方向検出手段が検出するブ
   ラシレスモータの回転方向とに基づいてブラシレスモー
   タの始動方式を決定することを特徴とする請求項１記載
   のインバータ装置。
4. 【請求項４】 始動方式決定手段は、回転数検出手段に
   より検出されたブラシレスモータの回転数が所定値以上
   である場合には、ブラシレスモータの始動を行わず、 回転数検出手段により検出されたブラシレスモータの回
   転数が所定値未満であり、且つ、回転方向検出手段によ
   り検出されたブラシレスモータの回転方向が正方向であ
   る場合には、通電信号形成手段に電流極性検出手段が出
   力する極性信号に基づいた通電信号を出力させ、 回転数検出手段により検出されたブラシレスモータの回
   転数が所定値未満であり、且つ、回転方向検出手段によ
   り検出されたブラシレスモータの回転方向が逆方向であ
   る場合には、通電信号形成手段にブラシレスモータに対
   する直流励磁を行わせた後に、電流極性検出手段が出力
   する極性信号に基づいた通電信号を出力させることを特
   徴とする請求項３記載のインバータ装置。
5. 【請求項５】 通電信号形成手段は、ブラシレスモータ
   の始動時に始動方式決定手段がブラシレスモータの始動
   方式を決定する場合に、ブラシレスモータの三相巻線に
   対して全て同一の通電信号を形成して出力し、 回転数検出手段は、前記三相巻線に流れる電流の極性が
   変化する周期に基づいてブラシレスモータの回転数を検
   出することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載
   のインバータ装置。
6. 【請求項６】 通電信号形成手段は、ブラシレスモータ
   の始動時に始動方式決定手段がブラシレスモータの始動
   方式を決定する場合に、ブラシレスモータの三相巻線の
   内何れか二相の巻線に対して同一の通電信号を形成して
   出力し、 回転数検出手段は、前記二相の巻線に流れる電流の極性
   が変化する周期に基づいてブラシレスモータの回転数を
   検出することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記
   載のインバータ装置。
7. 【請求項７】 通電信号形成手段は、ブラシレスモータ
   の始動時に始動方式決定手段がブラシレスモータの始動
   方式を決定する場合に、ブラシレスモータの三相巻線に
   対して全て同一の通電信号を形成して出力し、 回転方向検出手段は、前記三相巻線の内何れか一相の巻
   線の電流極性が変化した時点における他の二相の巻線の
   電流極性に基づいてブラシレスモータの回転方向を検出
   することを特徴とする請求項３または４記載のインバー
   タ装置。
8. 【請求項８】 通電信号形成手段は、ブラシレスモータ
   の始動時に始動方式決定手段がブラシレスモータの始動
   方式を決定する場合に、ブラシレスモータの三相巻線の
   内何れか二相の巻線に対して同一の通電信号を形成して
   出力した後、前記二相の巻線に流れる電流の極性が変化
   するタイミングにおいて残りの一相の巻線と前記二相の
   内何れか一相の巻線に通電相を切り換えて同一の通電信
   号を形成して出力し、 回転方向検出手段は、通電信号形成手段による通電相の
   切り換え直後における二相の巻線の電流極性に基づいて
   ブラシレスモータの回転方向を検出することを特徴とす
   る請求項３または４記載のインバータ装置。
9. 【請求項９】 ファンを回転駆動するブラシレスモータ
   と、 このブラシレスモータの三相巻線に通電を行うインバー
   タ主回路と、 前記三相巻線に流れる電流の極性を検出して極性信号を
   出力する電流極性検出手段と、 この電流極性検出手段が出力する前記極性信号に基づい
   て通電信号を形成し、前記インバータ主回路に出力する
   通電信号形成手段と、 前記ブラシレスモータの始動時において、前記ファンが
   外力により回転している場合に前記電流極性検出手段が
   出力する前記極性信号を参照し、電流極性が変化する周
   期に基づいて前記ブラシレスモータの回転数を検出する
   回転数検出手段と、 この回転数検出手段が検出する前記ブラシレスモータの
   回転数に基づいて前記ブラシレスモータの始動方式を決
   定する始動方式決定手段とを備えたことを特徴とするブ
   ラシレスファンモータ。
10. 【請求項１０】 始動方式決定手段は、回転数検出手段
    により検出されたブラシレスモータの回転数が所定値以
    上である場合には、ブラシレスモータの始動を行わず、 回転数検出手段により検出されたブラシレスモータの回
    転数が所定値未満である場合には、通電信号形成手段に
    ブラシレスモータに対する直流励磁を行わせた後に、電
    流極性検出手段が出力する極性信号に基づいた通電信号
    を出力させることを特徴とする請求項９記載のブラシレ
    スファンモータ。
11. 【請求項１１】 ブラシレスモータの始動時において、
    ファンが外力により回転している場合に電流極性検出手
    段が出力する極性信号を参照し、電流極性の変化に基づ
    いてブラシレスモータの回転方向を検出する回転方向検
    出手段を備え、 始動方式決定手段は、回転数検出手段が検出するブラシ
    レスモータの回転数と、回転方向検出手段が検出するブ
    ラシレスモータの回転方向とに基づいてブラシレスモー
    タの始動方式を決定することを特徴とする請求項９記載
    のブラシレスファンモータ。