JPS59139883A - 電動機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は磁気をもって回転する回転子を有した電動機の
制御方法に関する。

（ロ）従来技術 磁気を帯びて回転する回転子を有した電動機には、例え
ば、回転子に磁極形成用のコイルを有した電動機或いは
回転子の中に磁石を埋設した電動機等があり、最近では
、回転子にフェライト磁石を取り付けた無整流子直流電
動機、交流サーボ電動機、交流同期モータ等と称されて
広く使われている。

第１図はこのような無整流子直流電動機の駆動回路の代
表的な一例である。図において（１）は単相の交流電源
、（２）は整流回路であり、この整流回路については具
体的な構成を示していないが周知のサイリスクのブリッ
ジ回路等を有している。（３）は整流回路（２）で整流
された直流を利用して固定子（４）Ｋ回転磁界を生ぜし
めるためのインバータである。

このインバータ（３）を構成する素子は後述する制御回
路（５）の信号を受けてスイッチング制御できる素子で
あればサイリスタやその他のスイッチング素子でも構わ
ないが、以下の説明では図のように接続された６個のト
ランジスタ（’ｒ　ｒｌ　）乃至（Ｔ　ｒｅ　）を代表
例として示して説明する。（５）はこのようなインバー
タ（３）を構成するトランジスタを所定の順序で点弧制
御するための信号を出力する制御回路であり、主にホー
ル素子（Ｈｌ）（Ｈ２ＸＨ，）を用いた回転子位置検出
器（６）で検出された回転子（７）の回転位置を入力信
号としてインバータ（３）のトランジスタ（’ｌ”ｒａ
乃至（Ｔ　ｒａ）の点弧順序を決定する構成を有してい
る。尚、回転子（力に記したＮ、Ｓはこの回転子（７）
の表面に着磁された磁極を示す。

このような構成からなる無整流子直流電動機の動作概要
を説明する。単相交流電源（１）から整流回路（２）を
経て直流電圧を供給された制御回路（５）は、位置検出
器（６）から得られた回転子（力の回転位置の信号を入
力として、インバータ（３）のトランジスタ（Ｔｒｌ）
乃至（Ｔｒａ）に、例えば、第２図に示すような信号を
与えている。すなわち、第１のモードでトランジスタ（
ＴｒｔＸＴｒｓ）をＯＮ、他のトランジスタ（Ｔｒ２）
乃至（Ｔｒ４）（Ｔｒ６）をＯＦＦとなるように各トラ
ンジスタに制御電圧を与えると、固定子の巻線（財）■
間には図の矢印（Ｉ）のような電流が流れ、続いて（第
２のモード）トランジスタ（Ｔｒ、）（Ｔｒ６）をＯＮ
、他のトランジスタ（Ｔｒ２）乃至（Ｔｒｓ）をＯＦＦ
とするように各トランジスタを制御すると、巻線（財）
（′Ｗ）間に図の矢印■のような電流、更に、第３のモ
ードでトランジスタ（Ｔｒ２）　（’ｒｒａ）をＯＮし
他をＯＦＦするように制御すると、固定子の巻線（Ｖ）
（Ｗ）間に図の矢印佃）のような電流が流れる。

同様にして第３モードから第６モードまで順次トランジ
スタ（’ｒｒ＋）乃至（Ｔｒａ）が第２図（ｂ）で示す
ように点弧制御され、このような第１乃至第６モードの
サイクルが繰り返される。

制御回路（５）からのこのような点弧制御の出力によっ
て固定子（４）には、先に述べたような向きに電流が流
れ各モードとの関係を模式的に示すと第２図（Ｃ）のよ
うなタイミングチャートが得られる。図中のＵ、Ｖ、Ｗ
の各相において、中心線がら上側の導通表示は第１図の
固定子（４）において各相の入口から中性点へへ向って
電流が流れていること、同じく下側の導通表示は中性点
Ｎから各相の巻線η（Ｖ）（Ｗ）に向って電流が流れて
いることを表わしている。

このようにして固定子巻線Ｕ、Ｖ１ＷＫ電流が流れると
き、回転磁界が固定子（４）に形成されるため、例えば
回転子（力の一点＠は第１図の０点から＠■■■■と各
点弧モードに対応して一回転し、以降、順次繰り返され
るモードに対応して回転子（７）がまわって電動機とし
ての運転を続けていくことができる。

しかし、従来の此の種の電動機は、回転子（力の回転位
置の検出のセンサーとしてホール素子（Ｈυ（Ｈ２）　
（ＨＡ）　　を固定子（４）の３個所の部分に埋設し、
このホール素子（Ｈ８）乃至（Ｈ３）によって回転子（
７）の各回転状態を検出し、この検出位置を基に固定子
巻線（［Ｊ）（Ｖ）（Ｗ）への通電制御をする制御器（
５）を用いている。このため、電動機が使用される各種
の負荷条件に対応した運転を行ないにくい欠点、或いは
、電動機の使用部品や構造に精密な加工と組立を必要と
されるばかりでなく、該電動機の使用条件に制限を受け
たり電動機の故障を生じやすい欠点があった。

又、固定子（４）に埋設された３つのホール素子（Ｈｌ
）乃至（Ｈ８）からの信号を電動機の外へ取り出すには
、１つのホール素子当り４本合計で１２本のリード線、
更に、固定子（４）に通電するためには３本の給電線が
必要であり、結局、此の種の３２の電動機を制御するに
は、１５本の導線をもって電動機への給電制御をしなけ
れば電動機の運転が充分に行なえないものであった。

このため、電動機とリード線とを接続する端子の複雑化
、固定子内へ配設されるホール素子の位置決め、ホール
素子を固定子へ固着するときの精度管理、或いは、各素
子、機器を導通する導線接続の管理の煩維さは避は難く
、かつ、ホール素子自身を油や湿気、その他室動機の設
置されるガスの雰囲気から保護するために電動機の用途
にも制約を与えざるを得ない欠点があった。

又、ホール素子その他従来の検出センサーは、電動機の
用途、例えば、駆動の回転数や負荷の大きさに応じて予
め定められた特定の位置に固着されて回転子の回転位置
を検出しているため電動機を設計したときのセンサー配
設と異なる大きさの負荷や駆動回転数の用途にこの種の
電動機を用いるときには高い効率の運転を得られに（い
欠点を有していた。

更に又、一部の直流電動機においては、固定子の巻線に
生じる逆起電力を利用して電動機の運転制御をすること
も古くから実施されていたが、従来の逆起電力による制
御方法は、回転数に比例して生じる逆起電力と基準電圧
とを比較したマクロな制御であるため、電動機の回転制
御が大まかな制御となり、かつ、回転子の回転位置に対
応した固定子巻線への通電制御をおこなっていないため
に、電動機の最適な運転条件とは隔りがあった。

従って、従来の此種の電動機は駆動能力にゆとりをもた
した設計にせざるを得す、電動機の小型化、薄形化の実
現を期し難いものであった。

（ハ）　目的 本発明はこのような点に鑑み、回転子の回転位置を検出
するためのホール素子などを用いることなく安定した効
率の良い電動機の運転を可能にする制御方法を提供する
ことを目的としたものである。

に）構成 すなわち、本発明においては、回転子の回転によって固
定子側の巻線に生じる誘起電圧でもって回転子の回転位
置、特に、この回転位置の状態と固定子巻線への通電状
態との差を検出し、この差の大きさが最適の運転条件に
合致するように次の固定子巻線への通電のタイミングの
設定と、この設定量に基づいた固定子巻線への通電制御
を行なうようにしたものである。

（ホ）実施例 以下に本発明を第１図、第２図で示す三相の無整流子直
流電動機に適用した実施例に基づいて説明する。第３図
は、本発明を実施した三相無整流子電動機の駆動制御回
路図であり、第１図と同様な構成部品については同一図
番をもって示しである、第３図に示された従来構造との
違いは制御回路（５）にマイクロコンビーータによる制
御回路（８）を用いたところと、ホール素子などの位置
検出のセンサーが省かれ、替りに固定子巻線（４）に供
給される電源電圧の仮想中性点（Ａ）と固定子巻線の各
相（財）（Ｖ）　（Ｗ）に生じる誘起電圧とをコンパレ
ータ（ＣＵ）（ＣＶ）（ＣＷ）で比較し、このコンパレ
ータから得られる電気信号で電動機を制御するようにし
た点にある。

これ以外の部分には第１図と同様な素子や部品が用いら
れ、かつ、それぞれの素子や部品の機能も第１図及び第
２図について説明した内容と略同じなので既に説明した
内容と同じ部分は簡略化して以下に本発明による電動機
の制御方法の詳細を説明する。

この誘起電圧は、固定予巻＃（［Ｊ）（Ｖ）（Ｗ）へ通
電されているときは検知されにくいが、各点弧モードに
おいて通電されていない固定子巻線が存在するように第
３図の固定子巻線への通電制御をするときは、上述した
仮想中性点（５）と通電されていない相の固定子巻線と
の間に、回転子（力の回転位置に対応した特定の向きの
誘起電圧が直接に現われることとなる。第２図の（ｃＨ
ｄ）に示した曲線（ｕ）（ｖ）（ｗｌはこのようにして
各固定子巻線（０１（Ｖ）（Ｗ）と仮想中性点ＦＡ）と
の間に誘起される電圧をモデル的に示したものであり、
この波形と各固定子巻線（財）■（７））への通電のモ
ードとの関係は、電動機が定常運転状態のときは図の状
態、電動機の始動時や電動機の負荷が増大しつつあると
きは、回転子（力の回転が各固定子巻線の導通に追随で
きずに遅れるため誘起される電圧の波形も第２図の横軸
の巾を変えないなら、第２図（ｄ）の点線の波形よりも
遅れた状態となる。

本発明は、このようにして固定子巻線（財）（Ｖ）（Ｗ
）に生じる誘起電圧を利用きして、回転子（７）の回転
位置を検出し、回転子（力の回転状態との関係で最適な
点弧出力をインバータ（３）に与えるようにしたもので
ある。

すなわち、電動機の固定子巻線への通電状態等を示すタ
イミングチャート（第２図）のＵ相についてみれば、第
２の点弧モードが終った点と第４の点弧モードが始まる
点との中間点、換言すればＵ相に通電してない（第３）
点弧モードの中間点Ｅ（図中の目盛で１５００の付近）
で誘起電圧の向きが逆転し、又、同様に第６点弧モード
の中間点Ｆ　（３３０’の付近）で誘起電圧の向きが逆
転している。そして、このＥ点、Ｆ点は、回転子（７）
に負荷がかかったときは次第に第２点弧モード（或いは
第５モード）側に移動し、電動機の始動時にはＥ点Ｆ点
が第２点弧モード（或いは第５モード）の終る前、例え
ば、図中の目盛で１１０゜或いは２９０°の位置で誘起
電圧の向きが変わる等、点弧モードと回転子（７）の実
際の回転との間にはずれが生じる。このように、磁気を
有した回転子の回転状態とこの回転によって固定子巻線
（財）（ト）（Ｗ）に生じる誘起電圧とは一定の関係が
あるため、斯る誘起電圧を入力信号とする制御装置（８
）によって、固定子巻線（財）（Ｖ）（Ｗ）への点弧の
タイミングと最適な通電時間とを制御すれば、実用度の
高い電動機が得られる。

すなわち、固定子巻線に生じる誘起電圧は固定子巻線に
通電されていないときはこの巻線をきる磁力線の増大と
減少の変化に対応して誘起電圧の正、負の違いがそのま
ま現われるため、この変化点（以下電位方向変化点とい
う）をコンパレークなと適当な比較器で検出すれば、ホ
ール素子などの検出素子で検出したのと同様に回転子の
回転状態を検出できる。

例えば、Ｕ相についてみれば、電位方向変化点はＥ点、
Ｆ点であるが、Ｕ相と１２０°ずれて固定子（４）Ｋ配
設されたＶ相は８８点、Ｆ１点、同じくＵ相と２４０°
ずれたＷ相においてもＦ２点、Ｆ２　点において電位方
向点を検知できる。

本発明では、このような各相からの電位方向変化点を基
に演算し、その結果に従って各固定子巻線への通電のタ
イミング、換言すれば各モードの切替とインバータ（３
）への通電時間を制御するものである。

しかして、全稈の重負荷でない限り回転子には慣性があ
り、６０°回転毎に回転子位置の検出をする必要はない
ため、装置を簡略化して１２０゜毎の電位方向変化点を
基にインバータ（３）への点弧出力のタイミングを決め
る方式を用いても実用上の支障はない。

電動機にかかる負荷が充分に軽いときは３６０゜毎、す
なわち回転子の１回転毎の電位方向変換点をＵ相、■相
、Ｗ相のいずれかの巻線で検出し、この信号を基にイン
バータの制御をすることも可能である。しかし、以下の
説明では３分の１回転（１２０°回転）毎の回転位置の
検出信号を基にインバータ（３）を構成する各トランジ
スタ（’ｒｒ＋）　乃至（Ｔｒａ）への点弧制御をする
場合を代表例として説明する。

第３図において、α１）（１り０暗ま固定子巻線（財）
（至）菌）が接続される端子、（ＣＵ）　（ＣＶ）　（
ＣＷ）は各固定子巻線（財）（Ｖ）（Ｗ）に生じる誘起
電圧を基に電位方向変化点を検出し回転子（力の位置信
号としてマイクロコンビーータ（８）への入力端子（Ｉ
ｔ　）　（Ｉ２　）　（Ｉｓ　）へ供給するコンパレー
タ、α９は固定子巻線（財）（Ｖ）　（Ｗ）のスイッチ
ング時に生じる逆起電力からトランジスタ（’ｒｒ＋）
乃至（Ｔｒｅ）を保護するための保護回路、（＋６）　
ｏｓｔｓ＆家一端をトランジスタ（Ｔ　ｒ　＋　）（Ｔ
　ｒ　２　）（Ｔ　ｒ　ｓ　）のベース（ｉ１１接続さ
れ、他端をマイクロコンビーータ（８）の出力ポートの
１）（σ２）（σ、）に接続された反転増巾器、＠＠（
ハ）はマイクロコンピュータの出力ポート（へ）のａＸ
Ｏａ）に接続され、トランジスタ（Ｔｒ４）（ＴｒｓＸ
Ｔｒａ）と共にダーリントン接続を構成するトランジス
タ、（財）はトランジスタ（ハ）（イ））＠へのペース
バイアスを与える電源入力であり、トランジスタ（’ｒ
ｒ＋）乃至（Ｔ　ｒ　ａ　’）は出力ポート（συ乃至
ω６）からのＨ信号に対応してそれぞれが導通される。

尚、ａｌはマイクロコンピュータ（８）へのリセット入
力端子、翰は振動子０１）からの発振パルスをマイクロ
コンピュータ（８）に入れて内部のコントロールをする
クロック信号の入力ボートである。

このような構成を有した制御装置による制御を以下にフ
ローチャートに従って説明する。

尚、以下の説明において、Ｔ、は反転時間、Ｆ２は再起
時間、Ｉ３は待機時間である。これらの時間はいずれも
、導通モードの点弧を終了した後から位置方向変化点を
検出するまでの時間や制御装置（８）による演算結果な
どによって刻々と変化するものであるが、各相に共通に
説明できるので、これを図に示すと第４図のようになる
。

第４図において、縦軸は第２図（ｃ）（ｄ）と同様、上
側は各相の固定子巻線（Ｕ）（Ｖ）（Ｗ）から中性点Ｎ
へ向う（以下単に正方向という）電圧、下側は中性点Ｎ
から固定子巻線（０）（Ｖ）　（Ｗ）へ向う方向（以下
単に負方向という）の電流又は電圧の存在を示し、横軸
は第２図（Ｃ）（ｄｌの回転角度表示と異なり時間軸表
示に替えて示している。矩形波囚及び曲線（ｙ）は（財
）（Ｖ）　（Ｗ）の三相の中の任意の一相の通電状態と
誘起電圧の関係の主要部を拡大して示している。

尚、上部に書いた１２０°、６０°の文字は時間軸の目
盛に関係なく固定子の巻線Ｋ、この巻線で励起される回
転磁界の１２０度回転分の通電、６０度回転分の非通電
、１２０度回転分の逆通電、６０度の非通電が繰り返さ
れることを示している。

例えば、Ｕ相を例に第４図を説明すると、（Ｉ）は第６
と第１第２０点弧モードの通電（第２図参照以下同じ）
によってＵ巻線に正方向の電流が固定子磁場の１２０度
回転分の時間通電され、次に卸は第３モードの通電でＵ
巻線は磁場の６０度回転分の時間休止した後、第４第５
の点弧モードの通電で磁場の１２０度回転分の時間負方
向に電流が流され（ＩＩＩ）、第６モードの通電で同じ
＜６０°回転分の時間休止した後（ＩＶ）、上記の第１
モードに戻るサイクルを繰り返すことを示している。

而して、待機時間Ｔ、は第２モードの終了後回転子の回
転速度との同期を考慮して設定される適当な待ち時間で
あり、電動機の始動時には回転子の回転が遅いために大
きな値をとられる一方、各回転毎に短縮され、定常回転
になったときは待機時間は０に設定される。

仮に、第３モードの待機時間を１秒にとれば磁界の回転
角度６０°未満に１秒かかる訳であるから、この瞬間に
おける固定子の磁界の回転速度はおよそ６分の１回転毎
秒、換言すれば、ｘｏ’−ｐ−ｍの極めてゆっくりした
電動機の回転速度にあることを示している。

一方、Ｔ３をＯにすることは電動機の回転速度が反転時
間Ｔ、及び、再起時間Ｔ２だけで決定されることを示し
ている。

而して、反転時間Ｔ１はこのような第３モードが終了（
又は第４モードが点弧）されるよう制御装置（８）から
の出力がなされた彼、回転子（力の回動によってＵ相の
巻線に発生する正方向の誘起電圧がＯになる（電位方向
変化点Ｅ）までの時間であり、計時の開始点はマイクロ
コンピータ内蔵の制御部からの信号、位置方向変化点は
コンパレータ（ＣＵ）の出力がＨからＯになる時点とし
て入力ボート（Ｔ１）に信号が送られるから、マイクロ
コンピュータ内蔵のタイマでこの時間が計時できる。

尚、電動機の始動時には待機時間Ｔ、が重畳されて上述
の反転時間Ｔ１が得られることとなるが、この重畳時間
分を除くにはＴ、からＴ、を減する演算を行なうだけで
良いので、以下の説明では第４図のように待機時間Ｔ、
を除外した時間を反転時間Ｔ、として説明する。又、Ｕ
相の再起時間Ｔ２　はコンパレータ（ＵＣ）からの入力
がＨから０になった後、Ｕ相の固定子巻線に逆方向の通
電を開始するまでの時間であり、マイクロコンビーータ
（８）は内蔵するレジスタに記憶された反転時間Ｔ。

を基にＴ、と略同じでＴ、以下の時間Ｔ２を演算してこ
の再起時間を設定している。

以上の第４図の説明はＵ相について説明したのであるが
、同様にしてＶ相、Ｗ相の反転時間Ｔ４、再起時間Ｔ２
、待機時間Ｔ、も各相の固定子巻線、コンパレータから
の入力、或いはマイクロコンピュータ内蔵のタイマや演
算部によって各サイクル毎に測定され設定されるもので
あり、各相の逆方向の通電はこのようにして得られた各
相の反転時間Ｔ１、再起時間Ｔ、をもとに各サイクル毎
、換言すれば固定子の磁界の１２０度分の回転毎に定め
られるものである。

又、以上の説明は先に述べた如く、回転子（７）の１２
０°の回転毎にＵ相、■相、Ｗ相の三つの固定子巻線を
用いて得られる電位方向変化点を入力とする実施例に基
づいて説明したからＴ１乃至Ｔ。

の時間の設定も１２０度の回転毎となっている。

もし、電位方向変化点を検出してマイクロコンピュータ
に入力するコンパレータとの接続関係を変えれば、Ｔ１
乃至Ｔ、の時間の設定が３６０度の回転毎、逆に、コン
パレータを増して各相の１サイクル毎ＶＣ２個ずつのＴ
、信号を入力するなら固定子の磁界が６０度の回転毎に
マイクロコンピュータの演算によるＴ１乃至Ｔ、の計時
や設定がなされることはいうまでもない。

又、定常運転状態における電動機の回転速度の制御はＴ
、及びＴ２を短縮すれば良いのであるが、上述のように
Ｔ、の計時、Ｔ２の設定をするときは、固定子巻線に流
れる電流を増して各サイクル毎の回転子Ｋかかる磁力を
増大すれば、反転時間Ｔ１　　が短かくなり、これに伴
って再起時間Ｔ２も短かくなるなど、固定子巻線に印加
する電圧を制御すれば自動的に電動機の回転速度を制御
できるものである。

次に、待機時間Ｔ３の設定を含め、電動機の起動からの
各モードの点弧タイミングの関係を第５図ａ、ｂのフロ
ーチャートに従い説明する。

尚、マイクロコンピュータの記憶部のレジスタの内、Ａ
、Ｂ、Ｃの３つのレジスタが反転時間Ｔ、の測定及び再
起時間Ｔ２、待機時間Ｔ８の設定に使われる。これら３
つのレジスタＡ、Ｂ、Ｃはいずれも適当ビット数の大き
さのものが使われるが、以下の説明では簡略化してＡレ
ジスタは４ビツトの構成のレジスタとして説明する。

又、イニシャル処理時には、ＡレジスタにはｙＦＨが与
えられ、Ｂレジスタはクリアされる。Ｃレジスタは各モ
ードの開始と同時にクリアされた後、クロック信号が与
えられ、下位からの入力が順次繰り上って計時できるよ
うに構成されている。

まず、電動機を始動したとき、制御装置となるマイクロ
コンピュータ（８）は内蔵するＡ、Ｂ、Ｃのそれぞれの
レジスタ、その他の部分のイニシャル処理をする。

次に、マイクロコンピータ（８）の内部の処理装置（以
下単に処理装置という）は、第２図における第１モード
の出力を行なうよう出力ボートひ１、ｄ、からＨ信号を
出してトランジスタ（Ｔｒ＋ＸＴｒａ）を導通し、巻線
Ｕから■に向う電流を流して固定子（財）に一定方向の
磁界を形成する。

このような向きの磁場を形成する時間（通電時間）はタ
イマー処理のサブルーチン（第５図ｂ）で定められた時
間継続される。このサブルーチンの時間は、第１モード
ではＷ相の待機時間Ｔ、を与えるものであり、レジスタ
Ａの値に基づいて定められ、始動時はイニシャル処理に
よってりＦＨが与えられているので、この値を基にＴ、
が演算される。待機時間Ｔ、がタイムアツプすると、こ
れと同時に反転時間Ｔ、のタイマがスタートされ、この
時点からコンパレータ（ＣＷ）からの入力があるまでの
時間がこのＣレジスタによって計時され、Ｂレジスタに
記憶される。

この場合において、偶々、回転子（力の起動前の停止位
置が、モード１によって形成される磁界の方向と一致し
ているときは、回転子（７）は回転をしない。しかし、
このときも、待機時間Ｔ、のタイムアツプを待ってＴ、
のタイマがスタートされる。

回転子（７）が回転しないままにＴ、のタイマを作動さ
せても、誘起電圧は固定子巻線に発生しない。

処理装置は設定時間経過の後、コンパレータ（ＣＷ）か
らの入力がないまま、その経過時間をＢレジスタに記憶
させる。その後、Ｂレジスタの値を基に、反転時間Ｔ、
と略同じような再起時間Ｔ、を経過させた後、Ａレジス
タの値から１を減じ、Ｂレジスタ、Ｃレジスタをクリア
して第２モードへ移る。

第２点弧モードは第１モードと比較してトランジスタ（
Ｔ　ｒ　ｒ　）乃至（Ｔｒａ）への点弧条件が変わり、
Ａレジスタの値が１少ないために、その分だけ待機時間
Ｔ、が短かくなるが、第３図の実施例では１２０度回転
毎の位置検出に対して、１回転が６モード設定のために
、第２モードでの位置検出入力のないときがあり、第１
モードと同様に反転時間Ｔ０、再起時間Ｔ、を経過させ
、Ａレジスタの値から更に１を減じ、Ｂ、Ｃレジスタを
クリアして第３モードへ移る。

第３点弧モードにおいては、第２図に示すようにトラン
ジスタ（ＴｒＪ（Ｔｒａ）が点弧される。この点弧時間
は、第２モードで値の減じられたＡレジスタの値によっ
て定まる待機時間Ｔ３と、コンパレータ（ＣＵ）から入
って（る信号によって定まる反転時間Ｔ、とこの反転時
間を基に演算して決められた再起時間Ｔ２との和の時間
である。

第１モードの通電から回転子（７）が回転したときは当
然として、第１モードの通電では回転子（７）の位置の
関係で偶々回転できなかった回転子も、その時の磁界の
方向から６０度或いは１２０度回転した固定子内に磁界
が形成されている第２、第３モードでは必ず回転子（力
が回転し始める訳であり、反転時間Ｔ１はそのタイマー
のタイムアツプでなくコンパレータからの入力までの時
間として設定され、Ｂレジスタに記憶される。

このように、待機時間Ｔ８、待機時間Ｔ３の終了後に計
時を開始し固定子巻線の誘起電圧で位置検出をして計時
を終る反転時間Ｔ、及びこのＴ。

の値以下に演算して設定される再起時間Ｔ２を合計した
時間第３モードの通電が行なわれ、次の第４モードへ移
る。　　　　　　　　　　　　　　　　パこの点弧モー
ド４へ移る前にＡレジスタの値は再び１減じられ、ＥＳ
Ｃレジスタの値は０にされることはいうまでもない。

第４モードでは上記第３モードと同様にして反転時間Ｔ
、の計時、再起時間Ｔ２の設定が成され、次いで第５モ
ード、第６モードと移り再び第１点弧モードから第６点
弧モードのサイクルが繰り返され、回転子（力の駆動が
行なわれていく。

このような点弧モードの移動に従って初期設定時にＡレ
ジスタに記憶されていた値は逐次、減じられていくので
、この人レジスタの値を基に演算して設定される待機時
間Ｔ、は電動機の始動の後は次第に短かくなり、回転子
（力の回転が定常の回転速度になるころにはＡレジスタ
の値及び待機時間Ｔ８はＯになる。

以上のように電動機の始動の後、定常の回転速度になる
までは、待機時間Ｔ３を介在させて各点弧モードの通電
時間を長くとり、固定子（４）に生じる回転磁界の回転
速度を遅くし、回転子（力が充分な回転トルクをもって
始動できるようにする一方、定常速度に達した後は、待
機時間Ｔ、を０にし、電動機はその回転子（力の回転に
よって定められる反転時間Ｔ、で回転子（力の駆動が行
なわれるようにしたものである。

例えば、第４図において、待機時間Ｔ３が００場合の反
転時間Ｔ、は、第２モードの終了（■の終了）と同時に
タイマの計時が開始され、回転子（力の回転によって固
定子巻線に生じる誘起電圧の向きが変る電位方向変化点
の入力がコンパレータからマイクロコンピュータへ与え
られる点（口でもって計時が終了し、この値（Ｔ１）が
Ｂレジスタに記憶される。一方、再起時間Ｔ２は、この
Ｔ、を基Ｋ　Ｔ、と略等しいＴ、以下の時間として演算
して与えられるため、回転子（７）の回転が早いときは
Ｔ８、Ｔ２共に短かく、負荷がかかって回転子（力の回
転が遅・れればＴ１、Ｔ２は長くなって固定子に生じる
磁界の回転速度を遅くし、回転子との回転のずれを減じ
るように作動するものであり、結局、各モードの通電時
間（Ｔ、　＋　Ｔ、　）は回転子にかかる負荷の大きさ
と固定子巻線に流れる電流との均衡がとれた回転速度を
与える時間をもって、各相１２０度回転分の正方向通電
、６０度回転分の休止、１２０度回転分の逆方向通電、
６０°回転分の休止というサイクルを繰り返すものであ
る。

各相に対するこのような正方向通電、休止、逆方向通電
、休止の回転角度のサイクルを回転子のどのような回転
量に対応して決めてい（かは、マイクロコンピュータに
予め記憶させたプログラムによって任意に選定され、出
力ボートからの信号によってインバータ（３）を制御す
れば自由に決められるものであるが、本発明のような点
弧制御のときは、上に述べてきた如く１２０°の通電６
０゜の休止のサイクルによって第３高調波の少ない電動
機の運転が実現された。

第６図及び第７図は第３図で示した本発明方法による電
動機の他の実施例であり、第３図と同じ部分は同一図番
をもって示したところからも理解されるようにその相違
点は回転子の回転状態の検出手段の違いである。

すなわち、第６図では固定子巻線に供給される電源電圧
の仮想中性点囚と、固定子巻線の中性点Ｎとにコンパレ
ータ（ｑの入力側を接続し、単一のコンパレータでもっ
て固定子巻線の各相（財）（Ｖ）（Ｗ）に生じる誘起電
圧と仮想中性点内とを比較し、電位方向変化点を検出で
きるようにしたものであり、その他の作動は、実質的に
第３図について説明したと同様に本発明の方法を適用し
て電動機の運転制御ができるものである。この実施例で
は、第３図ト違って、コンパレータ（０、インバータ（
３）、マイクロコンビーータ（８）等の制御側と固定子
（４）を接続するのに４本の導線の接続端Ｑｌ）（１２
）（ＩＭｌｌ’を必要とするが、コンパレータは１つで
良く、又、回転子の回転状態の検出を受ける入力ボート
（■）も一つですむため、制御側では構造を簡素化して
本発明の実施を可能とするものである。

又、第７図は、固定子巻線（４）に供給される電源電圧
の仮想中性点内と固定子巻線の各相（財）（Ｖ）（Ｗ）
とに抵抗ｍ）（３１）ｏａを介してコンパレータ（Ｃ）
を接続し、単一のコンパレータでもって固定子巻線の各
相に生じる誘起電圧と仮想中性点（Ａ）とを比較し電位
方向変化点を検出できるように構成したものであり、そ
の作動は第３図において説明した内容と実質的に同じも
のである。この実施例では、第３図と違って制御側と固
定子（４）とを接続する導線は３本で良く、又、第６図
の実施例と違って固定子巻線の中性点を利用していない
ので、巻線の接続は図のような△接続でも第３図や第６
図のようなＹ接続のときでも本発明の実施ができるもの
である。

尚、回転子の磁石は回転子に配設された可動コイルによ
って形成したものでも本発明の実施に何等の支障のない
ことはいうまでもない。

（へ）効果 このように本発明の電動機の制御方法においては、回転
子の回転によって固定子側の巻線に生じる誘起電圧で回
転子の位置状態を検出し、この検出までの時間を基にし
て演算された出力信号により固定子巻線への通電時間や
通電タイミングを制御するようにしたため、従来のホー
ル素子のような特別な位置検出素子が必要でな（、特性
の良い電動機が得られる。

又、位置検出素子を用いないために電動機と制御装置を
結ぶリード線は最少３本にまで低減できる一方、巻線へ
の通電時間とタイミングとが回転子にかかる負荷の量と
巻線による磁界の強さで自動的に定まるため、負荷の少
ない時は少ない消費電力で同一回転数の駆動が行なえる
等、機構が簡単で効率の良い電動機の運転の実現を可能
にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は無整流子直流電動機の基本構成を示す説明図、
第２図は同じくタイミングチャート図、第３図は本発明
による方法を適用した電動機の一実施例を示す回路図、
第４図は点弧タイミング制御の説明図、第５図は本発明
による制御の一例を示すフローチャート図であり、（ａ
）はメインルーチン、（ｂ）はタイマ用サブルーチンを
示す図、第６図及び第７図は本発明による方法を適用し
た電動機の他の実施例を示す回路図である。 １〜交流電源、　　３〜インバータ、　　４〜固定子、
　７〜回転子、　８〜マイクロコンピユータ、９〜位置
検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　磁気を有して回転する回転子と、該回転子を
   駆動するための回転磁界を形成する固定子及びその巻線
   とから成る電動機において、該電動機の回転子の回転に
   よって固定子側の巻線に生じる誘起電圧で回転子の回転
   状態を検出し、この回転状態の入力を基にして演算され
   た出力信号により固定子巻線への通電のタイミングを制
   御し固定子に回転磁界を得るようにした電動機の制御方
   法。 （２１４？許請求の範囲第１項における誘起電圧による
   回転子の回転状態の検出が固定子巻線に・供給される電
   源電圧の仮想中性点と、固定子巻線に生じる誘起電圧と
   を比較して得られる電気信号で行なわれている電動機の
   制御方法。