ブラシレスＤＣモータの駆動方法および駆動装置
【課題】 従来の２相１２０度通電進み励磁法に切り替え、負荷トルクに際しても起動することができるブラシレスＤＣモータの駆動方法および駆動装置を提供する。
【解決手段】 起動時及び低速回転時には、位置検出手段４１０，４２０，４３０から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子３００の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも最大トルクを発生できるように、３相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線２１０，２２０，２３０の通電を制御するとともに、所定の速度達成後には、前記位置検出手段４１０，４２０，４３０から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子３００の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも進み位相励磁できるように、２相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線２１０，２２０，２３０の通電を制御する方法。
【解決手段】 起動時及び低速回転時には、位置検出手段４１０，４２０，４３０から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子３００の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも最大トルクを発生できるように、３相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線２１０，２２０，２３０の通電を制御するとともに、所定の速度達成後には、前記位置検出手段４１０，４２０，４３０から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子３００の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも進み位相励磁できるように、２相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線２１０，２２０，２３０の通電を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスＤＣモータの駆動方法および駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来のブラシレスＤＣモータの構成を例示した概略図である。このモータ１０は、Ｕ相巻線２１、Ｖ相巻線２２およびＷ相巻線２３を有する固定子２０と、永久磁石形回転子３０とを備えた３相巻線永久磁石モータである。
Ｕ相巻線２１は、巻線方向が互いに逆である巻線２１ａ，２１ｂを固定子２０の周方向に隣接配置した構成を有し、Ｖ相巻線２２およびＷ相巻線２３も同様の構成を有する。
【０００３】
このモータ１０の回転子３０の周りには、該回転子３０の磁極位置を検出する３個の位置検出器４１，４２および４３が配設されている。これらの位置検出器４１，４２および４３は、固定子２０の各相巻線の誘起電圧が最大になった時の回転子３０の位置を検出するため、それぞれの出力が電気角で１２０°の位相差をもつようにその配設位置が選定されている。
【０００４】
図示していない駆動装置は、上記各位置検出器４１，４２，４３の出力に基づいて上記モータ１０を回転駆動する。図９および図１０は、上記モータ１０が時計方向および反時計方向に回転駆動される場合の前記各相巻線２１，２２，２３の誘起電圧ＶIU，ＶIV，ＶIW、各位置検出器４１，４２，４３から出力される回転子位置検出信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３および各相巻線２１，２２，２３に印加される電圧ＶU ，ＶV ，ＶW の波形を示している。
この波形図から明らかなように、従来のブラシレスＤＣモータ１０では、上記印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶWの位相が、それぞれ上記誘起電圧ＶIU，ＶIVおよびＶIWの位相とほぼ同じになる。
【０００５】
このような従来のブラシレスＤＣモータ１０では、相巻線２１，２２，２３の転流前後における該巻線の電流の変化が大きい。このような巻線電流の急激な変化は、モータ１０の半径方向に作用する電磁力に急激な変化を生じさせるので、該電磁力に起因するモータ騒音を増大させる。
また、周知のように、モータの各相巻線２１〜２３のインダクタンス成分のために、該相巻線に流れる電流が印加電圧に対して多少の遅れを生じ、これは、特に該印加電圧の周波数が上昇する高速駆動の場合にモータの運転効率を低下させる。
【０００６】
このような問題を解決するには、いわゆる進み位相励磁を実行すれば良い。そこで、モータ１０の固定子２０の円周方向に時計回り専用の位置検出器と反時計回り専用の位置検出器を設け、これらの位置検出器の出力に基づいて進み位相励磁を実現する方法が提案されている。
もちろん、この場合には、各回転方向専用の位置検出器が進み位相励磁可能な位置に配設され、回転子３０の回転方向に応じてそれらの位置検出器が切換え使用されることになる。
しかし、この方法は、位置検出器の配設個数が２倍になるので、モータと制御回路間の配線数が多くなる等の欠点がある。
【０００７】
そこで、ブラシレスＤＣモータの時計回り方向および反時計回り方向についての進み位相励磁を、位置検出器の数を増加することなく実現することが可能なブラシレスＤＣモータの駆動装置(特許文献１)を先に、提案した。
この特許文献１によると、モータの回転子が時計方向に回る場合には、相巻線には、それぞれ図１１に示すような波形の電圧ＶIU，ＶIV，ＶIWが誘起される。図示するように、誘起電圧ＶIVは誘起電圧ＶIUよりも電気角で１２０°位相が遅れ、また、誘起電圧ＶIWは誘起電圧ＶIVよりも電気角で１２０°位相が遅れている。
制御回路は、位置信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と、時計回りの回転方向を指令する入力指令とに基づき、時計方向の進み位相励磁を可能にする励磁シーケンスを生成し、その励磁シーケンスに従った図１１に示すような励磁信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力する。
出力回路の各スイッチング素子は、制御回路から出力される上記励磁信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬによって選択的にスイッチングされ、その結果、モータのＵ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線には、図１１に示す電圧ＶU ，ＶV およびＶW がそれぞれ印加される。
【０００８】
上記印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶW の位相は、それぞれ前記誘起電圧ＶIU，ＶIV，ＶIWの位相より約３０°進んでいる。したがって、モータは進み位相励磁されながら時計方向に回転されることになる。上記印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶWは、順次、電気角で１２０°位相が遅れるように、制御回路に基づいて出力回路の各スイッチング素子をＯＮし、印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶWを継続的に供給する。
【０００９】
図１２は、このときの、ロータ位置θに対するモータの起動トルクを示したもので、図１３は起動時トルクの発生原理を示したものである。各ロータ位置におけるトルクベクトルを示したもので、モータ発生トルクＴの最小値は最大値の半分しかないロータの位置によってトルク変動が大きいことが明らかである。図１３のベクトル図はロータ位置θに対するモータ発生トルクＴの軌跡を示したものである。ロータ位置（電気角）θが次の範囲にあるとき、０≦θ＜６０°、６０°≦θ＜１２０°、１２０°≦θ＜１８０°、１８０°≦θ＜２４０°、２４０°≦θ＜３００°、３００°≦θ＜３６０°、各トルクベクトルＴは、次の式になる。Ｔ＝ＴU−ＴV、Ｔ＝ＴU−ＴW、Ｔ＝ＴV−ＴW、Ｔ＝ＴV−ＴU、Ｔ＝ＴW−ＴU、Ｔ＝ＴW−ＴV、となる。図１３よりＴの最小値は最大値の半分しかなく、ロータ位置によって、トルク変動が大きいことが明らかである。
【特許文献１】特開２００２−１１２５７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように従来の進み励磁法ではモータ起動時のトルクの大きさはロータの位置によってばらつきが大きい、特に転流時のトルクが最大トルクの半分しかないので、負荷時のモータ起動ができない場合があるという問題点があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、起動時、双方向回転ともに最大なトルクを発生できるようにモータの回転指令とロータの位置情報により３相通電タイミング信号を生成し、固定子巻線の通電を制御するとともに、モータは所定の回転数になってから、従来の２相１２０度通電進み励磁法に切り替え、負荷トルクに際しても起動することができるブラシレスＤＣモータの駆動方法および駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するため、磁極のN極とS極がほぼ均一に分布する永久磁石形回転子と、３相固定子巻線の相間の位相差が電気的に１２０度である固定子と、この固定子のある相巻線の鎖交磁束が最大になる時、前記回転子のN極とS極の切り替え境界位置を基準位置０度とする場合、３個の位置検出器の一つは電気角θ=k*６０°(kは整数)の位置に設置され、残りの位置検出器は互いに電気角が６０°または１２０°ずれた位置に設置され、回転子の回転に伴い、位相差のある三つの位置信号を出力される位置検出手段を具備するモータを駆動するための方法であって、起動時及び低速回転時には、前記位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも最大トルクを発生できるように、３相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御するとともに、所定の速度達成後には、前記位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも進み位相励磁できるように、２相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御することにある。
また、本発明は、磁極のN極とS極がほぼ均一に分布する永久磁石形回転子と、３相固定子巻線の相間の位相差が電気的に１２０度である固定子と、この固定子のある相巻線の鎖交磁束が最大になる時、前記回転子のN極とS極の切り替え境界位置を基準位置０度とする場合、３個の位置検出器のうちの一つを、電気角θ=k*６０°(kは整数)の位置に設置し、残りの２つの位置検出器を互いに電気角が６０°または１２０°ずれた位置に設置し、回転子の回転に伴い、位相差のある三つの位置信号を出力される位置検出手段を具備するモータを駆動するための装置であって、起動時及び低速回転時には、前記位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて前記回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも最大トルク発生できるよう３相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御する制御手段と、所定の速度に達成後には、位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも進み位相励磁できるよう２相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御する制御手段を備えたことにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果としては、従来のモータに比べて、最小トルクが大幅に改善でき、より大きい負荷トルクでも起動が可能である。また、ロータ位置に対するモータトルクの変化が小さくなるので、モータがより滑らかに起動可能であり、トルク変動による振動や騒音も低減可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のブラシレスＤＣモータの駆動装置の実施形態を示すブロック図、図２は図１の出力回路、図３は、本発明に係るブラシレスＤＣモータの構成を例示した概略図である。
【００１５】
図１において、ブラシレスＤＣモータ１００は、Ｕ相巻線２１０、Ｖ相巻線２２０およびＷ相巻線２３０を有する固定子２００と、永久磁石形回転子３００とを備えた３相巻線永久磁石モータである。
ブラシレスＤＣモータ１００には、入力指令に基づいて出力する制御回路５００と、この制御回路５００の主力信号に従ってモータ１００に駆動電流を供給する出力回路６００が接続されている。ブラシレスＤＣモータ１００には、位置検出器４１０，４２０，４３０が設けられ、この位置検出器４１０，４２０，４３０によって検出された出力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が、制御回路５００にフィードバックされるものである。制御回路５００は、図示していないが、モータ１００の励磁シーケンスを実行するシーケンサを含み、上記位置検出器４１０，４２０，４３０の出力信号に基づいて上記励磁シーケンスに従った励磁信号を出力回路６００に出力する。
【００１６】
上記出力回路６００は、図２に示すように、直流電源６１０と、モータ１００の相巻線２１０〜２３０に接続された電力変換主回路６２０とを備えている。電力変換主回路６２０は、スイッチング素子としてのトランジスタＴ１，Ｔ４と、トランジスタＴ２，Ｔ５と、トランジスタＴ３，Ｔ６の各直列回路を互いに直流電源６１０に並列接続したもので、各トランジスタＴ１〜Ｔ６にはそれぞれダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ並列接続されている。トランジスタＴ１，Ｔ４と、トランジスタＴ２，Ｔ５と、トランジスタＴ３，Ｔ６の各中点は、それぞれブラシレスＤＣモータ１００のＵ相巻線２１０、Ｖ相巻線２２０およびＷ相巻線２３０に接続されている。
電力変換主回路６２０に設けられた各トランジスタＴ１〜Ｔ６は、前記制御回路５００から出力される励磁信号によって選択的に開閉され、これによって、上記巻線２１０〜２３０が上記励磁シーケンスに従って励磁される。
【００１７】
前記ブラシレスＤＣモータ１００の具体的な構成は、図３に示すように構成されている。
このブラシレスＤＣモータ１００において、Ｕ相巻線２１０、Ｖ相巻線２２０およびＷ相巻線２３０は相間の電気的位相差が１２０°であり、また、回転子３００の磁極はＮ極とＳ極がほぼ均一に分布している。
なお、隣接するＵ相巻線２１０ａ、２１０ｂは、互いの巻線方向が逆であり、同様に、隣接するＶ相巻線２２０ａ，２２０ｂおよびＷ相巻線２３０ａ，２３０ｂも互いの巻線方向が逆である。
【００１８】
このブラシレスＤＣモータ１００の回転子３００の周囲には、該回転子３００の磁極位置を検出する３個の前記位置検出器４１０，４２０および４３０が配設されている。なお、これらの位置検出器４１０，４２０および４３０としては、例えば、ホール効果磁気センサが適用される。
【００１９】
次に、上記位置検出器４１０，４２０および４３０の配設位置について説明する。
固定子２００の任意の相巻線に誘起される電圧（図４および図５の最上方に記載）は、回転子３００のＮ極とＳ極の境界がその相巻線の中間位置を通過するときにゼロになる。
すなわち、例えば、上記Ｎ極とＳ極の境界が固定子２００のＵ相巻線２１０の中間位置（巻線２１０ａ，２１０ｂの中間位置）を通過した時には、このＵ相巻線２１０の鎖交磁束が最大になるので、該巻線２１０の誘起電圧がゼロとなる。
【００２０】
上記位置検出器４１０は、任意の相巻線の誘起電圧がゼロになる位置を基準として、この基準位置から電気角θ＝ｋ・６０°（ｋ：整数）だけ離れた位置に配設される。
なお、図３のモータ１００の例では、Ｕ相巻線２１０の中間位置を基準とし、その基準位置から電気角θ＝０だけ離れた位置、つまり、上記基準位置と同じ位置に位置検出器４１０を配設している。
一方、前記第２の位置検出器４２０および第３の位置検出器４３０は、位置検出器４１０に対して電気角が１２０°ずれる位置、つまり、個々の出力信号の位相が位置検出器４１０の出力の位相に対して１２０°ずれる位置にそれぞれ配設されている。
【００２１】
上記位置検出器４１０，４２０，４３０の出力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、図１に示すように、制御回路５００にフィードバックされる。制御回路５００は、図示していないが、モータ１００の励磁シーケンスを実行するシーケンサを含み、上記位置検出器４１０，４２０，４３０の出力信号に基づいて上記励磁シーケンスに従った励磁信号を出力回路６００に出力する。
【００２２】
上記位置検出器４１０，４２０，４３０、制御回路５００、および出力回路６００は、本発明に係る駆動装置を構成している。
以下、この駆動装置の作用を図４および図５により詳細に説明する。図４は時計方向への回転時の波形を示し、図５は反時計方向への回転時の波形を示している。
モータ１００の回転子３００が時計方向に回る場合には、上記相巻線２１０，２２０，２３０には、それぞれ図４に示すような波形の電圧ＶIU，ＶIV，ＶIWが誘起される。図示するように、誘起電圧ＶIVは誘起電圧ＶIUよりも電気角で１２０°位相が遅れ、また、誘起電圧ＶIWは誘起電圧ＶIVよりも電気角で１２０°位相が遅れている。
【００２３】
一方、上記位置検出器４１０，４２０および４３０は、回転子３００の時計方向の回転に伴って磁極位置信号Ｈ１，Ｈ２およびＨ３を、互いに１２０度ずつずらして、発生する。
各位置検出器４１０，４２０および４３０は、それぞれ前述した位置に配設されている。それ故、上記位置信号Ｈ１，Ｈ２およびＨ３は、上記誘起電圧ＶIU，ＶIVおよびＶIWがゼロになるタイミングでレベル変化する３相信号であって、位置信号Ｈ２が位置信号Ｈ１より電気角で１２０°位相が遅れ、また、位置信号Ｈ３が位置信号Ｈ２より電気角で１２０°位相が遅れている。
【００２４】
前記制御回路５００は、位置信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と、時計回りの回転方向を指令する入力指令とに基づき、時計方向の進み位相励磁を可能にする励磁シーケンスを生成し、その励磁シーケンスに従った図４に示すような励磁信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力する。
【００２５】
前記出力回路６００の各スイッチング素子は、上記制御回路５００から出力される上記励磁信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬによって選択的にスイッチングされ、その結果、モータ１００のＵ相巻線２１０、Ｖ相巻線２２０およびＷ相巻線２３０には、図４に示す電圧ＶU ，ＶV およびＶW がそれぞれ印加される。
上記印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶW の位相は、それぞれ前記誘起電圧ＶIU，ＶIV，ＶIWの位相より約３０°進んでいる。したがって、モータ１００は進み位相励磁されながら時計方向に回転されることになる。上記印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶWは、順次、電気角で１２０°位相が遅れるように、制御回路５００に基づいて出力回路６００の各スイッチング素子をＯＮし、起動後、所定速度までは印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶWの３相全てを継続的に供給し、所定速度に達した後は図１１のように２相に印加電圧を供給する。
【００２６】
次に、モータ１００の回転子３００が反時計方向に回る場合には、前記相巻線２１０，２２０および２３０にそれぞれ図５に示すような波形の電圧ＶIU，ＶIVおよびＶIWが誘起される。この場合、誘起電圧ＶIVは誘起電圧ＶIWよりも電気角で１２０°位相が遅れ、また、誘起電圧ＶIUは誘起電圧ＶIVよりも電気角で１２０°位相が遅れる。
【００２７】
一方、位置検出器４１０，４２０および４３０は、位置信号Ｈ１，Ｈ２およびＨ３をそれぞれ発生する。この位置信号Ｈ１，Ｈ２およびＨ３は、それぞれ上記誘起電圧ＶIU，ＶIVおよびＶIWがゼロになるタイミングでレベル変化するので、位置信号Ｈ２が位置信号Ｈ３より電気角で１２０°位相が遅れ、また、位置信号Ｈ１が位置信号Ｈ２より電気角で１２０°位相が遅れている。
【００２８】
前記制御回路５００は、上記位置信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と、反時計回りの回転方向を指令する入力指令とに基づき、反時計方向の進み位相励磁を可能にする励磁シーケンスを生成し、その励磁シーケンスに従った図５に示す励磁信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力する。
【００２９】
図２に示す出力回路６００の各スイッチング素子は、上記制御回路５００から出力される上記励磁信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬによって選択的にスイッチングされ、その結果、モータ１００のＵ相巻線２１０、Ｖ相巻線２２０およびＷ相巻線２３０には、図４に示す電圧ＶU ，ＶV およびＶW がそれぞれ印加される。
上記印加電圧ＶU ，ＶV およびＶW の位相は、図６に示すように、それぞれ前記誘起電圧ＶIU，ＶIVおよびＶIWの位相に応じて滑らかなトルク曲線を描くことができる。
このときの起動時トルクの発生原理を図７で説明すると、合成トルクベクトルを３０度遅らせて３相励磁で実現可能である。図７のベクトル図は、起動時のロータ位置θに対するモータ発生トルクＴの軌跡を示したものである。ロータ位置（電気角）θが次の範囲にあるとき、０≦θ＜６０°のときＴ＝ＴUW―V、６０°≦θ＜１２０°のときＴ＝ＴU―VW、１２０°≦θ＜１８０°のときＴ＝ＴUV―W、１８０°≦θ＜２４０°のときＴ＝ＴV―UW、２４０°≦θ＜３００°のときＴ＝ＴVW―U、３００°≦θ＜３６０°のときＴ＝ＴW―UV、となり、三相励磁トルクベクトルは、次の式になる。
【００３０】
ＴUW―V＝ＴU+ＴW−ＴV（電流はＵ，Ｗ相からＶ相に流れる。）
ＴU―VW＝ＴU−ＴV−ＴW（電流はＵ相からＶ，Ｗ相に流れる。）
ＴUV―W＝ＴU+ＴV−ＴW（電流はＵ，Ｖ相からＷ相に流れる。）
ＴV―UW＝ＴV−ＴU−ＴW（電流はＶ相からＵ，Ｗ相に流れる。）
ＴVW―U＝ＴV+ＴW−ＴU（電流はＶ，Ｗ相からＵ相に流れる。）
ＴW―UV＝ＴW−ＴU−ＴV（電流はＷ相からＵ，Ｖ相に流れる。）
モータ発生トルクは、図７に示すように、最小値が最大値の８６．６％になり、トルク変動は従来の励磁方法に比べて大幅に改善しているのが明らかである。
【００３１】
以上の説明から明らかなように、上記実施形態に係る駆動方法によれば、所定の速度になるまで、３相励磁を行いその後は２相励磁で駆動するので、従来の２相励磁モータの制御方法に比べて、最小起動トルクが大幅に改善でき、より大きい負荷トルクでも起動が可能となる。ロータ位置に対するモータトルクの変化が小さくなるので、モータ１００をより滑らかに起動することができるとともに、トルク変動による振動や騒音も低減することができる。
さらに、モータ１００が時計方向、反時計方向のいずれの方向に回転する場合でも、３個の磁極位置検出器４１０〜４３０の出力に基づいて滑らかな位相励磁を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るブラシレスＤＣモータの駆動装置の実施形態を例示したブロック図である。
【図２】出力回路の構成を例示した結線図である。
【図３】ブラシレスＤＣモータの構成を例示した模式図である。
【図４】図３のモータが時計方向回転する場合の各主要部分の波形を示す波形図である。
【図５】図３のモータが反時計方向回転する場合の各主要部分の波形を示す波形図である。
【図６】本発明に係るブラシレスＤＣモータの駆動方法におけるモータの起動時のロータ位置対モータトルクの特性を示す波形図である。
【図７】本発明に係るブラシレスＤＣモータの駆動方法におけるモータの起動時のトルク発生原理を示すベクトル図である。
【図８】従来のブラシレスＤＣモータの構成を例示した概略図である。
【図９】図８のモータが時計方向回転する場合の各主要部分の波形を示す波形図である。
【図１０】図８のモータが反時計方向回転する場合の各主要部分の波形を示す波形図である。
【図１１】従来のブラシレスＤＣモータの構成を例示した模式図である。
【図１２】従来のロータ位置θに対する３０度進み励磁モータの起動トルクを示す波形図である。
【図１３】従来の起動時トルクの発生原理を示すベクトル図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００ ブラシレスＤＣモータ
２００ 固定子
２１０ Ｕ相巻線
２２０ Ｖ相巻線
２３０ Ｗ相巻線
３００ 永久磁石形回転子
４１０，４２０，４３０ 位置検出器(位置検出手段)
５００ 制御回路
６００ 出力回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスＤＣモータの駆動方法および駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来のブラシレスＤＣモータの構成を例示した概略図である。このモータ１０は、Ｕ相巻線２１、Ｖ相巻線２２およびＷ相巻線２３を有する固定子２０と、永久磁石形回転子３０とを備えた３相巻線永久磁石モータである。
Ｕ相巻線２１は、巻線方向が互いに逆である巻線２１ａ，２１ｂを固定子２０の周方向に隣接配置した構成を有し、Ｖ相巻線２２およびＷ相巻線２３も同様の構成を有する。
【０００３】
このモータ１０の回転子３０の周りには、該回転子３０の磁極位置を検出する３個の位置検出器４１，４２および４３が配設されている。これらの位置検出器４１，４２および４３は、固定子２０の各相巻線の誘起電圧が最大になった時の回転子３０の位置を検出するため、それぞれの出力が電気角で１２０°の位相差をもつようにその配設位置が選定されている。
【０００４】
図示していない駆動装置は、上記各位置検出器４１，４２，４３の出力に基づいて上記モータ１０を回転駆動する。図９および図１０は、上記モータ１０が時計方向および反時計方向に回転駆動される場合の前記各相巻線２１，２２，２３の誘起電圧ＶIU，ＶIV，ＶIW、各位置検出器４１，４２，４３から出力される回転子位置検出信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３および各相巻線２１，２２，２３に印加される電圧ＶU ，ＶV ，ＶW の波形を示している。
この波形図から明らかなように、従来のブラシレスＤＣモータ１０では、上記印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶWの位相が、それぞれ上記誘起電圧ＶIU，ＶIVおよびＶIWの位相とほぼ同じになる。
【０００５】
このような従来のブラシレスＤＣモータ１０では、相巻線２１，２２，２３の転流前後における該巻線の電流の変化が大きい。このような巻線電流の急激な変化は、モータ１０の半径方向に作用する電磁力に急激な変化を生じさせるので、該電磁力に起因するモータ騒音を増大させる。
また、周知のように、モータの各相巻線２１〜２３のインダクタンス成分のために、該相巻線に流れる電流が印加電圧に対して多少の遅れを生じ、これは、特に該印加電圧の周波数が上昇する高速駆動の場合にモータの運転効率を低下させる。
【０００６】
このような問題を解決するには、いわゆる進み位相励磁を実行すれば良い。そこで、モータ１０の固定子２０の円周方向に時計回り専用の位置検出器と反時計回り専用の位置検出器を設け、これらの位置検出器の出力に基づいて進み位相励磁を実現する方法が提案されている。
もちろん、この場合には、各回転方向専用の位置検出器が進み位相励磁可能な位置に配設され、回転子３０の回転方向に応じてそれらの位置検出器が切換え使用されることになる。
しかし、この方法は、位置検出器の配設個数が２倍になるので、モータと制御回路間の配線数が多くなる等の欠点がある。
【０００７】
そこで、ブラシレスＤＣモータの時計回り方向および反時計回り方向についての進み位相励磁を、位置検出器の数を増加することなく実現することが可能なブラシレスＤＣモータの駆動装置(特許文献１)を先に、提案した。
この特許文献１によると、モータの回転子が時計方向に回る場合には、相巻線には、それぞれ図１１に示すような波形の電圧ＶIU，ＶIV，ＶIWが誘起される。図示するように、誘起電圧ＶIVは誘起電圧ＶIUよりも電気角で１２０°位相が遅れ、また、誘起電圧ＶIWは誘起電圧ＶIVよりも電気角で１２０°位相が遅れている。
制御回路は、位置信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と、時計回りの回転方向を指令する入力指令とに基づき、時計方向の進み位相励磁を可能にする励磁シーケンスを生成し、その励磁シーケンスに従った図１１に示すような励磁信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力する。
出力回路の各スイッチング素子は、制御回路から出力される上記励磁信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬによって選択的にスイッチングされ、その結果、モータのＵ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線には、図１１に示す電圧ＶU ，ＶV およびＶW がそれぞれ印加される。
【０００８】
上記印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶW の位相は、それぞれ前記誘起電圧ＶIU，ＶIV，ＶIWの位相より約３０°進んでいる。したがって、モータは進み位相励磁されながら時計方向に回転されることになる。上記印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶWは、順次、電気角で１２０°位相が遅れるように、制御回路に基づいて出力回路の各スイッチング素子をＯＮし、印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶWを継続的に供給する。
【０００９】
図１２は、このときの、ロータ位置θに対するモータの起動トルクを示したもので、図１３は起動時トルクの発生原理を示したものである。各ロータ位置におけるトルクベクトルを示したもので、モータ発生トルクＴの最小値は最大値の半分しかないロータの位置によってトルク変動が大きいことが明らかである。図１３のベクトル図はロータ位置θに対するモータ発生トルクＴの軌跡を示したものである。ロータ位置（電気角）θが次の範囲にあるとき、０≦θ＜６０°、６０°≦θ＜１２０°、１２０°≦θ＜１８０°、１８０°≦θ＜２４０°、２４０°≦θ＜３００°、３００°≦θ＜３６０°、各トルクベクトルＴは、次の式になる。Ｔ＝ＴU−ＴV、Ｔ＝ＴU−ＴW、Ｔ＝ＴV−ＴW、Ｔ＝ＴV−ＴU、Ｔ＝ＴW−ＴU、Ｔ＝ＴW−ＴV、となる。図１３よりＴの最小値は最大値の半分しかなく、ロータ位置によって、トルク変動が大きいことが明らかである。
【特許文献１】特開２００２−１１２５７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように従来の進み励磁法ではモータ起動時のトルクの大きさはロータの位置によってばらつきが大きい、特に転流時のトルクが最大トルクの半分しかないので、負荷時のモータ起動ができない場合があるという問題点があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、起動時、双方向回転ともに最大なトルクを発生できるようにモータの回転指令とロータの位置情報により３相通電タイミング信号を生成し、固定子巻線の通電を制御するとともに、モータは所定の回転数になってから、従来の２相１２０度通電進み励磁法に切り替え、負荷トルクに際しても起動することができるブラシレスＤＣモータの駆動方法および駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するため、磁極のN極とS極がほぼ均一に分布する永久磁石形回転子と、３相固定子巻線の相間の位相差が電気的に１２０度である固定子と、この固定子のある相巻線の鎖交磁束が最大になる時、前記回転子のN極とS極の切り替え境界位置を基準位置０度とする場合、３個の位置検出器の一つは電気角θ=k*６０°(kは整数)の位置に設置され、残りの位置検出器は互いに電気角が６０°または１２０°ずれた位置に設置され、回転子の回転に伴い、位相差のある三つの位置信号を出力される位置検出手段を具備するモータを駆動するための方法であって、起動時及び低速回転時には、前記位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも最大トルクを発生できるように、３相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御するとともに、所定の速度達成後には、前記位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも進み位相励磁できるように、２相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御することにある。
また、本発明は、磁極のN極とS極がほぼ均一に分布する永久磁石形回転子と、３相固定子巻線の相間の位相差が電気的に１２０度である固定子と、この固定子のある相巻線の鎖交磁束が最大になる時、前記回転子のN極とS極の切り替え境界位置を基準位置０度とする場合、３個の位置検出器のうちの一つを、電気角θ=k*６０°(kは整数)の位置に設置し、残りの２つの位置検出器を互いに電気角が６０°または１２０°ずれた位置に設置し、回転子の回転に伴い、位相差のある三つの位置信号を出力される位置検出手段を具備するモータを駆動するための装置であって、起動時及び低速回転時には、前記位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて前記回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも最大トルク発生できるよう３相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御する制御手段と、所定の速度に達成後には、位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも進み位相励磁できるよう２相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御する制御手段を備えたことにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果としては、従来のモータに比べて、最小トルクが大幅に改善でき、より大きい負荷トルクでも起動が可能である。また、ロータ位置に対するモータトルクの変化が小さくなるので、モータがより滑らかに起動可能であり、トルク変動による振動や騒音も低減可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のブラシレスＤＣモータの駆動装置の実施形態を示すブロック図、図２は図１の出力回路、図３は、本発明に係るブラシレスＤＣモータの構成を例示した概略図である。
【００１５】
図１において、ブラシレスＤＣモータ１００は、Ｕ相巻線２１０、Ｖ相巻線２２０およびＷ相巻線２３０を有する固定子２００と、永久磁石形回転子３００とを備えた３相巻線永久磁石モータである。
ブラシレスＤＣモータ１００には、入力指令に基づいて出力する制御回路５００と、この制御回路５００の主力信号に従ってモータ１００に駆動電流を供給する出力回路６００が接続されている。ブラシレスＤＣモータ１００には、位置検出器４１０，４２０，４３０が設けられ、この位置検出器４１０，４２０，４３０によって検出された出力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が、制御回路５００にフィードバックされるものである。制御回路５００は、図示していないが、モータ１００の励磁シーケンスを実行するシーケンサを含み、上記位置検出器４１０，４２０，４３０の出力信号に基づいて上記励磁シーケンスに従った励磁信号を出力回路６００に出力する。
【００１６】
上記出力回路６００は、図２に示すように、直流電源６１０と、モータ１００の相巻線２１０〜２３０に接続された電力変換主回路６２０とを備えている。電力変換主回路６２０は、スイッチング素子としてのトランジスタＴ１，Ｔ４と、トランジスタＴ２，Ｔ５と、トランジスタＴ３，Ｔ６の各直列回路を互いに直流電源６１０に並列接続したもので、各トランジスタＴ１〜Ｔ６にはそれぞれダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ並列接続されている。トランジスタＴ１，Ｔ４と、トランジスタＴ２，Ｔ５と、トランジスタＴ３，Ｔ６の各中点は、それぞれブラシレスＤＣモータ１００のＵ相巻線２１０、Ｖ相巻線２２０およびＷ相巻線２３０に接続されている。
電力変換主回路６２０に設けられた各トランジスタＴ１〜Ｔ６は、前記制御回路５００から出力される励磁信号によって選択的に開閉され、これによって、上記巻線２１０〜２３０が上記励磁シーケンスに従って励磁される。
【００１７】
前記ブラシレスＤＣモータ１００の具体的な構成は、図３に示すように構成されている。
このブラシレスＤＣモータ１００において、Ｕ相巻線２１０、Ｖ相巻線２２０およびＷ相巻線２３０は相間の電気的位相差が１２０°であり、また、回転子３００の磁極はＮ極とＳ極がほぼ均一に分布している。
なお、隣接するＵ相巻線２１０ａ、２１０ｂは、互いの巻線方向が逆であり、同様に、隣接するＶ相巻線２２０ａ，２２０ｂおよびＷ相巻線２３０ａ，２３０ｂも互いの巻線方向が逆である。
【００１８】
このブラシレスＤＣモータ１００の回転子３００の周囲には、該回転子３００の磁極位置を検出する３個の前記位置検出器４１０，４２０および４３０が配設されている。なお、これらの位置検出器４１０，４２０および４３０としては、例えば、ホール効果磁気センサが適用される。
【００１９】
次に、上記位置検出器４１０，４２０および４３０の配設位置について説明する。
固定子２００の任意の相巻線に誘起される電圧（図４および図５の最上方に記載）は、回転子３００のＮ極とＳ極の境界がその相巻線の中間位置を通過するときにゼロになる。
すなわち、例えば、上記Ｎ極とＳ極の境界が固定子２００のＵ相巻線２１０の中間位置（巻線２１０ａ，２１０ｂの中間位置）を通過した時には、このＵ相巻線２１０の鎖交磁束が最大になるので、該巻線２１０の誘起電圧がゼロとなる。
【００２０】
上記位置検出器４１０は、任意の相巻線の誘起電圧がゼロになる位置を基準として、この基準位置から電気角θ＝ｋ・６０°（ｋ：整数）だけ離れた位置に配設される。
なお、図３のモータ１００の例では、Ｕ相巻線２１０の中間位置を基準とし、その基準位置から電気角θ＝０だけ離れた位置、つまり、上記基準位置と同じ位置に位置検出器４１０を配設している。
一方、前記第２の位置検出器４２０および第３の位置検出器４３０は、位置検出器４１０に対して電気角が１２０°ずれる位置、つまり、個々の出力信号の位相が位置検出器４１０の出力の位相に対して１２０°ずれる位置にそれぞれ配設されている。
【００２１】
上記位置検出器４１０，４２０，４３０の出力信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、図１に示すように、制御回路５００にフィードバックされる。制御回路５００は、図示していないが、モータ１００の励磁シーケンスを実行するシーケンサを含み、上記位置検出器４１０，４２０，４３０の出力信号に基づいて上記励磁シーケンスに従った励磁信号を出力回路６００に出力する。
【００２２】
上記位置検出器４１０，４２０，４３０、制御回路５００、および出力回路６００は、本発明に係る駆動装置を構成している。
以下、この駆動装置の作用を図４および図５により詳細に説明する。図４は時計方向への回転時の波形を示し、図５は反時計方向への回転時の波形を示している。
モータ１００の回転子３００が時計方向に回る場合には、上記相巻線２１０，２２０，２３０には、それぞれ図４に示すような波形の電圧ＶIU，ＶIV，ＶIWが誘起される。図示するように、誘起電圧ＶIVは誘起電圧ＶIUよりも電気角で１２０°位相が遅れ、また、誘起電圧ＶIWは誘起電圧ＶIVよりも電気角で１２０°位相が遅れている。
【００２３】
一方、上記位置検出器４１０，４２０および４３０は、回転子３００の時計方向の回転に伴って磁極位置信号Ｈ１，Ｈ２およびＨ３を、互いに１２０度ずつずらして、発生する。
各位置検出器４１０，４２０および４３０は、それぞれ前述した位置に配設されている。それ故、上記位置信号Ｈ１，Ｈ２およびＨ３は、上記誘起電圧ＶIU，ＶIVおよびＶIWがゼロになるタイミングでレベル変化する３相信号であって、位置信号Ｈ２が位置信号Ｈ１より電気角で１２０°位相が遅れ、また、位置信号Ｈ３が位置信号Ｈ２より電気角で１２０°位相が遅れている。
【００２４】
前記制御回路５００は、位置信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と、時計回りの回転方向を指令する入力指令とに基づき、時計方向の進み位相励磁を可能にする励磁シーケンスを生成し、その励磁シーケンスに従った図４に示すような励磁信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力する。
【００２５】
前記出力回路６００の各スイッチング素子は、上記制御回路５００から出力される上記励磁信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬによって選択的にスイッチングされ、その結果、モータ１００のＵ相巻線２１０、Ｖ相巻線２２０およびＷ相巻線２３０には、図４に示す電圧ＶU ，ＶV およびＶW がそれぞれ印加される。
上記印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶW の位相は、それぞれ前記誘起電圧ＶIU，ＶIV，ＶIWの位相より約３０°進んでいる。したがって、モータ１００は進み位相励磁されながら時計方向に回転されることになる。上記印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶWは、順次、電気角で１２０°位相が遅れるように、制御回路５００に基づいて出力回路６００の各スイッチング素子をＯＮし、起動後、所定速度までは印加電圧ＶU ，ＶVおよびＶWの３相全てを継続的に供給し、所定速度に達した後は図１１のように２相に印加電圧を供給する。
【００２６】
次に、モータ１００の回転子３００が反時計方向に回る場合には、前記相巻線２１０，２２０および２３０にそれぞれ図５に示すような波形の電圧ＶIU，ＶIVおよびＶIWが誘起される。この場合、誘起電圧ＶIVは誘起電圧ＶIWよりも電気角で１２０°位相が遅れ、また、誘起電圧ＶIUは誘起電圧ＶIVよりも電気角で１２０°位相が遅れる。
【００２７】
一方、位置検出器４１０，４２０および４３０は、位置信号Ｈ１，Ｈ２およびＨ３をそれぞれ発生する。この位置信号Ｈ１，Ｈ２およびＨ３は、それぞれ上記誘起電圧ＶIU，ＶIVおよびＶIWがゼロになるタイミングでレベル変化するので、位置信号Ｈ２が位置信号Ｈ３より電気角で１２０°位相が遅れ、また、位置信号Ｈ１が位置信号Ｈ２より電気角で１２０°位相が遅れている。
【００２８】
前記制御回路５００は、上記位置信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と、反時計回りの回転方向を指令する入力指令とに基づき、反時計方向の進み位相励磁を可能にする励磁シーケンスを生成し、その励磁シーケンスに従った図５に示す励磁信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力する。
【００２９】
図２に示す出力回路６００の各スイッチング素子は、上記制御回路５００から出力される上記励磁信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬによって選択的にスイッチングされ、その結果、モータ１００のＵ相巻線２１０、Ｖ相巻線２２０およびＷ相巻線２３０には、図４に示す電圧ＶU ，ＶV およびＶW がそれぞれ印加される。
上記印加電圧ＶU ，ＶV およびＶW の位相は、図６に示すように、それぞれ前記誘起電圧ＶIU，ＶIVおよびＶIWの位相に応じて滑らかなトルク曲線を描くことができる。
このときの起動時トルクの発生原理を図７で説明すると、合成トルクベクトルを３０度遅らせて３相励磁で実現可能である。図７のベクトル図は、起動時のロータ位置θに対するモータ発生トルクＴの軌跡を示したものである。ロータ位置（電気角）θが次の範囲にあるとき、０≦θ＜６０°のときＴ＝ＴUW―V、６０°≦θ＜１２０°のときＴ＝ＴU―VW、１２０°≦θ＜１８０°のときＴ＝ＴUV―W、１８０°≦θ＜２４０°のときＴ＝ＴV―UW、２４０°≦θ＜３００°のときＴ＝ＴVW―U、３００°≦θ＜３６０°のときＴ＝ＴW―UV、となり、三相励磁トルクベクトルは、次の式になる。
【００３０】
ＴUW―V＝ＴU+ＴW−ＴV（電流はＵ，Ｗ相からＶ相に流れる。）
ＴU―VW＝ＴU−ＴV−ＴW（電流はＵ相からＶ，Ｗ相に流れる。）
ＴUV―W＝ＴU+ＴV−ＴW（電流はＵ，Ｖ相からＷ相に流れる。）
ＴV―UW＝ＴV−ＴU−ＴW（電流はＶ相からＵ，Ｗ相に流れる。）
ＴVW―U＝ＴV+ＴW−ＴU（電流はＶ，Ｗ相からＵ相に流れる。）
ＴW―UV＝ＴW−ＴU−ＴV（電流はＷ相からＵ，Ｖ相に流れる。）
モータ発生トルクは、図７に示すように、最小値が最大値の８６．６％になり、トルク変動は従来の励磁方法に比べて大幅に改善しているのが明らかである。
【００３１】
以上の説明から明らかなように、上記実施形態に係る駆動方法によれば、所定の速度になるまで、３相励磁を行いその後は２相励磁で駆動するので、従来の２相励磁モータの制御方法に比べて、最小起動トルクが大幅に改善でき、より大きい負荷トルクでも起動が可能となる。ロータ位置に対するモータトルクの変化が小さくなるので、モータ１００をより滑らかに起動することができるとともに、トルク変動による振動や騒音も低減することができる。
さらに、モータ１００が時計方向、反時計方向のいずれの方向に回転する場合でも、３個の磁極位置検出器４１０〜４３０の出力に基づいて滑らかな位相励磁を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るブラシレスＤＣモータの駆動装置の実施形態を例示したブロック図である。
【図２】出力回路の構成を例示した結線図である。
【図３】ブラシレスＤＣモータの構成を例示した模式図である。
【図４】図３のモータが時計方向回転する場合の各主要部分の波形を示す波形図である。
【図５】図３のモータが反時計方向回転する場合の各主要部分の波形を示す波形図である。
【図６】本発明に係るブラシレスＤＣモータの駆動方法におけるモータの起動時のロータ位置対モータトルクの特性を示す波形図である。
【図７】本発明に係るブラシレスＤＣモータの駆動方法におけるモータの起動時のトルク発生原理を示すベクトル図である。
【図８】従来のブラシレスＤＣモータの構成を例示した概略図である。
【図９】図８のモータが時計方向回転する場合の各主要部分の波形を示す波形図である。
【図１０】図８のモータが反時計方向回転する場合の各主要部分の波形を示す波形図である。
【図１１】従来のブラシレスＤＣモータの構成を例示した模式図である。
【図１２】従来のロータ位置θに対する３０度進み励磁モータの起動トルクを示す波形図である。
【図１３】従来の起動時トルクの発生原理を示すベクトル図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００ ブラシレスＤＣモータ
２００ 固定子
２１０ Ｕ相巻線
２２０ Ｖ相巻線
２３０ Ｗ相巻線
３００ 永久磁石形回転子
４１０，４２０，４３０ 位置検出器(位置検出手段)
５００ 制御回路
６００ 出力回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極のN極とS極がほぼ均一に分布する永久磁石形回転子と、３相固定子巻線の相間の位相差が電気的に１２０度である固定子と、この固定子のある相巻線の鎖交磁束が最大になる時、前記回転子のN極とS極の切り替え境界位置を基準位置０度とする場合、３個の位置検出器の一つは電気角θ=k*６０°(kは整数)の位置に設置され、残りの位置検出器は互いに電気角が６０°または１２０°ずれた位置に設置され、回転子の回転に伴い、位相差のある三つの位置信号を出力される位置検出手段を具備するモータを駆動するための方法であって、起動時及び低速回転時には、前記位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも最大トルクを発生できるように、３相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御するとともに、所定の速度達成後には、前記位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも進み位相励磁できるように、２相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御することを特徴とするブラシレスDCモータの駆動方法。
【請求項２】
磁極のN極とS極がほぼ均一に分布する永久磁石形回転子と、３相固定子巻線の相間の位相差が電気的に１２０度である固定子と、この固定子のある相巻線の鎖交磁束が最大になる時、前記回転子のN極とS極の切り替え境界位置を基準位置０度とする場合、３個の位置検出器のうちの一つを、電気角θ=k*６０°(kは整数)の位置に設置し、残りの２つの位置検出器を互いに電気角が６０°または１２０°ずれた位置に設置し、回転子の回転に伴い、位相差のある三つの位置信号を出力される位置検出手段を具備するモータを駆動するための装置であって、起動時及び低速回転時には、前記位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて前記回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも最大トルク発生できるよう３相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御する制御手段と、所定の速度に達成後には、位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも進み位相励磁できるよう２相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御する制御手段を備えたことを特徴とするブラシレスDCモータの駆動装置。
【請求項１】
磁極のN極とS極がほぼ均一に分布する永久磁石形回転子と、３相固定子巻線の相間の位相差が電気的に１２０度である固定子と、この固定子のある相巻線の鎖交磁束が最大になる時、前記回転子のN極とS極の切り替え境界位置を基準位置０度とする場合、３個の位置検出器の一つは電気角θ=k*６０°(kは整数)の位置に設置され、残りの位置検出器は互いに電気角が６０°または１２０°ずれた位置に設置され、回転子の回転に伴い、位相差のある三つの位置信号を出力される位置検出手段を具備するモータを駆動するための方法であって、起動時及び低速回転時には、前記位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも最大トルクを発生できるように、３相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御するとともに、所定の速度達成後には、前記位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも進み位相励磁できるように、２相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御することを特徴とするブラシレスDCモータの駆動方法。
【請求項２】
磁極のN極とS極がほぼ均一に分布する永久磁石形回転子と、３相固定子巻線の相間の位相差が電気的に１２０度である固定子と、この固定子のある相巻線の鎖交磁束が最大になる時、前記回転子のN極とS極の切り替え境界位置を基準位置０度とする場合、３個の位置検出器のうちの一つを、電気角θ=k*６０°(kは整数)の位置に設置し、残りの２つの位置検出器を互いに電気角が６０°または１２０°ずれた位置に設置し、回転子の回転に伴い、位相差のある三つの位置信号を出力される位置検出手段を具備するモータを駆動するための装置であって、起動時及び低速回転時には、前記位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて前記回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも最大トルク発生できるよう３相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御する制御手段と、所定の速度に達成後には、位置検出手段から出力された位置信号及び運転指令に基づいて回転子の時計方向或いは反時計方向の回転のどちらの回転方向にも進み位相励磁できるよう２相通電タイミング信号を生成して、固定子巻線の通電を制御する制御手段を備えたことを特徴とするブラシレスDCモータの駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−１８７１３３（Ｐ２００６−１８７１３３Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７８６３１（Ｐ２００４−３７８６３１）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００１０３７９２）オリエンタルモーター株式会社 (150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００１０３７９２）オリエンタルモーター株式会社 (150)
【Ｆターム（参考）】
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