JP2001258287A - モータ駆動装置及び集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が簡単なセンサレス駆動方式によってモ
ータを駆動することができるモータ駆動装置及び、その
駆動装置の構成要素を集積化した集積回路装置を提供す
る。 【解決手段】 周波数指令決定部６により、位相比較部
８によって比較される電圧位相信号ＰＶの位相と電流極
性信号ＰＩの位相とが一致するように周波数指令ＦＩが
決定し、その周波数指令ＦＩに基づいて正弦波状の通電
信号Ｄｕ〜Ｄｗを形成する。そして、それらの通電信号
Ｄｕ〜Ｄｗに基づき、インバータ主回路３を介してモー
タ４の各相巻線に電圧を出力するフィードバック制御に
より、モータ４の各相巻線に印加される電圧と各相巻線
に流れる電流との位相差を略ゼロとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧指令及び周波
数指令に基づき形成される正弦波状の通電信号に基づい
て、モータの複数の巻線に電圧を出力するモータ駆動装
置に関する。

【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に、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、これをインバータ等のモータ駆動
装置によって駆動することが行われている。

【０００３】そして、モータの駆動時に発生する振動や
騒音の低減を目的として、正弦波状の通電信号に基づい
てモータを駆動する正弦波駆動方式や、低コスト化や小
形化を目的として、ロータの回転位置を検出するための
位置センサを使用することなくモータを駆動可能とした
センサレス駆動方式が駆動装置に適用されている。

【０００４】上記２つの駆動方式を共に採用した従来技
術として、例えば、特開平３−１５５３９３号公報に開
示されているものがある。これは、直流電流を特定のタ
イミングで検出することでモータの入力側における力率
を判定し、その判定した力率に基づいて電圧指令或いは
周波数指令を変化させることで、力率が最大となるよう
に制御するものである。

【０００５】また、特開平１０−２８５９８２号公報に
は、モータの巻線に流れる電流の位相を検出し、その検
出した電流位相に基づいてロータの回転位置を演算し、
モータの効率が最大となるように周波数指令を制御する
ものが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
技術では、高速のＡ／Ｄ変換器が必要となり、後者の技
術では、データテーブルと演算を行う構成要素が必要と
なるため、ファンモータなどに使用される小形のモータ
に適用するには、駆動装置が複雑となってしまうという
問題がある。

【０００７】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、構成が簡単なセンサレス駆動方式に
よってモータを駆動することができるモータ駆動装置及
び、その駆動装置の構成要素を集積化した集積回路装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１または２記載の
モータの駆動装置は、電圧指令及び周波数指令に基づき
正弦波状の通電信号を形成する通電信号形成手段を備
え、前記通電信号に基づいて、直流母線と出力端子との
間に接続され並列にダイオードを有する正側及び負側ス
イッチング素子を介してモータの複数の巻線に電圧を出
力するものにおいて、前記モータの巻線に流れる電流の
極性を検出し、電流極性信号を出力する電流極性検出手
段と、前記通電信号と前記電流極性信号との位相を比較
する位相比較手段と、この位相比較手段によって比較さ
れる位相が一致するように、前記周波数指令を決定する
周波数指令決定手段（請求項１）または前記電圧指令を
決定する電圧指令決定手段（請求項２）とを有すること
を特徴とする。

【０００９】斯様に構成すれば、周波数指令決定手段
（請求項１）または電圧指令決定手段（請求項２）によ
り、位相比較手段によって比較される通電信号と電流極
性信号との位相が一致するように周波数指令（請求項
１）または電圧指令（請求項２）が決定され、それらの
指令に基づいて正弦波状の通電信号が形成される。そし
て、その通電信号に基づき正側及び負側スイッチング素
子を介してモータの巻線に電圧が出力されるので、フィ
ードバック制御により、モータの巻線に印加される電圧
と巻線に流れる電流との位相差が略ゼロとなる。

【００１０】即ち、センサレス駆動方式により正弦波状
の通電信号を形成してモータを低振動且つ高効率で駆動
することができる。そして、これらは簡単なハードウエ
アと簡単な演算によって実現することが可能であるか
ら、構成を簡単にすることができる。

【００１１】この場合、請求項３または４に記載したよ
うに、電流極性検出手段を、正側若しくは負側スイッチ
ング素子に流れる電流の有無を検出することで（請求項
３）、または、正側若しくは負側スイッチング素子に並
列に接続されたダイオードに流れる電流の有無を検出す
ることで（請求項４）電流の極性を検出するように構成
すると良い。斯様に構成すれば、巻線電流の電流値を直
接検出する必要がない。また、位相比較手段は、２値デ
ータとして得られる巻線電流の極性と通電信号とに基づ
いて位相の比較を容易に行うことができる。従って、構
成をより簡単にすることができる。

【００１２】請求項５または６記載の集積回路装置は、
請求項１または２記載のモータの駆動装置に使用され、
少なくとも、通電信号形成手段，電流極性検出手段，位
相比較手段及び周波数指令決定手段（請求項５）または
電圧指令決定手段（請求項６）を集積して構成したこと
を特徴とする。斯様に構成すれば、上述した作用をなす
主たる構成要素を集積化することで、全体を小形に構成
することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例につい
て、図１乃至図８を参照して説明する。図１において、
直流電源部１は、具体的には図示しないが、交流電源を
全波整流する整流回路，リアクトルや平滑用コンデンサ
などで構成されており、その出力端子は、正，負側直流
母線２ａ，２ｂを介してインバータ主回路３の電源入力
端子に接続されている。

【００１４】インバータ主回路３は、正，負側直流母線
２ａ，２ｂ間に３相ブリッジ接続されたＩＧＢＴ・Ｔ１
乃至Ｔ６と、各ＩＧＢＴ・Ｔ１乃至Ｔ６に夫々逆並列に
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３の出力端子
３ｕ，３ｖ，３ｗは、例えば３相のブラシレスモータ
（以下、単にモータと称す）４でスター結線がされた各
相巻線（図示せず）に接続されている。

【００１５】従って、インバータ主回路３において、Ｉ
ＧＢＴ・Ｔ１乃至Ｔ３が正側スイッチング素子に相当
し、ＩＧＢＴ・Ｔ４乃至Ｔ６が負側スイッチング素子に
相当する。

【００１６】通電信号形成部（通電信号形成手段）５
は、外部より与えられる電圧指令ＶＩと周波数指令決定
部（周波数指令決定手段）６より与えられる周波数指令
ＦＩとに基づいて、正弦波状の通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄ
ｗを形成してＰＷＭ回路７に出力するようになってい
る。

【００１７】通電信号形成部５の内部構成について、以
下に述べる。クロック発生器５ａは、周波数指令ＦＩ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５ｂに与えられるようにな
っている。カウンタ５ｂ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ＲＯＭ５ｃに出力するようになっている。

【００１８】ＲＯＭ５ｃ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５ｂ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５ｄ
に出力されるようになっている。レベル信号発生器５ｄ
は、ＲＯＭ５ｃから与えられた通電信号のレベルデータ
に電圧指令ＶＩ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度，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ＰＷＭ回路７に夫々出力するようになっている（図
４（ａ）参照）。

【００１９】また、通電信号形成部５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レベル，ローレベルの
反転を繰返す通電位相信号ＰＶを形成して（図４（ｂ）
参照）位相比較部（位相比較手段）８に出力するように
なっている。位相比較部８は、マイクロコンピュータな
どを中心として構成されている。

【００２０】ＰＷＭ回路７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、フォトカプラなどで構
成される図示しない駆動回路を介してＩＧＢＴ・Ｔ１乃
至Ｔ３，Ｔ４乃至Ｔ６にゲート信号を出力するようにな
っている。作用の詳細は後述する。

【００２１】電流極性検出部１０は、インバータ主回路
３において流れるＵ，Ｖ，Ｗ各相電流の極性を検出し、
それらを論理合成して電流極性信号ＰＩを形成すると、
位相比較部８に出力するようになっている。

【００２２】図２は、Ｕ相に関する電流極性検出回路
（電流極性検出手段）１０ｕの詳細な電気的構成を示す
ものである。図２において、駆動回路は、駆動信号Ｄun
がハイレベルの場合はＩＧＢＴ・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がローレベルの場合は、ＩＧＢ
Ｔ・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を与えるものである。

【００２３】ＩＧＢＴ・Ｔ４のエミッタと直流母線２ｂ
との間には、抵抗１１ｕが介挿されている。そして、Ｉ
ＧＢＴ・Ｔ４のエミッタと抵抗１１ｕとの共通接続点は
コンパレータ１２ｕの非反転入力端子に接続され、抵抗
１１ｕと直流母線２ｂとの共通接続点はコンパレータ１
２ｕの反転入力端子に接続されている。コンパレータ１
２ｕの出力端子は、ラッチ回路１３ｕの入力端子Ｄに接
続されている。また、駆動回路の出力端子は、ラッチ回
路１３ｕの入力端子ckに接続されており、ゲート信号を
与えるようになっている。

【００２４】このラッチ回路１３ｕ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１３ｕ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Ｐiuを
出力するようになっている。

【００２５】以上、抵抗１１ｕ，コンパレータ１２ｕ，
ラッチ回路１３ｕにより電流極性検出回路１０ｕを構成
している。尚、Ｖ相及びＷ相についても、電流極性検出
回路１０ｖ，１０ｗが全く同様に構成されており、夫々
電流極性信号Ｐiv及びＰiwを出力するようになってい
る。また、通電信号形成部５，周波数指令決定部６，Ｐ
ＷＭ回路７，位相比較部８及び電流極性検出部１０は、
ワンチップの集積回路装置１４として構成されている。

【００２６】次に、本実施例の作用について図３乃至図
８をも参照して説明する。電圧指令ＶＩは、図３に示す
ように初期値ゼロから単調増加する信号として与えられ
る。そして、所定時間の経過後に電圧指令ＶＩは一定と
なる。また、周波数指令決定部６によって供給される周
波数指令ＦＩの初期値は、極めて低い値が設定されてい
る。通電信号形成部５は、電圧指令ＶＩ及び周波数指令
ＦＩを受けて、図４（ａ）に示す三相の正弦波状通電信
号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを出力する。

【００２７】この場合、通電信号の電圧振幅及び周波数
は、電圧指令ＶＩ及び周波数指令ＦＩによって夫々決定
される。即ち、周波数指令ＦＩ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、そのレベルデータに電圧指令ＶＩを乗じて
通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを形成する。また、通電信号
形成部５は、通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの何れかのゼロ
クロス点において変化する電圧位相信号ＰＶを出力する
（図４（ｂ）参照）。

【００２８】ＰＷＭ回路７は、通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄ
ｗが与えられると、正側，負側の通電信号Ｄup乃至Ｄw
p，Ｄun乃至Ｄwnを作成し、駆動回路は、これらの通電
信号に基づき正側，負側のゲート信号をＩＧＢＴ・Ｔ１
乃至Ｔ３，Ｔ４乃至Ｔ６に出力する。インバータ主回路
３は、それらのゲート信号に応じて直流電源部１より供
給される電源電圧をモータ４の各相巻線に印加する。す
ると、各相巻線には、当初は極低周波数で且つ低いレベ
ルの正弦波電圧が通電されて、モータ４は回転を開始す
る。

【００２９】モータ４の回転が開始されると、電流極性
検出部１０が動作する。この時の電流極性検出回路１０
ｕの作用を以下に説明する。図５（ａ）及び（ｂ）は、
正側及び負側の通電信号Ｄup及びＤun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５（ｃ）参照）。

【００３０】Ｕ相電流ｉｕの極性が負の場合、ＩＧＢＴ
・Ｔ４にコレクタ電流が流れ、抵抗１１ｕには、コンパ
レータ１２ｕ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５
（ｄ）参照）。よって、コンパレータ１２ｕの出力信号
は、ゲート信号（通電信号Ｄun）がハイレベルとなるの
に伴ってハイレベルとなる。

【００３１】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、ゲート信号（通電信号Ｄup）のオフタイミング（ロ
ーレベル）で流れるので、抵抗１１ｕには、コンパレー
タ１２ｕの反転入力端子の電位が高くなる方向に流れて
（図５（ｄ）参照）、コンパレータ１２ｕの出力信号は
常にローレベルとなる（図５（ｅ）参照）。

【００３２】そして、ラッチ回路１３ｕの反転出力端子
Ｑ＊は、コンパレータ１２ｕから与えられる信号をゲー
ト信号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Ｐiu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５（ｆ）参照）。尚、Ｖ相及び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
Ｐiv，Ｐiwが電流極性信号Ｐiuと共に、図６（ｂ）に示
すように出力される。

【００３３】合成回路１０Ｓは、電流極性信号Ｐiu，Ｐ
iv，Ｐiwを論理合成（演算）することにより（即ち、何
れか二相のレベルがハイであればハイレベルとなるよう
に）電気角６０度毎に変化する電流極性信号ＰＩを出力
する（図６（ｃ）参照）。

【００３４】ここで、図７は、位相比較部８による制御
内容のフローチャートである。位相比較部８は、先ず、
電圧位相信号ＰＶまたは電流極性信号ＰＩの何れかのエ
ッジを検出するまで待機し（ステップＳ１）、何れかの
エッジを検出すると（「ＹＥＳ」へ移行）、タイマによ
る計時をスタートさせる（ステップＳ２）。次に、ステ
ップＳ１において検出された信号のエッジが、電流極性
信号ＰＩのエッジであるか否かを判断し（ステップＳ
３）、信号ＰＩのエッジであれば（「ＹＥＳ」へ移行）
続いて電圧位相信号ＰＶのエッジを検出するまで待機す
る（ステップＳ４）。

【００３５】そして、ステップＳ４において電圧位相信
号ＰＶのエッジを検出すると（「ＹＥＳ」へ移行）、位
相比較部８は、タイマによる計時をストップさせて（ス
テップＳ５）その時点でのタイマ値を（Ｐ＋）として読
出し（ステップＳ６）、そのタイマ値（Ｐ＋）に応じて
位相差信号ＰＣを設定する（ステップＳ７）。以上のプ
ロセスをタイミングチャートとして表したものが図８の
前半部分であり、電圧位相信号ＰＶの位相に対する電流
極性信号ＰＩの位相が進んでいる場合である。

【００３６】一方、ステップＳ３において、ステップＳ
１で検出された信号のエッジが電圧位相信号ＰＶのエッ
ジである場合は（「ＮＯ」へ移行）、続いて電流極性信
号ＰＩのエッジを検出するまで待機する（ステップＳ
８）。

【００３７】そして、ステップＳ８において電流極性信
号ＰＩのエッジを検出すると（「ＹＥＳ」へ移行）、位
相比較部８は、同様にタイマによる計時をストップさせ
て（ステップＳ９）その時点でのタイマ値を（Ｐ−）と
して読出し（ステップＳ１０）、そのタイマ値（Ｐ−）
に応じて位相差信号ＰＣを設定する（ステップＳ７）。
以上のプロセスが図８の後半部分であり、電圧位相信号
ＰＶの位相に対する電流極性信号ＰＩの位相が遅れてい
る場合である。

【００３８】以上の処理によって、通電信号Ｄｕ〜Ｄｗ
の位相が巻線電流ｉｕ〜ｉｗの位相よりも遅れている場
合、位相差信号ＰＣは正の値に設定され、逆に遅れてい
る場合は、位相差信号ＰＣは負の値に設定される。

【００３９】周波数指令決定部６は、位相比較部８より
与えられる位相差信号ＰＣから、次式によって周波数指
令ＦＩを決定する。 ＦＩ＝ＦＩ−Ｋ×ＰＣ …（１） 尚、Ｋはゲイン調整用の定数である。

【００４０】即ち、電圧位相信号ＰＶの位相に対する電
流極性信号ＰＩの位相が進んでいる場合、周波数指令Ｆ
Ｉは減少するように作用し、逆に、電流極性信号ＰＩの
位相が遅れている場合は、周波数指令ＦＩは増加するよ
うに作用する。このようなフィードバック制御により、
電圧位相信号ＰＶの位相と電流極性信号ＰＩの位相とは
最終的に一致するようになる。また、電圧指令ＶＩの変
化やモータ４の負荷トルクの変動などにより、両者の位
相に一時的に差が生じた場合も、同様の作用によって位
相差がキャンセルされるように作用する。

【００４１】以上のように本実施例によれば、周波数指
令決定部６により、位相比較部８によって比較される電
圧位相信号ＰＶの位相と電流極性信号ＰＩの位相とが一
致するように周波数指令ＦＩが決定され、その周波数指
令ＦＩに基づいて正弦波状の通電信号Ｄｕ〜Ｄｗを形成
し、それらの通電信号Ｄｕ〜Ｄｗに基づき、インバータ
主回路３を介してモータ４の巻線に電圧を出力するフィ
ードバック制御により、モータ４の巻線に印加される電
圧と巻線に流れる電流との位相差を略ゼロとするように
した。

【００４２】即ち、センサレス駆動方式により正弦波状
の通電信号Ｄｕ〜Ｄｗを形成してモータ４を低振動且つ
高効率で駆動することができる。そして、これらは簡単
なハードウエアと簡単な演算によって実現することが可
能であるから、構成を簡単にすることができる。

【００４３】また、電流極性検出回路１０を、ＩＧＢＴ
・Ｔ４乃至Ｔ６に流れる電流の有無を検出して電流の極
性を検出するように構成したので、巻線電流ｉｕ〜ｉｗ
の電流値を直接検出する必要がない。また、位相比較部
８は、２値データとして得られる巻線電流の極性と通電
信号とに基づいて位相の比較を容易に行うことができ
る。従って、構成を一層簡単にすることができる。

【００４４】更に、通電信号形成部５，周波数指令決定
部６，ＰＷＭ回路７，位相比較部８及び電流極性検出回
路１０をワンチップの集積回路装置１４として構成した
ので全体を小形に構成することができる。

【００４５】図９及び図１０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。第２実施例では、第１実施例における周波数指令決
定部６に代えて、電圧指令決定部（電圧指令決定手段）
１５が配置されている。

【００４６】また、通電信号形成部５には、外部より周
波数指令ＦＩが供給されると共に、電圧指令決定部１５
より電圧指令ＶＩが供給されるようになっている。そし
て、通電信号形成部５，ＰＷＭ回路７，位相比較部８，
電流極性検出回路１０及び電圧指令決定部１５は、ワン
チップの集積回路装置１６として構成されている。その
他の構成は第１実施例と同様である。

【００４７】次に、第２実施例の作用について図１０を
も参照して説明する。外部より与えられる周波数指令Ｆ
Ｉは、図１０に示すように、低い周波数の初期値から単
調増加して、所定時間の経過後に一定値となるように変
化する。また、電圧指令決定部１５により供給される電
圧指令ＶＩの初期値は、極めて低い値が設定されてい
る。そして、通電信号形成部５Ａは、電圧指令ＶＩ及び
周波数指令ＦＩを受けて、第１実施例と同様に、図４
（ａ）に示す三相の正弦波状通電信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗ
を出力する。

【００４８】以降の作用は、位相比較部８により位相差
信号ＰＣが形成出力されるところまでは第１実施例と同
様である。そして、電圧指令決定部１５は、位相比較部
８より与えられる位相差信号ＰＣから、次式によって電
圧指令ＶＩを決定する。 ＶＩ＝ＶＩ−Ｋ×ＰＣ …（２） 尚、Ｋはゲイン調整用の定数である。

【００４９】即ち、電圧位相信号ＰＶの位相に対する電
流極性信号ＰＩの位相が進んでいる場合、電圧指令ＶＩ
は減少するように作用し、逆に、電流極性信号ＰＩの位
相が遅れている場合は、電圧指令ＶＩは増加するように
作用する。従って、第１実施例と同様に、電圧位相信号
ＰＶの位相と電流極性信号ＰＩの位相とは最終的に一致
するようになる。

【００５０】以上のように第２実施例によれば、電圧指
令決定部１５により、位相比較部８によって比較される
電圧位相信号ＰＶの位相と電流極性信号ＰＩの位相とが
一致するように電圧指令ＶＩが決定され、その電圧指令
ＶＩに基づいて正弦波状の通電信号Ｄｕ〜Ｄｗを形成
し、インバータ主回路３を介してモータ４の巻線４ｕ〜
４ｗに電圧を出力するようにしたので、第１実施例と同
様の効果が得られる。

【００５１】また、通電信号形成部５，ＰＷＭ回路７，
位相比較部８，電流極性検出回路１０及び電圧指令決定
部１５をワンチップの集積回路装置１６として構成した
ので全体を小形に構成することができる。

【００５２】図１１及び図１２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。図１１は、図２相当図の一部を示すものであり、
第１実施例の電流極性検出回路１０ｕにおけるＩＧＢＴ
・Ｔ４のエミッタと直流母線２ｂとの間には、抵抗１１
ｕに代えて、互いに逆並列接続されたダイオード１７
ａ，１７ｂが配置されている。その他の構成は第１実施
例と同様であり、以て、電流極性検出回路（電流極性検
出手段）１０Ａｕが構成されている。また、Ｖ相及びＷ
相についても電流極性検出回路が同様に構成され、合成
回路１０Ｓと共に電流極性検出部１０Ａが構成されてい
る。

【００５３】図１２は、図５相当のタイミングチャート
である。即ち、図１２（ｄ）に示すように、Ｕ相電流ｉ
ｕの極性が負の場合、ＩＧＢＴ・Ｔ４にコレクタ電流が
流れるのでダイオード１７ａに順方向の電流ｉunが流
れ、ダイオード１７ａの両端の電圧は順方向電圧とな
り、コンパレータ１２ｕ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。よって、コンパレータ
１２ｕの出力信号は、ゲート信号（通電信号Ｄun）がハ
イレベルとなるのに伴ってハイレベルとなる（図１２
（ｅ）参照）。

【００５４】また、Ｕ相電流ｉｕの極性が正の場合は、
ダイオードＤ４の順方向電流が通電信号Ｄupのオフタイ
ミングで流れるので、ダイオード１７ｂに順方向の電流
ｉupが流れ、コンパレータ１２ｕの反転入力端子の電位
が高くなる。従って、コンパレータ１２ｕの出力信号は
常にローレベルとなる。従って、電流極性信号Ｐiuは、
第１実施例と全く同様に出力される。以上のように構成
された第３実施例によっても、第１実施例と同様の効果
を得ることができる。

【００５５】図１３及び図１４は本発明の第４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。図１３は、図１１と同様に図２相当図の一部を示
すものであり、第１実施例におけるインバータ主回路２
の負側のＩＧＢＴ・Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６の代わりに、電流
検出機能を有したＭＯＳ形でｎチャネルのＦＥＴ（例え
ば商品名ＩＲＣ８４０）１８（負側スイッチング素子，
図１３ではＵ相のみ示す）によって構成されたインバー
タ主回路１９が配置されている。このＦＥＴ１８の電流
検出端子には、自身に流れるソース電流に比例した検出
電流が流れるようになっている。

【００５６】ＦＥＴ１８の電流検出端子と直流母線２ｂ
との間には、抵抗２０が介挿されている。そして、ＦＥ
Ｔ１８の電流検出端子と抵抗２０との共通接続点はコン
パレータ１２ｕの非反転入力端子に接続され、抵抗２０
と直流母線２ｂとの共通接続点はコンパレータ１２ｕの
反転入力端子に接続されている。その他は第１実施例と
同様の構成である。以上に示した、抵抗２０，コンパレ
ータ１２ｕ，ラッチ回路２０ｕによって電流極性検出回
路（電流極性検出手段）２１ｕが構成されている。尚、
Ｖ相及びＷ相についても電流極性検出回路が全く同様に
構成されており、合成回路１０Ｓと共に電流極性検出部
２１が構成されている。

【００５７】次に、第４実施例の作用について説明す
る。抵抗２０には、Ｕ相電流ｉｕの極性が負の場合に、
ＦＥＴ１８のソース電流Ｉsoに比例した検出電流Ｉdeが
流れる。すると、抵抗２０ｕにはその検出電流Ｉdeに応
じた端子電圧が発生し、コンパレータ１２ｕの非反転入
力端子の電位は反転入力端子の電位よりも高くなり、コ
ンパレータ１２ｕの出力信号は、ゲート信号（通電信号
Ｄun）がハイレベルとなるのに伴ってハイレベルとな
る。また、Ｕ相電流ｉｕの極性が正の場合、検出電流Ｉ
deは流れないので（図１４（ｄ）参照）、コンパレータ
１２ｕの出力信号は常にローレベルとなる。よって、以
降の回路の動作は第１実施例と同様であり、電流極性信
号Ｐiuは、第１実施例と全く同様に出力される。

【００５８】以上のように第４実施例によれば、電流極
性検出回路２１ｕは、ＦＥＴ１８の電流検出端子と直流
母線２ｂとの間に介挿した抵抗２０及びコンパレータ１
２ｕによってＦＥＴ１８に流れるソース電流Ｉsoを検出
して相電流ｉｕの極性を判定するようにしたので、第１
実施例と同様の効果が得られる。

【００５９】図１５及び図１６は、本発明の第５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、以下異なる部分のみ説明する。
第５実施例では、電流極性検出回路（電流極性検出手
段）２２ｕは、第１実施例における電流極性検出回路１
０ｕの代わりにインバータ主回路３のＩＧＢＴ・Ｔ４側
に設けられている。

【００６０】抵抗１１ｕの両端に対して、コンパレータ
２３ｕの非反転，反転入力端子は第１実施例のコンパレ
ータ１２ｕとは逆に接続されている。また、ネガティブ
エッジトリガのラッチ回路１３ｕに代えて、ポジティブ
エッジトリガのラッチ回路２４ｕが配置されており、そ
の出力端子Ｑから極性検出信号Ｐiuが出力されるように
なっている。その他は第１実施例と同様の構成である。
尚、Ｖ相及びＷ相についても、電流極性検出回路が全く
同様に構成されて夫々極性検出信号Ｐiv及びＰiwを出力
するようになっており、合成回路１０Ｓと共に電流極性
検出部２２を構成している。

【００６１】次に、第５実施例の作用について図１６を
も参照して説明する。Ｕ相電流ｉｕの極性が負の場合、
抵抗１１ｕに流れる電流ｉunは、コンパレータ２３ｕの
反転入力端子の電位が非反転入力端子の電位よりも高く
なる方向に流れる（図１６（ｄ）参照）。よって、コン
パレータ２３ｕの出力信号は常にローレベルとなる（図
１６（ｅ）参照）。

【００６２】また、Ｕ相電流ｉｕの極性が正でトランジ
スタＴ１がオフの場合、電流ｉupは、図１５に示すよう
に、ダイオードＤ４の順方向、即ち、コンパレータ２３
ｕの非反転入力端子の電位が高くなる方向に流れるの
で、コンパレータ２３ｕの出力信号はゲート信号（通電
信号Ｄun）がハイレベルとなる（ダイオードＤ４に順方
向電流が流れる）のに伴ってハイレベルとなる。

【００６３】そして、ラッチ回路２４ｕの出力端子Ｑ
は、コンパレータ２３ｕから与えられる信号を、ゲート
信号（通電信号Ｄun）の立上りでラッチして出力するの
で、極性検出信号Ｐiu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１６（ｆ）参照）。尚、Ｖ相及びＷ相についても電
流極性検出回路は全く同様に作用する。

【００６４】以上のように第５実施例によれば、電流極
性検出回路２２ｕは、抵抗１１ｕ及びコンパレータ２３
ｕによって、ＩＧＢＴ・Ｔ１のオフタイミングにおいて
ダイオードＤ４に流れる順方向電流を検出することによ
り相電流ｉｕの極性を判定するようにしたので、第１実
施例と同様の効果が得られる。

【００６５】図１７及び図１８は本発明の第６実施例を
示すものであり、第５実施例と同一部分には同一符号を
付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。Ｕ
相に関する電流極性検出回路（電流極性検出手段）２５
ｕの電気的構成を示す図１７においては、抵抗１１ｕは
除かれており、コンパレータ２６ｕの非反転入力端子は
ＩＧＢＴ・Ｔ４のエミッタに接続され、反転入力端子は
抵抗２７ｕを介してＩＧＢＴ・Ｔ４のコレクタ（出力端
子３ｕ）に接続されている。

【００６６】また、コンパレータ２６ｕの非反転，反転
入力端子間には、抵抗２８ｕが接続されている。その他
は第３実施例と同様の構成である。即ち、抵抗２７ｕ及
び２８ｕは、ＩＧＢＴ・Ｔ４のコレクタ電圧を分圧する
ものである。そして、Ｖ相及びＷ相についても電流極性
検出回路が同様に構成されており、合成回路１０Ｓと共
に電流極性検出部２５を構成している。

【００６７】次に、第４実施例の作用について説明す
る。Ｕ相電流ｉｕの極性が負でＩＧＢＴ・Ｔ４がオンの
場合、コンパレータ２６ｕの入力については、出力端子
３ｕ，抵抗２７ｕ，抵抗２８ｕ，直流母線２ｂの経路で
電流が流れるので、抵抗２７ｕ及び２８ｕにより分圧さ
れたコレクタ電圧の極性は正であり（図１８（ｄ），Ｐ
Ａ参照）、コンパレータ２６ｕの反転入力端子の電位が
高い。従って、コンパレータ２６ｕの出力信号はローレ
ベルである。

【００６８】そして、Ｕ相電流ｉｕの極性が正でＩＧＢ
Ｔ・Ｔ１がオフの場合にダイオードＤ４に順方向電流が
流れる時は、上記の場合とは逆に、直流母線２ｂ，抵抗
２８ｕ，抵抗２７ｕ，出力端子３ｕの経路で電流が流れ
るので、抵抗２７ｕ及び２８ｕによる分圧電位の極性は
負であり（図１８（ｄ），ＰＢ参照）、コンパレータ２
６ｕの非反転入力端子の電位が高い。従って、コンパレ
ータ２６ｕの出力信号はハイレベルとなる。

【００６９】結果として、コンパレータ２６ｕの出力信
号は、第５実施例の場合と同様のタイミングで変化する
ので、ＩＧＢＴ・Ｔ１のオフタイミングにおいてダイオ
ードＤ４に流れる順方向電流を検出することにより相電
流ｉｕの極性を検出することになる。従って、第１実施
例と同様の効果が得られる。

【００７０】尚、上記各実施例においては、電流極性検
出信号Ｐiuは、ゲート信号Ｇunの立下がり若しくは立上
がりに同期して出力されるため、電流の真のゼロクロス
点とは最大でＰＷＭ信号の周期分だけタイミングにずれ
が生じるが、ＰＷＭ信号の周期は各相電流ｉｕの周期に
比して十分短いため動作に影響はない。

【００７１】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、以下のような変形ま
たは拡張が可能である。電流極性検出回路１０等を三相
分設けて、各処理を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４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
低に応じて処理を行う回数を変化させても良い。また、
集積回路装置１４，１６に、インバータ主回路３を加え
て構成しても良い。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。正側のＩＧＢＴ・Ｔ１乃至Ｔ３の側に、電流極性検
出手段を設けても良い。第１乃至第４実施例において、
ラッチ回路１３ｕ若しくはラッチ回路２６ｕ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、通電信号Ｄun，Ｄvn及びＤwnなどＩＧＢ
Ｔ・Ｔ４でオン，オフのタイミングを得られる信号であ
れば何でも良い。

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のモータ駆動
装置によれば、周波数指令決定手段または電圧指令決定
手段により、位相比較手段によって比較される通電信号
と電流極性信号との位相が一致するように周波数指令ま
たは電圧指令が決定され、それらの指令に基づいて正弦
波状の通電信号が形成される。そして、その通電信号に
基づき正側及び負側スイッチング素子を介してモータの
巻線に電圧が出力されるので、フィードバック制御によ
り、モータの巻線に印加される電圧と巻線に流れる電流
との位相差が略ゼロとなる。従って、センサレス駆動方
式により正弦波状の通電信号を形成してモータを低振動
且つ高効率で駆動することができる。そして、これらは
簡単なハードウエアと簡単な演算によって実現すること
が可能であるから、構成を簡単にすることができる。

【００７２】また、本発明の集積回路装置によれば、少
なくとも、通電信号形成手段，電流極性検出手段，位相
比較手段及び周波数指令決定手段または電圧指令決定手
段を集積して構成するので、上述した作用をなす主たる
構成要素を集積化することで、全体を小形に構成するこ
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】外部より与えられる電圧指令を時間関数として
示す図

【図４】通電信号形成部が出力する信号波形と電圧位相
信号との位相関係を示す図

【図５】電流極性検出回路のタイミングチャート

【図６】モータの巻線電流と電流極性信号との位相関係
を示す図

【図７】位相比較部の処理内容を示すフローチャート

【図８】位相比較部の処理内容を説明するタイミングチ
ャート

【図９】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図１０】外部より与えられる周波数指令を時間関数と
して示す図

【図１１】本発明の第３実施例を示す、一部のみを示す
図２相当図

【図１２】図５相当図

【図１３】本発明の第４実施例を示す図１１相当図

【図１４】図５相当図

【図１５】本発明の第５実施例を示す図２相当図

【図１６】図５相当図

【図１７】本発明の第６実施例を示す図２相当図

【図１８】図５相当図

【符号の説明】

Ｔ１乃至Ｔ３はＩＧＢＴ（正側スイッチング素子）、Ｔ
４乃至Ｔ６はＩＧＢＴ（負側スイッチング素子）、Ｄ１
乃至Ｄ６はダイオード、２ａ及び２ｂは直流母線、３は
インバータ主回路、３ｕ，３ｖ，３ｗは出力端子、４は
ブラシレスモータ、５，５Ａは通電信号形成部（通電信
号形成手段）、６は周波数指令決定部（周波数指令決定
手段）、８は位相比較部（位相比較手段）、１０ｕは電
流極性検出回路（電流極性検出手段）、１０Ａｕは電流
極性検出回路（電流極性検出手段）、１４は集積回路装
置、１５は電圧指令決定部（電圧指令決定手段）、１６
は集積回路装置、２１ｕ，２２ｕ及び２５ｕは電流極性
検出回路（電流極性検出手段）を示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧指令及び周波数指令に基づき正弦波
   状の通電信号を形成する通電信号形成手段を備え、前記
   通電信号に基づいて、直流母線と出力端子との間に接続
   され並列にダイオードを有する正側及び負側スイッチン
   グ素子を介してモータの複数の巻線に電圧を出力するモ
   ータ駆動装置において、 前記モータの巻線に流れる電流の極性を検出し、電流極
   性信号を出力する電流極性検出手段と、 前記通電信号と前記電流極性信号との位相を比較する位
   相比較手段と、 この位相比較手段によって比較される位相が一致するよ
   うに、前記周波数指令を決定する周波数指令決定手段と
   を有することを特徴とするモータの駆動装置。
2. 【請求項２】 電圧指令及び周波数指令に基づき通電信
   号を形成し、前記通電信号に基づいて、直流母線と出力
   端子との間に接続され並列にダイオードを有する正側及
   び負側スイッチング素子を介してモータの複数の巻線に
   電圧を出力するモータ駆動装置において、 前記モータの巻線に流れる電流の極性を検出し、電流極
   性信号を出力する電流極性検出手段と、 前記通電信号と前記電流極性信号との位相を比較する位
   相比較手段と、 この位相比較手段によって比較される位相が一致するよ
   うに、前記電圧指令を決定する電圧指令決定手段とを有
   することを特徴とするモータの駆動装置。
3. 【請求項３】 電流極性検出手段は、正側若しくは負側
   スイッチング素子に流れる電流の有無を検出することに
   より電流の極性を検出することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載のモータ駆動装置。
4. 【請求項４】 電流極性検出手段は、正側若しくは負側
   スイッチング素子に並列に接続されたダイオードに流れ
   る電流の有無を検出することにより電流の極性を検出す
   ることを特徴とする請求項１または２記載のモータ駆動
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のモータ駆動装置に使用さ
   れ、少なくとも、通電信号形成手段，電流極性検出手
   段，位相比較手段及び周波数指令決定手段を集積して構
   成したことを特徴とする集積回路装置。
6. 【請求項６】 請求項２記載のモータ駆動装置に使用さ
   れ、少なくとも、通電信号形成手段，電流極性検出手
   段，位相比較手段及び電圧指令決定手段を集積して構成
   したことを特徴とする集積回路装置。