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JP3230757B2 - 三相dcブラシレスモータ - Google Patents

三相dcブラシレスモータ

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Publication number
JP3230757B2
JP3230757B2 JP35074891A JP35074891A JP3230757B2 JP 3230757 B2 JP3230757 B2 JP 3230757B2 JP 35074891 A JP35074891 A JP 35074891A JP 35074891 A JP35074891 A JP 35074891A JP 3230757 B2 JP3230757 B2 JP 3230757B2
Authority
JP
Japan
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current
phase
rotor
detecting
magnetic pole
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JP35074891A
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English (en)
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JPH05168277A (ja
Inventor
賢二 山崎
均 石嶺
紳一郎 片桐
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Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Mechatronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Shibaura Mechatronics Corp filed Critical Shibaura Mechatronics Corp
Priority to JP35074891A priority Critical patent/JP3230757B2/ja
Publication of JPH05168277A publication Critical patent/JPH05168277A/ja
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  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータ部のスイッ
チング素子を回転子磁極位置に基づいて制御し、電機子
巻線の電流および相を切換える三相DCブラシレスモー
タに関するものである。
【0002】
【従来の技術および発明の背景】従来の三相DCブラシ
レスモータは、図2に示す構成を持つ。この図で符号1
0は直流電源、12はトランジスタ三相ブリッジ回路か
らなるインバータ部、14は回転子、16(16a、1
6b、16c)は固定子である三相電機子巻線である。
回転子は永久磁石を内蔵するクローポール形またはくし
形の塊状回転子であり、界磁となるものである。
【0003】インバータ部12は、電源10の+側に接
続された3個の入力側スイッチング素子としてのトラン
ジスタTr1、Tr2、Tr3と、電源10の−側に接続され
た3個の出力側スイッチング素子としてのトランジスタ
r4、Tr5、Tr6とを持つ。各トランジスタTr1〜Tr6
には逆並列にフライホイーリング用のダイオードD1
5が接続されている。
【0004】対をなすトランジスタTr1とTr4、Tr2
r5、Tr3とTr6の接続点は、3相電機子巻線16a〜
16cの一端に接続されている。各巻線16a〜16c
の他端は相互に接続され、結局スター接続の電機子巻線
16が形成される。
【0005】18は回転子磁極位置検出器であり、回転
子14に直結された永久磁石板20と、これを囲むよう
に等間隔に配置された3つの磁気センサ22と、これら
センサ22の出力に基づいて回転子14の磁極位置を判
別する分配器24とを有する。
【0006】26は制御部であり、分配器24が出力す
る回転子磁極位置を示す信号に基づいて、トランジスタ
r1〜Tr3を選択的にオン・オフすると共に、速度指令
に基づいてトランジスタTr4〜Tr6のいずれかを選択し
てチョッピング制御する。ここに外部の機器から供給さ
れる速度指令1V1と、制御部26からフィードバック
される速度信号Vとの差(V1−V)=V2が、速度指令
2V2として制御部26に入力される。
【0007】この制御部26は、ドライバ28、30に
よって入力側トランジスタTr1〜Tr3と、出力側トラン
ジスタTr4〜Tr6とを別々に制御する。すなわち入力側
トランジスタTr1〜Tr3は、所定の回転子磁極位置の範
囲内ではオンまたはオフ状態に保持されるようにオン・
オフ制御される。出力側トランジスタTr4〜Tr6は速度
指令V3に対応したデューティー比となるように、例え
ばPWM(パルス幅制御)方式によりチョッピング制御
される。
【0008】ここにオン・オフ制御あるいはチョッピン
グ制御されるトランジスタTr1〜Tr6は、回転子磁極位
置の変化によって順番に変わるのは勿論である。この結
果電機子巻線16は回転磁界を発生させ、回転子14を
回転させるものである。
【0009】
【従来技術の問題点】このように構成されるモータにお
いて、回転子14に外力が加って強制的に逆転される場
合がありうる。例えば空調機器の外部ユニットの送風フ
ァン駆動用にこのモータを使用した場合には、外気の風
がこのファンを逆方向に駆動してモータを逆転させるこ
とが起こる。この逆転によりモータは発電機として機能
し、電機子巻線16に逆極性の誘起電圧を発生する。
【0010】この時にチョッピング制御される側のトラ
ンジスタTr4〜Tr6が全てオフあるいはオフに近い状態
であると、例えばトランジスタTr1がオンの時には、誘
起電圧により巻線16aに電流i1が流れ、この電流i1
は巻線16bと16cの電流i2、i3に分かれてダイオ
ードD2、D3に流れるように還流する。
【0011】オン・オフ制御されるトランジスタTr1
r3は、オン期間が重ならないように回転子磁極位置に
同期して順番にオンとなるように制御されているからで
ある。この誘起電圧が大きいと、ダイオードD1〜D3
るいはトランジスタTr1〜Tr3を破壊するおそれがあっ
た。
【0012】また前記のような経路で電流i1、i2、i
3が流れている時にトランジスタTr1がオフになると、
このオフになる瞬間に巻線16の誘導成分によりこの電
流i1に相当する電流がダイオードD4を通して電源10
の負極から流れることになり、巻線16による回生エネ
ルギーがダイオードD4を通して放出される。またト
ンジスタT r4 〜T r6 はチョッピング制御されるが、動作
中(チョッピング動作中)のトランジスタT r4 〜T r6
オフの間は前記のようにT r1 〜T r3 とD 1 〜D 3 と巻線1
6に電流が環流する。しかしT r4 〜T r6 のいずれかがオ
ンの瞬間にはこの電流の一部(例えば電流i 2 、i 3 の一
部)がこのオンとなったトランジスタT r4 〜T r6 のいず
れか(例えばT r5 、T r6 )を通って他のD 4 〜D 6 のいず
れか(例えばD 4 )に流れ、この時オフに変化すると電
機子巻線の誘導成分によって電流は入力側のダイオード
1 〜D 3 のいずれか(例えばD 2 、D 3 )を通って電源1
0の正極に流れると共に、他のD 4 〜D 6 (例えばD 4
を通って巻線16に戻る電流は電源10の負極から引き
出される。このため電池10の両極間電圧が急上昇し、
トランジスタTr1〜Tr6やダイオードD1〜D6を破壊す
るおそれが生じる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みなされたものであり、インバータ部の入・出力
側のいずれか一方のスイッチング素子をオン・オフ制御
し他方のスイッチング素子をチョッピング制御する場合
に、モータが外力により逆転された場合に、インバータ
部のスイッチング素子等が破損されるのを防止すること
ができる三相DCブラシレスモータを提供することを目
的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的
は、入力側および出力側のスイッチング素子を三相ブリ
ッジ接続して構成したインバータ部と、回転子磁極位置
検出器と、回転子磁極位置に対応して入力側および出力
側のいずれか一方のスイッチング素子をオン・オフ制御
し他方のスイッチング素子を速度指令に対応したデュー
ティー比となるようにチョッピング制御する制御部と、
を備え、回転子磁極位置に基づいて電機子巻線の電流お
よび相を切換える三相DCブラシレスモータにおいて、
回転子の正転時に前記電機子巻線に供給する駆動電流を
検出する手段と、外力による回転子の逆転時に前記電機
子巻線に発生する誘起電流を検出する手段と、前記駆動
電流が設定値を越える状態がタイマーの設定時間以上続
くか前記誘起電流が設定値を越えると全ての前記スイッ
チング素子をオフにする保護手段とを備えることを特徴
とする三相DCブラシレスモータにより達成される。
【0015】
【実施例】図1は本発明の一実施例の構成図である。こ
の図においては前記図2と同一部分に同一符号を付した
ので、その説明は繰り返さない。
【0016】この図で前記図2のものと異なるのは、オ
ン・オフ制御される入力側トランジスタTr1〜Tr3のコ
レクタ側に電流検出用抵抗50を、またダイオードD1
〜D3に電流検出用抵抗52をそれぞれ接続した点と、
これらの抵抗50、52による検出電流の大きさを判別
して所定値以上の時にストップ信号Sを出力する保護手
段54とを設けた点である。抵抗50は駆動電流を検出
する手段となり、抵抗52は逆転時の誘起電流を検出す
る手段となるものである。
【0017】保護手段54は、抵抗50、52における
電圧降下を設定器で設定される設定値と比較する比較器
を持ち、それぞれの抵抗50、52の降下電圧が一定以
上に増大した時にストップ信号Sを出力するものであ
る。制御部26はこのストップ信号Sが出力されると、
全てのトランジスタTr1〜Tr6を同時にオフにするよう
に各ドライバ28、30に信号を出力する。この結果全
てのトランジスタTr1〜Tr6は完全にオフとなり、イン
バータ部12は保護される。
【0018】なお抵抗50による電流検出は、モータ起
動時の大電流に対してはストップ信号Sを出力しないよ
うに保護手段54を構成するのが望ましい。このため、
例えばモータ起動時の一定時間だけこの保護手段54を
不作動にするタイマ56を設けておくことができる。
【0019】本発明は前記誘起電流が設定値を越えると
全てのトランジスタTr1〜Tr6をオフにするものであ
り、これを入力側のトランジスタTr1 r3 のみをオフ
にしたのでは所期の目的は達成できない。なぜなら制御
部26が速度指令V3に基づいて正転方向に回転させる
ように信号をドライバ30に出力している時には、電源
10の両電極電圧が急激に増大するからである。その理
由は次の通りである。
【0020】この時にはトランジスタTr4〜Tr5のいず
れかがチョッピングしているから、例えばトランジスタ
r4がチョッピングしているとすればこれがオンの瞬間
に流れた電流i1は次のオフの瞬間にはフライホイール
用ダイオード 1 を通って電池10の正極へ還流するこ
とになる。この間他の巻線16b、16cの電流i2
3はダイオードD5、D6を介して電源10の負極から
流れ出しているから、電源10の両電極間電圧が急増す
ることになる。このためトランジスタTr1〜Tr6やダイ
オードD1〜D6を破壊するおそれが生じるからである。
【0021】以上の実施例ではまたスイッチング素子
トランジスタTr1〜Tr6を用いているが、トランジス
に代えてサイリスタなど他の素子を用いてもよいのは
勿論である。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上のように、駆動電流と別に
外力により回転子が逆転する時に電機子巻線に発生する
誘起電流を検出し、この誘起電流が設定値を越えると全
てのスイッチング素子をオフにするものであるから、逆
転時の誘起電流によるスイッチング素子等の破損を防止
してインバータ部を保護することができる。また駆動電
流が設定値を越えた状態が一定時間以上続いたら全ての
スイッチング素子をオフにするので、モータ起動時に保
護手段が作動してモータが停止するのを防ぐことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図
【図2】従来装置の構成図
【符号の説明】
10 直流電源 12 インバータ部 14 回転子 16 電機子巻線 18 回転子磁極位置検出器 26 制御部50 駆動電流検出手段としての抵抗 52 誘起電流検出手段としての抵抗 54 保護手段
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−240392(JP,A) 特開 平1−129792(JP,A) 特開 昭63−206188(JP,A) 特開 昭63−154092(JP,A) 特開 昭63−56190(JP,A) 特開 昭63−198523(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 6/12 H02H 7/097

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力側および出力側のスイッチング素子
    を三相ブリッジ接続して構成したインバータ部と、回転
    子磁極位置検出器と、回転子磁極位置に対応して入力側
    および出力側のいずれか一方のスイッチング素子をオン
    ・オフ制御し他方のスイッチング素子を速度指令に対応
    したデューティー比となるようにチョッピング制御する
    制御部と、を備え、回転子磁極位置に基づいて電機子巻
    線の電流および相を切換える三相DCブラシレスモータ
    において、回転子の正転時に前記電機子巻線に供給する
    駆動電流を検出する手段と、外力による回転子の逆転時
    に前記電機子巻線に発生する誘起電流を検出する手段
    と、前記駆動電流が設定値を越える状態がタイマーの設
    定時間以上続くか前記誘起電流が設定値を越えると全て
    の前記スイッチング素子をオフにする保護手段とを備え
    ることを特徴とする三相DCブラシレスモータ。
  2. 【請求項2】 駆動電流を検出する手段は、入力側およ
    び出力側のいずれか一方のスイッチング素子と電源との
    間に介在された電流検出用抵抗で形成され、誘起電流を
    検出する手段は前記一方のスイッチング素子に接続され
    たフライホイーリング用ダイオードを通る電流を検出す
    る電流検出用抵抗で形成される請求項1の三相DCブラ
    シレスモータ。
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JP6225371B2 (ja) * 2013-12-24 2017-11-08 日本電産テクノモータ株式会社 モータ駆動装置
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