JP3239150B2 - 三相ｄｃブラシレスモ−タ - Google Patents
三相ｄｃブラシレスモ−タInfo
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- JP3239150B2 JP3239150B2 JP35074991A JP35074991A JP3239150B2 JP 3239150 B2 JP3239150 B2 JP 3239150B2 JP 35074991 A JP35074991 A JP 35074991A JP 35074991 A JP35074991 A JP 35074991A JP 3239150 B2 JP3239150 B2 JP 3239150B2
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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−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−
タに関するものである。
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−
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−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−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−ポ−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。
レスモ−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−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−ポ−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−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
Ｔr4、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−リング用のダイオ−ドＤ1〜
Ｄ6が接続されている。
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
Ｔr4、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−リング用のダイオ−ドＤ1〜
Ｄ6が接続されている。
【０００４】対をなすトランジスタＴr1とＴr4、Ｔr2と
Ｔr5、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−接続の電機子巻線
１６が形成される。
Ｔr5、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−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。
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
Ｔr1〜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を選択的にチョッピ
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−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。
る回転子磁極位置を示す信号に基づいて、トランジスタ
Ｔr1〜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を選択的にチョッピ
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−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２Ｖ2に対応したデュ−ティ−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。
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２Ｖ2に対応したデュ−ティ−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。
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−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−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−タを逆転させるこ
とが起こる。この逆転によりモ−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。
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−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−タを逆転させるこ
とが起こる。この逆転によりモ−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−ドＤ2、Ｄ3に流れるように還流する。
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−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〜
Ｔr3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−ドＤ1〜Ｄ3あ
るいはトランジスタＴr1〜Ｔr3を破壊するおそれがあっ
た。
Ｔr3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−ドＤ1〜Ｄ3あ
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。またトラ
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 が
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
Ｄ 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。
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。またトラ
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 が
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
Ｄ 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−タが外力により逆転された場合に、インバ−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−タを提供することを目
的とする。
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−タが外力により逆転された場合に、インバ−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−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−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
した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−タにおいて、速度
指令が速度０近傍の一定速度範囲内であることを判別し
てストップ信号を出力する指令速度判別手段を備え、前
記ストップ信号に基づいて前記制御部は前記インバータ
部の全てのスイッチング素子をオフにすることを特徴と
する三相ＤＣブラシレスモ−タにより達成される。
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−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
した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−タにおいて、速度
指令が速度０近傍の一定速度範囲内であることを判別し
てストップ信号を出力する指令速度判別手段を備え、前
記ストップ信号に基づいて前記制御部は前記インバータ
部の全てのスイッチング素子をオフにすることを特徴と
する三相ＤＣブラシレスモ−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。
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、速
度設定器５０と比較器５２とを備える点である。速度設
定器５０は速度０を含み速度０近傍の一定速度範囲Ｖ0
を設定する。比較器５２は速度指令１Ｖ1をこのＶ0と比
較し、｜Ｖ1｜＜Ｖ0であることを判別してストップ信号
Ｓを出力する。この速度指令１Ｖ1に代えて速度指令２
Ｖ2をＶ0と比較してもよい。
度設定器５０と比較器５２とを備える点である。速度設
定器５０は速度０を含み速度０近傍の一定速度範囲Ｖ0
を設定する。比較器５２は速度指令１Ｖ1をこのＶ0と比
較し、｜Ｖ1｜＜Ｖ0であることを判別してストップ信号
Ｓを出力する。この速度指令１Ｖ1に代えて速度指令２
Ｖ2をＶ0と比較してもよい。
【００１７】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−タ部１２は保護される。
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−タ部１２は保護される。
【００１８】本発明は速度指令１Ｖ1が速度０近傍の一
定速度範囲０〜Ｖ0になると、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〜Ｔr3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２Ｖ2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３
０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。
定速度範囲０〜Ｖ0になると、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〜Ｔr3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２Ｖ2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３
０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。
【００１９】この時にはトランジスタＴr4〜Ｔr6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
Ｔr4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Ｄ 1 を通って電源１０の正極に環流するこ
とになる。この間も他の巻線１６ｂ、１６ｃの電流
ｉ2、ｉ3はダイオードＤ5、Ｄ6を介して電源１０の負極
から流出しているから、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。
れかがチョッピングしているから、例えばトランジスタ
Ｔr4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Ｄ 1 を通って電源１０の正極に環流するこ
とになる。この間も他の巻線１６ｂ、１６ｃの電流
ｉ2、ｉ3はダイオードＤ5、Ｄ6を介して電源１０の負極
から流出しているから、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。
【００２０】ここに電源１０の電圧の上昇は、チョッピ
ングのディーティ比が小さい時、すなわち速度指令が０
に近い時ほど大きい。電機子巻線のインダクタンスによ
りＴ r4 〜Ｔ r6 がオフになった瞬間に電源１０に電流が流
入・出し続ける時間が相対的に長くなるからである。
ングのディーティ比が小さい時、すなわち速度指令が０
に近い時ほど大きい。電機子巻線のインダクタンスによ
りＴ r4 〜Ｔ r6 がオフになった瞬間に電源１０に電流が流
入・出し続ける時間が相対的に長くなるからである。
【００２１】以上の実施例ではスイッチング素子にトラ
ンジスタＴr1〜Ｔr6 を用いているが、トランジスタに代
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。
ンジスタＴr1〜Ｔr6 を用いているが、トランジスタに代
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、速度指令が速度
０近傍になった時に全てのスイッチング素子をオフにす
るものであるから、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は電源を充電する方向に流
れるだけになる。このため、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−タ部を保護
することができる。
０近傍になった時に全てのスイッチング素子をオフにす
るものであるから、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は電源を充電する方向に流
れるだけになる。このため、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−タ部を保護
することができる。
【図１】本発明の一実施例の構成図
【図２】従来装置の構成図
１０ 直流電源 １２ インバ−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 設定器 ５２ 指令速度判別手段
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−206188（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−112392（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−107417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−18984（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−111220（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−151300（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−4897（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 6/12 H02H 7/093
Claims (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−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−タにお
いて、速度指令が速度０近傍の一定速度範囲内であるこ
とを判別してストップ信号を出力する指令速度判別手段
を備え、前記ストップ信号に基づいて前記制御部は前記
インバータ部の全てのスイッチング素子をオフにするこ
とを特徴とする三相ＤＣブラシレスモ−タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35074991A JP3239150B2 (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | 三相ｄｃブラシレスモ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35074991A JP3239150B2 (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | 三相ｄｃブラシレスモ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05168278A JPH05168278A (ja) | 1993-07-02 |
| JP3239150B2 true JP3239150B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=18412606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35074991A Expired - Fee Related JP3239150B2 (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | 三相ｄｃブラシレスモ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3239150B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6052994B2 (ja) * | 2013-02-12 | 2016-12-27 | アスモ株式会社 | ロータ、及びブラシレスモータ |
| US9577496B2 (en) | 2012-11-13 | 2017-02-21 | Asmo Co., Ltd. | Rotor and brushless motor with rotation position detection |
| DE102013018737A1 (de) | 2012-11-13 | 2014-05-15 | Asmo Co., Ltd. | Bürstenloser motor und rotor |
-
1991
- 1991-12-12 JP JP35074991A patent/JP3239150B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05168278A (ja) | 1993-07-02 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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