JPH01308192A

JPH01308192A - センサレス・ブラシレスモータの起動方法

Info

Publication number: JPH01308192A
Application number: JP63136041A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ogawa; 善朗小川
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1988-06-02
Filing date: 1988-06-02
Publication date: 1989-12-12

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】［産業上の利用分野］本発明は、ホール素子のような回転子の位置を検出する
ための特別のセンサを用いずに、非通電の固定子コイル
の誘起電圧で回転子の位置を検出し、この検出信号に基
づいて固定子コイル群の通電切替を行うセンサレス・ブ
ラシレスモータにおいて、短時間で起動することのでき
る起動方法に関するものである。

［従来の技術］一般にセンサレス・ブラシレスモータは、ホール素子の
ような回転子位置検出センサを有しないため、回転子の
回転速度が所定値以上に達して非通電の固定子コイルに
所定の誘起電圧が発生しないと回転子の位置を検出する
ことができない。このため、起動時においては外部で予
め設定した励起方法によって固定子コイル群の通電切替
を行い、回転子の回転速度が所定値以」二に達してから
、非通電固定子コイルの誘起電圧で回転子の位置検出を
行い、この検出信号によって通電切替をする方式に切り
替えるようにしている。

従来、このようなセンサレス・ブラシレスモータの起動
方法には、例えば、３相の固定子コイル群に予め設定さ
れた所定の通電切替を行うことによって、まず回転子の
初期位置を設定し、ついで回転子の回転速度を所定値以
上まで上昇させるようにしたもの（例えば実開昭６２−
５４５７４号公報ご参照）が知られている。すなわち、（１）まず第６図（イ）に示すような所定時間Ｔよ。（
例えば１５０ｍ５ｅｃ）の間Ｕ端子から■端子へ駆動電
流を流すことによって固定子コイルｕＩ　Ｔ　ｕ２　＋
　Ｖ　１．　＋ｖ２を励磁し、固定子（１）の対応した
磁極を同図（ｇ）（ｈ）のような極性にする。すると、
回転子（２）の停止位置が同図の（ａ）　（ｅ）　、　
（ｂ）　（ｃ）または（ｄ）であったときは回転子（２
）がそれぞれ反時計方向回転、時計方向回転または回転
せずに同図（ｇ）の位置で安定し、回転子（２）の停止
位置が同図（ｆ）のときは回転子（２）が回転せずに同
図（ｈ）の位置で安定する。

（２）ついで第６図（ロ）に示すように所定時間Ｔ□。

の間Ｗ端子からＶ端子へ駆動電流を流すことによって固
定子コイルＷ　１．Ｗ２　ｇ　Ｖ　１ｇ　Ｖ　２を励磁
し、固定子（１）の対応した磁極を同図１）のような極
性にする。すると、回転子（２）の位置が同図（ｇ）に
示すものは回転子（２）が時計方向に回転し、回転子（
２）の位置が同図（ｈ）に示すものは回転子（２）が反
時計方向に回転して、いずれも同図１．）の位１置で安
定し、回転子（２）の初期位置が設定される。

（３）ついで、第６図（ハ）（ニ）（ホ）・・・のよう
に所定時間Ｔ　２　［１への間、Ｗ端子からＵ端子へ、
■端子からＵ端子へ、■端子からＷ端子へ、・・と順次
駆動電流を切り替えて流すことによって、固定子コイル
群ｕ１．ｕ２．Ｖ１．Ｖ２．Ｗｌ、Ｗ２への通電切替を
行い、固定子（１）の対応した磁極の極性を同図（ｊ）
（ｋ）（Ｑ、）・のように変化させる。すると、これに
追従して回転子（２）が同図（ｊ）　（ｋ）　（Ｑ、）
のように時計方向に回転する。そして、回転子（２）の
１回転毎に通電切替時間Ｔ　２０／２１　Ｔ３０／２１
　Ｔ４０／２１　”’を順次短かくするなどして回転子
（２）の回転速度を」７昇させ、所定値以上に達したら
、駆動電流を流していない固定コイル（例えば第６図（
ホ）ではｕ　１．　ｌ　ｕ　２　）の誘起電圧で回転子
（２）の位置を検出し、この検出信号に基づいて固定子
コイル群ｕ１１　ｕ　２１　Ｖ　１．１Ｖ　２１　Ｗ　
ｘ　＋　Ｗ　２の通電切替を行う本来の駆動方式に切り
替える。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、第６図に示す従来の起動方法では、回転
子（２）の初期位置設定のための固定子コイル群Ｕ、〜
ｗ２の通電切替方式と、初期位置設定後の固定子コイル
群Ｕ、〜ｗ２の通電切替方式とが同一であるため、回転
子（２）の停止位置が第６図（ａ）〜（ｆ）のいずれの
位置にあるときにも、回転子（２）を同図１）のような
所定の初期位置に設定するのに同図（イ）（ロ）のよう
に２回通電切替を行なわなければならないので、初期位
置設定に要する時間が長時間（例えば２　Ｔ　＋。＝　
３００ｍ５ｅｃ）になり、それだけ起動時間が長くなる
という問題点があった。

本発明は上述の問題点に鑑みなされたもので、短時間に
起動することのできるセンサレス・ブラシレスモータの
起動方法を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］本発明は、永久磁石を具備した回転子と、通電切替によ
って前記回転子を回転させるための回転磁界をつくる固
定子コイル群を具備した固定子とを有し、前記回転子の
回転速度を所定値以」二にすることによって前記固定子
コイル群のうちの非通電の固定子コイルに前記回転子の
位置を検出するための誘起電圧を生ぜしめるようにした
ブラシレスモータの起動方法において、起動時に、ます
所定時間の間前記固定子コイル群の全てに通電を行うこ
とによって前記回転子の初期位置を設定し、ついで前記
固定子コイル群に所定順序で通電切替を行うことによっ
て前記回転子の回転速度を所定値以上にするようにした
ことを特徴とするものである。

［作用］起動時において、まず所定時間の間、固定子コイル群の
全てに通電を行ってこれらを励起すると、固定子の全て
の磁極が対応した固有の極性になる。

このため、回転子は１回の通電で前述の固有の極性に対
応した所定の位置まで回転して静止し、初期位置設定が
なされる。ついで、この初期位置をもとにして固定子コ
イル群に順次所定の通電切替を行ない回転子の回転速度
を」−昇させる。回転子の回転速度が所定値以上に達し
て固定子コイル群のうちの駆動電流が流れていない、す
なわち非通電の固定子コイルの誘起電圧が位置検出可能
な値になると、この誘起電圧で回転子の位置検出を行い
、この検出信号に基づいて固定子コイル群の通電切替を
行うのは従来例と同様である。

［実施例］第１−図から第５図までは本発明の一実施例を示すもの
で、第６図と同一部分は同一符号とする。

第２図は本発明の方法を実施する装置の回路図で、この
図において（３）はモータ電源である。前記モータ電源
（３）には直列接続されたスイッチング用のトランジス
タＱ、とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６を並列接続して
なるスイッチング回路（４）が接続されている。前記ス
イッチング回路（４）のトランジスタＱ、とＱ２、Ｑ、
とＱ４、Ｑ５とＱ、のそれぞれの接続点は、３相４極の
モータ（５）のＵ、Ｖ、Ｗ端子に接続され、このＵ、Ｖ
、Ｗ端子には、第３図に示すように固定子（１）の磁極
に巻回された固定子コイル群ｕ１．Ｖ１．Ｗ１．ｕｚ、
Ｖｚ、Ｗ２力１互シ１シこ１２０°の電気角（幾何学的
角度は十の６０°）をもってＹ結線で結合されている。

（２）は回転軸（６）に固定された回転子で、この回転
子（２）は積層コアの周囲に永久磁石（７）のＮ、Ｓ。

Ｎ、Ｓの４極の磁極が付着若しくは着磁して形成されて
いる。（８）は前記回転子（２）の位置を検出する位置
検出回路で、この位置検出回路（８）は、前記回転子（
２）の回転速度が所定値共」二に達することによって前
記固定子コイル群Ｕ、〜ｗ２のうちの非通電の固定子コ
イル（例えばｕ、、ｕ２．ｗ、、、ｗ２通電時にはＶ、
、、Ｖ、）に誘起される電圧に基づいて前記回転子（２
）の位置を検出し、検出信号を出力するように構成され
ている。（９）はマイコンで、このマイコン（９）は、
前記位置検出回路（８）からの検出信号がないときは、
予め設定された所定の切替信号を、前記位置検出回路（
８）からの検出信号があるときは、この検出信号に基づ
いた切替信号を、それぞれ前記スイッチング回路（４）
のトランジスタＱ、〜Ｑ６のベースに出力するように構
成されている。

つぎに１本発明の起動方法について第１図、第４図およ
び第５図を併用して説明する。

（１）起動時には、位置検出回路（８）からの検出信号
がないので、マイコン（９）で予め設定された所定の切
替信号がスイッチング回路（４）へ出力される。また、
起動直前の回転子（２）の停止位置は第１図（ａ）〜（
ｆ）のいずれかである。

（２）１８時からＴ１時間（例えば］−０００ｍ５ｅｃ
経過するｔ１時間までの間は、マイコン（９）からの信
号によって第４図（ａ）　（ｄ）　（ｆ）に示すように
スイッチング回路（４）のトランジスタＱ□ｌ　Ｑ　４
１　Ｑ　６がオンし、第１図（イ）に示すようにＵ端子
からＶおよびＷ端子へ駆動電流が流れる。すなわち、固
定子コイル群１」、〜ｗ２の全てが通電され、励磁され
る。このため、固定子（１）の対応した磁極が第１図（
ｇ）に示すような極性になり、回転子（２）の停止位置
が第１図（ａ）　（ｅ）　（ｆ）のものは回転子（２）
が反時計方向に回転し、回転子（２）の停止位置が第１
図（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）のものは回転子（２）が時計
方向に回転して同図（ｇ）に示す同一の初期位置に設定
される。

すなわち、回転子（２）の停止位置が第１図（ａ）のと
きに固定子コイル群ｕ１〜ｗ２の全てが通電され、励磁
されて固定子（１）の対応した磁極が同図（ｇ）のよう
な極性になると、第５図に示すように、回転子（２）の
Ｎ極の中心線（ＮＣ）と固定子（１）のＳ極の中心ｍ　
（ＳＣ）が一致するまで、回転子（２）が反時計方向に
回転し、第１図（ｇ）の状態で安定する。回転子（２）
の停止位置が第１図（ｂ）〜（ｆ）のときも同様に作用
して同図（ｇ）の状態で安定する。また、初期位置設定
のための時間Ｔは、回転子（２）が第１図（ａ）〜（ｆ
）のいずれの停止位置にあっても、固定子コイル群ｕ１
〜ｗ２の全ての通電によって回転子（２）が同図（ｇ）
に示す一定の初期位置までくるのに必要な時間以上に設
定される。

（３）初期位置設定後は、従来例と同様にして回転子（
２）の回転速度が所定値以上に達するまでマイコン（９
）で設定された切替信号によって固定子コイル群Ｕ□〜
Ｗ、の通電切替を行い、３相のうちの２相を順次切り替
えて通電することにより回転子（２）を回転させるだめ
の回転磁界がつくられる。

すなわち、（３□）ｔ４時になると、第４図（ｄ）に示すように１
〜ランジスタＱ４がオフし、第１図（ロ）に示すように
Ｕ端子からＷ端子へ駆動電流が流れ、固定子コイルｕ　
１．　ｌ　ｕ　２　＋　Ｗ　１．　＋　Ｗ　２が励起さ
れ、固定子（１）の対応した磁極が第１図（ｈ）に示す
ような極性になり、回転子（２）が反時計方向に回転し
て同図（ｈ）の位置で安定する。

（３２）　　ｔ□時からＴ２八へ間（例えばＴ　、＝＝
　８０ｍ５ｅｃ）経過したｔ２時になると、第４図（ａ
）（Ｃ）に示すようにトランジスタＱ□ｌ　０３がそれ
ぞれオフ、オンし、第１図（ハ）に示ずように■端子か
らＷ端子へ駆動電流が流れ、固定子コイルＶ　Ｈ，ＨＶ
　２　、Ｖｉ’　１．１　’ＪＪ　２が励磁され、固定
子（１）の対応した磁極が第１図（ｉ）に示すような極
性になり、回転子（２）が反時計方向に回転して同図（
１）の位置で安定する。

（３３）以下同様にして、ｔ２時から順次Ｔ２八へ間経
過したｔ３　＋　ｔ４１　ｔ５　Ｔ　ｔｒ、時になると
、トランジスタＱ１〜Ｑ６はそれぞれ第４図（ａ）〜（
ｆ）に示すようにオン、オフし、第１図（ニ）（ホ）（
へ）（１〜）に示すようしこ順次切り替えられた駆動電
流が流れ、固定子コイル群ｕ１〜ｗ２のうちの所定の固
定子コイルが順次励磁され、固定子（］）の対応した磁
極が順次第１図（ｊ）　（ｋ）　（Ω）（ｍ）に示すよ
うな極性になり、回転磁界がつくられる。このため、同
図（ｊ）（ｋ）（Ｒ）（ｍ）に示すように、回転子（２
）は反時計方向に回転する。そしてｔ５時からＴ２八へ
間経過したｔ７時に回転子（２）は電気角で３６０°（
幾何学的角度で１８０°）回転する（１回転する）。

（３４）　ｔ７時から順次Ｔ３八へ間（例えばＴ３＝４
０ｍｓｅＣ）経過する毎に、前記（３□）〜（３３）と
同様にして第４図（ａ）〜（ｆ）に示すようにトランジ
スタＱ１〜Ｑ６がオン、オフし、固定子コイル群ｕ１〜
Ｗ２に順次切り替えられた駆動電流が流れて回転磁界が
できる。このため、回転子（２）が反時計方向に回転し
、ｔ７時から３Ｔ３時間経過した１Ｂ時に回転子（２）
は２回転する。

（３ｓ）　　ｔｓ時から順次１４７２時間（例えばＴ４
＝　２０ｍ５ｅ１ｌ− Ｃ）経過する毎に、前記（３４）と同様にして第４図（
ａ）〜（ｆ）に示すように１〜ランジスタＱ１〜Ｑ６が
オン、オフし、固定子コイル群ｕ１〜Ｗ２に順次切り替
えられた駆動電流が流れて回転磁界ができる。このため
、回転子（２）が反時計方向に回転し、七〇時から３Ｔ
４時間経過したｔ９時に回転子（２）は３回転する。

以下、同様にして回転子（２）の回転速度が上昇してい
く。なお、前記（３□）〜（３，）では回転子（２）が
電気角で１回転する毎に、各回転毎の通電切替時間をＴ
２／２．Ｔ３／２．Ｔ４／２．・・と順次短かくして回
転子（２）の回転速度を」−昇させるようにしたが、こ
れに限るものでなく、例えば切替毎に通電時間を一定変
化量で順次減少させていく方式、切替毎に変化量を順次
大きくして通電時間を順次減少させていく方式、回転子
（２）の回転速度が大きくなるに従って変化量を順次小
さくして通電時間を減少させていく方式等であってもよ
い。

（４）上述のようにして回転子（２）の回転速度が所定
値以上に達して、固定子コイル群ｕ１〜Ｗ、のうちの非
通電の固定子コイル（第１図（ト）の場合のようにｕ、
、ｕ、、ｖｌ、ｖ、通電時にはｗ３．、ｗ７）に誘起さ
れる電圧が回転子（２）の位置検出可能な値になると、
マイコン（９）が位置検出回路（８）からの検出信号に
基づいてスイッチング回路（４）のトランジスタＱ□〜
Ｑ、＋をオン、オフ制御する本来の閉ループ駆動方式に
切り替えられるのは従来例と同様である。

前記実施例では、インナーロータ形のセンサレス・ブラ
シレスモータについて本発明を利用したが、アウターロ
ータ形若しくはフラット形のセンサレス・ブラシレスモ
ータし３ついても利用できる。

前記実施例では、３相４極のセンサレス・ブラシレスモ
ータについて説明したが、相数、極数が３相、４極に限
定されないことは勿論である。

［発明の効果］本発明によるセンサレス・ブラシレスモータの起動方法
は、上記のように起動時に、まず所定時間の間、固定子
コイル群の全てに通電を行うことによって回転子の初期
位置を設定し、ついで固定子コイル群に所定順序で通電
切替を行つことによって回転子の回転速度か所定値以上
に達するようにしたので、回転子の停止位置がどこであ
っても、１回の通電で回転子を所定の初期位置に設定で
きる。このため、初期位置設定までに２回通電していた
従来例と比べて、初期位置設定に要する時間を従来（例
えば２Ｔ、。＝　３００ｍ５ｅｃ）より短かくする（例
えばＴ、＝１００ｍｓｅｃ）ことができる。したがって
従来のような無駄な通電を省くことができ、従来より短
時間で起動をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１−図から第５図までは本発明によるセンサレス・ブ
ラシレスモータの起動方法の一実施例を示すもので、第
１−図は起動方法を説明する説明図、第２図は起動方法
を実施する装置の回路結線図、第３図は第２図のモータ
の固定子と回転子の関係を説明する説明図、第４図は第
２図の作用を説明するタイムチャー１へ、第５図は起動
時の初期位置設定動作を説明する説明図、第６図は従来
の起動方法を説明する説明図である。（１）　　固定子、（２）・回転子、（４）・・スイッ
チング回路、（５）・モータ、（７）・・永久磁石、（
８）・・位置検出回路、１１．　Ｈ７ｕ　２　＋　Ｖ　
１．　ｒ　Ｖ　２　Ｗ　Ｈ−ＨＷ　２・・固定子コイル
、Ｔ１・・・初期位置設定のための通電時間。出願人　株式会社富士通ゼネラル ■　　　　　　　　　　　　へ１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　永久磁石を具備した回転子と、通電切替によっ
て前記回転子を回転させるための回転磁界をつくる固定
子コイル群を具備した固定子とを有し、前記回転子の回
転速度を所定値以上にすることによって前記固定子コイ
ル群のうちの非通電の固定子コイルに前記回転子の位置
を検出するための誘起電圧を生ぜしめるようにしたブラ
シレスモータの起動方法において、起動時に、まず所定
時間の間前記固定子コイル群の全てに通電を行うことに
よって前記回転子の初期位置を設定し、ついで前記固定
子コイル群に所定順序で通電切替を行うことによって前
記回転子の回転速度を所定値以上にするようにしたこと
を特徴とするセンサレス・ブラシレスモータの起動方法
。