JPH07194170A

JPH07194170A - 電動機および電動機の制御方法

Info

Publication number: JPH07194170A
Application number: JP6329259A
Authority: JP
Inventors: Hermann Rappenecker; ラッペネッカーヘルマン; Frank Jeske; イエスケフランク
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1993-12-03
Filing date: 1994-12-05
Publication date: 1995-07-28
Also published as: US5590235A; DE59405381D1; EP0658973B1; ATE163814T1; EP0658973A1; DE4442450A1

Abstract

(57)【要約】【目的】運転時に発生しうるノイズ電圧に対して非常に
頑強な電動機を提供する。【構成】電動機（１０）がリセット入力端（２４）を備
えたマイクロプロセッサ（１８）を有する。さらに電動
機は回転時に、ロータ（１４）の回転に依存するリセッ
ト信号Ｒを形成する装置（１５、３５）を有する。この
信号はリセット入力端（２４）に供給される。これによ
り、ロータ（１４）の回転により制御されるマイクロプ
ロセッサ（１８）が周期的に所定の初期条件にリセット
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リセット入力端を有す
るマイクロプロセッサを備えた電動機およびその制御方
法ないし制御手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の電動機では、電動機の給電線路
での電気ノイズ信号によりマイクロプロセッサが障害を
受け、場合により「ハングアップ」するという問題が発
生する。そのため電動機が停止してしまう。これは例え
ば、一時的なパルス群のバースト、またはＥＳＤ信号
（ＥＳＤ＝静電放電）、すなわち静電放電による信号に
よって発生しうる。このようなことは強度の電気ノイズ
を伴った環境で発生しうる。

【０００３】このような場合、マイクロプロセッサの入
力端に相応の保護回路を設けることによって問題を回避
しようとするが、しかしそれにはコストがかかり、しか
も必ずしも所望の結果が得られるわけではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の基本的課題
は、新しい電動機とこの電動機の新しい制御方法を提供
することである。本発明の他の課題は、上述の欠点を解
消した新しい電動機制御手段及び方法を提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の一視点におい
て、下記の電動機が提供される。

【０００６】リセット入力端を備えたデジタル制御装
置、例えばマイクロプロセッサと、

【０００７】ロータの回転に依存する信号を電動機の回
転中に形成する装置とを有し、

【０００８】前記信号は、ロータの回転により制御され
るデジタル制御装置を周期的に所定の初期条件（例えば
図５、プログラム箇所Ａ）にリセットするために供給さ
れるように構成して解決される（請求項１）。

【０００９】

【作用】したがって本発明ではリセットのために、電動
機自体によってその回転の際に形成されたリセット信号
が使用される。このリセット信号はいずれの電気ノイズ
の影響にも関係なく、これによって周期的に所定のリセ
ットが行われる。これによってノイズ信号による「ハン
グアップ」が、一度発生したにしてもほぼ瞬時に再び除
去され、マイクロプロセッサ（またはその他のデジタル
制御装置）が所定の初期条件にリセットされ、再び正常
に動作することができる。

【００１０】本発明は特に、デジタルで整流（転流）お
よび／または制御されるブラシレス直流電動機に適す
る。

【００１１】

【発明の展開態様】各請求項に付記した図面参照符号は
本発明を図示の態様に限定することを意図しない。ま
た、請求項２以下に本発明の他の視点として、さらなる
展開あるいは好適な実施の態様を示す。

【００１２】電動機の回転中に形成されるリセット信号
（Ｒ）が電動機のロータ位置信号（ＫＯＭＭ）から導出
できる（請求項２）。

【００１３】ロータ位置信号（ＫＯＭＭ）を微分し、リ
セット信号（Ｒ）に変換するために微分素子が設けられ
ている（請求項３）。

【００１４】リセット入力端に付加的に電動機の起動時
に起動リセット（パワーオンリセット）信号が供給さ
れ、該起動リセット信号は電動機の回転中に形成された
リセット信号（Ｒ）とは区別可能である（請求項４）。

【００１５】デジタル制御装置は、起動リセット信号
（パワーオンリセット）と、電動機の回転中に形成され
るリセット信号（Ｒ）とを弁別するように構成される
（請求項５）。

【００１６】起動リセット信号は基本初期化をトリガ
し、電動機の回転中に形成されるリセット信号（Ｒ）は
基本初期化とは異なる周期的初期化をトリガする（請求
項６）。

【００１７】デジタル制御装置にはダイナミック記憶素
子が配属されており、該記憶素子の記憶状態は電動機の
回転時に周期的にリフレッシュされ（例えばスイッチ６
８の閉成；Ｓ１０６）、リフレッシュ過程の休止時（例
えばスイッチ６８の開放；Ｓ１２６）に起動リセット信
号と、電動機の回転中に形成されたリセット信号（Ｒ）
との弁別が行われる（請求項７）。

【００１８】ダイナミック記憶素子はコンデンサを有
し、該コンデンサには放電素子、例えば放電抵抗が配属
される（請求項８）。

【００１９】コンデンサは、デジタル制御装置を介して
電動機の所定の計算ステップ中（例えば、図８：Ｓ１０
６〜Ｓ１２６）に充電され、当該充電は、コンデンサの
充電状態を問い合せるため（例えば図６：６９）リセッ
ト信号の弁別中は遮断される（請求項９）。

【００２０】電動機の回転中に形成されたリセット信号
（Ｒ）により実行プログラムが中断される（請求項１
０）。

【００２１】ブラシレス直流電動機として構成されてお
り、電動機の回転中に形成されたリセット信号（Ｒ）は
電動機の転流時点（例えば図４：０゜ｅ１，３６０゜ｅ
ｌ）に少なくともほぼ一致する（請求項１１）。

【００２２】起動リセット信号を形成するためにコンデ
ンサが設けられており、該コンデンサは電動機の起動時
に充電回路を介して充電され、コンデンサの充電電圧
は、起動リセット信号より低い値であるときに作用する
（請求項１２）。

【００２３】本発明の更に他の視点によれば、下記の電
動機制御方法が提供される。

【００２４】電動機の通電をデジタル装置によりプログ
ラムを用いて制御し、ロータが少なくとも１つの所定の
回転位置にあるとき、デジタル装置に当該回転位置によ
りトリガされたリセット信号を供給することを特徴とす
るロータを有する電動機の制御方法（請求項１３）。

【００２５】この制御方法には以下の展開が可能であ
る。

【００２６】プログラムはモジュールに分割されてお
り、該モジュールはそれぞれロータの所定の回転位置領
域に割り当てられており、リセット信号（Ｒ）が出力さ
れるべきロータの回転位置は、リセット過程により中断
可能であるモジュール（Ｓ７６）が経過する際の回転位
置領域に一致する（請求項１４）。

【００２７】ロータが所定の回転位置にあるときに供給
されるリセット信号は、実質的に転流信号（ＫＯＭＭ）
と同じ作用をトリガし、該転流信号により、プログラム
経過が正常の場合にはロータの前記所定の回転位置領域
にて転流を生ぜしめる（請求項１５）。

【００２８】本発明の詳細および有利な形態は以下の説
明および図面に示された有利な実施例から明らかであ
る。しかし実施例は本発明の限定として理解すべきでは
ない。

【００２９】

【実施例】図１は、本発明の基本原理を説明するための
概略的ブロック回路図である。右には電動機１０の基本
素子が概略的に示されている。すなわち、固定子巻線１
１、さらにロータと、ロータ位置センサ１５である。固
定子巻線の通電は例えばトランジスタ１２により制御さ
れる。ロータ位置センサは信号ＫＯＭＭを形成する。セ
ンサ１５はしばしばホール素子であり、ロータの磁界
（場合によりロータに配した回転位置検出用磁界）によ
り制御される。しかし本発明は同じようにして、ロータ
位置を（別個の回転位置を有しない方式に従って）他の
電動機データから常に新たに計算する電動機でも使用す
ることができる。信号ＫＯＭＭは例えば図２（Ａ）に示
された形を有することができる。リセット信号Ｒは電動
機のどのような形式でも適切なセンサにより形成するこ
とができ、センサは電動機のロータによりその回転の際
に検出を行う。同様のことがリニアモータにもあてはま
る。

【００３０】トランジスタ１２はマイクロプロセッサ１
８により制御され、マイクロプロセッサの制御出力端に
出力ライン２０を介して接続されている。マイクロプロ
セッサ１８の制御入力端には入力ライン２２を介して相
応の信号が供給される。この信号は例えば電動機１０が
回転すべき回転数に関する信号である。さらにマイクロ
プロセッサ１８はリセット入力端２４を有し、このリセ
ット入力端には電動機を所定の初期条件にリセットする
ためにリセット信号Ｒを供給することができる。リセッ
ト信号Ｒの前に処理されたマイクロプロセッサ１８の内
部情報はこの構成でもやはりそのまま保持することがで
き、リセットの後にさらに処理することができる。しか
し線路上のいずれかのノイズによって障害を受けうる状
態は例えば内部カウンタのオーバーフローによってリセ
ットされる。例えば命令カウンタを所定の状態にリセッ
トして新たにスタートすることができる。

【００３１】信号ＫＯＭＭは図示のように、微分素子２
６に供給される。微分素子は図２（Ｂ）に示したように
信号ＫＯＭＭの立下り（負の）エッジを微分し、短い所
定の時間長Ｔのリセット信号Ｒに変換する。このリセッ
ト信号Ｒは図２（Ｂ）に示すように動作時に周期的に間
隔Ｔ＊で発生する。間隔Ｔ＊は例えば電動機が４極ロー
タを有する場合にはロータ１回転の半分に相応し、２極
ロータ１４（図示の場合）の場合は完全なロータ１回転
に相応する。すなわち、３６０゜ｅｌに相応する。

【００３２】リセットの前にエラー機能が発生しても、
リセット後にプロセスは再び「正常」（ｉｎＴｒｉｔ
ｔ）になる。すなわち、ロータ１４が回転している限
り、例えばリセット過程は常に新たに再スタートされ
る。これにより、一時的な過程によるエラーは最短時間
で再び制御プロセスから除去される。

【００３３】同じようにして入力端２４でパワーオンリ
セットを行うことができる。これは図１に示されてい
る。すなわち、電動機が最初に起動されたときに行われ
るマイクロプロセッサの基本初期化である。これをどの
ように有利に行うかは図３から図５に示されている。

【００３４】図３は、２巻線２パルスブラシレス直流電
動機３０の例における本発明の有利な実施例を示す。こ
の電動機は例えば、ドイツ連邦共和国特許ＤＥ２３４６
３８０号明細書から公知である。したがって詳細につい
てはこれを参照することができる。この電動機はもちろ
ん一例であり、本発明はすべての電動機、駆動装置、ま
たはプロセス制御形式に適する。しかし有利にはブラシ
レス直流電動機とくに２パルスブラスレス電動機（これ
の概念については、asr digest fuer angewandte Antri
ebstechnik, １９７７年２７頁から３１頁を参照。）と
関連して得られる。

【００３５】電動機３０は２つの固定子巻線３１、３２
と永久磁石ロータ３３を有する。ロータの近傍にはロー
タ位置センサ３５が配置されている。ロータ位置センサ
は駆動時に信号ＫＯＭＭを送出する。これは図２（Ａ）
に示されている。このセンサは例えばホールＩＣとする
ことができる。

【００３６】巻線３１ないし３２を流れる電流ｉ１，ｉ
２を制御するために２つのｎｐｎ駆動（パワー）トラン
ジスタ３７、３８が設けられている。これらのトランジ
スタはマイクロプロセッサ４０の出力端Ａ１ないしＡ２
に接続されている。マイクロプロセッサにはＲＯＭ４２
が配属されている。ＲＯＭはマイクロプロセッサ４０に
対する制御プログラムを記憶する。

【００３７】出力端Ａ１，Ａ２の信号によってトランジ
スタ３７、３８は交互にスイッチオンされる。すなわ
ち、トランジスタ３７がスイッチオンしていれるときは
巻線３１に電流が流れ、そのときトランジスタ３８はス
イッチオフされ、巻線３２は無電流状態である。その反
対にトランジスタ３８がスイッチオンしているときには
巻線３２に電流が流れ、トランジスタ３７はスイッチオ
フし、巻線３１は無電流状態である。これは後の図５に
示されており、またドイツ連邦共和国特許ＤＥ２３４６
３８０号明細書に詳細に記載されている。例えば制御等
のために２つのトランジスタ３１と３２を一時的に非通
電状態にすることも可能である。

【００３８】転流（ないし整流Ｋｏｍｍｕｔｉｅｒｕｎ
ｇ）とは、トランジスタ３７がスイッチオフされ、トラ
ンジスタ３８がスイッチオンされる過程、またはその反
対にトランジスタ３８がスイッチオフされ、トランジス
タ３７がスイッチオンされる切替過程をいう。転流時点
は図４に０゜ｅｌ、１８０゜ｅｌ、３６０゜ｅｌ等によ
り示してある。電動機のこの特別な構造形式では通常、
転流中に双方のトランジスタ３７、３８は短時間スイッ
チオフされる。しかし導通がオーバーラップすることも
可能である。すなわち、２つのトランジスタ３７と３８
は同時に短時間導通することもできる。

【００３９】転流はセンサ３５の信号ＫＯＭＭによって
制御される。本発明の枠内ではこの信号はさらにマイク
ロプロセッサ４０を周期的にリセットするという付加的
な機能を有する。これについては後で説明する。

【００４０】マイクロプロセッサ４０は、図示のよう
に、負の（接地）線路４３に接続されている。さらにポ
イント（接続点）４４でツェナーダイオードにより安定
化された例えば＋６Ｖの電位と接続されている。ポイン
ト４４は抵抗４８を介して正の線路５０と接続されてい
る。

【００４１】クロック発振器５２（クオーツ）は、図示
のようにマイクロプロセッサ４０に接続されており、例
えば６ＭＨｚのクロック周波数を定める。マイクロプロ
セッサ４０には動作時に所定の入力データが供給され
る。相応する入力端はここでは簡略してＥ（Ｅｉｎｇａ
ｎｇ）により示されている。というのは入力端は本発明
の枠内では適用例に応じて任意の信号を受けることがで
きるからである。これらの信号は信号発生器５４から到
来する。信号発生器は例えば制御すべき回転数ｎまたは
温度θに関するデータを送出する。

【００４２】センサ３５の信号ＫＯＭＭはマイクロプロ
セッサ４０の入力端ＫＯＭＭに供給される。この入力端
は転流を時点０゜ｅｌ、１８０゜ｅｌ、３６０゜ｅｌ等
ですでに説明したように制御する。

【００４３】さらにマイクロプロセッサ４０はリセット
入力端Ｒを有し、このリセット入力端はコンデンサ５６
を介してセンサ３５の出力端と接続されている（図３に
おいて、センサ３５は便宜上２ケ所に記載されているが
同一のものを示す。）。このコンデンサは信号ＫＯＭＭ
の微分を行う。これによりリセット入力端には図２
（Ｂ）に示したようなリセットパルスＲが電動機の回転
の際に発生する。これによりＫＯＭＭがハイ（Ｈ）から
ロー（Ｌ）に移行する各立下りエッジの際にこのコンデ
ンサ５６を介してリセット入力端が短時間、例えば２０
μｓの間Ｌに引き込まれる（Ｌ＝ロー）。

【００４４】さらに例えば２．２μＦの比較的大きなコ
ンデンサ５８が設けられており、このコンデンサは抵抗
５９を介して接続点４４と、および抵抗６０を介してリ
セット入力端Ｒと接続されている。

【００４５】センサ３５がホールＩＣの場合はＫＯＭＭ
入力端と接続点４４との間に抵抗６２（ホールＩＣのい
わゆるプルアップ抵抗）が設けられている。ダイオード
６４のアノードはリセット入力端と接続されており、カ
ソードは接続点４４と接続されている。信号ＫＯＭＭが
ＬからＨへ変化するとき、これによりコンデンサ５６を
介してリセット入力端Ｒで電位が相応に上昇しようとす
る。そしてこの上昇はダイオード６４により“飲み込ま
れる”。このダイオードはまた作動電圧の遮断時にマイ
クロプロセッサ４０の急速なリセットを可能にする。

【００４６】電動機の起動後、すなわち作動電圧が線路
５０と４３の間に印加された後、コンデンサ５８は２つ
の抵抗４８と５９を介して緩慢に充電される。コンデン
サ５８は最初放電されているから、起動後の所定時間の
間、例えば１００ｍｓの間、Ｌ信号が発生する。すなわ
ちリセット入力端Ｒにはロー信号が生じ、これにより確
実なパワーオン（起動時）リセットが行われる。このパ
ワーオンリセットは例えばその比較的に長い持続時間に
基づいて、周期的なリセット過程から容易に区別するこ
とができる。周期的なリセットはすでに述べたように例
えば２０μｓの持続時間しか有しない。パワーオンリセ
ットの際には電動機の基本初期化が行われ、例えば入力
端Ｅで制御すべき回転数ｎが問い合わされる。

【００４７】コンデンサ５８が充電されると、リセット
入力端の信号はＨ（ハイ）へ変化する。これによりパワ
ーオンリセットが終了する。ついでプログラム経過が開
始することができ、例えばトランジスタ３７、３８が制
御されたり、所定のプログラミング制御機能が開始す
る。

【００４８】すでに説明したように、信号ＫＯＭＭの各
Ｈ／Ｌ立下りエッジの際にコンデンサ５６を介してリセ
ット入力端は短時間Ｌに引き込まれる。これにより短時
間の周期的なリセットが行われる。該当するエッジの終
了後、コンデンサ５８の比較的に大きな容量によってリ
セット入力端は再びＨに跳躍する。抵抗６０はコンデン
サ５６と５８を相互に減結合する（切離す）。リセット
入力端が再びＨになれば、マイクロプロセッサ４０のプ
ログラム経過は再び進むことができる。

【００４９】マイクロプロセッサ４０はさらにアラーム
出力端ＡＬＡＲＭを有する。このアラーム出力端にはｎ
ｐｎトランジスタ６５が接続されている。このトランジ
スタには例えば図示しないベルを接続することができ
る。信号ＡＬＡＲＭは、電動機３０の回転数が動作中
に、例えば電動機３０の軸受部損傷により所定の値より
落ちると、セットされる。電動機の起動時にはこの信号
はリセットされるか、または消去される。

【００５０】さらにマイクロプロセッサ４０はポートＰ
を有する。このポートと負の線路４３との間にはコンデ
ンサ６６およびこれに並列に抵抗６７が接続されてい
る。コンデンサ６６はダイナミック記憶素子として用い
られる。

【００５１】これについては図６を参照する。図６はポ
ートＰを示す。マイクロプロセッサ４０内にはスイッチ
（トランジスタ）６８が設けられている。このスイッチ
は命令により閉成または開放することができる。

【００５２】スイッチ６８が閉成していれば、このスイ
ッチを介して充電電流が線路５０からコンデンサ６６へ
流れ、これを充電する。スイッチ６８が開放していれば
コンデンサ６６は抵抗６７を介して放電する。

【００５３】電動機３０が遮断されていれば、コンデン
サ６６は放電され、これにより電動機の起動時にポート
Ｐの（プロセッサ４０の内部ロジックへの接続線６９を
介して）問い合わせはＰ＝Ｌを示す。これにより電動機
制御が行われ、パワーオンリセットが実行される。

【００５４】電動機３０の起動後、スイッチ６８は周期
的に閉成される。これによりコンデンサ６６は常に新た
に充電される。次にリセット過程の間にスイッチ６８が
短時間開放し、ポートＰが問い合わされると、値Ｐ＝Ｈ
が生じる。というのは、コンデンサ６６は充電され、例
えば０．１ｍｓの短い休止内では抵抗６７を介して強く
放電することができないからである。問い合わせによる
値Ｐ＝Ｈにより周期的なリセットが行われる。引き続い
てスイッチ６８が再び閉成し、これによりコンデンサ６
６の電荷は常時リフレッシュ（更新）される。

【００５５】電動機３０が回転している限り、すなわち
コンデンサ６６が充電されたままである限り、Ｐ＝Ｈと
なる。したがって非常に容易にマイクロプロセッサ４０
の論理回路により、パワーオンリセットが実行されなけ
ればならないのか、または周期的リセットが実行されな
ければならないのかを区別することができる。

【００５６】図４はロータ３３の３６０゜ｅｌ回転での
過程の有利な経過を示す。これは２極ロータでは完全な
１回転に相応する。（Ａ）にはセンサ３５の出力信号Ｋ
ＯＭＭが示されている。センサは転流を制御し、実施例
ではそれぞれ３６０゜ｅｌごとに一度リセット信号Ｒ
（図４（Ｂ））を送出する。図４（Ｃ）は巻線３１と３
２の電流ｉ１とｉ２を示す。電動機３０がその正常運転
回転数領域で動作すれば、これらの電流間にそれぞれか
なりのギャップをおくことができる。電動機を比較的に
速く回転させたいときは、このギャップを小さくしなけ
ればならない。すなわち値ＰＩ（図４（Ｃ））を小さく
しなければならない。そして電動機を比較的に緩慢に回
転させたいときは、このギャップを大きくしなければな
らない。すなわち値ＰＩを大きくしなければならない。

【００５７】値ＰＩおよび場合により電動機の作動に対
する別の値はそれぞれ計算フェーズＡで計算される。こ
の計算フェーズＡは転流時点に直接後続する。例として
図示した２巻線２パルス電動機構成の場合、この計算フ
ェーズＡは巻線３１、３２のいずれにも電流が流れない
時間に当たる。すなわちいわゆる電流の谷間である。こ
の谷間ではロータ３３はいわゆる磁気抵抗トルクにより
駆動される。この計算フェーズＡは重要であり、したが
ってリセット過程によって中断されてはならない。とい
うのは、ここでは例えば後続の巻線電流に対する時点ｔ
ＯＮとｔＯＦＦが計算されるからである。

【００５８】計算フェーズＡにはそれぞれ計算フェーズ
Ｂが続く。計算フェーズＢでは計算フェーズＡで計算さ
れた値に基づいて以下に示す種々の経過を実行すること
ができる。例えば：

【００５９】ａ）計算フェーズＡの終了から次の転流時
点までの時間ＫＺが測定される。これは例えば、所定の
持続時間のプログラムループを複数回通過させ、ループ
通過の数を転流カウンタＫＺで計数することにより行わ
れる。

【００６０】ｂ）所定時間間隔ＰＩを測定し、これの経
過後に巻線電流を投入する。

【００６１】ｃ）時点ｔＯＦＦまでの時間を測定し、次
に巻線電流を遮断する。

【００６２】ｄ）場合により制御偏差を測定し、回転数
制御器のファクタ、例えば比例または積分ファクタを相
応に適合調節し、それぞれレジスタに格納する。これに
より次の計算フェーズＡではこれらのファクタから新し
いＰＩ値を計算することができる。

【００６３】図４からわかるように、時点０゜ｅｌ、３
６０゜ｅｌ等での転流は周期的なリセット信号Ｒにより
行われ、時点１８０゜ｅｌ、５４０゜ｅｌ等での転流は
転流信号ＫＯＭＭがプログラムにより問い合わされるこ
とによって行われる。

【００６４】例えばプログラムが時点ｔＦ（図４
（Ｃ））で外部のノイズ信号のためハングアップする
と、電流ｉ１は１８０゜ｅｌ以上にわたって投入された
ままとなる。これは破線の経過によって示されている。
というのはプログラムがそれ以上経過しないので、信号
ＫＯＭＭに応答することができないからである。したが
って電動機３０は電流ｉ１により制動され、静止状態に
至る。

【００６５】このことは時点３６０゜ｅｌでリセット信
号Ｒがプログラムを再びリセットし（例えば命令カウン
タを０にリセットすることにより）、新たにスタートす
ることによって阻止される。これによって電流ｉ１は遮
断され、プログラムは再び正常に経過する。

【００６６】通常の場合はもちろんプログラムはハング
アップしない。この場合は単に経過するプログラムが信
号Ｒによりそのループ通過での計算フェーズＢ内で中断
される。これにより例えば制御の比例ファクタＰまたは
値ＫＺに対するレジスタを到達された値のまま保持して
おき、この値を引き続き計算フェーズＡでさらに処理す
ることができる。

【００６７】したがってエラーはエラー時点ｔＦから次
のリセット信号Ｒまででだけ増殖することができ、次に
は再び正常な電動機運転および正常なプログラム経過が
開始する。このリセット信号Ｒはもちろん別個のセンサ
により形成することも、または電動機の内部データから
計算することもできる。しかし図示の解決手段が間違い
なくとくに有利であり信頼性が高い。この解決手段で
は、信号経過と計算過程とが装置、すなわち回転するロ
ータ３３により自動的に結合するようになる。

【００６８】図５は、図４の経過の基礎とすることので
きる基本的なフローチャートを示す。

【００６９】電動機３０が起動されると（これはフロー
チャートの箇所Ａに相応する）、リセット信号がマイク
ロプロセッサ４０の入力端ＲＥＳＥＴに印加される。と
いうのはコンデンサ５８（図３）は起動時には放電され
ているからである。これによりリセット入力端ＲＥＳＥ
ＴはＬになる。次にステップＳ７０で、パワーオンリセ
ットであるか否かが問い合わされる。これは起動時の場
合である。すなわちコンデンサ６６（図３および図６）
も起動時には放電されており、したがってＰ＝Ｌであ
り、ステップＳ７２で基本初期化が行われる。引き続き
ステップＳ７３でスイッチ６８（図６）が閉成され、コ
ンデンサ６６が充電される。

【００７０】プログラムは次にステップＳ７４に移り、
ステップＳ７２からの値に基づいて計算フェーズＡを開
始する。すなわち例えば、図４（Ｃ）の値ＰＩの計算で
ある。これはほぼロータの回転位置領域０゜ｅｌ...１
０゜ｅｌまたは１８０゜ｅｌ...１９０゜ｅｌで行われ
る。すなわち、リセット信号Ｒが形成された後の時点で
行われる。

【００７１】計算フェーズＡ（ステップＳ７４）の終了
後プログラムはさらにステップＳ７６へ移る。すなわち
計算フェーズＢである。この計算フェーズについては図
４に基づきすでに詳細に説明した。ここでは瞬時の転流
信号ＫＯＭＭに相応する電流ｉ１またはｉ２が投入され
る。すなわち、ＫＯＭＭ＝Ｌの場合は電流ｉ１であり、
ＫＯＭＭ＝Ｈの場合は電流ｉ２である。

【００７２】計算フェーズＢはループ７８の一部であ
り、したがって何回も通過する。すなわちステップＳ７
６を通過するときはいつも行われる。ステップＳ８０で
は、信号ＫＯＭＭが変化したか否かが検査される。変化
していなければ、プログラムはプログラム箇所Ｃに戻
り、新たにステップＳ７６を繰り返す。

【００７３】各ループ７８の通過は前もって設定された
持続時間、例えば１２５μｓを有する。ループ通過の数
は転流カウンタＫＺ（図示外、但しマイクロプロセッサ
４０に内蔵できる）で計数され、カウンタが図４（Ｃ）
に示した値ＫＺを送出する。この値は２つの転流箇所の
間の時間的間隔に対する尺度であり、電動機の回転数に
ほぼ反比例する。

【００７４】転流箇所、すなわち図４でのロータ位置０
゜ｅｌ、１８０゜ｅｌ，３６０゜ｅｌ等では２つの可能
性がある。

【００７５】ａ）箇所１８０゜ｅｌ、５４０゜ｅｌ等で
はステップＳ８０で、信号ＫＯＭＭがＬからＨへ変化し
たこと、またプログラムが箇所Ｂへ戻ったことが検出さ
れる。次いで最初にＳ７４で計算フェーズＡが実行さ
れ、引き続き再びループ７８に続く。その際電流ｉ２が
投入され、このループを複数回通過する（計算フェーズ
Ｂ）。

【００７６】ｂ）箇所０゜ｅｌ、３６０゜ｅｌ等では、
リセット信号Ｒがマイクロプロセッサ４０の入力端ＲＥ
ＳＥＴに発生する。これによりステップＳ８２でループ
７８通過のいずれかの箇所で計算フェーズＢが中断さ
れ、プログラムの箇所Ａへジャンプする。その際にステ
ップＳ８３でのリセット過程によってスイッチ６８（図
６）が開放し、これによりコンデンサ６６の充電が短時
間中断される。

【００７７】バリエーションｂ）の場合、すなわち装置
（ロータ３３の回転）に起因する周期的なリセット過程
が行われる場合には、プログラムは再びステップＳ７０
に達する。しかし今回は、パワーオンリセットでないこ
とが判明する。なぜなら、コンデンサ６６（図３と図
６）が充電されており、したがってＰ＝Ｈだからであ
る。したがってステップＳ８４で周期的な初期化が実行
される。この初期化の際にはとくに転流カウンタＫＺが
所定の値、例えば値０にリセットされ、プログラムは新
たにスタートされる。その際必要に応じて所定のレジス
タをリセットすることもできる。これは場合場合により
異なり、プログラマーのなす事である。例えば保持すべ
き目標回転数または最小回転数を（ＡＬＡＲＭにたいし
て）新たにデコードすることができる。

【００７８】ステップＳ８４でのこの周期的初期化の
後、プログラムは再び箇所Ｂに来る。そしてすでに説明
した経過が計算フェーズＡ（Ｓ７４）および計算フェー
ズＢ（ループＳ７８）で新たに開始する。その際この場
合に電流ｉ１が投入される。

【００７９】図４からわかるように、例えば０゜ｅｌの
時に周期的なリセット過程を行うことができ、１８０゜
ｅｌの際に転流が信号ＫＯＭＭの問い合わせ（プログラ
ムステップＳ８０での）により直接行われる。引き続き
再び３６０゜ｅｌの際に周期的リセットが実行される。
その際周期的なリセット過程によりこの実施例では同じ
ように転流が生じる。ｉ２からｉ１への転流（０゜ｅ
ｌ，３６０゜ｅｌ等）は周期的なリセット過程により行
われ、例えば１８０゜ｅｌの際のｉ１からｉ２への切替
は信号ＫＯＭＭのプログラム問い合わせによりステップ
Ｓ８０で行われる。

【００８０】もちろんロータの１回転ごとにロータの回
転により行われる１つのリセット過程を実行すれば、通
例、十分である。または各５回転ごとのリセットでも十
分である。しかし図示の実施例は非常に実用的で容易に
実現できるので、一般的には、各２つ目の転流過程を周
期的リセット過程の形で実現すると有利である。という
のは、プログラム経過のエラーが短時間後にすでに除去
され、通常のプログラム経過により置き換わるからであ
る。これにより非常に信頼度が高くダイナミック特性の
点で有利な本発明の電動機の回転が得られる。

【００８１】電動機の改善されたダイナミック特性は、
リセット信号Ｒによりプログラムループ７８から直ちに
脱出することにより得られる。したがってこれはステッ
プＳ８０での、転流が変化したか否かの問い合わせに置
き換わる。

【００８２】ステップＳ８０の問い合わせは通常、時間
的遅延を伴って行われる。というのは問い合わせの前に
場合によっては、ループ７８を完全に通過していなけれ
ばならないからである。そのためこの問い合わせは転流
時点から大きな時間的間隔を有することができる。しか
し、一方リセット信号Ｒの時点は正確に定められてい
る。すなわちこの信号により時間的に正確な転流が行わ
れ、電動機の回転のダイナミック特性が改善される。こ
のことは例えば改善された回転静粛性に現れる。したが
ってロータ位置１８０゜ｅｌ，５４０゜ｅｌ等でもリセ
ット信号Ｒを形成し、そこでも周期的なリセット過程を
実行すると有利である。

【００８３】図７と図８は詳細な実施例を示す。この実
施例も同様に図３と図６の回路に関連する。

【００８４】図７（Ａ）はセンサ３５の出力端の信号Ｋ
ＯＭＭを示し、図７（Ｂ）はリセット信号Ｒを示す。こ
れらの信号は図４（Ａ）、（Ｂ）と一致する。

【００８５】図７（Ｃ）は、電動機３０の巻線３１、３
２の電流ｉ１とｉ２の経過を示す。これらの電流はここ
では少しオーバーラップする。というのは、転流時にこ
こでは電流がそれぞれ一方の巻線で遮断されるのと実質
的に同時に電流が他方の巻線で投入されるからである。

【００８６】転流カウンタＫＺ（マイクロプロセッサ４
０）はここでは図７（Ｃ）に示すように、２つの順次連
続するリセット信号Ｒ間の間隔ＫＺを測定する。これは
３６０°ｅｌのロータ１回転に相応する。

【００８７】図８が示すように、ここでは電動機３０の
起動時にリセット過程Ｓ１００が実行される。その際に
ステップＳ１０２で、Ｐ＝Ｈであるか否かが問い合わさ
れる（図６に関する説明を参照）。電動機３０の起動時
にはＰ＝Ｌである。というのはコンデンサ６６が放電さ
れているからである。したがってプログラムはステップ
Ｓ１０４へ進み、パワーオンリセットが実行される。そ
の際、カウンタＡＶＺは１０００にセットされる。これ
によって電動機の起動時に警報遅延が行われる。すなわ
ち、電動機３０の起動から所定の時間間隔内では信号Ａ
ＬＡＲＭをトリガすることができない。したがって信号
ＡＬＡＲＭはＬにセットされる。さらに転流カウンタＫ
Ｚが０にセットされる。

【００８８】引き続きステップＳ１０６でスイッチ６８
が閉成される。これによりコンデンサ６６（図３と図
６）は充電される。その後、プログラムはステップＳ１
０８へ進み、ここで転流カウンタは１だけカウントアッ
プし、（アラーム）カウンタＡＶＺは１だけカウントダ
ダウンする。（ＡＶＺは値０までしかカウントダウンで
きない。）

【００８９】ステップＳ１１０で、信号ＫＯＭＭが問い
合わされる。箇所０°ｅｌ（図７）でＫＯＭＭ＝Ｌとな
る。したがってステップＳ１１２で値Ａ１＝Ｈがセット
される。すなわち、トランジスタ３７（図３）がスイッ
チオンされ、値Ａ２はＬにセットされる。すなわちトラ
ンジスタ３８は遮断されたままである。

【００９０】ステップＳ１１４でＡＶＺ＝０か否かが問
い合わされる。０でなければ、プログラムは箇所Ｅに戻
り、ステップＳ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１２，Ｓ１１４
が何回も通過される。その際各通過ごとに転流カウンタ
ＫＺはカウントアップし、ＡＶＺはカウントダウンす
る。ループ通過は同じ長さであり、例えばそれぞれ１２
５μｓかかるから、転流カウンタＫＺは２つのリセット
信号Ｒ間の時間間隔を測定する。

【００９１】回転位置１８０°ｅｌで信号ＫＯＭＭがＬ
からＨへ変化すると、プログラムはステップＳ１１６へ
進む。すなわちトランジスタ３７はスイッチオフされ、
トランジスタ３８がスイッチオンされる。これにより電
流ｉ１が遮断され、電流ｉ２が流れ始める。

【００９２】ロータ３３が数回転した後、カウンタ状態
ＡＶＺ＝０に達すると、プログラムはステップＳ１１８
へ進み、カウンタ状態ＫＺが例えば３００の高い値を有
しているか否かが検査される。この数字は電動機の許容
最小回転数に相応するものである。高い値を有していな
ければ、電動機は箇所Ｅに戻る。有していれば、ステッ
プＳ１２０で信号ＡＬＡＲＭ（図３）がセットされ、場
合により記憶される。

【００９３】ロータ３３が回転位置３６０°ｅｌに達す
るとリセット信号Ｒが形成され、これによりプログラム
はポイントＥと図８の下方端部との間のいずれかの箇所
で中断される。これはステップＳ１２４に示されてい
る。その際リセット過程の一部としてステップＳ１２６
で、スイッチ６８が開放され、これにより引き続きステ
ップＳ１０２でポートＰの問い合わせが（図６の接続線
６９を介して）可能になる。

【００９４】この場合コンデンサ６６が充電され、した
がってＰ＝Ｈが示される。すなわちプログラムはこの場
合ステップＳ１２８へ進み、周期的リセットが実行され
る。その際にＫＺ＝０がセットされ、場合により最小下
限回転数が新たにデコードされる。

【００９５】引き続き前述の過程が新たに経過する。

【００９６】電動機３０の回転の間には、ステップＳ１
２８を恒常的に通過し、起動時には一度ステップＳ１０
４を通過する。これにより非常に簡単な手段によって、
電動機の起動と恒常的回転とを区別することができる。
したがってステップＳ１２８の周期的なリセット過程の
際には、例えばＡＶＺに対するレジスタ値およびＡＬＡ
ＲＭに対するレジスタ値等の他の記録内容は保持され
る。すなわちこれらは電動機３０の起動時にだけ所定の
値に調整される。

【００９７】

【発明の効果】このようにして本発明の第１の視点によ
れば電動機は、運転時に発生しうるノイズ電圧に対して
非常に頑強（鈍感）になる。このことは本発明により非
常に簡単に、格段のコストをかけずに達成することがで
きる。請求項２以下の特徴は、さらに展開態様を示し、
いずれもその簡単な構成の具体化を示す。さらに本発明
の第２の視点によれば、第１の視点と同様な機能を達成
するための電動機に一般的に応用できるその制御方法が
与えられる。このように本発明の原理は、広汎な応用を
可能とする。

【００９８】もちろん本発明の枠内で、多種多様の適用
および変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本原理を説明するための概略的ブロ
ック回路図である。

【図２】図１を説明するためのパルス線図である。

【図３】マイクロプロセッサにより制御され、回転数が
調整されるブラシレス直流電動機の構成を示す回路図で
ある。

【図４】ロータが３６０°ｅｌ回転する際に経過する過
程を示す概略図である。

【図５】図４の構成のためのフローチャートである。

【図６】図３のポートＰを説明するための概念的回路図
である。

【図７】図４と同様の概略図である。図７は、電動機の
制御にたいして図８のフローチャートが使用されたとき
の３６０°ｅｌロータ回転の際の電動機での経過を示
す。

【図８】図７での経過を説明するためのフローチャート
である。このフローチャートは付加的に、所定の最小回
転数の連続的監視を示す。この監視は電動機の起動時に
は短時間作用しないようにセットされる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヘルマンラッペネッカードイツ連邦共和国、78147 フェーレンバッハ、クランケンハオスシュトラーセ 26 (72)発明者フランクイエスケドイツ連邦共和国、78144 テンネンブロン、ドルフベルクシュトラーセ 20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リセット入力端（２４）を備えたデジタル
制御装置（１８；４０）と、ロータ（１４；３３）の回転に依存する信号（Ｒ）を電
動機の回転中に形成する装置（１５；３５）とを有し、前記信号（Ｒ）は、ロータ（１４；３３）の回転により
制御されるデジタル制御装置を周期的に所定の初期条件
にリセットするために供給されることを特徴とする電動
機。
【請求項２】前記信号（Ｒ）として電動機の回転中に形
成されるリセット信号（Ｒ）が電動機（３０）のロータ
位置信号（ＫＯＭＭ）から導出される、請求項１記載の
電動機。
【請求項３】ロータ位置信号（ＫＯＭＭ）を微分し、リ
セット信号（Ｒ）に変換するために微分素子（２６；５
６）が設けられている、請求項２記載の電動機。
【請求項４】リセット入力端（２４）に付加的に電動機
の起動時に、電動機（３０）の回転中に形成されたリセ
ット信号（Ｒ）とは弁別可能な起動リセット（パワーオ
ンリセット）信号が供給される、請求項１から３までの
いずれか１項記載の電動機。
【請求項５】デジタル制御装置（４０）は、該起動リセ
ット信号と、電動機の回転中に形成されるリセット信号
（Ｒ）とを弁別するように構成されている、請求項４記
載の電動機。
【請求項６】起動リセット信号は基本初期化（Ｓ７２）
をトリガし、電動機の回転中に形成されるリセット信号
（Ｒ）は基本初期化とは異なる周期的初期化（Ｓ８４）
をトリガする、請求項４または５記載の電動機。
【請求項７】デジタル制御装置（４０）にはダイナミッ
ク記憶素子（６６）が配属されており、該記憶素子の記
憶状態は電動機（３０）の回転時に周期的にリフレッシ
ュされ（スイッチ６８の閉成；Ｓ１０６）、リフレッシ
ュ過程の休止時（スイッチ６８の開放；Ｓ１２６）に起
動リセット信号と、電動機（３０）の回転中に形成され
るリセット信号（Ｒ）との弁別が行われる、請求項４か
ら６までのいずれか１項記載の電動機。
【請求項８】ダイナミック記憶素子は放電素子（６７）
が配属されているコンデンサ（６６）を有する、請求項
７記載の電動機。
【請求項９】前記コンデンサ（６６）は、デジタル制御
装置（４０）を介して電動機の所定の計算ステップ中
（図８：Ｓ１０６〜Ｓ１２６）に充電され、当該充電
は、コンデンサ（６６）の充電状態を問い合わせるため
（図６：６９）リセット信号の弁別中は遮断される、請
求項８記載の電動機。
【請求項１０】電動機の回転中に形成されるリセット信
号（Ｒ）により実行プログラムが中断される（Ｓ８
２）、請求項１から９までのいずれか１項記載の電動
機。
【請求項１１】ブラシレス直流電動機として構成されて
おり、電動機の回転中に形成されたリセット信号（Ｒ）
は電動機の転流時点（図４：０°ｅｌ，３６０°ｅｌ）
に少なくともほぼ一致する、請求項１から１０までのい
ずれか１項記載の電動機。
【請求項１２】起動リセット信号を形成するためにコン
デンサ（５８）が設けられており、該コンデンサは電動
機（３０）の起動時に充電回路（４８、５９）を介して
充電され、コンデンサの充電電圧は、起動リセット信号より低い値
であるときに作用する、請求項４から９までのいずれか
１項記載の電動機。
【請求項１３】電動機の通電をデジタル装置によりプロ
グラムを用いて制御し、ロータが少なくとも１つの所定の回転位置にあるとき、
デジタル装置に当該回転位置によりトリガされたリセッ
ト信号を供給することを特徴とする、ロータを有する電
動機の制御方法。
【請求項１４】プログラムはモジュール（Ｓ７４，Ｓ７
６）に分割されており、該モジュールはそれぞれロータの所定の回転位置領域に
割り当てられており（図４）、リセット信号（Ｒ）が出力されるべきロータの回転位置
は、リセット過程により中断可能であるモジュール（Ｓ
７６）が経過する際の回転位置領域に一致する、請求項
１３記載の方法。
【請求項１５】ロータ（３３）が所定の回転位置にある
ときに供給されるリセット信号は、プログラム経過が正
常の場合にはロータの前記所定の回転位置領域にて転流
を生ぜしめる実質的に転流信号（ＫＯＭＭ）と同じ作用
をトリガする、請求項１３または１４記載の方法。