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JPH0787782A - 直流ブラシレスモータの駆動制御装置 - Google Patents

直流ブラシレスモータの駆動制御装置

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Publication number
JPH0787782A
JPH0787782A JP5228527A JP22852793A JPH0787782A JP H0787782 A JPH0787782 A JP H0787782A JP 5228527 A JP5228527 A JP 5228527A JP 22852793 A JP22852793 A JP 22852793A JP H0787782 A JPH0787782 A JP H0787782A
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JP
Japan
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circuit
voltage
current
switching circuit
phase
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JP5228527A
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Inventor
Atsuyuki Hiruma
淳之 蛭間
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータに脱調が起こると、直ちにそれを検知
してスイッチング回路の素子を保護し得る安全性にすぐ
れた直流ブラシレスモータの駆動制御装置を提供する。 【構成】 複数の相巻線Lu,Lv,Lwを有するステ
ータおよび永久磁石を有するロータより構成された直流
ブラシレスモータ1と、複数のスイッチング素子を有す
るスイッチング回路5と、このスイッチング回路5に直
流電圧を印加するための整流回路4とを備え、ロータの
位置を検出しながら各スイッチング素子をオン,オフし
各相巻線への通電を順次に切換えてモータ駆動を行なう
直流ブラシレスモータの駆動制御装置において、整流回
路4とスイッチング回路5との間の接続ラインにシャン
ト抵抗8を挿接し、そのシャント抵抗8に流れる通常と
は逆方向の電流I2 を逆方向電流検知回路22で検知す
る。この検知電流I2 が設定値Ibを超えると、脱調が
生じたとの判断の下に、運転を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、空気調和機などに用
いる直流ブラシレスモータの駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】直流ブラシレスモータは、複数の相巻線
が装着されるステータと永久磁石を有するロータより構
成される。このモータには2極式と4極式があり、2極
式では星形結線の三相巻線が互いに 120°の機械的な位
置ずれをもってステータに装着され、ロータには1つの
永久磁石(磁極N,S)が設けられる。4極式では、同
じく星形結線の三相巻線が2組、互いに 180°の機械的
な位置ずれをもってステータに装着され、ロータには2
つの永久磁石が互いに90°の機械的な位置ずれをもって
設けられる。
【0003】2極式と4極式の動作の違いは、2極式で
は三相巻線の電気角1サイクル分の通電にロータの機械
角1サイクル分が対応し、4極式では三相巻線の電気角
2サイクル分の通電にロータの機械角1サイクルが対応
する点である。
【0004】このような直流ブラシレスモータを駆動す
る場合、複数のスイッチング素子を有するスイッチング
回路、およびこのスイッチング回路に直流電圧を印加す
るための直流電圧回路が用意される。直流電圧回路とし
ては、交流電圧を整流する整流回路が用いられ、その整
流回路とスイッチング回路とでいわゆるインバータ回路
が構成される。そして、ロータの位置が逐次に検出さ
れ、その検出位置に応じてスイッチング回路の各スイッ
チング素子がオン,オフされることで、モータの各相巻
線への通電が順次に切換えられ、駆動がなされる。
【0005】このインバータ回路には、整流回路とスイ
ッチング回路との間の接続ラインに電流検知用のシャン
ト抵抗が挿接され、そのシャント抵抗を介した電流検知
によってインバータ回路に対する過電流保護が行なわれ
る。すなわち、シャント抵抗に流れる電流が検知され、
その検知電流が設定値を超えると、過電流が生じたとの
判断の下に直ちに運転が停止され、スイッチング回路の
素子が保護される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】モータの動作中、ロー
タの位置と各相巻線への通電とがうまく合わなくなるこ
とがある。いわゆる、脱調である。この脱調が起こる
と、ステータの相巻線とロータの永久磁石との磁気作用
による余計な還流電流が生じ、スイッチング回路の素子
が破壊に至る心配がある。
【0007】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、モータに脱調が起こると、直
ちにそれを検知してスイッチング回路の素子を保護し得
る安全性にすぐれた直流ブラシレスモータの駆動制御装
置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、複数の相巻
線を有するステータおよび永久磁石を有するロータより
構成された直流ブラシレスモータと、複数のスイッチン
グ素子を有するスイッチング回路と、このスイッチング
回路に直流電圧を印加するための手段とを備え、ロータ
の位置を検出しながら各スイッチング素子をオン,オフ
し各相巻線への通電を順次に切換えてモータ駆動を行な
う直流ブラシレスモータの駆動制御装置において、直流
電圧回路とスイッチング回路との間に流れる通常とは逆
方向の電流を検知する検知手段と、この検知電流が設定
値を超えると運転を停止する制御手段とを備える。
【0009】
【作用】この発明の直流ブラシレスモータの駆動制御装
置では、モータの脱調時、スイッチング回路に通常とは
逆方向の電流が流れる。この逆方向電流を検知し、それ
が設定値を超えると運転を停止する。
【0010】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1において、1は直流ブラシレスモ
ータで、星形結線の三相巻線Lu,Lv,Lwを有する
ステータ(図示しない)、および永久磁石を有するロー
タ(図示しない)より構成される。
【0011】三相交流電源2にインバータ回路3が接続
される。このインバータ回路3は、整流回路4およびス
イッチング回路5からなる。整流回路4は、ダイオード
ブリッジ6および平滑コンデンサ7を有する。
【0012】スイッチング回路5は、上流側スイッチン
グ素子と下流側スイッチング素子の直列回路を三相分設
けたもので、U相用の上流側および下流側スイッチング
素子としてトランジスタTu+とTu-、V相用としてトラ
ンジスタTv+とTv-、W相用としてトランジスタTw+と
Tw-が設けられる。これら直列回路に整流回路4からの
直流電圧が印加される。なお、逆起電力防止用のダンパ
ダイオードDが各トランジスタに並列接続される。
【0013】インバータ回路3において、整流回路4と
のスイッチング回路5との間の負側の接続ラインにシャ
ント抵抗8が挿接される。スイッチング回路5における
トランジスタTu+,Tu-の相互接続点に、相巻線Luの
非結線端が接続される。トランジスタTv+,Tv-の相互
接続点に、相巻線Lvの非結線端が接続される。トラン
ジスタTw+,Tw-の相互接続点に、相巻線Lwの非結線
端が接続される。
【0014】10はロータの位置を検出するための位置
検出回路で、比較器11,12,13を有する。相巻線
Luの端子電圧が比較器11の非反転入力端(+)に入
力される。相巻線Lvの端子電圧が比較器12の非反転
入力端(+)に入力される。相巻線Lwの端子電圧が比
較器13の非反転入力端(+)に入力される。そして、
比較器11,12,13の反転入力端(−)に基準電圧
Vd が入力される。基準電圧Vd は、整流回路4の出力
電圧の 1/2のレベルに設定されている。
【0015】比較器11,12,13は、非反転入力端
(+)への入力電圧が基準電圧Vdよりも低いとき論理
“0”信号を出力し、非反転入力端(+)への入力電圧
が基準電圧Vd 以上のとき論理“1”信号を出力する。
【0016】比較器11,12,13の出力が制御部3
0に供給される。制御部30は、相巻線Lu,Lv,L
wにそれぞれ誘起する電圧を比較器11,12,13を
通して監視し、その誘起電圧の変化を基にロータの位置
を検出しながらスイッチング回路5の各トランジスタに
対する駆動信号を作成する。これら駆動信号は、スイッ
チング回路5の各トランジスタのベースに供給される。
【0017】インバータ回路3におけるシャント抵抗8
の両端に電流検知回路20が接続される。この電流検知
回路20は、順方向電流検知回路21および逆方向電流
検知回路22を有する。
【0018】順方向電流検知回路21は、シャント抵抗
8に流れる通常の順方向の電流I1を検知し、その検知
電流I1 が設定値Iaを超えているか否か判定する。逆
方向電流検知回路22は、シャント抵抗8に流れる通常
とは逆方向の電流I2 を検知し、その検知電流I2 が設
定値Ibを超えているか否か判定する。
【0019】順方向電流検知回路21および逆方向電流
検知回路22の出力は異常検出回路23に送られる。こ
の異常検出回路23は、順方向電流検知回路21におい
て検知電流I1 が設定値Ia以上との判定がなされたと
き、逆方向電流検知回路22において検知電流I2 が設
定値Ib以上との判定がなされたとき、それぞれ異常と
判断して異常検出指令を制御部30に送る。
【0020】制御部30は、異常検出回路23から異常
検出指令を受けると、直ちにスイッチング回路5の駆動
を停止し、それから所定時間後にスイッチング回路5の
駆動を再開する。
【0021】順方向電流検知回路21と逆方向電流検知
回路22の具体例を図2に示す。順方向電流検知回路2
1は、順方向電流I1 によるシャント抵抗8の両端電圧
を積分回路を通してフォトカプラ41の発光ダイオード
41aに印加する構成であり、順方向電流I1 が設定値
Iaを超える状況において発光ダイオード41aが発光
する。逆方向電流検知回路22は、逆方向電流I2 によ
るシャント抵抗8の両端電圧を積分回路を通してフォト
カプラ51の発光ダイオード51aに印加する構成であ
り、逆方向電流I2 が設定値Ibを超える状況において
発光ダイオード51aが発光する。
【0022】フォトカプラ41,51には、図示してい
ないが、発光ダイオード41a,51aの光を受けて作
動するフォトトランジスタがあり、これらフォトトラン
ジスタが報知手段として異常検出回路23に設けられ
る。
【0023】なお、シャント抵抗8に生じる電圧だけで
は発光ダイオード41a,51aを発光動作させること
が難しいため、動作電圧補助用のバッテリ電源60を電
流検知回路20に設けている。
【0024】つぎに、上記の構成の作用を図3のフロー
チャートを参照して説明する。まず、相巻線Luから相
巻線Lvにかけての2相通電を行なうべく、上流側のト
ランジスタTu+と下流側のトランジスタTv-の2つがオ
ンタイミングとなる。そして、上流側のトランジスタT
u+がオンされ、下流側のトランジスタTv-がオン,オフ
される。
【0025】相巻線Lu,Lvに磁界が生じると、それ
と永久磁石が作る磁界との相互作用によってロータに回
転トルクが生じ、ロータが回転を始める。このとき、永
久磁石の回転に伴う磁気作用により、非通電の1つの相
巻線Lwに電圧が誘起する。この相巻線Lwへの誘起電
圧は比較器13において基準電圧Vd と比較され、その
比較出力が制御部30に送られる。制御部30では、比
較出力の論理レベルの変化点(誘起電圧と基準電圧Vd
の交差する点)がロータの回転基準位置として検出され
る。
【0026】回転基準位置が検出されると、それから電
気角30°に相当する時間が経過した後、相巻線Lu,L
vに対する2相通電から相巻線Lu,Lwに対する2相
通電への転流がなされる。
【0027】すなわち、相巻線Luから相巻線Lwにか
けての2相通電を行なうべく、上流側のトランジスタT
u+と下流側のトランジスタTw-の2つがオンタイミング
となる。そして、上流側のトランジスタTu+がオン,オ
フされ、下流側のトランジスタTw-がオンされる。
【0028】相巻線Lu,Lwに磁界が生じると、それ
と永久磁石が作る磁界との相互作用でロータに回転トル
クが生じ、ロータが回転を続ける。このとき、永久磁石
の回転に伴う磁気作用により、非通電の1つの相巻線L
vに電圧が誘起する。この相巻線Lvへの誘起電圧は比
較器12において基準電圧Vd と比較され、その比較出
力が制御部30に送られる。制御部30では、比較出力
の論理レベルの変化点(誘起電圧と基準電圧Vd の交差
する点)がロータの回転基準位置として検出される。
【0029】回転基準位置が検出されると、それから電
気角30°に相当する時間が経過した後、相巻線Lu,L
wに対する2相通電から相巻線Lv,Lwに対する2相
通電への転流がなされる。
【0030】すなわち、相巻線Lvから相巻線Lwにか
けての2相通電を行なうべく、上流側のトランジスタT
v+と下流側のトランジスタTw-の2つがオンタイミング
となる。そして、上流側のトランジスタTv+がオンさ
れ、下流側のトランジスタTw-がオン,オフされる。
【0031】以下同様に、回転基準位置の検出から電気
角30°の遅れをもって転流が繰返され、ロータの回転が
継続する。こうして、モータ1が動作しているとき、シ
ャント抵抗8に電流が流れる。この電流のうち、順方向
電流I1 は順方向電流検知回路21で検知され、逆方向
電流I2 は逆方向電流検知回路22で検知される。
【0032】モータ1の正常動作時は順方向電流I1
設定値Iaを超えることはなく、また逆方向電流I2
小さい。何らかの原因で順方向電流I1 が過大となり、
それが設定値Iaを超えると、異常検出回路23から制
御部30に異常検出指令が送られる。すると、スイッチ
ング回路5の駆動が直ちに停止され、モータ1の動作が
止まる。この停止により、過電流が解除され、スイッチ
ング回路5の各トランジスタが保護される。
【0033】停止から所定時間後、自動的にモータ1の
駆動が再開される。モータ1に脱調が起こった場合、図
4に示すように、順方向電流I1 (図の+側)が大きく
なり、逆方向電流I2 (図の−側)も大きくなる。この
逆方向電流I2 の増大は、脱調時にのみ顕著に現われる
ことが実験で確かめられている。
【0034】こうして逆方向電流I2 が設定値Ib(た
とえば14A )を超えると、異常検出回路23から制御部
30に異常検出指令が送られる。すると、スイッチング
回路5の駆動が直ちに停止され、モータ1の動作が止ま
る。この停止により、逆方向電流I2 が解除され、スイ
ッチング回路5の各トランジスタが保護される。
【0035】停止から所定時間後、自動的にモータ1の
駆動が再開される。なお、逆方向電流I2 の増大に基づ
く動作停止時の電流波形を時間方向に拡大したのが図5
である。
【0036】また、図6は従来装置における脱調時の電
流波形を示しており、順方向電流(+側)の増大を過電
流として検知するものの、逆方向電流(−側)について
は検知することができなかった。この場合、順方向の過
電流検知によってモータ1の動作を一応は止めることが
できるが、その時点よりも前から逆方向電流の増大は続
いており、スイッチング回路5の各トランジスタにかな
りの負担がかかってしまう。
【0037】一方、本実施例では、脱調時の特徴である
逆方向電流I2 の増大を逆方向電流検知回路22によっ
て検知するので、逆方向電流I2 を直ちに解除すること
ができ、スイッチング回路5の各トランジスタにとって
安全である。なお、上記実施例では、スイッチング回路
5のスイッチング素子がトランジスタの場合を例に説明
したが、他の素子であっても同様に実施可能である。
【0038】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、ス
イッチング回路に流れる通常とは逆方向の電流を検知す
る検知手段と、この検知電流が設定値を超えると運転を
停止する制御手段とを設けたので、モータに脱調が起こ
ると、直ちにそれを検知してスイッチング回路の素子を
保護し得る安全性にすぐれた直流ブラシレスモータの駆
動制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の構成図。
【図2】同実施例における電流検知回路の具体例のブロ
ック図。
【図3】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。
【図4】同実施例における脱調時の順方向電流と逆方向
電流を示す波形図。
【図5】図4の要部を時間方向に拡大して示す波形図。
【図6】従来装置における脱調時の順方向電流と逆方向
電流を示す波形図。
【符号の説明】
1…直流ブラシレスモータ、3…インバータ回路、4…
整流回路、5…スイッチング回路、10…位置検出回
路、20…電流検知回路、21…順方向電流検知回路、
22…逆方向電流検知回路、23…異常検出回路、30
…制御部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の相巻線を有するステータおよび永
    久磁石を有するロータより構成された直流ブラシレスモ
    ータと、 複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、 このスイッチング回路に直流電圧を印加する手段とを備
    え、 前記ロータの位置を検出しながら前記各スイッチング素
    子をオン,オフし各相巻線への通電を順次に切換えてモ
    ータ駆動を行なう直流ブラシレスモータの駆動制御装置
    において、 前記スイッチング回路との間に流れる通常とは逆方向の
    電流を検知する検知手段と、 この検知電流が設定値を超えると運転を停止する制御手
    段と、 を備えたことを特徴とする直流ブラシレスモータの駆動
    制御装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002101686A (ja) * 2000-09-26 2002-04-05 Ebara Corp ブラシレスモータ装置
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