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発明の名称 ブラシレスモータの制御方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−19282
公開日 平成8年(1996)1月19日
出願番号 特願平6−168899
出願日 平成6年(1994)6月28日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】大原 拓也
発明者 前野 淳
要約 目的
ブラシレスモータの制御方法において、同ブラシレスモータの回転数を目標回転数とする時間を短縮し、かつ回転数を変動なしに一定に保つ。

構成
ブラシレスモータ3の回転数を目標回転数とするブラシレスモータの制御方法であって、ブラシレスモータ3の内部に設けられた複数のホール素子5によって回転子3aの位置を検出し、各ホール素子5からの位置検出信号を制御回路10に入力しており、この制御回路10が位置検出信号をもとにしてブラシレスモータ3の現回転数を算出する一方、現回転数が目標回転数を含む所定回転数範囲内である場合には目標回転数と現回転数との差の絶対値に応じてブラシレスモータの印加電圧の変化率を可変し、現回転数がその所定回転数範囲外にある場合その変化率を所定回転数範囲内にある場合における変化率の最大値より大きくする。
特許請求の範囲
【請求項1】 ブラシレスモータの複数の固定子巻線に印加する電圧を可変して同ブラシレスモータの回転数を目標回転数に制御するブラシレスモータの制御方法であって、前記ブラシレスモータの回転数を検出するとともに、該検出回転数が前記目標回転数を含む所定回転数範囲内にある場合には同目標回転数と検出回転数との差に応じて前記固定子巻線に印加する電圧の変化率(dV/dt)を小さくし、前記検出回転数が前記目標回転数を含む所定回転数範囲内にない場合には前記固定子巻線に印加する電圧の変化率(dV/dt)を前記所定回転数範囲内であるときに前記固定子巻線に印加される電圧の最大変化率(dV/dt)よりも大きくするようにしたことを特徴とするブラシレスモータの制御方法。
【請求項2】 ブラシレスモータの複数の固定子巻線に印加する電圧を可変して同ブラシレスモータの回転数を目標回転数に制御するブラシレスモータの制御方法であって、前記ブラシレスモータの回転数を検出するとともに、該検出回転数が前記目標回転数を含む所定回転数範囲外にある場合には前記固定子巻線に印加する電圧の変化率(dV/dt)の係数を大きくし、回転数の上昇、下降にともない前記係数を減らし、前記検出回転数が前記目標回転数を含む所定回転数範囲外にないときには前記固定子巻線に印加する電圧の変化率(dV/dt)の係数を小さくするようにしたことを特徴とするブラシレスモータの制御方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は直流ブラシレスモータ(以下ブラシレスモータと記す)の回転制御技術に係り、特に詳しくはブラシレスモータの回転数を速やかに目標回転数とするブラシレスモータの制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】このブラシレスモータを例えば空気調和機等に用いるモータとして利用する場合、図8に示す制御装置が必要である。
【0003】図8において、この制御装置は、商用の交流電源1を直流電源に変換するため整流回路2aおよび平滑用コンデンサ2bで構成した電源回路2と、この変換された直流電源を交流に変換してブラシレスモータ3に印加する駆動回路4と、ブラシレスモータ3の回転子3aの位置を検出し、位置検出信号を出力するための位置検出手段(ブラシレスモータ3の内部に設置されたホール素子)5と、その位置検出信号のタイミングをもとにして駆動回路4の複数のスイッチング素子(トランジスタ)U,V,W,X,Y,Zを所定にオン、オフ制御するための駆動信号U1,V1,W1,X1,Y1,Z1を出力する制御回路(マイクロコンピュータ)6と、この駆動信号により各トランジスタU,V,W,X,Y,Zを駆動するドライブ回路7とを備えている。
【0004】ブラシレスモータの駆動方法を図9を参照して具体的に説明すると、各ホール素子5はブラシレスモータ3の回転子3aの位置に応じた位置検出信号を出力する(図9(a)ないし(c)に示す)。制御回路6はその位置検出信号を入力し、同位置検出信号に基づいて駆動信号U1,V1,W1,X1,Y1,Z1(図9(d)ないし(i)に示す)を出力する。
【0005】また、駆動回路4の上アームを構成するトランジスタU,V,Wについては単にオン、オフし(図9(d)ないし(f)に示す)、下アームを構成するトランジスタX、Y、Zについてはオン、オフするだけでなく、そのオン部分をチョッピングする(図9(g)ないし(i))。
【0006】これにより、駆動回路4は入力直流電圧を、チョッピングした交流電圧R,S,T(図9(j)ないし(l)に示す)とし、この交流電圧R,S,Tをブラシレスモータ3の複数固定子巻線に印加する。このようにして、回転子3aの位置検出信号をもとにして各固定子巻線の通電を切り替え、同ブラシレスモータ3を回転制御する。
【0007】また、制御回路6は位置検出信号の立ち上がり、立ち下がり間の時間を計測し、ブラシレスモータ3の回転数を算出する。そして、算出した回転数と目標回転数とを比較し、出力する駆動信号U1,V1,W1,X1,Y1,Z1のうち、図9(g)ないし(i)に示す駆動信号X1,Y1,Z1のチョッピングのオン割合を上記比較結果に応じて可変する。
【0008】具体的には、例えば算出した現回転数が目標回転数より低い場合は、制御回路6は出力駆動信号X1,Y1,Z1のチョッピングのオン割合を増加させ、ブラシレスモータ3の印加電圧を高くし、結果同ブラシレスモータ3の回転数を高くできる。
【0009】逆に、算出した回転数が目標回転数より高い場合は、制御回路6は出力駆動信号X1,Y1,Z1のチョッピングのオン割合を減少させることから、ブラシレスモータ3の印加電圧を低くし、結果同ブラシレスモータ3の回転数を低くできる。
【0010】例えば、図10および図11に示すように、ブラシレスモータ3の目標回転数をNAからNB(>NA)に変更する場合、あるいは目標回転数をNBからNC(<NB)に変更する場合について説明する。
【0011】まず、制御回路6は所定時間(t0)毎に位置検出信号の立ち上がり、あるいは立ち下がり間の時間を計測し、この計測結果に基づいてブラシレスモータ3の現回転数を算出する。
【0012】そして、現回転数と目標回転数とを比較し、現回転数が目標回転数より低い場合、出力駆動信号X1,Y1,Z1のチョッピングのオン割合を増加させ、つまりブラシレスモータ3の印加電圧Vsを所定値V0だけ上昇させる(図10(b)に示す)。また、現回転数が目標回転数より高い場合、出力駆動信号X1,Y1,Z1のチョッピングのオン割合を減少させ、ブラシレスモータ3の印加電圧Vsを所定値V0だけ下降させる(図11(b)に示す)。
【0013】上記動作を繰り返すことにより、ブラシレスモータ3の印加電圧Vsが所定時間(t0)毎に所定値V0ずつ上昇あるいは下降し、図10および図11に示すようにブラシレスモータ3の回転数を任意の目標回転数NB(あるいはNC)に制御することができる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ブラシレスモータの制御方法にあっては、図10および図11に示すように、ブラシレスモータ3の印加電圧を一定時間(t0)毎に一定値(例えばV0)だけ上昇、あるいは下降させ、つまり印加電圧Vsの変化率(dV/dt)を一定としている。
【0015】そのために、図10に示すように、ブラシレスモータ3の現回転数がNAである場合、ブラシレスモータ3の回転数NAを目標回転数NBに上昇させるためにはt1時からt3時まで14×t0かかり、しかも現回転数NAと目標回転数NBとの差が大きいほど、その回転数の上昇時間が長くなる。
【0016】また、図11に示すように、ブラシレスモータ3の現回転数がNBである場合、ブラシレスモータ3の回転数NBを目標回転数NCに下降させるためにはt4時からt6時まで11×t0かかり、同様に現回転数NBと目標回転数NCとの差が大きいほど、その回転数の下降時間が長くなる。
【0017】一方、図10に示すように、回転数NAから目標回転数NBに上昇させる場合、ブラシレスモータ3の回転数がt2時で一旦目標回転数NBに達しているにもかかわらず、それ以後のt3時まで回転数が目標回転数NB付近で変動することから、一定の目標回転数NBになるまでに時間がかかる。
【0018】同様のことが、回転数NBから目標回転数NCに下降させる場合にも言える。この場合、図11に示すように、ブラシレスモータ3の回転数がt5時で一旦目標回転数NCに達しているもかかわらず、それ以後の時間t6まで回転数が目標回転数NC付近で変動することから、目標回転数NCとなるまでに時間がかかる。
【0019】また、ブラシレスモータ3の回転数が目標回転数になっているときに、例えば負荷の変動等によりその回転数が変動した場合、上述した回転数制御が再び開始されることから、再度目標回転数とするまで時間がかかる。
【0020】この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的はブラシレスモータの回転数を目標回転数とする際、その回転数の上昇時間および下降時間を短くし、つまり現回転数を速やかに目標回転数とすることができ、かつ回転数のオーバーシュートおよびアンダーシュートを抑え、回転数を同目標回転数で変動なしに一定に保つことができ、また負荷の変動等により回転数が変わった場合であっても、速やかに目標回転数として一定に保つことができるようにしたブラシレスモータの制御方法を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、この発明はブラシレスモータの複数の固定子巻線に印加する電圧を可変して同ブラシレスモータの回転数を目標回転数に制御するブラシレスモータの制御方法であって、前記ブラシレスモータの回転数を検出するとともに、該検出回転数が前記目標回転数を含む所定回転数範囲内にある場合には同目標回転数と検出回転数との差に応じて前記固定子巻線に印加する電圧の変化率(dV/dt)を小さくし、前記検出回転数が前記目標回転数を含む所定回転数範囲内にない場合には前記固定子巻線に印加する電圧の変化率(dV/dt)を前記所定回転数範囲内であるときに前記固定子巻線に印加される電圧の最大変化率(dV/dt)よりも大きくするようにしたことを要旨とする。
【0022】また、この発明のブラシレスモータの制御方法は、前記ブラシレスモータの回転数を検出するとともに、該検出回転数が前記目標回転数を含む所定回転数範囲外にある場合には前記固定子巻線に印加する電圧の変化率(dV/dt)の係数を大きくし、回転数の上昇、下降にともない前記係数を減らし、前記検出回転数が前記目標回転数を含む所定回転数範囲外にないときには前記固定子巻線に印加する電圧の変化率(dV/dt)の係数を小さくする。
【0023】
【作用】上記手段としたので、上記ブラシレスモータの回転数を検出し、この検出回転数(現回転数)が目標回転数を含む所定回転数範囲内に入っているか否かを判断する。
【0024】現回転数がその所定回転数範囲外のときには、ブラシレスモータの固定子巻線に印加される電圧の変化率(dV/dt)を現回転数が所定回転数範囲内のときに比べて大きく増加(あるいは減少)するため、ブラシレスモータの回転数が急峻に上昇(あるいは下降)し、これによりブラシレスモータの回転数が速やかに目標回転数に近くされる。
【0025】そして、現回転数が上記所定回転数範囲内に入ったときには、ブラシレスモータの固定子巻線に印加される電圧の変化率(dV/dt)を現回転数が所定回転数範囲外のときに比べて小さく増加(減少)し、目標回転数と現回転数との差の絶対値に応じてその増加(減少)の大きさを変える。すなわち、現回転数が目標回転数に近づくにしたがって、その変化率が小さくされる。これによりブラシレスモータの回転数が速やかに目標回転数に達し、かつ目標回転数に保たれる。
【0026】他の方法としては、検出した回転数(現回転数)が目標回転数を含む所定回転数範囲外であるか否かを判断する。
【0027】現回転数がその所定回転数範囲外であるときには、ブラシレスモータの固定子巻線に印加される電圧の変化率(dV/dt)をその所定回転数範囲内のときに比べて大きく増加(減少)し、かつ印加電圧の最大変化率(dV/dt)を大きくし、しかも現回転数の算出毎にその変化率の係数を小さくする。これにより、ブラシレスモータの回転数が急峻に上昇(あるいは下降)され、しかもその上昇(あるいは下降)が所定回転数範囲に近づくほど、緩くなる。
【0028】そして、現回転数が上記所定回転数範囲外でないときには、ブラシレスモータの固定子巻線に印加される電圧の変化率(dV/dt)を最も小さく増加(減少)する。すなわち、現回転数が目標回転数に近いことから、その変化率が最も小さくされる。これによりブラシレスモータの回転数が速やかに目標回転数に達し、かつ目標回転数に保たれる。
【0029】
【実施例】この発明のブラシレスモータの制御方法は、ブラシレスモータの複数の固定子巻線に印加する電圧を所定時間毎に可変してブラシレスモータの回転数を目標回転数とするに際し、同ブラシレスモータの回転数を検出するとともに、この検出した回転数が目標回転数を含む所定回転数範囲内(あるいは所定回転数範囲外)であるか否かを判断し、少なくともその判断された所定回転数範囲内(あるいは所定回転数範囲外)においてブラシレスモータの印加電圧の変化率を変え、現回転数を速やかに目標回転数とする一方、目標回転数で一定とする。
【0030】そのため、この発明のブラシレスモータの制御装置は図1に示す構成になっている。なお、図中、図8と同一部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【0031】図1において、この制御装置は、図8に示す制御回路6の機能の他に、検出した回転数(現回転数)が目標回転数を含む所定回転数範囲内であるか否かを判断し、この判断結果をもとにしてブラシレスモータ3に印加する電圧Vsの変化率(dV/dt)を可変するための駆動信号を出力する制御回路(マイクロコンピュータ)10を備えている。
【0032】具体的には、上記制御回路10は、検出現回転数が目標回転数を含む所定回転数範囲内にあるときには同目標回転数と検出回転数との差に応じてブラシレスモータ3の複数の固定子巻線に印加する電圧の変化率(dV/dt)を小さくし、現回転数が目標回転数を含む所定回転数範囲A内にないときには固定子巻線に印加する電圧の変化率(dV/dt)を上記所定回転数範囲内であるときに固定子巻線に印加される電圧の最大変化率(dV/dt)よりも大きくする。
【0033】次に、上記構成の制御装置に適用されるブラシレスモータの制御方法の作用を図2のフローチャート図と、図3および図4のグラフ図とを参照して詳しく説明する。
【0034】まず、制御回路10は所定時間t0毎に図2に示すフローチャートの処理を実行し、例えば現回転数が図3のt10時でNA(目標回転数)であるが、t11時で目標回転数がNBに変わったものとする。
【0035】すると、t11時ではまだ所定時間(t0)経過していないため、ブラシレスモータ3の各固定子巻線の印加電圧Vsはt10時のままであり、ブラシレスモータ3の回転数は変化しない。
【0036】所定時間(t0)の経過したt12時で制御回路10は、位置検出信号の立ち上がり、立ち下がりの間の時間を計測し、この計測時間に基づいてブラシレスモータ3の現回転数を算出し(ステップST1)、この算出した回転数NAが目標回転数NBであるか否かを判断する(ステップST2)。
【0037】現回転数NA≠目標回転数NBであるため、ステップST3に進み、現回転数が目標回転数を含む所定回転数範囲A(図3に示す範囲)外であるか否かを判断する。
【0038】現回転数がその所定回転数範囲A外である場合、ステップST4に進み目標回転数NBが現回転数NAより大きいか否かを判断する。すなわち、ブラシレスモータ3の回転数を上昇させるか、下降させるかを判断する。
【0039】t12時の場合現回転数NA<目標回転数NBであるため、回転数を上昇させる必要があることからステップST5に進み、ブラシレスモータ3の各固定子巻線の印加電圧Vsを所定値(4×V0)だけ増加させる。すなわち、現回転数NBと目標回転数NBとの差が大きいことから、その印加電圧Vsの変化化率(dV/dt)を所定回転数範囲A内の電圧の最大変化率より大きくし、ブラシレスモータ3の回転数を大きく上昇させる。このときの電圧の変化率は4v0/t0である。なお、その印加電圧の変化幅の増加は、駆動信号のオン部分(図9(g)ないし(i)に示す)においてオン、オフ比のオン割合を増加させて行う。
【0040】また、上記ステップST1ないしST5の動作はt13時の場合においても、t12時と同様の処理を行う。よって、t13時でも各固定子巻線の印加電圧Vsが所定値(4×V0)だけ増加される。このときの電圧の変化率は4V0/t0である。
【0041】t14時において、現回転数Ngが目標回転数を含む所定回転数範囲A内に入った場合、ステップST3からST6に進み、目標回転数NBと現回転数Ngとの差の絶対値Nzを算出する。そして、その絶対値Nzが所定値Ne以上であるか否かを判断する(ステップST7)。
【0042】上記絶対値Nzが所定値Ne以上である場合、つまり図3(a)に示すように、現回転数がNeと目標回転数NBとの間にない場合にはステップST7からST8に進み、各固定子巻線の印加電圧Vsの変化幅を上述の4V0より小さい値(2×V0)にセットする。
【0043】続いて、目標回転数NBが現回転数Ngより大きいか否かを判断する(ステップST10)。すなわち、ブラシレスモータ3の回転数を上昇させるか、下降させるかを判断する。
【0044】現回転数Ng<目標回転数NBであるため、回転数を上昇させる必要があるためにステップST11に進み、ブラシレスモータ3の各固定子巻線の印加電圧Vsを上記ステップST8でセットされた所定値(2V0)だけ増加させる。このときの電圧の変化率は2V0/t0である。
【0045】これにより、t14時点においてはブラシレスモータ3の固定子巻線の印加電圧Vsの変化率(dV/dt)が2V0/t0となるため、回転数が前回のt13時よりも小さく上昇する。
【0046】t15時において、現回転数Nhが目標回転数NBに達しておらず、さらに上記絶対値Nzが所定値未満の場合、つまり図3(a)に示すように、現回転数NhがNeと目標回転数NBとの間であると、t15時においてステップST7からST9に進み、各固定子巻線の印加電圧Vsの変化幅をt14時の2V0より小さい値(V0)にセットし、t14時と同様に回転数を上昇させる処理を行う。このときの電圧の変化率はV0/t0である。したがって、t15時においてはその印加電圧Vsの変化率(dV/dt)がV0/t0となり、回転数が前回のt14時よりもさらに小さく上昇する。
【0047】そして、t16時において、現回転数NBが目標回転数NBに達したときにはブラシレスモータ3の印加電圧Vsを一定にする。
【0048】一方、図4に示すように、ブラシレスモータ3の現回転数NBを目標回転数NC(<NB)とする場合、上記回転数の上昇制御と同様に一定時間(t0)毎に図2に示すフローチャートを実行して現回転数NBを目標回転数NCとする。例えば、ブラシレスモータ3の目標回転数が図4に示すt21時で目標回転数がNCに変わるものとする。なお、t20点ではまだ所定時間(t0)経過していないため、ブラシレスモータ3の回転数は変化しない。
【0049】所定時間(t0)の経過したt22時で制御回路10は、位置検出信号の立ち上がり、立ち下がりの間の時間を計測し、この計測時間に基づいてブラシレスモータ3の現回転数を算出し(ステップST1)、この算出した回転数NBが目標回転数NCであるか否かを判断する(ステップST2)。
【0050】現回転数NB≠目標回転数NCであるため、ステップST2からST3に進み、現回転数NBが目標回転数を含む所定回転数範囲A(図4に示す範囲)外であるか否かを判断する。
【0051】現回転数がその所定回転数範囲A外である場合、ステップST4に進み、目標回転数NCが現回転数NBより大きいか否かを判断する。すなわち、ブラシレスモータ3の回転数を上昇させるか、下降せるかを判断する。
【0052】t22時の場合、現回転数NB>目標回転数NCであり、回転数を下降させる必要があることからステップST12に進み、ブラシレスモータ3の各固定子巻線の印加電圧Vsを所定値(4×V0)だけ減少させる。すなわち、現回転数NBと目標回転数NCとの差が大きいことから、その印加電圧Vsの変化率(dV/dt)を大きくし、ブラシレスモータ3の回転数を大きく下降させる。このときの電圧の変化率は4V0/t0である。なお、その印加電圧の変化幅の増加は、駆動信号のオン部分(図9(g)ないし(i)に示す)においてオン、オフ比のオン割合を減少させて行う。
【0053】そして、t23時において、現回転数Niが目標回転数NCを含む所定回転数範囲A内に入った場合、ステップST3からST6に進み、目標回転数NCと現回転数Niとの差の絶対値Nzを算出し、この算出絶対値Nzが所定値Ne以上であるか否かを判断する(ステップST7)。
【0054】上記絶対値Nzが所定値Ne以上の場合、つまり図4(a)に示すように、現回転数がNeと目標回転数NBとの間にない場合、ステップST7からST8に進み、各固定子巻線の印加電圧Vsの変化幅を上述の4V0より小さい値(2×V0)にセットする。
【0055】続いて、目標回転数NCが現回転数より大きいか否かを判断する(ステップST10)。すなわち、ブラシレスモータ3の回転数を上昇させるか、下降せるかを判断する。
【0056】現回転数Ni>目標回転数NCであるため、回転数を下降させる必要があるためにステップST13に進み、ブラシレスモータ3の各固定子巻線の印加電圧Vsを上記ステップST8でセットされた所定値(2V0)だけ減少させる。このときの電圧の変化率は2V0/t0である。
【0057】これにより、t23時においてはブラシレスモータ3の固定子巻線の印加電圧Vsの変化率(dV/dt)が2V0/t0となるため、回転数が前回のt22時よりも小さく下降する。
【0058】また、現回転数Njが目標回転数NCに達しておらず、さらに上記絶対値Nzが所定値Ne未満の場合、つまり図4(a)に示すように現回転数NjがNeと目標回転数NCとの間であると、ステップST7からST9に進み、各固定子巻線の印加電圧Vsの変化幅をt23時の2V0より小さい値(V0)にセットし、t23時と同様に回転数を下降させる処理を行う。このときの電圧の変化率はV0/t0である。したがって、t24時においてはその印加電圧Vsの変化率(dV/dt)がV0/t0となり、回転数が前回のt23時よりもさらに小さく下降する。
【0059】そして、t25時において、現回転数NCが目標回転数NCに達したときにはブラシレスモータ3の印加電圧Vsを一定にする。
【0060】上記ステップST1ないしST13の動作が一定時間(t0)毎に繰り返し行われることにより、現回転数が目標回転数を含む所定回転数範囲A内にない場合にはブラシレスモータ3の各固定子巻線の印加電圧Vsの変化率(dV/dt)を大きくし、回転数を急峻に上昇(あるいは下降)できる。
【0061】しかも、現回転数が目標回転数を含む所定回転数範囲A内にあり、かつ目標回転数と現回転数との差の絶対値Nzが所定値以上である場合には、ブラシレスモータ3の印加電圧Vsの変化率(dV/dt)を所定回転数範囲A内にない場合より小さくし、回転数を緩やかに上昇(あるいは下降)できる。さらに、目標回転数と現回転数との差の絶対値Nzが所定値未満の場合、ブラシレスモータ3の印加電圧Vsの変化率(dV/dt)を目標回転数と現回転数との差の絶対値Nzが所定値以上の場合より小さくし、回転数をより緩やかに上昇(あるいは下降)できる。
【0062】したがって、ブラシレスモータ3の回転数が目標回転数NBに達するまでの時間は、図3(b)から明らかなように、4×t0となるため、従来と比較して時間が短くなる。また、回転数が目標回転数NB付近に近づくほど、回転数の上昇割合が小さくなることから、回転数が目標回転数NBを越えることもなく、つまり回転数のオーバーシュートなし、目標回転数NBとすることができる。
【0063】また、ブラシレスモータ3の回転数が目標回転数NCに達するまでの時間は、図4(b)から明らかなように、3×t0となるため、従来と比較して時間が短くなる。さらにまた、回転数が目標回転数NC付近に達したときには、回転数の下降割合が小さくなることから、目標回転数NCを越えることもなく、つまり回転数のアンダーシュートが抑えられる。
【0064】このように、上記ブラシレスモータ3の回転数を目標回転数とするに際し、例えば回転制御当初はブラシレスモータ3の印加電圧の変化率(dV/dt)を大きくし、当該回転数を速やかに目標回転数に近づけ、現回転数が目標回転数に近づくと、その印加電圧の変化率(dV/dt)を小さくする。
【0065】したがって、ブラシレスモータ3の回転数を目標回転数とする場合、短時間で目標回転数にすることができ、また目標回転数に対する回転数の変化曲線がオーバーシュートやアンダーシュートとならずに済み、つまり回転数が目標回転数となった後であっても変動せずに一定になる。
【0066】また、上記ブラシレスモータ3を例えば空気調和機のモータとして用いた場合、負荷の変動により同ブラシレスモータ3の回転数が変動した場合、上記フローチャートの実行によって回転数を速やかに目標回転数に復帰させることができる。
【0067】図5はこの発明の他の実施例を説明するためのフローチャート図、図6および図7はこの発明の他の実施例を説明するためのグラフ図である。なお、この他の実施例において、ブラシレスモータの制御装置は図1を参照されたい。また、図1において、制御回路10の符号は括弧内に示す11とする。
【0068】図1を参照して説明すると、このブラシレスモータの制御装置は、図8に示す制御回路6の機能の他に、ブラシレスモータ3の複数の固定子巻線に印加する電圧Vsの変化率(dV/dt)の係数を目標回転数の更新毎に変更する機能を有し、現回転数が所定回転数範囲外である場合目標回転数を含む所定回転数範囲内に対し、その変化率(dV/dt)を大きく可変し、かつ同変化率(dV/dt)をブラシレスモータ3の回転数の上昇あるいは下降に伴い減少させる制御回路(マイクロコンピュータ)11を備えている。
【0069】次に、上記構成の制御装置に適用されるブラシレスモータの制御方法の作用を図5のフローチャート図と、図6および図7のグラフ図とを参照して詳しく説明する。
【0070】図2に示すフローチャートを実行し、まず制御回路11の内部リロードタイマ(所定時間(t0)のタイマ)をスタートし(ステップST20)、ブラシレスモータ3の印加電圧Vsの変化率(dV/dt)の係数mを所定値(例えば4)に設定する(ステップST21)。
【0071】続いて、位置検出信号の立ち上がり、立ち下がりの間の時間を計測し、この計測時間に基づいてブラシレスモータ3の現回転数を算出し(ステップST22)、この算出した回転数が目標回転数を含む所定回転数範囲(図6に示す範囲)B外であるか否かを判断する(ステップST23)例えば、図6に示すt30時つまり目標回転数NAが変わっておらず、ブラシレスモータ3が目標回転数NA=現回転数NAで回転制御されている場合、ステップST23からST24に進み、現回転数NAが目標回転数NAであるか否かを判断する。
【0072】この場合、現回転数NA=目標回転数NAであることから、ステップST25に進み、上記リロードタイマがタイムアップしているか否かを判断し、所定時間t0が経過した時点でステップST22に戻り、再びブラシレスモータ3の現回転数を算出する。
【0073】上記ステップST20ないしST25の動作中に、ブラシレスモータ3の目標回転数がt31時でNBに変わったものとする。
【0074】そして、t30時から所定時間(t0)経過のt32時において、まず現回転数を算出し、この算出した回転数NAが目標回転数NBを含む所定回転数範囲B外であるためステップST23からST26に進み、目標回転数がt30時からt32時の間に更新されているか否かを判断する。t31時において目標回転数が変更されているため、ブラシレスモータ3の印加電圧Vsの変化率(dV/dt)の係数mを初期値(4)にセットする(ステップST27)。
【0075】続いて、目標回転数NBが現回転数より大きいか否かを判断する(ステップST28)。目標回転数NB>現回転数NAのため、ブラシレスモータ3の回転数を上昇させる必要がある。よって、ブラシレスモータ3の印加電圧Vsの変化幅を4×V0と増加させる。このときの電圧の変化率はV0/t0である。これにより、ブラシレスモータ3の回転数が急峻に上昇できる。
【0076】なお、その印加電圧の変化幅の増加は、駆動信号のオン部分(図9(g)ないし(i)に示す)においてオン、オフ比のオン割合を増加させて行う。
【0077】続いて、上記変化率(dV/dt)の係数mが1であるか否かを判断する(ステップST30)。t32時ではm=4であるため、m−1(=3)を算出し、この3を係数mに設定してステップST25に進む(ステップST31)。
【0078】ステップST25では上述したように所定時間(t0)の経過が判断され、所定時間(t0)経過でステップST22に戻る。t32時より所定時間t0経過したt33時では、現回転数Nk<目標回転数NBであるため、t32と同様にブラシレスモータ3の回転数を上昇させる処理を行う。ただし、印加電圧の変化率の係数m=3であるため、印加電圧の変化幅は3V0である。また、このときの電圧の変化率は3V0/t0である。したがって、目標回転数の変更当初においては回転数が急峻に上昇されるが、所定時間(t0)経過毎にその回転数の上昇割合が小さくされる。
【0079】t35時においてブラシレスモータ3の現回転数Nmが目標回転数NBを含む所定回転数範囲B内の場合、ステップST23からST24に進み、現回転数Nmが目標回転数NBであるか否かを判断する。現回転数Nm≠目標回転数NBであるため、印加電圧Vsの変化率(dV/dt)の係数mを1にセットする(ステップST32)。
【0080】続いて、目標回転数NBが現回転数Nmより大きいか否かを判断する(ステップST33)。現回転数Nm<目標回転数NBであるため、ブラシレスモータ3の回転数を上昇させる必要がある。したがって、印加電圧Vsの変化幅をV0(1×V0)とし、ブラシレスモータ3の印加電圧VsをV0増加させる(ステップST34)。これにより、ブラシレスモータ3の回転数が緩やかに上昇される。このときの電圧の変化率はV0/t0である。
【0081】なお、その印加電圧の変化幅の増加は、駆動信号のオン部分(図9(g)ないし(i)に示す)においてオン、オフ比のオン割合を増加させて行う。
【0082】続いて、上記変化率(dV/dt)の係数mを1から初期値の4に戻し(ステップST35)、所定時間(t0)の経過を判断し(ステップST25)、上記動作を繰り返す。
【0083】t35と同様に、t36時、t37時においても、その現回転数(NnおよびNc)が目標回転数を含む所定回転数範囲B内に入っており、現回転数が目標回転数NBに達していないことから、上述したようにブラシレスモータ3の印加電圧Vsの変化幅をV0とし、ブラシレスモータ3の印加電圧をV0増加させ、回転数を緩やかに上昇させる。このときの電圧の変化率もV0/t0である。
【0084】続いて、現回転数が目標回転数NBに達すると(図6に示すt38時)、ステップST24からST25に進み、ブラシレスモータ3の印加電圧Vsを増加させる処理を行わないため、ブラシレスモータ3の回転数が目標回転数NBのままとまる。また、t38時以後の所定時間(t0)毎にあっても、t38時と同様にステップST22、ST23、ST24およびST25を繰り返すことになる。
【0085】一方、図7に示すように、ブラシレスモータ3の回転数を目標回転数NC(<現回転数NB)とする場合、上記回転数の上昇制御と同様に一定時間(t0)毎に上述したフローチャートが実行されている。
【0086】例えば、ブラシレスモータ3の目標回転数が図4に示すt41時において目標回転数がNCに変わったものとすると、t40時から所定時間(t0)の経過後のt42時においては、位置検出信号の立ち上がり、立ち下がりの時間を計測し、この計測時間に基づいてブラシレスモータ3の現回転数を算出し(ステップST22)、この算出した回転数NBが目標回転数を含む所定回転数範囲B(図7に示す範囲)外であるか否かを判断する(ステップST23)。なお、ステップST20およびST21については、ブラシレスモータ3の回転数を目標回転数NBとする際に既に実行されている。
【0087】したがって、t42時では、現回転数NBがその所定回転数範囲B外であるため、目標回転数が更新されているか否かを判断する(ステップST26)。t40時からt42時の間に、目標回転数をNB→NCとしていることから、ブラシレスモータ3の印加電圧Vsの変化率(dV/dt)の係数mを初期値の値(4)にセットする(ステップST27)。
【0088】続いて、目標回転数NCが現回転数より大きいか否かを判断する(ステップST28)。目標回転数NC<現回転数Npのため、ブラシレスモータ3の回転数を下降させる必要がある。よって、ブラシレスモータ3の印加電圧Vsの変化幅を4×V0と減少させる(ステップST36)。このときの電圧の変化率は4V0/t0である。これにより、ブラシレスモータ3の回転数が急峻に下降される。
【0089】なお、その印加電圧の変化幅の減少は、駆動信号のオン部分(図9(g)ないし(i)に示す)においてオン、オフ比のオン割合を減少させて行う。
【0090】続いて、上記変化率(dV/dt)の係数mが1である否かを判断する(ステップST30)。t42時ではm=4であるためm−1(=3)を算出し、この3を係数mに設定してステップST25に進む(ステップST31)。
【0091】ステップST25では上述したように所定時間(t0)の経過が判断され、所定時間(t0)経過でステップST22に戻る。
【0092】t44時においてブラシレスモータ3の現回転数Npが目標回転数NCを含む所定回転数範囲B内の場合、ステップST23からST24に進み、現回転数Npが目標回転数NCであるか否かを判断する。現回転数Np≠目標回転数NCであるため、印加電圧Vsの変化率(dV/dt)の係数mを1にセットする(ステップST32)。
【0093】続いて、目標回転数NCが現回転数Npより大きいか否かを判断する(ステップST33)。現回転数Nm<目標回転数NCであるためブラシレスモータ3の回転数を下降させる必要がある。したがって、印加電圧Vsの変化幅をV0(1×V0)とし、ブラシレスモータ3の印加電圧VsをV0減少させる(ステップST37)。これにより、ブラシレスモータ3の回転数が緩やかに下降される。このときの電圧の変化率はV0/t0である。
【0094】なお、その印加電圧Vsの変化幅の減少は、駆動信号のオン部分(図9(g)ないし(i)に示す)においてオン、オフ比のオン割合を減少させて行う。
【0095】続いて、上記変化率(dV/dt)の係数mを1から初期値の4に戻し(ステップST35)、所定時間(t0)の経過を判断し(ステップST25)、上記動作を繰り返す。
【0096】t44時と同様に、t45時、t46時では、その現回転数Nq,Nrが目標回転数NCを含む所定回転数範囲B内に入っており、現回転数が目標回転数NCに達していないことから、上述したようにブラシレスモータ3の印加電圧Vsの変化幅をV0とし、ブラシレスモータ3の印加電圧をV0減少させ、回転数を緩やかに下降させる。このときの電圧の変化率もV0/t0である。
【0097】続いて、現回転数が目標回転数NCに達すると(図7に示すt47時)、ステップST24からST25に進み、ブラシレスモータ3の印加電圧Vsを増加させる処理を行わないために、ブラシレスモータ3の回転数が目標回転数NCのままとなる。また、t47時以後の所定時間(t0)毎にあっては、同様にステップST22、ST23、ST24およびST25を繰り返す。
【0098】したがって、ブラシレスモータ3の回転数が目標回転数NBに達するまでの時間は、図6(b)から明かなように、5×t0となるため、従来と比較して時間が短くなる。また、現回転数が目標回転数NB付近に近づくと、回転数の上昇割合が小さくなり、しかも前実施例よりもその小さい上昇割合で回転の上昇制御が行われることから、回転数がより目標回転数NBを越えることもなく、つまり回転数のオーバーシュートが十分に抑えられ、目標回転数NBとすることができる。
【0099】また、ブラシレスモータ3の回転数が目標回転数NCに達するまでの時間は、図7(b)から明かなように、4×t0となるため、従来と比較して時間が短くなる。また、現回転数が目標回転数NC付近に近づくと、回転数の下降割合が小さくなり、しかも前実施例よりもその小さい下降割合で回転の下降制御を行われることから、回転数がより目標回転数NCを越えることもなく、つまり回転数のアンダーシュートが十分に抑えられ、目標回転数NCとすることができる。
【0100】このように、ブラシレスモータ3の現回転数が目標回転数を含む所定回転数範囲B外にある場合にはブラシレスモータ3の印加電圧Vsの変化率(dV/dt)をその所定回転数範囲B内にある場合よりも大きくする一方、現回転数がその所定回転数範囲B内にある場合にはその変化率(dV/dt)を最も小さくしている。
【0101】したがって、ブラシレスモータ3の回転数を目標回転数に上昇あるいは下降させる際、回転数を短時間で目標回転数付近にまで上昇あるいは下降させることができる。また、回転数の上昇あるいは下降が目標回転数付近で緩くなるため、現回転数が目標回転数を上回ることもなく、あるいは下回ることもなく、回転数のオーバーシュートあるいはアンダーシュートを前実施例よりも抑えることができ、しかも現回転数が一旦目標回転数となった後でも、現回転数が変動せずに一定とすることができる。さらに、負荷の変動等により、現回転数が変動しても、現回転数を短時間で目標回転数に戻すことができる。
【0102】また、これらの実施例では、dtを一定(t0)としてdVを可変し、電圧の変化率dV/dtを可変したが、この方法に限らず、電圧の変化率を可変できる方法であればよく、例えばdVを一定としてdtを可変しもよく、あるいはdVおよびdtをそれぞれ可変するようにしてもよい。
【0103】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、ブラシレスモータの回転数を目標回転数とする際、現回転数が目標回転数を含む所定回転数範囲内である場合には目標回転数と現回転数との差の絶対値に応じてブラシレスモータの印加電圧の変化率(dV/dt)を可変し、現回転数がその所定回転数範囲外にある場合その変化率(dV/dt)を所定回転数範囲内にある場合における変化率(dV/dt)の最大値より大きくするようにしたので、回転数を急峻に上昇、あるいは下降させることができ、現回転数を目標回転数とするまでの上昇時間あるいは下降時間を短縮することができ、かつ回転数のオーバーシュートおよびアンダーシュートを抑え、回転数を同目標回転数で変動なしに一定に保つことができ、また負荷の変動等により回転数が変わった場合であっても、速やかに目標回転数として一定に保つことができるという効果がある。
【0104】また、この発明によれば、ブラシレスモータの現回転数が目標回転数範囲外にある場合には同ブラシレスモータの印加電圧Vsの変化率(dV/dt)をその所定回転数範囲B内にある場合よりも大きくする一方、現回転数がその所定回転数範囲B内にある場合にはその変化率(dV/dt)を最も小さくするようにしたので、上記同様に現回転数を目標回転数とするまでの上昇時間あるいは下降時間を短縮することができる一方、特に現回転数が目標回転数付近に入ると、回転数の上昇あるいは下降割合が最も小さくなることから、回転数のオーバーシュートおよびアンダーシュートをより抑え、回転数を同目標回転数で変動なしにより一定に保つことができ、また負荷の変動等により回転数が変わった場合であっても、速やかに目標回転数として一定に保つことができるという効果がある。




 

 


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