(57)【要約】【課題】  電機子巻線に発生する誘起電圧を利用して回転子の位置検出を行う無刷子電動機の駆動装置においては、一般に無刷子電動機を同期電動機として運転して起動させる。従来技術において、負荷の大きさの大小に関しては具体的な記述がなく、どのような制御を行えば良いのか何ら明確になっていなかった。本発明は無刷子電動機の起動方式に関するものであり、負荷および慣性モーメントの大小に依存しない起動制御方式を提供するものである。【解決手段】  所定の電流を通電して起動し、通電開始から位置検出までの時間を計測し、その時間の略１０分の４経過後に転流して、以降、位置検出回路の出力信号に基づいて転流を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源、該交流電源に接続された整流回路、該整流回路の出力端子に接続された平滑用コンデンサ、該平滑用コンデンサに接続されたブリッジインバータ、該ブリッジインバータに接続された無刷子電動機、該無刷子電動機の回転子位置をその電機子巻線の誘起電圧から検出して回転子位置信号を発生する位置検出回路、位置決めおよび起動用の三相信号を発生する発振回路、前記位置検出回路の出力信号に基づいて該ブリッジインバータのゲートを制御するゲート制御回路、該ブリッジインバータを構成するスイッチング素子の通流期間を該ブリッジインバータの出力周波数より高い周波数を有する変調信号で変調する変調回路、該変調信号の通流比を変えることにより該ブリッジインバータの出力電圧を調整する電圧制御回路、無刷子電動機の回転速度を測定する回転速度測定回路、所定の回転速度指令を発生する回転速度指令回路、無刷子電動機の回転速度を所定の値に制御する電圧指令を該電圧制御回路に出力する回転速度制御回路より成る無刷子電動機の駆動装置において、例えばＵ＋→Ｖ−通電により回転子位置を固定し、次の通電組み合わせであるＵ＋→Ｗ−を所定の期間無通電とし、次の通電組み合わせであるＶ＋→Ｗ−に所定の電流を通電して起動し、通電開始から位置検出までの時間、即ち、非通電巻線であるＵ相の逆起電力が該ブリッジインバータの印加電圧の２分の１に等しくなるまでの時間を計測し、その時間の略１０分の４経過後にＶ＋→Ｕ−通電に転流して、以降、前記位置検出回路の出力信号に基づいて該ブリッジインバータのゲートを制御するゲート制御回路の出力信号に基づき転流を行うことを特徴とする無刷子電動機の駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無刷子電動機の駆動装置を具備した空気調和機。
【請求項３】
請求項１に記載の無刷子電動機の駆動装置を具備した冷蔵庫。
【請求項４】
請求項１に記載の無刷子電動機の駆動装置を具備した冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無刷子電動機の駆動装置に係り、特に電機子巻線に発生する逆起電力を利用して回転子の位置検出信号を得る無刷子電動機の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電機子巻線に発生する誘起電圧を利用して回転子の位置検出を行う無刷子電動機の駆動装置においては、停止状態から起動する場合には誘起電圧が発生していないか、または発生していても電圧値が低く位置検出信号を得ることができない。このため、何らかの手段によって位置検出信号が得られる回転速度まで起動する必要がある。
【０００３】
一般に用いられる起動方法は、無刷子電動機を同期電動機として運転する方法である。すなわち無刷子電動機を駆動するインバータ回路を他励式のインバータ回路として運転し、このインバータ回路の出力周波数を徐々に上げて行く低周波同期起動である。低周波同期起動による無刷子電動機の駆動装置の例として特開平８−２２３９６９号公報に記載の技術がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２２３９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術における無刷子電動機の駆動装置は、デジタル方式の回転子位置検出を用いたものであり、起動に際して回転子を所定位置に位置決めし、かつ電機子巻線の通電を切り換えた後回転子の位置検出点を得て当該相の通電を切り換えるとともに、回転子の位置検出までの時間を計時して他相の位置検出点を予測する一方、予測位置検出点で電機子巻線の通電を切り換えるようにしたことを特徴としている。
【０００６】
しかしながら、負荷の大きさの大小に関しては具体的な記述がなく、どのような制御を行えば良いのか何ら明確になっていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、所定の電流を通電して起動し、通電開始から位置検出までの時間を計測し、その時間の略１０分の４経過後に転流して、以降、位置検出回路の出力信号に基づいて転流を行うことより達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明を適用することにより、起動時の負荷の大きさの大小、慣性モーメントの大小によらず、円滑かつ確実な起動を行なえる無刷子電動機の駆動装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明による実施例の全体説明図である。１は交流電源、２は整流用のダイオード、３は平滑用のコンデンサ、４はブリッジインバータ、６は電流検出回路、７は電流制限回路、８は位置検出回路、９は起動信号発生回路、１０は切換回路、１１は回転速度測定回路、１２は回転速度司令回路、１３は回転速度比較回路、１４は電圧制御回路、１５はゲート制御回路、１６は変調回路、１７は起動信号発生回路であり、以上で無刷子電動機の駆動装置を構成している。５は無刷子電動機である。また、１の交流電源、２の整流用ダイオード、３の平滑用コンデンサで構成される電源部は、車載用の機器等の場合はバッテリ等の直流電源を使用することも可能である。
【００１０】
次に本発明による実施例の動作を図２を用いて説明する。図２はデジタル位置検出方式の動作原理を示したものである。従来よりブラシレスモータを１２０°通電方式で起動する場合、同期モータとして運転を開始する同期運転起動方式を採用している。同期運転は同期テーブルを用いて徐々に回転速度を上昇させる。１２０°通電方式は位置検出回路８により非通電巻線の逆起電力を用いて位置検出する。デジタル位置検出は非通電巻線の逆起電力と中性点電位を直接比較した位置検出信号で、次の自分の相の転流をさせる点が特徴である。図２のようにＶ＋→Ｗ−通電時はｕ相電圧で位置検出して、マイコンのタイマで電気角３０°遅延させてＷ−→ｕ−転流をさせる。Ｖ相とＷ相の情報は必要ない。
【００１１】
図３のように静止しているロータに等トルクを加えた場合を考える。このトルクは起動信号発生回路１７の指令によりにより起動信号発生回路９が起動して、通電が開始されて発生する。慣性モーメントをＩ、角速度をω、トルクをＴとすると
【００１２】
【数１】
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【００１３】
ここで慣性モーメントＩは定数であるのでトルクＴを一定にすれば、
【００１４】
【数２】
2006288098.tif 000004
【００１５】
となる（ｔ＝ｔ０においてω＝０である）。角度θはω＝ｄθ／ｄｔより
【００１６】
【数３】
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【００１７】
となる（ｔ＝ｔ０においてθ＝０である）。すなわち、図４に示すように回転子の位置は起動開始からの時間の２乗に比例することが判る。従って、前半の電気角３０°を回転する時間ｔ１−ｔ０を１とすると、後半の電気角３０°を回転するに要する時間ｔ２−ｔ１は、
【００１８】
【数４】
2006288098.tif 000006
【００１９】
となる。図５のように通電開始から位置検出までの時間を計測することにより転流タイミングを求めることが出切る。ここで特筆すべき点はロータ慣性の大小に依存しない事である。
【００２０】
このようにして回転子の位置検出が可能になると、切換回路１０は位置検出回路８の位置検出信号をゲート制御回路１５に出力して通常の位置検出運転状態になる。
【００２１】
回転速度司令回路１２は回転速度司令を発生し、回転速度測定回路１１の測定結果と回転速度比較回路が比較して、電圧制御回路および変調回路が作用して所定の回転速度を実現する。電流検出回路、電流制限回路７は起動の電流および異常時の過大電流を検出制御するものであり、これらは従来技術による無刷子電動機の駆動装置と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による無刷子電動機の駆動装置の全体構成図。
【図２】位置検出動作原理の説明図。
【図３】本発明による起動方式の動作説明図。
【図４】本発明による回転子位置の説明図。
【図５】本発明による位置検出の動作説明図。
【符号の説明】
【００２３】
１…交流電源、２…整流用のダイオード、３…平滑用のコンデンサ、４…ブリッジインバータ、５無刷子電動機…、６…電流検出回路、７…電流制限回路、８…位置検出回路、９…起動信号発生回路、１０…切換回路、１１…回転速度測定回路、１２…回転速度司令回路、１３…回転速度比較回路、１４…電圧制御回路、１５…ゲート制御回路、１６…変調回路、１７…起動信号発生回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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