(57)【要約】  回転する磁束を発生させるために３つのステータ巻線から２つの連続的な組み合わせを通って電流が整流される（２２）場合の、閉ループ制御の下で永久磁石型ブラシレスＤＣモータ（２１）を電子的に整流させるための方法及び制御装置。整流は、０°と１８０°位置を求めるために、当該巻線に通電されている印加電流が存在しない時は常に３つのステータ巻線の内の１つだけに誘導される逆ＥＭＦ（２４）を感知することにより、及び６０°、１２０°、２４０°、及び３００°位置の間の時間間隔を係数３で除算することでこれらを外挿することによりロータの各６０°位置毎に求められる。【選択図】図３
2007515919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転磁束を発生させるために３相ステータ巻線を有する永久磁石ロータブラシレスＤＣモータを電子的に整流する方法であって、
所望の方向に磁束を回転させるために、前記巻線の２つの巻線の連続した組み合わせに対して電流を整流するステップと、
前記巻線の１つだけで前記永久磁石ロータの回転により誘導される周期的な逆起電力（ＥＭＦ）を感知するステップであって、感知された前記巻線が整流される電流がないときには磁束回転の６つの６０°間隔の２つで実施可能である感知ステップと、
前記感知された逆ＥＭＦ信号のゼロクロスを検出することにより、前記１つの巻線において前記信号をデジタル化するステップと、
ゼロクロスに起因する前記デジタル化された信号におけるパルスエッジ間の時間の測定値を取得することにより、前記信号の半周期を求めるステップと、
前記半周期から、６０°の磁束回転時間（整流周期）を導出し、ゼロクロスに起因する前記デジタル化された信号における各論理遷移によって実質的に定められる時間において、及び前記ゼロクロスに従う導出された磁束回転角度６０°及び１２０°において前記各整流を起こさせるステップと、を備えている、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記導出された整流時間が、前記半周期の１／３と２／３をそれぞれ計算することにより求められる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半周期が、ゼロクロス間の連続して測定される時間の移動平均である、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
１２０°の磁束角度整流が所定時間だけ進められることを特徴とする、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
電子整流ブラシレスＤＣモータであって、
回転磁束を発生させるために選択的に整流されるよう適合された複数の巻線を有するステータと、
前記回転磁束により回転されるロータと、
正及び負の出力ノードを有するＤＣ電源と、
前記信号の少なくとも１つを常に無給電状態にすると共に他の前記巻線を給電状態にしてステータ磁束を所望の方向に回転させるようにする制御信号パターンに応答して、前記出力ノードに対しそれぞれの巻線を選択的にスイッチングする、それぞれの巻線に接続された整流装置と、
前記逆ＥＭＦ信号のゼロクロスを検出することにより当該巻線において誘導された逆ＥＭＦをデジタル化するために、前記巻線の内の１つだけに結合されたデジタル化手段と、
記憶されたプログラム制御下で動作するマイクロコンピュータと、を備え、
前記マイクロコンピュータが、前記デジタル化された逆ＥＭＦ信号用の入力ポートと、前記整流スイッチ制御信号を供給するための出力ポートとを有し、
前記マイクロコンピュータが、ゼロクロスに起因する前記デジタル化信号中のパルスエッジ間の時間を測定することにより、前記デジタル化された逆ＥＭＦ信号からその半周期の測定値を求め、
前記マイクロコンピュータが、前記求められた半周期を前記ステータ巻線の数に等しい数で効果的に除算して整流周期を発生し、
前記マイクロコンピュータが、前記ステータ磁束を回転させ、これにより前記整流装置のスイッチングが、前記逆ＥＭＦ信号の各ゼロクロスにおいて、及び前記整流周期とほぼ等しい逆ＥＭＦ信号間の合間でタイミングが取られるように前記出力ポートに整流制御信号を生成する、
ことを特徴とするモータ。
【請求項６】
前記マイクロコンピュータが、半周期の前記測定値の１／３と２／３としてそれぞれ計算される前記逆ＥＭＦ信号の前記ゼロクロス間の合間で前記整流装置をスイッチングするようにプログラムされている、
請求項５に記載のモータ。
【請求項７】
前記マイクロコンピュータが、ゼロクロスに起因する前記デジタル化信号中のパルスエッジ間の連続的に測定された時間の移動平均値を計算することにより半周期の前記測定値を生成するようにプログラムされている、
請求項５又は６に記載のモータ。
【請求項８】
前記マイクロコンピュータが、前記計算された半周期の前記測定値の２／３から所定時間を減算し、進められた時間を生成して前記整流装置を該進められた時間でスイッチングするようにプログラムされている、
請求項６、又は請求項６に従属する請求項７に記載のモータ。
【請求項９】
各整流装置と並列に接続されたフリーホイールダイオードと、
前記整流スイッチ制御信号を制御可能なデューティサイクルで変調し、前記ＤＣ電源から前記ステータ巻線に供給される実効電圧を変化させるパルス幅変調器と、を備え、
前記マイクロコンピュータが、
（１）前記感知された巻線が前記ＤＣ電源から切断された時にフリーホイールダイオードを通って流れる電流に起因するデジタル化された逆ＥＭＦ中のパルスの立ち下がりをモニタし、
（２）前記パルスの立ち下がりと次に検出される逆ＥＭＦ信号中のゼロクロスとの間の時間間隔を計算し、
（３）前記計算された時間間隔が、事前記憶値よりも小さい場合には、前記ステータ巻線に印加される電圧を下げるように前記パルス幅変調のデューティサイクルを変更する、
ようにプログラムされる、
ことを特徴とする請求項５に記載のモータ。
【請求項１０】
洗濯機ポンプであって、
流体入口と流体出口とを有するハウジングと、
前記ハウジング内に置かれた羽根車と、
選択的に整流されるよう適合された複数の巻線を有するステータと、前記羽根車に駆動可能に結合されたロータとを備える、前記羽根車を回転させる電子整流モータと、
正及び負の出力ノードを有するＤＣ電源と、
前記信号の少なくとも１つを常に無給電状態にすると共に他の前記巻線を給電状態にしてステータ磁束を所望の方向に回転させるようにする制御信号パターンに応答して、前記出力ノードに対しそれぞれの巻線を選択的にスイッチングする、それぞれの巻線に接続された整流装置と、
前記逆ＥＭＦ信号のゼロクロスを検出することにより当該巻線において誘導された逆ＥＭＦをデジタル化するために、前記巻線の内の１つだけに結合されたデジタル化手段と、
記憶されたプログラム制御下で動作するマイクロコンピュータと、を備え、
前記マイクロコンピュータが、前記デジタル化された逆ＥＭＦ信号用の入力ポートと、前記整流スイッチ制御信号を供給するための出力ポートとを有し、
前記マイクロコンピュータが、ゼロクロスに起因する前記デジタル化信号中のパルスエッジ間の時間を測定することにより、前記デジタル化された逆ＥＭＦ信号からその半周期の測定値を求め、
前記マイクロコンピュータが、前記求められた半周期を前記ステータ巻線の数に等しい数で効果的に除算して整流周期を発生し、
前記マイクロコンピュータが、前記ステータ磁束を回転させ、これにより前記整流装置のスイッチングが、前記逆ＥＭＦ信号の各ゼロクロスにおいて、及び前記整流周期とほぼ等しい逆ＥＭＦ信号間の合間でタイミングが取られるように前記出力ポートに整流制御信号を生成する、
ことを特徴とする洗濯機用ポンプ。
【請求項１１】
前記マイクロコンピュータが、半周期の前記測定値の１／３と２／３としてそれぞれ計算される前記逆ＥＭＦ信号の前記ゼロクロス間の合間で前記整流装置をスイッチングするようにプログラムされている、
請求項１０に記載の洗濯機用ポンプ。
【請求項１２】
前記マイクロコンピュータが、ゼロクロスに起因する前記デジタル化信号中のパルスエッジ間の連続的に測定された時間の移動平均値を計算することにより半周期の前記測定値を生成するようにプログラムされている、
請求項１０又は１１に記載の洗濯機用ポンプ。
【請求項１３】
前記マイクロコンピュータが、前記計算された半周期の前記測定値の２／３から所定時間を減算し、進められた時間を生成して前記整流装置を該進められた時間でスイッチングするようにプログラムされた、
請求項１１、又は請求項１１に従属する請求項１２に記載の洗濯機用ポンプ。
【請求項１４】
各整流装置と並列に接続されたフリーホイールダイオードと、
前記整流スイッチ制御信号を制御可能なデューティサイクルで変調し、前記ＤＣ電源から前記ステータ巻線に供給される実効電圧を変化させるパルス幅変調器と、を備え、
前記マイクロコンピュータが、
（１）前記感知された巻線が前記ＤＣ電源から切断された時にフリーホイールダイオードを通って流れる電流に起因するデジタル化された逆ＥＭＦ中のパルスの立ち下がりをモニタし、
（２）前記パルスの立ち下がりと次に検出される逆ＥＭＦ信号中のゼロクロスとの間の時間間隔を計算し、
（３）前記計算された時間間隔が、事前記憶値よりも小さい場合には、前記ステータ巻線に印加される電圧を下げるように前記パルス幅変調のデューティサイクルを変更する、
ようにプログラムされている、
請求項１０に記載の洗濯機用ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子的に制御されるブラシレスＤＣモータ（永久磁石ロータを有する）に関し、これに限定されるものではないが、家庭電化製品及び医療機器などの分数馬力用途の３巻線モータに関する。洗濯機においては、このような電子制御のモータを用いて、攪拌機又はドラムの洗濯及びスピン運動及び／又は洗濯漕の排水ポンプ及び再循環ポンプを駆動することができる。
【背景技術】
【０００２】
電子整流ブラシレスＤＣモータを制御する方法が、米国特許第４，４９５，４５０号（Ｔｏｋｉｚａｋｉ他、Ｓａｎｙｏ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏ  Ｌｔｄに譲渡）に開示されており、家庭電化製品、特に洗濯機における使用では、米国特許第４，５４０，９２１号（Ｂｏｙｄ他、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙに譲渡）、米国特許第４，８５７，８１４号（Ｄｕｎｃａｎ他、Ｆｉｓｈｅｒ  ＆  Ｐａｙｋｅｌ  Ｌｉｍｉｔｅｄに譲渡）で開示されている。本発明の背景として、これらの特許に記載された基本的な電子制御モータ（ＥＣＭ）の概念の一部を図１及び２を参照しながら以下に要約する。
【０００３】
ＩＧＢＴパワーＦＥＴとすることができる整流スイッチを備えた三相（３ステータ巻線）ＤＣモータが図１に概略的に示されている。相Ａの上方スイッチ１及び相Ｂの下方スイッチ２をオンにすることにより、ステータ内に静止磁界が生成される。相Ｂの下方スイッチ２をオフにし、且つ相Ｃの下方スイッチ３をオンにすることにより、この磁界が時計方向に動く。相Ａの上方スイッチ１をオフにし、且つ相Ｂの上方スイッチ４をオンにすることにより、磁界は時計方向に動き続けることになる。整流スイッチのこの「回転」を繰り返すことにより、ステータの磁界は、スイッチのスイッチングと同じ速度で回転しようとする。整流スイッチ作動の他のパターンも、時計方向の回転をもたらすことができるが、上記のパターンは、最大のモータトルクを発生する。
【０００４】
上記の実施例においては、常に２つの巻線だけが励磁される（「２相点弧」）点が注目されるであろう。２相点弧時計方向回転のための６つのスイッチ状態の全パターンを図２に示す。これは以下のように解釈することができる。モータで最大トルクを得るためには、結線は、角度６０°に対してＡ＋とＣ−、次に角度１２０°に対してＢ＋とＣ−、次に角度１８０°に対してＢ＋とＡ−、次に角度２４０°に対してＣ＋とＡ−、次に角度３００°に対してＣ＋とＢ−、次に角度３６０°に対してＡ＋とＢ−とし、この順序は、Ａ＋とＣ−で再び開始される。このように、６つの異なるスイッチパターンの順序があり、各パターンは、６０°の回転角度だけ進んで総計３６０°回転する。
【０００５】
モータの反時計方向回転は、整流スイッチのスイッチングパターン順序を逆にすることによって行われる。
【０００６】
上記の実施例において述べたように、ステータに回転磁界を発生させるために、同時に２相だけがこれらの相中に意図的に電流を流すようにする。「３相点弧」も可能であるが、２相点弧は、常に１つの巻線は意図的にモータ駆動電流が流れないといった利点がある。上記に記載した特許においては、この一時的に使用されない巻線は、回転する永久磁石ロータによって誘導されるあらゆる電圧について感知され、ロータ位置の表示を提供する。この誘導電圧は、逆起電力（ＢＥＭＦ）に起因するものである。
【０００７】
感知されたＢＥＭＦ波形は周期的であり、台形波形と近正弦波形の間を変化する。この波形の「ゼロクロス」は、永久磁極のエッジに起因し、ロータの回転位置を追跡するためロータ上の一定点を提供する。
【０００８】
このようなＤＣブラシレスモータが運転している時、各整流は、ロータの位置と同期している必要がある。上述のＢＥＭＦ信号がゼロを通過すると直ちに、連続回転を確保するために次のスイッチングパターンへ整流するよう決定がなされる。スイッチングは、ロータが適正な角度位置にある時にだけ行われる必要がある。これは、速度制御のための閉ループフィードバックシステムをもたらす。整流周波数は、ＢＥＭＦセンサからの閉ループフィードバックによって、ロータに追従することになる。
【０００９】
ロータに加わる力は磁界の強さに比例するので、ロータの加速又は減速は、ステータ内の回転磁界の強度を増大又は減少させることにより（パルス幅変調（ＰＷＭ）法により）達成される。一定負荷の下で所定の速度を維持するには、所望の整流速度が確実に維持されるように、ステータ内の磁界強度を制御することを必要とする。変化する負荷の下で所定の回転速度を維持するためには、これに応じてステータ内の磁界強度を変え、ロータに加わる負荷変動を補償することが必要となる。
【００１０】
ロータの位置を判定するためにＢＥＭＦ感知を用いることには多くの利点があり、その１つは、ホール効果センサのような外部センサを不要にすることである。しかしながら、ＢＥＭＦ感知を使用する先行技術によるＥＣＭは、ＢＥＭＦデジタイザが比較的多数の構成要素、特に高電圧抵抗器を使用しており、これらは、関係するプリント回路基板上に過度な空間を必要とし、更にコストを増大させるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、上記の欠点を克服するのに幾らかの助けとなる電子制御モータシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
１つの態様によれば、本発明は、回転磁束を発生させるために３相ステータ巻線を有する永久磁石ロータブラシレスＤＣモータを電子的に整流する方法であって、所望の方向に磁束を回転させるために、巻線の２つの巻線の連続した組み合わせに対して電流を整流するステップと、巻線の１つだけで永久磁石ロータの回転により誘導される周期的な逆ＥＭＦを感知するステップであって、巻線が整流される電流がないときには磁束回転の６つの６０°間隔の２つで実施可能である感知ステップと、感知された逆ＥＭＦ信号のゼロクロスを検出することにより、１つの巻線において信号をデジタル化するステップと、ゼロクロスに起因するデジタル化された信号におけるパルスエッジ間の時間の測定値を取得することにより、信号の半周期を求めるステップと、該半周期から６０°の磁束回転時間（整流周期）を導出し、ゼロクロスに起因するデジタル化された信号における各論理遷移によって実質的に定められる時間において、及びゼロクロスに従う導出された磁束回転角度６０°及び１２０°において各整流を起こさせるステップとを含む方法である。
【００１３】
第２の態様において、本発明は、回転磁束を発生させるために選択的に整流されるよう適合された複数の巻線を有するステータと、回転磁束により回転されるロータと、正及び負の出力ノードを有するＤＣ電源と、信号の少なくとも１つを常に無給電状態にすると共に他の前記巻線を給電状態にしてステータ磁束を所望の方向に回転させるようにする制御信号パターンに応答して、出力ノードに対しそれぞれの巻線を選択的にスイッチングする、それぞれの巻線に接続された整流装置と、逆ＥＭＦ信号のゼロクロスを検出することにより当該巻線において誘導された逆ＥＭＦをデジタル化するために、巻線の内の１つだけに結合されたデジタル化手段と、記憶されたプログラム制御下で動作するマイクロコンピュータと、を含み、マイクロコンピュータが、デジタル化された逆ＥＭＦ信号用の入力ポートと、整流スイッチ制御信号を供給するための出力ポートとを有し、マイクロコンピュータが、ゼロクロスに起因する前記デジタル化信号中のパルスエッジ間の時間を測定することにより、デジタル化された逆ＥＭＦ信号からその半周期の測定値を求め、マイクロコンピュータが、求められた半周期をステータ巻線の数に等しい数で効果的に除算して整流周期を発生し、マイクロコンピュータが、ステータ磁束を回転させ、これにより整流装置のスイッチングが、逆ＥＭＦ信号の各ゼロクロスにおいて及び整流周期とほぼ等しい逆ＥＭＦ信号間の合間でタイミングが取られるように出力ポートに整流制御信号を生成することを特徴とする電子整流ブラシレスＤＣモータである。
【００１４】
第３の態様において、本発明は、流体入口と流体出口とを有するハウジングと、ハウジング内に置かれた羽根車と、選択的に整流されるよう適合された複数の巻線を有するステータと、羽根車に駆動可能に結合されたロータとを備える、羽根車を回転させる電子整流モータと、正及び負の出力ノードを有するＤＣ電源と、信号の少なくとも１つを常に無給電状態にすると共に他の巻線を給電状態にしてステータ磁束を所望の方向に回転させるようにする制御信号パターンに応答して、出力ノードに対しそれぞれの巻線を選択的にスイッチングする、それぞれの巻線に接続された整流装置と、逆ＥＭＦ信号のゼロクロスを検出することにより当該巻線にわたって逆ＥＭＦをデジタル化するために、巻線の内の１つだけに結合されたデジタル化手段と、記憶されたプログラム制御下で動作するマイクロコンピュータと、を含み、マイクロコンピュータが、デジタル化された逆ＥＭＦ信号用の入力ポートと、整流スイッチ制御信号を供給するための出力ポートとを有し、マイクロコンピュータが、ゼロクロスに起因するデジタル化信号中のパルスエッジ間の時間を測定することによりデジタル化された信号から逆ＥＭＦ信号の半周期の測定値を求め、マイクロコンピュータが、求められた半周期をステータ巻線の数に等しい数で効果的に除算して整流周期を発生し、マイクロコンピュータが、ステータ磁束を回転させ、これにより整流装置のスイッチングが、各逆ＥＭＦ信号のゼロクロスにおいて及び整流周期とほぼ等しい逆ＥＭＦ信号間の合間でタイミングが取られるように出力ポートに整流制御信号を生成することを特徴とする洗濯機用ポンプである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の好ましい実施形態について説明する。図３は、本発明の電子整流モータの好ましい形態をブロック図で示している。主なハードウエアブロックには、永久磁石３巻線モータ２１、モータ巻線整流回路２２、ＤＣ電源２３、逆ＥＭＦデジタイザ２４、及びプログラムドマイクロコンピュータ２５がある。モータ２１が洗濯機のポンプ６２の羽根車６１を駆動する好ましい用途（図６参照）においては、マイクロコンピュータ２５は、通常、衣類用洗濯機の場合ではスピン及び洗濯動作のための主モータの制御を含む、他の全ての器具制御機能を担う器具マイクロプロセッサである。
【００１６】
本発明の電子整流モータ（ＥＣＭ）システムを、３巻線（すなわち相）Ａ、Ｂ、Ｃと６つの突出極とを備えたステータを有するモータの好ましい形態に関して説明する。他のステータ構成を使用することもできる。このモータは、４極永久磁石ロータを有するが、異なる極数を採用してもよい。図３に示すように、この実施形態においては、巻線Ａ、Ｂ、及びＣは星形構成で相互接続される。
【００１７】
整流回路２２は、ＩＧＢＴ又は電源電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の形態のスイッチングデバイスのペアを含み、これらは、ＤＣ電源２３の両端にブリッジ構成で接続され、巻線Ａ、Ｂ、及びＣの各々をＡ＋／Ａ−、Ｂ＋／Ｂ−、及びＣ＋／Ｃ−で示された図１及び２を参照した上述の方法で整流する。巻線のインダクタンスは、その結果生じる電流が図４（ａ）に示すほぼ正弦波であることを保証する。各モータ相の上方及び下方スイッチを構成する６つのスイッチングデバイスの各々は、マイクロコンピュータ２５によって発生されるゲート信号ａ＋、a−、ｂ＋、ｂ−、ｃ＋、ｃ−によりスイッチングされる。ＤＣ電源２３は、各スイッチングデバイスペアの両端に印加される直流電圧を供給する。
【００１８】
ＢＥＭＦデジタイザ２４は、ロータが回転することにより誘導され、ロータの位置情報を提供する逆ＥＭＦをモニタするために、モータ相Ａの切り替え終端から入力信号を受け取る。本発明によれば、単一のモータ巻線（この実施例においては、巻線Ａ）からの出力だけがこの目的のために使用される。ＢＥＭＦデジタイザ２４は、その入力側におけるアナログ信号（図４（ｂ）参照）をテーブルすデジタル信号（図４（ｃ）参照）をその出力側に供給し、以下で説明するように、比較法により論理レベルを導出する。このデジタル出力信号は、ロータ極が当該相と関連する巻線極を通過する時に、相巻線Ａ内で誘導されるアナログＢＥＭＦ電圧の「ゼロクロス」Ｚ１及びＺ２に対応する周期的論理遷移Ａ１及びＡ２を含むことになる。
【００１９】
図５にＢＥＭＦデジタイザ２４のための回路を示す。比較器５１は、星形接続ステータ巻線Ａ、Ｂ、及びＣの星形点の電位である基準電圧Ｖrefを入力５６に備える。これは星形巻線Ａ、Ｂ、及びＣのアクセス可能な切り替え終端における電位の代数和によって導き出される。巻線電圧を結合するために抵抗器５２、５４が使用される。
【００２０】
比較器５１の２状態出力５７は、マイクロプロセッサのポート２７に送られる。上述のように、ロータ位置及び他の制御目的で使用されるのは、巻線Ａ（整流されていない場合）の両端だけの逆起電力である。整流は、マイクロプロセッサによって判定されるので、巻線Ａがモータ電流を導電していない時点は常に認識され、従って、比較器によりロータゼロクロスがモニタされる時間窓が確立される。
【００２１】
モータ巻線Ａからの電圧は、抵抗器５９、６０によって形成される分圧器を介して比較器５１の入力端５５に印加される。入力５５における巻線Ａの電圧信号レベルがＶrefを超える時（逆ＥＭＦゼロクロス点を確立する）、比較器５１の出力５７は、状態が変化し（図４（ｃ）参照）、これによって巻線電圧信号の十分に大きなエクスカーションをデジタル化する。
【００２２】
次に図３を参照してマイクロコンピュータのソフトウエア機能を説明する。始動ルーチン３０により、整流制御パルス発生器２９が図２に示すスイッチパターンを反映したパルスを出力ポートａ＋からｃ−に発生する。６つのスイッチパターンの各々が、メモリ２８から順次連続的に取り出される。整流スイッチのための制御パルスが、整流制御パルス発生器ルーチン２９によって合成され、この制御パルスは、モータ２１に求められる特定の回転方向に対する次の整流を発生させるのに必要なテーブル２８内のスイッチング状態パターンの位置を指し示すポインタ値を含む。合成するために６つの整流駆動信号が必要とされるが、これらの２つだけが各整流に対して状態を変化させる。スイッチパターンは、低速度で連続して周期的にされ、この同じ速度で回転するステータ磁束を発生させて、当該速度でロータを回転させ同期させるようにする。
【００２３】
ロータの同期を示すことになる期待される時間窓での論理遷移Ａ１又はＡ２の発生を求めるために、デジタル化された相Ａの逆ＥＭＦ信号４５がルーチン４６によってモニタされる。マイクロコンピュータは、開ループモードで整流を制御しているので、相Ａにおける電流のゼロクロス付近で確立される時間窓におけるＡ１又はＡ２遷移をモニタするようにプログラムすることができる。論理遷移が逆ＥＭＦのゼロクロスに起因するものであることは、論理パターン１１０又は論理パターン００１に対する時間増分でポーリングすることにより試験される。確立された時間窓内での遷移Ａ１又はＡ２の発生は、回転するステータ磁界と同期してロータが回転していることを示すことになる。
【００２４】
次の整流は、ポインタにより示されるメモリ内の次のスイッチパターンを使用して、ＢＥＭＦ遷移を検出すると直ちにトリガすることができる。逆ＥＭＦ遷移がモニタしている時間窓の直前に発生する可能性もロータ同期の表示として使用される。すなわち、時間窓の開始時に論理状態の変化が検出された場合には、例えば２ミリ秒といった短い時間切れル−チンが開始され、この２ミリ秒後に論理状態が変わらない場合には、ロータ同期が想定されて、次の整流スイッチパターンが点弧される。上述のように、２ミリ秒の時間切れル−チンに続いて整流が開始されると、次の整流は、（Ａ２−Ａ１）／３後ではなく、例えば２ミリ秒であるより短い固定遅延時間後に開始される。これは、時間窓が開く直前にロータ極が相Ａ巻線を通過する場合には、ロータは、開ループ整流時間周期よりも速く回転することができ、次のスイッチパターンへの整流が進められる必要がある仮定に基づいている。
【００２５】
開ループ開始位相の間にロータ同期をチェックする他の手段を使用してもよい。
【００２６】
ロータの同期が検出されると、整流制御が、閉ループモードにおいて入力ポート２７の逆ＥＭＦ信号の論理遷移によってトリガされ、開始ルーチンが励起される。相Ａに対しては、信号４５中の論理遷移Ａ１及びＡ２が直接使用される。相Ｂ及びＣにおいて逆ＥＭＦ信号のゼロクロス点は検出されないので、相Ｂ及びＣに対する整流制御パルス発生器２９のトリガを得る必要がある。図４から分かるように、３相モータでは、遷移Ａ１及びＡ２に対応する時間、すなわち図４（ｃ）に破線で示す時間Ｃ１、Ｂ１、Ｃ２、及びＢ２に対応する６０°、１２０°、２４０°、及び３００°地点で相Ａに対する電流の整流の中間にある２つの瞬間に電流が相Ｂ及びＣに整流される必要がある。
【００２７】
本発明においては、これらの整流時間は、外挿法によって導き出される。これは、相Ａの前の整流間の時間、例えばＡ１とＡ２との間の時間を測定し、それぞれ１／３及び２／３を乗算することによりこの測定値をルーチン３１で３で効果的に除算することによって行われる。ルーチン４７において、これらの計算値を用いて、相Ｃ（「Ｃ１」）に対してＡ１＋（Ａ２−Ａ１）／３、相Ｂ（「Ｂ１」）に対してはＡ１＋（Ａ２−Ａ１）＊２／３などで整流トリガを発生させ、ここではＡ１及びＡ２と共に、整流制御パルス発生器２９のトリガの完全なセットを生成する。
【００２８】
好ましい実施形態においては、中間整流を計算するのに使用される遷移Ａ１と遷移Ａ２との間の測定された時間は、忘却因子フィルタによって判定される前回ゼロクロス期間の移動平均値である。
【００２９】
実施には、種々の理由により、計算された相Ｂ及びＣの整流は、正確な（Ａ２−Ａ１）／３の時点からシフトする可能性がある。例えば、整流により１つの相がＤＣ電源から切断されると、巻線のインダクタンスに起因するスイッチ電流は、オフにされたばかりの整流スイッチと並列に接続されたフリーホイールダイオード（図１参照）を流れることになる。このようにして発生した電流パルスが、図４（ｂ）にＣＰで示すように逆ＥＭＦ信号中に反映される。デジタル化された逆ＥＭＦ信号に対する影響は、図４（ｃ）に見ることができる。電流パルス持続時間は、モータ電流の関数である（米国特許第６，０３４，４９３号参照）ので、高いモータ電流では、電流パルスは、遷移Ａ１及びＡ２が起こる時間を一括し、従って遷移をマスクするのに十分な持続時間のものとなる可能性がある。これを回避するために、計算された整流時間Ｃ１又はＢ１、及びＣ２又はＢ２の内の１つを進めることが、本発明の任意選択特徴である。これにより、信号４５中の電流パルスＣＰが、遷移Ａ１及びＡ２の前に終端することが確保される。
【００３０】
一例として、２／３中間整流は、３００マイクロ秒だけ進めることができる。これにより、次のゼロクロスが起こる前に電流パルスＣＰが確実に完了することになる。その結果、モータは、より高レベルの電流で回転することができ、更に同期を維持することができる。
【００３１】
更に、先行技術から知られているように、電流立上り時間を考慮することでトルクを増大させるために、全ての整流時間を進めることができる。
【００３２】
閉ループ制御下で運転している時のモータの速度制御は、米国特許第６，０３４，４９３号に開示された方法で行われる。すなわち、同期された整流制御パルスは、整流回路２２に供給される時にパルス幅変調される。ルーチン３２は、位置３３に保持されたデューティサイクルの現在値に従って、モータ電流が流れることになる整流装置に好適なデューティサイクルをルーチン２９によって同期されるパルスに対して加える。ロータトルクがモータ電流に比例し、これはパルス幅変調（ＰＷＭ）のデューティサイクルによって決定されるので、該デューティサイクルは、ステータ巻線の両端に印加される電圧を変えてモータ２１を加速及び減速し、ロータに加わる変動負荷に対応するように変えられる。幾つかの用途においては、整流回路２２内の低いブリッジ装置をパルス幅変調するだけで十分とすることができる。
【００３３】
ＰＷＭはまた、極限状況においてモータの同期を維持する目的で、任意選択的に変えることができる。電流パルスＣＰの終端と次のゼロクロスとの間の持続時間が測定され、これが所定のマージン（例えば、３００マイクロ秒）を下回る場合には、ＰＷＭによって決定される励起電圧は、設定マージンが回復するまで減少される。従って、モータ負荷の急激な増大の下では、同期損失を防ぐために、モータ出力が減少される。
【００３４】
本発明の電子整流モータは、逆ＥＭＦデジタイザの構成要素を最少化し、従って必要なプリント回路基板面積を最少化する方法で、逆ＥＭＦ感知を用いてロータ位置を判定する既知の利点を達成する。これに加えて、必要なマイクロプロセッサの入力数とプロセッサロード時間とが共に低減される。これらの利点は、衣類洗濯機及び食器洗浄機において使用するためのインテリジェントポンプ用のモータを経済的に実現可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】電子整流３巻線ブラシレスＤＣモータの簡略化された回路図である。
【図２】図１のモータの時計方向回転を引き起こすために２相点弧用の整流スイッチ状態の順序を示す図である。
【図３】本発明による電子整流ブラシレスＤＣモータのブロック回路図である。
【図４ａ】モータの３つの巻線中を流れる駆動電流の波形図である。
【図４ｂ】図３のモータの感知された単一の巻線の両端の電圧を示す波形図である。
【図４ｃ】図４（ｂ）に示す電圧波形のデジタル化形式を示す波形図である。
【図５】図３に示す逆ＥＭＦデジタイザの回路図である。
【図６】衣類用洗濯機内の排水及び／又は再循環ポンプを駆動する本発明のモータの応用の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４ｂ】
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【図４（ｃ）】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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