(57)【要約】【課題】モータを過度の温度から保護することが可能な、ブラシレス・モータを制御する方法を提供する。【解決手段】ブラシレス・モータを制御する方法は、複数の電圧又は速度のそれぞれのための制御値を含む電力参照テーブルを記憶するステップと、供給電圧の大きさ又はモータの速度を測定するステップと、測定された電圧又は速度を使用して電力参照テーブルにインデックスを付し、制御値を選択するステップを含む。本方法は更に、モータの温度を測定するステップと、測定された温度が閾値を超えた場合に補償値を選択された制御値に適用するステップを含む。その後、モータの巻線は供給電圧で励磁され、選択された制御値は励磁の属性を規定するのに使用される。補償値は、選択された制御値に適用された時、モータの入力電力を減少させる。【選択図】図２
2015002672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレス・モータを制御する方法であって、
電力参照テーブルを記憶するステップであって、前記電力参照テーブルは複数の電圧又は速度のそれぞれに対する制御値を含む、記憶するステップと、
供給電圧の大きさ又は前記モータの速度を測定するステップと、
前記測定された電圧又は速度を使用して前記電力参照テーブルにインデックスを付し、制御値を選択するステップと、
前記モータの温度を測定するステップと、
前記測定された温度が予め規定された閾値より大きい場合に、補償値を前記選択された制御値に適用するステップと、
前記供給電圧で前記モータの巻線を励磁するステップと、
を含み、
前記選択された制御値は励磁の属性を規定するために使用され、前記補償値は、前記選択された制御値に適用されたとき、前記モータの入力電力を減少させる、方法。
【請求項２】
前記補償値は温度に依存し、より高い温度に応じて前記選択された制御値により大きな補償値が適用され、その結果前記入力電力の前記減少は大きくなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の温度のそれぞれに対する補償値を含む温度参照テーブルを記憶するステップと、前記測定された温度を使用して前記温度参照テーブルにインデックスを付し、前記補償値を選択するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御値は励磁の相又は長さを規定する、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
逆起電力のゼロ交差に関連して前記巻線を励磁するか、あるいは相期間により規定された時間に前記巻線のインダクタンスを上昇させるステップと、前記巻線を導通期間の間励磁するステップを含み、前記制御値は前記相期間又は前記導通期間を規定する、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
電気的サイクルのそれぞれ半分を、導通期間とその後に続く惰性回転期間に分割するステップを含み、前記制御値は前記導通期間の相及び長さの内の１つを規定する、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記測定された温度が前記閾値より高い所定の更なる閾値より大きい場合に、前記モータを停止させるステップを含む、請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記モータは永久磁石を有する回転子を備え、前記測定された温度は前記磁石の温度に比例する、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８の何れか一項に記載の方法を実行するよう構成されている、ブラシレス・モータのための制御回路。
【請求項１０】
請求項９に記載のブラシレス・モータ及び制御回路を備えるモータ・アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを過度の温度から保護するようにブラシレス・モータを制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレス・モータ内の過度の温度は１つ以上の部品に損害を与え得る。永久磁石回転子を備えるモータにとって、過度の温度は磁石を消磁させ得る。モータを保護するために、モータは万一温度が閾値を超える場合に停止できる。これはモータを保護するが、モータが作動できなくなるという明らかな欠点を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
モータを過度の温度から保護することが可能な、ブラシレス・モータを制御する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はブラシレス・モータを制御する方法を提供し、その方法は、電力参照テーブルを記憶するステップであって、前記電力参照テーブルは複数の電圧又は速度のそれぞれのための制御値を含む、記憶するステップと、供給電圧の大きさ又はモータの速度を測定するステップと、測定された電圧又は速度を使用して電力参照テーブルにインデックスを付し、制御値を選択するステップと、モータの温度を測定するステップと、測定された温度が所定の閾値より高い場合に補償値を選択された制御値に適用するステップと、モータの巻線を供給電圧で励磁するステップとを含み、選択された制御値は励磁の属性を規定するのに使用され、補償値は、選択された制御値に適用された時、モータの入力電力を減少させる。
【０００５】
温度が閾値を超えた場合にモータの入力電力を減少させることにより、電力損失が減少され、よってより少ない熱がモータにより生成される。その結果、更なる温度上昇を避けることができる。実際、入力電力の減少はモータの温度を低下させることができる。万一モータの温度がその後閾値より下に低下する場合、制御値に補償は適用されず、よってモータは再び最大限の入力電力で駆動される。よってその方法はモータの作動を許容しながら、モータを熱的に保護する役割を果たす。
【０００６】
本方法は、単一の、固定した補償値を使用するステップを含み得る。補償値は、十分に閾値を超えた温度でも、入力電力がモータの温度を一定に又は減少させる量だけ減少されるよう設定され得る。これは、本方法を実行するのに使用されるハードウェアのメモリ要件を減少させる利点がある。しかし、欠点は、温度が閾値のすぐ上にある時、補償値がモータの温度を一定に又は減少させるのに必要な値より大きいことである。その結果、モータの入力電力は熱保護に必要な量より遙かに多い量だけ減少される。更に、モータの入力電力は、比較的大きな補償が適用され、温度が閾値より下に低下し、補償が取り除かれ、及び温度が閾値より上に上昇するため、過度に振動し得る。したがって、単一の補償値を使用するステップではなく、本方法は、温度に依存する補償値を使用するステップを含み得る。よって、より高い温度に応じてより大きな補償値が選択された制御値に適用され、その結果、モータの入力電力はより大きな量だけ減少される。よって、入力電力は温度に相応する量だけ減少される。これは、モータの入力電力を最大にする一方、モータが熱的に保護され得るという利点がある。
【０００７】
本方法は、複数の温度のそれぞれに対する補償値を含む温度参照テーブルを記憶するステップと、測定された温度を使用して温度参照テーブルにインデックスを付し、補償値を選択するステップを含み得る。これは、温度に依存する補償値が比較的簡単な方法で得ることができるという利点を有する。特に、複雑になり得る方程式を解く必要がない。その結果、本方法を実行するのに使用されるハードウェアは比較的安価で簡単になり得る。
【０００８】
制御値は励磁の相又は長さを規定するのに使用され得る。より詳細には、本方法は、逆起電力（逆ＥＭＦ）のゼロ交差に関連して巻線を励磁するか、又は相期間により規定される時間に巻線のインダクタンスを上昇させるステップと、巻線を導通期間の間励磁するステップを含み得る。よって、制御値は相期間又は導通期間を規定し得る。更に、補償値は相期間の長さ又は導通期間の長さを減少し得る。
【０００９】
本方法は、モータの電気的サイクルのそれぞれ半分を、導通期間とその後に続く惰性回転期間に分割するステップを含み、制御値は導通期間の位相及び長さの内の１つを規定し得る。
【００１０】
選択された制御値に適用された補償に拘わらず、モータの温度は上昇し続け得る。したがって、本方法は、測定された温度が閾値より高い更なる閾値を超えた場合に、モータを停止させるステップを含み得る。これは、補償が不十分であることを示す状態でモータを熱的に保護するという利点を有する。ことによると、更なる閾値でも、更なる温度上昇を避けるのに十分な量だけ入力電力を減少させる補償値を適用することも可能である。しかし、更なる閾値において、入力電力の低下が非常に大きいため、モータの動作に悪影響を及ぼすかもしれない。
【００１１】
モータは永久磁石を有する回転子を含み、測定された温度は磁石の温度に比例し得る。本方法は磁石の熱的消磁を防ぐのに使用され得る。
【００１２】
本発明は更に、先行する段落の何れか１つに記載された方法を実行するよう構成された制御回路と、ブラシレス・モータ及び制御回路を含むモータ・アセンブリを提供する。
【００１３】
制御回路は、モータの温度を測定するための温度センサと、モータの巻線に結合するインバータと、ゲート・ドライバー・モジュールとコントローラを含み得る。ゲート・ドライバー・モジュールは、コントローラから受信した制御信号に応じてインバータのスイッチを制御する。コントローラは、電力参照テーブルを記憶し、供給電力の大きさ又はモータの速度の測定を提供する入力信号を受信し、測定された電圧又は速度を使用して電力参照テーブルにインデックスを付して制御値を選択し、温度センサから温度信号を受信し、測定されたモータの温度が所定の閾値より高い場合に補償値を選択された制御値に適用し、制御信号を生成してモータの巻線を供給電圧で励磁する。その後、選択された制御値は補償値の励磁の属性を規定するのに使用され、補償値は選択された制御値に適用された場合、モータの入力電力を減少させる。
【００１４】
本発明をより容易に理解可能とするため、本発明の実施形態が、例示として、添付の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるモータ・アセンブリのブロック図である。
【図２】モータ・アセンブリの回路図である。
【図３】モータ・アセンブリのコントローラにより放出される制御信号に応じたインバータの許可された状態の詳細を示す図である。
【図４】加速モードで作動するモータ・アセンブリの様々な波形を示す図である。
【図５】定常状態のモードで作動するモータ・アセンブリの様々な波形を示す図である。
【図６】モータ・アセンブリのコントローラにより使用される温度参照テーブルの一部の詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２のモータ・アセンブリ１は、直流電源２により電力供給され、ブラシレス・モータ３と制御回路４を備える。
【００１７】
モータ３は、４極の永久磁石を有する回転子５と、磁石の対向する側に配置された２つのＣ型のコアを有する固定子６を備える。固定子コアの周りに巻かれた導線は共に結合され、単一の相巻線７を形成する。
【００１８】
制御回路４は、フィルタ８、インバータ９、ゲート・ドライバー・モジュール１０、電流センサ１１、電圧センサ１２、温度センサ１３、位置センサ１４、及びコントローラ１５を備える。
【００１９】
フィルタ８は、インバータ９の切り替えから生じる比較的高周波のリップルを平滑にするリンクコンデンサＣ１を備える。
【００２０】
インバータ９は、相巻線７を電圧レールに結合させるフルブリッジの４つのパワー・スイッチＱ１ないしＱ４を備える。スイッチＱ１ないしＱ４のそれぞれはフリーホイール・ダイオードを含む。
【００２１】
ゲート・ドライバー・モジュール１０は、コントローラ１５から受信した制御信号に応じてスイッチＱ１ないしＱ４を遮断と導通に駆動する。
【００２２】
電流センサ１１は、インバータとゼロ電圧レールの間に配置された分流抵抗器Ｒ１を備える。電流センサ１１にかかる電圧は、電源２に連結された際の相巻線７における電流の測定を提供する。電流センサ１１にかかる電圧は、信号Ｉ＿ＰＨＡＳＥとしてコントローラ１５へ出力される。
【００２３】
電圧センサ１２は、直流電圧レールとゼロ電圧レールの間に配置された分圧器Ｒ２及びＲ３を備える。電圧センサは信号Ｖ＿ＤＣをコントローラ１５に出力し、この信号は電源２により提供される供給電圧の減少された測定値を表す。
【００２４】
温度センサ１３はサーミスタＴＨ１を備える。サーミスタＴＨ１にかかる電圧は、信号ＴＥＭＰとしてコントローラ１５に出力される。
【００２５】
位置センサ１４は、固定子６のスロット開口に配置されたホール効果センサを備える。センサ１４は、センサ１４を通る磁束の方向に応じて論理的にハイ又はローのデジタル信号であるＨＡＬＬを出力する。よって、ＨＡＬＬ信号は回転子５の角度位置の測定を提供する。
【００２６】
コントローラ１５は、プロセッサ、記憶装置、及び複数の周辺機器（例えば、ＡＤ変換器、比較器、タイマー他）を有するマイクロコントローラを備える。記憶装置は、プロセッサにより実行される命令と、作動中にプロセッサにより使用される制御パラメータと参照テーブルを記憶する。コントローラ１５は、モータ３の動作の制御に関与し、４つのパワー・スイッチＱ１ないしＱ４のそれぞれを制御する４つの制御信号Ｓ１ないしＳ４を生成する。制御信号はゲート・ドライバー・モジュール１０に出力され、ゲート・ドライバー・モジュールは、それに応じてスイッチＱ１ないしＱ４を遮断及び導通に駆動する。
【００２７】
図３は、コントローラ１５により出力された制御信号Ｓ１ないしＳ４に応じて、スイッチＱ１ないしＱ４の許可された状態をまとめたものである。以下、用語「セット」及び「クリア」は、信号がそれぞれ論理的にハイ及びローにされたことを示すのに使用される。図３から理解されるように、コントローラ１５は、相巻線７を左から右に励磁するために、Ｓ１とＳ４をセットし、Ｓ２とＳ３をクリアする。逆に、コントローラ１５は、相巻線７を右から左に励磁するために、Ｓ２とＳ３をセットし、Ｓ１とＳ４をクリアする。コントローラ１５は、相巻線７を惰性回転させるために、Ｓ１とＳ３をクリアし、Ｓ２とＳ４をセットする。惰性回転は、相巻線７内の電流がインバータ９のロー側のループの周りで再循環することを可能にする。本発明において、パワー・スイッチＱ１ないしＱ４は両方向での導通が可能である。したがって、コントローラ１５は、惰性回転の間、ロー側のスイッチＱ２及びＱ４の両方を導通とし、その結果、電流は、効率の落ちるダイオードではなくスイッチＱ２及びＱ４を通って流れる。ことによると、インバータ９は、一方向のみで導通するパワー・スイッチを備え得る。この場合、コントローラ１５は、相巻線７を左から右に惰性回転させるために、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３をクリアし、Ｓ４をセットする。その後、コントローラ１５は、相巻線７を右から左に惰性回転させるために、Ｓ１、Ｓ３及びＳ４をクリアし、Ｓ２をセットする。その後、インバータ９のロー側のループの電流は、導通とされたロー側のスイッチ（例えば、Ｑ４）を通って下へ流れ、遮断とされたロー側のスイッチ（例えば、Ｑ２）のダイオードを通って上に流れる。
【００２８】
コントローラ１５は、回転子５の速度に応じて２つのモードの内の１つにおいて作動する。所定の閾値より下の速度で、コントローラ１５は加速モードで作動する。閾値以上の速度で、コントローラ１５は定常状態モードで作動する。回転子５の速度は、ＨＡＬＬ信号の２つの連続するエッジの間隔Ｔ＿ＨＡＬＬから決定される。以下、この間隔はＨＡＬＬ期間と呼ばれる。
【００２９】
それぞれのモードにおいて、コントローラ１５は、ＨＡＬＬ信号のエッジに応じて相巻線７を転流する。各ＨＡＬＬエッジは回転子５の極性の変化、したがって相巻線７により誘導された逆起電力の極性の変化に対応する。より詳細には、各ＨＡＬＬエッジは逆起電力のゼロ交差に対応する。転流は相巻線７を通る電流の方向の逆転を含む。その結果、電流が左から右の方向に相巻線７を通って流れる場合、転流は右から左に巻線を出ることを含む。
【００３０】
加速モード
加速モードで作動する際、コントローラ１５は、ＨＡＬＬ信号のエッジに同期して相巻線７を転流する。各電気的半サイクルに亘り、コントローラ１５は、相巻線７を連続して励磁し、惰性回転させる。より詳細には、コントローラ１５は、相巻線７を励磁し、電流信号であるＩ＿ＰＨＡＳＥを監視し、相巻線７の電流が所定の限度を超えた場合に相巻線７を惰性回転させる。惰性回転は、所定の惰性回転の期間の間継続し、その間、相巻線７の電流は電流の限度以下のレベルまで低下する。惰性回転の期間が終了すると、コントローラ１５は再び相巻線７を励磁する。この相巻線７の励磁と惰性回転のプロセスは電気的半サイクルの全体の長さに亘り継続する。よって、コントローラ１５は、各電気的半サイクルの間、励磁から惰性回転への切り替えを複数回行う。
【００３１】
図４は、加速モードで作動する際の、ＨＡＬＬ信号、逆起電力、相電流、相電圧、及び２、３のＨＡＬＬ期間に亘る制御信号の波形を示す。
【００３２】
比較的遅い速度では、相巻線７内で誘導された逆起電力の大きさは比較的小さい。よって、相巻線７の電流は、励磁の間、比較的速く上昇し、惰性回転の間、比較的遅く低下する。加えて、各ＨＡＬＬ期間の長さ、したがって各電気的半サイクルの長さは比較的長い。その結果、コントローラ１５が励磁から惰性回転に切り替わる頻度は比較的高い。しかし、回転速度が増加するにつれ、逆起電力の大きさは増加し、よって電流は、励磁の間、より遅い速度で上昇し、惰性回転の間、より速い速度で低下する。なお、各電気的半サイクルの長さは減少する。その結果、切り替えの頻度は減少する。
【００３３】
定常状態モード
定常状態モードで作動する際、コントローラ１５は、各ＨＡＬＬエッジに対して転流を早めても、同期しても、又は遅らせても良い。特定のＨＡＬＬエッジに関連して相巻線７を転流するため、コントローラ１５は先行するＨＡＬＬエッジに応じて作動する。先行するＨＡＬＬエッジに応じて、コントローラ１５は、転流期間Ｔ＿ＣＯＭを得るため、ＨＡＬＬ期間Ｔ＿ＨＡＬＬから相期間Ｔ＿ＰＨＡＳＥを減算する。
Ｔ＿ＣＯＭ＝Ｔ＿ＨＡＬＬ−Ｔ＿ＰＨＡＳＥ
コントローラ１５は、先行するＨＡＬＬエッジの後、時間Ｔ＿ＣＯＭにおいて相巻線７を転流する。その結果、コントローラ１５は、相期間Ｔ＿ＰＨＡＳＥまで後続するＨＡＬＬエッジに関連した相巻線７を転流する。相期間が正の場合、ＨＡＬＬエッジより前に転流が起こる（先行転流）。相期間がゼロの場合、ＨＡＬＬエッジにおいて転流が起こる（同期転流）。相期間が負の場合、ＨＡＬＬエッジの後に転流が起こる（遅延転流）。
【００３４】
先行転流は速い回転子速度で使用されるが、遅延転流は遅い回転子速度で使用される。回転子５の速度が増加すると、ＨＡＬＬ期間は減少し、したがって相インダクタンスに関連した時定数（Ｌ／Ｒ）がますます重要になる。更に、相巻線７内で誘導された逆起電力が増加し、それは相電流が上昇する速度に影響する。よって相巻線７への電流及び電力を駆動することはますます困難になる。相巻線７をＨＡＬＬエッジに先行して、したがって逆起電力のゼロ交差に先行して転流することにより、供給電圧は逆起電力により押し上げられる。その結果、相巻線７を通る電流の方向はより迅速に反転する。加えて、相電流は逆起電力を導くようになされ、そのことは電流上昇のより遅い速度の補償を支援する。その後、相電流は短期間の負のトルクを発生するが、相電流は通常、正のトルクにおけるその後の利得による補償より多くなる。遅い速度で作動する際、相巻線７への必要な電流を駆動するため、前もって転流することは必ずしも必要でない。更に、通常、最適な効率が遅延転流により達成される。
【００３５】
定常状態モードで作動する際、コントローラ１５は、各電気的半サイクルを、導通期間とその後に続く惰性回転期間に分割する。その後、コントローラ１５は、導通期間に、相巻線７を励磁し、惰性回転期間に、相巻線７を惰性回転させる。定常状態モード内で作動する際、相電流は、励磁の間に、電流の限度を超えることを予期されていない。その結果、コントローラ１５は、各電気的半サイクルの間に一度だけ励磁から惰性回転に切り替えを行う。
【００３６】
コントローラ１５は、導通期間Ｔ＿ＣＤの間、相巻線７を励磁する。導通期間が終了すると、コントローラ１５は相巻線７を惰性回転する。惰性回転は、コントローラ１５が相巻線７を転流するときまで無制限に継続する。よって、コントローラ１５は、相期間Ｔ＿ＰＨＡＳＥと導通期間Ｔ＿ＣＤの２つのパラメータを使用して、相巻線７の励磁を制御する。相期間は、励磁の位相（即ち、相巻線７が逆起電力におけるゼロ交差に対して励磁される電気的期間又は角度）を規定し、導通期間は、励磁の長さ（即ち、相巻線７が励磁される電気的期間又は角度）を規定する。
【００３７】
図５は、定常状態モードで作動する際の、ＨＡＬＬ信号、逆起電力、相電流、相電圧、及び２、３のＨＡＬＬ期間に亘る制御信号の波形を示す。図５において、相巻線２６は、ＨＡＬＬエッジと同期して転流される。
【００３８】
相巻線７を励磁するのに使用される供給電圧の大きさは変化し得る。例えば、電源２は使用時に放電する電池を備えても良い。あるいは、電源２は、交流電源、整流器及び比較的平滑な電圧を提供する平滑コンデンサを備えていても良いが、交流電源のＲＭＳ電圧は変化し得る。供給電圧の大きさの変化は、導通期間に、相巻線７に駆動される電流の量に影響するであろう。その結果、モータ３の電力は供給電圧の変化に影響を受けやすい。供給電圧に加え、モータ３の電力は回転子５の速度の変化に影響を受けやすい。回転子５の速度が変化する（例えば、負荷の変化に応じて）のと同じように、逆起電力の大きさも変化する。その結果、導通期間に相巻線７に駆動される電流の量は変化し得る。よって、コントローラ１５は、供給電圧の大きさの変化に応じて相期間及び導通期間を変化させる。またコントローラ１５は、回転子５の速度の変化に応じて相期間を変化させる。
【００３９】
コントローラ１５は、複数の異なる供給電圧のそれぞれに対して、相期間Ｔ＿ＰＨＡＳＥ及び導通期間Ｔ＿ＣＤを備える電圧参照テーブルを記憶する。コントローラ１５はまた、複数の異なる回転子速度と異なる供給電圧のそれぞれに対して、速度補償値を備える速度参照テーブルを記憶する。これらの参照テーブルは、各電圧及び速度の点における特定の入力電力を達成する値を記憶する。
【００４０】
電圧センサ１２によるＶ＿ＤＣ信号出力は供給電圧の測定を提供し、一方、ＨＡＬＬ期間の長さは回転子速度の測定を提供する。コントローラ１５は、供給電圧を使用して電圧参照テーブルにインデックスを付け、相期間と導通期間を選択する。コントローラ１５は、回転子速度及び供給電圧を使用して速度参照テーブルにインデックスを付け、速度補償値を選択する。その後、コントローラ１５は、選択された速度補償値を選択された相期間に加え、速度補償相期間を得る。その後、転流期間Ｔ＿ＣＯＭが、ＨＡＬＬ期間Ｔ＿ＨＡＬＬから速度補償相期間を減算することにより得られる。
【００４１】
速度参照テーブルは、回転子５の速度だけでなく、供給電圧の大きさにも依存する速度補償値を記憶する。その理由は、供給電圧が減少するにつれ、特定の速度補償値のモータ３の入力電力に対する正味の影響が小さくなるためである。回転子速度及び供給電圧の両方に依存する速度補償値を記憶することにより、回転子速度の変化に応じてモータ３の入力電力に対するより良い制御が達成され得る。
【００４２】
相期間Ｔ＿ＰＨＡＳＥを決定するのに２つの参照テーブルが使用されることに留意されたい。第１の参照テーブル（即ち、電圧参照テーブル）に供給電圧を使用してインデックスが付される。第２の参照テーブル（即ち、速度参照テーブル）に回転子速度と供給電圧の両方を使用してインデックスが付される。第２の参照テーブルは回転子速度と供給電圧の両方を使用してインデックスが付されるため、２つの参照テーブルを必要とすることに疑問を感じるかもしれない。しかし、２つの参照テーブルを使用する利点は、異なる電圧分解能が使用され得ることである。モータ３の入力電力は、供給電力の大きさに比較的影響を受けやすい。対照的に、速度補償値が入力電力に与える効果は、供給電圧に殆ど影響を与えない。したがって、２つの参照テーブルを使用することにより、電圧参照テーブルに対してより細かい電圧分解能が使用でき、速度参照テーブルに対してより粗い電圧分解能が使用できる。その結果、モータ３の入力電力に対する比較的に良好な制御がより小さな参照テーブルの使用により達成でき、そのことはコントローラ１５のメモリ要件を減らす。
【００４３】
熱的保護
モータ・アセンブリ１内の過度の温度は永久磁石回転子５を消磁させ得る。よって、参照テーブルは値を記憶し、モータ・アセンブリ１が通常状態で作動する時、モータ・アセンブリ１の温度が閾値を超えないことを確実にする。しかし、モータ・アセンブリ１は、異常状態で作動することも必要となり得る。例えば、モータ・アセンブリ１は周囲温度が比較的高い環境で使用されるか、あるいは、モータ・アセンブリ１が必要としている換気が制限されたり、阻害されたりすることがある。よって、コントローラ１５は、モータ・アセンブリ１を過度の温度上昇から保護する方法を使用する。
【００４４】
定常状態モードで作動する際、コントローラ１５は、ＴＥＭＰ信号を介してモータ・アセンブリ１の温度を監視する。温度が第１の閾値を超える場合、コントローラ１５は、相期間Ｔ＿ＰＨＡＳＥに温度依存の補償値を適用する。以下に説明するように、補償値はモータ３の入力電力を低下させる役割を果たす。その結果、モータ・アセンブリ１内の電力損失は減少し、よってモータ・アセンブリ１により生成される熱は減少する。しかし、温度が第２のより高い閾値を超える場合、コントローラ１５はすぐにＳ１ないしＳ４をクリアしてモータ３を停止する。
【００４５】
コントローラ１５は、複数の異なる温度のそれぞれに対する温度補償値を含む温度参照テーブルを記憶する。その後、コントローラ１５は、定期的に（例えば、各ＨＡＬＬ期間又はｎ番目ごとのＨＡＬＬ期間の間）ＴＥＭＰ信号を監視する。モータ・アセンブリ１の温度が第１の閾値より高いが第２の閾値より低い場合、コントローラ１５は、測定された温度を使用して温度参照テーブルにインデックスを付し、温度補償値を選択する。コントローラ１５は、選択された温度補償値を速度補償相期間に追加する。最終結果は、速度及び温度の両方に対して補償された相期間である。
【００４６】
図６は、コントローラ１５により使用された温度参照テーブルの一部を示す。第１の温度閾値は７０℃に設定され、第２の温度閾値は８５℃に設定される。図６から理解されるように、各温度補償値は相期間を減少する役割を果たす。その結果、導通期間の間、より少ない電流、よってより少ない電力が相巻線７に駆動される。より少ない入力電力がモータ３に駆動されるため、モータ・アセンブリ１に関連する電力損失（例えば、銅損失、鉄損失及びスイッチ損失）は減少する。電力損失が減少するため、特に固定子６によるモータ・アセンブリ１内で発生する熱は減少する。これは、モータ・アセンブリ１の温度を一定に又は減少させる。
【００４７】
温度参照テーブルは、温度と共に増加する補償値を記憶する。即ち、より高い温度に応じてより大きな補償値が相期間に適用され、よって、モータ３の入力電力の減少は大きくなる。よって、モータ３の入力電力は温度に相応の量だけ減少される。その結果、万一補償値が適用された後にモータ・アセンブリ１の温度が上昇し続けた場合、その後により大きい補償値が相期間に適用される。その結果、モータ３の入力電力はより大きな量だけ減少され、それは、温度の更なる上昇の停止、又は温度を低下させるはずである。しかし、モータ・アセンブリ１の温度が上昇し続け第２の閾値を超える場合、モータ・アセンブリ１は、温度補償が不適切である状況で作動すると思われる。ことによると、第２の閾値でも、更なる温度上昇を避けるのに十分な量だけ入力電力を減少させる補償値を適用することが可能かもしれない。しかし、入力電力の低下が非常に大きいため、モータ３の動作に悪影響を及ぼすかもしれない。あるいは、入力電力の低下は実際に反対の効果を有し、モータ・アセンブリ１の温度を上昇させるかもしれない。例えば、モータ・アセンブリ１は、インペラーを駆動するのに使用され、インペラーにより生じる空気流は、モータ・アセンブリ１を冷却するのに使用され得る。モータ３の入力電力が減少するのと同じように、空気流の質量流量も減少する。よって、第２の閾値で入力電力の必要な低下が非常に大きいため、結果としての空気流の質量流量の低下は、モータ・アセンブリ１の温度を低下ではなく上昇させることが可能である。
【００４８】
上述の実施形態において、コントローラ１５は、回転子速度及びモータ・アセンブリ１の温度の変化に応じて、相期間Ｔ＿ＰＨＡＳＥのみを変化させる。２つの期間（即ち、相期間及び導通期間）の内、モータ３の入力電力は通常、相期間の変化に影響を受ける。したがって、モータ３の入力電力に関するより良い制御が相期間を変化させることにより達成され得る。それでもなお、これらの利点に拘わらず、コントローラ１５は、代わりに回転子速度及び温度の変化に応じて導通期間Ｔ＿ＣＤのみを変化させ得る。これは、もし定常状態モード全体に同期転流が使用されれば望ましいかもしれない。あるいは、コントローラ１５は、回転子速度及び／又はモータ・アセンブリ１の温度の変化に応じて、相期間及び導通期間の両方を変化させ得る。これは、例えばモータ３の入力電力が相期間のみを変化させることにより適切に制御できない場合に必要であり得る。あるいは、おそらく相期間及び導通期間を変化させることはモータ３の効率を良くするために望ましい。しかし、相期間及び導通期間の両方を変化させる欠点は、追加の参照テーブルが必要となることであり、よってコントローラ１５のメモリに更なる要求を出すこととなる。
【００４９】
コントローラ１５は、供給電圧の変化に応じて相期間及び導通期間を変化させる。これは、モータ３の効率が各電圧点においてより良く最適化され得るという利点を有する。それでもなお、相期間及び導通期間の内の１つのみを変化させることによりモータ３の入力電力に関する望ましい制御を達成することが可能かもしれない。モータ３の入力電力は相期間の変化により多く影響を受けるため、相期間を変化させることにより入力電力のより良い制御が達成され得る。それでもなお、導通期間のみを変化させることが望ましい場合があり得る。例えば、コントローラ１５は、定常状態モード全体に同期転流を使用するかもしれない。
【００５０】
よって、コントローラ１５は、供給電圧及び回転子速度の変化に応じて相期間及び／又は導通期間を変化させると言うことができる。２つの期間は供給電圧及び回転子速度の変化に応じて変化されるが、ことによると、コントローラ１５は、供給電圧及び回転子速度の１つのみに応じて期間を変化させることができる。例えば、電源２により提供された電圧は比較的安定し得る。この場合、コントローラ１５は、回転子速度の変化のみに応じて相期間及び／又は導通期間を変化しても良い。あるいは、モータ３は、定常状態モード内の一定の速度で、又は比較的小さい範囲の速度に亘り作動する必要があり得る。この場合、コントローラ１５は、供給電圧の変化のみに応じて相期間及び／又は導通期間を変化させてもよい。したがって、より一般的な意味で、コントローラ１５は、供給電圧及び／又は回転子速度の変化に応じて相期間及び／又は導通期間を変化させると言うことができる。更に、電圧参照テーブル又は速度参照テーブルを記憶する代わりに、コントローラ１５は、異なる供給電圧及び／又は回転子速度に対する異なる制御値を含む電力参照テーブルを記憶すると言うことができる。各制御値は、特定の電圧及び／又は速度の点における特定の入力電力を達成する。コントローラ１５は、供給電圧及び／又は回転子速度を使用して電力参照テーブルにインデックスを付し、電力参照テーブルから制御値を選択する。制御値は、相期間又は導通期間を規定するのに使用される。
【００５１】
定常状態モードで作動する際、コントローラ１５は、各電気的半サイクルを、導通期間とその後に続く惰性回転期間に分割する。コントローラ１５は、導通期間の間に、相巻線７を励磁させ、惰性回転期間の間に、相巻線７を惰性回転させる。相電流は、導通期間の間に電流の限度を超えると予想されず、よって、コントローラ１５は、各電気的半サイクルの間に一度だけ、励磁から惰性回転に切り替えを行う。電力参照テーブルは、導通期間の位相又は長さを規定するのに使用される制御値を記憶する。しかし、コントローラ１５は、定常状態モードで作動する際、ことによると相巻線７の励磁を制御する代替の方法を使用する可能性がある。例えば、コントローラ１５は、加速モードで使用された方法と同じ方法を使用しても良い。この場合、電力参照テーブルに記憶された制御値は、電流の限度又は惰性回転期間の長さを規定するのに使用されても良い。したがって、より一般的な意味で、制御値は、例えば相期間、導通期間、電流の限度又は惰性回転期間等の励磁の属性を規定すると言うことができる。制御値がどの属性を規定するかに拘わらず、温度補償値は、制御値に適用された場合、モータ３をより低い入力電力で駆動させる。
【００５２】
異なる温度補償値の参照テーブルを記憶することより、代わりにコントローラ１５は、選択された制御値に適用される補償値を決定する方程式を使用するかもしれない。これはコントローラ１５のメモリ要件を減少させる一方、コントローラ１５は、プロセッサにとって比較的複雑な計算を行う必要があり、よってより高価なコントローラを必要とする。更なる代替として、コントローラ１５は、単一の、固定された補償値を使用し得る。その後、補償値は、第２の閾値のすぐ下の温度で、入力電力がモータ・アセンブリ１の温度を一定に又は減少させる量だけ減少されるよう設定される。これは、コントローラ１５のメモリ要件を減少させる利点を有する。しかし、欠点は、温度が第１の閾値のすぐ上にある時、補償値がモータ・アセンブリ１の温度を一定に又は減少させるのに必要な値より大きいことである。その結果、モータ３の入力電力は、熱保護に必要な量より遙かに多い量だけ減少される。更に、モータ３の入力電力は、比較的大きな補償値が適用され、温度が閾値より下に低下し、補償値が取り除かれ、及び温度が再び第１の閾値より上に上昇するため、過度に振動し得る。
【００５３】
モータ・アセンブリ１は、永久磁石回転子５を有するモータ３を備える。その後、コントローラ１５は、回転子５を熱的消磁から保護する方法を使用する。しかし、その方法は、永久磁石モータを有するモータ・アセンブリに制限されない。例えば、モータ・システム内の過度の温度は、軸受又は電気部品（例えば、パワー・スイッチＱ１ないしＱ４）の寿命を短くし得る。よって、コントローラ１５により使用される方法は、異なる種類のブラシレス・モータを有するモータ・アセンブリを熱的に保護するのに使用され得る。永久磁石モータに対して、相巻線は通常、相巻線内で誘導された逆起電力のゼロ交差に関連するときに転流される。よって、相期間Ｔ＿ＰＨＡＳＥは、転流と逆起電力におけるゼロ交差の間の間隔に相当する。一方、リラクタンス・モータに対しては、相巻線は通常、相巻線のインダクタンスの最小値に関連するときに転流される。相期間は、転流とインダクタンスの最小値の間の間隔に相当する。
【符号の説明】
【００５４】
１  モータ・アセンブリ
２  電源
３  ブラシレス・モータ
４  制御回路
５  回転子
６  固定子
７  相巻線
【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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【図６】
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【外国語明細書】
2015002672000001.pdf