(57)【要約】【課題】低コストでセンサレスＤＣブラシレスモータを低速回転させる。【解決手段】センサレスＤＣブラシレスモータの誘起電圧検出による制御ができなくなる回転数Ｎを算出しておいて、次に、ＤＣブラシレスモータＭを誘起電圧の検出可能な回転数で回転させたのち、前記モータＭとそのモータ負荷との慣性モーメントに基づいて徐々に回転数を誘起電圧の検出下限の前記回転数Ｎか、Ｎより少しだけ下回る回転数で回転させることにより、誘起電圧からゼロクロス点を検出できなくてロータの位置検出が検出できなくても低速で脱調させずに回転させることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣブラシレスモータの誘起電圧を検出し、その検出した誘起電圧に基づいてステータコイルの励磁を切り換えるセンサレスＤＣブラシレスモータの制御方法において、
上記ＤＣモータを誘起電圧の検出可能な回転数で回転させたのち、モータとそのモータ負荷との機械的時定数に基づいて徐々に回転数を下げ、誘起電圧の検出下限以下で回転させるセンサレスＤＣブラシレスモータの制御方法。
【請求項２】
ＤＣブラシレスモータの誘起電圧を検出し、その検出した誘起電圧に基づいてステータコイルの励磁を切り換えるセンサレスＤＣブラシレスモータの制御方法において、
上記ＤＣモータを誘起電圧の検出可能な回転数で回転させたのち、停止させてから誘起電圧に基づくステータコイルの切り換えに代えて、誘起電圧の検出下限以下の回転数となるようにステータコイルを切り換えて回転させるセンサレスＤＣブラシレスモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、センサレスＤＣブラシレスモータの制御方法に関し、特に、ブラシレスモータの低速回転のための制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファンモータ（例えば、冷蔵庫、冷凍庫、冷凍冷蔵庫の冷却用庫内ファンなど）には、従来、クマトリモータが使われていた。
【０００３】
クマトリモータは、安価、堅牢、制御も容易である反面、効率が悪い。そのため、高効率で省エネ効果の高いＤＣブラシレスモータへの置き換えが地球温暖化防止の観点からも進行している。
【０００４】
ＤＣブラシレスモータは、磁石で磁極を構成したロータの周囲に複数のステータコイルを配置して、そのステータコイルを順次切り換えて励磁することにより、回転させるというものである。
【０００５】
このときのステータコイルの切り換えには、センサ方式とセンサレス方式とがある。前記センサ方式は、ロータの位置をホール素子などの磁気センサを用いて検出し、そのセンサで検出したロータの位置に基づいてステータコイルを切り換えて励磁を行う方式である。この方式では、センサを使っているのでロータの回転数が低速の場合であっても、高速の場合であってもセンサの出力振幅は回転数に依存せず、一定の振幅を得るようにできる（因みに、出力のデューティ比は回転数に依存する）。
【０００６】
一方、センサレス方式の場合は、ロータの回転でステータコイルに発生する誘起電圧からロータの位置を検出する。この方法は、例えば、ロータの回転中（ステータを励磁しない無通電期間）に、ステータコイルに発生する誘起電圧を検出する。そして、その検出した誘起電圧と予め設定した基準電圧（回転数に応じた）とを比較して、基準電圧と前記誘起電圧とがクロスした点を位置検出信号として使用する。そのため、この方式では位置検出信号はロータの回転数に大きく依存する。特に、低速になるほど発生する誘起電圧が小さくなるので脱調し易く、センサ方式に比べてコントロールし辛くなるので低速に弱いという問題がある。
【０００７】
このような問題を解決する一つの方法として、（特許文献１）には、モータ側から発生する誘起電圧と、記憶部に記憶させたステータコイルの電圧パターンとを比較して、磁極位置を検出するというものが記載されている。
【０００８】
すなわち、このものは、記憶部を設けて回転数ごとのステータコイルの電圧パターンをテーブル化したデータを記憶するようにするとともに、ステータコイルの端子電圧をサンプリングするためのＡ−Ｄ変換器を設けて、そのＡ−Ｄ変換器でサンプリングした端子電圧と前記テーブル化したステータコイルへの印加電圧とを比較して誘起電圧を峻別し、その峻別した誘起電圧から磁極位置を検出するようにしたものである。
【特許文献１】特開２００２−９５２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記のようにテーブル化したデータとサンプリングしたステータコイルの端子電圧とを比較して磁極位置を検出するようにしたものでは、テーブル化したデータを保存する記憶部とステータコイルの端子電圧をサンプリングするためのＡ−Ｄ変換器を新たに設ける必要がある。
【００１０】
しかしながら、例えば、クマトリモータの代替品として用いるファンモータなどの用途では、安価でなければならないので採用できない問題があった。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、テーブル化したデータを保存する記憶部やＡ−Ｄ変換器などを用いなくとも低速回転ができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、この発明では、ＤＣブラシレスモータを誘起電圧の検出可能な回転数で回転させたのち、モータとそのモータ負荷との機械的時定数に基づいて徐々に回転数を誘起電圧の検出下限以下に下げて回転させるという方法を採用したのである。
【００１３】
このような方法を採用したことにより、まず、ＤＣブラシレスモータを誘起電圧の検出可能な回転数で回転させる。こうすることで、前記モータが正常に起動することを確認する。次に、前記モータの回転数を前記モータとそのモータ負荷との機械的時定数、いわゆる、慣性モーメントを考慮し脱調を防止しつつ、徐々に前記モータの回転数を下げる。このとき、回転数の低下とともに誘起電圧も低下する。誘起電圧が低下すると、予め設定した基準電圧とクロスできなくなるため、ロータの位置検出ができなくなる。すなわち、この回転数を目安すれば、位置検出ができなくても脱調させずに低速での回転が可能になる。
【００１４】
例えば、この下限の回転数は、
【数１】
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【００１５】
したがって、この回転数に基づいてこの回転数か、この回転数より少しだけ下の回転数で回転させるようにすれば、ロータの位置検出ができなくとも低速で回転させることができる。
【００１６】
また、このとき、前記モータを誘起電圧の検出可能な回転数で回転させたのち、停止させてから誘起電圧に基づくステータコイルの切り換えに代えて、誘起電圧の検出下限以下の回転数となるようにステータコイルを切り換える方法を採用することができる。
【００１７】
このような方法を採用することにより、前記モータを誘起電圧の検出可能な回転数で回転させたのち、停止させることで、回転機構に問題が無いことを確認したのち、例えば、先の［数１］で算出した回転数Ｎか、少しだけＮより下の回転数となるようにステータコイルを順次励磁していけば、ロータの位置検出が検出できなくても（ステータコイルを切り換えて）モータを低速で脱調させずに回転させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、以上のように構成したことにより、ＤＣブラシレスモータを低速で駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明を実施する最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
この形態のＤＣブラシレスモータの駆動回路は、図１に模式的に示すような６個のスイッチング素子１０により、三相フルブリッジ主回路１１を構成したもので、各相Ｕ、Ｖ、Ｗのモータ出力線は、誘起電圧検出回路１２を介してマイクロプロセッサ（マイコン）１３に接続してある。また、前記マイコン１３は、ドライブ回路１４を介して前記６個のスイッチング素子１０（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋、Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）に接続した構成となっている。
【００２１】
この３相センサレスＤＣモータＭの場合、電気角で１２０°通電で２相励磁となっており、図２（ａ）のように、スイッチ素子１０の上段Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋のオン・オフでＰＷＭ制御を行なうものである。
【００２２】
例えば、図２（ａ）のＡ１の期間では、スイッチング素子１０のＵ＋がオン・オフ （ＰＷＭ制御）となり、Ｖ− がＯＮとなって、モータ電流は図１の一点鎖線のように電源＋Ｖｐ→Ｕ相のコイル→Ｖ相のコイル→ＧＮＤと流れる。残りの期間も対応するスイッチング素子１０が同様に作動してＰＷＭ制御を行なう。
【００２３】
また、その際、誘起電圧によるゼロクロス点の検出は、図２（ｂ）のモータ電圧を示す波形の傾斜部分、例えば、図２（ｂ）のイの期間で行なう。
【００２４】
すなわち、図１の各相Ｕ、Ｖ、Ｗの出力線に接続した誘起電圧検出回路１２には、図３（ａ）に示すように、モータ電圧が入力する。ここで、信号Ｂは図１の誘起電圧検出回路１２のｂ点の電圧波形で、図３（ａ）の信号Ａは図１のａ点の電圧波形である。ここで、抵抗Ｒ２とＲ３は、Ｒ２＝Ｒ３であり、ａ点の電圧を１／２Ｖｐとする。このａ点の電圧（１／２Ｖｐ）とイの期間（Ｕ相のオフ期間）の誘起電圧を比較して、誘起電圧が１／２Ｖｐのプラス域からマイナス域へ移行するときを捉えてゼロクロス点を検出する。この検出したゼロクロス点からロータの位置を捉えて励磁パターンを形成し、デューティ比ｔ／Ｔの図３（ｂ）の信号ＣのようなＰＷＭの駆動信号を得る。
【００２５】
この形態は、上記のように構成されており、回転数を低速にするには、図３のＰＷＭ波形の周期Ｔ（ｓ）のオン時間ｔ（ｓ）を少なくして（絞って）いく。このとき、オン時間ｔを絞り過ぎると、図１の抵抗Ｒ４とコンデンサＣによって構成されるローパスフィルタの影響と誘起電圧の減少によってパルス波高値が下がり、波形が鈍って図３（ａ）のＡ点の電位に届かなくなる。あるいは、図のロ点からハ点を結ぶ波高値ラインが平滑になり、常に、Ａ点電位を超えるゼロクロス点が不明確になって、ロータの位置の検出が不可能になる。
【００２６】
このことは、誘起電圧検出による制御の下限が在ることを意味する。この回転数は、
【数２】
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である。
【００２７】
したがって、これを回転数Ｎについて解けば、
【数３】
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となる。
【００２８】
この制御の下限未満でモータを回転させるには、以下の二つの方法のいずれかを用いればよい。
【００２９】
一つは、一度制御の下限以上の回転数Ｎで前記モータＭを回転させて、一旦、誘起電圧検出可能範囲で前記モータＭを回転させたのち、前記モータＭと負荷とで求める機械的時定数（慣性モーメント）に沿って回転数を下限の前記回転数Ｎ以下へ下げる。こうすることで、負荷による脱調を防止しながら回転数を低下させる。そして、回転数の低下とともに誘起電圧も低下して、予め設定した基準電圧とクロスできなくなり、ロータの位置検出ができなくなるが、前記回転数Ｎを維持するか、Ｎより少しだけ下回る回転数であれば、誘起電圧からゼロクロス点を検出できなくても低速での回転が可能になる。
【００３０】
他の方法として、一度、前記制御の下限以上の回転数Ｎで前記モータＭを回転させた後、一旦、前記モータＭを停止する。このことで、回転機構に問題が無いことを確認したのち、下限未満の前記回転数Ｎか、Ｎより少しだけ下回る周波数でステータコイルを励磁する。こうすることで、誘起電圧からゼロクロス点を検出できなくて、ロータの位置検出が検出できなくても（ステータコイルを切り換えて）、前記モータＭを低速で回転させることができる。
【００３１】
このように、センサレスＤＣブラシレスモータの誘起電圧検出による制御ができなくなる回転数Ｎを算出して、この算出した回転数Ｎに基づいて回転させるようにしたので、誘起電圧によるゼロクロス点を検出できなくても脱調することなしに前記モータを回転させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
このような制御方法を採用することにより、低コストでセンサレスＤＣブラシレスモータを低速回転させることができるので、ローコストのモータへの転用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態のブロック図
【図２】（ａ）、（ｂ）図１の作用説明図
【図３】（ａ）、（ｂ）図１の作用説明図
【符号の説明】
【００３４】
１０  スイッチング素子
１１  三相フルブリッジ主回路
１２  誘起電圧検出回路
１３  マイコン
１４  ドライブ回路
Ｍ  センサレスＤＣブラシレスモータ
【図１】
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【図２】
2007110784.tif 000007
【図３】
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