(57)【要約】【課題】簡易な始動方法により低コストで確実に始動でき汎用性を高めた３相ブラシレスモータのセンサレス始動方法を提供する。【解決手段】ＭＰＵ５は、安定交点検出方法を用いて、初期推定位置に基づいて次に出現すると予測される正転側安定交点を構成する２相及び初期推定位置から電気角１８０°進んだ補正位置を基準としてそこから逆転した場合に次に出現すると予測される逆転側安定交点を構成する２相のインダクタンスをタイマーにより周期的に測定して各々安定交点を検出し、正転側安定交点が先に検出された場合は、そのままハーフブリッジ回路Ｂ１〜Ｂ３による始動励磁を継続し、逆転側安定交点が先に検出された場合は初期推定位置を電気角１８０°進めて初期推定位置を補正し、そこから１区間逆転した位置を現在位置として通電パターンを決定しハーフブリッジ回路Ｂ１〜Ｂ３による始動励磁を行う。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石界磁型の回転子を備えた３相ブラシレスモータをセンサレス駆動する際に回転子の初期位置を検出する３相ブラシレスモータの始動方法であって、
上位コントローラからの回転指令によりモータ駆動信号を出力制御する制御手段と、
前記制御手段の出力指令により、所定相コイルに正方向通電または逆方向通電するハーフブリッジ回路を３相分備えたモータ出力手段と、
任意の相のインダクタンスを測定する測定手段と、を具備し、
回転子静止時に磁気回路の空間高調波によるインダクタンス変化からパターンマッチングにより回転子位置を電気角１８０°位相差の２か所に特定し、任意の一方を初期推定位置として始動励磁し、誘起電圧波形の負側交点位相で交差するインダクタンス波形の安定交点を３０°ピッチで検出し、回転子位置を３０°ピッチで特定する安定交点検出方法を用いて、前記制御手段は、前記回転子の初期推定位置に基づいて次に出現すると予測される正転側安定交点を構成する２相及び初期推定位置から電気角１８０°進んだ補正位置を基準としてそこから逆転した場合に次に出現すると予測される逆転側安定交点を構成する２相のインダクタンスを前記測定手段により周期的に測定して各々安定交点を検出し、
正転側安定交点が先に検出された場合は、そのまま前記モータ出力手段による始動励磁を継続し、逆転側安定交点が先に検出された場合は初期推定位置を１８０°進めて初期推定位置を補正し、そこから１区間逆転した位置を現在位置として通電パターンを決定し前記モータ出力手段が始動励磁を行うことを特徴とする３相ブラシレスモータのセンサレス始動方法。
【請求項２】
前記制御手段は、前記回転子の界磁磁極の極性判別を行って、初期推定位置を１カ所に特定して始動励磁し、初期推定位置に基づいて次に出現すると予測される前記正転側安定交点を構成する２相及び前記逆転側安定交点を構成する２相のインダクタンスを前記測定手段により周期的に測定して各々安定交点を検出し、前記初期推定位置の補正を行なう請求項１記載の３相ブラシレスモータのセンサレス始動方法。
【請求項３】
前記制御手段は、始動励磁時間より長い所定始動時間をあらかじめ設定しておき、始動励磁を開始して前記所定始動時間を経過しても安定交点を検出しないときは再度位置検出して初期推定位置を補正して始動励磁し、以上の始動励磁動作を安定交点を検出するまで繰り返し、位置検出ごとに初期推定位置を選択する範囲を電気角０°〜１８０°の周期１と電気角１８０°〜３６０°の周期２とで交互に切り替える請求項１又は請求項２記載の３相ブラシレスモータのセンサレス始動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば３相ブラシレスモータをセンサレス駆動する際に回転子の初期推定位置に基づいて励磁パターンを決定するセンサレス始動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスＤＣモータをコストダウンするにはセンサレス駆動が有効である。しかし現状のセンサレス駆動は始動初期に回転子位置を検出できないオープンループ期間がある。そのため始動ミスを始め様々な問題が発生しており、センサレス駆動の普及を阻んでいる。
【０００３】
一般的な永久磁石界磁型の位置センサレス３相ブラシレスＤＣモータの一例について図１５を参照して説明する。回転子軸１を中心に回転する回転子２には永久磁石３が設けられ、固定子４には１２０°位相差で設けられた極歯にコイルＵ，Ｖ，Ｗが配置され、コモンＣを介してスター結線される。永久磁石界磁の磁極構造（ＩＰＭ，ＳＰＭ）あるいは極数等は様々である。
【０００４】
また、３相ブラシレスＤＣモータをセンサレス駆動する駆動回路について図１９に一例を示す。基本的な回路はセンシング部・制御部・インバータ部からなり、例えば強制同期にて始動し１２０°通電（後述）等にて回転する構成となっている。
【０００５】
センシング部はダミーコモンｃを生成する抵抗網を備え、ゼロクロスコンパレータＣＯＭＰ１〜３はコイルＵ，Ｖ，Ｗとダミーコモンｃ間の電圧を比較して誘起電圧を検出する。
ＭＰＵはマイクロプロセッサであり、コンパレータ出力ＳＵ，ＳＶ，ＳＷに応じてゲート出力ＯＵＴ１〜ＯＵＴ６を切り替えてインバータ部を制御する。
インバータ部は３個のハーフブリッジＢ１〜Ｂ３で構成され、コイルＵ，Ｖ，Ｗを正逆励磁あるいはハイインピーダンス状態とする。
【０００６】
（静止時の位置検出方法）
完全静止状態において、磁気回路の空間高調波のインダクタンスは回転子角度により変化することは広く知られている。３相のインダクタンス変化波形例を図１のモデル波形及び図４の実機による実測波形で示す。
上記３相のインダクタンス波形の大小比較を行うと、電気角３０°単位の６種類のパターンが２回繰り返される。図１を参照してインダクタンスの大小比較結果例を表１に示す。尚、図１に記載の区間番号は電気角６０°幅で区間を表記しているが、３０°区間を扱うために区間番号１の前半３０°を１Ａ、後半３０°を１Ｂと表すこととし、他の区間も同様に区間番号にＡとＢを付記して電気角３０°区間を表すこととする。
【表１】
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表１から、前半の区間６Ｂ〜３Ａのパターン１と後半の区間３Ｂ〜６Ａのパターン２は同一パターンの繰り返しであることが判る。例えば区間６Ｂの大小比較結果はＶ相−Ｗ相−Ｕ相の順であり、区間３Ｂでも大小比較結果はＶ相−Ｗ相−Ｕ相とまったく同じである。つまり１８０°位相差で同じパターンが出現する。これは磁気回路の空間高調波によるインダクタンス変化は界磁磁極の極性を反映しないことが理由である。
【０００７】
Ｓ極とＮ極でのインダクタンス値はほぼ同一値を示し上記２パターンの判別は非常に困難である。さらに何とか微小な差異を検出して極性判別を行うにしても、回転子が少しでも回転した場合は極性によるインダクタンスの差よりもはるかに大きな誘起電圧が発生し、完全静止状態という条件でしか信頼できる極性判別は行えない。そのため実用に際しては完全静止状態を検出しなければならず、測定時間を要するわずらわしい処理をしなければならない。
これらの事情により静止時の回転子位置はインダクタンスのパターンマッチング法により比較的安定して１８０°位相差の２か所に特定できるが、それを１か所に特定することは容易ではない。
【０００８】
尚、零速近傍の極低速域からの駆動を可能とする位置センサレス駆動方式が提案されている。この方式は永久磁石モータの中性点電位をインバータのＰＷＭ波形に同期させて検出し理想的な正弦波状の電流で駆動するものである（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−７４８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した背景技術に示す３相ブラシレスモータのセンサレス駆動方法は、以下に述べる技術的課題があった。即ちモータ静止時に固定磁界により位置決めするセットアップ法は、始動時間がかかり大きな逆転動作が伴い電力消費も大きいという欠点がある。
一方、静止時の空間高調波によるインダクタンス変化から回転子位置を推定する場合、１８０°位相差の２か所となることから１か所に特定するためには極性判別を行う必要がある。極性判別は大電流を流し微小な電流変化を検出する必要があり完全静止状態が要求される。さらにモータ機種依存性も強く適応できない場合もあり、位置推定演算も複雑化しソフトハード両面でコストアップとなる。
しかし極性判別を行わず任意の検出位置を初期推定位置として始動した場合、確率５０％で逆転しあるいは逆転途中の正逆トルクの均衡する位置で停止してしまうという問題が発生し実用にならない。
【００１１】
前述した特許文献１の構成においては、センサレスベクトル制御を用い、その実現には高精度電流センサと高速Ａ／Ｄコンバータ、高性能ＣＰＵなどが必要となる。また位置推定演算の負荷が大きくソフトウェアの負担も大きい。このようにセンサレスベクトル制御はハード・ソフトともにコストがかかりすぎ低価格の小型モータでの利用は困難である。
【００１２】
本発明の目的は、静止時回転子位置をインダクタンスセンシングにて電気角１８０°位相差の２か所を検出して任意の一方を初期推定位置としてセンサレス始動し、初期推定位置が誤っていた場合は所定回転角度以内で補正する簡易な始動方法により低コストで確実に始動でき汎用性を高めた３相ブラシレスモータのセンサレス始動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
静止時の回転子位置は、磁気回路の空間高調波によるインダクタンス変化からパターンマッチングにより１８０°位相差の２か所に特定できる。一方は正転する位置であり他方は逆転する位置である。２か所のうちいずれか一方を初期推定位置と任意に決めて始動励磁を行い回転させ、わずかに回転したところで回転方向を判別し、逆転時は前記初期推定位置を１８０°進め前記２か所の他方に選択しなおせば正しい位置に補正できる。その際、逆転角度は小さいほどよいから、小さな回転角度にて回転方向を検出する必要がある。本件出願人は既に誘起電圧負側交点で交差する２相のインダクタンス波形を検出することで回転子位置を特定する安定交点検出法を提案している。本件出願人は、この回転子位置を特定する安定交点検出法を用いることで電気角３０°ピッチで、回転子の逆転を検出でき、逆転角度を小さく抑えることができることを見出して以下の始動方法を提案する。
【００１４】
以上より、本発明は以下の手段を備える。
即ち、永久磁石界磁型の回転子を備えた３相ブラシレスモータをセンサレス駆動する際に回転子の初期位置を検出する３相ブラシレスモータの始動方法であって、上位コントローラからの回転指令によりモータ駆動信号を出力制御する制御手段と、前記制御手段の出力指令により、所定相コイルに正方向通電または逆方向通電するハーフブリッジ回路を３相分備えたモータ出力手段と、任意の相のインダクタンスを測定する測定手段と、を具備し、回転子静止時に磁気回路の空間高調波によるインダクタンス変化からパターンマッチングにより回転子位置を電気角１８０°位相差の２か所に特定し、任意の一方を初期推定位置として始動励磁し、誘起電圧波形の負側交点位相で交差するインダクタンス波形の安定交点を３０°ピッチで検出し、回転子位置を３０°ピッチで特定する安定交点検出方法を用いて、前記制御手段は、前記回転子の初期推定位置に基づいて次に出現すると予測される正転側安定交点を構成する２相及び初期推定位置から電気角１８０°進んだ補正位置を基準としてそこから逆転した場合に次に出現すると予測される逆転側安定交点を構成する２相のインダクタンスを前記測定手段により周期的に測定して各々安定交点を検出し、正転側安定交点が先に検出された場合は、そのまま前記モータ出力手段による始動励磁を継続し、逆転側安定交点が先に検出された場合は初期推定位置を１８０°進めて初期推定位置を補正し、そこから１区間逆転した位置を現在位置として通電パターンを決定し前記モータ出力手段が始動励磁を行うことを特徴とする。
【００１５】
この方法によれば界磁磁極の極性を判別することなく簡単なハードとソフトにて瞬時に始動でき、確率５０％で発生する始動時の逆転は回転角度３０°（電気角）以下に抑えて検出して初期推定位置を補正し正転させることができる。
【００１６】
前記制御手段は、前記回転子の界磁磁極の極性判別を行って、初期推定位置を１カ所に特定して始動励磁し、初期推定位置に基づいて次に出現すると予測される前記正転側安定交点を構成する２相及び前記逆転側安定交点を構成する２相のインダクタンスを前記測定手段により周期的に測定して各々安定交点を検出し前記初期推定位置の補正を行なうことが好ましい。
これによれば、万が一初期推定位置を誤った場合でも、わずかな逆転角度にて補正することができる。
【００１７】
また、モータの用途によっては回転子停止端にて機械的ストッパーに突き当て停止する場合もある。突き当て停止していたとき、初期推定位置を誤り逆転方向に励磁して始動してもストッパーにより規制されまったく回転せずいつまでも交点を検出できない。あるいは、過負荷状態など回転軸が拘束され回転しない場合も同様にいつまでも交点を検出できない。
そこで、前記制御手段は、始動励磁時間より長い所定始動時間をあらかじめ設定しておき、始動励磁を開始して前記所定始動時間を経過しても安定交点を検出しないときは再度位置検出して初期推定位置を補正して始動励磁し、以上の始動励磁動作を安定交点を検出するまで繰り返し、位置検出ごとに初期推定位置を選択する範囲を電気角０°〜１８０°の周期１と電気角１８０°〜３６０°の周期２とで交互に切り替えることが好ましい。
【００１８】
具体的には、所定始動時間（始動励磁期間より十分大きな値、例えば０．１秒以上）を定めておき、それを超えても安定交点を検出しないときは、改めてインダクタンス測定を行い、初期推定位置を補正する動作を繰り返す。このとき、例えば位置検出測定が奇数回のときは初期推定位置を周期１から選択し、偶数回のときは周期２から選択するようにする。
これにより、始動励磁の回転方向が初期位置を推定するための位置検出測定ごとに反対になるので、回転子がストッパーで突き当て停止していて初期推定位置が誤りだった場合でも２回目で正しい方向に励磁され始動することができる。また、過負荷状態など回転軸が拘束され回転しない場合は所定始動時間の周期で正転・逆転を繰り返す揺動トルクが発生し、始動のきっかけとすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述した３相ブラシレスモータのセンサレス始動方法を用いれば、静止時回転子位置をインダクタンスセンシングにて１８０°位相差の２か所を検出して任意の一方を初期推定位置として始動し、推定が誤っていた場合は回転角度３０°（電気角）以内で補正するという、簡易なセンサレス始動方法により低コストで確実に始動し汎用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】１相通電センシング零速時のインダクタンス波形図（インダクタンスプロファイル）である。
【図２】１相通電センシング正転時のインダクタンス波形図（インダクタンスプロファイル）である。
【図３】１相通電センシング逆転時のインダクタンス波形図（インダクタンスプロファイル）である。
【図４】１相通電センシング零速時のインダクタンス実測波形図（インダクタンス実測プロファイル）である。
【図５】１相通電センシング正転時のインダクタンス実測波形図（インダクタンス実測プロファイル）である。
【図６】１相通電センシング逆転時のインダクタンス実測波形図（インダクタンス実測プロファイル）である。
【図７】１相正方向通電／逆方向通電センシングのインダクタンス実測波形図（インダクタンス実測プロファイル）である。
【図８】２相正方向通電／逆方向通電センシングのインダクタンス実測波形図（インダクタンス実測プロファイル）である。
【図９】３相正方向通電／逆方向通電センシングのインダクタンス実測波形図（インダクタンス実測プロファイル）である。
【図１０】３相のインダクタンス測定波形図である。
【図１１】正方向へ始動時のインダクタンス実測波形図（インダクタンス実測プロファイル）である。
【図１２】逆方向へ始動時のインダクタンス実測波形図（インダクタンス実測プロファイル）である。
【図１３】実施例１に係るモータ駆動回路の構成図である。
【図１４】実施例２に係るモータ駆動回路の構成図である。
【図１５】３相ブラシレスモータの説明図である。
【図１６】正転時の誘起電圧波形図（誘起電圧プロファイル）である。
【図１７】逆転時の誘起電圧波形図（誘起電圧プロファイル）である。
【図１８】１２０°通電を示すタイミングチャート図である。
【図１９】従来の３相ブラシレスモータのモータ駆動回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る３相ブラシレスモータのセンサレス始動方法の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本願発明は、回転子に永久磁石界磁を備え、固定子４に巻き線を１２０°位相差で配置してスター結線し、相端が前記モータ出力手段に接続された３相ブラシレスＤＣモータをセンサレス駆動するセンサレス駆動方法に広く適用することができる。
【００２２】
以下では、３相ＤＣブラシレスモータをセンサレス駆動するセンサレス始動方法についてモータの構成と共に説明する。
図１５に本発明に係る３相ブラシレスＤＣモータの一実施例を示す。一例として２極永久磁石ロータと３スロットを設けた固定子４を備えた３相ブラシレスＤＣモータを例示する。モータはインナーロータ型でもアウターロータ型でもいずれでもよい。
【００２３】
図１５において、回転子軸１には回転子２が一体に設けられ、界磁として２極の永久磁石３が設けられている。固定子４には１２０°位相差で極歯Ｕ，Ｖ，Ｗが永久磁石３に対向して配置されている。固定子４の各極歯Ｕ，Ｖ，Ｗに巻線ｕ，ｖ，ｗを設けて相間をコモンＣで結線して後述するモータ駆動装置（ＤＲＩＶＥＲ）に配線された３相ブラシレスＤＣモータとなっている。尚、コモン線は、不要であるので省略されている。
【００２４】
次に、モータ駆動装置（ＤＲＩＶＥＲ）の構成例を図１３及び図１４に示す。駆動方式は１相１２０°バイポーラ矩形波励磁である。ＭＰＵ５（マイクロプロセッサ；制御手段）は、上位コントローラ６からの回転指令（ＲＵＮ）によりモータ駆動信号を出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ６から出力制御する。また、ＭＰＵ５は、上位コントローラ６に回転子位置情報や回転方向情報を送出する。
【００２５】
（実施例１）
図１３に実施例１の駆動回路図を示す。
上位コントローラ６は回転指令ＲＵＮをＭＰＵ５（制御手段）に与える。モータ駆動回路のレギュレータは、ＭＰＵ用電源ＶＣＣを生成する。ＭＰＵ５はマイクロプロセッサであり、ゼロクロス点検出手段ＣＯＭＰ１〜３の出力信号ＳＵ〜ＳＷによりハーフブリッジ回路Ｂ１〜Ｂ３（モータ出力手段）のゲート信号ＯＵＴ１〜６を切り替え、１相１２０°バイポーラ通電などを行う。ＭＰＵ５は、予め回転子２の位相角度に対するインダクタンス測定情報をメモリ内のセンシングテーブルＳＴに格納している。また、スパイクパルス時間を計測する内蔵タイマーＴＭ（測定手段）を備えている。ＭＰＵ５は、上位コントローラ６のコマンドにより動作し、メモリに記憶されたプログラムを読み出し、プログラムの指示に従ってコマンドを出力したり、メモリからデータを参照したりして、入力データをプログラム通りに演算・加工したうえで出力する。
【００２６】
ハーフブリッジ回路Ｂ１〜Ｂ３は、各相端ｕ，ｖ，ｗを高電位Ｈ（＋Ｖ）あるいは低電位Ｌ（ＧＮＤ）に接続する。各相端ｕ〜ｗはそれぞれハーフブリッジ回路Ｂ１〜Ｂ３の出力端子（ハイサイドトランジスタとロウサイドトランジスタの接続部）に接続され、また後述するバイアス手段ＢＳ１（抵抗Ｒ１〜Ｒ６）及びダミーコモンｃに各々接続される。
【００２７】
ゼロクロスコンパレータＣＯＭＰ１〜３（ゼロクロス点検出手段）は各相端ｕ〜ｗとダミーコモンｃ間に発生する誘起電圧のゼロクロス点を検出するコンパレータである。ゼロクロスコンパレータＣＯＭＰ１〜３の出力信号ＳＵ〜ＳＷは、ＭＰＵ５（制御手段）に出力される。
【００２８】
一般にモータ駆動装置（ＤＲＩＶＥＲ）のセンサレス駆動回路には、ゼロクロスコンパレータＣＯＭＰ１〜３を備えている。このゼロクロスコンパレータＣＯＭＰ１〜３を使ってスパイクパルスを検出すれば、コストがかからず広い電源電圧範囲に対応できる。そこで、非通電時にコイル電位を電源電位の１／２にするバイアス手段ＢＳ１と、負極性スパイクパルスを検出する際に中性点電位を与えるゼロクロスコンパレータリファレンス電位を電源電位の１／２以下に下げるバイアス手段ＢＳ２（トランジスタＴＲ１）と、正極性スパイクパルスを検出する際にゼロクロスコンパレータリファレンス電位を電源電位の１／２以上に上げるバイアス手段ＢＳ３（ダーリントン接続されたトランジスタＴＲ２及びトランジスタＴＲ３）を備えている。
【００２９】
ＭＰＵ５は、センシング通電をハーフブリッジ回路Ｂ１〜Ｂ３（モータ出力手段）により実行するとともに、正極性若しくは負極性のスパイクパルスに応じてバイアス手段ＢＳ２及びバイアス手段ＢＳ３の動作をＯＵＴ７及びＯＵＴ８にて制御し、３個のゼロクロスコンパレータＣＯＭＰ１〜３の出力からＳＥＬＥＣＴを介してひとつを選択してＭＰＵ５の内蔵タイマーＴＭに送出し、スパイクパルス時間を測定する。
【００３０】
（実施例２）
図１４に実施例２の駆動回路図を示す。図１３と同一部材には同一符号を付して説明を援用するものとする。本実施例では、ハーフブリッジ回路Ｂ１〜Ｂ３は、各相端ｕ，ｖ，ｗを高電位Ｈ（＋Ｖ）あるいは低電位Ｌ（ＧＮＤ）に接続する。各相端ｕ〜ｗはそれぞれハーフブリッジ回路Ｂ１〜Ｂ３の出力端子（ハイサイドトランジスタとロウサイドトランジスタの接続部）に接続され、またバイアス手段ＢＳ１（抵抗Ｒ１〜Ｒ６）及びレベルシフト回路ＬＳ１〜ＬＳ６に各々接続され、更にレベルシフト回路ＬＳ１〜ＬＳ６を介してＭＰＵ５に各々接続されている。
【００３１】
このように、各相コイルＵ，Ｖ，Ｗに発生したスパイクパルスを直接ＭＰＵ５に取り込めば位相遅れが小さく高精度化しやすい。しかしながら、ＭＰＵ５の電源より電圧が高くそのままでは取り込めないので、レベルシフト回路ＬＳ１〜ＬＳ６を介して取り込むことにした。入力信号は、ＭＰＵ５内の保護ダイオードによりＶＣＣ或いはＧＮＤにクランプされる。なお、図１３で用いたゼロクロスコンパレータＣＯＭＰ１〜３は不要である。
【００３２】
そこで、非通電時に各相コイル電位を電源電位の１／２にするバイアス手段ＢＳ１と、相ごとに負極性スパイクパルスをコンディショニングするレベルシフト手段ＬＳ１〜ＬＳ３（抵抗Ｒ７〜Ｒ９）と、正極性スパイクパルスをコンディショニングするレベルシフト手段ＬＳ４〜ＬＳ６（可変抵抗ＶＲ１〜ＶＲ３）を各々備えている。
【００３３】
ＭＰＵ５はセンシング通電をハーフブリッジ回路Ｂ１〜Ｂ３（モータ出力手段）により実行するとともに、各相コイルで発生した正極性若しくは負極性のスパイクパルスを対応する６個のレベルシフト手段ＬＳ１〜ＬＳ６を経てコンディショニングされた正極性若しくは負極性パルスがＭＰＵ５の対応する正負入力端子ＮＵ，ＰＵ、ＮＶ，ＰＶ、ＮＷ，ＰＷから入力する。入力した正極性若しくは負極性パルスは、ＳＥＬＥＣＴを介してセンシング通電の通電相と通電方向からひとつを選択してＭＰＵ５の内蔵タイマーＴＭに送出して、スパイクパルス時間を測定する。
【００３４】
（インダクタンス測定方法）
次に、各相コイルインダクタンスの測定方法について説明する。通電により各相コイルに蓄積されるエネルギーはＰ＝ＬＩ2／２で表され、インダクタンス成分を含む。通電遮断時のスパイクパルスはそれを反映しており、出力素子のダイオードにより定電流で放電することからインダクタンスは時間関数となりタイマーで測定できる。そこで、本発明ではスパイクパルス幅時間をインダクタンス相当値とみなしている。
【００３５】
図１０に３相分のインダクタンス測定時のコイル波形を示す。３相正方向通電センシングであり、各相センシングパルスはハーフブリッジ回路Ｂ１〜Ｂ３（図１３，図１４参照）を使用して電源電圧を印可し、通電遮断時の負極性または正極性のスパイクパルスは電源にダイオードクランプされた後、中間電位に収束する。
測定動作は、最初にＵ相を電源＋にＶ相とＷ相をＧＮＤに接続してセンシングパルスを印可し、遮断時のＵ相スパイクパルス時間を測定する。以下同様にＶ相・Ｗ相を測定する。計測用タイマーは、一般的なＭＰＵ５に内蔵されている内蔵タイマーＴＭで充分であり（図１３，図１４参照）、電流センサやＡ／Ｄコンバータも不要である。
また、コイル蓄積エネルギーは電流を積分したものであり減衰振動やノイズが低減され微小なインダクタンス変化を安定して検出でき、高精度測定が可能である。
【００３６】
（安定交点の検出）
ここで、３相ブラシレスモータにセンシング通電した際に発生する誘起電圧負側交点（安定交点）の検出原理について説明する。
本発明は、回転子角度に対するインダクタンス波形（インダクタンスプロファイル）を作成して、速度変化に対し位相及び通電相と波形勾配符号の変化しない交点の存在に着目して回転子位置を特定する。以下では、磁気回路特性を理想的なサイン波としたモデルを用いて説明する。回転子が零速時（励磁電流は流れているが回転子が静止している時）の空間高調波による各相コイルのインダクタンス変化Ｌを２周期性のコサイン波とすると、
ＬＵ＝−ｃｏｓ２θ                          式１
ＬＶ＝−ｃｏｓ（２（θ−２π／３））        式２
ＬＷ＝−ｃｏｓ（２（θ−４π／３））        式３
図１は零速時の各相コイルのインダクタンス波形（インダクタンスプロファイル）を示す。
【００３７】
また、回転時の各相コイルのインダクタンス変化Ｂを、零速時の前記インダクタンス変化Ｌと正負を反転した誘起電圧の合成とすると、
ＢＵ＝ＬＵ＋Ｋ（−ｓｉｎθ）                式４
ＢＶ＝ＬＶ＋Ｋ（−ｓｉｎ（θ−２π／３））  式５
ＢＷ＝ＬＷ＋Ｋ（−ｓｉｎ（θ−４π／３））  式６    但しＫ＝速度係数
図２に正転時の各相コイルのインダクタンス波形（インダクタンスプロファイル）図３に逆転時の各相コイルのインダクタンス波形（インダクタンスプロファイル）を示す。ｂｅｍｆＵ〜ｂｅｍｆＷは参考用に表示した誘起電圧波形である。
【００３８】
図１及び図２の双方を比較すると、９０°から始まる１２０°ピッチで位相・通電相・波形勾配符号が一致する３交点（丸印、以下「安定交点」という）が発生していることが判る。これ以外の交点は回転するにつれて位相シフトを起すか勾配が反転するかあるいは交点が消滅する。尚、図３は逆転時のインダクタンス波形であり、交点位相は６０°ずれており３０°から始まる１２０°ピッチの３点となる。その理由は後述の（逆転時の安定交点）にて詳述する。
【００３９】
正転時の安定交点の位相角を計算から求める。
静止時の空間高調波のインダクタンス波形のＵ相とＶ相の交点角度は、
−ｃｏｓ２θ＝−ｃｏｓ（２（θ−２π／３））と表され、これを解くとθ＝π／３、５π／６、４π／３、１１π／６となる。
波形勾配符号はπ／３、４π／３はＵ＝＋、Ｖ＝−であり、５π／６、１１π／６はＵ＝−、Ｖ＝＋である。
一方、正転時に発生する逆極性誘起電圧波形のＵ相とＶ相の交点角度は、
−ｓｉｎθ＝−ｓｉｎ（θ―２π／３）と表され、これを解くとθ＝５π／６、１１π／６となる。
波形勾配符号は５π／６はＵ＝＋、Ｖ＝−、１１π／６はＵ＝−、Ｖ＝＋である。
以上からＵ相とＶ相の交点のうち、静止時と回転時の双方で等しい角度と波形勾配符号を持つ交点は１１π／６つまり３３０°の一点のみである。
同様にＶ相とＷ相、Ｗ相とＵ相の交点を計算すると、９０°、２１０°のみとなる。よって、安定交点は９０°、２１０°、３３０°の３か所である。また、逆転時の安定交点の位相角に関しても同様に計算することができ、その結果安定交点は３０°、１５０°、２７０°の３か所が得られる（計算の詳細は省略する）。
【００４０】
さらに図１５に示す実機においても各相コイルのインダクタンス波形（インダクタンスプロファイル）を作成して確認してみる。図４は零速時の各相コイルのインダクタンス実測波形（インダクタンス実測プロファイル）を示す。また、図５は正転時の各相コイルのインダクタンス実測波形（インダクタンス実測プロファイル）を示す。回転数は２極モータ換算で４２０ｒｐｍ、インダクタンス測定周期は１．６ｍｓである（測定方法は後述）。その結果、モデル同様に安定交点が発生することが判った。また図６は、逆転時の各相コイルのインダクタンス実測波形（インダクタンス実測プロファイル）であり、こちらもシミュレーションモデルどおり３０°、１５０°、２７０°の３か所に安定交点が発生することが確かめられた。尚、図１〜図６はすべて１相正方向通電センシング（後述）による。
【００４１】
以上、シミュレーションモデル及び実測からモータが零速時は、モータの幾何学的構成と電磁気的な特性を反映した磁気回路の空間高調波により回転子位置に応じてインダクタンスが変化し、誘起電圧の負側交点と位相が一致する位置に安定交点が発生することが判明した。
【００４２】
なお、空間高調波は２周期性があり、安定交点と１８０°離れた位置に同様の交点が存在する。こちらは回転子位置が判れば検出対象から外すことができる。本発明では回転子２の位置が始動励磁の直前には予め判っていることが前提条件となっている。
【００４３】
次に、回転時も誘起電圧の負側交点と位相が一致する位置に安定交点が発生する理由を説明する。回転子２が回転し始めるとコイルに誘起電圧が発生し、誘起電圧が正側に発生している区間では実効コイル電圧が低下し、負側の誘起電圧が発生している区間では上昇する。つまりコイル電圧Ｖｃ＝相電圧Ｖｍ−誘起電圧Ｖｂと表すことができ、回転時のインダクタンス変化ＢＵ〜ＢＷは正負を反転した誘起電圧を反映していると言える。
【００４４】
図２及び図３に細線で記載された誘起電圧の参考波形を見ると、例えば左下の誘起電圧波形ｂｅｍｆＶが上方に折り返されて左上の波形ＢＶに反映していることが理解される。波形ｂｅｍｆＷ、ｂｅｍｆＵも同様である。その結果、矢印のように誘起電圧負側交点も上方へ折り返される。従って安定交点は、誘起電圧の負側の交点が正負反転したものである。
【００４５】
そして、矩形波駆動の励磁相切り替え動作は２相の誘起電圧が等しくなる交点にて行われる。安定交点は誘起電圧交点を反映していることから励磁切り替え点を示している。
【００４６】
安定交点の位相は、磁気回路特性が磁極中心に対し対称となっている場合は、正転時９０°・２１０°・３３０°である。偏っていた場合はわずかに位相シフトするがシフトした位置が理想的な励磁切り替え点であることから問題はない。本実施形態では便宜上、磁気回路は歪のないサイン波として角度を説明している。また、空間高調波位相と誘起電圧位相の双方とも角速度に依存しないことから安定交点の位相は零速時も回転時も等しく、常に正確な励磁切り替え点である。従って、安定交点は、回転子２が零速から回転域にわたって継続的に位置検出に使用可能となることがわかる。
【００４７】
（位相シフト）
誘起電圧の位相は励磁条件によりシフトする。同様にインダクタンスを測定するセンシング通電においても通電条件により安定交点の位相はシフトする。位相シフトは零速時の空間高調波においても発生する。
【００４８】
例えばコイル端ｕ，ｖ，ｗからコモンＣへと通電する１相正方向通電センシングの場合（図１３，図１４参照）は、前述のとおり正転時の安定交点の位相は９０°・２１０°・３３０°の３点である。しかしコモンＣからコイル端ｕ，ｖ，ｗへと通電する逆方向通電とすると１８０°位相がずれ２７０°・３０°・１５０°となる。ただし勾配符号は変化しない。そして逆方向通電は、正方向通電時とは６０°位相差の位置を検出できることになる。
【００４９】
図７に零速時の１相正方向通電センシングと１相逆方向通電センシングのインダクタンス実測波形（インダクタンス実測プロファイル）を示す。２周期性のため下段の逆方向通電波形は一見上段の正方向通電波形と同じに見えるが、よく見ると微細部分が異なっており１８０°位相シフトしていることが判別できる。また正方向通電と逆方向通電とで双方の安定交点が６０°位相差を持つことも判る。
【００５０】
また２相間に通電すると誘起電圧は２相の合成されたものとなり１相通電時と比較して３０°位相が進む。そして同様に安定交点の位相も３０°進む。図８に零速時の２相正方向通電センシングと２相逆方向通電センシングのインダクタンス実測波形（インダクタンス実測プロファイル）を示す。１相通電時に９０°であった安定交点の位相が６０°の位置へと位相シフトしていることが判る。コイルを入れ替え逆方向通電すると１相通電同様、１８０°位相シフトしていることが判別できる。また正方向通電と逆方向通電とで双方の安定交点が６０°位相差を持つことも判る。
【００５１】
さらに３相間に通電することもできる。３相通電時はコモンＣを境に１相部と２相部があるが、測定対象相は１相側であり安定交点の位相は１相通電時と同じとなる。図９に零速時の３相正方向通電センシングと３相逆方向通電センシングのインダクタンス実測波形（インダクタンス実測プロファイル）を示す。安定交点の位相は１相通電時と同じであることが判る。また、コイルの通電電位を入れ替え逆方向通電すると１相通電同様、１８０°位相シフトしていることが判別できる。また正方向通電と逆方向通電とで双方の安定交点が６０°位相差を持つことも判る。尚、１相通電はモータ側にコモン線が必要であり駆動回路側でも中性点電源が必要となり実用上不利である。そこで、本実施形態では１相通電は３相通電で代用することとする。
【００５２】
結局、１相または３相通電と２相通電、及び正方向通電と逆方向通電があり、都合４種類のセンシング通電方式がある。一方、センシング通電は、トルク発生のための励磁とは無関係であり自由に通電方式を選択できる。従って、回転子位置を検出できる検出角度は、４種類の通電方式×３か所＝１２か所となり、０°から始まる３０°ピッチで位置検出できる。正転時の通電方式と検出位置の関係を表２に示す。
【表２】
2017143612.tif 000004
【００５３】
ＭＰＵ５は、上記安定交点の位相、通電相及び波形勾配符号をインダクタンス実測プロファイルとしてセンシングテーブルＳＴ（図１３、図１４参照）に予め記憶しておく。以上により、回転子２が零速時から回転時まで、ＭＰＵ５は、安定交点検出ごとにセンシング通電の通電方式を適宜切り替えながら安定交点を検出し続ければ３０°ピッチで励磁に必要な位置情報を得ることができ、任意の駆動方式にて励磁切り替えが可能であることがわかる。
【００５４】
（逆転時の安定交点）
逆転時は磁束を反対方向に横切ることから誘起電圧の極性が反転する。図１６に正転時の誘起電圧波形、図１７に逆転時の誘起電圧波形を示す。正転時に比べ逆転時は誘起電圧波形の位相が１８０°進む。但しピーク出現順序は正転時のＵ−Ｖ−Ｗに対し逆転時はＵ−Ｗ−Ｖとなる。
【００５５】
図９において、安定交点は例えばＶ相とＷ相の交点の場合、正転時の９０°が逆転時には２７０°へと１８０°位相が進む。さらに波形勾配符号は反対になり、正転時はＶ＝−、Ｗ＝＋だったものが、逆転時にはＶ＝＋，Ｗ＝−となる。また交点出現順序は、正転時がＵとＶの交点、ＶとＷの交点，ＷとＵの交点、の順序だったものが、逆転時にはＵとＷの交点、ＷとＶの交点、ＶとＵの交点、の順序となる。なお静止時の安定交点は図１を参照すればやはり１８０°位相の進んだ位置に交点が出現すること及び波形勾配符号が反対になることが理解される。
【００５６】
逆転時の通電方式と検出位置の関係を表３にまとめる。ただし波形勾配符号は正転時の反対になる。
【表３】
2017143612.tif 000005
別の考え方としてセンシング通電方向を反転させると、前述の図７〜図９のとおり位相は１８０°進むから逆転時には位相は３６０°進むことになり結局は正転時と同じ位置を検出することになる。いずれの考え方に立ってもセンシング方法はひとつである。
【００５７】
表２と表３を一つにまとめた正転時及び逆転時のセンシング通電方式と検出位置の関係を表４として示す。表４の左側欄に記載の通電方式は上段が正転時、下段かっこ内は逆転時の通電方式である。例えば９０°位置を検出する場合、正転時は３相正方向通電にて、逆転時は３相逆方向通電にてセンシングすることで交点を検出できることを表している。
【表４】
2017143612.tif 000006
ただし逆転時は安定交点に対し正転時とは反対方向から接近することから波形勾配符号は反転する。従って１２種類のセンシングパターンそれぞれに２種類の波形勾配符号が有り、都合２４種類の判定パターンとなる。波形勾配符号の詳細は後述のセンシングテーブルにて説明する。
【００５８】
次に、回転子の回転方向の判別方法について説明する。回転方向判別は、正転検出のためのセンシング通電に引き続いて、逆転を検出するために表４の下段の逆転時の通電方式を援用してセンシング通電すればよく、３０°ピッチで回転方向の判別ができる。例えば１５°に位置していた場合、正転すれば３０°、逆転すれば０°の位置の安定交点を検出することは明白である。そこで３０°側交点を検出するために３相逆方向通電センシングにて正転側の安定交点を、０°側交点を検出するために２相正方向通電センシングにて逆転側の安定交点を検出し続ける。そして正転側安定交点が先に検出されれば正転、逆転側安定交点が先に検出されれば逆転、と判定することができる。
他の区間でも同様の方法により３０°以内で回転方向を判別できる。
なお微細な振動や揺動は３０°ピッチに量子化されることは通常のエンコーダーなどのデジタルセンサと同様である。またサイクリックに測定することから時間軸でヒステリシス性を有しノイズによる誤動作を低減できる。
【００５９】
（センシングテーブル）
センシング方法を明確化し駆動回路ＭＰＵの制御ソフトを高速処理化するにはテーブル参照法が有効である。励磁区間番号と、それに応じたセンシングパルス通電方式と、安定交点構成２相と、それぞれの勾配符号情報と、をテーブルとしてあらかじめＭＰＵ５のメモリに記憶し、現在位置に応じてテーブル内容を参照し、それに基づいてインダクタンス測定を行い、安定交点構成２相の相対レベルの大小比較により交点検出を行う。
【００６０】
安定交点を３０°ピッチで検出するためには図８に示す２相センシング及び図９に示す３相センシングの両方を用いる。正転時の安定交点は、現在位置が安定交点に対し左から接近するものとして見る。逆転時の安定交点は図８及び図９において通電方向を正逆入れ替えて読み、安定交点に対し右から接近するものとして見る。従って勾配符号は正転時の反対になる。尚、図８及び図９において、区間番号１の電気角前半３０°を１Ａ、後半３０°を１Ｂと表記し、他の区間も同様に表記する。
【００６１】
区間番号と対応する通電方式・構成相・勾配符号情報をまとめたセンシングテーブルを表５に示す。センシング内容は正転側で１２種類、逆転側で１２種類あり、都合２４種類から区間に応じて２種類を適宜選択して回転方向と位置を検出する。
【表５】
2017143612.tif 000007
注１．通電方式の正＝正方向通電、逆＝逆方向通電の省略である。
注２．構成相は降順で記載してあり、前相が−勾配、後相が＋勾配である。
尚２相正方向通電時はＵ相＝ＵからＶへ、Ｖ相＝ＶからＷへ、Ｗ相＝ＷからＵへと通電し、２相逆方向通電時はＵ相＝ＶからＵへ、Ｖ相＝ＷからＶへ、Ｗ相＝ＵからＷへと通電する。
【００６２】
上記センシングテーブルの具体的な使い方を図８及び図９を参照しながら説明する。逆転時は図８及び図９に記載された通電方向を反対に読み替える事と、安定交点に対し右から左へ接近する事に注意する。
例えば回転子が０°〜３０°の区間６Ｂに位置し正逆どちらかに回転していた場合、逆転を検出するために、２相正方向通電センシング（図８下段の逆方向通電波形を参照）にてＵ相とＷ相を測定し、ＬＵ＞ＬＷならまだ区間６Ｂにおり、ＬＵ＜ＬＷとなったら逆転して０°点を超え次の逆転方向区間６Ａへ戻ったことを意味する。
また、逆転検出と並行して正転を検出するために、３相逆方向通電センシング（図９下段の逆方向通電波形を参照）にてＷ相とＵ相を測定し、ＬＷ＜ＬＵとなったら正転して３０°点を超え次の正転方向区間１Ａへ進んだことを意味する。
【００６３】
従って２相正方向通電にてＵ相・Ｗ相、３相逆方向通電にてＷ相・Ｕ相、の測定と大小比較を周期的に繰り返し、どちらかの安定交点を検出した時点で回転方向を判定でき、同時に位置も特定できる。先に２相正方向通電にてＵ相＜Ｗ相を検出したら逆転、あるいは先に３相逆方向通電にてＷ相＜Ｕ相を検出したら正転である。
他の区間も同様の手順で回転方向と位置を判定できる。
以上、３０°ピッチで回転方向の検出が可能であることを説明した。
【００６４】
（初期位置の推定）
回転子静止時の３相のインダクタンスパターンから特定される初期位置は１８０°位相差で２か所ある。ここで初期位置が周期１（電気角：０°〜１８０°）にあるものと仮定し励磁すると、仮定が正しければ正転し、周期２（電気角：１８０°〜３６０°）に位置していた場合は逆転する。従って、前述の安定交点検出法にて逆転側の安定交点を先に検出した場合は、初期推定位置を１８０°進めそこから逆転側に１区間進めれば正しい位置に補正される。このように前述した安定交点検出法を用いれば回転角度３０°以内で正転または逆転を検出でき、初期位置を１か所に特定できる。
【００６５】
表６に初期位置を周期１と仮定した場合の区間ごとの検出交点角度とセンシング通電方式をまとめる。
【表６】
2017143612.tif 000008
【００６６】
表６を用いて具体的な初期位置推定方法について説明する。
回転子静止時のインダクタンス測定から２か所の位置が特定されたとする。例えば区間６Ｂと１８０°位相が進んだ区間３Ｂであったとしよう。そこで、初期推定位置を周期１の区間６Ｂと決めて始動励磁を行う。推定が正しければ正転しやがて３０°の安定交点が検出されるはずである。しかし推定が誤った場合には回転子は区間３Ｂにいたことになり、逆転して１８０°の安定交点を逆転側から検出することになる。
【００６７】
従って、初期推定位置から正転側の安定交点及び１８０°進んだ位置から逆転側の安定交点の双方を検出すれば推定誤りを検出できる。以上の初期位置推定動作を可能とするセンシング方式を整理したものが表６である。もし１８０°の逆転側の安定交点が先に検出されたら、回転子は位相角１８０°〜２１０°である区間３Ｂの位置から逆転して位相角１５０°〜１８０°の区間３Ａの位置に逆転したことになり、区間３Ａが現在位置である。つまり逆転検出時は、初期推定位置を１８０°進め区間３Ｂとしたうえで、そこから１区間逆転したところの区間３Ａを現在位置とすれば正しい位置に補正される。
【００６８】
あるいは初期位置を周期２として推定することもできる。その際に使用するセンシングテーブルを表７に示す。使用方法は周期１の場合と同様で、例えば回転子静止時のインダクタンス測定から検出位置は区間６Ｂあるいは区間３Ｂの２か所であった場合、周期２側の区間３Ｂを初期推定位置に選択する。推定が誤りであった場合は、回転子は区間６Ｂに位置しており逆転して０°の安定交点を検出することになる。推定が正しければ正転して２１０°の安定交点を検出する。従って逆転側０°の交点及び正転側２１０°の交点を検出し続ければ推定誤りを検出し補正できる。他の区間も同様にして推定誤りを検出できる。
【表７】
2017143612.tif 000009
尚、初期推定位置の補正は静止時の位置を検出した後の一回限りとする。静止時位置検出を行わず初期推定位置の補正を繰り返すことはできない。
【００６９】
（クローズドループ駆動方法）
安定交点検出方法により特定された回転子初期位置に基づいて励磁相を切り替えることで位置センサを用いずクローズドループ制御にてセンサレス駆動できる。３０°ピッチの位置情報で制御可能な任意の駆動方式が可能であり、トルク発生効率の高さから始動時は図１８の通電タイミングチャートに示す１２０°通電が適する。
【００７０】
図１１に実機にて始動した際に、初期推定位置が正しかった場合のインダクタンス実測プロファイルを示す。グラフ左端が零速時、右端で約６００ｒｐｍ（２極モータ換算）である。静止時のセンシング通電にて回転子位置検出が行われ、それに基づいて初期推定位置が決定され、始動励磁が始まる。本例は回転子が周期１（表６：電気角０°〜１８０°）の区間１Ａ（電気角３０°〜６０°）に位置しており推定が正しく行われた場合である。
センシングは正転側と逆転側双方の交点検出が同時に行われる。図１１の上段に記載の正方向センシング波形が正転側、下段に記載の逆方向センシング波形が逆転側のインダクタンス実測プロファイルである。
【００７１】
最初の区間では、上段の正方向センシング波形は表６よりＶ相とＷ相が対象２相であり波形ＢＶ（破線）とＢＷ（一点鎖線）は収束し安定交点が検出されている。一方、下段の逆転側波形は表６よりＵ相とＷ相が対象２相であり波形ＢＵ（実線）とＢＷ（一点鎖線）は発散しており安定交点は検出されていない。
従って正転して６０°を超え区間１Ａから区間１Ｂへ回転したことが判り、この時点で回転子位置は確定され、初期位置推定モードは終了する。
【００７２】
以後、現在位置に基づいて回転方向を検出する逆転検出モードに切り替え、表５に基づいて正転側波形の対象２相は安定交点が検出され続け、逆転側波形の対象２相は交差せず、通常の電気角３６０°フルスケールの正転運転が行われている。
図１１の下方に本案によるセンシング情報Ｌｓｅｎｓｉｎｇ波形（３０°ピッチ）とホールセンサ情報ＨＡＬＬｓｅｎｓｏｒ波形（６０°ピッチ）を対比して記載した。階段状の波形は区間を表し、最小値が区間１、最大値が区間６であり、一巡が１電気角を表している。この波形からも正常に正転したことが判る。
【００７３】
図１２に実機にて始動した際に、初期推定位置を誤った場合のインダクタンス実測プロファイルを示す。ホールセンサ情報は区間４を指し、センシング情報は区間１Ａを検出しており、回転子が区間４に位置しているにも関わらず周期１（表６：電気角０°〜１８０°）に位置するものと仮定したため区間１Ａと誤って推定した場合である。
【００７４】
初期推定位置は区間１Ａであり、表６の区間１Ａを参照してセンシングが開始される。始動してすぐに逆方向センシング波形の対象相であるＵ相（実線）とＷ相（一点鎖線）が交差しており逆転したことを検出している。そこで初期推定位置を１８０°進め１区間戻して現在位置としてから次の励磁相を決定する初期推定位置の補正が行われる。従って初期推定位置は４Ａでありそこから１区間戻った３Ｂが現在位置となり、Ｌセンシング情報は区間３Ｂへと跳躍している。この時点で回転子位置が確定され、初期位置推定モードは終了する。
【００７５】
初期推定位置が３Ｂへと跳躍した結果、次の区間では正しい励磁が行われ逆転から正転へと回転方向が変わり、また逆転検出モードに切り替わったことから表５が参照され正方向センシング波形は２１０°の正転側交点をセンシングしており、やがてＷ相（一点鎖線）とＵ相（実線）の交点を検出し区間４Ａへと正転したことが検出され、ホールセンサの位置情報（区間４）と一致する。なおホールセンサは６０°ピッチであるので上記の小さな回転角度の逆転挙動は検出されていない。
それ以後は正転が継続し、逆方向センシング波形は交差せず正方向センシング波形は安定交点を検出し続けている。このように本発明によれば、回転子のわずかな逆転にて正転に補正され、正常に始動できることが判る。
【００７６】
尚、所定始動時間（始動励磁期間より十分大きな値、例えば０．１秒以上）を定めておき、それを超えても安定交点を検出しないときは、改めてインダクタンス測定を行い、初期位置を推定しなおす動作を繰り返す。このとき、例えば位置検出測定が奇数回のときは初期推定位置を周期１から選択し、偶数回のときは周期２から選択するようにする。
これにより、始動励磁の回転方向が初期位置を推定するための位置検出測定ごとに反対になるので、回転子がストッパーで突き当て停止していて初期推定位置が誤りだった場合でも２回目で正しい方向に励磁され始動することができる。また、過負荷状態など回転軸が拘束され回転しない場合は所定始動時間の周期で正転・逆転を繰り返す揺動トルクが発生し、始動のきっかけとすることができる。
【００７７】
以上説明したように、３相ブラシレスモータのセンサレス始動方法を用いれば、セットアップ法に比べ始動待ち時間が無く回転子の逆転角度も小さく抑えられる。また、わずらわしい界磁磁極の極性判別を省略でき、完全静止状態でなくとも位置検出でき、機種依存性も少ない。更には、簡単なハードとソフトで実現することができる。
また、ＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）など永久磁石界磁型の回転子を備えた各種モータのセンサレス駆動に適用することができる。
更には、回転子の初期位置検出原理が明快で判りやすく、従来のモータ駆動回路に容易に組み込むことができ、センサレス駆動の可能性を大きく拡げ、小型モータ分野での用途拡大が見込まれる。
【００７８】
尚、インダクタンスの測定手段として、ＭＰＵ５に内蔵タイマーＴＭを用いたが、ＭＰＵ外部に設けたタイマーや、電流センサやＡ／Ｄコンバータなどを用いて測定してもよい。また、上記実施形態では、インダクタンス測定法としてセンシング通電遮断時のスパイクパルス幅測定法を例示して説明したが、それに限定するものではなくその他のインダクタンス検出法を用いることも当然に本願発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１  回転子軸  ２  回転子  ３  永久磁石  ４  固定子  ５  ＭＰＵ  ６  上位コントローラ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2017143612.tif 000026
【図１８】
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【図１９】
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