(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターコイルに印加する電圧を切り替えるための半導体スイッチ群と、モーターを駆動するための電源と、前記モーターコイルの誘起電圧によりロータの磁極位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の位置情報に基づいて前記ロータを一定方向に回転させるために必要な信号を生成し、前記半導体スイッチ群に出力する駆動手段と、起動時に強制的に転流を行って前記モーターを回転させる起動制御手段と、前記モーターの駆動のオン・オフ、回転制御を行う駆動制御手段とを有するセンサレスＤＣブラシレスモーターにおいて、
前記駆動制御手段より前記起動制御手段に起動信号が出力され、前記起動制御手段から強制的に転流を行うための起動信号が前記駆動手段に出力され強制通電が開始され、
前記モーターが回転し始めるとコイルに誘起電圧が発生し、前記位置検出手段により前記モーターの回転位置信号が出力された時点で位置信号による同期運転に切り替え、前記起動制御手段からの信号を停止し、
所定時間ｔ１を計測し、所定時間ｔ１を超えた場合は現在回転している回転数とは異なる回転数にするために前記駆動手段に回転制御信号を出力し、前記駆動手段により前記モーターの回転を指定の回転数となるように前記電源の電圧を変化させ、
所定時間ｔ３を計測し所定時間内であれば、前記位置検出手段から推定される回転数が所定の回転数に達したかを判定し、達していなければ再起動を行うことを特徴とするセンサレスＤＣブラシレスモーターの制御方法。
【請求項２】
モーターコイルに印加する電圧を切り替えるための半導体スイッチ群と、モーターを駆動するための電源と、前記モーターコイルの誘起電圧によりロータの磁極位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の位置情報に基づいて前記ロータを一定方向に回転させるために必要な信号を生成し、前記半導体スイッチ群に出力する駆動手段と、起動時に強制的に転流を行って前記モーターを回転させる起動制御手段と、前記モーターの駆動のオン・オフ、回転制御を行う駆動制御手段とを有するセンサレスＤＣブラシレスモーターにおいて、
前記駆動制御手段より前記起動制御手段に起動信号が出力され、前記起動制御手段から強制的に転流を行うための起動信号が前記駆動手段に出力され強制通電が開始され、
前記モーターが回転し始めるとコイルに誘起電圧が発生し、前記位置検出手段により前記モーターの回転位置信号が出力された時点で位置信号による同期運転に切り替え、前記起動制御手段からの信号を停止し、
所定時間ｔ１を計測し、所定時間ｔ１を超えた場合は現在回転している回転数とは異なる回転数にするために前記駆動手段に回転制御信号を出力し、前記駆動手段により前記モーターの回転を指定の回転数となるように前記電源の電圧を変化させ、
所定時間ｔ３を計測し所定時間内であれば、所定の電流値に達したかを判定し、達していなければ再起動を行うことを特徴とするセンサレスＤＣブラシレスモーターの制御方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の制御方法により駆動制御することを特徴とするセンサレスＤＣブラシレスモーター。
【請求項４】
請求項３記載のセンサレスＤＣブラシレスモーターを備えたことを特徴とするファンモーター。
【請求項５】
請求項３記載のセンサレスＤＣブラシレスモーターを備えたことを特徴とする圧縮機モーター。
【請求項６】
請求項３記載のセンサレスＤＣブラシレスモーターを備えたことを特徴とする冷凍空調用ファンモーター。
【請求項７】
請求項３記載のセンサレスＤＣブラシレスモーターを備えたことを特徴とする冷凍空調用圧縮機モーター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロータの位置検出センサを用いないＤＣブラシレスモーターのセンサレス駆動制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なＤＣブラシレスモーター（以下、ＤＣ−ＢＬＭ）の駆動はロータの磁極位置を検出し、その位置信号に基づきロータを任意の方向に回転させるための信号を生成し、駆動回路に出力する。磁極位置を検出するためのセンサとしてホール素子を用いるが、センサレスＤＣ−ＢＬＭの場合はこのセンサを用いずモーター巻線に誘起される誘起電圧によりロータの位置を検出する。
【０００３】
図１２、１３は、従来のセンサレスＤＣ−ＢＬＭ駆動制御回路の基本構成図、タイミングチャートの一例である。
図１２において、１はＤＣ−ＢＬＭ、２はＤＣ−ＢＬＭ１のコイルに印加する電圧を切り替えるための半導体スイッチ群、３はＤＣ−ＢＬＭ１を駆動するための電源、４はＤＣ−ＢＬＭ１の巻線の誘起電圧を検出し、これを電気的に処理することによりロータの回転位置を検出するための位置検出手段、５は位置検出手段４からの位置情報を基にＤＣ−ＢＬＭ１に回転トルクを発生させるタイミングや電源３の電圧・電流をＤＣ−ＢＬＭ１を任意の回転数で回転させる値に設定するための駆動手段、６は誘起電圧が発生しない起動時に強制的に転流を行ってＤＣ−ＢＬＭ１を回転させるための起動制御手段、７はＤＣ−ＢＬＭ１の駆動のＯＮ／ＯＦＦ、回転制御等を行うための駆動制御手段である。
【０００４】
図１３において、（ａ）は半導体スイッチ群２内の６個のトランジスタへ出力する駆動電圧パターン、（ｂ）はＤＣ−ＢＬＭ１の端子電圧波形、（ｃ）は端子電圧波形（ｂ）から電気的に処理された位置信号パターンである。
【０００５】
駆動電圧（ａ）において、ＴＲ−Ｕ、Ｖ、Ｗは電気角でそれぞれ１２０度位相をずらして１２０度づつＯＮを繰り返し、ＴＲ−ｕ、ｖ、ｗはＴＲ−Ｕ、Ｖ、Ｗより１８０度位相をずらして同じように１２０度づつＯＮしている。ここで、ＴＲ−Ｕ、Ｖ、ＷがＯＮしている時は、ＤＣ−ＢＬＭ１のそれぞれの端子に電源３の電圧が印加されており、ＴＲ−ｕ、ｖ、ｗがＯＮしている時は０Ｖとなり、それ以外はＤＣ−ＢＬＭ１の回転位置による誘起電圧が発生している。この誘起電圧によりＤＣ−ＢＬＭ１の回転位置を検出することができる。位置信号（ｃ）の信号パターンから駆動手段５により駆動電圧（ａ）のタイミングを半導体スイッチ群２に与えられる。
【０００６】
図１４は、一般的なセンサレスＤＣ−ＢＬＭの駆動フローチャートである。ステップＳ１では駆動制御手段７より起動制御手段６に起動信号が送られ、起動制御手段６より強制的に転流を行うための起動信号が駆動手段５に送られ強制通電が開始される。ステップＳ２では、ＤＣ−ＢＬＭ１が回転し始めるとコイルに誘起電圧が発生し、位置検出手段４によりＤＣ−ＢＬＭ１の位置信号が出力される。この間上記強制通電を継続し、位置信号が出力された時点で位置信号による同期運転に切り替え、起動制御手段６からの信号を停止する。ステップ３では、モーター停止命令が制御側より送られてくるのを待ち、送られてきた場合はステップＳ４へ移る。ステップＳ４では、駆動制御手段７より送られてきた通電停止信号により駆動手段５に通電停止信号を送りＤＣ−ＢＬＭ１を停止させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、位置検出手段４は、ＤＣ−ＢＬＭ１のコイルに発生した誘起電圧を検出して、回転位置を出力する。しかしながら、起動制御手段６による強制通電によって回転しない場合や回転中にモーター回転が停止してしまうような負荷が発生した場合などにＤＣ−ＢＬＭ１のコイルと半導体スイッチ群２との間で発振現象が起こる場合がある。このとき、位置検出手段４は発振による電圧から誤った位置信号を出力してしまうため、ＤＣ−ＢＬＭ１が回転していないにもかかわらず制御側では回転していると判断してそのままの状態を維持してしまう。
【０００８】
図１５は、以上の内容を説明するための一例図である。（ａ）は、ＤＣ−ＢＬＭ１が正常に起動した時の電圧であり、起動信号に値する回転数でＤＣ−ＢＬＭ１が回転しており、回転に同期した位置信号が出ている。（ｂ）は、駆動信号が出ているにも関わらずＤＣ−ＢＬＭ１が回転せずＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２との間で起こっている発振により誤った位置信号を出力している。
【０００９】
センサレスの場合、ＤＣ−ＢＬＭ１の回転位置を直接測定するためのセンサを持たないためにＤＣ−ＢＬＭ１が回転していなくても位置検出手段４が位置信号を出していれば、ＤＣ−ＢＬＭ１が回転していると判断してそのままの状態を維持することになる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、起動時の転流周波数が保有してあるモーター電圧に対する判定用転流周波数データを上回った時に発振状態と判断して再起動することが特開平６‐２１７５９０号公報に開示されているが、判定用転流周波数データを保持するための保持機構が必要なことと、発振周波数はモーターと駆動回路との組み合わせより固定されるがモーターが変わった場合保有したデータが使えないという問題点があった。
【００１１】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、所定の時間毎にモーターを再起動したり、モーターの回転数、電流、温度などの変化を検出する事により、モーターと回路の発振現象による誤信号でモーターが回転していないにも拘わらず回転していると判断している期間を極力短くすることによりシステムを安定に保つことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るセンサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法は、モーターコイルに印加する電圧を切り替えるための半導体スイッチ群と、モーターを駆動するための電源と、モーターコイルの誘起電圧によりロータの磁極位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段の位置情報に基づいてロータを一定方向に回転させるために必要な信号を生成し、半導体スイッチ群に出力する駆動手段と、を有するセンサレスＤＣブラシレスモーターにおいて、モーターを所定時間連続運転した後に、再起動を行うものである。
【００１３】
また、モーターを所定時間連続運転した後に、モーターの回転数を所定の回転数に設定し、任意時間後にモーターの回転数が所定の回転数に達しない場合、再起動を行うものである。
【００１４】
また、モーターを所定時間連続運転した後に、モーターの回転数を所定の回転数に設定し、任意の時間後に電源の電流が所定の電流値に達しない場合、再起動を行うものである。
【００１５】
また、モーターを所定時間連続運転した後に、モーターの温度が所定の範囲内にない場合、再起動を行うものである。
【００１６】
この発明に係るセンサレスＤＣ−ＢＬＭは、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の制御方法により駆動制御するものである。
【００１７】
この発明に係るファンモーターは、請求項５記載のセンサレスＤＣブラシレスモーターを備えたものである。
【００１８】
この発明に係る圧縮機モーターは、請求項５記載のセンサレスＤＣブラシレスモーターを備えたものである。
【００１９】
この発明に係る冷凍空調用ファンモーターは、請求項５記載のセンサレスＤＣブラシレスモーターを備えたものである。
【００２０】
この発明に係る冷凍空調用圧縮機モーターは、請求項５記載のセンサレスＤＣブラシレスモーターを備えたものである。
【００２１】
この発明に係るセンサレスＤＣブラシレスモーターの制御方法は、センサレスＤＣブラシレスモーターを冷凍装置に使用する場合において、モーターを所定時間連続運転した後に、冷凍装置の庫内温度に変化がない場合モーターを再起動させるものである。
【００２２】
また、センサレスＤＣブラシレスモーターを空調装置に使用する場合において、モーターを所定時間連続運転した後に、空調装置が設置された室内温度の変化がない場合、モーターを再起動させるものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図面を参照して説明する。
図１、２は実施の形態１を示す図で、図１はセンサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示すフローチャート図、図２は駆動信号、位置信号、回転数の一例を示すタイミングチャート図である。尚、センサレスＤＣ−ＢＬＭ駆動制御回路の基本構成図は従来のものと同様である。
図１において、ステップＳ１では駆動制御手段７より起動制御手段６に起動信号が出力される。これにより、起動制御手段６から強制的に転流を行うための起動信号が駆動手段５に出力され強制通電が開始される。
【００２４】
ステップＳ２では、ＤＣ−ＢＬＭ１が回転し始めるとコイルに誘起電圧が発生し、位置検出手段４によりＤＣ−ＢＬＭ１の回転位置信号が出力される。この間上記強制通電を継続し、ＤＣ−ＢＬＭ１の回転位置信号が出力された時点で位置信号による同期運転に切り替え、起動制御手段６からの信号を停止する。
【００２５】
ステップＳ３では、モーター停止指令が制御側より出力されてくると、駆動制御手段７は、駆動手段５に通電停止信号を出力しＤＣ−ＢＬＭ１を停止させる。
【００２６】
ステップＳ４では、駆動制御手段７より出力されてきた通電停止信号により駆動手段５の通電を停止する。
【００２７】
ステップＳ５では、所定時間ｔ１を計測し、所定時間ｔ１内であればステップＳ３へ戻る。所定時間ｔ１を超えた場合はステップＳ６へ移る。
【００２８】
ステップＳ６では、駆動制御手段７より通電停止信号を駆動手段５へ出力し通電を停止する。
【００２９】
ステップＳ７では、所定時間ｔ２を計測し所定時間ｔ２になったらステップＳ１へ移り再度起動する。
【００３０】
次に各電圧のタイミングチャートについて説明する。
図２において、（ａ）はステップＳ１で正常に起動してＤＣ−ＢＬＭ１の回転位置に相当する位置信号が位置検出手段４から出力されている状態、（ｂ）はステップＳ１で正常に起動できずＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２の間で発振現象が発生したために位置検出手段４から誤った位置信号が出力されている状態、（ｃ）は制御側からモーター停止指令があって正常に停止した状態である。
【００３１】
センサレスＤＣ−ＢＬＭは、モーターの回転位置を直接計測するためのセンサがなく、位置検出手段４から出力される信号のみで半導体スイッチ群２のタイミングパターンを生成している。このため、ＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２との間で発振現象が起こり、位置検出手段４が発振電圧から誤った位置信号を出力されていても、制御側としては、ＤＣ−ＢＬＭ１が正常に回転していると判断し、モーター停止信号が出力されるまではそのままの状態を維持することになる。
【００３２】
本実施の形態は、ＤＣ−ＢＬＭ１が実際に回転しているかどうか分からなければ、ＤＣ−ＢＬＭ１の回転の有無を判定することなく、所定時間起動運転後モーターを停止・再起動を繰り返す。これにより、図２（ｂ）のように起動の失敗や運転中の過負荷による停止などが発生しても、所定時間ｔ１間隔で再起動が行われるため、ＤＣ−ＢＬＭ１が回転していない期間を極力短くすることができる。
【００３３】
センサレスＤＣ−ＢＬＭを使用するシステムで、ＤＣ−ＢＬＭ１が所定時間ｔ１間隔で停止・再起動を繰り返しても問題ない場合、所定時間ｔ１間隔で停止・再起動を繰り返すことにより、ＤＣ−ＢＬＭ１の起動が失敗、または過負荷によるＤＣ−ＢＬＭ１が停止しても所定時間ｔ１間隔で再起動が行われるため、システムとして問題無く動作することが出来る。
【００３４】
所定時間ｔ１は、センサレスＤＣ−ＢＬＭを使用するシステムでＤＣ−ＢＬＭ１が所定時間ｔ１の間隔でＤＣ−ＢＬＭ１を停止させても問題無い時間を設定する。
所定時間ｔ２は、所定時間ｔ２の間ＤＣ−ＢＬＭ１が停止していても問題ない時間を設定する。
また、各所定時間は一定でなく、システムの状態によって任意に変更しても問題はない。
【００３５】
例えば、冷蔵庫内で使用しているファンモーターを例にあげてみる。庫内温度の変化は極めて緩やかなため、常にファンモーターを運転せず一定時間運転した後に停止・再起動しても問題にはならない。
【００３６】
例えば、数分から数十分運転した後にＤＣ−ＢＬＭ１を停止し、１０秒から数分後に再起動を繰り返しても冷蔵庫のシステムとしては問題にならない。また、起動できない場合でも次の再起動時に起動できれば、起動出来ず長時間停止しているようなシステムに比べれば全く問題にならない。
【００３７】
例えば、エアコンで使用している圧縮機モーターの場合を例にあげてみる。冷媒回路の変化は緩やかであるため、常に圧縮機モーターを運転せず、一定時間運転した後に停止・再起動しても大きな問題にはならない。
【００３８】
例えば、数分から数十分運転した後にＤＣ−ＢＬＭ１を停止し、１０秒から数分後に再起動を繰り返してもエアコンの圧縮機のシステムとしては問題にならない。また、起動できない場合でも次の再起動時に起動できれば、起動出来ず長時間停止しているようなシステムに比べればまったく問題にならない。
【００３９】
本実施の形態によれば、ＤＣ−ＢＬＭ１を駆動するために使用している回路はそのままで、ロータの回転を検出するための回路を設けることがないため非常に安価に出来る。また、駆動信号を出力する制御手段のアルゴリズムを変えるだけで、通常マイコンを交換するだけで実現できるため非常に安価にできる。また、駆動制御手段７の交換だけのため、現在使用しているシステムにもそのまま使用することが可能である。また、システムに問題ない時間モーターを停止・運転を繰り返すことによりシステム全体として省エネ効果も出てくる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、モーター停止の確認をしてから所定時間の確認を行っているが、ステップＳ３とステップＳ５は順序を逆にしても同様の効果を奏する。
【００４１】
なお、本実施の形態では、使用しているモーターをＤＣ−ＢＬＭとして説明したが、ＤＣ−ＢＬＭ以外のモーターを使用しても同様の効果を奏する。
【００４２】
本実施の形態で、起動するときに発生するエネルギーは定常運転している時に比べて大きい。この差分のエネルギーに相当する停止時間となる所定時間ｔ２を設定することにより、システム全体としては省エネルギーとなる。
また、ソフト変更だけで実現できるため、リサイクル性が損なわれない。
【００４３】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図面を参照して説明する。
図３〜５は実施の形態２を示す図で、図３はセンサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示す制御回路図、図４は駆動信号、回転制御信号、位置信号、回転数の一例を示すタイミングチャート図、図５はセンサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【００４４】
図３において、１はＤＣ−ＢＬＭ、２はＤＣ−ＢＬＭ１のコイルに印加する電圧を切り替えるための半導体スイッチ群、３はＤＣ−ＢＬＭ１を駆動するための電源、４はＤＣ−ＢＬＭ１の巻線の誘起電圧を検出し、これを電気的に処理することによりロータの回転位置を検出するための位置検出手段、５は位置検出手段４からの位置情報を基にＤＣ−ＢＬＭ１に回転トルクを発生させるタイミングや電源３をＤＣ−ＢＬＭ１を任意の回転数で回転させる電圧・電流値に設定するための駆動手段、６は誘起電圧が発生しない起動時に強制的に転流を行ってＤＣ−ＢＬＭ１を回転させるための起動制御手段、７はＤＣ−ＢＬＭ１の駆動のＯＮ／ＯＦＦ、回転制御等を行うための駆動制御手段、８は位置検出手段４から出力される位置信号からＤＣ−ＢＬＭ１の回転数を推定し、所定の回転数に達したかを比較する回転数比較手段である。
【００４５】
図４において、（ａ）は駆動制御手段７から出力された駆動信号によって、ＤＣ−ＢＬＭ１が駆動している状態で、ｔ１時間後にＤＣ−ＢＬＭ１の回転数を制御する回転制御信号を変化させることにより、ＤＣ−ＢＬＭ１の回転が変化し、それに伴って位置検出手段４の位置信号が変化していることを示す。
（ｂ）は駆動制御手段７から出力された駆動信号によって位置検出手段４から位置信号が出力されているにもかかわらずＤＣ−ＢＬＭ１の回転が停止している状態を示している。この状態で、ｔ１時間後にＤＣ−ＢＬＭ１の回転数を変えるために回転制御信号を変化させて位置検出手段４からの位置信号で推定される回転数が所定の回転数に達しない場合は、ＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２との間で発振現象が起こっていると判断して駆動信号を通電停止状態にして再起動をかけていることを示す。
（ｃ）は制御側からモーター停止指令があって正常に停止した状態である。
【００４６】
図５において、ステップＳ１では駆動制御手段７より起動制御手段６に起動信号が出力される。これにより、起動制御手段６から強制的に転流を行うための起動信号が駆動手段５に出力され強制通電が開始される。
【００４７】
ステップＳ２では、ＤＣ−ＢＬＭ１が回転し始めるとコイルに誘起電圧が発生し、位置検出手段４によりＤＣ−ＢＬＭ１の回転位置信号が出力される。この間上記強制通電を継続し、出力された時点で位置信号による同期運転に切り替え、起動制御手段６からの信号を停止する。
【００４８】
ステップ３では、モーター停止が制御側より出力されてくると、駆動制御手段７は、駆動手段５に通電停止信号を出力しＤＣ−ＢＬＭ１を停止させる。
【００４９】
ステップＳ４では、駆動制御手段７より出力されてきた通電停止信号により駆動手段５の通電を停止する。
【００５０】
ステップＳ５では、所定時間ｔ１を計測し所定時間内であればステップ３へ戻る。所定時間ｔ１を超えた場合はステップＳ８へ移る。
【００５１】
ステップＳ８では、現在回転している回転数とは異なる回転数にするために駆動手段５に回転制御信号を出力し、駆動手段５によりＤＣ−ＢＬＭ１の回転を指定の回転数となるように電源３の電圧を変化させる。
【００５２】
ステップＳ９では、所定時間ｔ３を計測し所定時間内であればステップ１０へ移り、所定時間を超えた場合はステップＳ６へ移る。
【００５３】
ステップＳ６では、駆動制御手段７より通電停止信号を駆動手段５へ出力し通電を停止する。
【００５４】
ステップＳ７では、所定時間ｔ２を計測し所定時間ｔ２になったらステップＳ１へ移り再度起動する。
【００５５】
ステップＳ１０では、位置検出手段４から推定される回転数が所定の回転数に達したかを判定し達していなければステップＳ３‘に移り、達していればステップＳ１１に移る。
【００５６】
ステップＳ１１では、回転数をステップＳ８で設定する前の回転数に設定する。
【００５７】
ＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２の間で起こる発振現象は、駆動制御手段７からの回転制御信号に関わらず一定の周波数となるため、位置検出手段４から出力される位置信号も一定の周波数となる。そこで、ＤＣ−ＢＬＭ１の所定の回転数になるように回転制御信号を出力し、位置検出手段４の位置信号から推定されるＤＣ−ＢＬＭ１の回転数が所定の回転数と比較し、同じでなければＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２との間で発振現象が起こっており、ＤＣ−ＢＬＭ１は回転していないと判断することが出来る。ＤＣ−ＢＬＭ１が回転していないと判断した場合、再起動をかけることによりＤＣ−ＢＬＭ１を回転させることが出来る。
【００５８】
本実施の形態によれば、回転数比較手段８は単純なＦ−Ｖ変換回路とオペアンプの非常に安価な回路で構成できるため、システムとしても安価となる。また、回転数比較手段８をマイコンなどで構成されている駆動制御手段７に組み込むことにより、さらに安価に出来るとともにに、現在使用しているシステムにもそのまま使用することが可能となる。また、回転制御信号の変化を見る場合は、単純に電圧だけを見るだけであるため、マイコンの入力端子に接続しプログラムだけの改良ですむため非常に安価に出来る。また、ＤＣ−ＢＬＭ１が回転しないことを使用者側に通知することも可能であるため、回転できない頻度によってはメンテナンスや部品交換などを促すことも可能である。また、システムに問題ない時間モーターを停止・運転を繰り返すことによりシステム全体として省エネ効果も出てくる。
【００５９】
なお、本実施の形態では、ステップＳ１０でステップＳ８で設定した回転数と現在の回転数を比較して異なった回転数であればステップＳ３‘に移り、同じであればステップＳ１１に移るようにしているが、ステップＳ１０では、位置検出手段４から出力される位置信号から推測される回転数の変化を見て変化があればステップＳ１１に移っても同様の効果を奏する。
【００６０】
なお、本実施の形態では、回転数比較手段８で位置検出手段４から出力された位置信号から回転数を推定して比較しているが、位置検出手段４から出力される位置信号を電圧に変換し所定の電圧に達しているかを判定しても同様の効果を奏する。
【００６１】
なお、本実施の形態では、回転数の比較、変化を見ているが、ＤＣ−ＢＬＭ１の停止を判定している。回転制御を行っているシステムでは、回転数を変化させる時の回転制御信号はＨｏｒＬの状態になる。しばらくすると回転数が変化して、所定の回転数になると回転制御信号は、その回転数に相当する値になる。しかしながら、回転数が変化しない場合は、回転制御信号はＨｏｒＬの状態のままとなっているため、回転制御信号の変化を見ても同様の効果を奏する。
【００６２】
なお、本実施の形態では、ステップＳ８で回転数を変化させるようにしているが、通常発振周波数は通常動作周波数より高いため所定の回転数には達しない。そこで、ステップＳ８を省略しても同様の効果を奏する。
【００６３】
なお、本実施の形態では、ステップＳ１１で回転数をステップＳ８で設定する前の値に変更しているが、システムによっては必ず行う必要はない。
【００６４】
なお、本実施の形態では、各所定時間を夫々ｔ１、ｔ２、ｔ３としているが、システムやシステムの状態によって任意に変更しても同様の効果を奏する。
【００６５】
なお、本実施の形態では、所定時間ｔ１後にステップＳ８で回転数の設定を行っているが、通常の回転数制御の中で行っている回転制御信号の変化に合わせてステップＳ１０の回転数の比較を行っても同様の効果を奏する。
【００６６】
なお、本実施の形態では、使用しているモーターをＤＣ−ＢＬＭとして説明したが、ＤＣ−ＢＬＭ以外のモーターを使用しても同様の効果を奏する。
【００６７】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図面を参照して説明する。
図６〜８は実施の形態３を示す図で、図６はセンサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示す制御回路図、図７は駆動信号、回転制御信号、位置信号、回転数の一例を示すタイミングチャート図、図８はセンサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示すフローチャート図である。図６において、９は電源３から出力される電流の変化を比較する電流比較手段である。
【００６８】
図７において、（ａ）は駆動制御手段７から出力された駆動信号によってＤＣ−ＢＬＭ１が駆動している状態で、ｔ１時間後にＤＣ−ＢＬＭ１の回転数を制御する回転制御信号を変化させることにより、電源３の電圧が変化することによりＤＣ−ＢＬＭ１の回転が変化し、それに伴って電源３の電流が変化していることを示す。
（ｂ）は、駆動制御手段７から出力された駆動信号によって位置検出手段４から位置信号が出力されているにもかかわらずＤＣ−ＢＬＭ１の回転が停止している状態を示している。この状態で、ｔ１時間後にＤＣ−ＢＬＭ１の回転数を変化するために回転制御信号を変化させても電源３の電流が所定の電流値に達しない場合は、ＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２との間で発振現象が起こっていると判断して駆動信号を通電停止状態にして再起動をかけている。
（ｃ）は、制御側からモーター停止指令があって正常に停止した状態である。
【００６９】
図８において、ステップＳ１では駆動制御手段７より起動制御手段６に起動信号が出力される。これにより、起動制御手段６より強制的に転流を行うための起動信号が駆動手段５に出力され強制通電が開始される。
【００７０】
ステップＳ２では、ＤＣ−ＢＬＭ１が回転し始めるとコイルに誘起電圧が発生し、位置検出手段４によりＤＣ−ＢＬＭ１の回転位置信号が出力される。この間上記強制通電を継続し、出力された時点で位置信号による同期運転に切り替え、起動制御手段６からの信号を停止する。
【００７１】
ステップ３では、モーター停止が制御側より出力されてくると、駆動制御手段７は、駆動手段５に通電停止信号を出力しＤＣ−ＢＬＭ１を停止させる。
【００７２】
ステップＳ４では、駆動制御手段７より出力されてきた通電停止信号により駆動手段５の通電を停止する。
【００７３】
ステップＳ５では、所定時間ｔ１を計測し所定時間内であればステップ３へ戻る。所定時間ｔ１を超えた場合はステップＳ８へ移る。
【００７４】
ステップＳ８では、現在回転している回転数とは異なる回転数にするために駆動手段５に回転制御信号を出力し、駆動手段５によりＤＣ−ＢＬＭ１の回転を指定の回転数となるように電源３の電圧を変化させる。
【００７５】
ステップＳ９では、所定時間ｔ３を計測し所定時間内であればステップ１０へ移り、所定時間を超えた場合はステップＳ６へ移る。
【００７６】
ステップＳ６では、駆動制御手段７より通電停止信号を駆動手段５へ送り通電を停止する。
【００７７】
ステップＳ７では、所定時間ｔ２を計測し所定時間ｔ２になったらステップＳ１へ移り再度起動する。
【００７８】
ステップＳ１２では、所定の電流値に達したかを判定し達していなければステップＳ３‘に移り、達していればステップＳ１１に移る。
【００７９】
ステップＳ１１では、回転数をステップＳ８で設定する前の回転数に設定する。
【００８０】
ＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２の間で起こる発振現象は、駆動制御手段７からの回転制御信号に関わらず一定の周波数となる。このため、電源３の電流もＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２の回路定数で決まる電流が流れることになる。通常発振周波数は通常動作周波数より高いため、ＤＣ−ＢＬＭ１に流れる電流は通常の運転電流より非常に小さい。ステップＳ８で、ＤＣ−ＢＬＭ１の所定の回転数になるように回転指示を出力しても、電源３の電流は非常に小さいため所定の電流には達することは出来ない。そこで、所定の電流に達しない場合は、ＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２との間で発振現象が起こっており、ＤＣ−ＢＬＭ１は回転していないと判断することが出来る。ＤＣ−ＢＬＭ１が回転していないと判断した場合、再起動をかけることによりＤＣ−ＢＬＭ１を回転させることが出来る。
【００８１】
本実施の形態によれば、電流比較手段９はオペアンプや抵抗等の安価な部品構成でできるため安価な回路構成となり、システムとしても安価となる。また、電流比較手段９を駆動制御手段７に組み込むことにより、さらに安価に出来るとともに、現在使用しているシステムにもそのまま使用することが可能となる。また、ＤＣ−ＢＬＭ１が回転しないことを使用者側に通知することも可能であるため、回転できない頻度によってはメンテナンスや部品交換などを促すことも可能である。また、システムに問題ない時間モーターを停止・運転を繰り返すことによりシステム全体として省エネ効果も出てくる。
【００８２】
なお、本実施の形態では、各所定時間を夫々ｔ１、ｔ２、ｔ３としているが、システム構成やシステムの状態によって任意に変更しても同様の効果を奏する。
【００８３】
なお、本実施の形態では、所定時間ｔ１後にステップＳ８で回転数の設定を行っているが、通常の回転数制御の中で行っている回転制御信号の変化に合わせてステップＳ１２の電流変化を確認しても同様の効果を奏する。
【００８４】
なお、本実施の形態では、ステップＳ８で回転数を変化させるようにしているが、通常発振周波数は通常動作周波数より高いため電源３の電流は所定の電流には達しない。そこで、ステップＳ８を省略しても同様の効果を奏する。
【００８５】
なお、本実施の形態では、ステップＳ１１で回転数をステップＳ８で設定する前の値に変更しているが、システムによっては必ず行う必要はない。
【００８６】
なお、本実施の形態では、使用しているモーターをＤＣ−ＢＬＭとして説明したが、ＤＣ−ＢＬＭ以外のモーターを使用しても同様の効果を奏する。
【００８７】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を図面を参照して説明する。
図９〜１１は実施の形態４を示す図で、図９はセンサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示す制御回路図、図１０は駆動信号、回転制御信号、位置信号、回転数の一例を示すタイミングチャート図、図１１ははセンサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示すフローチャート図である。
図９において、１０はＤＣ−ＢＬＭ１の表面、またはコイルなどの温度の変化を比較する温度比較手段である。
【００８８】
図１０において、（ａ）は駆動制御手段７から送られた駆動信号によって、ＤＣ−ＢＬＭ１が起動している状態で、起動後ＤＣ−ＢＬＭ１の温度が安定し所定時間ｔ１時間後にＤＣ−ＢＬＭ１の温度が動作温度範囲に入っていることを示す。
（ｂ）は駆動制御手段７から送られた駆動信号によってＤＣ−ＢＬＭ１を起動したが起動の失敗、または軌道後過負荷により回転が止まりＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２との間で発振している状態を示している。この状態で、ｔ１時間後にＤＣ−ＢＬＭ１の温度が動作温度範囲と比較して範囲外の場合は、ＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２との間で発振現象が起こっていると判断して駆動信号を通電停止状態にして再起動をかけている。
（ｃ）は、制御側からモーター停止指令があって正常に停止した状態である。
【００８９】
図１１において、ステップＳ１では駆動制御手段７より起動制御手段６に起動信号が出力される。これにより、起動制御手段６より強制的に転流を行うための起動信号が駆動手段５に出力され強制通電が開始される。
【００９０】
ステップＳ２では、ＤＣ−ＢＬＭ１が回転し始めるとコイルに誘起電圧が発生し、位置検出手段４によりＤＣ−ＢＬＭ１の回転位置信号が出力される。この間上記強制通電を継続し、出力された時点で位置信号による同期運転に切り替え、起動制御手段６からの信号を停止する。
【００９１】
ステップ３では、モーター停止が制御側より出力されてくると、駆動制御手段７は、駆動手段５に通電停止信号を出力しＤＣ−ＢＬＭ１を停止させる。
【００９２】
ステップＳ５では、所定時間ｔ１を計測し所定時間内であればステップ３へ戻る。所定時間ｔ１を超えた場合はステップＳ１３へ移る。
【００９３】
ステップＳ１３では、ＤＣ−ＢＬＭ１の温度を測定し動作温度範囲内であればステップＳ３に移り、範囲外であればステップＳ６へ移る。
【００９４】
ステップＳ６では、駆動制御手段７より通電停止信号を駆動手段５へ送り通電を停止する。
【００９５】
ステップＳ７では、所定時間ｔ２を計測し所定時間ｔ２になったらステップＳ１へ移り再度起動する。
【００９６】
ＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２の間で起こる発振現象は、駆動制御手段７からの回転制御信号に関わらず一定の周波数となる。このため、電源３の電流もＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２の回路定数で決まる電流が流れることになる。通常発振周波数は通常動作周波数より高いため、ＤＣ−ＢＬＭ１に流れる電流は通常の運転電流より非常に小さい。このため、モーター温度は、図１０（ｂ）モーター温度の実線のように動作温度範囲より低い値になる。
【００９７】
また、システムによっては、発振周波数が低い場合があり、この場合のモーター温度は、図１０（ｂ）モーター温度の破線のように動作温度より高い値になる場合がある。モーター温度が高い場合には、通常別のシステムでモーターを停止させる。そこで、ＤＣ−ＢＬＭ１の起動後のモーター温度を測定し、動作温度範囲と比較して範囲外であれば、ＤＣ−ＢＬＭ１と半導体スイッチ群２との間で発振現象が起こっており、ＤＣ−ＢＬＭ１は回転していないと判断することが出来る。ＤＣ−ＢＬＭ１が回転していないと判断した場合、再起動をかける事によりＤＣ−ＢＬＭ１を回転させることが出来る。
【００９８】
本実施の形態によれば、温度比較手段１０は非常に安価な回路で構成できるため、システムとしても安価となる。また、温度比較手段１０を駆動制御手段７に組み込むことにより、さらに安価に出来るとともに、現在使用しているシステムに温度センサをつけるだけでそのまま使用することが可能となる。また、ＤＣ−ＢＬＭ１が回転しないことを使用者側に通知することも可能であるため、回転できない頻度によってはメンテナンスや部品交換などを促すことも可能である。また、冷蔵庫やエアコンなどの機器に組み込む場合には、夫々の機器で使用している温度センサを利用することによりさらに安価に構成することが出来る。また、システムに問題ない時間モーターを停止・運転を繰り返すことによりシステム全体として省エネ効果も出てくる。
【００９９】
なお、本実施の形態では、ＤＣ−ＢＬＭ１の温度を測定しているが、例えば、冷蔵庫やエアコンなどのファンや圧縮機に使用している場合には、冷蔵庫やエアコンで使用している温度測定手段の温度データを利用することが出来る。
【０１００】
ＤＣ−ＢＬＭ１を起動させているにも関わらず回転していない場合は、冷蔵庫内の温度の変化がなく、圧縮機の温度は上記説明のように動作温度範囲外となる。
【０１０１】
また、エアコンの場合も同様に、室内の温度の変化がなく、圧縮機の温度は上記説明のように動作温度範囲外となる。以上のように、温度比較手段１０に入力するデータによってステップＳ１３の判断を変えるだけで同様の効果を奏する。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、各所定時間を夫々ｔ１、ｔ２としているが、システム構成やシステムの状態によって任意に変更しても同様の効果を奏する。
【０１０３】
なお、本実施の形態では、使用しているモーターをＤＣ−ＢＬＭとして説明したが、ＤＣ−ＢＬＭ以外のモーターを使用しても同様の効果を奏する。
【０１０４】
【発明の効果】
この発明に係るセンサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法は、モーターを所定時間連続運転した後に再起動を行うことにより、モーターと回路の発振現象による誤信号でモーターが回転していないにも拘わらず回転していると判断している期間を極力短くすることによりシステムを安定に保つことができる。
【０１０５】
また、モーターの回転数、電流値、温度、センサレスＤＣ−ＢＬＭが組み込まれる装置の温度等の変化を検出し、それらが所定値または所定値の範囲内に達しない場合はモーターを再起動することにより、モーターと回路の発振現象による誤信号でモーターが回転していないにも拘わらず回転していると判断している期間を極力短くすることによりシステムを安定に保つことができる。
【０１０６】
この発明に係るセンサレスＤＣ−ＢＬＭは、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の制御方法により駆動制御するものであり、マイコンのプログラムを変更するだけですむため、安価に構成することが出来るとともに、既存のシステムにも利用することが出来る。また、ＤＣ−ＢＬＭが回転しないことを使用者側に通知することも可能であるため、回転できない頻度によってはメンテナンスや部品交換などを促すことも可能である。
【０１０７】
この発明に係るファンモーターは、請求項５記載のセンサレスＤＣブラシレスモーターを備えたことにより、例えば時間遅れが発生してもシステムとして影響が少ないファンモーターに使用することにより、所定時間間隔でモーターを停止・運転を繰り返すことにより省エネの効果が出る。また、ロータの回転を検知する為の回路を余分につける必要がないため、安価なシステムに容易につけることが出来る。例えば、ダクト換気扇のように全体的に安価でロータの回転を検知するための余分な回路を排除したいような場合に適している。また、システムに問題ない時間モーターを停止・運転を繰り返すことによりシステム全体として省エネ効果も出てくる。
【０１０８】
この発明に係る圧縮機モーターは、請求項５記載のセンサレスＤＣブラシレスモーターを備えたことにより、圧縮機モーターのように冷媒の中で動かすためセンサを付けることが出来ないようなモーターに適している。また、圧縮機を所定時間間隔で停止・運転を繰り返すことにより省エネの効果が出る。
【０１０９】
この発明に係る冷凍空調用ファンモーターは、請求項５記載のセンサレスＤＣブラシレスモーターを備えたことにより、常時モーターを運転していなくてもシステムとして問題ないような場合、ファンモーターを所定の時間間隔で停止・運転を繰り返すことにより省エネの効果が出る。
【０１１０】
この発明に係る冷凍空調用圧縮機モーターは、請求項５記載のセンサレスＤＣブラシレスモーターーを備えたことにより、圧縮機モーターを所定の時間間隔で停止・運転を繰り返すことにより省エネの効果が出る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１を示す図で、センサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【図２】  実施の形態１を示す図で、駆動信号、位置信号、回転数の一例を示すタイミングチャート図である。
【図３】  実施の形態２を示す図で、センサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示す制御回路図である。
【図４】  実施の形態２を示す図で、駆動信号、回転制御信号、位置信号、回転数の一例を示すタイミングチャート図である。
【図５】  実施の形態２を示す図で、センサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【図６】  実施の形態３を示す図で、センサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示す制御回路図である。
【図７】  実施の形態３を示す図で、駆動信号、回転制御信号、位置信号、回転数の一例を示すタイミングチャート図である。
【図８】  実施の形態３を示す図で、センサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【図９】  実施の形態４を示す図で、センサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示す制御回路図である。
【図１０】  実施の形態４を示す図で、駆動信号、回転制御信号、位置信号、回転数の一例を示すタイミングチャート図である。
【図１１】  実施の形態４を示す図で、センサレスＤＣ−ＢＬＭの制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１２】  従来のセンサレスＤＣ−ＢＬＭ制御方法の一例を示す制御回路図である。
【図１３】  従来のセンサレスＤＣ−ＢＬＭの駆動電圧、モーターー端子電圧、位置信号の一例を示すタイミングチャート図である。
【図１４】  従来のセンサレスＤＣ−ＢＬＭ制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１５】  従来の駆センサレスＤＣ−ＢＬＭの動信号、位置信号、回転数の一例を示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
１  ＤＣ−ＢＬＭ、２  半導体スイッチ群、３  電源、４  位置検出手段、５駆動手段、６  起動制御手段、７  起動制御手段、８  回転数比較手段、９  電流比較手段、１０  温度比較手段。
【図１】
0004289774.tif 000002
【図２】
0004289774.tif 000003
【図３】
0004289774.tif 000004
【図４】
0004289774.tif 000005
【図５】
0004289774.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004289774.tif 000008
【図８】
0004289774.tif 000009
【図９】
0004289774.tif 000010
【図１０】
0004289774.tif 000011
【図１１】
0004289774.tif 000012
【図１２】
0004289774.tif 000013
【図１３】
0004289774.tif 000014
【図１４】
0004289774.tif 000015
【図１５】
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