JP2001275384A - モータの制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ付きモータの制御方法において、位置
検出センサの取り付けずれやその精度のバラツキ等によ
る不具合を解消して転流位相角の変動を補償し、品質の
向上、信頼性の向上を図ることを目的とする。 【解決手段】 モータの相電流を検出し（ステップＳＴ
１）、モータの電機子巻線間電圧（駆動電圧）とその相
電流との位相差を検出し、この位相差を予め設定した一
定値ｔと比較し、その大小を判断する（ステップＳＴ
２）。その位相差が一定値ｔより小さい場合には、モー
タの位置検出から通電切り替えまでの時間を短くし（ス
テップＳＴ３）、その位相差が一定値ｔより大きい場合
には、モータの位置検出から通電切り替えまでの時間を
長くし、位相差を一定値ｔとする（ステップＳＴ４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ（例えばセ
ンサ付きブラシレスＤＣモータ）の回転子の位置をホー
ル素子等の位置検出センサで検出し、この位置検出によ
り巻線の駆動電流の極性を変化させるモータの制御技術
に係り、特に詳しくは、その電流検出センサの位置ずれ
や誤差による電流位相角の変動を補償するモータの制御
方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】モータの制御方法においては、例えば図
４に示す制御装置が必要である。図４において、直流電
源ＤＣをインバータ回路１の上下アームのスイッチング
素子Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚでスイッチングして
三相の正弦波電圧としてモータ（例えば三相四極モー
タ）２に印加し、このモータ２に駆動電流を流して回転
トルクを得る。

【０００３】上記モータ２の所定箇所には１２０度間隔
で３個の位置検出センサ３（例えばホール素子等）が配
置されており、これら位置検出センサ３の出力信号を位
置検出回路４に入力し、図５（ａ）に示す位置検出信号
を得、この位置検出信号を制御回路（マイクロコンピュ
ータ）５に入力する。

【０００４】制御回路５は、位置検出から通電切り替え
までの時間（予め設定した時間）を計測し、この時間経
過後に転流パターンによりインバータ回路１のスイッチ
ング素子Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚのスイッチング
を切り替え、固定子の電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの通電を切
り替える制御を行う。

【０００５】また、制御回路５は、上述した位置検出信
号をもとにして電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの通電を切り替え
る一方、モータ２の電機子巻線の線間電圧（駆動電圧）
が正弦波になるようにしている（図５（ｂ）参照）。ま
た、回転数を目標回転数とするためにスイッチング素子
Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚを所定にオン、オフする
ＰＷＭ波形を含めた駆動信号をベースアンプ回路６を介
してインバータ回路１に出力する。

【０００６】すると、インバータ回路１の各トランジシ
タＵａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｘ，Ｙ，Ｚが所定にオン、オフさ
れるとともに、モータ２の電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの通電
が切り替えられる。これにより、モータ２には正弦波電
圧が印加されることから、モータ２には駆動電流が流れ
て回転トルクが発生する。なお、図５では、一相分だけ
の位置検出信号および駆動電圧を示しているが、他の二
相も同様であることから省略する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記モ
ータの制御方法においては、位置検出センサ３が正規の
位置からずれて取り付けられ、あるいは、位置検出セン
サ３の検出精度のバラツキ等による不具合によって回転
子の位置検出に誤差が生じ、転流位相角が変動する。こ
れは、モータ２の回転が適切に行われないことを意味す
るだけなく、品質の低下、信頼性の低下を招くことを意
味する。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、位置検出センサの取り付けずれやそ
の精度のバラツキ等による不具合を解消して転流位相角
の変動を抑えてモータの回転を適切なものとし、モータ
の品質向上、さらには信頼性の向上を図ることができる
ようにしたモータの制御方法およびその装置を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、直流電圧をインバータのスイッチング素
子でスイッチングしてモータに印加し、このモータの回
転子の位置を位置検出センサで検出し、この位置検出の
信号をもとにして上記モータの通電を切り替え、上記モ
ータを回転制御するモータの制御方法において、上記モ
ータの相電流を検出する一方、上記モータの電機子巻線
間電圧（駆動電圧）とその相電流との位相差を検出し、
この位相差が予め設定した一定値ｔになるように、上記
位置検出から通電切り替えまでの時間を補正するように
したことを特徴としている。

【００１０】この場合、上記相電流を上記インバータと
モータとの相ラインに接続したシャント抵抗あるいは同
相ランイに配置したＣＴで検出し、上記位相差が一定値
ｔより小さい場合には、上記位置検出から通電切り替え
までの時間を所定値だけ短くし、上記位相差が一定値ｔ
より大きい場合には、上記位置検出から通電切り替えま
での時間を所定値だけ長くするとよい。これにより、シ
ャント抵抗あるいはＣＴを付加するだけで実現すること
ができ、特に、シャント抵抗を用いれば低コストで実現
することができる。また、上記所定値を位相差に応じた
値に設定すれば、その位相差を速やかに一定値ｔの近傍
とすることができる。

【００１１】本発明は、直流電圧をインバータのスイッ
チング素子でスイッチングしてモータに印加し、このモ
ータの回転子の位置を位置検出センサで検出し、この位
置検出の信号をもとにして上記モータの通電を切り替
え、上記モータを回転制御するモータの制御装置におい
て、上記モータの相電流を検出する電流検出手段を備
え、上記モータを制御する制御手段は、上記電流検出手
段からの電流検出信号により相電流を得、かつ、この相
電流のゼロクロス点を算出する一方、上記モータの制御
情報をもとにして電機子巻線間電圧（駆動電圧）を得、
かつ、この駆動電圧のゼロクロス点を算出し、それらゼ
ロクロス点により上記駆動電圧と相電流との位相差を検
出し、この位相差が予め設定した一定値ｔになるよう
に、上記位置検出から通電切り替えまでの時間を補正す
るようにしたことを特徴としている。

【００１２】この場合、上記相電流を上記インバータと
モータとの相ラインに接続したシャント抵抗あるいは同
相ランイに配置したＣＴで検出し、上記位相差が一定値
ｔより小さい場合には、上記位置検出から通電切り替え
までの時間を所定値だけ短くし、上記位相差が一定値ｔ
より大きい場合には、上記位置検出から通電切り替えま
での時間を所定値だけ長くするとよい。これにより、シ
ャント抵抗あるいはＣＴを付加するだけで実現すること
ができ、特に、シャント抵抗を用いれば低コストで実現
することができる。また、上記所定値を位相差に応じた
値に設定すれば、その位相差を速やかに一定値ｔの近傍
とすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図３を参照して詳細に説明する。なお、図２中、
図４と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。

【００１４】図２において、本発明のモータの制御方法
が適用される制御装置は、少なくともモータ２の一相の
相電流（電機子巻線電流）を検出する電流検出手段のシ
ャント抵抗１０および電流検出回路１１と、その相電流
とモータ２の駆動電圧（電機子巻線間電圧）との位相差
を検出し、この位相差に応じて位置検出から通電切り替
えまでの時間を補正する制御回路（マイクロコンピュー
タ）１２とを備えている。なお、制御回路１２は図５に
示す制御回路４の機能も備えている。

【００１５】上記シャント抵抗１０は一相のラインに接
続してなり、このシャント抵抗１０の両端にかかる電圧
を位置検出回路１１で検出する。制御回路１２は、位置
検出回路１１による検出電圧をもとにして相電流を算出
してそのゼロクロス点を得る。また、現に出力するＰＷ
Ｍ波形により駆動電圧を算出してそのゼロクロス点を得
るとともに、それらゼロクロス点の位相差を算出する。

【００１６】ここで、モータ２の通電切り替えが適切に
行われている場合、上記駆動電圧と相電流（駆動電流）
との位相差はある決まった一定値（例えば電気角で５度
に相当する時間）ｔの関係にある。

【００１７】しかし、位置検出センサ３の設置箇所がず
れ、あるいは、その位置検出センサ３の検出に誤差が生
じていると、転流位相角度にはバラツキが生じ、その位
相差が一定値ｔからずれる。したがって、その位相差を
求めれば、位置検出センサ３の設置箇所のずれ、その位
置検出センサ３の検出誤差を推測することができる。

【００１８】また、位置検出から通電切り替えまでの時
間を補正し、位相差が一定値ｔになるようにすれば、位
置検出センサ３の設置箇所のずれやその位置検出センサ
３の検出誤差による転流位相角度のバラツキによる不具
合が解消できる。

【００１９】上述したことを踏まえ、上記構成の制御装
置の動作を図１のフローチャート図および図３のタイム
チャート図を参照して詳しく説明する。

【００２０】まず、制御回路１２は位置検出信号をもと
にしてモータ２の通電を切り替えて同モータ２を回転制
御し、かつ、モータ２の回転数を目標回転数に制御して
いるものとする。このとき、制御回路１２は、電流検出
回路１１からの検出信号により相電流を測定し（ステッ
プＳＴ１）、その相電流のゼロクロス点を得る（図３
（ｂ）の波線矢印参照）。

【００２１】続いて、上述したように、モータ２の駆動
電圧のゼロクロス点（図３（ａ）の矢印ｂ点参照）を
得、このゼロクロス点と相電流のゼロクロス点との差
（図３のｂ点からｃ点まの時間）、つまり、その位相差
を算出するとともに、この位相差が一定値ｔに対して大
きいか、小さいかを判断する（ステップＳＴ２）。

【００２２】その位相差が一定値ｔより小さい場合、位
置検出から通電切り替えまでの時間を所定値だけ短くし
（ステップＳＴ３）、現通電切り替えタイミングを早め
る補正を行って駆動電圧と相電流の位相差を一定値ｔに
近づける。また、その位相差が一定値ｔより大きい場
合、回位置検出から通電切り替えまでの時間を所定値だ
け長くし（ステップＳＴ４）、現通電切り替えタイミン
グを遅らせる補正を行って駆動電圧と相電流の位相差を
一定値ｔに近づける。

【００２３】なお、上記位相差が一定値ｔで最適値であ
れば、位置検出センサ３の設置箇所のずれや位置検出セ
ンサ３の検出誤差がなく、通電切り替えタイミングが適
切になっていることから、上述した補正は行わない。

【００２４】ところで、ステップＳＴ３あるいはＳＴ４
における所定値としては、予め経験的に求めておくが、
上記位相差の大きさによっては図１に示すルーチンの１
回の実行により、上記位相差が一定値ｔの近傍とならな
いこともある。そこで、上記所定値の代わりに平均的な
値を経験的に求めて基準値と決めておき、上記位相差の
大きさに応じてその基準値を可変して所定値とする。つ
まり、上記位相差が一定値ｔに対して小さいほど、位置
検出から通電切り替えまでの時間をより短く、また、上
記位相差が一定値ｔに対して大きいほど、位置検出から
通電切り替えまでの時間をより長くなるようにする。こ
れにより、上記位相差を速やかに一定値ｔの近傍に近づ
けることできる。

【００２５】また、図１に示すルーチンは、所定時間毎
に繰り返し実行し、上記位相差が一定値ｔに収束するよ
うにしてもよい。この場合、上記所定値を余り大きい値
に決めておくと、当該制御がハンチングすることもある
ことから、その所定値を比較的小さくしておくとよい。
さらに、上述同様に、その所定値を上記位相差の大きさ
に応じて可変すれば、その位相差を一定値ｔに確実に収
束させることができる。

【００２６】なお、上述した実施例では、電流検出手段
としてシャント抵抗１０を用いているが、例えばＣＴ
（カレントトランス）等のセンサを用いてもよく、ま
た、そのシャント抵抗１０は全ての相ラインに接続し、
三相の全てについて当該制御を行うようにしてもよい。
また、本実施の形態では、三相四極のモータに適用した
場合について説明したが、他のモータにも適用できるこ
とは明かである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、以下に述
べる効果を奏する。本発明は、回転子の位置を検出する
位置検出センサを備えたモータの制御方法において、モ
ータの相電流を検出する一方、モータの電機子巻線間電
圧（駆動電圧）とその相電流との位相差を検出し、この
位相差が予め設定した一定値ｔになるように、位置検出
から通電切り替えまでの時間を補正していることから、
位置検出センサが正規の位置からずれて取り付けられた
り、あるいは、その位置検出センサの検出精度等のバラ
ツキによる生じる不具合を、位相差を一定値ｔとするこ
とにより解消し、転流位相角の変動を補償して品質の向
上、信頼性の向上を図ることができるという効果があ
る。

【００２８】また、本発明のモータの制御装置は、モー
タの相電流を検出する電流検出手段を備え、モータを制
御する制御手段は電流検出手段からの電流検出信号によ
り相電流を得る一方、モータの制御情報をもとにして電
機子巻線間電圧（駆動電圧）を得て同駆動電圧と相電流
との位相差を検出し、この位相差が予め設定した一定値
ｔになるように、位置検出から通電切り替えまでの時間
を補正していることから、上述した効果に加え、ハード
ウェア的には当該モータの制御手段のマイクロコンピュ
ータを用い、電流検出手段だけを付加すればよく、安価
なコストで済むという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータの制御方法を説明するための概
略的フローチャート図。

【図２】本発明のモータの制御方法が適用される制御装
置の概略的ブロック線図。

【図３】図２に示す制御装置の動作を説明するための概
略的タイムチャート図。

【図４】従来のモータの制御装置の概略的ブロック線
図。

【図５】図４に示す制御装置の動作を説明するための概
略的タイムチャート図。

【符号の説明】

１ インバータ回路 ２ モータ ３ ホール素子（位置検出手段） ４，１１ 位置検出回路 ５，１２ 制御回路（マイクロコンピュータ） １０ シャント抵抗（電流検出手段） ｔ 一定値（駆動電圧と相電流との適切な位相差）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電圧をインバータのスイッチング素
   子でスイッチングしてモータに印加し、該モータの回転
   子の位置を位置検出センサで検出し、該位置検出の信号
   をもとにして前記モータの通電を切り替え、前記モータ
   を回転制御するモータの制御方法において、前記モータ
   の相電流を検出する一方、前記モータの電機子巻線間電
   圧（駆動電圧）とその相電流との位相差を検出し、該位
   相差が予め設定した一定値ｔになるように、前記位置検
   出から通電切り替えまでの時間を補正するようにしたこ
   とを特徴とするモータの制御方法。
2. 【請求項２】 前記相電流を前記インバータとモータと
   の相ラインに接続したシャント抵抗あるいは同相ランイ
   に配置したＣＴで検出し、前記位相差が一定値ｔより小
   さい場合には、前記位置検出から通電切り替えまでの時
   間を所定値だけ短くし、前記位相差が一定値ｔより大き
   い場合には、前記位置検出から通電切り替えまでの時間
   を所定値だけ長くするようにした請求項１にモータの制
   御装置。
3. 【請求項３】 直流電圧をインバータのスイッチング素
   子でスイッチングしてモータに印加し、該モータの回転
   子の位置を位置検出センサで検出し、該位置検出の信号
   をもとにして前記モータの通電を切り替え、前記モータ
   を回転制御するモータの制御装置において、前記モータ
   の相電流を検出する電流検出手段を備え、前記モータを
   制御する制御手段は、前記電流検出手段からの電流検出
   信号により相電流を得、かつ、該相電流のゼロクロス点
   を算出する一方、前記モータの制御情報をもとにして電
   機子巻線間電圧（駆動電圧）を得、かつ、該駆動電圧の
   ゼロクロス点を算出し、それらゼロクロス点により前記
   駆動電圧と相電流との位相差を検出し、該位相差が予め
   設定した一定値ｔになるように、前記位置検出から通電
   切り替えまでの時間を補正するようにしたことを特徴と
   するモータの制御装置。
4. 【請求項４】 前記相電流を前記インバータとモータと
   の相ラインに接続したシャント抵抗あるいは同相ランイ
   に配置したＣＴで検出し、前記位相差が一定値ｔより小
   さい場合には、前記位置検出から通電切り替えまでの時
   間を所定値だけ短くし、前記位相差が一定値ｔより大き
   い場合には、前記位置検出から通電切り替えまでの時間
   を所定値だけ長くするようにした請求項３に記載のモー
   タの制御装置。