JP4253906B2

JP4253906B2 - Brushless motor control device, control method therefor, and self-priming pump

Info

Publication number: JP4253906B2
Application number: JP09260099A
Authority: JP
Inventors: 真二末松; 陽一宿里
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP2000287483A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することで永久磁石回転子の磁極位置検出するセンサレス制御のブラシレスモータにおいて、起動時における強制同期制御からセンサレス制御（帰還同期制御）への切り換え時の制御を行うブラシレスモータの制御装置及び制御方法、並びに、その制御装置を利用した自吸式ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のブラシレスモータの制御装置として、特開平５−２１９７８４号公報（以下、イ号公報と呼ぶ。）に、固定子巻線の誘起電圧による位置検出信号から導き出される転流のタイミング信号と強制同期信号との位相差が、ある特定の状態で一定期間続いた場合、強制同期制御から帰還同期制御（センサレス制御）に切り換えるブラシレスモータの制御装置が開示されている。
【０００３】
以下、イ号公報に開示のブラシレスモータの制御装置における制御方法について説明する。
【０００４】
図１６（ａ）はイ号公報に開示のブラシレスモータの制御装置の起動時の強制同期信号と帰還同期信号との位相関係を表す図であり、図１６（ｂ）はイ号公報に開示のブラシレスモータの制御装置の制御の切り換え時における強制同期信号と帰還同期信号との位相関係を表す図である。
【０００５】
図１６において、３０１は固定子巻線に誘起される電圧による位置検出信号から導き出される転流のタイミング信号（帰還同期信号）、３０２は起動時に強制的に出力される強制同期信号、３０３は帰還同期信号３０１と強制同期信号３０２との位相差である。
【０００６】
イ号公報に開示のブラシレスモータの制御装置においては、前記固定子巻線に誘起される電圧のゼロクロス点による位置検出信号から導き出される転流のタイミング信号３０１と起動の強制同期信号３０２の位相差３０３をなくし、起動の強制同期運転から定常センサレス運転に切替えることにより、送風装置等の負荷変動の少ないものの駆動用として起動から安定したセンサレス駆動を実現できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のブラシレスモータの制御装置では、以下のような課題を有していた。
【０００８】
現状、前述した起動の強制同期運転から定常センサレス運転に切り換える起動方法では、強制的な同期信号に従って転流させ、位相差をなくして定常センサレス運転に切り換えるという方法をとっているため、起動初期に負荷変動の有る機器に使用する場合においては、強制同期運転から定常センサレス運転への切り換え時に位相差がなくならない場合があり、このような場合、定常センサレス運転への切り換えが行えない。
【０００９】
また、位相差がなくなりセンサレス運転に切り換えた場合でも、急激な負荷変動や急激な電圧変化により発生する逆起電力により、切り換え時に脱調することがあるという課題があった。
【００１０】
また、センサレス駆動するブラシレスモータで駆動する自吸式ポンプの場合、ポンプ内に残った水量により運転初期のポンプ負荷が変動するため、センサレスで駆動するのが困難であった。このため、ブラシレスモータで駆動するポンプは一般的にホールセンサにて位置検出を行う方法が用いられているが、ホールセンサを配置する位置が限定されるため、小型化やコスト低減のためセンサレス駆動による自吸式ポンプが望まれていた。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するもので、起動初期に負荷変動の有る機器に使用する場合においても強制同期運転から定常センサレス運転への切り換えを安定して行うことが可能であり、急激な負荷変動や電圧変化により発生する逆起電力による脱調の防止されたブラシレスモータの制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は上記課題を解決するもので、起動初期に負荷変動の有る機器に使用する場合においても強制同期運転から定常センサレス運転への切り換えを安定して行うことが可能で、急激な負荷変動や電圧変化により発生する逆起電力による脱調を防止することの可能なブラシレスモータの制御方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は上記課題を解決するもので、起動初期の自吸運転状態における負荷変動の有る場合においても、強制同期運転から定常センサレス運転への切り換えを安定して行うことが可能な自吸式ポンプを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のブラシレスモータの制御装置は、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を備えたブラシレスモータにおいて永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することにより、ブラシレスモータをセンサレスで駆動制御し、起動後十分に時間が経過した後にブラシレスモータを定常回転状態にするブラシレスモータの制御装置であって、各固定子巻線に流す駆動電流を生成し入力電圧に応じた駆動電圧をブラシレスモータに印加するドライブ回路と、ドライブ回路に可変自在に入力電圧を印加する駆動電源と、強制同期制御信号を生成する強制同期制御信号生成部と、各固定子巻線の端子電圧が中性電位と交叉するゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出部と、ゼロクロス点に基づき帰還同期制御信号を生成する帰還同期制御信号生成部と、ブラシレスモータを強制同期制御信号による強制同期制御で起動させ強制同期制御信号と帰還同期制御信号との位相差が所定の値以下となったときブラシレスモータを帰還同期制御信号による帰還同期制御に切り換える切換制御部と、ブラシレスモータが定常回転状態となったときにブラシレスモータに印加される電圧を定格駆動電圧とし、駆動電圧を定格駆動電圧よりも低い電圧にするように駆動電源を制御して入力電圧を調整し、上記低い電圧でブラシレスモータを起動し、ブラシレスモータの制御が帰還同期制御に切り換わった後に駆動電圧を定格駆動電圧に切り換えるように駆動電源を制御して入力電圧を調整する駆動電圧切換部と、を備えた構成より成る。
【００１５】
この構成により、起動初期に負荷変動の有る機器に使用する場合においても強制同期運転から定常センサレス運転への切り換えを安定して行うことが可能であり、急激な負荷変動や電圧変化により発生する逆起電力による脱調の防止されたブラシレスモータの制御装置を提供することができる。
【００１６】
また、本発明のブラシレスモータの制御方法は、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を備えたブラシレスモータにおいて永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することにより、ブラシレスモータをセンサレスで駆動制御し、起動後十分に時間が経過した後にブラシレスモータを定常回転状態にするブラシレスモータの制御方法であって、ブラシレスモータが定常回転状態となったときにブラシレスモータに印加される電圧を定格駆動電圧とし、ブラシレスモータの駆動電圧を定格駆動電圧よりも低い電圧にするように、各固定子巻線に流す駆動電流を生成し入力電圧に応じた駆動電圧をブラシレスモータに印加するドライブ回路の入力電圧を制御し、上記低い電圧によりブラシレスモータを強制同期制御信号による強制同期制御で起動させ、永久磁石回転子の回転により固定子巻線に発生する誘起電圧が中性電位と交叉するゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点に基づき帰還同期制御信号を生成し、強制同期制御信号と帰還同期制御信号との位相差が所定の値以下となったときブラシレスモータを帰還同期制御信号による帰還同期制御に切り換え、ブラシレスモータの制御が帰還同期制御に切り換わった後に駆動電圧を定格駆動電圧に切り換えるように入力電圧を制御する構成より成る。
【００１７】
この構成により、起動初期に負荷変動の有る機器に使用する場合においても強制同期運転から定常センサレス運転への切り換えを安定して行うことが可能で、急激な負荷変動や電圧変化により発生する逆起電力による脱調を防止することの可能なブラシレスモータの制御方法を提供することができる。
【００１８】
また、本発明の自吸式ポンプは、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を具備し、永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することによりセンサレスで駆動制御されるブラシレスモータと、請求項１又は２に記載のブラシレスモータの制御装置と、を備え、駆動電圧切換部は、切換制御部が強制同期制御から帰還同期制御に切り換えるまで駆動電圧を、自吸運転状態となるときの駆動電圧より低い電圧に設定する制御を行う構成より成る。
【００１９】
この構成により、起動初期の自吸運転状態における負荷変動の有る場合においても、強制同期運転から定常センサレス運転への切り換えを安定して行うことが可能な自吸式ポンプを提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置は、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を備えたブラシレスモータにおいて永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することにより、ブラシレスモータをセンサレスで駆動制御し、起動後十分に時間が経過した後にブラシレスモータを定常回転状態にするブラシレスモータの制御装置であって、各固定子巻線に流す駆動電流を生成し入力電圧に応じた駆動電圧をブラシレスモータに印加するドライブ回路と、ドライブ回路に可変自在に入力電圧を印加する駆動電源と、強制同期制御信号を生成する強制同期制御信号生成部と、各固定子巻線の端子電圧が中性電位と交叉するゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出部と、ゼロクロス点に基づき帰還同期制御信号を生成する帰還同期制御信号生成部と、ブラシレスモータを強制同期制御信号による強制同期制御で起動させ強制同期制御信号と帰還同期制御信号との位相差が所定の値以下となったときブラシレスモータを帰還同期制御信号による帰還同期制御に切り換える切換制御部と、ブラシレスモータが定常回転状態となったときにブラシレスモータに印加される電圧を定格駆動電圧とし、駆動電圧を定格駆動電圧よりも低い電圧にするように駆動電源を制御して入力電圧を調整し、上記低い電圧でブラシレスモータを起動し、ブラシレスモータの制御が帰還同期制御に切り換わった後に駆動電圧を定格駆動電圧に切り換えるように駆動電源を制御して入力電圧を調整する駆動電圧切換部と、を備えた構成としたものであり、この構成により以下の作用が得られる。
【００２１】
（１）ブラシレスモータの起動時において、駆動電圧切換部は駆動電圧を定格駆動電圧よりも低い電圧に設定する。ドライブ回路は、強制同期制御信号生成部の生成する強制同期制御信号に基づき、固定子巻線に流す駆動電流の切換を行い、これによりブラシレスモータは強制同期制御され起動される。永久磁石回転子の回転が加速され一定の回転数以上になると、永久磁石回転子の回転により、固定子巻線には誘起電圧が発生し、固定子巻線の端子に発生する。ゼロクロス点検出部は、この誘起電圧を中性電位と比較することで、ゼロクロス点を検出する。帰還同期制御信号生成部は、このゼロクロス点に基づき、ドライブ回路が固定子巻線に流す駆動電流の切換を行うための帰還同期制御信号を生成する。切換制御部は、強制同期制御信号と帰還同期制御信号との位相差を比較し、位相差が所定の値以下となったときに、ドライブ回路が固定子巻線に流す駆動電流の切換を行う制御を、強制同期制御信号による制御から帰還同期制御信号による制御に切り換え、ブラシレスモータの制御を帰還同期制御に切り換える。駆動電圧切換部は、ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わった後に、駆動電圧を定格駆動電圧に切り換える。
【００２２】
（２）ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わるる時において駆動電圧が低い値に設定されているため、切り換え時における駆動電流の増加やブラシレスモータの脱調を防止することが可能となる。
【００２３】
（３）起動時の駆動電圧が低いため、ブラシレスモータの起動時において、永久磁石回転子が回転し始めた時に固定子巻線に流れる起動電流の大きさを抑制することができる。
【００２４】
ここで、ブラシレスモータは２相、又は３相、５相、７相等のセンサレス方式のものが用いられる。また、スター結線したバイポーラ駆動のブラシレスモータや、デルタ結線バイポーラ駆動のブラシレスモータや、ユニポーラ駆動のブラシレスモータ等が用いられる。
【００２５】
ドライブ回路は、バイポーラトランジスタやＭＯＳトランジスタなどのスイッチング素子からなるコミュテータ素子により、固定子巻線に流す駆動電流の相切り換えを行う回路が用いられる。
【００２６】
駆動電源としては、スイッチング電源、トランスタップ切換え電源等の可変電源が使用される。また、ＰＷＭ制御による電力制御を行う電源を使用してもよい。
【００２７】
また、中性電位は、固定子巻線にある方向に電流が流れたときに固定子巻線の両端端子に発生する端子電圧とその逆方向に電流が流れたときに固定子巻線の両端端子に発生する端子電圧との中間の電位である。
【００２８】
定格駆動電圧は、ブラシレスモータを起動後十分に時間が経過した後に最終的に定常回転状態に至ったときのブラシレスモータの駆動電圧であり、ブラシレスモータの定格出力により決まる電圧である。
【００２９】
ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わった後における駆動電圧の定格駆動電圧への切り換えは、帰還同期制御への切り換え後、一定時間経過した後に行うように構成することが好ましい。帰還同期制御への切り換え時において、僅かな位相ずれにより不安定な制御状態になったとしても、それが安定化するまでに十分な時間をおくことで安定化させることができるからである。また、駆動電圧の定格駆動電圧への切り換えのタイミングは、位相のずれ量や電流の安定度等の検出によりタイミングを判断し、切り換えるように構成してもよい。
【００３０】
また、帰還同期制御への切り換え後の駆動電圧の定格駆動電圧への切り換えは、１乃至複数のステップにより上昇させるか、又は、連続的に上昇させる。複数のステップにより上昇させる場合、駆動電圧が起動時の電圧から最終的な定格駆動電圧に切換えられるまでの切り換えステップ数はブラシレスモータの出力、特性により脱調や電流値の急激な上昇が発生しない適切なステップ数に設定することが望ましい。
【００３１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置であって、駆動電圧切換部は、ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わった後に駆動電圧を定格駆動電圧まで所定の時間で上昇させる構成としたものであり、この構成により以下の作用が得られる。
【００３２】
（１）駆動電圧の切り換え時に固定子巻線に発生する逆起電圧が抑制され、ドライブ回路等の電気部品の耐電圧の低いものを使用することが可能となる。
【００３３】
ここで、ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わった後に駆動電圧を定格駆動電圧まで所定の時間で上昇させる手段としては、駆動電圧を所定時間で段階的に定格駆動電圧まで上昇させていく手段や、所定の時間内に駆動電圧を連続的に上昇させていく手段が用いられる。
【００３４】
また、所定の時間とは、駆動電圧を定格電圧まで上昇させることにより固定子巻線に発生する逆起電圧を十分に低く抑えることの可能な時間であり、固定子巻線のインダクタンスや、モータに流す電流の大きさ等により決まる。
【００３５】
参考例１のブラシレスモータの制御装置は、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を備えたブラシレスモータにおいて永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することによりブラシレスモータをセンサレスで駆動制御するブラシレスモータの制御装置であって、各固定子巻線に流す駆動電流を生成するドライブ回路と、強制同期制御信号を生成する強制同期制御信号生成部と、各固定子巻線の端子電圧が中性電位と交叉するゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出部と、ゼロクロス点に基づき帰還同期制御信号を生成する帰還同期制御信号生成部と、ブラシレスモータを強制同期制御信号による強制同期制御で起動させ強制同期制御信号と帰還同期制御信号との位相差が所定の値以下となったときブラシレスモータを帰還同期制御信号による帰還同期制御に切り換える切換制御部と、ブラシレスモータの回転数を定格回転数よりも低い回転数でブラシレスモータを起動しブラシレスモータの制御が帰還同期制御に切り換わった後に回転数を定格回転数に切り換える回転数制御部と、を備えた構成としたものであり、この構成により以下の作用が得られる。
【００３６】
（１）ブラシレスモータの起動時において、回転数制御部は、強制同期制御部を定格回転数よりも低い回転数で駆動するように設定する。ドライブ回路は、強制同期制御信号生成部の生成する強制同期制御信号に基づき、固定子巻線に流す駆動電流の切換を行い、これによりブラシレスモータは強制同期制御され起動される。永久磁石回転子の回転が加速され一定の回転数以上になると、永久磁石回転子の回転により、固定子巻線には誘起電圧が発生し、固定子巻線の端子に発生する。ゼロクロス点検出部は、この誘起電圧を中性電位と比較することで、ゼロクロス点を検出する。帰還同期制御信号生成部は、このゼロクロス点に基づき、ドライブ回路が固定子巻線に流す駆動電流の切換を行うための帰還同期制御信号を生成する。切換制御部は、強制同期制御信号と帰還同期制御信号との位相差を比較し、位相差が所定の値以下となったときに、ドライブ回路が固定子巻線に流す駆動電流の切換を行う制御を、強制同期制御信号による制御から帰還同期制御信号による制御に切り換え、ブラシレスモータの制御を帰還同期制御に切り換える。回転数制御部は、ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わった後に、帰還同期制御部をブラシレスモータの回転数を定格回転数で駆動するように設定し、回転数が定格回転数に切り換えられる。
【００３７】
（２）起動時の回転数が低いため、起動初期においてはブラシレスモータの回転の負荷に対し大きい駆動電流で永久磁石回転子を駆動することとなり、永久磁石回転子を大きな磁力により拘束した状態で強制同期運転が行われるため、ブラシレスモータの負荷が変動しても回転数が変動することが抑止され、脱調のない安定した起動を行うことが可能となる。
【００３８】
ここで、定格回転数とは、ブラシレスモータを起動後十分に時間が経過した後に最終的に定常回転状態に至ったときのブラシレスモータの回転数であり、使用時の設定要求により決まる回転数である。
【００３９】
ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わった後における回転数の定格回転数への切り換えは、帰還同期制御への切り換え後、一定時間経過した後に行うように構成することが好ましい。帰還同期制御への切り換え時において、僅かな位相ずれにより不安定な制御状態になったとしても、それが安定化するまでに十分な時間をおくことで安定化させることができるからである。また、回転数の定格回転数への切り換えのタイミングは、位相のずれ量や電流の安定度等の検出によりタイミングを判断し、切り換えるように構成してもよい。
【００４０】
また、帰還同期制御への切り換え後の回転数の定格回転数への切り換えは、１乃至複数のステップにより上昇させるか、又は、連続的に上昇させる。複数のステップにより上昇させる場合、回転数が起動時の回転数から最終的な定格回転数に切換えられるまでの切り換えステップ数はブラシレスモータの出力、特性により脱調の発生しない適切なステップ数に設定することが望ましい。
【００４１】
請求項３に記載のブラシレスモータの制御装置は、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を備えたブラシレスモータにおいて永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することにより、ブラシレスモータをセンサレスで駆動制御し、起動後十分に時間が経過した後にブラシレスモータを定常回転状態にするブラシレスモータの制御装置であって、各固定子巻線に流す駆動電流を入力電流に応じて生成するドライブ回路と、ドライブ回路に可変自在に入力電流を供給する駆動電流源と、強制同期制御信号を生成する強制同期制御信号生成部と、各固定子巻線の端子電圧が中性電位と交叉するゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出部と、ゼロクロス点検出部の検出するゼロクロス点に基づき帰還同期制御信号を生成する帰還同期制御信号生成部と、ブラシレスモータを強制同期制御信号による強制同期制御で起動させ強制同期制御信号と帰還同期制御信号との位相差が所定の値以下となったときブラシレスモータを帰還同期制御信号による帰還同期制御に切り換える切換制御部と、ブラシレスモータが定常回転状態となったときにブラシレスモータに供給される電流を定格駆動電流とし、駆動電流を定格駆動電流よりも低い電流にするように駆動電流源を制御して入力電流を調整し、上記低い電流でブラシレスモータを起動し、ブラシレスモータの制御が帰還同期制御に切り換わった後に駆動電流を定格駆動電流に切り換えるように駆動電流源を制御して入力電流を調整する駆動電流切換部と、を備えた構成としたものであり、この構成により以下の作用が得られる。
【００４２】
（１）ブラシレスモータの起動時において、駆動電流切換部は駆動電流を定格駆動電流よりも低い電流に設定する。ドライブ回路は、強制同期制御信号生成部の生成する強制同期制御信号に基づき、固定子巻線に流す駆動電流の切換を行い、これによりブラシレスモータは強制同期制御され起動される。永久磁石回転子の回転が加速され一定の回転数以上になると、永久磁石回転子の回転により、固定子巻線には誘起電圧が発生し、固定子巻線の端子に発生する。ゼロクロス点検出部は、この誘起電圧を中性電位と比較することで、ゼロクロス点を検出する。帰還同期制御信号生成部は、このゼロクロス点に基づき、ドライブ回路が固定子巻線に流す駆動電流の切換を行うための帰還同期制御信号を生成する。切換制御部は、強制同期制御信号と帰還同期制御信号との位相差を比較し、位相差が所定の値以下となったときに、ドライブ回路が固定子巻線に流す駆動電流の切換を行う制御を、強制同期制御信号による制御から帰還同期制御信号による制御に切り換え、ブラシレスモータの制御を帰還同期制御に切り換える。駆動電流切換部は、ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わった後に、駆動電流を定格駆動電流に切り換える。
【００４３】
（２）ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わる時において駆動電流が低い値に設定されているため、切り換え時における駆動電流の増加やブラシレスモータの脱調を防止することが可能となる。
【００４４】
（３）起動時の駆動電流が低いため、ブラシレスモータの起動時において、永久磁石回転子が回転し始めた時に固定子巻線に流れる起動電流の大きさを抑制することができる。
【００４５】
駆動電流源としては、シリーズレギュレータ、スイッチング電源等の可変電源が使用される。
【００４６】
定格駆動電流は、ブラシレスモータを起動後十分に時間が経過した後に最終的に定常回転状態に至ったときのブラシレスモータの駆動電流であり、ブラシレスモータの定格出力により決まる電流である。
【００４７】
ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わった後における駆動電流の定格駆動電流への切り換えは、帰還同期制御への切り換え後、一定時間経過した後に行うように構成することが好ましい。帰還同期制御への切り換え時において、僅かな位相ずれにより不安定な制御状態になったとしても、それが安定化するまでに十分な時間をおくことで安定化させることができるからである。また、駆動電流の定格駆動電流への切り換えのタイミングは、位相のずれ量や電流の安定度等の検出によりタイミングを判断し、切り換えるように構成してもよい。
【００４８】
また、帰還同期制御への切り換え後の駆動電流の定格駆動電流への切り換えは、１乃至複数のステップにより上昇させるか、又は、連続的に上昇させる。複数のステップにより上昇させる場合、駆動電流が起動時の電流から最終的な定格駆動電流に切換えられるまでの切り換えステップ数はブラシレスモータの出力、特性により脱調や電流値の急激な上昇が発生しない適切なステップ数に設定することが望ましい。
【００４９】
請求項４に記載のブラシレスモータの制御方法は、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を備えたブラシレスモータにおいて永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することにより、ブラシレスモータをセンサレスで駆動制御し、起動後十分に時間が経過した後にブラシレスモータを定常回転状態にするブラシレスモータの制御方法であって、ブラシレスモータが定常回転状態となったときにブラシレスモータに印加される電圧を定格駆動電圧とし、ブラシレスモータの駆動電圧を定格駆動電圧よりも低い電圧にするように、各固定子巻線に流す駆動電流を生成し入力電圧に応じた駆動電圧をブラシレスモータに印加するドライブ回路の入力電圧を制御し、上記低い電圧によりブラシレスモータを強制同期制御信号による強制同期制御で起動させ、永久磁石回転子の回転により固定子巻線に発生する誘起電圧が中性電位と交叉するゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点に基づき帰還同期制御信号を生成し、強制同期制御信号と帰還同期制御信号との位相差が所定の値以下となったときブラシレスモータを帰還同期制御信号による帰還同期制御に切り換え、ブラシレスモータの制御が帰還同期制御に切り換わった後に駆動電圧を定格駆動電圧に切り換えるように入力電圧を制御する構成としたものであり、この構成により以下の作用が得られる。
【００５０】
（１）ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わるる時において駆動電圧が低い値に設定されているため、切り換え時における駆動電流の増加やブラシレスモータの脱調を防止することが可能となる。
【００５１】
（２）起動時の駆動電圧が低いため、ブラシレスモータの起動時において、永久磁石回転子が回転し始めた時に固定子巻線に流れる起動電流の大きさを抑制することができる。
【００５２】
請求項５に記載のブラシレスモータの制御方法は、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を備えたブラシレスモータにおいて永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することにより、ブラシレスモータをセンサレスで駆動制御し、起動後十分に時間が経過した後にブラシレスモータを定常回転状態にするブラシレスモータの制御方法であって、ブラシレスモータが定常回転状態となったときにブラシレスモータに供給される電流を定格駆動電流とし、各固定子巻線に流す駆動電流を定格駆動電流よりも低い電流にするように、各固定子巻線に流す駆動電流を入力電流に応じて生成するドライブ回路への入力電流を制御し、上記低い電流によりブラシレスモータを強制同期制御信号による強制同期制御で起動させ、永久磁石回転子の回転により固定子巻線に発生する誘起電圧が中性電位と交叉するゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点に基づき帰還同期制御信号を生成し、強制同期制御信号と帰還同期制御信号との位相差が所定の値以下となったときブラシレスモータを帰還同期制御信号による帰還同期制御に切り換え、ブラシレスモータの制御が帰還同期制御に切り換わった後に駆動電流を定格駆動電流に切り換えるように入力電流を制御する構成としたものであり、この構成により以下の作用が得られる。
【００５３】
（１）起動時の回転数が低いため、起動初期においてはブラシレスモータの回転の負荷に対し大きい駆動電流で永久磁石回転子を駆動することとなり、永久磁石回転子を大きな磁力により拘束した状態で強制同期運転が行われるため、ブラシレスモータの負荷が変動しても回転数が変動することが抑止され、脱調のない安定した起動を行うことが可能となる。
【００５４】
参考例２のブラシレスモータの制御方法は、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を備えたブラシレスモータにおいて永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することによりブラシレスモータをセンサレスで駆動制御するブラシレスモータの制御方法であって、定格回転数よりも低い回転数によりブラシレスモータを強制同期制御信号による強制同期制御で起動させ、永久磁石回転子の回転により固定子巻線に発生する誘起電圧が中性電位と交叉するゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点に基づき帰還同期制御信号を生成し、強制同期制御信号と帰還同期制御信号との位相差が所定の値以下となったときブラシレスモータを帰還同期制御信号による帰還同期制御に切り換え、ブラシレスモータの制御が帰還同期制御に切り換わった後に回転数を定格回転数に切り換える構成としたものであり、この構成により以下の作用が得られる。
【００５５】
（１）ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わるる時において駆動電流が低い値に設定されているため、切り換え時における駆動電流の増加やブラシレスモータの脱調を防止することが可能となる。
【００５６】
（２）起動時の駆動電流が低いため、ブラシレスモータの起動時において、永久磁石回転子が回転し始めた時に固定子巻線に流れる起動電流の大きさを抑制することができる。
【００５７】
請求項６に記載の自吸式ポンプは、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を具備し、永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することによりセンサレスで駆動制御されるブラシレスモータと、請求項１又は２に記載のブラシレスモータの制御装置と、を備え、駆動電圧切換部は、切換制御部が強制同期制御から帰還同期制御に切り換えるまで駆動電圧を、自吸運転状態となるときの駆動電圧より低い電圧に設定する制御を行う構成としたものであり、この構成により以下の作用が得られる。
【００５８】
（１）自吸運転状態となる駆動電圧より低い駆動電圧で起動することで、自吸作用によるエアーの排出のない状態で起動時の運転を行うため、自吸時に負荷変動生じる負荷変動がなく、駆動電流の増加や脱調のない安定した制御の切り換えを行うことが可能となる。
【００５９】
参考例３の自吸式ポンプは、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を具備し、永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することによりセンサレスで駆動制御されるブラシレスモータと、参考例１のブラシレスモータの制御装置と、を備え、回転数制御部は、切換制御部が強制同期制御から帰還同期制御に切り換えるまで回転数を自吸式ポンプが自吸運転状態となる回転数より低い回転数に設定する制御を行う構成としたものであり、この構成により以下の作用が得られる。
【００６０】
（１）自吸運転状態となる回転数より低い回転数で起動することで、自吸作用によるエアーの排出のない状態で起動時の運転を行うため、自吸時に生じる負荷変動がなく脱調のない安定した制御の切り換えを行うことが可能となる。
【００６１】
（２）自吸式ポンプの起動初期においては自吸式ポンプの負荷に対し大きい駆動電流で自吸式ポンプを駆動することとなり、ブラシレスモータの永久磁石回転子を大きな磁力により拘束した状態で強制同期運転が行われるため、自吸式ポンプのの負荷が変動しても回転数が変動することが抑止され、脱調のない安定した起動を行うことが可能となる。
【００６２】
請求項７に記載の自吸式ポンプは、駆動磁界を発生させる複数相の固定子巻線と、固定子巻線の発生する駆動磁界により回転駆動される永久磁石回転子と、を具備し、永久磁石回転子の回転により固定子巻線に誘起される誘起電圧を検出することによりセンサレスで駆動制御されるブラシレスモータと、請求項３に記載のブラシレスモータの制御装置と、を備え、駆動電流切換部は、切換制御部が強制同期制御から帰還同期制御に切り換えるまで駆動電流を、自吸運転状態となるときの駆動電流より低い電流に設定する制御を行う構成としたものであり、この構成により以下の作用が得られる。
【００６３】
（１）自吸運転状態となる駆動電流より低い駆動電流で起動することで、自吸作用によるエアーの排出のない状態で起動時の運転を行うため、自吸時に負荷変動生じる負荷変動がなく、駆動電流の増加や脱調のない安定した制御の切り換えを行うことが可能となる。
【００６４】
下に本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００６５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの制御装置の装置構成を示すブロック図である。
【００６６】
図１において、１０１はブラシレスモータのステータ、１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗはステータ１０１内で駆動磁界を発生させる三相スター結線された固定子巻線、１０３は固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗの発生する磁界により回転駆動される永久磁石回転子、１０４は固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗの各端子Ｕ、Ｖ、Ｗに接続され各固定子巻線に流す駆動電流を生成するドライブ回路、１０５〜１１０は固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗに流す駆動電流ｉ_u、ｉ_v、ｉ_wの切り換えを行うコミュテータ素子、１１１〜１１６はコミュテータ素子１０５〜１１０のスイッチングにより発生するサージ電圧を解放するフリーホイーリングダイオード、１１７はステータ１０１を駆動するための電圧を供給する駆動電源である。
【００６７】
ハイサイドのコミュテータ素子１０５〜１０７はＮＰＮ型トランジスタが用いられ、ローサイドのコミュテータ素子１０８〜１１０はＰＮＰ型トランジスタが用いられる。固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗの一端子Ｏ（以下、コモン端子と呼ぶ。）は共通に接続され、他端子Ｕ，Ｖ，Ｗ（以下、駆動端子と呼ぶ。）はそれぞれ、駆動端子Ｕはコミュテータ素子１０５及び１０８の共通接続点（両素子のコレクタ側）に接続されており、駆動端子Ｖはコミュテータ素子１０６及び１０９の共通接続点（両素子のコレクタ側）に接続されており、駆動端子Ｗはコミュテータ素子１０７及び１１０の共通接続点（両素子のコレクタ側）に接続されている。駆動電源１１７の負極側は接地されている。また、ハイサイドのコミュテータ素子１０５〜１０７のエミッタ側は駆動電源１１７の正極側に接続され、ローサイドのコミュテータ素子１０８〜１１０のコレクタ側は接地されている。
【００６８】
１１７は可変電圧源からなりステータ１０１を駆動するための電圧を供給する駆動電源、１１８は駆動電源１１７の電圧に重畳するノイズを除去するバイパスコンデンサ、Ｒ_Iは全電流値検出抵抗、Ｖ_Iは全電流検出抵抗Ｒ_Iの両端に発生する電圧である全電流検出電圧、ＳＶは駆動電源１１７の電圧を制御する駆動電圧制御信号である。
【００６９】
駆動電源１１７には、スイッチング電源、トランスタップ切換え電源等の可変電圧源が使用される。
【００７０】
バイパスコンデンサ１１８は駆動電源１１７の両極に負極側で全電流値検出抵抗Ｒ_Iを介して接続されており、駆動電源１１７の負極側は接地されている。また、ハイサイドのコミュテータ素子１０５〜１０７のエミッタ側は駆動電源１１７の正極側に接続され、ローサイドのコミュテータ素子１０８〜１１０のコレクタ側は全電流値検出抵抗Ｒ_Iを介して接地されている。
【００７１】
１１９Ｕ、１１９Ｌは固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗの端子に発生する電圧の中性点の電位（以下、中性電位Ｖ_Nと呼ぶ。）を生成する中性電位生成抵抗、１２０は固定子巻線１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗの端子Ｕ、Ｖ、Ｗに発生する駆動端子電圧Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wと中性電位Ｖ_Nとを比較することによりゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0を生成し出力するゼロクロス点検出部、１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗはそれぞれ駆動端子電圧Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wと中性電位Ｖ_Nとが入力されゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0を出力するコンパレータ、１２１はドライブ回路１０４を制御することにより永久磁石回転子１０３の回転数の制御を行う制御部である。
【００７２】
中性電位生成抵抗１１９Ｕ及び中性電位生成抵抗１１９Ｌとは接続点Ｏ_Nにおいて一端が互いに接続されており、中性電位生成抵抗１１９Ｕの他端はバイパスコンデンサ１１８の正極に接続され、中性電位生成抵抗１１９Ｌの他端は全電流値検出抵抗Ｒ₁を介して接地されている。中性電位生成抵抗１１９Ｕと中性電位生成抵抗１１９Ｌとは、互いが接続する接続点Ｏ_Nにおいて中性電位Ｖ_Nを生成するように抵抗値が調整されている。コンパレータ１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗの正入力側は、それぞれ、駆動端子Ｕ、Ｖ、Ｗに接続されており、各々の負入力側は接続点Ｏ_Nに接続されている。コンパレータ１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗは、入力された各相の駆動端子電圧Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wと中性電位Ｖ_Nとを比較し、駆動端子電圧Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wが中性電位Ｖ_Nより大きいときにはそれぞれゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0をＨＩＧＨ状態として出力し、駆動端子電圧Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wが中性電位Ｖ_Nより小さいときにはそれぞれゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0をＬＯＷ状態として出力する。制御部１２１は、コミュテータ素子１０５〜１１０のベースに接続されており、ドライブ回路１０４を制御するための六相制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成し出力する。また、制御部１２１は、コンパレータ１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗの出力側に接続されており、永久磁石回転子１０３の回転数がある一定値以上となり帰還同期制御が可能な状態となると、ゼロクロス点検出部１２０より入力されるゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0に基づき各六相制御信号を生成し出力する帰還同期制御に切り換わる。
【００７３】
図２は図１の制御部の機能ブロック図である。
【００７４】
図２において、１２０はゼロクロス点検出部、１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗはコンパレータ、１２１は制御部、Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wは駆動端子電圧、Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0はゼロクロス点検出信号、Ｖ_Iは全電流検出電圧、ＳＶは駆動電圧制御信号、ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬは六相制御信号であり、これらは図１と同様のものである。
【００７５】
１３０は入力されるゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0に基づき六相制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの転流のタイミングを得るための帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1を生成し出力する帰還同期信号生成部、１３１は強制同期制御のための基準タイミング信号を発生する発信器、１３２は発信器１３１により入力される基準タイミング信号に基づき強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2を生成し出力する強制同期信号生成部、１３３は帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1又は強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2に基づき六相制御信号ＵＨ’、ＵＬ’、ＶＨ’、ＶＬ’、ＷＨ’、ＷＬ’を生成し出力する転流制御部、１３４は転流制御部１３３から入力される六相制御信号ＵＨ’、ＵＬ’、ＶＨ’、ＶＬ’、ＷＨ’、ＷＬ’から実際にコミュテータ素子１０５〜１１０のベース電圧のレベルの六相制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成し出力する駆動ベース信号バッファ部、１３５は転流制御部１３３の入力を帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1と強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2との何れか一方に切り換える切換制御部、１３６は駆動電源１１７の発生する駆動電圧Ｖ_Sの値を切り換える駆動電圧切換部、１３７は設定された時間を計測するタイマである。
【００７６】
以上のように構成された本実施の形態のブラシレスモータの制御装置において、以下その起動時の制御方法について説明する。
【００７７】
図３は実施の形態１のブラシレスモータの制御装置の動作を示すフローチャートであり、図４（ａ）は実施の形態１のブラシレスモータの制御装置の起動時における印加電圧の時間変化を示す図であり、図４（ｂ）は実施の形態１のブラシレスモータの制御装置の起動時における電流値の時間変化を示す図であり、図５は図１の各部の電圧波形を示す図である。
【００７８】
以下、本実施の形態１において、図４の、時刻ｔ０〜ｔ３の区間における制御状態を強制同期運転状態、時刻ｔ３〜ｔ２の区間における制御状態を切換センサレス運転状態、時刻ｔ２以降の区間における制御状態を定常センサレス運転状態と呼ぶこととする。
【００７９】
ブラシレスモータの起動時において、駆動電圧切換部１３６は駆動電圧制御信号ＳＶを駆動電源１１７に出力し、駆動電源１１７の出力する駆動電圧Ｖ_Sを起動時駆動電圧Ｖ₁に設定する（Ｓ１）。このとき、起動時駆動電圧Ｖ₁は、ブラシレスモータの定格駆動電圧（起動後十分に時間が経過してブラシレスモータが定常回転状態となったときにブラシレスモータに印加される電圧）Ｖ₃よりも低い電圧に設定される。この状態で、転流制御部１３３は、強制同期信号生成部１３２の出力する強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2により六相制御信号ＵＨ’、ＵＬ’、ＶＨ’、ＶＬ’、ＷＨ’、ＷＬ’を生成して駆動ベース信号バッファ部１３４に出力し、駆動ベース信号バッファ部１３４はこれをうけて、ドライブ回路１０４のコミュテータ素子１０５〜１１０に六相制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを出力し（図５（ｄ）〜（ｉ）参照）、ブラシレスモータの強制同期制御を開始し強制同期運転状態となる（Ｓ２）。このとき、強制同期信号生成部１３２は、強制的に決められた起動周波数に従って、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2を出力する。
【００８０】
ブラシレスモータの永久磁石回転子１０３の回転速度が上昇すると、永久磁石回転子１０３の回転により固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに誘起される誘起電圧が大きくなり、誘起電圧がゼロクロス点検出部１２０で検出可能な程度に大きくなると（図５（ａ）〜（ｃ）参照）、コンパレータ１２０ｕ，１２０ｖ，１２０ｗは帰還同期信号生成部１３０に対してゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0の出力を開始する（図５（ｊ）〜（ｌ）参照）。尚、図５（ａ）〜（ｃ）において、点Ｂはコミュテータ素子１０５〜１１０のスイッチングが行われ固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに反転電流が流される点（転流点）であり、この転流点において、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗには逆起電圧が発生し、この逆起電圧により、フリーホイーリングダイオード１１１〜１１６にサージ電流が流れ、図５（ａ）〜（ｃ）に示したパルス状の電圧波形が発生する。帰還同期信号生成部１３０は、コンパレータ１２０ｕ，１２０ｖ，１２０ｗから入力されるゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0から誘起電圧によるゼロクロス点（図５（ａ）〜（ｃ）又は（ｊ）〜（ｌ）のＡで示す点）を抽出し、帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1として出力する。
【００８１】
切換制御部１３５は、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2と帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1との位相を比較し、その位相差ΔＴが一定の値ε以下となるまで待機する（Ｓ３）。
【００８２】
このとき、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに流れる電流は、図４（ｂ）の時刻ｔ０からｔ３の区間に示すように変化する。時刻ｔ０においてブラシレスモータがスタートされ、時刻ｔ３において位相差ΔＴが一定の値ε以下となる。ブラシレスモータの起動直後においては、永久磁石回転子１０３は回転していないため、大きな起動電流が固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに流れる。しかしながら、起動直後においては、駆動電圧Ｖ_Sは定格駆動電圧Ｖ₃よりも小さい値に設定されているため、起動時に固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに流れる電流の大きさは抑制される。永久磁石回転子１０３が加速されると、永久磁石回転子１０３の回転により固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗには逆起電圧が誘起され、永久磁石回転子１０３の回転速度の増加とともにその値は大きくなり、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに流れる電流は減少し、永久磁石回転子１０３の回転が一定の値に近づくとともに固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに流れる電流も一定の値に近づく。
【００８３】
永久磁石回転子１０３の回転が加速され、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2の位相に対して永久磁石回転子１０３の回転が同期するようになってくると、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2と帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1との位相差ΔＴは小さくなり、一定の値ε以下となる。ΔＴ＜εとなったとき、切換制御部１３５は転流制御部１３３の入力を強制同期信号生成部１３２から帰還同期信号生成部１３０へ切換え、帰還同期制御に切り換え、切換センサレス運転状態となる（Ｓ４）。帰還同期制御に切り換わると、転流制御部１３３は帰還同期信号生成部１３０から入力される帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1に基づき六相制御信号ＵＨ’、ＵＬ’、ＶＨ’、ＶＬ’、ＷＨ’、ＷＬ’を生成する。
【００８４】
次いで、駆動電圧切換部１３６はタイマ１３７に時間Ｔ１を設定し、タイマ１３７の計時を開始させる（Ｓ５）。その後、駆動電圧切換部１３６はタイマ１３７の計測時間ｔが時間Ｔ１に達するまで待機し（Ｓ６）、計測時間ｔが時間Ｔ１を越えたときに、駆動電圧切換部１３６は駆動電圧制御信号ＳＶを駆動電源１１７に出力し、駆動電源１１７の発生する駆動電圧Ｖ_Sを起動時駆動電圧Ｖ₁から中間駆動電圧Ｖ₂へ切り替える（Ｓ７）。ここで、中間駆動電圧Ｖ₂は、起動時駆動電圧Ｖ₁よりも大きく定格駆動電圧Ｖ₃よりも小さい値に設定される（図４（ａ）参照）。
【００８５】
このとき、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに流れる電流は駆動電圧Ｖ_Sの上昇により上昇するが、この時点では永久磁石回転子１０３は回転しているため、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗには誘起電圧が発生しており、これにより、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに流れる電流は抑制される（図４（ｂ）の時刻ｔ１参照）。
【００８６】
次に、駆動電圧切換部１３６はタイマ１３７に時間Ｔ２を設定し、タイマ１３７の計時を開始させる（Ｓ８）。その後、タイマ１３７の計測時間ｔが時間Ｔ２に達するまで待機し（Ｓ９）、計測時間ｔが時間Ｔ２を越えたときに、駆動電圧切換部１３６は駆動電圧制御信号ＳＶを駆動電源１１７に出力し、駆動電源１１７の発生する駆動電圧Ｖ_Sを中間駆動電圧Ｖ₂から定格駆動電圧Ｖ₃へ切り換え、定常センサレス運転状態となる（Ｓ１０）。
【００８７】
このときも、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに流れる電流は駆動電圧Ｖ_Sの上昇により上昇するが、この時点では永久磁石回転子１０３は定格の回転数で回転しているため、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗには誘起電圧が発生しており、これにより、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに流れる電流は抑制される（図４（ｂ）の時刻ｔ２参照）。
【００８８】
以上のような動作により、ブラシレスモータの起動時において、電圧が小さいためモータに対する負荷変動が起きにくいため、起動初期における起動時駆動電圧Ｖ₁が小さいために、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに流れる起動電流の増加は抑制され、脱調することが防止され、ブラシレスモータの起動を安定して行うことができる。
【００８９】
また、切換センサレス運転状態において、駆動電圧Ｖ_Sを起動時駆動電圧Ｖ₁から定格駆動電圧Ｖ₃に直接切り換えるのではなく、起動時駆動電圧Ｖ₁から中間駆動電圧Ｖ₂に切り換えた後に定格駆動電圧Ｖ₃に切り換えるため、駆動電圧Ｖ_Sの切り換え時に急激な駆動電圧の変化がなく、駆動電圧Ｖ_Sの切り換え時の固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗからの逆起電圧が抑制され、ブラシレスモータの脱調や電流値の急激な上昇が防止される。
【００９０】
なお、本実施の形態１では、切換センサレス運転状態において、起動時駆動電圧Ｖ₁から定格駆動電圧Ｖ₃まで２ステップの駆動電圧Ｖ_Sの切り換えにより定常センサレス運転状態に移行する構成としたが、切換センサレス運転状態における駆動電圧Ｖ_Sの切り換えステップ数は２ステップに限るものではなく、ブラシレスモータの出力、特性により、脱調や電流値の急激な上昇の発生しない適切なステップ数に設定することが望ましい。
【００９１】
また、本実施の形態１では、駆動電圧Ｖ_Sの切換えのタイミングは、設定時間（Ｔ１やＴ２）の経過により切り換を行う構成としたが、位相、電流等の状態を検出して行うような構成としてもよい。
【００９２】
また、本実施の形態１では、駆動電源１１７には可変電圧源により構成したが、駆動電圧の制御手段としては、ＰＷＭ制御による電力制御が可能な電源を使用してもよい。
【００９３】
（参考形態）
本参考形態において、ブラシレスモータの制御装置の装置構成は図１と同様であり、説明は省略する。
【００９４】
図６は本参考形態の制御部の機能ブロック図である。
【００９５】
図６において、１２１は制御部、１３０は帰還同期信号生成部、１３１は発信器、１３２は強制同期信号生成部、１３３は転流制御部、１３４は駆動ベース信号バッファ部、１３５は切換制御部、１３６は駆動電圧切換部、１３７はタイマ、Ｖ_Iは全電流検出電圧、ＳＶは駆動電圧制御信号、Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0はゼロクロス点検出信号、Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1は帰還同期制御信号、Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2は強制同期制御信号、ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ、ＵＨ’、ＵＬ’、ＶＨ’、ＶＬ’、ＷＨ’、ＷＬ’は六相制御信号であり、これらは図２と同様のものであるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９６】
１４０は帰還同期信号生成部１３０又は強制同期信号生成部１３２の発生する帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1又は強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2の切換タイミングを変化させることにより永久磁石回転子１０３の回転数の制御を行う回転数制御部である。
【００９７】
以上のように構成された本参考形態のブラシレスモータの制御装置において、以下、その制御方法について説明する。
【００９８】
図７は本参考形態のブラシレスモータの制御装置の動作を表すフローチャートであり、図８は図６の駆動電圧切換部の動作を表すフローチャートであり、図９（ａ）は本参考形態のブラシレスモータの制御装置の起動時における印加電圧の時間変化を示す図であり、図９（ｂ）は本参考形態のブラシレスモータの制御装置の起動時における電流値の時間変化を示す図である。
【００９９】
尚、本参考形態において、図１の各部の電圧波形は図５に示したものと同様であり、説明は省略する。
【０１００】
また、以下、本参考形態において、図９の、時刻ｔ０〜ｔ１の区間における制御状態を強制同期運転状態、時刻ｔ１〜ｔ３の区間における制御状態を切換センサレス運転状態、時刻ｔ３以降の区間における制御状態を定常センサレス運転状態と呼ぶこととする。
【０１０１】
ブラシレスモータの起動時において、駆動電圧切換部１３６は、駆動電圧制御信号ＳＶを駆動電源１１７に出力し、駆動電源１１７の出力する駆動電圧Ｖ_Sを定格駆動電圧Ｖ₃に設定する（Ｓ１１）。ここで、定格駆動電圧Ｖ₃とは、起動後十分に時間が経過してブラシレスモータが定常回転状態となったときにブラシレスモータに印加される電圧である。また、回転数制御部１４０は、強制同期信号生成部１３２の生成する強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2の切り換えのタイミングを永久磁石回転子１０３の回転数を起動時回転数Ｎ₁とするタイミングに設定する（Ｓ１２）。この状態で、転流制御部１３３は、強制同期信号生成部１３２の出力する強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2により六相制御信号ＵＨ’、ＵＬ’、ＶＨ’、ＶＬ’、ＷＨ’、ＷＬ’を生成して駆動ベース信号バッファ部１３４に出力し、駆動ベース信号バッファ部１３４はこれをうけて、ドライブ回路１０４のコミュテータ素子１０５〜１１０に六相制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを出力し（図５（ｄ）〜（ｉ）参照）、ブラシレスモータの強制同期制御を開始し強制同期運転状態となる（Ｓ１３）。このとき、強制同期信号生成部１３２は、強制的に決められた起動時回転数Ｎ₁に従って、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2を出力する。
【０１０２】
ここで、起動時回転数Ｎ₁は、巻線の仕様、ロータマグネットの磁力、ロータの重量に応じて、起動時に脱調の生じない回転数に設定される。
【０１０３】
次に、回転数制御部１４０は、タイマ１３７に切換時間Ｔ１を設定し、タイマ１３７の計時を開始させ（Ｓ１４）、タイマ１３７の計測時間ｔが切換時間Ｔ１に達するまで待機する（Ｓ１５）。この間、永久磁石回転子１０３の回転数が起動時回転数Ｎ₁に加速される。
【０１０４】
このとき、永久磁石回転子１０３の回転数は低いため、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに誘起される誘起電圧は低く、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗは大きな起動電流が流れる。これを防止するため、駆動電圧切換部１３６は図８に示したような動作を行う。
【０１０５】
駆動電圧切換部１３６は、まず、図７のステップＳ１１において、駆動電圧Ｖ_Sを定格駆動電圧Ｖ₃に設定した後、全電流検出抵抗Ｒ_Iの両端に発生する全電流検出電圧Ｖ_Iが全電流検出電圧制限値Ｖ_I(max)を越えたか否かを検出し（Ｓ２１）、Ｖ_I＞_VI(max)の場合、ブラシレスモータの駆動電流Ｉが駆動電流制限値Ｉ₂を越えたと判断し、駆動電圧Ｖ_SをΔＶ_Sだけ減少させ（Ｓ２２）、再び、ステップＳ２１の動作に戻る。ここで、ΔＶ_Sは、駆動電源１１７が電圧の変化を行うことが可能な刻み幅である。ステップＳ２１において、全電流検出電圧Ｖ_Iが全電流検出電圧制限値Ｖ_I(max)以下の場合、駆動電圧Ｖ_Sが定格電圧Ｖ₃より小さいか否かを検査し（Ｓ２３）、駆動電圧Ｖ_Sが定格電圧Ｖ₃より小さい場合、ブラシレスモータの駆動電流Ｉは駆動電流制限値Ｉ₂まで達しておらず且つ駆動電圧Ｖ_Sが定格駆動電圧Ｖ₃よりも低いと判断し、駆動電圧Ｖ_SをΔＶ_Sだけ増加させ（Ｓ２４）、ステップＳ２１の動作に戻る。また、ステップＳ２３において、駆動電圧Ｖ_Sが定格電圧Ｖ₃以上の場合、ステップＳ２１の動作に戻る。以上の動作を繰り返すことにより、駆動電圧切換部１３６は、固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに流す駆動電流Ｉを常に駆動電流制限値Ｉ₂以下に抑制する制御を行う。
【０１０６】
ブラシレスモータの永久磁石回転子１０３の回転数が上昇すると、永久磁石回転子１０３の回転により固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに誘起される誘起電圧が大きくなり、誘起電圧がゼロクロス点検出部１２０で検出可能な程度に大きくなると、コンパレータ１２０ｕ，１２０ｖ，１２０ｗは帰還同期信号生成部１３０に対してゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0の出力を開始する。帰還同期信号生成部１３０は、コンパレータ１２０ｕ，１２０ｖ，１２０ｗから入力されるゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0から誘起電圧によるゼロクロス点を抽出し、帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1として出力する。
【０１０７】
ステップＳ１４で計時が開始されたタイマ１３７の計測時間ｔが切換時間Ｔ１に達すると、回転数制御部１４０は、強制同期信号生成部１３２の生成する強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2の切り換えのタイミングを永久磁石回転子１０３の回転数を中間回転数Ｎ₂とするタイミングに設定し切換強制同期運転状態となる（Ｓ１６）。このとき、強制同期信号生成部１３２は、強制的に決められた中間回転数Ｎ₂に従って、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2を出力する。
【０１０８】
これにより、起動時回転数Ｎ₁にまで加速された永久磁石回転子１０３の回転数は更に中間回転数Ｎ₂まで加速される。切換制御部１３５は、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2と帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1との位相を比較し、その位相差ΔＴが一定の値ε以下となるまで待機する（Ｓ１７）。
【０１０９】
永久磁石回転子１０３の回転が加速され、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2の位相に対して永久磁石回転子１０３の回転が同期するようになってくると、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2と帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1との位相差ΔＴは小さくなり、一定の値ε以下となる。ΔＴ＜εとなったとき、切換制御部１３５は転流制御部１３３の入力を強制同期信号生成部１３２から帰還同期信号生成部１３０へ切換え、帰還同期制御に切り換え、切換センサレス運転状態となる（Ｓ１８）。帰還同期制御に切り換わると、転流制御部１３３は帰還同期信号生成部１３０から入力される帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1に基づき六相制御信号ＵＨ’、ＵＬ’、ＶＨ’、ＶＬ’、ＷＨ’、ＷＬ’を生成する。
【０１１０】
切換センサレス運転状態となると、回転数制御部１４０は、帰還同期信号生成部１３０がゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0から帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1を生成するときのタイミングを僅かずつ短くすることにより、時刻ｔ₂（切換強制同期運転状態から切換センサレス運転状態に切り換わった時刻）から時刻ｔ₃までの間に、永久磁石回転子１０３の回転数を僅かずつ変化させ、時刻ｔ₃において永久磁石回転子１０３の回転数を定常運転時の回転数（定格回転数）Ｎ₃として定常センサレス運転状態に移行する（Ｓ１９）。
【０１１１】
以上のような動作により、ブラシレスモータの起動時において、ブラシレスモータは定格回転数Ｎ₃よりも低い回転数Ｎ₁で起動されるため、起動初期においてはブラシレスモータの回転の負荷に対し大きい駆動電流で永久磁石回転子１０３を駆動することとなり、永久磁石回転子１０３を大きな磁力により拘束した状態で強制同期運転が行われるため、ブラシレスモータの負荷が変動しても回転数が変動することが抑止され、脱調のない安定した起動を行うことが可能となる。
【０１１２】
（実施の形態２）
図１０は本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの駆動制御装置の装置構成を示すブロック図である。
【０１１３】
図１０において、１０１はステータ、１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗは固定子巻線、１０３は永久磁石回転子、１０４はドライブ回路、１０５〜１１０はコミュテータ素子、１１１〜１１６はフリーホイーリングダイオード、１１７は駆動電源、１１８はバイパスコンデンサ、１１９Ｕ、１１９Ｌは中性電位生成抵抗、１２０はゼロクロス点検出部、１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗはコンパレータ、ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬは六相制御信号、ｉ_u、ｉ_v、ｉ_wは駆動電流、Ｖ_Nは中性電位、Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_Wは端子電圧、Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0はゼロクロス点検出信号であり、これらは図１と同様のものであるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１４】
１４１は電源電流の調節を行うパワートランジスタからなる駆動電流源、Ｑ₁〜Ｑ_mは電源１１７の電流値の切り換えを行うためのＮＰＮ型トランジスタである電流スイッチング素子、Ｄ₁〜Ｄ_mはカソード側において一定電圧を得るためのツェナーダイオード、Ｒ_s1〜Ｒ_smは電流源１７１のベース電圧を得るための降圧抵抗、Ｐ₁〜Ｐ_mは電流スイッチング素子Ｑ１〜Ｑｍのベース端子に抵抗器を介して接続された制御部１２１の電流切換端子である。
【０１１５】
電流源１７１はＰＮＰトランジスタで構成され、エミッタが電流源１７１の正極に接続され、コレクタがコミュテータ素子１０５〜１０７のエミッタ及び中性電位生成抵抗１１９ｕに接続されている。また、電流源１７１のベースには降圧抵抗Ｒ_s1〜Ｒ_smの一端が接続されており、降圧抵抗Ｒ_s1〜Ｒ_smの他端にはそれぞれツェナーダイオードＤ₁〜Ｄ_mのカソード側が接続されている。また、ツェナーダイオードＤ₁〜Ｄ_mのアノード側はそれぞれ電流スイッチング素子Ｑ₁〜Ｑ_mのコレクタ側に接続され、電流スイッチング素子Ｑ₁〜Ｑ_mのエミッタ側は抵抗器を介して制御部１２１に接続されている。ツェナーダイオードＤ_i（ｉ＝１，２，・・・，ｍ）は、インデックスｉの小さい順にそのツェナー電圧が小さくなるように設定されている。従って、制御部１２１は、電流切換端子Ｐ₁〜Ｐ_mのいずれか一つをＨＩＧＨ状態にすることで、その端子に接続された電流スイッチング素子Ｑ₁〜Ｑ_mのいずれか一つがオン状態となり、ツェナーダイオードＤ₁〜Ｄ_mの何れかにツェナー電流が流れ、駆動電流源１４１のベース端子に各ツェナー電圧に応じた電圧が加わり、これにより、ドライブ回路１０４に加わる駆動電流が制御される。
【０１１６】
図１１は図１０の制御部の機能ブロック図である。
【０１１７】
図１１において、１２１は制御部、Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0はゼロクロス点検出信号、ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬは六相制御信号、Ｐ₁〜Ｐ_mは電流切換端子であり、これらは図１０と同様のものである。また、１３０は帰還同期信号生成部、１３１は発信器、１３２は強制同期信号生成部、１３３は転流制御部、１３４は駆動ベース信号バッファ部、１３５は切換制御部、１３７はタイマであり、これらは図２と同様のものであり、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１８】
１４２は電流切換端子Ｐ₁〜Ｐ_mの何れか一つをＨＩＧＨ状態に切り換える駆動電流切換部である。
【０１１９】
以上のように構成された本実施の形態２のブラシレスモータの制御装置において、以下、その制御方法について説明する。
【０１２０】
図１２は実施の形態２のブラシレスモータの制御装置の動作を表すフローチャートである。
【０１２１】
尚、本実施の形態において、図１０の各部の電圧波形は図５に示したものと同様であり、説明は省略する。
【０１２２】
ブラシレスモータの起動時において、駆動電流切換部１４２は、電流切換端子Ｐ₁をＨＩＧＨ状態とし他の電流切換端子Ｐ₂〜Ｐ_mをＬＯＷ状態とすることで駆動電流Ｉ_Sを起動時駆動電流Ｉ₁に設定する（Ｓ３０）。このとき、起動時駆動電流Ｉ₁は、ブラシレスモータの定格駆動電流（起動後十分に時間が経過してブラシレスモータが定常回転状態となったときにブラシレスモータに流される電流）Ｉ₃よりも低い電流に設定される。次に、切換制御部１３５は、転流制御部１３３の入力を強制同期信号生成部１３２に設定し、この状態で、転流制御部１３３は、強制同期信号生成部１３２の出力する強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2により六相制御信号ＵＨ’、ＵＬ’、ＶＨ’、ＶＬ’、ＷＨ’、ＷＬ’を生成して駆動ベース信号バッファ部１３４に出力し、駆動ベース信号バッファ部１３４はこれをうけて、ドライブ回路１０４のコミュテータ素子１０５〜１１０に六相制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを出力し（図５（ｄ）〜（ｉ）参照）、ブラシレスモータの強制同期制御を開始し強制同期運転状態となる（Ｓ３１）。このとき、強制同期信号生成部１３２は、強制的に決められた起動周波数に従って、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2を出力する。
【０１２３】
ブラシレスモータの永久磁石回転子１０３の回転数が上昇すると、永久磁石回転子１０３の回転により固定子巻線１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに誘起される誘起電圧が大きくなり、誘起電圧がゼロクロス点検出部１２０で検出可能な程度に大きくなると、コンパレータ１２０ｕ，１２０ｖ，１２０ｗは帰還同期信号生成部１３０に対してゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0の出力を開始する（図５（ｊ）〜（ｌ）参照）。帰還同期信号生成部１３０は、コンパレータ１２０ｕ，１２０ｖ，１２０ｗから入力されるゼロクロス点検出信号Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0から誘起電圧によるゼロクロス点（図５（ａ）〜（ｃ）又は（ｊ）〜（ｌ）のＡで示す点）を抽出し、帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1として出力する。
【０１２４】
次に、切換制御部１３５は、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2と帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1との位相を比較し（Ｓ３２）、その位相差ΔＴが一定の値εより大きい場合にはステップＳ３２に戻る（Ｓ３３）。
【０１２５】
永久磁石回転子１０３の回転が加速され、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2の位相に対して永久磁石回転子１０３の回転が同期するようになってくると、強制同期制御信号Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2と帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1との位相差ΔＴは小さくなり、一定の値ε以下となる。ΔＴ＜εとなったとき、切換制御部１３５は転流制御部１３３の入力を強制同期信号生成部１３２から帰還同期信号生成部１３０へ切換え、帰還同期制御に切り換え、切換センサレス運転状態となる（Ｓ３４）。帰還同期制御に切り換わると、転流制御部１３３は帰還同期信号生成部１３０から入力される帰還同期制御信号Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1に基づき六相制御信号ＵＨ’、ＵＬ’、ＶＨ’、ＶＬ’、ＷＨ’、ＷＬ’を生成する。
【０１２６】
強制同期運転状態から切換センサレス運転状態に切り換わると、駆動電流切換部１４２は、タイマ１３７に待機時間Ｔ₁を設定し、タイマ１３７の計時を開始する（Ｓ３５）。その後、駆動電流切換部１４２はタイマ１３７の計測時間ｔが時間Ｔ₁に達するまで待機し（Ｓ３６）、計測時間ｔが時間Ｔ₁を越えたときに、駆動電流切換部１４２は電流切換端子Ｐ₁〜Ｐ_mのオンオフ状態を切り換え、駆動電流源１４１からドライブ回路１０４へ供給する駆動電流Ｉ_Sを起動時駆動電流Ｉ₁から中間駆動電流Ｉ₂へ切り替える（Ｓ３７）。ここで、中間駆動電流Ｉ₂は、起動時駆動電流Ｉ₁よりも大きく定格駆動電流Ｉ₃よりも小さい値に設定される。
【０１２７】
次に、駆動電流切換部１４２はタイマ１３７に時間Ｔ₂を設定し、タイマ１３７の計時を開始させる（Ｓ３８）。その後、タイマ１３７の計測時間ｔが時間Ｔ₂に達するまで待機し（Ｓ３９）、計測時間ｔが時間Ｔ₂を越えたときに、駆動電流切換部１４２は電流切換端子Ｐ₁〜Ｐ_mのオンオフ状態を切り換え、駆動電流源１４１がドライブ回路１０４に供給する駆動電流Ｉ_Sを中間駆動電流Ｉ₂から定格駆動電流Ｉ₃へ切り換え、定常センサレス運転状態となる（Ｓ４０）。
【０１２８】
以上のような動作により、回転数が低く負荷変動の少ない状態において、電流を低く制限した状態で強制同期制御から帰還同期制御に切り換えることにより、起動初期における起動電流が抑制され、低い電流で運転するためブラシレスモータの負荷変動が起こりにくくブラシレスモータが脱調することが防止される。
【０１２９】
（実施の形態３）
図１３は本発明の実施の形態３の自吸式ポンプの要部断面図であり、図１４（ａ）は実施の形態３の自吸式ポンプの呼び水が張られた状態を表す図であり、図１４（ｂ）は実施の形態３の自吸式ポンプの自吸運転状態を表す図であり、図１４（ｃ）は実施の形態３の自吸式ポンプの通水運転状態を表す図である。
【０１３０】
図１３及び図１４において、２００は自吸式ポンプ、２０１は自吸式ポンプ２００のケーシング、２０２はケーシング２０１の上部に開口する吸引口２０２ａに連通して配設された吸引管、２０３は吸引管２０２と並んでケーシング２０１の上部に開口する吐出口２０３ａに連通する吐出管、２０４はケーシング２０１内に形設され上部に吸引口２０２ａが開口する吸水室、２０５はケーシング２０１内上部に吸水室２０４と並べて形設された気液分離室、２０６はケーシング２０１内の気液分離室２０５の下部に吸水室２０４と並べて形設された加圧室、２０７は気液分離室２０５と加圧室２０６とを隔離する加圧室上部隔壁、２０７ａは加圧室上部隔壁２０７の中央に貫通しコミュテータ素子１０５と加圧室２０６とを連通する加圧室吐出口、２０８は加圧室２０６と還流路２０８との間に形設され気液分離室２０５と加圧室２０６側部とを連通する還流路、２０８ａは還流路２０８側部に開口し還流路２０８と加圧室２０６とを連通する還流口、２０９は吸水室２０４と気液分離室２０５及び還流路２０８とを隔離する吸水室側部隔壁、２０９ａは吸水室側部隔壁２０９に開口し吸水室２０４と加圧室２０６とを連通する吸水室側壁吸水口、２１０は吸水室２０４と逆側の加圧室２０６の側部のケーシング２０１内に形設されたブラシレスモータ収納部、２１１はブラシレスモータ収納部２１０内に形設されたロータ収納室、２１２はブラシレスモータ収納部２１０内のロータ収納室２１１の外側に周設されたステータ、２１３はロータ収納室２１１内に回転自在に軸支されたブラシレスモータのロータ、２１４はロータ２１３の回転軸、２１５は加圧室２０６に対向するロータ収納室２１１の側部中央に配設された回転軸２１４の軸受、２１６は吸水室側壁吸水口２０９ａの中央に軸受２１５と対向して配設され吸水室側部隔壁２０９に支持された回転軸２１４の軸受、２１７はロータ収納室２１１内に配設され回転軸２１４により軸支されたロータ２１３の永久磁石回転子、２１８は加圧室２０６内に配設され回転軸２１４に軸支された羽根車、２１９は加圧室２０６内でケーシング２０１に固定され羽根車２１８を収納する羽根車収納ケース、２１９ａは羽根車収納ケース２１９側部の吸水室側壁吸水口２０９ａに対向する側に開口した羽根車吸水口、２１９ｂは羽根車収納ケース２１９の外周部に開口する羽根車吐出口、２２０はブラシレスモータ収納部２１０内のロータ収納室２１１の外側の側部に配設されたブラシレスモータの動作を制御する制御装置である。
【０１３１】
制御装置２２０は実施の形態１乃至３の何れか一のブラシレスモータの制御装置が使用される。
【０１３２】
以上のように構成された本実施の形態３の自吸式ポンプについて、以下その動作を説明する。
【０１３３】
まず、自吸式ポンプ２００の起動前において、呼び水が張られた状態では、吸水室２０４，気液分離室２０５，加圧室２０６，還流路２０８は水で満たされた状態にある（図１４（ａ）参照）。この状態においてステータ２１２に駆動電流を通電し、ロータ２１３を回転させると、羽根車２１８の回転により吸水室２０４内の水は吸水室側壁吸水口２０９ａ，羽根車吸水口２１９ａを通して吸引され、加圧室２０６内へ吐出される。加圧室２０６内の水は、加圧室吐出口２０７ａを通して気液分離室２０５へ流出し、気液分離室２０５内の水は、還流路２０８，還流口２０８ａを通して再び加圧室２０６内へ還流される。これにより、吸水室２０４と気液分離室２０５との間に差圧が生じ、吸水室２０４内の水位は下降し、気液分離室２０５内の水位は上昇する。吸水室２０４内の水位が吸水室側壁吸水口２０９ａ付近まで下降すると（図１４（ｂ）参照）、吸水室２０４の上部の空気は、吸水室側壁吸水口２０９ａから吸引され、水と気泡が混合した状態で羽根車吸水口２１９ａから吸引され加圧室２０６，加圧室吐出口２０７ａを通して気液分離室２０５へ送られる。この状態を自吸運転状態と呼ぶ。気液分離室２０５に送られた気泡の混合した水は、気液分離室２０５ａ内において、気泡は吐出管２０３を通過して上方へ上昇し、水は還流路２０８，還流口２０８ａを通して加圧室２０６へ還流され、気液分離される。これにより、吸水室２０４及び吸引管２０２内の空気は吐出管２０３へ送られ、空気抜きが行われる。吸引管２０２が貯水槽に連接されている場合、吸引管２０２内の空気が抜かれることで、その負圧により、貯水槽から吸引管２０２を通して吸水室２０４内へ水が吸引され、最終的に、吸引管２０２から吐出管２０３へ送水されるようになり、通水運転状態となる（図１４（ｃ）参照）。
【０１３４】
図１５は自吸式ポンプの起動時のポンプ回転数と駆動電流との関係を表す図である。
【０１３５】
図１５において、時刻ｔ₀において自吸式ポンプが起動され、時刻ｔ₁において自吸運転状態に移行する。その後、自吸運転状態で自吸式ポンプは運転され、時刻ｔ₂において吸引管２０２から吸水室２０４内に水が送り込まれるようになり、通水運転状態に移行する。
【０１３６】
自吸運転状態においては、図１４（ｂ）に示したように、自吸式ポンプ２００は気泡の混合した液体を循環させ、吸引管２０２から空気を吸引するため、自吸式ポンプ２００に加わる負荷は小さい。また、吸水室２０４と気液分離室２０５との間で圧力差を作り吸水室２０４内から空気を抜き取る必要があるため、高速で自吸式ポンプ２００を回転させる必要がある。従って、自吸式ポンプ２００の回転数は大きく、それに伴いステータ２１２に発生する逆起電圧も大きく、ステータの固定子巻線に流れる電流は小さくなる。
【０１３７】
時刻ｔ₁において自吸運転状態に移行した後、時間が経過するにつれ、吸水室２０４内の空気は吐出管２０３から排出され吸水室２０４内の気圧が低下するため、僅かずつ自吸式ポンプ２００に加わる負荷が大きくなり、それに伴って、自吸式ポンプ２００の回転数も僅かずつ低下する。
【０１３８】
時刻ｔ₂において、吸引管２０２から吸水室２０４内への水の流入が始まり、自吸運転状態から通水運転状態へ移行する。これに伴い、自吸式ポンプ２００に加わる負荷は急激に増加し、回転数は減少し、駆動電流は増加する。
【０１３９】
このように、自吸式ポンプ２００においては、自吸式ポンプ２００のケーシング内の水の水量や自吸式ポンプ２００の運転状態により、自吸式ポンプ２００に加わる負荷が大きく変化する。従って、自吸式ポンプ２００起動時において、自吸式ポンプ２００に加わる負荷は、そのときの状態（例えば、（１）ケーシング２０１内に水があり吸引管２０２，吐出管２０３内に水がない状態、（２）ケーシング２０１内に水があり吸引管２０２，吐出管２０３内に水がある状態、（３）ケーシング２０１内に水が少量あり吸引管２０２，吐出管２０３内に水がない状態、等）や配管の長さ、配管の引き回し、呼び水の量、水落の状態等により大きく変化するため、センサレス運転で行う場合に脱調が生じやすくなる。
【０１４０】
本実施の形態３の自吸式ポンプ２００は、実施の形態１，２または参考形態の何れか一のブラシレスモータの制御装置２２０を備えており、上記起動時の負荷の変動に対し、強制同期制御によるから帰還同期制御による運転（センサレス運転）へ、安定して制御の切り換えが可能となる。
【０１４１】
例えば、制御装置２２０として実施の形態１に記載のブラシレスモータの制御装置を用いた場合、起動時における駆動電圧Ｖ_Sは図４（ａ）に示したようになる。このとき、起動時の駆動電圧Ｖ₁は自吸式ポンプ２００が自吸能力を持たない電圧に設定される。ここで、「自吸能力を持たない駆動電圧」とは、その駆動電圧で自吸式ポンプ２００を駆動した場合に、自吸式ポンプ２００の吸引が弱く吸水室２０４内の水位が、図１４（ｂ）に示したような、軸受２１６の位置まで下降した状態まで達しない程度の駆動電圧のことをいう。これにより、エアーの排出能力（自吸能力）がないためポンプに水が流れずブラシレスモータの負荷変動が発生しないため、自吸運転状態での負荷変動により駆動電流の増加や脱調が生じることが防止され、強制同期制御から帰還同期制御への安定した制御の切り換えを行うことが可能となる。
【０１４２】
また、制御装置２２０として参考形態に記載のブラシレスモータの制御装置を用いた場合、起動時における回転数Ｎは図９（ａ）に示したようになる。このとき、起動時の回転数Ｎ1，Ｎ2は、自吸式ポンプ２００が自吸能力を持たない回転数に設定される。ここで、「自吸能力を持たない回転数」とは、その回転数で自吸式ポンプ２００を駆動した場合に、自吸式ポンプ２００の吸引が弱く吸水室２０４内の水位が、図１４（ｂ）に示したような、軸受２１６の位置まで下降した状態まで達しない程度の回転数のことをいう。これにより、回転負荷に対して大きな駆動電流で永久磁石回転子２１７を駆動することとなり、永久磁石回転子２１７を大きな磁力により拘束した状態で強制同期運転が行われるため、ブラシレスモータの負荷が変動しても回転数が変動することが抑止され、自吸運転状態での負荷変動により脱調が生じることが防止され、強制同期制御から帰還同期制御への安定した制御の切り換えを行うことが可能となる。
【０１４３】
また、制御装置２２０として実施の形態２に記載のブラシレスモータの制御装置を用いた場合、起動時の駆動電流Ｉ₁は、自吸式ポンプ２００が自吸能力を持たない駆動電流に設定される。ここで、「自吸能力を持たない駆動電流」とは、その駆動電流で自吸式ポンプ２００を駆動した場合に、自吸式ポンプ２００の吸引が弱く吸水室２０４内の水位が、図１４（ｂ）に示したような、軸受２１６の位置まで下降した状態まで達しない程度の駆動電流のことをいう。これにより、起動時の自吸式ポンプ２００の各状態における負荷変動により駆動電流の増加や脱調が生じることが防止され、強制同期制御から帰還同期制御への安定した制御の切り換えを行うことが可能となる。
【０１４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のブラシレスモータの制御装置によれば以下のような有利な効果が得られる。
【０１４５】
請求項１に記載の発明によれば、
（１）ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わる時において駆動電圧が低い値に設定されているため、切り換え時における駆動電流の増加やブラシレスモータの脱調を防止することが可能なブラシレスモータの制御装置を提供することができる。
【０１４６】
（２）起動時の駆動電圧が低いため、ブラシレスモータの起動時において、永久磁石回転子が回転し始めた時に固定子巻線に流れる起動電流の大きさを抑制することが可能なブラシレスモータの制御装置を提供することができる。
【０１４７】
請求項２に記載の発明によれば、駆動電圧の切り換え時に固定子巻線に発生する逆起電圧が抑制され、ドライブ回路等の電気部品の耐電圧の低いものを使用することが可能なブラシレスモータの制御装置を提供することができる。
【０１４９】
請求項３に記載の発明によれば、
（１）ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わる時において駆動電流が低い値に設定されているため、切り換え時における駆動電流の増加やブラシレスモータの脱調を防止することが可能なブラシレスモータの制御装置を提供することができる。
【０１５０】
（２）起動時の駆動電流が低いため、ブラシレスモータの起動時において、永久磁石回転子が回転し始めた時に固定子巻線に流れる起動電流の大きさを抑制することが可能なブラシレスモータの制御装置を提供することができる。
【０１５１】
また、本発明のブラシレスモータの制御方法によれば以下のような有利な効果が得られる。
【０１５２】
請求項４に記載の発明によれば、
（１）ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わる時において駆動電圧が低い値に設定されているため、切り換え時における駆動電流の増加やブラシレスモータの脱調を防止することが可能なブラシレスモータの制御方法を提供することができる。
【０１５３】
（２）起動時の駆動電圧が低いため、ブラシレスモータの起動時において、永久磁石回転子が回転し始めた時に固定子巻線に流れる起動電流の大きさを抑制することが可能なブラシレスモータの制御方法を提供することができる。
【０１５５】
請求項５に記載の発明によれば、
（１）ブラシレスモータの制御が強制同期制御から帰還同期制御に切り換わる時において駆動電流が低い値に設定されているため、切り換え時における駆動電流の増加やブラシレスモータの脱調を防止することが可能なブラシレスモータの制御方法を提供することができる。
【０１５６】
（２）起動時の駆動電流が低いため、ブラシレスモータの起動時において、永久磁石回転子が回転し始めた時に固定子巻線に流れる起動電流の大きさを抑制することが可能なブラシレスモータの制御方法を提供することができる。
【０１５７】
また、本発明の自吸式ポンプによれば以下のような有利な効果が得られる。
【０１５８】
請求項６に記載の発明によれば、自吸運転状態となる駆動電圧より低い駆動電圧で起動することで、自吸時の負荷変動による駆動電流の増加や脱調のない安定した制御の切り換えを行うことが可能な自吸式ポンプを提供することができる。
【０１６１】
請求項７に記載の発明によれば、自吸運転状態となる駆動電流より低い駆動電流で起動することで、自吸時の負荷変動による駆動電流の増加や脱調のない安定した制御の切り換えを行うことが可能な自吸式ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの制御装置の装置構成を示すブロック図
【図２】図１の制御部の機能ブロック図
【図３】実施の形態１のブラシレスモータの制御装置の動作を示すフローチャート
【図４】（ａ）実施の形態１のブラシレスモータの制御装置の起動時における印加電圧の時間変化を示す図
（ｂ）実施の形態１のブラシレスモータの制御装置の起動時における電流値の時間変化を示す図
【図５】図１の各部の電圧波形を示す図
【図６】参考形態の制御部の機能ブロック図
【図７】参考形態のブラシレスモータの制御装置の動作を表すフローチャート
【図８】図６の駆動電圧切換部の動作を表すフローチャート
【図９】（ａ）参考形態のブラシレスモータの制御装置の起動時における印加電圧の時間変化を示す図
（ｂ）参考形態のブラシレスモータの制御装置の起動時における電流値の時間変化を示す図
【図１０】本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの駆動制御装置の装置構成を示すブロック図
【図１１】図１０の制御部の機能ブロック図
【図１２】実施の形態２のブラシレスモータの制御装置の動作を表すフローチャート
【図１３】本発明の実施の形態３の自吸式ポンプの要部断面図
【図１４】（ａ）実施の形態３の自吸式ポンプの呼び水が張られた状態を表す図
（ｂ）実施の形態３の自吸式ポンプの自吸運転状態を表す図
（ｃ）実施の形態３の自吸式ポンプの通水運転状態を表す図
【図１５】自吸式ポンプの起動時のポンプ回転数と駆動電流との関係を表す図
【図１６】（ａ）イ号公報に開示のブラシレスモータの制御装置の起動時の強制同期信号と帰還同期信号との位相関係を表す図
（ｂ）イ号公報に開示のブラシレスモータの制御装置の制御の切り換え時における強制同期信号と帰還同期信号との位相関係を表す図
【符号の説明】
１０１ステータ
１０２ｕ、１０２ｖ、１０２ｗ固定子巻線
１０３永久磁石回転子
１０４ドライブ回路
１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０コミュテータ素子
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６フリーホイーリングダイオード
１１７駆動電源
１１８バイパスコンデンサ
１１９Ｕ、１１９Ｌ中性電位生成抵抗
１２０ゼロクロス点検出部
１２０ｕ、１２０ｖ、１２０ｗコンパレータ
１２１制御部
１３０帰還同期信号生成部
１３１発信器
１３２強制同期信号生成部
１３３転流制御部
１３４駆動ベース信号バッファ部
１３５切換制御部
１３６駆動電圧切換部
１３７タイマ
１４０回転数制御部
１４１駆動電流源
１４２駆動電流切換部
２００自吸式ポンプ
２０１ケーシング
２０２吸引管
２０２ａ吸引口
２０３吐出管
２０３ａ吐出口
２０４吸水室
２０５気液分離室
２０６加圧室
２０７加圧室上部隔壁
２０７ａ加圧室吐出口
２０８還流路
２０８ａ還流口
２０９吸水室側部隔壁
２０９ａ吸水室側壁吸水口
２１０ブラシレスモータ収納部
２１１ロータ収納室
２１２ステータ
２１３ロータ
２１４回転軸
２１５軸受
２１６軸受
２１７永久磁石回転子
２１８羽根車
２１９羽根車収納ケース
２１９ａ羽根車吸水口
２１９ｂ羽根車吐出口
２２０制御装置
Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ_mツェナーダイオード
Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ_m電流切換端子
Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ_m電流スイッチング素子
Ｒ₁全電流検出抵抗
Ｒ_S1，Ｒ_S2，Ｒ_Sm 降圧抵抗
Ｖ_N中性電位
Ｖ_U、Ｖ_V、Ｖ_W駆動端子電圧
Ｖ_I全電流検出電圧
ＳＶ駆動電圧制御信号
Ｖ_U0、Ｖ_V0、Ｖ_W0 ゼロクロス点検出信号
Ｖ_U1、Ｖ_V1、Ｖ_W1 帰還同期制御信号
Ｖ_U2、Ｖ_V2、Ｖ_W2 強制同期制御信号
Ｖ_S駆動電圧
Ｖ₁起動時駆動電圧
Ｖ₂中間駆動電圧
Ｖ₃定格駆動電圧
ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ、ＵＨ’、ＵＬ’、ＶＨ’、ＶＬ’、ＷＨ’、ＷＬ’ 六相制御信号
ｉ_u、ｉ_v、ｉ_w駆動電流[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensorless control brushless motor that detects a magnetic pole position of a permanent magnet rotor by detecting an induced voltage induced in a stator winding, from forced synchronous control at startup to sensorless control (feedback synchronous control). The present invention relates to a brushless motor control device and control method for performing control at the time of switching, and a self-priming pump using the control device.
[0002]
[Prior art]
As a conventional brushless motor control device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-219784 (hereinafter referred to as “a”) discloses a commutation timing signal and forced synchronization derived from a position detection signal based on an induced voltage of a stator winding. A brushless motor control device that switches from forced synchronous control to feedback synchronous control (sensorless control) when a phase difference from a signal continues for a certain period in a specific state is disclosed.
[0003]
Hereinafter, the control method in the control apparatus of the brushless motor disclosed in the gazette will be described.
[0004]
FIG. 16 (a) is a diagram showing the phase relationship between the forced synchronization signal and the feedback synchronization signal at the start-up of the brushless motor control device disclosed in Japanese Patent Publication No. 1 (A), and FIG. It is a figure showing the phase relationship of a forced synchronizing signal and a feedback synchronizing signal at the time of control switching of the control apparatus of a brushless motor.
[0005]
In FIG. 16, 301 is a commutation timing signal (feedback synchronization signal) derived from a position detection signal based on a voltage induced in the stator winding, 302 is a forced synchronization signal forcibly output at startup, and 303 is feedback. This is the phase difference between the synchronization signal 301 and the forced synchronization signal 302.
[0006]
In the control device for a brushless motor disclosed in the Gazette, the phase difference between the commutation timing signal 301 derived from the position detection signal based on the zero-crossing point of the voltage induced in the stator winding and the forced synchronization signal 302 for starting. By eliminating 303 and switching from the forced synchronous operation of the activation to the steady sensorless operation, it is possible to realize a stable sensorless drive from the activation for driving an air blower or the like with little load fluctuation.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional brushless motor control device has the following problems.
[0008]
At present, the startup method for switching from the forced synchronous operation of startup described above to steady sensorless operation is a method of commutation according to a forced synchronization signal and switching to steady sensorless operation without phase difference. When used in a device with load fluctuations, the phase difference may not disappear when switching from forced synchronous operation to steady sensorless operation. In such a case, switching to steady sensorless operation cannot be performed.
[0009]
Further, even when the phase difference disappears and the operation is switched to the sensorless operation, there is a problem that the step-out may occur at the time of switching due to a back electromotive force generated due to a sudden load fluctuation or a sudden voltage change.
[0010]
Further, in the case of a self-priming pump driven by a brushless motor that is sensorlessly driven, the pump load at the initial stage of operation varies depending on the amount of water remaining in the pump, so that it is difficult to drive sensorlessly. For this reason, a pump driven by a brushless motor generally uses a method of detecting the position by a hall sensor. However, since the position where the hall sensor is arranged is limited, sensorless driving is required for downsizing and cost reduction. A self-priming pump was desired.
[0011]
The present invention solves the above-mentioned problem, and even when used in a device having a load fluctuation at the beginning of startup, it is possible to stably switch from forced synchronous operation to steady sensorless operation, and sudden load fluctuation Another object of the present invention is to provide a brushless motor control device in which step-out due to counter electromotive force generated due to voltage change is prevented.
[0012]
In addition, the present invention solves the above-mentioned problem, and even when used in a device having a load fluctuation in the initial stage of startup, it is possible to stably switch from forced synchronous operation to steady sensorless operation, and abrupt load It is an object of the present invention to provide a brushless motor control method capable of preventing a step-out due to a back electromotive force generated due to fluctuation or voltage change.
[0013]
In addition, the present invention solves the above-described problems, and is capable of stably switching from forced synchronous operation to steady sensorless operation even when there is a load fluctuation in the self-priming operation state at the initial stage of startup. An object is to provide a pump.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a brushless motor control device according to the present invention includes a multi-phase stator winding that generates a driving magnetic field, and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator winding. By detecting the induced voltage induced in the stator winding by the rotation of the permanent magnet rotor in the brushless motor equipped with , Drive control of brushless motor without sensor After a sufficient amount of time has elapsed since startup, put the brushless motor into a steady rotation state. Control device for brushless motor that generates drive current to flow through each stator winding Apply drive voltage according to input voltage to brushless motor Drive circuit and drive circuit can be changed freely Input voltage The Applied Based on the zero cross point, a driving power source for driving, a forced synchronous control signal generating unit for generating a forced synchronous control signal, a zero cross point detecting unit for detecting a zero cross point where the terminal voltage of each stator winding crosses a neutral potential, and The feedback synchronization control signal generation unit that generates the feedback synchronization control signal and the brushless motor is activated by the forced synchronization control by the forced synchronization control signal, and the phase difference between the forced synchronization control signal and the feedback synchronization control signal becomes a predetermined value or less. A switching control unit for switching the brushless motor to feedback synchronization control by a feedback synchronization control signal, The voltage applied to the brushless motor when the brushless motor is in a steady rotation state is the rated drive voltage, Drive voltage lower than rated drive voltage Adjust the input voltage by controlling the drive power supply so that the voltage Start brushless motor with voltage , After the brushless motor control is switched to feedback synchronous control, the drive voltage is switched to the rated drive voltage. To control the drive power supply and adjust the input voltage And a drive voltage switching unit.
[0015]
With this configuration, it is possible to stably switch from forced synchronous operation to steady sensorless operation even when used in equipment with load fluctuations at the beginning of startup, and the reverse caused by sudden load fluctuations or voltage changes. It is possible to provide a control device for a brushless motor in which step-out due to electromotive force is prevented.
[0016]
The brushless motor control method of the present invention is a brushless comprising a plurality of phases of stator windings that generate a driving magnetic field, and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator windings. By detecting the induced voltage induced in the stator winding by the rotation of the permanent magnet rotor in the motor , Drive control of brushless motor without sensor After a sufficient amount of time has elapsed since startup, put the brushless motor into a steady rotation state. A method for controlling a brushless motor, The voltage applied to the brushless motor when the brushless motor is in a steady rotation state is the rated drive voltage, and the drive voltage of the brushless motor is Lower than rated drive voltage A drive current that flows through each stator winding is generated so as to be a voltage, and an input voltage of the drive circuit that applies a drive voltage corresponding to the input voltage to the brushless motor is controlled, and the low The brushless motor is started by the forced synchronous control by the forced synchronous control signal, and the zero cross point where the induced voltage generated in the stator winding crosses the neutral potential by the rotation of the permanent magnet rotor is detected. A feedback synchronization control signal is generated, and when the phase difference between the forced synchronization control signal and the feedback synchronization control signal becomes a predetermined value or less, the brushless motor is switched to feedback synchronization control by the feedback synchronization control signal, and the control of the brushless motor is fed back. Switch the drive voltage to the rated drive voltage after switching to synchronous control To control the input voltage Consists of composition.
[0017]
With this configuration, it is possible to stably switch from forced synchronous operation to steady sensorless operation even when used in equipment with load fluctuations at the beginning of startup, and back electromotive force that occurs due to sudden load fluctuations or voltage changes. It is possible to provide a brushless motor control method capable of preventing step-out due to electric power.
[0018]
The self-priming pump of the present invention includes a multi-phase stator winding that generates a driving magnetic field, and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator winding. A brushless motor that is driven and controlled without a sensor by detecting an induced voltage induced in a stator winding by rotation of a magnet rotor, and a brushless motor control device according to claim 1 or 2, The voltage switching unit adjusts the drive voltage until the switching control unit switches from forced synchronous control to feedback synchronous control. , Enters self-priming mode When Lower than drive voltage Voltage It consists of the structure which performs the control which is set to.
[0019]
With this configuration, it is possible to provide a self-priming pump capable of stably switching from forced synchronous operation to steady sensorless operation even when there is a load fluctuation in the self-priming operation state at the initial start-up.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to achieve this object, a brushless motor control device according to claim 1 of the present invention is driven by a plurality of phases of stator windings for generating a driving magnetic field and a driving magnetic field generated by the stator windings. By detecting an induced voltage induced in the stator winding by rotation of the permanent magnet rotor in a brushless motor having a permanent magnet rotor , Drive control of brushless motor without sensor After a sufficient amount of time has elapsed since startup, put the brushless motor into a steady rotation state. Control device for brushless motor that generates drive current to flow through each stator winding Apply drive voltage according to input voltage to brushless motor Drive circuit and drive circuit can be changed freely Input voltage The Applied Based on the zero cross point, a driving power source for driving, a forced synchronous control signal generating unit for generating a forced synchronous control signal, a zero cross point detecting unit for detecting a zero cross point where the terminal voltage of each stator winding crosses a neutral potential, and The feedback synchronization control signal generation unit that generates the feedback synchronization control signal and the brushless motor is activated by the forced synchronization control by the forced synchronization control signal, and the phase difference between the forced synchronization control signal and the feedback synchronization control signal becomes a predetermined value or less. A switching control unit for switching the brushless motor to feedback synchronization control by a feedback synchronization control signal, The voltage applied to the brushless motor when the brushless motor is in a steady rotation state is the rated drive voltage, Drive voltage lower than rated drive voltage Adjust the input voltage by controlling the drive power supply so that the voltage Start brushless motor with voltage , After the brushless motor control is switched to feedback synchronous control, the drive voltage is switched to the rated drive voltage. To control the drive power supply and adjust the input voltage And a drive voltage switching unit, and this configuration provides the following effects.
[0021]
(1) At the time of starting the brushless motor, the drive voltage switching unit sets the drive voltage to a voltage lower than the rated drive voltage. The drive circuit switches the drive current flowing through the stator winding based on the forced synchronization control signal generated by the forced synchronization control signal generation unit, whereby the brushless motor is forcedly controlled and started. When the rotation of the permanent magnet rotor is accelerated and exceeds a certain number of rotations, an induced voltage is generated in the stator winding due to the rotation of the permanent magnet rotor, and is generated at the terminal of the stator winding. The zero cross point detection unit detects the zero cross point by comparing the induced voltage with a neutral potential. The feedback synchronization control signal generation unit generates a feedback synchronization control signal for switching the drive current that the drive circuit passes through the stator winding based on the zero cross point. The switching control unit compares the phase difference between the forced synchronization control signal and the feedback synchronization control signal, and switches the drive current that the drive circuit passes through the stator winding when the phase difference becomes a predetermined value or less. The control is switched from the control by the forced synchronization control signal to the control by the feedback synchronization control signal, and the control of the brushless motor is switched to the feedback synchronization control. The drive voltage switching unit switches the drive voltage to the rated drive voltage after the control of the brushless motor is switched from the forced synchronous control to the feedback synchronous control.
[0022]
(2) Since the drive voltage is set to a low value when the control of the brushless motor is switched from the forced synchronous control to the feedback synchronous control, an increase in the drive current at the time of switching and the step-out of the brushless motor are prevented. Is possible.
[0023]
(3) Since the driving voltage at the time of starting is low, it is possible to suppress the magnitude of the starting current flowing through the stator winding when the permanent magnet rotor starts to rotate at the time of starting the brushless motor.
[0024]
Here, the brushless motor is a sensorless type of 2-phase, 3-phase, 5-phase, 7-phase, or the like. Further, a star-connected bipolar drive brushless motor, a delta connection bipolar drive brushless motor, a unipolar drive brushless motor, or the like is used.
[0025]
As the drive circuit, a circuit for switching the phase of the drive current flowing through the stator winding by a commutator element including a switching element such as a bipolar transistor or a MOS transistor is used.
[0026]
As the driving power source, a variable power source such as a switching power source or a transformer tap switching power source is used. Further, a power source that performs power control by PWM control may be used.
[0027]
In addition, the neutral potential is the terminal voltage generated at both terminals of the stator winding when current flows in the direction of the stator winding and the opposite ends of the stator winding when current flows in the opposite direction. This is a potential intermediate between the terminal voltage generated at the terminal.
[0028]
The rated drive voltage is a drive voltage of the brushless motor when a steady rotation state is finally reached after a sufficient time has elapsed after starting the brushless motor, and is a voltage determined by the rated output of the brushless motor.
[0029]
The switching of the drive voltage to the rated drive voltage after the brushless motor control is switched from the forced synchronous control to the feedback synchronous control is preferably configured to be performed after a certain time has elapsed after switching to the feedback synchronous control. . This is because, even when the control state becomes unstable due to a slight phase shift at the time of switching to the feedback synchronous control, it can be stabilized by allowing a sufficient time until it becomes stable. Further, the switching timing of the driving voltage to the rated driving voltage may be determined by determining the timing by detecting the amount of phase shift, the current stability, and the like.
[0030]
Further, the switching of the drive voltage to the rated drive voltage after switching to the feedback synchronous control is increased by one or a plurality of steps or continuously. When increasing by multiple steps, the number of switching steps until the drive voltage is switched from the starting voltage to the final rated drive voltage will not cause step-out or a sudden increase in current value due to the output and characteristics of the brushless motor. It is desirable to set an appropriate number of steps.
[0031]
The invention described in claim 2 is the brushless motor control device according to claim 1, wherein the drive voltage switching unit changes the drive voltage after the control of the brushless motor is switched from forced synchronous control to feedback synchronous control. The configuration is such that the rated drive voltage is raised for a predetermined time, and this configuration provides the following effects.
[0032]
(1) The back electromotive voltage generated in the stator winding when the drive voltage is switched is suppressed, and it is possible to use a low withstand voltage of an electrical component such as a drive circuit.
[0033]
Here, as a means for increasing the drive voltage to the rated drive voltage in a predetermined time after the control of the brushless motor is switched from the forced synchronous control to the feedback synchronous control, the drive voltage is gradually increased to the rated drive voltage in a predetermined time. Means for increasing or means for continuously increasing the drive voltage within a predetermined time are used.
[0034]
The predetermined time is a time during which the back electromotive voltage generated in the stator winding can be sufficiently suppressed by raising the drive voltage to the rated voltage, and the inductance of the stator winding and the motor It is determined by the magnitude of the current flowing through.
[0035]
Reference example 1 The brushless motor control device of the present invention is a permanent magnet in a brushless motor comprising a plurality of stator windings that generate a driving magnetic field and a permanent magnet rotor that is driven to rotate by the driving magnetic field generated by the stator winding. A control device for a brushless motor that controls driving of a brushless motor sensorlessly by detecting an induced voltage induced in the stator winding by the rotation of the rotor, and a drive that generates a driving current that flows through each stator winding A circuit, a forced synchronization control signal generation unit that generates a forced synchronization control signal, a zero cross point detection unit that detects a zero cross point where the terminal voltage of each stator winding crosses a neutral potential, and feedback synchronization based on the zero cross point A feedback synchronization control signal generation unit that generates a control signal, and a brushless motor that is activated by forced synchronization control using a forced synchronization control signal. A switching control unit that switches the brushless motor to feedback synchronous control by the feedback synchronization control signal when the phase difference from the feedback synchronization control signal becomes a predetermined value or less, and the rotational speed of the brushless motor at a rotational speed lower than the rated rotational speed. And a rotational speed control unit that switches the rotational speed to the rated rotational speed after the brushless motor is started and the control of the brushless motor is switched to feedback synchronous control. It is done.
[0036]
(1) At the time of starting the brushless motor, the rotation speed control unit sets the forced synchronization control unit to drive at a rotation speed lower than the rated rotation speed. The drive circuit switches the drive current flowing through the stator winding based on the forced synchronization control signal generated by the forced synchronization control signal generation unit, whereby the brushless motor is forcedly controlled and started. When the rotation of the permanent magnet rotor is accelerated and exceeds a certain number of rotations, an induced voltage is generated in the stator winding due to the rotation of the permanent magnet rotor, and is generated at the terminal of the stator winding. The zero cross point detection unit detects the zero cross point by comparing the induced voltage with a neutral potential. The feedback synchronization control signal generation unit generates a feedback synchronization control signal for switching the drive current that the drive circuit passes through the stator winding based on the zero cross point. The switching control unit compares the phase difference between the forced synchronization control signal and the feedback synchronization control signal, and switches the drive current that the drive circuit passes through the stator winding when the phase difference becomes a predetermined value or less. The control is switched from the control by the forced synchronization control signal to the control by the feedback synchronization control signal, and the control of the brushless motor is switched to the feedback synchronization control. The rotation speed control unit sets the feedback synchronization control unit to drive the rotation speed of the brushless motor at the rated rotation speed after the brushless motor control is switched from forced synchronization control to feedback synchronization control. The speed can be switched.
[0037]
(2) Since the rotational speed at startup is low, the permanent magnet rotor is driven with a large driving current with respect to the rotational load of the brushless motor in the initial stage of startup, and the permanent magnet rotor is restrained by a large magnetic force. Since forced synchronous operation is performed, even if the load of the brushless motor fluctuates, fluctuations in the rotation speed are suppressed, and stable starting without step-out can be performed.
[0038]
Here, the rated rotational speed is the rotational speed of the brushless motor when it finally reaches a steady rotational state after a sufficient amount of time has elapsed after starting up the brushless motor, and is the rotational speed determined by the setting request during use. is there.
[0039]
The switching of the rotational speed to the rated rotational speed after the brushless motor control is switched from the forced synchronous control to the feedback synchronous control is preferably configured to be performed after a certain time has elapsed after switching to the feedback synchronous control. . This is because, even when the control state becomes unstable due to a slight phase shift at the time of switching to the feedback synchronous control, it can be stabilized by allowing a sufficient time until it becomes stable. In addition, the timing for switching the rotational speed to the rated rotational speed may be determined by determining the timing by detecting the amount of phase shift, the current stability, and the like.
[0040]
Further, the switching of the rotational speed after switching to the feedback synchronous control to the rated rotational speed is increased by one or a plurality of steps or continuously. When increasing by multiple steps, the number of switching steps until the number of rotations is switched from the number of rotations at startup to the final rated number of rotations is set to an appropriate number of steps that does not cause step-out depending on the output and characteristics of the brushless motor. It is desirable to do.
[0041]
Claim 3 The brushless motor control device described in 1 is a brushless motor including a plurality of phases of stator windings that generate a driving magnetic field, and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator windings. By detecting the induced voltage induced in the stator winding by the rotation of the permanent magnet rotor , Drive control of brushless motor without sensor After a sufficient amount of time has elapsed since startup, put the brushless motor into a steady rotation state. A control device for a brushless motor that performs driving current flowing through each stator winding. Depending on the input current Drive circuit to be generated and variable to drive circuit Input current A drive current source that supplies a forced synchronization control signal, a forced synchronization control signal generation unit that generates a forced synchronization control signal, a zero cross point detection unit that detects a zero cross point where the terminal voltage of each stator winding crosses a neutral potential, and a zero cross A feedback synchronization control signal generation unit that generates a feedback synchronization control signal based on a zero-cross point detected by the point detection unit, and a brushless motor that is activated by the forced synchronization control by the forced synchronization control signal to generate a forced synchronization control signal and a feedback synchronization control signal. A switching control unit that switches the brushless motor to feedback synchronization control by a feedback synchronization control signal when the phase difference becomes a predetermined value or less; The current supplied to the brushless motor when the brushless motor is in a steady rotation state is the rated drive current, Drive current lower than rated drive current Adjust the input current by controlling the drive current source to make the current, the above low Start the brushless motor with current , Switch the drive current to the rated drive current after the brushless motor control switches to feedback synchronous control To control the drive current source and adjust the input current And a drive current switching unit, and the following effects are obtained by this configuration.
[0042]
(1) At the time of starting the brushless motor, the drive current switching unit sets the drive current to a current lower than the rated drive current. The drive circuit switches the drive current flowing through the stator winding based on the forced synchronization control signal generated by the forced synchronization control signal generation unit, whereby the brushless motor is forcedly controlled and started. When the rotation of the permanent magnet rotor is accelerated and exceeds a certain number of rotations, an induced voltage is generated in the stator winding due to the rotation of the permanent magnet rotor, and is generated at the terminal of the stator winding. The zero cross point detection unit detects the zero cross point by comparing the induced voltage with a neutral potential. The feedback synchronization control signal generation unit generates a feedback synchronization control signal for switching the drive current that the drive circuit passes through the stator winding based on the zero cross point. The switching control unit compares the phase difference between the forced synchronization control signal and the feedback synchronization control signal, and switches the drive current that the drive circuit passes through the stator winding when the phase difference becomes a predetermined value or less. The control is switched from the control by the forced synchronization control signal to the control by the feedback synchronization control signal, and the control of the brushless motor is switched to the feedback synchronization control. The drive current switching unit switches the drive current to the rated drive current after the control of the brushless motor is switched from the forced synchronous control to the feedback synchronous control.
[0043]
(2) Brushless motor control switches from forced synchronous control to feedback synchronous control Ru Since the drive current is set to a low value at the time, it is possible to prevent an increase in the drive current and a step-out of the brushless motor at the time of switching.
[0044]
(3) Since the drive current at the time of start-up is low, the magnitude of the start-up current that flows through the stator winding when the permanent magnet rotor starts rotating can be suppressed at the time of start-up of the brushless motor.
[0045]
As the drive current source, a variable power source such as a series regulator or a switching power source is used.
[0046]
The rated drive current is a drive current of the brushless motor when a steady rotation state is finally reached after a sufficient time has elapsed after starting the brushless motor, and is a current determined by the rated output of the brushless motor.
[0047]
The switching of the drive current to the rated drive current after the brushless motor control is switched from the forced synchronous control to the feedback synchronous control is preferably configured to be performed after a certain time has elapsed after switching to the feedback synchronous control. . This is because, even when the control state becomes unstable due to a slight phase shift at the time of switching to the feedback synchronous control, it can be stabilized by allowing a sufficient time until it becomes stable. Further, the switching timing of the drive current to the rated drive current may be determined by determining the timing by detecting the amount of phase shift, the current stability, and the like.
[0048]
Further, the switching of the drive current to the rated drive current after switching to the feedback synchronous control is increased by one or a plurality of steps or continuously. When increasing by multiple steps, the number of switching steps until the drive current is switched from the current at startup to the final rated drive current does not cause a step-out or a sudden increase in current value due to the output and characteristics of the brushless motor It is desirable to set an appropriate number of steps.
[0049]
Claim 4 The brushless motor control method described in 1 is a brushless motor comprising a plurality of stator windings that generate a driving magnetic field, and a permanent magnet rotor that is driven to rotate by the driving magnetic field generated by the stator winding. By detecting the induced voltage induced in the stator winding by the rotation of the permanent magnet rotor , Drive control of brushless motor without sensor After a sufficient amount of time has elapsed since startup, put the brushless motor into a steady rotation state. A method for controlling a brushless motor, The voltage applied to the brushless motor when the brushless motor is in a steady rotation state is the rated drive voltage, and the drive voltage of the brushless motor is Lower than rated drive voltage A drive current that flows through each stator winding is generated so as to be a voltage, and an input voltage of the drive circuit that applies a drive voltage corresponding to the input voltage to the brushless motor is controlled, and the low The brushless motor is started by the forced synchronous control by the forced synchronous control signal, and the zero cross point where the induced voltage generated in the stator winding crosses the neutral potential by the rotation of the permanent magnet rotor is detected. A feedback synchronization control signal is generated, and when the phase difference between the forced synchronization control signal and the feedback synchronization control signal becomes a predetermined value or less, the brushless motor is switched to feedback synchronization control by the feedback synchronization control signal, and the control of the brushless motor is fed back. Switch the drive voltage to the rated drive voltage after switching to synchronous control To control the input voltage This configuration provides the following effects.
[0050]
(1) Since the drive voltage is set to a low value when the control of the brushless motor is switched from the forced synchronous control to the feedback synchronous control, it is possible to prevent an increase in drive current and a step-out of the brushless motor at the time of switching. Is possible.
[0051]
(2) Since the driving voltage at the time of starting is low, it is possible to suppress the magnitude of the starting current that flows through the stator winding when the permanent magnet rotor starts rotating at the time of starting the brushless motor.
[0052]
Claim 5 The brushless motor control method described in 1 is a brushless motor comprising a plurality of stator windings that generate a driving magnetic field, and a permanent magnet rotor that is driven to rotate by the driving magnetic field generated by the stator winding. By detecting the induced voltage induced in the stator winding by the rotation of the permanent magnet rotor , Drive control of brushless motor without sensor After a sufficient amount of time has elapsed since startup, put the brushless motor into a steady rotation state. A method for controlling a brushless motor, The current supplied to the brushless motor when the brushless motor is in a steady rotation state is the rated drive current, and the drive current that flows through each stator winding is Lower than rated drive current Control the input current to the drive circuit that generates the drive current that flows through each stator winding according to the input current so that the current is low, The brushless motor is activated by the forced synchronization control by the forced synchronization control signal, and the zero cross point where the induced voltage generated in the stator winding crosses the neutral potential by the rotation of the permanent magnet rotor is detected. Based on the zero cross point A feedback synchronization control signal is generated, and when the phase difference between the forced synchronization control signal and the feedback synchronization control signal becomes a predetermined value or less, the brushless motor is switched to feedback synchronization control by the feedback synchronization control signal, and the control of the brushless motor is fed back. Switch drive current to rated drive current after switching to synchronous control Control input current This configuration provides the following effects.
[0053]
(1) Since the rotational speed at startup is low, the permanent magnet rotor is driven with a large driving current with respect to the rotational load of the brushless motor in the initial stage of startup, and the permanent magnet rotor is constrained by a large magnetic force. Since forced synchronous operation is performed, even if the load of the brushless motor fluctuates, fluctuations in the rotation speed are suppressed, and stable starting without step-out can be performed.
[0054]
Reference example 2 The brushless motor control method of this invention is a permanent magnet in a brushless motor comprising a plurality of phase stator windings that generate a drive magnetic field, and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the drive magnetic field generated by the stator windings This is a brushless motor control method that controls the brushless motor without a sensor by detecting the induced voltage induced in the stator winding due to the rotation of the rotor. The brushless motor is forced at a rotational speed lower than the rated rotational speed. Starts up with forced synchronous control using the synchronous control signal, detects the zero cross point where the induced voltage generated in the stator winding crosses the neutral potential by rotation of the permanent magnet rotor, and generates the feedback synchronous control signal based on the zero cross point When the phase difference between the forced synchronization control signal and the feedback synchronization control signal falls below a predetermined value, the brushless motor is connected to the feedback synchronization control signal. Switching the feedback synchronization control by, which has a configuration for switching a rated rotational speed of the rotational speed after the control of the brushless motor is switched to the feedback synchronization control, the following effects can be obtained by this configuration.
[0055]
(1) Since the drive current is set to a low value when the control of the brushless motor is switched from the forced synchronous control to the feedback synchronous control, it is possible to prevent an increase in the drive current at the time of switching and a step-out of the brushless motor. Is possible.
[0056]
(2) Since the drive current at the time of start-up is low, the magnitude of the start-up current that flows through the stator winding when the permanent magnet rotor starts rotating can be suppressed at the time of start-up of the brushless motor.
[0057]
Claim 6 The self-priming pump described in 1 includes a multi-phase stator winding that generates a driving magnetic field, and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator winding. A brushless motor that is driven and controlled without a sensor by detecting an induced voltage that is induced in a stator winding by rotation of the child, and a brushless motor control device according to claim 1, wherein the drive voltage is switched. The drive voltage is switched until the switching control unit switches from forced synchronous control to feedback synchronous control. , Enters self-priming mode When Lower than drive voltage Voltage In this configuration, the following operation is obtained.
[0058]
(1) By starting with a drive voltage lower than the drive voltage that is in the self-priming operation state, the start-up operation is performed without air being discharged due to the self-priming action, so there is no load fluctuation that causes load fluctuations during self-priming. Thus, it is possible to perform stable control switching without increasing the drive current or stepping out.
[0059]
Reference example 3 The self-priming pump includes a multi-phase stator winding that generates a driving magnetic field, and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator winding. A brushless motor that is driven and controlled without a sensor by detecting an induced voltage induced in the stator winding by rotation; Reference example 1 A brushless motor control device, and a rotational speed control Part Is configured to perform control to set the rotational speed to a rotational speed lower than the rotational speed at which the self-priming pump enters the self-priming operation state until the switching control unit switches from forced synchronous control to feedback synchronous control. The following effects are obtained by the configuration.
[0060]
(1) By starting at a speed lower than the speed at which the self-priming operation is performed, the start-up operation is performed without air being discharged due to the self-priming action. It is possible to perform stable control switching without any problems.
[0061]
(2) In the initial stage of starting the self-priming pump, the self-priming pump is driven with a large drive current with respect to the load of the self-priming pump, and the permanent magnet rotor of the brushless motor is forcibly restrained by a large magnetic force. Since synchronous operation is performed, even if the load of the self-priming pump fluctuates, fluctuations in the rotation speed are suppressed, and stable starting without step-out can be performed.
[0062]
Claim 7 The self-priming pump described in 1 includes a multi-phase stator winding that generates a driving magnetic field, and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator winding. A brushless motor that is driven and controlled without a sensor by detecting an induced voltage induced in the stator winding by rotation of the child, and 3 A control device for the brushless motor according to claim 1, wherein the drive current switching unit changes the drive current until the switching control unit switches from forced synchronous control to feedback synchronous control. , Enters self-priming mode When Lower than drive current Current In this configuration, the following operation is obtained.
[0063]
(1) By starting with a drive current that is lower than the drive current that is in the self-priming operation state, the start-up operation is performed without air being discharged due to the self-priming action, so there is no load fluctuation that causes load fluctuations during self-priming. Thus, it is possible to perform stable control switching without increasing the drive current or stepping out.
[0064]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0065]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a device configuration of a brushless motor control device according to Embodiment 1 of the present invention.
[0066]
In FIG. 1, 101 is a stator of a brushless motor, 102u, 102v, and 102w are three-phase star-connected stator windings that generate a drive magnetic field in the stator 101, and 103 is a stator winding 102u, 102v, and 102w. A permanent magnet rotor that is driven to rotate by a magnetic field that is driven; 104, a drive circuit that generates a drive current that is connected to the terminals U, V, and W of the stator windings 102u, 102v, and 102w and flows through the stator windings; ˜110 is the drive current i flowing through the stator windings 102u, 102v, 102w _u , I _v , I _w The commutator elements 111 to 116 are freewheeling diodes for releasing a surge voltage generated by the switching of the commutator elements 105 to 110, and 117 is a drive power supply that supplies a voltage for driving the stator 101.
[0067]
NPN transistors are used for the high-side commutator elements 105 to 107, and PNP-type transistors are used for the low-side commutator elements 108 to 110. One terminal O (hereinafter referred to as a common terminal) of the stator windings 102u, 102v, and 102w is connected in common, and the other terminals U, V, and W (hereinafter referred to as drive terminals) are respectively connected to the drive terminal U. Is connected to the common connection point (collector side of both elements) of the commutator elements 105 and 108, and the drive terminal V is connected to the common connection point (collector side of both elements) of the commutator elements 106 and 109. The terminal W is connected to the common connection point (collector side of both elements) of the commutator elements 107 and 110. The negative side of the drive power supply 117 is grounded. The emitter sides of the high-side commutator elements 105 to 107 are connected to the positive electrode side of the drive power supply 117, and the collector sides of the low-side commutator elements 108 to 110 are grounded.
[0068]
Reference numeral 117 denotes a driving power source that is a variable voltage source and supplies a voltage for driving the stator 101. Reference numeral 118 denotes a bypass capacitor that removes noise superimposed on the voltage of the driving power source 117. R _I Is the total current detection resistance, V _I Is the total current detection resistor R _I The total current detection voltage SV, which is a voltage generated at both ends, is a drive voltage control signal for controlling the voltage of the drive power supply 117.
[0069]
As the driving power source 117, a variable voltage source such as a switching power source or a transformer tap switching power source is used.
[0070]
The bypass capacitor 118 has a total current value detection resistor R on both sides of the drive power supply 117 on the negative electrode side. _I And the negative side of the drive power supply 117 is grounded. The emitter side of the high-side commutator elements 105 to 107 is connected to the positive side of the drive power supply 117, and the collector side of the low-side commutator elements 108 to 110 is the total current value detection resistor R. _I Is grounded.
[0071]
Reference numerals 119U and 119L denote potentials at neutral points of voltages generated at the terminals of the stator windings 102u, 102v, and 102w (hereinafter referred to as neutral potential V). _N Call it. ), And 120 denotes a drive terminal voltage V generated at terminals U, V, and W of the stator windings 102u, 102v, and 102w. _U , V _V , V _W And neutral potential V _N And the zero cross point detection signal V _U0 , V _V0 , V _W0 The zero-cross point detectors 120u, 120v, and 120w generate and output the drive terminal voltage V _U , V _V , V _W And neutral potential V _N Is input and the zero-cross point detection signal V _U0 , V _V0 , V _W0 , 121 is a control unit that controls the rotational speed of the permanent magnet rotor 103 by controlling the drive circuit 104.
[0072]
The neutral potential generating resistor 119U and the neutral potential generating resistor 119L are connected to the connection point O. _N Are connected to each other, the other end of the neutral potential generating resistor 119U is connected to the positive electrode of the bypass capacitor 118, and the other end of the neutral potential generating resistor 119L is the total current value detecting resistor R. ₁ Is grounded. The neutral potential generating resistor 119U and the neutral potential generating resistor 119L are connected to each other at a connection point O at which they are connected. _N Neutral potential V _N The resistance value is adjusted to generate The positive input sides of the comparators 120u, 120v, and 120w are connected to the drive terminals U, V, and W, respectively, and each negative input side is connected to the connection point O. _N It is connected to the. The comparators 120u, 120v, and 120w are input to the input drive terminal voltage V of each phase. _U , V _V , V _W And neutral potential V _N And the drive terminal voltage V _U , V _V , V _W Is neutral potential V _N When it is larger, the zero cross point detection signal V _U0 , V _V0 , V _W0 Is output as a HIGH state, and the drive terminal voltage V _U , V _V , V _W Is neutral potential V _N When it is smaller, the zero cross point detection signal V _U0 , V _V0 , V _W0 Is output as a LOW state. The control unit 121 is connected to the bases of the commutator elements 105 to 110, and generates and outputs six-phase control signals UH, UL, VH, VL, WH, WL for controlling the drive circuit 104. The control unit 121 is connected to the output side of the comparators 120u, 120v, and 120w, and when the rotation speed of the permanent magnet rotor 103 is equal to or greater than a certain value and the feedback synchronization control is possible, the zero cross point detection unit Zero cross point detection signal V input from 120 _U0 , V _V0 , V _W0 Is switched to feedback synchronous control for generating and outputting each six-phase control signal based on the above.
[0073]
FIG. 2 is a functional block diagram of the control unit of FIG.
[0074]
In FIG. 2, 120 is a zero crossing point detection unit, 120u, 120v and 120w are comparators, 121 is a control unit, and V _U , V _V , V _W Is the drive terminal voltage, V _U0 , V _V0 , V _W0 Is the zero cross point detection signal, V _I Is a total current detection voltage, SV is a drive voltage control signal, UH, UL, VH, VL, WH and WL are six-phase control signals, which are the same as those in FIG.
[0075]
Reference numeral 130 denotes an input zero cross point detection signal V. _U0 , V _V0 , V _W0 Feedback synchronous control signal V for obtaining the commutation timing of the six-phase control signals UH, UL, VH, VL, WH, WL based on _U1 , V _V1 , V _W1 The feedback synchronization signal generator 131 generates and outputs a reference synchronization signal 131 for generating a reference timing signal for forced synchronization control. 132 is a forced synchronization control signal V based on the reference timing signal input by the transmitter 131. _U2 , V _V2 , V _W2 The forced synchronization signal generator 133 generates and outputs the feedback synchronization control signal V _U1 , V _V1 , V _W1 Or forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 The commutation control unit 134 generates and outputs the six-phase control signals UH ′, UL ′, VH ′, VL ′, WH ′, WL ′ based on the control signal, and the six-phase control signal UH ′ input from the commutation control unit 133. , UL ′, VH ′, VL ′, WH ′, WL ′ is a drive that actually generates and outputs six-phase control signals UH, UL, VH, VL, WH, WL at the base voltage level of the commutator elements 105 to 110. The base signal buffer unit 135 receives the input of the commutation control unit 133 as a feedback synchronization control signal V _U1 , V _V1 , V _W1 And forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 The switching control unit for switching to either one of the driving voltage V generated by the driving power source 117 _S A driving voltage switching unit 137 for switching the value of 137 is a timer for measuring a set time.
[0076]
In the brushless motor control apparatus of the present embodiment configured as described above, a control method at the time of activation will be described below.
[0077]
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the brushless motor control apparatus according to the first embodiment, and FIG. 4A is a diagram showing the change over time of the applied voltage when the brushless motor control apparatus according to the first embodiment is started. FIG. 4B is a diagram showing a time change of the current value when the brushless motor control device of the first embodiment is started, and FIG. 5 is a diagram showing voltage waveforms of respective parts in FIG.
[0078]
Hereinafter, in the first embodiment, the control state in the section from time t0 to t3 in FIG. 4 is the forced synchronous operation state, the control state in the section from time t3 to t2 is switched to the sensorless operation state, and the control in the section after time t2 is performed. This state is called a steady sensorless operation state.
[0079]
When the brushless motor is started, the drive voltage switching unit 136 outputs a drive voltage control signal SV to the drive power supply 117, and the drive voltage V output from the drive power supply 117 is output. _S Drive voltage V at startup ₁ (S1). At this time, drive voltage V at startup ₁ Is the rated drive voltage of the brushless motor (the voltage applied to the brushless motor when a sufficient time has elapsed after startup and the brushless motor is in a steady rotation state) V _Three Is set to a lower voltage. In this state, the commutation control unit 133 performs the forced synchronization control signal V output from the forced synchronization signal generation unit 132. _U2 , V _V2 , V _W2 Generates the six-phase control signals UH ′, UL ′, VH ′, VL ′, WH ′, WL ′ and outputs them to the drive base signal buffer unit 134. The drive base signal buffer unit 134 receives this, and the drive circuit The six-phase control signals UH, UL, VH, VL, WH and WL are output to the commutator elements 105 to 110 of 104 (see FIGS. 5D to 5I), and the forced synchronization control of the brushless motor is started and forced synchronization is performed. It will be in a driving | running state (S2). At this time, the forced synchronization signal generator 132 generates the forced synchronization control signal V according to the forcibly determined startup frequency. _U2 , V _V2 , V _W2 Is output.
[0080]
When the rotation speed of the permanent magnet rotor 103 of the brushless motor increases, the induced voltage induced in the stator windings 102u, 102v, and 102w by the rotation of the permanent magnet rotor 103 increases, and the induced voltage becomes zero-cross point detector 120. (See FIGS. 5A to 5C), the comparators 120u, 120v, and 120w send the zero-cross point detection signal V to the feedback synchronization signal generator 130. _U0 , V _V0 , V _W0 Is started (see FIGS. 5J to 5L). 5A to 5C, point B is a point (commutation point) where the commutator elements 105 to 110 are switched and an inversion current is caused to flow through the stator windings 102u, 102v, and 102w. At this commutation point, a counter electromotive voltage is generated in the stator windings 102u, 102v, and 102w, and this counter electromotive voltage causes a surge current to flow through the freewheeling diodes 111 to 116, and FIGS. The pulsed voltage waveform shown in c) is generated. The feedback synchronization signal generation unit 130 receives the zero cross point detection signal V input from the comparators 120u, 120v, and 120w. _U0 , V _V0 , V _W0 A zero cross point (a point indicated by A in FIGS. 5A to 5C or (J) to (l)) is extracted from the induced voltage, and the feedback synchronization control signal V _U1 , V _V1 , V _W1 Output as.
[0081]
The switching control unit 135 generates a forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 And feedback synchronization control signal V _U1 , V _V1 , V _W1 And the system waits until the phase difference ΔT becomes equal to or smaller than a certain value ε (S3).
[0082]
At this time, the current flowing through the stator windings 102u, 102v, and 102w changes as shown in the section from time t0 to time t3 in FIG. 4B. At time t0, the brushless motor is started, and at time t3, the phase difference ΔT becomes equal to or less than a certain value ε. Immediately after the start of the brushless motor, since the permanent magnet rotor 103 is not rotating, a large starting current flows through the stator windings 102u, 102v, 102w. However, immediately after startup, the drive voltage V _S Is the rated drive voltage V _Three Therefore, the magnitude of the current flowing through the stator windings 102u, 102v, 102w at the time of startup is suppressed. When the permanent magnet rotor 103 is accelerated, a counter electromotive voltage is induced in the stator windings 102u, 102v, and 102w by the rotation of the permanent magnet rotor 103, and the value thereof increases as the rotation speed of the permanent magnet rotor 103 increases. , The current flowing through the stator windings 102u, 102v, 102w decreases, the rotation of the permanent magnet rotor 103 approaches a constant value, and the current flowing through the stator windings 102u, 102v, 102w also has a constant value. Get closer to.
[0083]
The rotation of the permanent magnet rotor 103 is accelerated and the forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 When the rotation of the permanent magnet rotor 103 is synchronized with the phase of the forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 And feedback synchronization control signal V _U1 , V _V1 , V _W1 The phase difference ΔT with respect to becomes smaller and becomes a certain value ε or less. When ΔT <ε, the switching control unit 135 switches the input of the commutation control unit 133 from the forced synchronization signal generation unit 132 to the feedback synchronization signal generation unit 130, switches to feedback synchronization control, and enters a switching sensorless operation state ( S4). When switching to the feedback synchronization control, the commutation control unit 133 receives the feedback synchronization control signal V input from the feedback synchronization signal generation unit 130. _U1 , V _V1 , V _W1 Based on the above, the six-phase control signals UH ′, UL ′, VH ′, VL ′, WH ′, WL ′ are generated.
[0084]
Next, the drive voltage switching unit 136 sets the time T1 in the timer 137 and starts the timer 137 (S5). Thereafter, the drive voltage switching unit 136 stands by until the measurement time t of the timer 137 reaches the time T1 (S6). When the measurement time t exceeds the time T1, the drive voltage switching unit 136 outputs the drive voltage control signal SV. Drive voltage V output to drive power source 117 and generated by drive power source 117 _S Drive voltage V at startup ₁ To intermediate drive voltage V ₂ (S7). Here, the intermediate drive voltage V ₂ Is the starting drive voltage V ₁ Larger than the rated drive voltage V _Three Is set to a smaller value (see FIG. 4A).
[0085]
At this time, the current flowing through the stator windings 102u, 102v, 102w is the drive voltage V _S However, since the permanent magnet rotor 103 is rotating at this time, an induced voltage is generated in the stator windings 102u, 102v, and 102w, whereby the stator windings 102u, Current flowing through 102v and 102w is suppressed (see time t1 in FIG. 4B).
[0086]
Next, the drive voltage switching unit 136 sets the time T2 in the timer 137 and starts the timer 137 (S8). Thereafter, the process waits until the measurement time t of the timer 137 reaches the time T2 (S9), and when the measurement time t exceeds the time T2, the drive voltage switching unit 136 outputs the drive voltage control signal SV to the drive power supply 117. , Drive voltage V generated by drive power supply 117 _S The intermediate drive voltage V ₂ To rated drive voltage V _Three To a steady sensorless operation state (S10).
[0087]
Also at this time, the current flowing through the stator windings 102u, 102v, and 102w is the drive voltage V _S However, since the permanent magnet rotor 103 is rotating at the rated rotational speed at this time, an induced voltage is generated in the stator windings 102u, 102v, and 102w. The current flowing through the child windings 102u, 102v, 102w is suppressed (see time t2 in FIG. 4B).
[0088]
Due to the above operation, when the brushless motor is started, the voltage is small, so that the load fluctuation to the motor hardly occurs. ₁ Therefore, the increase in the starting current flowing through the stator windings 102u, 102v, and 102w is suppressed, the step-out is prevented, and the brushless motor can be started stably.
[0089]
In the switching sensorless operation state, the drive voltage V _S Drive voltage V at startup ₁ To rated drive voltage V _Three Instead of switching directly to ₁ To intermediate drive voltage V ₂ Rated drive voltage V after switching to _Three Drive voltage V _S There is no sudden change in drive voltage when switching _S The back electromotive force from the stator windings 102u, 102v, and 102w at the time of switching is suppressed, and the step-out of the brushless motor and the rapid increase in current value are prevented.
[0090]
In the first embodiment, in the switching sensorless operation state, the startup driving voltage V ₁ To rated drive voltage V _Three Drive voltage V in two steps until _S Is switched to the steady sensorless operation state, but the drive voltage V in the switching sensorless operation state is changed. _S The number of switching steps is not limited to two, and it is desirable to set an appropriate number of steps that does not cause a step-out or a sudden increase in current value depending on the output and characteristics of the brushless motor.
[0091]
In the first embodiment, the driving voltage V _S The switching timing is switched by the elapse of the set time (T1 or T2), but may be configured by detecting the state of the phase, current, and the like.
[0092]
In the first embodiment, the drive power supply 117 is configured by a variable voltage source. However, as the drive voltage control means, a power supply capable of power control by PWM control may be used.
[0093]
( Reference form )
This reference form The configuration of the brushless motor control device is the same as that shown in FIG.
[0094]
FIG. This reference form It is a functional block diagram of a control part.
[0095]
In FIG. 6, 121 is a control unit, 130 is a feedback synchronization signal generation unit, 131 is a transmitter, 132 is a forced synchronization signal generation unit, 133 is a commutation control unit, 134 is a drive base signal buffer unit, and 135 is a switching control unit. 136 is a drive voltage switching unit, 137 is a timer, V _I Is the total current detection voltage, SV is the drive voltage control signal, V _U0 , V _V0 , V _W0 Is the zero cross point detection signal, V _U1 , V _V1 , V _W1 Is the feedback synchronization control signal, V _U2 , V _V2 , V _W2 Is a forced synchronization control signal, UH, UL, VH, VL, WH, WL, UH ′, UL ′, VH ′, VL ′, WH ′, WL ′ are six-phase control signals, which are the same as in FIG. Therefore, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
[0096]
Reference numeral 140 denotes a feedback synchronization control signal V generated by the feedback synchronization signal generator 130 or the forced synchronization signal generator 132. _U1 , V _V1 , V _W1 Or forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 It is a rotation speed control part which controls the rotation speed of the permanent magnet rotor 103 by changing the switching timing.
[0097]
Configured as above This reference form A control method for the brushless motor control apparatus will be described below.
[0098]
FIG. This reference form 8 is a flowchart showing the operation of the brushless motor control apparatus, FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the drive voltage switching unit of FIG. 6, and FIG. This reference form It is a figure which shows the time change of the applied voltage at the time of starting of the control apparatus of the brushless motor of FIG. 9, (b) is FIG. This reference form It is a figure which shows the time change of the electric current value at the time of starting of the control apparatus of a brushless motor.
[0099]
still, This reference form 1 are the same as those shown in FIG. 5 and will not be described.
[0100]
In addition, This reference form 9, the control state in the section from time t0 to t1 is the forced synchronous operation state, the control state in the section from time t1 to t3 is the switching sensorless operation state, and the control state in the section after time t3 is the steady sensorless operation state. I will call it.
[0101]
At the time of starting the brushless motor, the drive voltage switching unit 136 outputs a drive voltage control signal SV to the drive power supply 117 and the drive voltage V output from the drive power supply 117. _S The rated drive voltage V _Three (S11). Where the rated drive voltage V _Three Is a voltage applied to the brushless motor when a sufficient amount of time has elapsed after startup and the brushless motor is in a steady rotation state. Further, the rotation speed control unit 140 generates a forced synchronization control signal V generated by the forced synchronization signal generation unit 132. _U2 , V _V2 , V _W2 The timing of switching the rotational speed of the permanent magnet rotor 103 to the rotational speed N at startup ₁ (S12). In this state, the commutation control unit 133 performs the forced synchronization control signal V output from the forced synchronization signal generation unit 132. _U2 , V _V2 , V _W2 Generates the six-phase control signals UH ′, UL ′, VH ′, VL ′, WH ′, WL ′ and outputs them to the drive base signal buffer unit 134. The drive base signal buffer unit 134 receives this, and the drive circuit The six-phase control signals UH, UL, VH, VL, WH and WL are output to the commutator elements 105 to 110 of 104 (see FIGS. 5D to 5I), and the forced synchronization control of the brushless motor is started and forced synchronization is performed. It will be in a driving | running state (S13). At this time, the forced synchronization signal generation unit 132 is forcedly determined to be the rotational speed N at startup. ₁ According to the forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 Is output.
[0102]
Here, rotation speed N at start-up ₁ Is set to a rotational speed at which no step-out occurs at startup according to the winding specifications, the magnetic force of the rotor magnet, and the weight of the rotor.
[0103]
Next, the rotation speed control unit 140 sets the switching time T1 in the timer 137, starts the timer 137 (S14), and waits until the measurement time t of the timer 137 reaches the switching time T1 (S15). During this time, the rotational speed of the permanent magnet rotor 103 is the rotational speed N at startup. ₁ To be accelerated.
[0104]
At this time, since the rotation speed of the permanent magnet rotor 103 is low, the induced voltage induced in the stator windings 102u, 102v, 102w is low, and a large starting current flows in the stator windings 102u, 102v, 102w. In order to prevent this, the drive voltage switching unit 136 performs an operation as shown in FIG.
[0105]
First, the drive voltage switching unit 136, in step S11 of FIG. _S The rated drive voltage V _Three After setting, the total current detection resistor R _I Total current detection voltage V generated at both ends of _I Is the total current detection voltage limit value V _{I (max)} Is detected or not (S21), V _I > _{VI (max)} In this case, the drive current I of the brushless motor is the drive current limit value I ₂ Drive voltage V _S ΔV _S (S22), and the operation returns to the operation of step S21 again. Where ΔV _S Is a step size with which the drive power supply 117 can change the voltage. In step S21, the total current detection voltage V _I Is the total current detection voltage limit value V _{I (max)} Drive voltage V in the following cases _S Is the rated voltage V _Three Whether or not it is smaller is checked (S23), and the drive voltage V _S Is the rated voltage V _Three If smaller, the drive current I of the brushless motor is the drive current limit value I ₂ Drive voltage V _S Is the rated drive voltage V _Three Drive voltage V _S ΔV _S (S24) and return to the operation of step S21. In step S23, the drive voltage V _S Is the rated voltage V _Three In the above case, the operation returns to step S21. By repeating the above operation, the drive voltage switching unit 136 always applies the drive current I flowing through the stator windings 102u, 102v, 102w to the drive current limit value I. ₂ The following control is performed.
[0106]
When the rotational speed of the permanent magnet rotor 103 of the brushless motor increases, the induced voltage induced in the stator windings 102u, 102v, and 102w by the rotation of the permanent magnet rotor 103 increases, and the induced voltage is zero-cross point detector 120. The comparators 120u, 120v, and 120w detect the zero cross point detection signal V with respect to the feedback synchronization signal generator 130. _U0 , V _V0 , V _W0 Starts output. The feedback synchronization signal generation unit 130 receives the zero cross point detection signal V input from the comparators 120u, 120v, and 120w. _U0 , V _V0 , V _W0 The zero cross point due to the induced voltage is extracted from the feedback synchronization control signal V _U1 , V _V1 , V _W1 Output as.
[0107]
When the measurement time t of the timer 137 whose time has been started in step S14 reaches the switching time T1, the rotation speed control unit 140 generates the forced synchronization control signal V generated by the forced synchronization signal generation unit 132. _U2 , V _V2 , V _W2 Of the permanent magnet rotor 103 is changed to the intermediate rotation speed N ₂ Is set to the timing for switching to the forced forced synchronous operation state (S16). At this time, the compulsory synchronization signal generation unit 132 compulsorily determines the intermediate rotational speed N ₂ According to the forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 Is output.
[0108]
As a result, the engine speed at startup N ₁ The rotational speed of the permanent magnet rotor 103 that has been accelerated to ₂ Will be accelerated. The switching control unit 135 generates a forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 And feedback synchronization control signal V _U1 , V _V1 , V _W1 And the system waits until the phase difference ΔT is equal to or smaller than a certain value ε (S17).
[0109]
The rotation of the permanent magnet rotor 103 is accelerated and the forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 When the rotation of the permanent magnet rotor 103 is synchronized with the phase of the forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 And feedback synchronization control signal V _U1 , V _V1 , V _W1 The phase difference ΔT with respect to becomes smaller and becomes a certain value ε or less. When ΔT <ε, the switching control unit 135 switches the input of the commutation control unit 133 from the forced synchronization signal generation unit 132 to the feedback synchronization signal generation unit 130, switches to feedback synchronization control, and enters a switching sensorless operation state ( S18). When switching to the feedback synchronization control, the commutation control unit 133 receives the feedback synchronization control signal V input from the feedback synchronization signal generation unit 130. _U1 , V _V1 , V _W1 Based on the above, the six-phase control signals UH ′, UL ′, VH ′, VL ′, WH ′, WL ′ are generated.
[0110]
In the switching sensorless operation state, the rotation speed control unit 140 causes the feedback synchronization signal generation unit 130 to detect the zero cross point detection signal V. _U0 , V _V0 , V _W0 Feedback feedback control signal V _U1 , V _V1 , V _W1 By slightly shortening the timing when generating ₂ From (time when switching forced synchronous operation state to switching sensorless operation state) to time t _Three Until the time t is changed. _Three , The rotational speed of the permanent magnet rotor 103 is the rotational speed (rated rotational speed) N during steady operation. _Three To a steady sensorless operation state (S19).
[0111]
With the above operation, when the brushless motor is started, the brushless motor _Three Lower speed N ₁ Therefore, the permanent magnet rotor 103 is driven with a large driving current with respect to the rotational load of the brushless motor in the initial stage of startup, and the forced synchronous operation is performed with the permanent magnet rotor 103 restrained by a large magnetic force. Therefore, even if the load of the brushless motor fluctuates, it is possible to prevent the rotation speed from fluctuating, and it is possible to perform stable startup without step-out.
[0112]
(Embodiment 2 )
FIG. 10 shows an embodiment of the present invention. 2 It is a block diagram which shows the apparatus structure of the drive control apparatus of the brushless motor in.
[0113]
In FIG. 10, 101 is a stator, 102u, 102v and 102w are stator windings, 103 is a permanent magnet rotor, 104 is a drive circuit, 105 to 110 are commutator elements, 111 to 116 are freewheeling diodes, and 117 is a drive. Power supply, 118 is a bypass capacitor, 119U, 119L are neutral potential generating resistors, 120 is a zero-cross point detector, 120u, 120v, 120w are comparators, UH, UL, VH, VL, WH, WL are six-phase control signals, i _u , I _v , I _w Is the drive current, V _N Is neutral potential, V _U , V _V , V _W Is the terminal voltage, V _U0 , V _V0 , V _W0 Are zero-cross point detection signals, which are the same as those shown in FIG.
[0114]
141 is a drive current source composed of a power transistor for adjusting the power supply current, Q ₁ ~ Q _m Is a current switching element which is an NPN transistor for switching the current value of the power source 117, D ₁ ~ D _m Is a Zener diode for obtaining a constant voltage on the cathode side, R _s1 ~ R _sm Is a step-down resistor P for obtaining the base voltage of the current source 171, P ₁ ~ P _m Is a current switching terminal of the control unit 121 connected to the base terminals of the current switching elements Q1 to Qm via a resistor.
[0115]
The current source 171 is composed of a PNP transistor, the emitter is connected to the positive electrode of the current source 171, and the collector is connected to the emitters of the commutator elements 105 to 107 and the neutral potential generating resistor 119 u. The base of the current source 171 has a step-down resistor R _s1 ~ R _sm One end of the step-down resistor R _s1 ~ R _sm The other end of each is a Zener diode D ₁ ~ D _m Is connected to the cathode side. Zener diode D ₁ ~ D _m The anode side of each is a current switching element Q ₁ ~ Q _m Connected to the collector side of the current switching element Q ₁ ~ Q _m Is connected to the control unit 121 via a resistor. Zener diode D _i (I = 1, 2,..., M) is set so that the zener voltage decreases in ascending order of the index i. Therefore, the control unit 121 has a current switching terminal P ₁ ~ P _m Any one of the current switching elements Q is set to the HIGH state, so that the current switching element Q connected to the terminal ₁ ~ Q _m Any one of them becomes ON state, and Zener diode D ₁ ~ D _m A Zener current flows through any one of these, and a voltage corresponding to each Zener voltage is applied to the base terminal of the drive current source 141, whereby the drive current applied to the drive circuit 104 is controlled.
[0116]
FIG. 11 is a functional block diagram of the control unit of FIG.
[0117]
In FIG. 11, 121 is a control unit, V _U0 , V _V0 , V _W0 Is a zero cross point detection signal, UH, UL, VH, VL, WH, WL are six-phase control signals, P ₁ ~ P _m Are current switching terminals, which are the same as in FIG. Further, 130 is a feedback synchronization signal generation unit, 131 is a transmitter, 132 is a forced synchronization signal generation unit, 133 is a commutation control unit, 134 is a drive base signal buffer unit, 135 is a switching control unit, and 137 is a timer. These are the same as those in FIG. 2, and the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.
[0118]
142 is a current switching terminal P. ₁ ~ P _m This is a drive current switching unit that switches any one of these to the HIGH state.
[0119]
The present embodiment configured as described above 2 A control method for the brushless motor control apparatus will be described below.
[0120]
FIG. 12 shows an embodiment. 2 It is a flowchart showing operation | movement of the control apparatus of a brushless motor.
[0121]
In this embodiment, the voltage waveforms at the respective parts in FIG. 10 are the same as those shown in FIG.
[0122]
When starting the brushless motor, the drive current switching unit 142 is connected to the current switching terminal P. ₁ Is in a HIGH state and other current switching terminals P ₂ ~ P _m Is set to the LOW state to drive current I _S Drive current I at startup ₁ (S30). At this time, the starting drive current I ₁ Is the rated drive current of the brushless motor (current that flows to the brushless motor when the brushless motor is in a steady rotation state after a sufficient time has elapsed since startup) I _Three Is set to a lower current. Next, the switching control unit 135 sets the input of the commutation control unit 133 to the forced synchronization signal generation unit 132, and in this state, the commutation control unit 133 outputs the forced synchronization control output from the forced synchronization signal generation unit 132. Signal V _U2 , V _V2 , V _W2 Generates the six-phase control signals UH ′, UL ′, VH ′, VL ′, WH ′, WL ′ and outputs them to the drive base signal buffer unit 134. The drive base signal buffer unit 134 receives this, and the drive circuit The six-phase control signals UH, UL, VH, VL, WH and WL are output to the commutator elements 105 to 110 of 104 (see FIGS. 5D to 5I), and the forced synchronization control of the brushless motor is started and forced synchronization is performed. It will be in a driving | running state (S31). At this time, the forced synchronization signal generator 132 generates the forced synchronization control signal V according to the forcibly determined startup frequency. _U2 , V _V2 , V _W2 Is output.
[0123]
When the rotational speed of the permanent magnet rotor 103 of the brushless motor increases, the induced voltage induced in the stator windings 102u, 102v, and 102w by the rotation of the permanent magnet rotor 103 increases, and the induced voltage is zero-cross point detector 120. The comparators 120u, 120v, and 120w detect the zero cross point detection signal V with respect to the feedback synchronization signal generator 130. _U0 , V _V0 , V _W0 Is started (see FIGS. 5J to 5L). The feedback synchronization signal generation unit 130 receives the zero cross point detection signal V input from the comparators 120u, 120v, and 120w. _U0 , V _V0 , V _W0 A zero cross point (a point indicated by A in FIGS. 5A to 5C or (J) to (l)) is extracted from the induced voltage, and the feedback synchronization control signal V _U1 , V _V1 , V _W1 Output as.
[0124]
Next, the switching control unit 135 generates a forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 And feedback synchronization control signal V _U1 , V _V1 , V _W1 (S32), and if the phase difference ΔT is larger than a certain value ε, the process returns to step S32 (S33).
[0125]
The rotation of the permanent magnet rotor 103 is accelerated and the forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 When the rotation of the permanent magnet rotor 103 is synchronized with the phase of the forced synchronization control signal V _U2 , V _V2 , V _W2 And feedback synchronization control signal V _U1 , V _V1 , V _W1 The phase difference ΔT with respect to becomes smaller and becomes a certain value ε or less. When ΔT <ε, the switching control unit 135 switches the input of the commutation control unit 133 from the forced synchronization signal generation unit 132 to the feedback synchronization signal generation unit 130, switches to feedback synchronization control, and enters a switching sensorless operation state ( S34). When switching to the feedback synchronization control, the commutation control unit 133 receives the feedback synchronization control signal V input from the feedback synchronization signal generation unit 130. _U1 , V _V1 , V _W1 Based on the above, the six-phase control signals UH ′, UL ′, VH ′, VL ′, WH ′, WL ′ are generated.
[0126]
When the forced synchronous operation state is switched to the switching sensorless operation state, the drive current switching unit 142 causes the timer 137 to wait for the waiting time T. ₁ And the timer 137 starts counting (S35). Thereafter, the drive current switching unit 142 determines that the measurement time t of the timer 137 is the time T. ₁ (S36), the measurement time t is time T ₁ The drive current switching unit 142 is switched to the current switching terminal P ₁ ~ P _m Drive current I supplied from the drive current source 141 to the drive circuit 104 _S Drive current I at startup ₁ To intermediate drive current I ₂ (S37). Here, the intermediate drive current I ₂ Is the starting drive current I ₁ Larger than the rated drive current I _Three Is set to a smaller value.
[0127]
Next, the drive current switching unit 142 sets the timer 137 to the time T ₂ Is set to start the timer 137 (S38). Thereafter, the measurement time t of the timer 137 is time T. ₂ (S39), the measurement time t is time T ₂ The drive current switching unit 142 is switched to the current switching terminal P ₁ ~ P _m The drive current I supplied to the drive circuit 104 by the drive current source 141 is switched. _S Intermediate drive current I ₂ To rated drive current I _Three To a steady sensorless operation state (S40).
[0128]
As a result of the above operation, in the state where the rotation speed is low and the load fluctuation is small, switching from forced synchronous control to feedback synchronous control in a state where the current is limited to a low level, the start-up current at the initial start is suppressed, and operation is performed at a low current. Therefore, load fluctuation of the brushless motor hardly occurs and the brushless motor is prevented from stepping out.
[0129]
(Embodiment 3 )
FIG. 13 shows an embodiment of the present invention. 3 It is principal part sectional drawing of the self-priming pump of this, and Fig.14 (a) is embodiment 3 It is a figure showing the state by which the priming water of the self-priming pump of this was stretched, FIG.14 (b) is embodiment. 3 It is a figure showing the self-priming operation state of the self-priming pump of FIG. 14, FIG.14 (c) is Embodiment. 3 It is a figure showing the water flow driving | running state of this self-priming pump.
[0130]
13 and 14, 200 is a self-priming pump, 201 is a casing of the self-priming pump 200, 202 is a suction pipe arranged in communication with a suction port 202a opened at the top of the casing 201, and 203 is suction. A discharge pipe that communicates with a discharge port 203 a that opens in the upper part of the casing 201 side by side with the pipe 202, 204 is a water absorption chamber that is formed in the casing 201 and opens in the upper part of the suction port 202 a, and 205 is a water absorption chamber in the upper part of the casing 201. 204 is a gas-liquid separation chamber formed side by side with 204, 206 is a pressure chamber formed side by side with the water absorption chamber 204 below the gas-liquid separation chamber 205 in the casing 201, and 207 is a gas-liquid separation chamber 205 and a pressure chamber. A pressurization chamber upper partition wall 207 a that isolates the pressurization chamber 206, and a pressurization chamber discharge chamber 207 a that penetrates the center of the pressurization chamber upper partition wall 207 and communicates the commutator element 105 with the pressurization chamber 206. An opening 208 is formed between the pressurizing chamber 206 and the reflux path 208 and communicates between the gas-liquid separation chamber 205 and the side of the pressurization chamber 206. 208 a opens to the side of the reflux path 208 and opens to the reflux path. 208 is a recirculation opening that communicates with the pressurizing chamber 206, 209 is a water absorption chamber side partition that separates the water absorption chamber 204, the gas-liquid separation chamber 205, and the reflux path 208, and 209 a is open to the water absorption chamber side partition 209. A water absorption chamber side wall water inlet for communicating the chamber 204 and the pressurizing chamber 206, 210 is a brushless motor housing portion formed in the casing 201 on the side of the pressurizing chamber 206 opposite to the water absorbing chamber 204, and 211 is a brushless A rotor storage chamber formed in the motor storage unit 210, 212 is a stator provided around the rotor storage chamber 211 in the brushless motor storage unit 210, and 213 is rotatably supported in the rotor storage chamber 211. The rotor of the brushless motor, 214 is the rotating shaft of the rotor 213, 215 is a bearing of the rotating shaft 214 disposed in the center of the side of the rotor storage chamber 211 facing the pressurizing chamber 206, 216 is the water inlet chamber side water inlet 209a A bearing 217 of the rotating shaft 214 disposed in the center facing the bearing 215 and supported by the side wall 209 of the water absorption chamber 217 is a permanent member of the rotor 213 disposed in the rotor storage chamber 211 and supported by the rotating shaft 214. A magnet rotor, 218 is disposed in the pressurizing chamber 206 and is an impeller supported by the rotating shaft 214, and 219 is an impeller housing case that is fixed to the casing 201 in the pressurizing chamber 206 and accommodates the impeller 218. 219a is an impeller water inlet opening on the side of the impeller storage case 219 opposite to the water absorption chamber side wall water intake 209a, and 219b is a blade opening on the outer periphery of the impeller storage case 219. A root car discharge port 220 is a control device that controls the operation of the brushless motor disposed on the outer side of the rotor storage chamber 211 in the brushless motor storage unit 210.
[0131]
As the control device 220, the brushless motor control device according to any one of the first to third embodiments is used.
[0132]
The present embodiment configured as described above 3 The operation of this self-priming pump will be described below.
[0133]
First, in a state where priming water is applied before the self-priming pump 200 is activated, the water absorption chamber 204, the gas-liquid separation chamber 205, the pressurization chamber 206, and the reflux path 208 are in a state filled with water (FIG. 14). (See (a)). In this state, when the stator 212 is energized and the rotor 213 is rotated, the water in the water absorbing chamber 204 is sucked through the water absorbing chamber side wall water inlet 209a and the impeller water inlet 219a by the rotation of the impeller 218, and is pressurized. It is discharged into the chamber 206. The water in the pressurizing chamber 206 flows out into the gas-liquid separation chamber 205 through the pressurizing chamber discharge port 207a, and the water in the gas-liquid separation chamber 205 enters the pressurizing chamber 206 again through the reflux path 208 and the reflux port 208a. Refluxed. Thereby, a differential pressure is generated between the water absorption chamber 204 and the gas-liquid separation chamber 205, the water level in the water absorption chamber 204 is lowered, and the water level in the gas-liquid separation chamber 205 is raised. When the water level in the water absorption chamber 204 falls to the vicinity of the water absorption chamber side wall water inlet 209a (see FIG. 14B), the air above the water absorption chamber 204 is sucked from the water absorption chamber side wall water inlet 209a, and water and bubbles are mixed. In this state, the air is sucked from the impeller water inlet 219a and sent to the gas-liquid separation chamber 205 through the pressurizing chamber 206 and the pressurizing chamber discharge port 207a. This state is called a self-priming operation state. In the gas-liquid separation chamber 205a, the water mixed with the bubbles sent to the gas-liquid separation chamber 205 passes through the discharge pipe 203 and rises upward, and the water is pressurized through the reflux path 208 and the reflux port 208a. The mixture is refluxed to the chamber 206 and separated into gas and liquid. Thereby, the air in the water absorption chamber 204 and the suction pipe 202 is sent to the discharge pipe 203, and air is vented. When the suction pipe 202 is connected to the water storage tank, the air in the suction pipe 202 is extracted, so that the negative pressure causes water to be sucked from the water storage tank into the water absorption chamber 204 through the suction pipe 202. Then, water is supplied from the suction pipe 202 to the discharge pipe 203, and a water flow operation state is set (see FIG. 14C).
[0134]
FIG. 15 is a diagram illustrating the relationship between the pump speed and the drive current when the self-priming pump is activated.
[0135]
In FIG. 15, time t ₀ The self-priming pump is activated at time t ₁ The state shifts to the self-priming operation state. Thereafter, the self-priming pump is operated in the self-priming operation state, and time t ₂ In this case, water is fed from the suction pipe 202 into the water absorption chamber 204, and the state is shifted to the water flow operation state.
[0136]
In the self-priming operation state, as shown in FIG. 14 (b), the self-priming pump 200 circulates the liquid in which bubbles are mixed and sucks air from the suction pipe 202. The load is small. Further, since it is necessary to create a pressure difference between the water absorption chamber 204 and the gas-liquid separation chamber 205 and to extract air from the water absorption chamber 204, it is necessary to rotate the self-priming pump 200 at a high speed. Therefore, the number of rotations of the self-priming pump 200 is large, and accordingly, the counter electromotive voltage generated in the stator 212 is large, and the current flowing through the stator winding of the stator is small.
[0137]
Time t ₁ Since the air in the water absorption chamber 204 is discharged from the discharge pipe 203 and the atmospheric pressure in the water absorption chamber 204 decreases as time passes after the transition to the self-priming operation state in FIG. As a result, the rotational speed of the self-priming pump 200 gradually decreases.
[0138]
Time t ₂ Then, the inflow of water from the suction pipe 202 into the water absorption chamber 204 starts, and the self-priming operation state is shifted to the water flow operation state. Along with this, the load applied to the self-priming pump 200 increases rapidly, the rotational speed decreases, and the drive current increases.
[0139]
Thus, in the self-priming pump 200, the load applied to the self-priming pump 200 varies greatly depending on the amount of water in the casing of the self-priming pump 200 and the operating state of the self-priming pump 200. Turn into The Therefore, when self-priming pump 200 is started, the load applied to self-priming pump 200 is the state at that time (for example, (1) A state in which there is water in the casing 201 and no water in the suction pipe 202 and the discharge pipe 203; (2) A state in which there is water in the casing 201 and water in the suction pipe 202 and the discharge pipe 203; (3) Sensorless operation because there is a small amount of water in the casing 201 and there is no water in the suction pipe 202 and discharge pipe 203, etc., the length of the pipe, the length of the pipe, the amount of priming water, the state of water drop, etc. Step out is likely to occur in
[0140]
This embodiment 3 The self-priming pump 200 of the first embodiment , 2 or reference form The control device 220 of any one of the brushless motors is provided, and the control can be stably switched from the forced synchronous control to the feedback synchronous control operation (sensorless operation) with respect to the load fluctuation at the start-up. It becomes.
[0141]
For example, when the brushless motor control device described in the first embodiment is used as the control device 220, the drive voltage V at startup _S Is as shown in FIG. At this time, the drive voltage V at startup ₁ Is set to a voltage at which the self-priming pump 200 does not have a self-priming capability. Here, the “driving voltage having no self-priming capability” means that when the self-priming pump 200 is driven with the driving voltage, the suction of the self-priming pump 200 is weak and the water level in the water absorbing chamber 204 is as shown in FIG. The driving voltage is such that it does not reach the state of being lowered to the position of the bearing 216 as shown in FIG. As a result, since there is no air discharge capability (self-priming capability), water does not flow through the pump and load fluctuations of the brushless motor do not occur, so drive current increases or steps out due to load variations in the self-priming operation state. Therefore, stable control switching from forced synchronous control to feedback synchronous control can be performed.
[0142]
Also, as the control device 220 Reference form 9 is used, the rotational speed N at the time of activation is as shown in FIG. At this time, the rotation speeds N1 and N2 at the time of start-up are set to a rotation speed at which the self-priming pump 200 does not have a self-priming capability. Here, “the number of rotations without self-priming capability” means that when the self-priming pump 200 is driven at the number of rotations, the suction of the self-priming pump 200 is weak and the water level in the water absorption chamber 204 is as shown in FIG. The number of rotations is such that it does not reach the state where it is lowered to the position of the bearing 216 as shown in FIG. As a result, the permanent magnet rotor 217 is driven with a large driving current with respect to the rotational load, and the forced synchronous operation is performed in a state where the permanent magnet rotor 217 is constrained by a large magnetic force, so the load of the brushless motor varies. Even in this case, fluctuations in the rotational speed are suppressed, step-out is prevented from occurring due to load fluctuations in the self-priming operation state, and stable control switching from forced synchronous control to feedback synchronous control can be performed. It becomes.
[0143]
Further, the embodiment as the control device 220 2 When the brushless motor control device described in 1 is used, the drive current I at startup is ₁ Is set to a drive current at which the self-priming pump 200 does not have a self-priming capability. Here, the “driving current having no self-priming capability” means that when the self-priming pump 200 is driven by the driving current, the suction of the self-priming pump 200 is weak and the water level in the water absorbing chamber 204 is as shown in FIG. As shown in (b), it means a drive current that does not reach a state where the bearing 216 is lowered to the position. This prevents the drive current from increasing or stepping out due to load fluctuations in each state of the self-priming pump 200 at the time of start-up, enabling stable control switching from forced synchronous control to feedback synchronous control. It becomes possible.
[0144]
【The invention's effect】
As described above, according to the brushless motor control apparatus of the present invention, the following advantageous effects can be obtained.
[0145]
According to the invention of claim 1,
(1) Control of brushless motor is switched from forced synchronous control to feedback synchronous control Ru Since the driving voltage is set to a low value at the time, it is possible to provide a brushless motor control device that can prevent an increase in driving current and a step-out of the brushless motor at the time of switching.
[0146]
(2) Since the driving voltage at the time of starting is low, the brushless motor that can suppress the magnitude of the starting current flowing in the stator winding when the permanent magnet rotor starts rotating at the time of starting the brushless motor. A control device can be provided.
[0147]
According to the second aspect of the present invention, the back electromotive voltage generated in the stator winding when the drive voltage is switched is suppressed, and a brushless device that can use a low withstand voltage of an electrical component such as a drive circuit can be used. A motor control device can be provided.
[0149]
Claim 3 According to the invention described in
(1) Control of brushless motor is switched from forced synchronous control to feedback synchronous control Ru Since the drive current is set to a low value at the time, it is possible to provide a brushless motor control device capable of preventing an increase in the drive current at the time of switching and a step-out of the brushless motor.
[0150]
(2) Since the driving current at the time of starting is low, the brushless motor is capable of suppressing the magnitude of the starting current flowing in the stator winding when the permanent magnet rotor starts rotating at the time of starting the brushless motor. A control device can be provided.
[0151]
Further, according to the brushless motor control method of the present invention, the following advantageous effects can be obtained.
[0152]
Claim 4 According to the invention described in
(1) Control of brushless motor is switched from forced synchronous control to feedback synchronous control Ru Since the drive voltage is set to a low value at the time, it is possible to provide a brushless motor control method capable of preventing an increase in drive current and a step-out of the brushless motor at the time of switching.
[0153]
(2) Since the driving voltage at the time of starting is low, the brushless motor that can suppress the magnitude of the starting current flowing in the stator winding when the permanent magnet rotor starts rotating at the time of starting the brushless motor. A control method can be provided.
[0155]
Claim 5 According to the invention described in
(1) Control of brushless motor is switched from forced synchronous control to feedback synchronous control Ru Since the drive current is set to a low value at the time, it is possible to provide a brushless motor control method capable of preventing an increase in the drive current at the time of switching and a step-out of the brushless motor.
[0156]
(2) Since the driving current at the time of starting is low, the brushless motor is capable of suppressing the magnitude of the starting current flowing in the stator winding when the permanent magnet rotor starts rotating at the time of starting the brushless motor. A control method can be provided.
[0157]
Further, according to the self-priming pump of the present invention, the following advantageous effects can be obtained.
[0158]
Claim 6 According to the invention described in the above, by starting with a drive voltage lower than the drive voltage that is in the self-priming operation state, it is possible to perform stable control switching without increase in drive current or step-out due to load fluctuation during self-priming. It is possible to provide a self-priming pump capable of achieving the above.
[0161]
Claim 7 According to the invention described in the above, by starting with a drive current lower than the drive current that is in the self-priming operation state, it is possible to perform stable control switching without increase in drive current or step-out due to load fluctuation during self-priming. It is possible to provide a self-priming pump capable of achieving the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a device configuration of a brushless motor control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram of the control unit in FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the brushless motor control apparatus according to the first embodiment;
FIG. 4A is a diagram showing a change over time in applied voltage when the brushless motor control apparatus according to the first embodiment is started.
(B) The figure which shows the time change of the electric current value at the time of starting of the control apparatus of the brushless motor of Embodiment 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing voltage waveforms at various parts in FIG.
[Fig. 6] Reference form Functional block diagram of the control unit
[Fig. 7] Reference form Flowchart showing the operation of the brushless motor control device
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the drive voltage switching unit in FIG.
FIG. 9 (a) Reference form Of the applied voltage at the time of startup of the brushless motor control device of FIG.
(B) Reference form Showing the time change of the current value at the time of starting the control device of the brushless motor of
FIG. 10 shows an embodiment of the present invention. 2 The block diagram which shows the apparatus structure of the drive control apparatus of the brushless motor in
11 is a functional block diagram of the control unit of FIG.
FIG. 12 shows an embodiment. 2 Flowchart showing operation of brushless motor control device
FIG. 13 shows an embodiment of the present invention. 3 Sectional view of the main part of the self-priming pump
FIG. 14 (a) Embodiment 3 Of the priming water of a self-priming pump
(B) Embodiment 3 Of self-priming operation of a self-priming pump
(C) Embodiment 3 Of the self-priming pump's water operation state
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between pump rotation speed and drive current when a self-priming pump is activated.
FIG. 16A is a diagram illustrating a phase relationship between a forced synchronization signal and a feedback synchronization signal when the brushless motor control device disclosed in the Japanese Patent Publication No. A is started.
(B) The figure showing the phase relationship between a forced synchronizing signal and a feedback synchronizing signal at the time of control switching of the control device of the brushless motor disclosed in the Japanese Patent Publication No. 1
[Explanation of symbols]
101 stator
102u, 102v, 102w Stator winding
103 Permanent magnet rotor
104 Drive circuit
105, 106, 107, 108, 109, 110 Commutator element
111, 112, 113, 114, 115, 116 Freewheeling diode
117 Drive power supply
118 Bypass capacitor
119U, 119L Neutral potential generating resistor
120 Zero cross point detector
120u, 120v, 120w comparator
121 Control unit
130 Feedback Sync Signal Generator
131 Transmitter
132 Forced synchronization signal generator
133 Commutation control unit
134 Drive base signal buffer section
135 Switching control unit
136 Drive voltage switching part
137 timer
140 Speed controller
141 Drive current source
142 Drive current switching unit
200 Self-priming pump
201 casing
202 Suction tube
202a Suction port
203 Discharge pipe
203a Discharge port
204 Water absorption chamber
205 Gas-liquid separation chamber
206 Pressurization chamber
207 Pressure chamber upper partition
207a Pressure chamber outlet
208 Return route
208a Reflux port
209 Side wall of water absorption chamber
209a Water absorption chamber side wall water inlet
210 Brushless motor housing
211 Rotor storage room
212 Stator
213 Rotor
214 Rotating shaft
215 Bearing
216 Bearing
217 Permanent magnet rotor
218 impeller
219 Impeller storage case
219a Impeller water inlet
219b Impeller outlet
220 Controller
D ₁ , D ₂ , D _m Zener diode
P ₁ , P ₂ , P _m Current switching terminal
Q ₁ , Q ₂ , Q _m Current switching element
R ₁ Total current detection resistor
R _S1 , R _S2 , R _Sm Buck resistor
V _N Neutral potential
V _U , V _V , V _W Drive terminal voltage
V _I Total current detection voltage
SV drive voltage control signal
V _U0 , V _V0 , V _W0 Zero cross point detection signal
V _U1 , V _V1 , V _W1 Feedback synchronization control signal
V _U2 , V _V2 , V _W2 Forced synchronization control signal
V _S Driving voltage
V ₁ Start-up drive voltage
V ₂ Intermediate drive voltage
V _Three Rated drive voltage
UH, UL, VH, VL, WH, WL, UH ', UL', VH ', VL', WH ', WL' Six-phase control signal
i _u , I _v , I _w Drive current

Claims

In a brushless motor comprising a multi-phase stator winding for generating a driving magnetic field and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator winding, the rotation of the permanent magnet rotor causes the By detecting the induced voltage induced in the stator winding , the brushless motor is driven and controlled without a sensor , and after a sufficient amount of time has elapsed after startup, the brushless motor control device puts the brushless motor in a steady rotation state. A drive circuit that generates a drive current to flow through each stator winding and applies a drive voltage corresponding to the input voltage to the brushless motor; and a drive power supply that variably applies the input voltage to the drive circuit; A forced synchronization control signal generator for generating a forced synchronization control signal, and a zero cross point at which the terminal voltage of each stator winding crosses a neutral potential. A zero-cross point detection unit that outputs, a feedback synchronization control signal generation unit that generates a feedback synchronization control signal based on the zero-cross point, and the forced synchronization control signal that is activated by the forced synchronization control by the forced synchronization control signal A switching control unit that switches the brushless motor to feedback synchronization control by the feedback synchronization control signal when a phase difference from the feedback synchronization control signal becomes a predetermined value or less, and when the brushless motor enters the steady rotation state the voltage applied to the brushless motor and the rated driving voltage, wherein by controlling the driving power of the driving voltage to a lower voltage than the rated drive voltage adjusting said input voltage, said at the low voltage start brushless motor, before the drive voltage after the control of the brushless motor is switched to the feedback synchronization control Control device for a brushless motor comprising: the driving voltage switching unit for adjusting the input voltage and controls the drive power supply so as to switch the rated driving voltage.

The drive voltage switching unit increases the drive voltage to the rated drive voltage for a predetermined time after the control of the brushless motor is switched from forced synchronous control to feedback synchronous control. Brushless motor control device.

In a brushless motor comprising a multi-phase stator winding for generating a driving magnetic field and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator winding, the rotation of the permanent magnet rotor causes the By detecting the induced voltage induced in the stator winding, the brushless motor is driven and controlled without a sensor, and after a sufficient amount of time has elapsed after startup, the brushless motor control device puts the brushless motor in a steady rotation state. A drive circuit for generating a drive current to be passed through each stator winding according to an input current; a drive current source for variably supplying the input current to the drive circuit; and a forcible synchronization control signal. A forced synchronization control signal generation unit; a zero cross point detection unit that detects a zero cross point where a terminal voltage of each stator winding crosses a neutral potential; and A feedback synchronization control signal generation unit that generates a feedback synchronization control signal based on the zero-cross point detected by a cross point detection unit, the brushless motor is activated by forced synchronization control using the forced synchronization control signal, and the forced synchronization control signal and the A switching control unit that switches the brushless motor to feedback synchronization control by the feedback synchronization control signal when the phase difference from the feedback synchronization control signal becomes a predetermined value or less, and when the brushless motor enters the steady rotation state The current supplied to the brushless motor is a rated drive current, and the drive current source is controlled to adjust the input current so that the drive current is lower than the rated drive current. After starting the brushless motor, the drive current is changed to the feedback synchronous control after the brushless motor control is switched to the feedback synchronous control. Control device for a brushless motor comprising: the driving current switching unit controls the driving current source so as to switch the rated drive current to adjust the input current, the.

In a brushless motor comprising a multi-phase stator winding for generating a driving magnetic field and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator winding, the rotation of the permanent magnet rotor causes the By detecting the induced voltage induced in the stator winding, the brushless motor is driven and controlled without a sensor, and after a sufficient amount of time has elapsed after startup, the brushless motor is controlled in a steady rotation state. The voltage applied to the brushless motor when the brushless motor is in the steady rotation state is set as a rated driving voltage, and the driving voltage of the brushless motor is set to a voltage lower than the rated driving voltage. dry applying a driving voltage corresponding to the generated input voltage the drive current flowing in the stator coils in the brushless motor The input voltage of the circuit is controlled, the brushless motor is started by forced synchronization control by a forced synchronization control signal by the low voltage, and the induced voltage generated in the stator winding by the rotation of the permanent magnet rotor is neutral A brushless motor that detects a zero-cross point that crosses a potential, generates a feedback synchronization control signal based on the zero-cross point, and a phase difference between the forced synchronization control signal and the feedback synchronization control signal is equal to or less than a predetermined value. Is switched to feedback synchronous control based on the feedback synchronous control signal, and the input voltage is controlled so that the drive voltage is switched to the rated drive voltage after the brushless motor control is switched to feedback synchronous control. Brushless motor control method .

In a brushless motor comprising a multi-phase stator winding for generating a driving magnetic field and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator winding, the rotation of the permanent magnet rotor causes the By detecting the induced voltage induced in the stator winding, the brushless motor is driven and controlled without a sensor, and after a sufficient amount of time has elapsed after startup, the brushless motor is controlled in a steady rotation state. The current supplied to the brushless motor when the brushless motor is in the steady rotation state is set as a rated drive current, and the drive current flowing through the stator windings is set to a current lower than the rated drive current. And controlling the input current to the drive circuit that generates a drive current to be passed through each stator winding according to the input current. The brushless motor is activated by forced synchronization control by a forced synchronization control signal by current, and a zero cross point where an induced voltage generated in the stator winding by the rotation of the permanent magnet rotor crosses a neutral potential is detected, A feedback synchronization control signal is generated based on a zero cross point, and when the phase difference between the forced synchronization control signal and the feedback synchronization control signal becomes a predetermined value or less, the brushless motor is used for feedback synchronization control by the feedback synchronization control signal. A control method for a brushless motor , wherein the input current is controlled so that the drive current is switched to the rated drive current after switching and the control of the brushless motor is switched to feedback synchronous control .

A plurality of stator windings for generating a driving magnetic field; and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator winding, and the stator is rotated by the rotation of the permanent magnet rotor. A brushless motor that is driven and controlled without a sensor by detecting an induced voltage induced in a winding, and the brushless motor control device according to claim 1, wherein the drive voltage switching unit includes the switching A self-priming pump characterized in that control is performed to set the drive voltage to a voltage lower than the drive voltage when the self-priming operation state is entered until the control unit switches from forced synchronous control to feedback synchronous control .

A plurality of stator windings for generating a driving magnetic field; and a permanent magnet rotor that is rotationally driven by the driving magnetic field generated by the stator winding, and the stator is rotated by the rotation of the permanent magnet rotor. A brushless motor that is driven and controlled without a sensor by detecting an induced voltage induced in a winding, and the brushless motor control device according to claim 3, wherein the drive current switching unit includes the switching control unit. The self-priming pump is characterized in that the driving current is controlled to be lower than the driving current when the self-priming operation state is entered until the forced synchronous control is switched to the feedback synchronous control .