省エネ，静音家電を実現するモータ制御アルゴリズムの実装事例 ―― dsPICマイコンを利用して3相ACモータを制御

コラム1　磁界方向制御とは

曹 亜君

　ここでは磁界方向制御の概要について説明します．

　図A-1は，PMモータの動作を示しています．PMモータが回転するには，ロータ磁界とステータ磁界の間に，ある角度が必要です．二つの磁界が互いに90度でない場合，逆起電力（BEMF）と電流にオフセット角度が発生します．この位相オフセットがあると，入力パワーに対するトルク生成が最大になりません．図A-1(a)のトルクとVs角度（θ）のグラフから分かるように，トルクはsinθに比例します．制御回路がこの整流角度を90度に合わせられないと，トルクは最大にはなりません．

　図A-1(b)は，磁界方向制御を行った場合のPMモータの動作です．ロータ磁界の角度を検出できれば，ちょうど90度の回転磁界を生成できます．そして，整流角度を90度にすると，トルクを最大にできます．

(a) 磁界方向制御を行っていない場合

(b) 磁界方向制御を行った場合
図A-1　PMモータの動作

　図A-2から，整流角度をロータより常に90度進めるにはどうするかが分かると思います．図A-2の左側の図は，磁界方向制御によってどのようにモータが回転するかを示しています．右上の電圧グラフは，出力電圧が正弦波になることを示しています．右下のグラフでは，ロータが－π（－180度)から＋π（+180度）に変化することを表しています．

図A-2　磁界方向制御によるモータの回転と電圧，磁界角度

　ステータ磁界を常にロータ磁界より90度前に保つには，時々刻々と変化するロータ位置情報が必要です．ホール・センサをロータ位置検出に使う方法では，60度ごとにしかロータ位置情報が得られません．磁界方向制御には，ロータ位置を検出あるいは推定するためのアルゴリズムが必要です．磁界方向制御によって得られる効果は，モータが生成するトルクの改善とリプルの低減です．

ソウ・ケント
マイクロチップ・テクノロジー・ジャパン(株) シニアFAE