特許 5930907 ファンモータの駆動装置、駆動方法、冷却装置、電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5930907

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月8日

(54)【発明の名称】ファンモータの駆動装置、駆動方法、冷却装置、電子機器

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/06 20060101AFI20160526BHJP

   H02P 6/12 20060101ALI20160526BHJP

【ＦＩ】

   H02P6/02 321J

   H02P6/02 321P

【請求項の数】14

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-167741(P2012-167741)

(22)【出願日】2012年7月27日

(65)【公開番号】特開2014-27820(P2014-27820A)

(43)【公開日】2014年2月6日

【審査請求日】2015年7月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 俊哉

(72)【発明者】

【氏名】佐野 信介

【審査官】 宮崎 基樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２２３８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４３０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０１２２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２０８３７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ １／００−３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動対象のファンモータの目標トルクに応じてパルス幅変調された制御信号のデューティ比をデジタル値に変換するデジタルフィルタと、
前記デジタルフィルタの出力値を、前記制御信号の周期と非同期なサンプリングタイミングでサンプリングすることによりトルク指令値を生成するサンプリング回路と、
前記トルク指令値にもとづいて前記ファンモータを駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とするファンモータの駆動装置。

【請求項2】

前記サンプリング回路が前記トルク指令値を更新するタイミングは、前記ファンモータのゼロクロス点に応じていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。

【請求項3】

前記サンプリング回路は、前記デジタルフィルタの出力値をサンプリングすると直ちに前記トルク指令値を更新することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。

【請求項4】

前記サンプリング回路は、前記ファンモータのゼロクロス点に応じて、前記デジタルフィルタの出力値をサンプリングし、前記トルク指令値を更新することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。

【請求項5】

前記サンプリング回路は、前記ファンモータが所定の電気角回転するごとに、前記デジタルフィルタの出力値をサンプリングし、前記トルク指令値を更新することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。

【請求項6】

前記デジタルフィルタの出力値のサンプリングタイミングと、前記トルク指令値の更新タイミングは異なることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。

【請求項7】

ひとつの半導体基板に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の駆動装置。

【請求項8】

ファンモータと、
前記ファンモータを駆動する請求項１から７のいずれかに記載のモータ駆動装置と、
を備えることを特徴とする冷却装置。

【請求項9】

請求項８に記載の冷却装置を備えることを特徴とする電子機器。

【請求項10】

ファンモータの駆動方法であって、
前記ファンモータの目標トルクに応じてパルス幅変調された制御信号を生成するステップと、
前記制御信号をデジタルフィルタにより平滑化するステップと、
前記デジタルフィルタの出力値を、前記制御信号の周期と非同期なサンプリングタイミングでサンプリングすることによりトルク指令値を生成するステップと、
前記トルク指令値にもとづいて前記ファンモータを駆動するステップと、
を備えることを特徴とする方法。

【請求項11】

前記トルク指令値が更新されるタイミングは、前記ファンモータのゼロクロス点に応じていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記デジタルフィルタの出力値がサンプリングされると、直ちに前記トルク指令値が更新されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記ファンモータのゼロクロス点に応じて、前記デジタルフィルタの出力値がサンプリングされ、前記トルク指令値が更新されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記ファンモータが所定の電気角回転するごとに、前記デジタルフィルタの出力値がサンプリングされ、前記トルク指令値が更新されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ファンモータ駆動技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年のパーソナルコンピュータやワークステーションの高速化にともない、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ(Digital Signal Processor)などの演算処理用ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）の動作速度は上昇の一途をたどっている。このようなＬＳＩは、その動作速度、すなわちクロック周波数が高くなるにつれて発熱量も大きくなる。ＬＳＩからの発熱は、そのＬＳＩ自体を熱暴走に導いたり、あるいは周囲の回路に対して影響を及ぼすという問題がある。したがってＬＳＩをはじめとする発熱体（以下ＬＳＩという）の適切な熱冷却はきわめて重要な技術となっている。

【0003】

ＬＳＩを冷却するための技術の一例として、冷却ファンによる空冷式の冷却方法がある。この方法においては、たとえば、ＬＳＩの表面に対向して冷却ファンを配置し、冷たい空気をＬＳＩ表面に吹き付ける。

【0004】

図１は、本発明者らが検討した冷却装置の構成を示す回路図である。冷却装置４は、駆動装置１００およびファンモータ６を備える。駆動装置１００は、ファンモータ６のトルク（回転数）を指示するための制御信号Ｓ１にもとづいてファンモータ６を駆動する。

【0005】

ファンモータ６は、３相交流モータであり、スター結線されたＵ相、Ｖ相、Ｌ相のコイルＬ_Ｕ、Ｌ_Ｖ、Ｌ_Ｗと、図示しない永久磁石を備える。駆動装置１００は、ひとつの半導体基板上に集積化された機能ＩＣ（Integrated Circuit）であり、その電源端子ＩＣＶＤＤには電源電圧が供給され、その接地端子ＩＣＧＮＤには接地電圧が供給される。

【0006】

駆動装置１００は、逆起電力（ＢＥＭＦ：Back ElectroMotive Force）検出回路１０、ＰＷＭ入力段１２、駆動信号合成回路１４、駆動回路１６、回転数信号生成回路２０、を備える。

【0007】

ＰＷＭ入力段１２には、ファンモータ６の目標トルク、言い換えれば目標回転数に応じてパルス幅変調された制御信号Ｓ１が入力される。最大トルクが指示されるとき制御信号Ｓ１のデューティ比は１００％となり、最小トルク（ゼロトルク）が指示されるとき、制御信号Ｓ１のデューティ比は０％となる。ＰＷＭ入力段１２は、デューティ比−デジタル変換を行い、制御信号Ｓ１のデューティ比に応じたデジタルのトルク指令値Ｓ２を生成する。

【0008】

ＢＥＭＦ検出回路１０は、スター結線されるＵ、Ｖ、Ｗ相のコイルＬ_Ｕ、Ｌ_Ｖ、Ｌ_Ｗそれぞれの一端に生ずる逆起電力Ｖ_Ｕ、Ｖ_Ｖ、Ｖ_Ｗを、３つのコイルの共通接続ノードＮ１に生ずる中点電圧Ｖ_ＣＯＭと比較し、電気角６０度ごとにアサートされる回転検出信号Ｓ３を生成する。たとえばＢＥＭＦ検出回路１０は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相ごとに設けられたコンパレータ（不図示）を備える。各コンパレータは、対応する相のコイルの一端に生ずるコイル電圧（逆起電力）Ｖ_Ｕ、Ｖ_Ｖ、Ｖ_Ｗを、中点電圧Ｖ_ＣＯＭと比較し、比較結果を示す信号を生成する。各相のコンパレータから出力される信号を論理合成することにより、回転検出信号Ｓ３が生成される。

【0009】

駆動信号合成回路１４は、回転検出信号Ｓ３およびトルク指令値Ｓ２を受け、それらを合成して、駆動制御信号Ｓ４を生成する。また駆動信号合成回路１４は、駆動装置１００の電源投入直後において、ファンモータ６の駆動シーケンスを切りかえる。

【0010】

駆動回路１６は、駆動制御信号Ｓ４に応じて、コイルＬ_Ｕ、Ｌ_Ｖ、Ｌ_Ｗそれぞれの一端に、駆動電圧を印加する。駆動回路１６は、ファンモータ６をＢＴＬ駆動してもよいし、入力信号Ｓ１に応じてＰＷＭ駆動してもよい。

【0011】

回転数信号生成回路２０は、ファンモータ６の機械角（モータ角）１８０度ごとに、すなわちファンモータ６の１／２回転ごとに遷移する回転数信号ＦＧを生成し、ＦＧ端子から出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開平７−３１１９０号公報

【特許文献2】特開２００１−２８４８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

図２（ａ）、（ｂ）は、本発明者らが検討したＰＷＭ入力段１２の構成例を示す回路図およびその動作を示す波形図である。図２（ａ）のＰＷＭ入力段１２は、ローパスフィルタ１２ａおよび平滑化回路１２ｂを備える。ローパスフィルタ１２ａは、たとえばＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型のローパスフィルタである。平滑化回路１２ｂは、制御信号Ｓ１と同じ周波数で、ローパスフィルタ１２ａのデジタル出力値Ｓ１０をサンプリングし、トルク指令値Ｓ２を更新する。なお、図２（ａ）のＰＷＭ入力段１２の構成およびその動作を公知技術と認定してはならない。

【0014】

図２（ａ）のＰＷＭ入力段１２を用いると、制御信号Ｓ１のデューティ比が一定値を維持するときに、トルク指令値Ｓ２が同じ値を持続する。これにより、モータのトルクが安定化する反面、モータが発生する音響ノイズがある周波数に集中してしまう。静音化が要求されるファンモータにおいて、これは対策すべき課題である。

【0015】

本発明はこうした状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ファンモータのノイズを低減可能な駆動装置の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明のある態様は、ファンモータの駆動装置に関する。駆動装置は、駆動対象のファンモータの目標トルクに応じてパルス幅変調された制御信号のデューティ比をデジタル値に変換するデジタルフィルタと、デジタルフィルタの出力値を、制御信号の周期と非同期なサンプリングタイミングでサンプリングすることによりトルク指令値を生成するサンプリング回路と、トルク指令値にもとづいてファンモータを駆動する駆動回路と、を備える。

【0017】

この態様によると、デジタルフィルタの出力値を、制御信号の周期と非同期でサンプリングすることにより、制御信号のデューティ比が一定値を持続した場合においても、トルク指令値がランダムに変化することになるため、音響ノイズの周波数を分散させることができる。

【0018】

サンプリング回路がトルク指令値を更新するタイミングは、ファンモータのゼロクロス点に応じてもよい。ゼロクロス点で、トルク指令値を更新することにより、トルクの切りかえにともなうノイズを抑制できる。

【0019】

サンプリング回路は、デジタルフィルタの出力値をサンプリングすると直ちにトルク指令値を更新してもよい。つまり、サンプリングと更新のタイミングは一致してもよい。この場合、信号処理および回路構成を簡素化できる。

【0020】

サンプリング回路は、ファンモータのゼロクロス点に応じて、デジタルフィルタの出力値をサンプリングし、トルク指令値を更新してもよい。

【0021】

サンプリング回路は、所定の電気角ごとに、デジタルフィルタの出力値をサンプリングし、トルク指令値を更新してもよい。所定の電気角は３６０度であってもよい。
ファンモータは、所定の電気角ごとに駆動電流がゼロとなる。したがって、ファンモータの回転と同期してトルク指令値を更新することにより、トルクの切りかえにともなうノイズを抑制できる。

【0022】

サンプリング回路は、デジタルフィルタの出力値のサンプリングタイミングと、トルク指令値の更新タイミングは異なってもよい。

【0023】

本発明の別の態様は冷却装置に関する。冷却装置は、ファンモータと、ファンモータを駆動する上述のモータ駆動装置と、を備える。

【0024】

本発明の別の態様は電子機器に関する。電子機器は、冷却装置を備えてもよい。

【0025】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0026】

本発明のある態様によれば、音響ノイズを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明者らが検討した冷却装置の構成を示す回路図である。

【図2】図２（ａ）、（ｂ）は、本発明者らが検討したＰＷＭ入力段の構成例を示す回路図およびその動作を示す波形図である。

【図3】実施の形態に係る駆動装置を備える電子機器の構成を示すブロック図である。

【図4】図３の駆動装置の具体的な構成例を示す回路図である。

【図5】ＰＷＭ入力段の具体的な構成例を示すブロック図である。

【図6】図３の駆動装置の動作を示す波形図である。

【図7】第２の変形例に係る駆動装置の構成を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0029】

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0030】

本発明の実施の形態について、パーソナルコンピュータやワークステーションなどの電子計算機に搭載され、ＣＰＵなどを冷却するためのファンモータを駆動させるためのファンモータ駆動装置を例に説明する。

【0031】

図３は、実施の形態に係る駆動装置１００を備える電子機器１の構成を示すブロック図である。

【0032】

電子機器１は、デスクトップまたはラップトップ型パーソナルコンピュータ、ワークステーションなどの計算機、あるいは冷蔵庫やテレビなどの家電製品であり、冷却対象、たとえばＣＰＵ２を備える。冷却装置４は、送風によってＣＰＵ２を冷却する。

【0033】

冷却装置４は、駆動装置１００およびファンモータ６を備える。ファンモータ６は、冷却対象のＣＰＵ２に近接して配置されている。駆動装置１００は、ファンモータ６のトルク（回転数）を指示するための制御信号Ｓ１にもとづいてファンモータ６を駆動する。冷却装置４は、モジュール化されて市販、流通される。

【0034】

ファンモータ６は、３相交流モータであり、スター結線されたＵ相、Ｖ相、Ｌ相のコイルＬ_Ｕ、Ｌ_Ｖ、Ｌ_Ｗと、図示しない永久磁石を備える。本実施の形態では、ファンモータ６の極数は４である。

【0035】

駆動装置１００は、ひとつの半導体基板上に集積化された機能ＩＣ（Integrated Circuit）である。電源端子ＩＣＶＤＤには、電源電圧が供給され、接地端子ＩＣＧＮＤには接地電圧が供給される。

【0036】

駆動装置１００は、逆起電力（ＢＥＭＦ：Back ElectroMotive Force）検出回路１０、ＰＷＭ入力段１２、駆動信号合成回路１４、駆動回路１６、回転数信号生成回路２０を備える。駆動装置１００の構成は、図１で説明した通りである。

【0037】

ＰＷＭ入力段３０には、ファンモータ６の目標トルク、言い換えれば目標回転数に応じてパルス幅変調された制御信号Ｓ１が入力される。最大トルクが指示されるとき制御信号Ｓ１のデューティ比は１００％となり、最小トルク（ゼロトルク）が指示されるとき、制御信号Ｓ１のデューティ比は０％となる。ＰＷＭ入力段１２は、デューティ比−デジタル変換を行い、制御信号Ｓ１のデューティ比に応じたデジタルのトルク指令値Ｓ２を生成する。

【0038】

ＰＷＭ入力段３０は、デジタルフィルタ３２およびサンプリング回路３４を備える。デジタルフィルタ３２は、ファンモータ６の目標トルクに応じてパルス幅変調された制御信号Ｓ１を受け、そのデューティ比をデジタル値に変換する。デジタルフィルタ３２は、たとえばＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型のデジタルフィルタである。

【0039】

サンプリング回路３４は、デジタルフィルタ３２の出力値Ｓ１０を、制御信号Ｓ１の周期と非同期なストローブ信号Ｓ１１に応じたサンプリングタイミングでサンプリングすることによりトルク指令値Ｓ２を生成する。

【0040】

駆動信号合成回路１４は、ＢＥＭＦ検出回路１０からの回転検出信号Ｓ３と、ＰＷＭ入力段３０からのトルク指令値Ｓ２にもとづいて、ファンモータ６を駆動するための駆動制御信号Ｓ４を生成する。

【0041】

駆動回路１６は、駆動制御信号Ｓ４に応じて、コイルＬ_Ｕ、Ｌ_Ｖ、Ｌ_Ｗそれぞれの一端に、駆動電圧を印加する。駆動回路１６は、ファンモータ６をＢＴＬ駆動してもよいし、入力信号Ｓ１に応じてＰＷＭ駆動してもよい。

【0042】

回転数信号生成回路２０は、ファンモータ６の機械角（モータ角）３６０度ごとに、すなわちファンモータ６の１／２回転ごとに遷移する回転数信号ＦＧを生成し、ＦＧ端子から出力する。

【0043】

図４は、図３の駆動装置１００の具体的な構成例を示す回路図である。

【0044】

ＢＥＭＦ検出回路１０は、複数のコンパレータＣＭＰ_Ｕ〜ＣＭＰ_Ｗ、回転検出信号生成部１１を含む。複数のコンパレータＣＭＰ_Ｕ〜ＣＭＰ_Ｗはそれぞれ、ファンモータ６のコイルＬ_Ｕ〜Ｌ_Ｗごとに設けられる。各コンパレータＣＭＰ_Ｕ〜ＣＭＰ_Ｗは、それぞれが対応するコイルＬ_Ｕ〜Ｌ_Ｗの一端に生ずる逆起電力Ｖ_Ｕ〜Ｖ_Ｗを、複数のコイルＬ_Ｕ〜Ｌ_Ｗの中点電圧Ｖ_ＣＯＭと比較し、比較結果を示す逆起電力検出信号ＢＥＭＦ_Ｕ〜ＢＥＭＦ_Ｗ（以下、検出信号という）を生成する。

【0045】

各相の逆起電力Ｖ_Ｕ〜Ｖ_Ｗが中点電圧Ｖ_ＣＯＭと交差するタイミング、言い換えれば逆起電力検出信号ＢＥＭＦ_Ｕ〜ＢＥＭＦ_Ｗが遷移するタイミングをゼロクロス点という。

【0046】

回転検出信号生成部１１は、各相の検出信号ＢＥＭＦ_Ｕ〜ＢＥＭＦ_Ｗを受け、それらを論理合成することにより、回転検出信号Ｓ３を生成する。回転検出信号生成部１１は、合成部９４の一部として構成されてもよい。

【0047】

駆動信号合成回路１４は、制御パターン生成部９０、合成部９４を備える。
制御パターン生成部９０は、ファンモータ６を第１の方向に回転させる際に、駆動回路１６の駆動シーケンスを定義する制御パターンＰＡＴ１を出力する。ファンモータ６が正転、反転が切りかえ可能な場合、回転方向に応じて２つの制御パターンが用意される。

【0048】

制御パターンＰＡＴ１は、ファンモータ６の各相Ｕ、Ｖ、ＷのコイルＬ_Ｕ〜Ｌ_Ｗに信号を与えるべき順序を記述するデータを含み、ＲＯＭなどに格納されてもよい。合成部９４は、回転検出信号Ｓ３と同期して、第１制御パターンＰＡＴ１を読み出す。

【0049】

合成部９４は、複数のコンパレータＣＭＰ_Ｕ〜ＣＭＰ_Ｗの出力信号と同期して、言い換えれば回転検出信号Ｓ３と同期して、制御パターンＰＡＴ１にもとづき駆動制御信号Ｓ４を生成する。

【0050】

駆動回路１６がＰＷＭ駆動（スイッチング駆動）を行う場合、ファンモータ６のコイルＬ_Ｕ〜Ｌ_Ｗに印加される駆動電圧は、ハイレベル電圧（電源電圧）とローレベル電圧（接地電圧）をスイッチングする。合成部９４は、ＰＷＭ入力段１２からのトルク指令値Ｓ２を受け、トルク指令値Ｓ２に応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号を生成する。そして合成部９４は、このパルス幅変調信号を制御パターンＰＡＴ１と論理合成し、駆動制御信号Ｓ４を生成する。なお、合成部９４の構成は特に限定されず、公知技術を用いればよい。

【0051】

駆動回路１６は、ＢＴＬ駆動（リニア駆動）を行ってもよい。ＢＴＬ駆動では、ファンモータ６のコイルＬ_Ｕ〜Ｌ_Ｗに印加される駆動電圧の包絡線は、正弦波、疑似正弦波、台形波などの波形にしたがって変化する。ＢＴＬ駆動においては、ＰＷＭ入力段１２からのトルク指令値Ｓ２に応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号が生成され、包絡線の波形とパルス幅変調信号が合成され、駆動電圧が生成される。

【0052】

図５は、ＰＷＭ入力段３０の具体的な構成例を示すブロック図である。ＰＷＭ入力段３０は、デジタルフィルタ３２およびサンプリング回路３４を備える。

【0053】

デジタルフィルタ３２は、ファンモータ６の目標トルクに応じてパルス幅変調された制御信号Ｓ１を受け、そのデューティ比をデジタル値に変換する。デジタルフィルタ３２は、たとえばＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型のデジタルフィルタであり、第１変換器４０、加算器４２、遅延回路４４、係数回路４６を備える。

【0054】

デューティ比は２^Ｘ階調で判定される。第１変換器４０は、制御信号Ｓ１がハイレベルのとき、デジタル値２^ｘを出力し、制御信号Ｓ１がローレベルのとき、デジタル値０を出力する。ｘ＝９の場合、デューティ比は５１２階調で表現され、第１変換器４０の出力は、１０進数で５１２または０の値をとる。加算器４２は、第１変換器４０の出力および遅延回路４４の出力を加算し、係数回路４６の出力を減算する。遅延回路４４は加算器４２の出力をｎビット、遅延させる。係数回路４６は、遅延回路４４の出力に係数２^−ｎを乗ずる。２^−ｎはフィルタの係数である。係数回路４６の出力Ｓ１０は、後段のサンプリング回路３４に入力される。

【0055】

なおデジタルフィルタ３２の構成は図３に限定されず、その他の形式のデジタルフィルタを用いてもよい。たとえば２次以上のデジタルフィルタを用いてもよいし、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを用いてもよい。

【0056】

サンプリング回路３４は、デジタルフィルタ３２の出力値Ｓ１０を、制御信号Ｓ１の周期と非同期なストローブ信号Ｓ１１に応じたサンプリングタイミングでサンプリングすることによりトルク指令値Ｓ２を生成する。具体的にはサンプリング回路３４は、フリップフロップＦＦ１やラッチ回路で構成できる。

【0057】

本実施の形態において、サンプリング回路３４がデジタルフィルタ３２の出力Ｓ１０をサンプリングすると、後段の駆動信号合成回路１４に入力されるトルク指令値Ｓ２が直ちに更新される。すなわちサンプリングタイミングｔ１と更新タイミングｔ２は実質的に同じであるが、ここではそれらは別々の概念としてとらえることができる。

【0058】

好ましくは、上述のようにサンプリングタイミングｔ１は、制御信号Ｓ１のスイッチング周期とは非同期で生成される。また、好ましくは更新タイミングｔ２は、所定の電気角ごとに、ファンモータ６のゼロクロス点に応じて生成される。上述のように、ゼロクロス点は、ＢＥＭＦ検出回路１０により検出可能である。たとえば、更新タイミングｔ２は、電気角３６０度ごとに生成され、４極モータではロータの１／２回転ごと、１２極モータではロータの１／６回転ごとに生成される。更新タイミングは、回転検出信号Ｓ３のエッジあるいは回転数信号ＦＧのエッジに応じて生成することができる。

【0059】

サンプリングタイミングｔ１と更新タイミングｔ２を一致させる場合、それらのタイミングは、制御信号Ｓ１の周期と非同期であり、かつファンモータ６のゼロクロス点に応じていることが望ましい。回転検出信号Ｓ３のエッジあるいは回転数信号ＦＧのエッジは、ファンモータ６の回転数に応じた周期を有しており、制御信号Ｓ１の周期とは非同期である。したがって、ゼロクロス点に応じたタイミングは、更新タイミングｔ２のみでなく、サンプリングタイミングｔ１として利用することができる。

【0060】

図５のサンプリング回路３４においては、ファンモータ６が所定の電気角回転するたびにストローブ信号Ｓ１１がアサートされ、デジタルフィルタ３２の出力値Ｓ１０がサンプリングされ、トルク指令値Ｓ２が更新される。

【0061】

以上が駆動装置１００の構成である。続いてその動作を説明する。

【0062】

図６は、図３の駆動装置１００の動作を示す波形図である。サンプリングタイミングｔ１および更新タイミングｔ２を指示するストローブ信号Ｓ１１は、ゼロクロス点に応じて生成される。ゼロクロス点は制御信号Ｓ１の周期とは非同期であるから、デジタルフィルタ３２の出力Ｓ１０が周期的に変動する場合であっても、サンプリングタイミングｔ１におけるデジタルフィルタ３２の出力Ｓ１０の値、すなわちトルク指令値Ｓ２は、周期毎にランダムに変動する。

【0063】

この駆動装置１００によれば、制御信号Ｓ１のデューティ比が一定値を持続する場合であっても、トルク指令値Ｓ２が変動するため、ファンモータ６が発生する音響ノイズの周波数成分を拡散することができ、音響ノイズを低減できる。

【0064】

またトルク指令値Ｓ２の更新タイミングｔ２を、ゼロクロス点と一致させることにより、電流波形が歪むのを抑制でき、ノイズの発生を抑制できる。

【0065】

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

【0066】

（第１の変形例）
サンプリング回路３４におけるデジタルフィルタ３２の出力値Ｓ１０のサンプリングタイミングｔ１と、駆動信号合成回路１４に入力されるトルク指令値Ｓ２の更新タイミングｔ２は異なってもよい。
この場合、サンプリング回路３４は、２個のフリップフロップを直列に接続し、前段のフリップフロップにサンプリングタイミングｔ１を指示するストローブ信号を、後段のフリップフロップに更新タイミングｔ２を指示するストローブ信号を入力すればよい。

【0067】

（第２の変形例）
図７は、第２の変形例に係る駆動装置１００の構成を示す回路図である。
駆動装置１００は、図３のＢＥＭＦ検出回路１０に代えて、ホール素子５０およびホール信号検出部５２を備える。ホール素子５０は、ファンモータ６のロータの位置に応じたホール信号を生成する。ホール信号検出部５２は、ホール信号Ｈ＋、Ｈ−を比較し、あるいはそれらの差分を増幅することにより、回転検出信号Ｓ３を生成する。
ホール素子を利用したセンサ付きのファンモータにおいても、音響ノイズを低減できる。なお、ホール素子５０は駆動装置１００に外付けされてもよい。

【0068】

（第３の変形例）
実施の形態では、駆動装置１００に対して、パルス幅変調された制御信号Ｓ１が入力される場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。制御信号Ｓ１は、トルクの目標値を指示するアナログ電圧であってもよい。この場合、ＰＷＭ入力段１２の前段に、アナログ電圧をパルス幅変調するパルス幅変調器を挿入すればよい。たとえばパルス幅変調器は、のこぎり波あるいは三角波の周期電圧を生成するオシレータと、アナログ電圧を周期電圧と比較するコンパレータと、で構成できる。

【0069】

（第４の変形例）
ＰＷＭ入力段３０のサンプリング回路３４は、制御信号Ｓ１の周期と非同期なストローブ信号Ｓ１１と、図２に示すような制御信号Ｓ１の周期と同期したストローブ信号とが切りかえ可能に構成されてもよい。
この変形例によれば、音響ノイズを低減したい用途においては、制御信号Ｓ１の周期と非同期なストローブ信号Ｓ１１を使用し、トルクを安定させたい場合には、制御信号Ｓ１と同期したストローブ信号を使用することができる。

【0070】

実施の形態において、冷却装置４を電子機器に搭載してＣＰＵを冷却する場合について説明したが、本発明の用途はこれには限定されず、発熱体を冷却するさまざまなアプリケーションに用いることができる。さらにいえば、本実施の形態に係る駆動装置１００の用途は、ファンモータの駆動に限定されるものではなく、その他の各種モータの駆動に用いることができる。

【0071】

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0072】

１００…駆動装置、１…電子機器、２…ＣＰＵ、４…冷却装置、６…ファンモータ、１０…ＢＥＭＦ検出回路、１１…回転検出信号生成部、１２…ＰＷＭ入力段、１４…駆動信号合成回路、１６…駆動回路、２０…回転数信号生成回路、３０…ＰＷＭ入力段、３２…デジタルフィルタ、３４…サンプリング回路、４０…第１変換器、４２…加算器、４４…遅延回路、４６…係数回路、５０…ホール素子、５２…ホール信号検出部、９０…制御パターン生成部、９４…合成部、ＦＧ…回転数信号、Ｓ１…制御信号、Ｓ２…トルク指令値、Ｓ３…回転検出信号、Ｓ４…駆動制御信号。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】