特許 6058339 モータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラム

(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】6058339

(24)【登録日】2016年12月16日

(45)【発行日】2017年1月11日

(54)【発明の名称】モータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/10 20060101AFI20161226BHJP

【ＦＩ】

   H02P6/10

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-216539(P2012-216539)

(22)【出願日】2012年9月28日

(65)【公開番号】特開2014-72964(P2014-72964A)

(43)【公開日】2014年4月21日

【審査請求日】2015年7月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110788

【弁理士】

【氏名又は名称】椿 豊

(74)【代理人】

【識別番号】100143557

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 美保

(74)【代理人】

【識別番号】100124589

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 竜郎

(74)【代理人】

【識別番号】100166811

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 剛

(72)【発明者】

【氏名】小松 孝彦

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−０８７１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６８３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４１９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２３５６０８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータで検出された前記モータの回転位置に応じて前記モータの回転位置に対応する制御状態を順次更新し、複数の出力相を切り替えながら前記モータに駆動電力を供給する駆動部の制御動作を行うモータ制御装置であって、
前記モータの回転に伴って順次推移する電気角に対応する電気角信号に応じて、前記電気角の計数値に対応する駆動制御信号を出力する駆動制御部と、
前記駆動制御信号に対応する出力相で前記モータが駆動されるように、前記駆動部を制御するための駆動信号を出力する出力部と、
前記モータの各相から検出され前記モータの回転位置に対応する位置情報信号に基づいて、前記モータの回転位置の変化タイミングに対応する変化タイミング信号を出力する変化タイミング生成部と、
前記変化タイミング信号を検出して前記モータの回転位置を検出すると共に、前記変化タイミング信号に基づく位置検出結果に基づいて、検出された前記モータの回転位置に予め対応付けられた次の回転位置に対応する出力相に基づく位置設定信号を出力する位置設定部とを備え、
前記出力部は、前記位置設定部から前記位置設定信号が出力されたとき、前記位置設定信号に対応する出力相で前記モータが駆動されるように、前記駆動信号を出力する、モータ制御装置。

【請求項2】

前記位置設定部は、
前記変化タイミング生成部から前記変化タイミング信号が出力されたとき、前記変化タイミング信号を検出して前記モータの回転位置を検出する変化タイミング検出回路と、
前記変化タイミング検出回路の検出結果に応じて、前記位置設定信号を出力する位置設定回路とを備える、請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記位置設定回路は、前記変化タイミング検出回路により前記モータの回転位置が検出されたとき、前記位置設定信号を出力する、請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記位置設定部は、さらに、前記電気角信号に応じて、前記位置設定信号を出力する、請求項１から３のいずれかに記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記モータ制御装置は、その全部又は一部が集積回路装置としてパッケージ化されている、請求項１から４のいずれかに記載のモータ制御装置。

【請求項6】

モータで検出された前記モータの回転位置に応じて前記モータの回転位置に対応する制御状態を順次更新し、複数の出力相を切り替えながら前記モータに駆動電力を供給する駆動部の制御動作を行うモータ制御装置の制御方法であって、
前記モータ制御装置は、
前記モータの回転に伴って順次推移する電気角に対応する電気角信号に応じて、前記電気角の計数値に対応する駆動制御信号を出力する駆動制御部と、
前記駆動制御信号に対応する出力相で前記モータが駆動されるように、前記駆動部を制御するための駆動信号を出力する出力部と、
前記モータの各相から検出され前記モータの回転位置に対応する位置情報信号に基づいて、前記モータの回転位置の変化タイミングに対応する変化タイミング信号を出力する変化タイミング生成部とを備え、
前記モータ制御装置の制御方法は、
前記変化タイミング信号を検出して前記モータの回転位置を検出すると共に、前記変化タイミング信号に基づく位置検出結果に基づいて、検出された前記モータの回転位置に予め対応付けられた次の回転位置に対応する出力相に基づく位置設定信号を出力する位置設定ステップと、
前記位置設定ステップで前記位置設定信号が出力されたとき、前記位置設定信号に対応する出力相で前記モータが駆動されるように、前記出力部から前記駆動信号を出力する出力ステップとを備える、モータ制御装置の制御方法。

【請求項7】

モータで検出された前記モータの回転位置に応じて前記モータの回転位置に対応する制御状態を順次更新し、複数の出力相を切り替えながら前記モータに駆動電力を供給する駆動部の制御動作を行うモータ制御装置の制御プログラムであって、
前記モータ制御装置は、
前記モータの回転に伴って順次推移する電気角に対応する電気角信号に応じて、前記電気角の計数値に対応する駆動制御信号を出力する駆動制御部と、
前記駆動制御信号に対応する出力相で前記モータが駆動されるように、前記駆動部を制御するための駆動信号を出力する出力部と、
前記モータの各相から検出され前記モータの回転位置に対応する位置情報信号に基づいて、前記モータの回転位置の変化タイミングに対応する変化タイミング信号を出力する変化タイミング生成部とを備え、
前記モータ制御装置の制御プログラムは、
前記変化タイミング信号を検出して前記モータの回転位置を検出すると共に、前記変化タイミング信号に基づく位置検出結果に基づいて、検出された前記モータの回転位置に予め対応付けられた次の回転位置に対応する出力相に基づく位置設定信号を出力する位置設定ステップと、
前記位置設定ステップで前記位置設定信号が出力されたとき、前記位置設定信号に対応する出力相で前記モータが駆動されるように、前記出力部から前記駆動信号を出力する出力ステップとをコンピュータに実行させる、モータ制御装置の制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、モータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムに関し、特に、モータに駆動電力を供給する駆動部をモータから得られる位置情報に基づいて制御するモータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

モータの駆動時に発生する振動や騒音を低くすることが求められている。例えば下記特許文献１には、空気調和機の圧縮機などに用いられる、電動機の回転子が１回転する間の負荷トルクの変動が大きい電動機において、トルク指令量、配管温度、外気温度に応じて目標回転数を変更することが記載されている。この電動機は、このような制御を行うことで、低速領域での運転を避け、モータの振動と騒音を防止し、脱調を防止するものである。

【0003】

下記特許文献２には、駆動パルスのカウント数とモータの実際の回転のカウント数とを比較して、モータにより駆動されるアクチュエータの押圧力を制御するものが記載されている。このような制御方法は、ステッピングモータを一度も脱調・復帰をさせることなく、脱調による作動不良が発生させないようにすることをねらうものである。

【0004】

その他、下記特許文献３〜５にも、モータの回転の変動を抑制させる構成や脱調を防止する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１８８６２８号公報

【特許文献2】特開２００６−２８００６５号公報

【特許文献3】特開２００３−２８４３９１号公報

【特許文献4】特開２００３−０７０２８２号公報

【特許文献5】特開２００２−０１０６８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のような従来のモータ制御装置の構成の具体例について、以下に説明する。

【0007】

図６は、従来のモータ制御装置の構成例を示す図である。

【0008】

図６に示されるように、従来のモータ制御装置８１０は、モータ５０を駆動するモータ駆動装置８０１に用いられるものである。モータ駆動装置８０１において、駆動部４０は、電源部３０から供給される電力に基づいて、モータ５０に駆動電力を供給する。モータ制御装置８１０は、基準クロック信号Ｓ１及びモータ５０の位置情報信号Ｓ２に基づいて、駆動部４０に駆動信号Ｓ８７を出力する。

【0009】

モータ制御装置８１０は、例えば、変化タイミング生成部８１と、除算部８２と、電気角情報生成部８３と、駆動制御部８４と、出力相切替部８６とを備えている。変化タイミング生成部８１は、位置情報信号Ｓ２に基づいて変化タイミング信号を生成する。除算部８２は、変化タイミング信号の周期を除算し、除算結果信号Ｓ４を出力する。電気角情報生成部８３は、変化タイミング信号、除算結果信号Ｓ４、及び基準クロック信号Ｓ１に基づいて、電気角信号Ｓ５を出力する。駆動制御部８４は、電気角信号Ｓ５及び基準クロック信号Ｓ１に基づいて、駆動制御信号Ｓ６を生成し、出力する。出力相切替部８６は、駆動制御信号Ｓ６を適当なタイミングで切り替えて、駆動信号Ｓ８７を出力する。これにより、出力相切替部８６は、駆動部４０が駆動するモータ５０の出力相を切り替える。

【0010】

ところで、上記のようなモータ駆動装置８０１において、モータ５０の回転速度の変化によって、モータ５０の回転位置の変化タイミングが早くなることがある。このとき、従来の構成では、モータ５０の周期情報に基づいて順次制御で出力相の切替えが行われるので、駆動部４０についての制御論理が不適正である状態が継続する場合がある。

【0011】

図７は、従来のモータ駆動装置における各信号要素の関係の一例を示すタイミングチャートである。

【0012】

図７において、上段から、変化タイミング信号、モータ５０の位置に関する状態、除算結果信号Ｓ４、電気角信号Ｓ５、及び駆動制御部８４の電気角計数値が順に並べられている。図７に示されるように、従来のモータ駆動装置では、例えば、モータ５０の回転速度の変化によってモータ５０の変化タイミングが−Ｔだけ早く入力されたときに、電気角信号Ｓ５が入力された場合と同様に、モータ５０の位置に関する状態更新が行われる。これにより、出力相切替部８６の状態が、モータ速度変化前の状態から次の状態に切り替わる。すなわち、位置情報信号Ｓ２の変化タイミングがモータ回転速度の変化により変わった場合、変化タイミング検出部８１よりも後段の電気角情報生成部８３は、除算部８２からの新しい出力に更新される。そうすると、モータの回転位置が変化したのにかかわらず、電気角信号Ｓ５の計数が満了するまではそれまでの回転位置に基づいて制御が行われ、位置ずれの状態のままモータ５０が回転を継続することになる。そのとき、電気角計数値の出力信号の連続性が失われ、モータ制御装置８１０の出力信号に乱れが生じる。これにより振動、騒音が生じる可能性がある。また、モータ５０の回転速度の変化が大きい場合には、脱調が発生する可能性がある。

【0013】

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、より確実に、モータ駆動時の振動や騒音を低く抑えることができ、モータの脱調を防止できるモータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、モータで検出されたモータの回転位置に応じてモータの回転位置に対応する制御状態を順次更新し、複数の出力相を切り替えながらモータに駆動電力を供給する駆動部の制御動作を行うモータ制御装置は、モータの回転に伴って順次推移する電気角に対応する電気角信号に応じて、電気角の計数値に対応する駆動制御信号を出力する駆動制御部と、駆動制御信号に対応する出力相でモータが駆動されるように、駆動部を制御するための駆動信号を出力する出力部と、モータの各相から検出されモータの回転位置に対応する位置情報信号に基づいて、モータの回転位置の変化タイミングに対応する変化タイミング信号を出力する変化タイミング生成部と、変化タイミング信号を検出してモータの回転位置を検出すると共に、変化タイミング信号に基づく位置検出結果に基づいて、検出されたモータの回転位置に予め対応付けられた次の回転位置に対応する出力相に基づく位置設定信号を出力する位置設定部とを備え、出力部は、位置設定部から位置設定信号が出力されたとき、位置設定信号に対応する出力相でモータが駆動されるように、駆動信号を出力する。

【0015】

好ましくは、位置設定部は、変化タイミング生成部から変化タイミング信号が出力されたとき、変化タイミング信号を検出してモータの回転位置を検出する変化タイミング検出回路と、変化タイミング検出回路の検出結果に応じて位置設定信号を出力する位置設定回路とを備える。

【0017】

好ましくは、位置設定回路は、変化タイミング検出回路によりモータの回転位置が検出されたとき、位置設定信号を出力する。

【0018】

好ましくは、位置設定回路は、さらに、電気角信号に応じて、位置設定信号を出力する。

【0019】

好ましくは、モータ制御装置は、その全部又は一部が集積回路装置としてパッケージ化されている。

【0020】

この発明の他の局面に従うと、モータで検出されたモータの回転位置に応じてモータの回転位置に対応する制御状態を順次更新し、複数の出力相を切り替えながらモータに駆動電力を供給する駆動部の制御動作を行うモータ制御装置の制御方法において、モータ制御装置は、モータの回転に伴って順次推移する電気角に対応する電気角信号に応じて、電気角の計数値に対応する駆動制御信号を出力する駆動制御部と、駆動制御信号に対応する出力相でモータが駆動されるように、駆動部を制御するための駆動信号を出力する出力部と、モータの各相から検出されモータの回転位置に対応する位置情報信号に基づいて、モータの回転位置の変化タイミングに対応する変化タイミング信号を出力する変化タイミング生成部とを備え、モータ制御装置の制御方法は、変化タイミング信号を検出してモータの回転位置を検出すると共に、変化タイミング信号に基づく位置検出結果に基づいて、検出されたモータの回転位置に予め対応付けられた次の回転位置に対応する出力相に基づく位置設定信号を出力する位置設定ステップと、位置設定ステップで位置設定信号が出力されたとき、位置設定信号に対応する出力相でモータが駆動されるように、出力部から駆動信号を出力する出力ステップとを備える。

【0021】

この発明のさらに他の局面に従うと、モータで検出されたモータの回転位置に応じてモータの回転位置に対応する制御状態を順次更新し、複数の出力相を切り替えながらモータに駆動電力を供給する駆動部の制御動作を行うモータ制御装置の制御プログラムにおいて、モータ制御装置は、モータの回転に伴って順次推移する電気角に対応する電気角信号に応じて、電気角の計数値に対応する駆動制御信号を出力する駆動制御部と、駆動制御信号に対応する出力相でモータが駆動されるように、駆動部を制御するための駆動信号を出力する出力部と、モータの各相から検出されモータの回転位置に対応する位置情報信号に基づいて、モータの回転位置の変化タイミングに対応する変化タイミング信号を出力する変化タイミング生成部とを備え、モータ制御装置の制御プログラムは、変化タイミング信号を検出してモータの回転位置を検出すると共に、変化タイミング信号に基づく位置検出結果に基づいて、検出されたモータの回転位置に予め対応付けられた次の回転位置に対応する出力相に基づく位置設定信号を出力する位置設定ステップと、位置設定ステップで位置設定信号が出力されたとき、位置設定信号に対応する出力相でモータが駆動されるように、出力部から駆動信号を出力する出力ステップとをコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0022】

これらの発明に従うと、モータの回転位置の変化に応じてモータの回転位置に関する位置設定がやり直され、その位置設定に基づいて、駆動部を制御するための駆動信号が出力される。したがって、モータ駆動時の振動や騒音を低く抑えることができ、モータの脱調を防止できるモータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施の形態の１つにおけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図2】モータ制御装置により制御される位置設定信号の制御論理について説明する図である。

【図3】本実施の形態における各信号要素の関係の一例を示すタイミングチャートである。

【図4】モータ制御装置によるモータの制御状態の状態遷移図の一例である。

【図5】モータ制御装置によるモータの制御状態の一変型例に係る状態遷移図である。

【図6】従来のモータ制御装置の構成例を示す図である。

【図7】従来のモータ駆動装置における各信号要素の関係の一例を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ制御装置について説明する。

【0025】

モータ制御装置は、モータを制御する。モータ制御装置は、例えば、モータ駆動装置に設けられて用いられる。モータ駆動装置は、電源から供給される電力に基づいて、駆動部からモータに駆動電力を供給し、モータを駆動させるものである。モータ駆動装置において、モータ制御装置によって駆動部が制御されることにより、モータの駆動が制御される。

【0026】

［実施の形態］

【0027】

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。

【0028】

図１に示されるように、モータ駆動装置１は、モータ制御装置１０と、電源部３０と、駆動部４０と、モータ５０とを有している。電源部３０は、外部の交流電源２０からモータ駆動装置１に供給される電力を変換して出力するコンバータである。駆動部４０は、例えば、インバータである。駆動部４０は、電源部３０から出力された電力を用いて、モータ５０に駆動電力を供給する。モータ制御装置１０は、駆動部４０に駆動信号（駆動パルス）Ｓ７を出力する。駆動部４０は、駆動信号Ｓ７に基づいて、モータ５０に駆動電力を供給する。これにより、モータ制御装置１０は、モータ５０を制御し、モータ５０を駆動させる。

【0029】

本実施の形態において、モータ５０は、例えば３相のモータである。駆動部４０は、一対のスイッチング素子を３組用いた３相インバータの構成を備えている（一般的なものであるため、ここでの詳細な説明は省略する。）。スイッチング素子は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。駆動部４０に用いられている６つのスイッチング素子を、便宜上、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６ということがある。駆動信号Ｓ７は、これらのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれを動作させる６つの信号（第１〜第６駆動信号）を含むものである。駆動部４０は、例えば、駆動信号Ｓ７に応じた１８０度通電方式により、モータ５０を駆動する。なお、駆動部４０の構成やモータ５０の種類、モータ５０の通電方式はこれに限定されない。

【0030】

モータ制御装置１０には、基準クロック信号Ｓ１と、モータ５０から出力された、モータ５０の回転位置に対応する位置情報信号Ｓ２とが入力される。モータ制御装置１０は、これらの入力された信号に基づいて、モータ５０の制御を行う。

【0031】

基準クロック信号Ｓ１は、例えば、駆動部４０に供給する駆動信号Ｓ７の周波数より十分高い周波数のパルス信号である。基準クロック信号Ｓ１は、例えば、数ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚ程度に設定されている。基準クロック信号Ｓ１は、モータ制御装置１０の制御の基準となる信号である。

【0032】

本実施の形態においては、モータ５０は、モータ制御装置１０に、モータ５０で検出した位置情報として、ホール信号などの位置情報信号Ｓ２を出力する。モータ５０のＵ、Ｖ、Ｗの各相からそれぞれ検出された、モータの回転位置を示す位置情報信号Ｓ２をデコードすることで、（図示しない）ＦＧ信号が生成される。

【0033】

モータ制御装置１０には、変化タイミング生成部１１と、除算部１２と、電気角情報生成部１３と、駆動制御部１４とが設けられている。これらのモータ制御装置１０の各部１１〜１４には、基準クロック信号Ｓ１が入力される。また、本実施の形態において、モータ制御装置１０には、位置設定部１５と、出力相切替部（出力部の一例）１６とが設けられている。モータ制御装置１０は、基準クロック信号Ｓ１に同期して動作し、後述のようにモータ５０の制御を行う。

【0034】

変化タイミング生成部１１には、位置情報信号Ｓ２が入力される。変化タイミング生成部１１は、位置情報信号Ｓ２に基づいて、変化タイミング信号Ｓ３を生成し、出力する。変化タイミング信号Ｓ３は、例えば、位置情報信号Ｓ２から生成されるＦＧ信号のレベルがハイからロー、又はローからハイに変化したときに所定期間ハイを出力するパルス状の信号である。換言すると、変化タイミング生成部１１は、位置情報信号Ｓ２に基づくＦＧ信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとを検出して、変化タイミング信号Ｓ３を出力する。変化タイミング信号Ｓ３は、モータ５０の回転位置の変化タイミングに対応する情報である。

【0035】

除算部１２には、基準クロック信号Ｓ１のほか、変化タイミング生成部１１から出力された変化タイミング信号Ｓ３が入力される。除算部１２は、例えば、基準クロック信号Ｓ１に同期して、所定の除数（例えば、１２など）によって、変化タイミング信号Ｓ３の周期（ＦＧ信号の周期の１／２の周期）又はＦＧ信号の周期での除算を実行する。換言すると、除算部１２は、位置情報信号Ｓ２について、除算を実行する。そして、除算結果に基づいて、除算結果信号Ｓ４を生成し、出力する。除算結果信号Ｓ４は、電気角の周期に対応する信号である。除算結果信号Ｓ４は、モータ制御装置１０から駆動部４０に出力される駆動信号Ｓ７の元となる信号である。

【0036】

電気角情報生成部１３には、基準クロック信号Ｓ１及び除算部１２から出力された除算結果信号Ｓ４が入力される。電気角情報生成部１３は、例えば、計数回路と、シフトレジスタなどを用いて構成された論理出力回路などとを有している。電気角情報生成部１３は、基準クロック信号Ｓ１に同期して、除算結果信号Ｓ４を計数し、電気角信号Ｓ５を出力する。基準クロック信号Ｓ１は、電気角情報生成部１３において計数対象にはならず、電気角情報生成部１３の構成要素の動作を基準クロックＳ１に同期させるための基準タイミングとして用いられる。電気角信号Ｓ５は、モータ５０の電気角を更新するタイミングに対応する電気角変移タイミングパルスであり、駆動信号Ｓ７の元となる信号である。

【0037】

駆動制御部１４には、基準クロック信号Ｓ１のほか、電気角情報生成部１３から出力された電気角信号Ｓ５が入力される。なお、図１において、電気角信号Ｓ５は、駆動制御部１４の他、位置設定部１５に入力されているが（破線矢印）、入力されてもされなくてもよい。ここでは、入力されない場合について説明する。

【0038】

駆動制御部１４は、例えば、デューティ比選択回路と、変調回路とを有している。デューティ比選択回路は、電気角信号Ｓ５に応じて、ＰＷＭ変調の変調率（すなわち、ＰＷＭ変調のデューティ比）を選択し、確定する。デューティ比の選択は、例えば、予め設定されている、電気角の値と変調率との対応関係を示す情報に基づいて行われる。変調回路は、確定された変調率に基づいてＰＷＭ変調を行い、基準クロック信号Ｓ１に同期して、駆動制御信号Ｓ６を生成する。駆動制御信号Ｓ６は、例えば、ＰＷＭ信号である。生成された駆動制御信号Ｓ６は、出力相切替部１６に出力される。すなわち、駆動制御部１４は、基準クロック信号Ｓ１に同期して、電気角信号Ｓ５に基づいて、駆動制御信号Ｓ６を出力する。

【0039】

なお、モータ５０の駆動用の波形は、例えば、正弦波であるが、これに限られない。例えば、モータ５０の駆動波形は、台形波や三角波であったり、非対称形の波形であったりしてもよい。

【0040】

出力相切替部１６は、駆動制御信号Ｓ６に基づいて、駆動信号Ｓ７を出力する。すなわち、出力相切替部１６は、モータ５０で検出されたモータ５０の回転位置に応じて、モータ５０のうち駆動すべき相が駆動されるように、適切な出力相に対応する駆動信号Ｓ７を出力する。出力相切替部１６から駆動部４０に駆動信号Ｓ７が出力されることで、駆動部４０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のうち駆動信号Ｓ７に対応するものをオン（Ｈ（ハイ））とし、モータ５０に駆動電力を供給する。駆動信号Ｓ７が対応する出力相が出力相切替部１６によって逐次適切に切り替えられることで、モータ５０に供給される駆動電力の出力相が切り替えられ、モータ５０が駆動される。

【0041】

ここで、本実施の形態において、出力相切替部１６は、位置設定部１５から位置設定信号Ｓ９が入力されると、位置設定信号Ｓ９に基づいて、駆動信号Ｓ７をリスタートさせる。すなわち、出力相切替部１６は、位置設定信号Ｓ９に対応する位置に基づく駆動信号Ｓ７を出力する。出力相切替部１６が、このようにモータ５０の位置情報に対応する位置設定信号Ｓ９に基づいて駆動信号Ｓ７を出力することで、駆動部４０のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動がリスタートされる。

【0042】

［位置設定部１５の説明］

【0043】

図１に示されるように、位置設定部１５は、変化タイミング検出回路１５１と、位置設定回路１５２とを有している。変化タイミング検出回路１５１には、変化タイミング生成部１１から出力された変化タイミング信号Ｓ３が入力される。変化タイミング検出回路１５１は、変化タイミング信号Ｓ３を検出して、位置設定指令信号Ｓ８を生成し、出力する。位置設定指令信号Ｓ８は、位置設定回路１５２に入力される。位置設定回路１５２は、位置設定指令信号Ｓ８が入力されると、位置設定信号Ｓ９を生成して出力相切替部１６に出力する。

【0044】

位置設定部１５は、変化タイミング信号Ｓ３に基づいて、モータ５０の位置検出と、位置設定とをやり直す。すなわち、変化タイミング検出回路１５１により、変化タイミング信号Ｓ３を検出することで、モータ５０の位置検出が行われる。そして、位置設定回路１５２により、変化タイミング検出回路１５１の位置検出結果すなわち位置設定指令信号Ｓ８に応じて、モータ５０の位置設定が行われる。すなわち、駆動部４０によるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動の出力相がリスタートされる。

【0045】

図２は、モータ制御装置１０により制御される位置設定信号Ｓ９の制御論理について説明する図である。

【0046】

モータ５０のような３相モータでは、モータ５０の回転に伴い検出される各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のホール信号の組み合わせ、すなわちモータ５０の位置に関する組み合わせは全部で６通り存在する。

【0047】

図２に示されるように、モータ５０について、位置情報信号Ｓ２に基づいて、６通りの位置（回転位置）を定義することができる（位置１〜位置６）。モータ５０の６通りの位置（位置１〜位置６）の各位置には、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のうちＨ（ハイ）となるものの組み合わせが互いに異なる６通りの出力相が、それぞれ対応する。位置設定部１５は、６通りの出力相のうち、モータ５０の位置に対応する出力相に基づく位置設定信号Ｓ９を出力する。モータ５０の位置が変わると、出力相切替部１６は、入力される駆動制御信号Ｓ６と位置設定信号Ｓ９に応じて、変化後の位置に対応する出力相に基づく駆動信号Ｓ７を出力する。駆動部４０は、駆動信号Ｓ７に応じて、６通りの出力相を切り替えながら、モータ５０を駆動する。

【0048】

［各信号要素の関係の一例の説明］

【0049】

図３は、本実施の形態における各信号要素の関係の一例を示すタイミングチャートである。

【0050】

図３において、上段から、モータ５０のＵ，Ｖ，Ｗ各相の位置情報信号Ｓ２、ＦＧ信号、変化タイミング信号Ｓ３、モータ５０の位置に関する状態、除算結果信号Ｓ４、電気角信号Ｓ５、及び駆動制御部１４の電気角計数値が順に並べられている。

【0051】

図３に示されるように、本実施の形態において、変化タイミング生成部１１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の位置情報信号Ｓ２からデコードされるＦＧ信号の立ち上がり及び立ち下がりを検出する。変化タイミング生成部１１は、検出した立ち上がり及び立ち下がりのタイミングで、変化タイミング信号Ｓ３を出力する。そのため、変化タイミング信号Ｓ３は、ＦＧ信号の半周期毎に出力される。換言すると、変化タイミング生成部１１は、ＦＧ信号の半周期を計測し、その結果を保持する。なお、変化タイミング信号Ｓ３は、基準クロック信号Ｓ１と同期管理されていないものである。

【0052】

除算部１２は、ＦＧ信号の半周期を所定の電気角分に相当する時間に分割（分周）する。例えば、ＦＧ信号の半周期を１２分割（電気角で５度分に相当）する。そして、除算部１２は、分割結果を、除算結果信号Ｓ４として出力する。除算部１２は、例えば、カウンタ及びシフトレジスタなどを用いて、基準クロック信号Ｓ１に同期して、変化タイミング信号Ｓ３の周期の除算を実行する。例えば、変化タイミング信号Ｓ３が入力されてから、基準クロック信号Ｓ１の計数を開始し、計数値が所定の除数になるたびに、計数値をリセットする。例えば、図３に示される例では、変化タイミング信号Ｓ３の２つのパルス間（変化タイミング信号Ｓ３の１周期）は、Ｎ個の期間に分割されており、分割された期間に対応した数の除算結果信号Ｓ４が出力される。除算結果信号Ｓ４は、例えば正極性のパルス信号であるが、所定期間の経過に対応して論理を反転する信号などであってもよい。

【0053】

なお、除算部１２は、このような構成に限られるものではない。除算部１２は、例えば、除算において剰余が発生した場合において、剰余分を補正した上で除算結果信号Ｓ４を出力するようなものであってもよい。また、分割数は、電気角の５度に相当する１２分割に限られず、適宜設定できるものである。また、分割対象の期間は、ＦＧ信号の半周期に限定されない。位置情報信号Ｓ２やＦＧ信号の立ち上がりや立ち下がりのタイミングを変化タイミング信号Ｓ３の替わりとして用いることによって、除算が行われるようにしてもよい。

【0054】

電気角情報生成部１３は、このようにして出力された除算結果信号Ｓ４のパルスの数を、変化タイミング信号Ｓ３をトリガとして計数する。この計数結果は、所定の電気角の推移情報となる。すなわち、除算結果信号Ｓ４のパルスの数は、モータの回転に伴って順次推移する電気角に対応する情報となる。そして、電気角情報生成部１３は、計数結果に対応した１以上の電気角信号Ｓ５を生成して、その電気角信号Ｓ５を基準クロック信号Ｓ１に同期させて順次出力する。すなわち、電気角情報生成部１３は、変化タイミング信号Ｓ３をトリガとして、電気角情報を有する電気角信号Ｓ５を出力する。

【0055】

駆動制御部１４は、例えば、電気角信号Ｓ５に応じて、電気角の計数を行う。そして、駆動制御部１４は、その計数値に応じて、ＰＷＭ変調の変調率を確定する。

【0056】

ここで、変化タイミング検出回路１５１において、変化タイミング信号Ｓ３が検出されると、位置設定回路１５２は、位置設定を行う。換言すると、本実施の形態において、変化タイミング信号Ｓ３が検出されるたびに、モータ５０の位置検出と、位置設定のやり直しとが行われる。

【0057】

例えば、図３に示されるように、あるタイミングで変化タイミング信号Ｓ３が入力されたとき、モータ５０の位置に関する状態を、状態Ｘであるとする。その後、電気角信号が出力され、電気角計数値が増えるたびに（電気角が５度進むたびに）、状態は自動的に更新される（状態Ｘ＋１、状態Ｘ＋２、…）。出力相切替部１６は、状態に応じた出力相でモータ５０が駆動されるように、駆動信号Ｓ７を出力する。次の変化タイミング信号Ｓ３が入力されると、位置設定部１５から位置設定信号Ｓ９が出力される。そうすると、出力相切替部１６において、その直前の状態すなわちそれまで制御を行っていた状態の次の状態Ｙに状態がリセットされる。状態がリセットされると、以後、リセットされた状態に応じた出力相で、モータ５０が駆動される。

【0058】

ここで、モータ５０の回転速度の変化によって、モータ５０の変化タイミングが通常より早くなる場合がある。例えば、あるタイミングで変化タイミング信号Ｓ３の入力が時間−Ｔだけ早くなった場合にも（図３において破線矢印で示す）、本実施の形態においては、その変化タイミング信号Ｓ３が入力されたタイミングで位置設定がやり直される。例えば、図３に示されるように、状態Ｘから状態Ｘ＋９までモータ５０の制御が進んでいる状態で、モータ５０が加速されるなどして、通常よりも早く変化タイミング信号Ｓ３が出力された場合を想定する。この場合、位置設定部１５から位置設定信号Ｓ９が送られることで、それまでの状態Ｘ＋９に対応する状態Ｙに、状態がリセットされる。すなわち、位置設定部１５により位置設定がやり直され、出力相切替部１６が駆動信号Ｓ７を出力する基準となるモータ５０の位置が、状態Ｘ＋９に対応する位置から、状態Ｙに対応する位置に設定される。これにより、出力相切替部１６から、設定後の位置に対応する出力相に基づく駆動信号Ｓ７が出力され、変化タイミングが早くなった後でも、モータ５０の状態に対応する出力相で、モータ５０が駆動される。

【0059】

図４は、モータ制御装置１０によるモータ５０の制御状態の状態遷移図の一例である。

【0060】

図４に示されるように、モータ５０が駆動されている状態において、電気角信号Ｓ５が発生するたび（すなわち、除算部１２で計数を行うカウンタが１周するたび）に、位置が１ずつ送られる。すなわち、「位置１」から「位置２（Ｓ１２）」に、「位置２」から「位置３（Ｓ１３）」に、「位置３」から「位置４（Ｓ１４）」に、「位置４」から「位置５（Ｓ１５）」に、「位置５」から「位置６（Ｓ１６）」に、「位置６」から「位置１（Ｓ１１）」に、というように変更される。

【0061】

ここで、モータ５０の始動時において、「初期化（Ｓ０２）」が行われた後、最初の変化タイミング信号Ｓ３ａが生成されると、位置設定部１５により、モータ５０の位置検出及び位置設定が行われる（Ｓ１０）。検出された位置が例えば「位置１」であった場合は、次の位置として、「位置２（Ｓ１２）」が設定される。最初の変化タイミング信号Ｓ３ａに基づいて検出された位置が「位置２」であった場合には、次の位置が「位置３（Ｓ１３）」に設定される。「位置１（Ｓ１１）」、「位置４（Ｓ１４）」、「位置５（Ｓ１５）」、「位置６（Ｓ１６）」に設定されるときも、同様である。このようにして、そのとき検出されたモータ５０の「位置」に応じて、次の位置設定が行われる。

【0062】

また、変化タイミング信号Ｓ３ａが生成された後でモータ５０が駆動されている場合のすべての状態（Ｓ０１）において、モータ５０の回転動作に伴って変化タイミング信号Ｓ３ｂが生成された場合を想定する。この場合、位置設定部１５は、その変化タイミング信号Ｓ３ｂを検出し、位置検出及び位置設定をやり直す（Ｓ１０）。すなわち、変化タイミング信号Ｓ３ｂが検出された場合には、上述と同様に、そのときの「位置」が検出され、それに応じて、次の「位置」が設定される。

【0063】

このように、位置設定部１５は、位置設定信号Ｓ９を出力することで、位置設定をやり直す。出力相切替部１６は、位置設定信号Ｓ９に基づいて最適な制御論理の駆動信号Ｓ７を選択して出力する。換言すると、出力相切替部１６は、やり直された位置設定に基づいて、駆動信号Ｓ７を出力する。これにより、モータ５０が、位置設定信号Ｓ９に対応する出力相で駆動される。

【0064】

なお、すべての状態において（Ｓ０１）、モータ５０の駆動がリセットされると、制御状態が「初期化」され（Ｓ０２）、その状態から再度同様に位置検出及び位置設定が行われる（Ｓ１０）。

【0065】

［本実施の形態の効果についての説明］

【0066】

上述のように、従来のモータ駆動装置では、モータ５０の回転速度の変化によってモータ５０の位置情報の変化タイミングが−Ｔだけ早くなった場合でも、変化タイミング信号Ｓ３が入力されたタイミングでは、位置検出及び位置設定が行われない。そのため、変化タイミング信号Ｓ３が入力されたときには、電気角信号Ｓ５が入力された場合と同様に自立での状態更新が行われ、次の状態に移る。他方、出力相の切替えは、速度変化に伴うＦＧ信号の周期変化が発生する前の周期情報に基づいた電気角信号Ｓ５の出力に基づいて、順次制御で行われる。換言すると、位置情報の変化タイミングが変化したのにかかわらず、電気角信号Ｓ５の計数が満了するまでは位置検出と位置の設定とが行われないため、位置ずれの状態のままモータ５０が回転を継続することになる。したがって、従来では、モータ制御の精度に問題があり、速度変化が大きい場合は、追従性に問題が生じたり、モータ５０が脱調したりする可能性がある。

【0067】

これに対して、本実施の形態においては、変化タイミング信号Ｓ３が入力されたとき、位置設定部１５により、変化タイミング信号Ｓ３に基づいて、モータ５０の位置検出と位置設定とがやり直される。すなわち、変化タイミングが変化する前の周期に基づく電気角情報生成部１３の出力によらずに、位置検出が行われて、その結果に基づいて位置設定が行われる。これにより、変化タイミング信号Ｓ３が入力されたとき、電気角情報生成部１３で行う電気角信号Ｓ５の計数がまだ終了していなくても、出力相切替部１６により駆動信号Ｓ７が適切にリスタートされ、最適な出力相でモータ５０が駆動される。出力相切替部１６から出力された駆動信号Ｓ７に基づいて、駆動部４０の駆動制御を迅速に、かつ、適切に切り替えることができるので、モータ駆動装置１を、低振動化及び低騒音化することができ、モータ５０の脱調防止を図ることができる。

【0068】

［その他］

【0069】

上述の実施の形態において、モータ５０が駆動中であるとき、電気角信号Ｓ５が出力されたタイミングでは状態の自動更新は行わず、その都度、位置検出と位置設定とを行うようにして、状態を特定させるようにしてもよい。

【0070】

図５は、モータ制御装置１０によるモータ５０の制御状態の一変型例に係る状態遷移図である。

【0071】

図５において、モータが駆動されているときに電気角信号Ｓ５が出力されたとき以外の動作は、上述の実施の形態の図４のそれと同様である。本変型例では、図１において破線矢印で示されるように、電気角信号Ｓ５は、駆動制御部１４の他、位置設定部１５にも入力されるものとする。

【0072】

図５に示されているように、本変型例において、位置設定部１５は、モータ５０の「位置」が「位置１〜６」のいずれかである場合に、電気角信号Ｓ５が入力されると、再度位置検出及び位置設定を行う。これにより、変化タイミング信号Ｓ３（変化タイミング信号Ｓ３ａ、変化タイミング信号Ｓ３ｂ）が入力された場合と同様に、そのときのモータ５０の位置に応じて、次の位置が設定され、出力相が最適化される。このような制御方法によっても、上述と同様に、モータ５０の駆動時における振動や騒音の発生レベルを低くすることができる。

【0073】

モータ制御装置において、位置設定部以外の構成は、上述に限られるものではない。

【0074】

モータ制御装置は、そのすべての構成要素又は一部の構成要素が、１つ又は複数の集積回路装置としてパッケージ化されて構成されていてもよい。このような集積回路装置を用いることで、装置の小型化や低消費電力化を進めることができる。

【0075】

モータ駆動装置への電力の供給方法は、上述に限られない。例えば、モータ駆動装置には、直流電力が供給されてもよい。電源部の構成も、上述に限られず、供給される電力の種類、大きさや、駆動部の構成などに応じて、適切なものを用いるようにすればよい。

【0076】

モータの種類は限定されない。また、駆動部は、モータを駆動することができるものであれば、その構成は限定されない。

【0077】

上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアによって行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。

【0078】

上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。上記のフローチャートで文章で説明された処理は、そのプログラムに従ってＣＰＵなどにより実行される。

【0079】

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0080】

１ モータ駆動装置
１０ モータ制御装置
１１ 変化タイミング生成部
１２ 除算部
１３ 電気角情報生成部
１４ 駆動制御部
１５ 位置設定部
１６ 出力相切替部（出力部の一例）
２０ 交流電源
３０ 電源部
４０ 駆動部
５０ モータ
１５１ 変化タイミング検出回路
１５２ 位置設定回路
Ｓ１ 基準クロック信号
Ｓ２ 位置情報信号
Ｓ３ 変化タイミング信号
Ｓ３ａ 変化タイミング信号
Ｓ３ｂ 変化タイミング信号
Ｓ４ 除算結果信号
Ｓ５ 電気角信号
Ｓ６ 駆動制御信号
Ｓ７ 駆動信号
Ｓ８ 位置設定指令信号
Ｓ９ 位置設定信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】