特許 6622263 モータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法

(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】6622263

(24)【登録日】2019年11月29日

(45)【発行日】2019年12月18日

(54)【発明の名称】モータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/08 20060101AFI20191209BHJP

   H02P 23/04 20060101ALI20191209BHJP

【ＦＩ】

   H02P27/08

   H02P23/04

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-147006(P2017-147006)

(22)【出願日】2017年7月28日

(65)【公開番号】特開2019-30119(P2019-30119A)

(43)【公開日】2019年2月21日

【審査請求日】2019年3月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(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】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】海津 浩之

(72)【発明者】

【氏名】大村 祐司

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 智之

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−５１０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０２４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３１３５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１４９６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４６２２５００（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２７／０８

Ｈ０２Ｐ ２３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部にＰＷＭ信号である駆動制御信号を出力することで、前記モータ駆動部により通電される前記複数相のコイルの通電相を所定の順序で切り替えながら前記モータの駆動を制御する制御回路部と、を備え、
前記制御回路部は、前記通電相の切り替えが行われてから、前記通電相の切り替え周期のｍ分の１（ｍは、２以上の整数）の期間が経過する度に、一時的に前記駆動制御信号のデューティ比を低下させる低下制御を実行する、モータ駆動制御装置。

【請求項2】

前記制御回路部は、前記低下制御を行うとき、所定時間だけ前記駆動制御信号のデューティ比を低下させる、請求項１に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項3】

前記制御回路部は、前記モータの回転速度が所定の範囲内であるときに、前記低下制御を行う、請求項１又は２に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項4】

前記所定の範囲は、前記モータのロータの１回転あたりの通電切替回数ｎに対応する電磁振動のｎ次成分と前記モータの固有振動数とが共振現象を生じる前記モータの回転速度を含む、請求項３に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項5】

前記制御回路部は、前記低下制御を実行しつつ前記駆動制御信号を出力することで、前記モータのロータの１回転あたりの通電切替回数ｎにｍを乗じた次数の（ｍ×ｎ）次成分を含む電磁振動を発生させる、請求項１から４のいずれかに記載のモータ駆動制御装置。

【請求項6】

前記制御回路部は、前記通電相の切り替えが行われてから、前記切り替え周期の２分の１の期間が経過した時に、前記低下制御を実行する、請求項１から５のいずれかに記載のモータ駆動制御装置。

【請求項7】

前記制御回路部は、前記通電相の切り替えを行ってから次に前記通電相の切り替えを行うまでの時間を前記通電相の切り替えを行う度に計測し、前回計測された時間を前記切り替え周期として前記低下制御を実行する、請求項１から６のいずれかに記載のモータ駆動制御装置。

【請求項8】

前記制御回路部は、
前記モータのロータの位置に対応する位置検出信号に基づいて、前記駆動制御信号のデューティ比を設定するＰＷＭ指令部と、
前記位置検出信号に基づいて、前記通電相の切り替えが行われてから経過した時間を監視する通電期間監視部と、
前記通電期間監視部による前記通電相の切り替えが行われてから経過した時間の監視結果に基づいて前記ＰＷＭ指令部に指示信号を出力することで、一時的に、前記ＰＷＭ指令部に前記駆動制御信号のデューティ比を低下させる設定デューティ変更指示部とを有する、請求項１から７のいずれかに記載のモータ駆動制御装置。

【請求項9】

モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部を備えるモータ駆動制御装置を用いて、
前記モータ駆動部にＰＷＭ信号である駆動制御信号を出力することで、前記モータ駆動部により通電される前記複数相のコイルの通電相を所定の順序で切り替えながら前記モータの駆動を制御するモータの駆動制御方法であって、
前記通電相の切り替えが行われてから経過した時間を計測する計測ステップと、
前記通電相の切り替えが行われてから前記通電相の切り替え周期のｍ分の１（ｍは、２以上の整数）の期間が経過する度に、一時的に前記駆動制御信号のデューティ比を低下させる低下制御ステップとを有する、モータの駆動制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、モータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法に関し、特に、モータのコイルへの通電を切り替えてモータを駆動させるモータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コイルへの通電を切り替えることで駆動させる一般的なモータにおいては、通電切り替えにより発生する電磁振動の周波数成分がモータの固有振動数と一致すると大きな振動につながる。使用回転速度が決まっているモータにおいて、通電切り替えにより発生する電磁振動の影響を抑えるためには、使用回転速度での電磁振動の周波数成分がモータの固有振動数と一致するのを避け、共振が発生するのを避けるようにすればよい。しかしながら、例えば軸流ファンモータのように、停止から最高回転速度の間の幅広い回転速度範囲において、振動ピーク値を一定値以下に抑えなければならないモータでは、上記の手法を用いることができない。

【0003】

特許文献１には、モータの固有振動数との共振によるステータの振動に基づく騒音の発生を抑制するモータ制御装置が記載されている。特許文献１に記載のモータ制御装置は、ロータの回転速度を算出する回転速度算出部と、回転速度算出部により算出された回転速度と、ステータの固有振動数とに基づいて、インバータへの変調率を調整する変調率調整部と、を有する。このモータ制御装置は、高調波成分の周波数と、ステータが有する固有振動数Ｆとによる共振現象の発生を防ぎ、ステータの振動に基づく騒音の発生を抑制しようとする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−５５６５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記の特許文献１に記載されているモータ制御装置では、１８０度通電のようにＰＷＭ信号の周波数毎にインバータへの変調率を調整する必要がある。そのため、処理能力の高いマイコンを用いる必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。

【0006】

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、簡素な回路構成で、振動の発生を低減させることができるモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法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】

【0007】

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、モータ駆動制御装置は、モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部と、モータ駆動部にＰＷＭ信号である駆動制御信号を出力することで、モータ駆動部により通電される複数相のコイルの通電相を所定の順序で切り替えながらモータの駆動を制御する制御回路部と、を備え、制御回路部は、通電相の切り替えが行われてから、通電相の切り替え周期のｍ分の１（ｍは、２以上の整数）の期間が経過する度に、一時的に駆動制御信号のデューティ比を低下させる低下制御を実行する。

【0008】

好ましくは、制御回路部は、低下制御を行うとき、所定時間だけ駆動制御信号のデューティ比を低下させる。

【0009】

好ましくは、制御回路部は、モータの回転速度が所定の範囲内であるときに、低下制御を行う。

【0010】

好ましくは、所定の範囲は、モータのロータの１回転あたりの通電切替回数ｎに対応する電磁振動のｎ次成分とモータの固有振動数とが共振現象を生じるモータの回転速度を含む。

【0011】

好ましくは、制御回路部は、低下制御を実行しつつ駆動制御信号を出力することで、モータのロータの１回転あたりの通電切替回数ｎにｍを乗じた次数の（ｍ×ｎ）次成分を含む電磁振動を発生させる。

【0012】

好ましくは、制御回路部は、通電相の切り替えが行われてから、切り替え周期の２分の１の期間が経過した時に、低下制御を実行する。

【0013】

好ましくは、制御回路部は、通電相の切り替えを行ってから次に通電相の切り替えを行うまでの時間を通電相の切り替えを行う度に計測し、前回計測された時間を切り替え周期として低下制御を実行する。

【0014】

好ましくは、制御回路部は、モータのロータの位置に対応する位置検出信号に基づいて、駆動制御信号のデューティ比を設定するＰＷＭ指令部と、位置検出信号に基づいて、通電相の切り替えが行われてから経過した時間を監視する通電期間監視部と、通電期間監視部による通電相の切り替えが行われてから経過した時間の監視結果に基づいてＰＷＭ指令部に指示信号を出力することで、一時的に、ＰＷＭ指令部に駆動制御信号のデューティ比を低下させる設定デューティ変更指示部とを有する。

【0015】

この発明の他の局面に従うと、モータの複数相のコイルに選択的に通電するモータ駆動部を備えるモータ駆動制御装置を用いて、モータ駆動部にＰＷＭ信号である駆動制御信号を出力することで、モータ駆動部により通電される複数相のコイルの通電相を所定の順序で切り替えながらモータの駆動を制御するモータの駆動制御方法は、通電相の切り替えが行われてから経過した時間を計測する計測ステップと、通電相の切り替えが行われてから通電相の切り替え周期のｍ分の１（ｍは、２以上の整数）の期間が経過する度に、一時的に駆動制御信号のデューティ比を低下させる低下制御ステップとを有する。

【発明の効果】

【0016】

これらの発明に従うと、簡素な回路構成で、振動の発生を低減させることができるモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

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

【図2】制御回路部の構成を示すブロック図である。

【図3】制御回路部の動作を示すフローチャートである。

【図4】設定デューティ変更処理を示すフローチャートである。

【図5】低下制御が行われない場合のモータの駆動電流の波形を示す図である。

【図6】低下制御が行われる場合のモータの駆動電流の波形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態におけるモータ駆動制御装置について説明する。

【0019】

［実施の形態］

【0020】

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

【0021】

図１に示すように、モータ駆動制御装置１は、モータ２０を駆動させる。本実施の形態において、モータ２０は、例えば３相のブラシレスモータである。モータ駆動制御装置１は、モータ２０の３相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに周期的に駆動電流を流すことで、モータ２０を回転させる。

【0022】

モータ駆動制御装置１は、モータ駆動部２と、制御回路部４とを有している。なお、図１に示されているモータ駆動制御装置１の構成要素は、全体の一部であり、モータ駆動制御装置１は、図１に示されたものに加えて、他の構成要素を有していてもよい。

【0023】

本実施の形態において、モータ駆動制御装置１は、その全部がパッケージ化された集積回路装置（ＩＣ）である。なお、モータ駆動制御装置１の一部が１つの集積回路装置としてパッケージ化されていてもよいし、他の装置と一緒にモータ駆動制御装置１の全部又は一部がパッケージ化されて１つの集積回路装置が構成されていてもよい。

【0024】

モータ駆動部２は、インバータ回路２ａ及びプリドライブ回路２ｂを有する。モータ駆動部２は、制御回路部４から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ２０に駆動信号を出力し、モータ２０を駆動させる。モータ駆動部２は、モータ２０の複数相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを選択的に通電する。

【0025】

プリドライブ回路２ｂは、制御回路部４による制御に基づいて、インバータ回路２ａを駆動するための出力信号を生成し、インバータ回路２ａに出力する。インバータ回路２ａは、プリドライブ回路２ｂから出力された出力信号に基づいてモータ２０に駆動信号を出力し、モータ２０が備えるコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに通電する。インバータ回路２ａは、例えば、直流電源Ｖｃｃの両端に設けられた２つのスイッチ素子の直列回路の対が、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対してそれぞれ配置されて構成されている。２つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点に、モータ２０の各相の端子が接続されている（不図示）。プリドライブ回路２ｂは、出力信号として、例えば、インバータ回路２ａの各スイッチ素子に対応する６種類の信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌを出力する。これらの信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌが出力されることで、それぞれの信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌに対応するスイッチ素子がオン、オフ動作を行う。これにより、モータ２０に駆動信号が出力されて、モータ２０の各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに電流が流される（不図示）。

【0026】

本実施の形態において、制御回路部４には、速度指令信号Ｓｃが入力される。制御回路部４は、それらに基づいてモータ２０の駆動制御を行う。

【0027】

速度指令信号Ｓｃは、例えば、制御回路部４の外部から入力される。速度指令信号Ｓｃは、モータ２０の回転速度に関する信号である。例えば、速度指令信号Ｓｃは、モータ２０の目標回転速度に対応するＰＷＭ（パルス幅変調）信号である。換言すると、速度指令信号Ｓｃは、モータ２０の回転速度の目標値に対応する情報である。なお、速度指令信号Ｓｃとして、クロック信号が入力されてもよい。

【0028】

また、本実施の形態において、制御回路部４には、モータ２０から、３つのホール信号（位置検出信号の一例）Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗが入力される。ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、例えば、モータ２０に配置された３つのホール素子２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力である。ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、モータ２０のロータの回転に対応する信号である。制御回路部４は、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを用いてモータ２０の回転状態を検出し、モータ２０の駆動を制御する。すなわち、制御回路部４は、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを用いてモータ２０のロータの実際の回転数に関する実回転数情報を得て、モータ２０の駆動を制御する。また、制御回路部４は、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを用いてモータ２０のロータの回転位置を検出し、モータ２０の駆動を制御する。

【0029】

３つのホール素子２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ（以下、これらをまとめてホール素子２５ということがある）は、例えば、互いに略等間隔（隣り合うものと１２０度の間隔で）でモータ２０の回転子の回りに配置されている。ホール素子２５ｕ，２５ｖ，２５ｗは、それぞれ、ロータの磁極を検出し、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを出力する。

【0030】

なお、制御回路部４には、このようなホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに加えて、又はホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに代えて、モータ２０の回転状態に関する他の情報が入力されるように構成されていてもよい。例えば、モータ２０の回転子の回転に対応するＦＧ信号として、回転子の側にある基板に設けたコイルパターンを用いて生成される信号（パターンＦＧ）が入力されるようにしてもよい。また、モータ２０の各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）に誘起する逆起電圧を検出する回転位置検出回路の検出結果に基づいてモータ２０の回転状態が検知されるように構成されていてもよい。エンコーダやレゾルバなどを設け、それによりモータ２０の回転速度等の情報が検出されるようにしてもよい。

【0031】

制御回路部４は、例えば、マイクロコンピュータやデジタル回路等で構成されている。制御回路部４は、実回転数情報と、速度指令信号Ｓｃとに基づいて、モータ２０を駆動させるための駆動制御信号Ｓｄを出力する。具体的には、制御回路部４は、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗと、速度指令信号Ｓｃとに基づいて、駆動制御信号Ｓｄをプリドライブ回路２ｂに出力する。制御回路部４は、駆動制御信号Ｓｄを出力することで、モータ２０が速度指令信号Ｓｃに対応する回転数で回転するようにモータ２０の回転制御を行う。すなわち、制御回路部４は、モータ２０を駆動させるための駆動制御信号Ｓｄをモータ駆動部２に出力し、モータ２０の回転制御を行う。モータ駆動部２は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ２０に駆動信号を出力してモータ２０を駆動させる。

【0032】

制御回路部４は、モータ駆動部２にＰＷＭ（パルス幅変調）信号である駆動制御信号Ｓｄを出力することで、モータ駆動部２により通電される複数相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相を所定の順序で切り替えながら、モータの駆動を制御する。具体的には、モータ２０は３相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有しており、６通りの通電相の組み合わせ（通電パターン）がある。制御回路部４は、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの位相の変化に応じて、６通りの通電パターンを、モータ２０を回転させる方向に対応する所定の順序で切り替える。

【0033】

［制御回路部４の説明］

【0034】

図２は、制御回路部４の構成を示すブロック図である。

【0035】

図２に示すように、制御回路部４は、回転数算出部３１と、通電期間監視部３２と、ＰＷＭ指令部３３と、設定デューティ変更指示部３４と、ＰＷＭ信号生成部３５とを有している。詳細は後述するが、ＰＷＭ指令部３３は、モータ２０のロータの位置に対応するホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を設定する。通電期間監視部３２は、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相の切り替え（通電切替）が行われてから経過した時間を監視する。設定デューティ変更指示部３４は、通電期間監視部３２による通電相の切り替えが行われてから経過した時間の監視結果に基づいてＰＷＭ指令部３３に指示信号を出力することで、一時的に、ＰＷＭ指令部３３に駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を低下させる。

【0036】

このような構成により、制御回路部４は、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相の切り替えが行われてから、通電相の切り替え周期のｍ分の１（ｍは、２以上の整数）の期間が経過する度に、一時的に駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を低下させる低下制御を実行する。換言すると、制御回路部４は、通電相の切り替えが行われてから経過した時間を計測する計測ステップと、通電相の切り替えが行われてから通電相の切り替え周期のｍ分の１（ｍは、２以上の整数）の期間が経過する度に、一時的に駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を低下させる低下制御ステップとを含むモータの駆動制御方法を実行する。

【0037】

なお、以下の説明において、通電期間とは、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相の切替えが行われてから次の通電相への切替えが行われるまでの期間をいう。

【0038】

回転数算出部３１には、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗが入力される。回転数算出部３１は、入力されたホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、ロータの実回転数情報を生成して出力する。すなわち、回転数算出部３１は、モータ２０のロータの実際の回転数に関する実回転数情報を出力する。

【0039】

ＰＷＭ指令部３３には、回転数算出部３１から出力された実回転数情報と、速度指令信号Ｓｃ（図示せず）とが入力される。ＰＷＭ指令部３３は、実回転数情報と、速度指令信号Ｓｃとに基づいて、設定デューティを出力する。設定デューティは、駆動制御信号Ｓｄを出力するためのデューティ比を示す信号である。ＰＷＭ指令部３３は、例えば、速度指令信号Ｓｃと、実回転数情報とに基づいて、モータ２０の回転速度が速度指令信号Ｓｃに対応するものとなるように、設定デューティを生成する。すなわち、ＰＷＭ指令部３３は、モータ２０のロータの位置に対応するホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を設定する。なお、設定デューティは、通電する通電相に対応して出力される。すなわち、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、ロータの位置に対応する通電パターンで通電が行われるように、設定デューティが出力される。例えば、回転数算出部３１でホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいてロータの位置を示す信号が生成され、ＰＷＭ指令部３３が、その信号に応じて、通電する通電相に対応する設定デューティを出力する。

【0040】

設定デューティは、ＰＷＭ信号生成部３５と、設定デューティ変更指示部３４とに出力される。ＰＷＭ信号生成部３５は、入力された設定デューティに基づいて、モータ駆動部２を駆動させるためのＰＷＭ信号Ｓ２を生成する。ＰＷＭ信号Ｓ２は、例えば、デューティ比が設定デューティと同一となる信号である。換言すると、ＰＷＭ信号Ｓ２は、設定デューティに対応するデューティ比を有する信号である。モータ駆動制御装置１及びモータ２０が通常の動作状態で駆動されているとき、ＰＷＭ信号生成部３５から出力されたＰＷＭ信号Ｓ２が、駆動制御信号Ｓｄとして制御回路部４からモータ駆動部２に出力される。これにより、モータ駆動部２からモータ２０に駆動信号が出力され、モータ２０が駆動される。また、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、ロータの位置に応じてコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相が切り替えられる。

【0041】

通電期間監視部３２には、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗが入力される。通電期間監視部３２は、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相の切り替えが行われてから経過した時間を監視する。本実施の形態においては、通電期間監視部３２は、後述するように、通電相の切り替えが行われたとき、それまでの通電期間（第１通電期間）ｄｔ１の計測を終了し、切り替え後の通電期間（第２通電期間）ｄｔ２の計測を開始する。第１通電期間ｄｔ１は、電気角３６０度の６分の１が経過するのに相当する時間である。第２通電期間ｄｔ２は、現在の通電期間が開始してから経過した時間である。

【0042】

また、通電期間監視部３２は、通電相の切り替えが行われてから経過した時間の監視結果に基づいて、制御タイミング信号Ｓ１を出力する。制御タイミング信号Ｓ１は、上述の低下制御を行うための信号であり、設定デューティ変更指示部３４に入力される。通電期間監視部３２は、通電相の切り替えが行われてから通電相の切り替え周期のｍ分の１（ｍは、２以上の整数）の期間が経過する度に、制御タイミング信号Ｓ１を出力する。通電期間監視部３２は、第１通電期間ｄｔ１を通電相の切り替え周期として、第２通電期間ｄｔ２の計測開始から第１通電期間ｄｔ１のｍ分の１の期間が経過する毎に、制御タイミング信号Ｓ１を出力する。すなわち、制御回路部４は、通電相の切り替えを行ってから次に通電相の切り替えを行うまでの時間を通電相の切り替えを行う度に計測し、前回の通電期間において計測された時間である第１通電期間ｄｔ１を切り替え周期として、第１通電期間ｄｔ１のｍ分の１の期間が経過する度に低下制御を実行する。

【0043】

本実施の形態においては、通電期間監視部３２は、通電相の切り替えが行われてから通電相の切り替え周期の２分の１の期間が経過した時に、制御タイミング信号Ｓ１を出力し、制御回路部４は、低下制御を実行する。すなわち、本実施の形態においては、ｍは２である。通電期間監視部３２は、通電相の切替えが行われてから第１通電間隔ｄｔ１の半分の期間が経過したとき、制御タイミング信号Ｓ１を出力する。

【0044】

なお、通電期間監視部３２は、各通電期間において、制御タイミング信号Ｓ１の出力を、出力した回数がｍから１を減じた回数に達するまで、第１通電期間ｄｔ１のｍ分の１の期間が経過する度に行う。すなわち、例えばｍが３であるとき、通電相の切り替えが行われてから第１通電期間ｄｔ１の３分の１の期間が経過すると、その通電期間における１回目の制御タイミング信号Ｓ１の出力が行われる。そして、１回目の制御タイミング信号Ｓ１の出力が行われてからさらに第１通電期間ｄｔ１の３分の１の期間が経過すると、その通電期間における２回目の制御タイミング信号Ｓ１の出力が行われる。その後、２回目の制御タイミング信号Ｓ１の出力が行われてからさらに第１通電期間ｄｔ１の３分の１の期間が経過しても、その通電期間においては制御タイミング信号Ｓ１が出力されない。本実施の形態においては、ｍは２であるので、制御タイミング信号Ｓ１の出力は、１回のみ行われる。

【0045】

このようにして制御タイミング信号Ｓ１が出力されると、設定デューティ変更指示部３４により、設定デューティのデューティ比が低くなるように制御が行われる。これにより、制御回路部４から出力される駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が一時的に低くなる。

【0046】

すなわち、設定デューティ変更指示部３４は、制御タイミング信号Ｓ１が入力されたとき、設定デューティ変更指示信号（指示信号の一例）Ｓ３をＰＷＭ指令部３３に出力する。設定デューティ変更指示信号Ｓ３は、ＰＷＭ指令部３３に対して、設定デューティのデューティ比の変更を指示する信号である。本実施の形態において、設定デューティ変更指示信号Ｓ３は、ＰＷＭ指令部３３に対して、設定デューティのデューティ比を低く切り替えること、及び元のデューティ比に戻すこと、を指示する信号である。

【0047】

また、設定デューティ変更指示部３４は、ＰＷＭ指令部３３から出力された設定デューティを監視する。設定デューティ変更指示部３４は、設定デューティ変更指示信号Ｓ３を出力して設定デューティのデューティ比を低く切り替えるように指示を行ったとき、監視結果に基づいて、設定デューティのデューティ比を元に戻す。設定デューティ変更指示部３４は、設定デューティ変更指示信号Ｓ３を出力して設定デューティのデューティ比を低く切り替えるように指示を行ったとき、設定デューティ変更指示信号Ｓ３を再度出力することにより、設定デューティのデューティ比を元に戻すように指示を行う。

【0048】

なお、本実施の形態において、制御回路部４は、低下制御を行うとき、所定時間だけ駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を低下させる。すなわち、設定デューティ変更指示部３４は、設定デューティ変更指示信号Ｓ３を出力して設定デューティのデューティ比を低く切り替えるように指示を行ったとき、実際にデューティ比が低く変更されたことを確認し、それから所定時間が経過したときに、設定デューティのデューティ比を元に戻す。

【0049】

ＰＷＭ指令部３３は、設定デューティ変更指示信号Ｓ３が入力されたとき、それまでの通常時（低下制御を行っていないとき）よりもデューティ比が低い設定デューティを出力する。そして、その後に設定デューティ変更指示信号Ｓ３が入力されたとき、元のデューティ比の設定デューティを出力する。

【0050】

ＰＷＭ指令部３３が出力する設定デューティのデューティ比は、通常時には、上述のように、速度指令信号Ｓｃに対応する回転速度でモータ２０が駆動されるように設定される。他方、設定デューティ変更指示信号Ｓ３が出力されたときには、ＰＷＭ指令部３３は、設定デューティのデューティ比を、例えば０パーセントに設定する。なお、低下制御が行われるときの設定デューティのデューティ比は０パーセントに限られない。例えば、通常時よりも低い５パーセント程度に設定されるようにしてもよい。また、通常時の設定デューティのデューティ比よりも所定の割合だけ低いデューティ比に設定されるようにしてもよい。

【0051】

図３は、制御回路部４の動作を示すフローチャートである。

【0052】

図３においては、制御回路部４が行う動作のうち、特に低下制御に関する処理が示されているものである。

【0053】

モータ２０の駆動を行っているとき、ステップＳ１１において、制御回路部４は、通電切替要求があるか否かを判断する。通電期間監視部３２は、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相が切り替えられるべきタイミングが到来したときに通電切替要求があると判断する。通電期間監視部３２が通電切替要求があると判断すると（ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。一方、通電期間監視部３２が通電切替要求があると判断しない場合（ＮＯ）、ステップＳ１１の処理を繰り返す。

【0054】

ステップＳ１２において、通電期間監視部３２は、それまでの通電期間の計測を終了する。これにより、通電期間監視部３２は、直前の通電期間についての第１通電期間ｄｔ１を取得する。

【0055】

ステップＳ１３において、通電期間監視部３２は、次の通電期間の計測を開始する。すなわち、通電期間監視部３２は、第２通電期間ｄｔ２の計測を開始する。

【0056】

ステップＳ１４において、制御回路部４は、通電期間切替要求に応じて、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相を切り替える。

【0057】

ステップＳ１５において、通電期間監視部３２は、通電相の切替えが行われてから、通電相の切り替え周期の２分の１の期間が経過したか否かを判断する。具体的には、通電期間監視部３２は、通電相の切り替えが行われた後、直前の通電期間である第１通電期間ｄｔ１の半分の時間が経過したか否かを判断する。この判断は、第１通電期間ｄｔ１と、計測中の第２通電期間ｄｔ２とに基づいて行うことができる。第１通電期間ｄｔ１の半分の時間が経過していると判断されると（ＹＥＳ）、ステップＳ１６に進む。このとき、通電期間監視部３２から設定デューティ変更指示部３４に制御タイミング信号Ｓ１が出力される。一方、第１通電期間ｄｔ１の半分の時間が経過していると判断されない場合（ＮＯ）、ステップＳ１５の処理を繰り返す。

【0058】

ステップＳ１６において、設定デューティ変更処理が行われる。設定デューティ変更処理は、主に、設定デューティ変更指示部３４と、ＰＷＭ指令部３３とによって行われる。

【0059】

ステップＳ１７において、制御回路部４は、モータ２０の駆動を停止させるモータ停止要求があるか否かを判断する。モータ停止要求があったときには（ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。このとき、モータ２０の駆動が停止される。他方、モータ停止要求がなければ（ＮＯ）、ステップＳ１１に戻る。

【0060】

図４は、設定デューティ変更処理を示すフローチャートである。

【0061】

設定デューティ変更処理が開始されると、ステップＳ３１において、制御回路部４は、設定デューティのデューティ比を低くする。すなわち、設定デューティ変更指示部３４は、設定デューティ変更指示信号Ｓ３を出力する。これにより、ＰＷＭ指令部３３が、デューティ比が通常時よりも低い設定デューティを出力する。

【0062】

ステップＳ３２において、設定デューティ変更指示部３４は、ＰＷＭ指令部３３から出力される設定デューティを監視し、設定デューティのデューティ比が低い値になったか否かを判断する。設定デューティのデューティ比が低い値になると（ＹＥＳ）、ステップＳ３３に進む。一方、設定デューティのデューティ比が低い値になっていない場合（ＮＯ）、ステップＳ３２の処理を繰り返す。

【0063】

ステップＳ３３において、設定デューティ変更指示部３４は、所定時間が経過したか否かを判断する。設定デューティ変更指示部３４は、例えば、設定デューティのデューティ比が低い値になった時点から所定時間が経過したか否かを判断する。なお、設定デューティ変更指示部３４は、例えば、設定デューティ変更指示信号Ｓ３を出力した時点から所定時間が経過したか否かを判断するようにしてもよい。所定時間が経過したと判断されると（ＹＥＳ）、ステップＳ３４に進む。一方、所定時間が経過したと判断されない場合（ＮＯ）、ステップＳ３３の処理を繰り返す。

【0064】

ステップＳ３４において、設定デューティ変更指示部３４は、設定デューティのデューティ比を元に戻す制御を行う。すなわち、設定デューティ変更指示部３４は、設定デューティ変更指示信号Ｓ３を出力する。これにより、ＰＷＭ指令部３３が、通常時のデューティ比の設定デューティを出力する。

【0065】

このようにして制御回路部４により低下制御が行われると、低下制御が行われない場合と比較して高い周波数成分を有する電磁振動が発生する。

【0066】

図５は、低下制御が行われない場合のモータ２０の駆動電流の波形を示す図である。図６は、低下制御が行われる場合のモータ２０の駆動電流の波形を示す図である。

【0067】

図５及び図６においては、モータ２０の駆動電流の波形が示されており、それに合わせて、通電切替タイミングトグル信号及び上向き矢印で通電相の切り替えタイミングが示されている。図６については、さらに、設定デューティのデューティ比が低く変更されるタイミングが上向き矢印で示されている。通電切替タイミングトグル信号において、ハイとローとが切り替わるタイミングで、通電相が切り替えられる。

【0068】

図５に示されるように、モータ２０の駆動電流は、通電相が切り替わるタイミングで一時的に急激に小さくなり、その後、元の大きさに戻る。そのため、通電相が切り替わる度に、周期的に駆動電流が低下する。これにより、低下制御が行われない場合には、通電相が切り替わる周期に対応する周波数成分が大きい電磁振動が発生する。

【0069】

他方、低下制御が行われる場合においては、図６に示されるようになる。すなわち、モータ２０の駆動電流は、図５と同様に、通電相が切り替わるタイミングで一時的に小さくなる。また、上記のように低下制御が行われ、設定デューティのデューティ比が一時的に低くなるため、通電相が切り替えられてから次に通電相が切り替えられるまでにモータ２０の駆動電流が一時的に小さくなる。そのため、低下制御が行われる場合に発生する電磁振動において、通電相が切り替わる周期のｍ分の１（図６においては、２分の１）に対応する周波数の周波数成分が大きくなる。

【0070】

低下制御が行われる場合に発生する電磁振動において、低下制御が行われない場合に周波数成分が大きくなる周波数のｍ倍の周波数の周波数成分が大きくなる。すなわち、制御回路部４は、低下制御を実行しつつ駆動制御信号Ｓｄを出力することで、モータ２０のロータの１回転（電気角３６０度）あたりの通電切替回数ｎにｍを乗じた次数の（ｍ×ｎ）次成分を含む電磁振動を発生させる。モータ２０のロータの１回転あたりの通電切替回数１２回であるとき、本実施の形態のように低下制御を行う場合には、それに２を乗じた次数の２４次成分を含む電磁振動が発生する。

【0071】

以上説明したように、本実施の形態においては、制御回路部４が、前の通電期間の周期に基づいて、そのｍ分の１の期間が経過する毎に、設定デューティ変更指示信号Ｓ２を出力して低下制御を行う。そのため、モータ２０の固有振動数の周波数と電磁振動の周波数成分の周波数とが重ならないように、電磁振動の周波数成分を高い周波数帯にシフトさせることができるので、振動力が大きな共振が発生することを抑制することができる。すなわち、電磁振動成分の発生要因が、ロータの１回転あたりの通電切替回数ｎに対応するｎ次成分であるのに対して、低下制御を行うことにより、（ｍ×ｎ）次成分をもつ電磁振動を発生させることができる。したがって、安価な構成でありながら、所定の回転速度範囲で生じるモータ固有振動数との共振が発生することを防止することができる。ｍの値を適宜調整することで、モータ２０の固有振動数の周波数に重なる電磁振動成分の振動値を低くすることができ、結果的に、大きな振動が発生するのを避けることができる。すなわち、本実施形態の駆動制御装置１およびモータ駆動制御方法は、簡素な回路構成で、振動の発生を低減させることができる。

【0072】

なお、制御回路部４は、モータ２０の回転速度が所定の範囲内であるときに、低下制御を行うようにしてもよい。すなわち、モータ２０の回転速度が、低下制御を行わなければ電磁振動とモータ２０の固有振動数とが共振現象を生じる可能性がある所定の範囲内であるときに、低下制御を行うようにしてもよい。所定の範囲は、モータ２０のロータの１回転あたりの通電切替回数ｎに対応する電磁振動のｎ次成分とモータ２０の固有振動数とが共振現象を生じるモータ２０の回転速度を含む範囲である。この場合、モータ２０の通電期間において、モータ２０の回転速度が所定の範囲内でないときは低下制御が行われず、設定デューティが低デューティに変更されないので、効率良くモータ２０を駆動させることができる。

【0073】

［その他］

【0074】

モータ駆動制御装置は、上述の実施の形態やその変形例に示されるような回路構成に限定されない。本発明の目的に適合するように構成された、様々な回路構成が適用できる。

【0075】

低下制御において、設定デューティのデューティ比を一時的に低くする所定時間は、モータ２０の回転速度に応じて変更されてもよい。例えば、モータ２０が高速で駆動している場合には、所定時間を短くし、すぐに設定デューティのデューティ比が通常時に戻されるようにしてもよい。所定時間は、固定値であってもよい。また、所定時間は、瞬間的な時間であってもよい。すなわち、設定デューティ変更処理において、ＰＷＭ指令部から出力される設定デューティのデューティ比が低い値になったことが確認されたら、すぐに設定デューティのデューティ比が通常時の値に戻されてもよい。

【0076】

また、設定デューティ変更処理において、設定デューティのデューティ比を低くする制御が行われた後、ＰＷＭ指令部から出力される設定デューティの監視が行われなくてもよい。この場合、他の条件（例えば、設定デューティ変更指示信号が出力されてから所定時間が経過したことなど）に基づいて、ＰＷＭ指令部にて設定デューティのデューティ比を通常時の値に戻す処理が行われるようにしてもよい。

【0077】

通電期間監視部が制御タイミング信号を出力する基準となる、通電相の切り替え周期は、前回の通電期間に限られない。所定の期間の過去の通電期間の平均を通電相の切り替え周期としてもよいし、所定の時間を通電相の切り替え周期としてもよい。速度指令信号やモータの実回転数情報に応じて、通電相の切り替え周期が算出されるようにしてもよい。

【0078】

モータ駆動制御装置の各構成要素は、少なくともその一部がハードウエアによる処理ではなく、ソフトウエアによる処理であってもよい。

【0079】

本実施の形態のモータ駆動制御装置により駆動されるモータは、ブラシレスモータに限られず、他の種類のモータであってもよい。モータの磁極数やスロット数も、特に限定されない。

【0080】

また、モータの相数は、３相に限定されない。ホール素子の数は、３個に限られない。また、位置検出器は、ホール素子とは異なる手段を用いて、モータの位置検出信号が得られるようにしてもよい。例えば、ホールＩＣ等を用いてもよく、また、ロータの位置を検出するセンサを用いない、いわゆるセンサレス方式でモータを駆動するものであってもよい。

【0081】

上述のフローチャートなどは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではなく、例えば、各ステップの順番が変更されたり各ステップ間に他の処理が挿入されたりしてもよいし、処理を並列化してもよい。

【0082】

上述の実施の形態における処理の一部又は全部が、ソフトウエアによって行われるようにしても、ハードウエア回路を用いて行われるようにしてもよい。例えば、制御回路部は、マイコンに限定されない。制御回路部の内部の構成は、少なくとも一部がソフトウエアで処理されるようにしてもよい。

【0083】

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】

【0084】

１ モータ駆動制御装置、２ モータ駆動部、４ 制御回路部、６ 電流検出部、２０ モータ、２５（２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ） ホール素子、３１ 回転数算出部、３２ 通電期間監視部、３３ ＰＷＭ指令部、３４ 設定デューティ変更指示部、３５ ＰＷＭ信号生成部、Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ ホール信号（位置検出信号の一例）、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ コイル、Ｓ１ 制御タイミング信号、Ｓ３ 設定デューティ変更指示信号（指示信号の一例）、Ｓｃ 速度指令信号、Ｓｄ 駆動制御信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】