特許 7315337 ファンモータ、電子機器及びモータの制御方法

(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】

(24)【登録日】2023-07-18

(45)【発行日】2023-07-26

(54)【発明の名称】ファンモータ、電子機器及びモータの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/15 20160101AFI20230719BHJP

【ＦＩ】

H02P6/15

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019028013

(22)【出願日】2019-02-20

(65)【公開番号】P2020137273

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2022-02-03

(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】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】片山 圭一

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１５４３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１００５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３５５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１０３２０５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ６／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

羽根車を回転させるモータと、
前記モータの回転速度が目標回転速度になるように制御するモータ駆動制御装置と、を備え、
前記モータ駆動制御装置は、前記モータに印加する電圧の位相を調整する位相調整部を有し、
前記位相調整部は、
前記目標回転速度が切替回転速度より大きい場合に前記電圧の位相を調整する第１の位相調整手段と、
前記目標回転速度が前記切替回転速度より小さい場合に前記電圧の位相を調整する第２の位相調整手段とを有し、
前記第１の位相調整手段は、前記モータの回転速度が高くなるほど前記電圧の位相を進めることで、前記モータのコイルの誘起電圧と電流の位相が一致するように進角制御を行なうことにより、前記モータの駆動効率が大きくなるように前記調整を行ない、
前記第２の位相調整手段は、前記モータの回転速度を前記目標回転速度に維持することができる範囲内で、前記モータのコイルの誘起電圧と電流の位相が一致するように行われる進角制御で調整される前記電圧の位相よりも、前記電圧の位相が遅れるように前記調整を行う、ファンモータ。

【請求項2】

前記第１の位相調整手段は、前記モータの回転速度に対応する所定の調整値に基づいて前記調整を行う、請求項１に記載のファンモータ。

【請求項3】

前記位相調整部は、前記第１の位相調整手段により前記電圧の位相を調整するための第１進角制御信号と前記第２の位相調整手段により前記電圧の位相を調整するための第２進角制御信号とのいずれを出力するかを切り替える切替要素を有し、
前記モータ駆動制御装置は、前記第１進角制御信号と前記第２進角制御信号とのうち、前記位相調整部から出力されたいずれかの信号に基づいて前記モータの制御を行う、請求項１または２に記載のファンモータ。

【請求項4】

前記第１の位相調整手段は、前記モータの回転速度が高くなるほど前記電圧の位相が進むように前記調整を行い、
前記第２の位相調整手段は、前記電圧の位相が所定量だけ進むように前記調整を行う、請求項１から３のいずれかに記載のファンモータ。

【請求項5】

前記第１の位相調整手段は、前記モータの回転速度が高くなるほど前記電圧の位相が進むように前記調整を行い、
前記第２の位相調整手段は、前記第１の位相調整手段で調整が行われる場合よりも所定量だけ前記電圧の位相が遅れるように前記調整を行う、請求項１から３のいずれかに記載のファンモータ。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載のファンモータと、
前記ファンモータに前記目標回転速度を示す信号を出力する上位装置とを備える、電子機器。

【請求項7】

羽根車を回転させるモータを、前記モータの回転速度が目標回転速度になるようにして制御するモータの制御方法であって、
前記目標回転速度が切替回転速度より大きい場合に前記モータに印加する電圧の位相を調整する第１の位相調整ステップと、
前記目標回転速度が前記切替回転速度より小さい場合に前記電圧の位相を調整する第２の位相調整ステップとを備え、
前記第１の位相調整ステップは、前記モータの回転速度が高くなるほど前記電圧の位相を進めることで、前記モータのコイルの誘起電圧と電流の位相が一致するように進角制御を行なうことにより、前記モータの駆動効率が大きくなるように前記調整を行ない、
前記第２の位相調整ステップは、前記モータの回転速度を前記目標回転速度に維持することができる範囲内で、前記モータのコイルの誘起電圧と電流の位相が一致するように行われる進角制御で調整される前記電圧の位相よりも、前記電圧の位相が遅れるように前記調整を行う、モータの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ファンモータ、電子機器及びモータの制御方法に関し、特に、進角制御機能を有するファンモータ、電子機器及びモータの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、モータを効率良く駆動するための進角制御機能を有するモータ駆動制御装置が用いられている。このようなモータ駆動制御装置は、例えば、空気清浄機、加湿機、除湿機、エアコンなどの送風機能を有する電子機器などに用いられるファンモータのモータを駆動する用途のほか、広く用いられている。モータ駆動制御装置は、目標回転速度にモータの回転速度（回転数）が一致するようにしてモータを駆動させる。このとき、モータの回転速度に応じた量だけ位相を進めてモータのコイルに駆動電圧を印加する進角制御を行うことで、モータを効率良く駆動する。

【0003】

なお、下記特許文献１には、誘起電圧に基づいてブラシレスモータの位置検出運転を行う駆動装置において、誘起電圧が小さくなる低速時にモータを安定して回転させるために、低速時には同期運転に切り替えることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平５－２２７７８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この発明は、消費電力が小さい回転体を駆動させる駆動装置、電子機器及びモータの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】

【0006】

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、ファンモータは、羽根車を回転させるモータと、モータの回転速度が目標回転速度になるように制御するモータ駆動制御装置と、を備え、モータ駆動制御装置は、モータに印加する電圧の位相を調整する位相調整部を有し、位相調整部は、目標回転速度が切替回転速度より大きい場合に電圧の位相を調整する第１の位相調整手段と、目標回転速度が切替回転速度より小さい場合に電圧の位相を調整する第２の位相調整手段とを有し、第２の位相調整手段は、第１の位相調整手段よりも、電圧の位相が遅れるように調整を行う。

【0007】

好ましくは、第１の位相調整手段は、モータの駆動効率が大きくなるように調整を行う。

【0008】

好ましくは、第１の位相調整手段は、モータの回転速度に対応する所定の調整値に基づいて調整を行う。

【0009】

好ましくは、位相調整部は、第１の位相調整手段により電圧の位相を調整するための第１進角制御信号と第２の位相調整手段により電圧の位相を調整するための第２進角制御信号とのいずれを出力するかを切り替える切替要素を有し、モータ駆動制御装置は、第１進角制御信号と第２進角制御信号とのうち、位相調整部から出力されたいずれかの信号に基づいてモータの制御を行う。

【0010】

好ましくは、第１の位相調整手段は、モータの回転速度が高くなるほど電圧の位相が進むように調整を行い、第２の位相調整手段は、電圧の位相が所定量だけ進むように調整を行う。

【0011】

好ましくは、第１の位相調整手段は、モータの回転速度が高くなるほど電圧の位相が進むように調整を行い、第２の位相調整手段は、第１の位相調整手段で調整が行われる場合よりも所定量だけ電圧の位相が遅れるように調整を行う。

【0012】

この発明の他の局面に従うと、電子機器は、請求項１から６のいずれか１項に記載のファンモータと、ファンモータに目標回転速度を示す信号を出力する上位装置とを備える。

【0013】

この発明のさらに他の局面に従うと、モータの制御方法は、羽根車を回転させるモータを、モータの回転速度が目標回転速度になるようにして制御するモータの制御方法であって、目標回転速度が切替回転速度より大きい場合にモータに印加する電圧の位相を調整する第１の位相調整ステップと、目標回転速度が切替回転速度より小さい場合に電圧の位相を調整する第２の位相調整ステップとを備え、第２の位相調整ステップは、第１の位相調整ステップよりも、電圧の位相が遅れるように調整を行う。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態の１つに係る電子機器を示す斜視図である。

【図2】本実施の形態に係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3】本実施の形態に係るモータ駆動制御装置の回路構成を示す図である。

【図4】制御回路部の構成を示すブロック図である。

【図5】本実施の形態に係るモータ駆動制御装置の進角制御に関する動作の一例を示すフローチャートである。

【図6】本実施の形態における回転速度と進角値との関係を説明する図である。

【図7】本実施の形態の変形例の一つに係る回転速度と進角値との関係を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、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を用いた電子機器について説明する。なお、回転速度は回転数（ｒｐｍ）を含む概念である。

【0016】

［実施の形態］

【0017】

図１は、本発明の実施の形態の１つに係る電子機器を示す斜視図である。

【0018】

図１に示されるように、電子機器１０は、例えば、空気清浄機である。電子機器１０には、室内の空気を吸引するための吸引口１１と、吸引口１１から吸引した空気を排気するための排気口１２とが設けられている。すなわち、電子機器１０は、空気を吸引口１１から吸引し、排気口１２から排気する。吸引口１１は電子機器１０の接地面近くに配置されており、排気口１２は電子機器１０の上部に配置されている。

【0019】

電子機器１０の内部には、例えば、フィルタ１３と、羽根車１４と、回転体を回転させる駆動装置としてのファンモータ２０Ａとが設けられている。

【0020】

ファンモータ２０Ａは、モータ２０とモータ駆動制御装置１とを有する駆動装置を備えている。モータ２０は、モータ駆動制御装置１により駆動電力が供給されて駆動される。モータ２０のロータは、回転体としての羽根車１４と共に回転する。なお、電子機器１０において、モータ２０とモータ駆動制御装置１とはファンモータ２０Ａのハウジングに取り付けられているものであるが、これに限られず、モータ２０とモータ駆動制御装置１とが別体となっていてもよい。

【0021】

羽根車１４は、モータ２０のロータの回転に伴い回転することで、電子機器１０の外部の空気を吸引口１１から吸引し、吸引した空気を排気口１２から排気する。

【0022】

フィルタ１３は、例えば、浄化フィルタ、加湿フィルタ、脱臭フィルタなどである。フィルタ１３は、吸引口１１から吸引された空気が羽根車１４に到達するまでにフィルタ１３を通過するように、空気の導風経路内に配置されている。吸引口１１から吸引された空気は、電子機器１０の内部でフィルタ１３を通過することで清浄化された上で、排気口１２から排出される。

【0023】

電子機器１０は、上位装置５０（図３に示す）と、操作パネル５１（図３に示す）とを備えている。ユーザが操作パネル５１を操作すると、それに応じて、上位装置５０がモータ駆動制御装置１を制御する。これにより、電子機器１０がユーザの操作に応じて動作する。ユーザは、操作パネル５１を操作することで、清浄化する空気の風量を段階的に設定することができる（低速、中速、高速など）。また、空気の汚れ等の状況に応じて、風量を自動的に変化させるように設定することができる。

【0024】

本実施の形態においては、操作パネル５１で風量の段階（低速（低回転数）、中速（中回転数）、高速（高回転数）など）を選択する操作が行われると、選択された段階に対応して目標回転速度（目標回転数）が設定される。すなわち、上位装置５０は、設定された風量に応じた目標回転速度信号Ｓｃをファンモータ２０Ａのモータ駆動制御装置１に出力する。モータ駆動制御装置１は、後述のように、入力された目標回転速度信号Ｓｃに応じた回転速度でモータ２０を駆動させる。すなわち、モータ駆動制御装置１は、モータ２０の回転速度が目標回転速度になるように制御する。上位装置５０は、目標回転速度信号Ｓｃをモータ駆動制御装置１に出力することで、モータ駆動制御装置１を制御する。なお、風量は、無段階（又は、非常に多くの段階）に変化可能に構成されていてもよい。

【0025】

図２は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１の回路構成を示すブロック図である。

【0026】

図２に示すように、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を例えば正弦波駆動方式により駆動させるように構成されている。モータ駆動制御装置１は、モータ２０に正弦波の駆動信号を出力してモータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに周期的に正弦波状（正弦波と正弦波とは異なる波形が合成された波）の駆動電流を流すことで、モータ２０を回転させる。なお、モータ２０の駆動方式は、これに限られるものではない。

【0027】

モータ駆動制御装置１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と、制御回路部（制御部の一例）３と、ＦＧ信号生成部４とを有している。なお、図２に示されている構成要素は、モータ駆動制御装置１の全体の一部であり、モータ駆動制御装置１は、図２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。

【0028】

本実施の形態において、モータ駆動制御装置１は、ＦＧ信号生成部４を除き、その全部がパッケージ化された集積回路装置（ＩＣ）である。すなわち、モータ駆動制御装置１において、モータ駆動部２が制御回路部３とともに集積化されている。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。

【0029】

インバータ回路２ａは、プリドライブ回路２ｂとともに、モータ駆動部２を構成する。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Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌに基づいてモータ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、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。

【0030】

プリドライブ回路２ｂは、制御回路部３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、インバータ回路２ａの各スイッチ素子に対応する６種類の出力信号を生成し、インバータ回路２ａに出力する。プリドライブ回路２ｂは、制御回路部３から出力される駆動制御信号Ｓｄに基づいて、出力信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌを生成する。インバータ回路２ａでは、それぞれの出力信号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のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに駆動電圧が印加される。

【0031】

図３は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１の回路構成を示す図である。

【0032】

図３に示されるように、ＦＧ信号生成部４は、実回転速度信号Ｓｒを生成し、制御回路部３に出力する。実回転速度信号Ｓｒは、モータ２０の実際の回転速度（ロータの回転数；以下、実回転速度ということがある。）に対応する信号である。本実施の形態において、実回転速度信号Ｓｒは、ＦＧ信号である。すなわち、ＦＧ信号生成部４は、例えば、モータ２０のロータの近くに配置された基板上に形成されたコイルパターンであるＦＧパターン４ａを有している。ＦＧ信号生成部４は、ＦＧパターン４ａの誘起電圧に従って、実回転速度信号Ｓｒを生成して出力する。なお、実回転速度信号Ｓｒは、このようにして生成される信号に限られない。例えば、実回転速度信号Ｓｒは、ホール素子やホールＩＣの出力に基づいて生成されるＦＧ信号であってもよいし、エンコーダ等を利用して生成されるモータ２０の回転速度に対応する周波数等の特性を有する信号であってもよい。

【0033】

本実施の形態において、制御回路部３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に出力してモータ駆動部２を制御することで、モータ２０の動作を制御する。

【0034】

制御回路部３には、実回転速度信号Ｓｒと、目標回転速度信号Ｓｃとが入力される。

【0035】

目標回転速度信号Ｓｃは、例えば、上位装置５０のクロック端子から出力されたクロック信号である。目標回転速度信号Ｓｃは、モータ２０の目標回転速度に対応する周波数の信号である。換言すると、目標回転速度信号Ｓｃは、モータ２０を何Ｈｚ（ｒｐｍ）で回転させるかを指示するための、モータ２０の回転速度の目標値（目標回転速度）を示す情報である。

【0036】

制御回路部３は、実回転速度信号Ｓｒと、目標回転速度信号Ｓｃとに基づいて、駆動制御信号Ｓｄを生成し、モータ駆動部２のプリドライブ回路２ｂに出力する。制御回路部３は、目標回転速度信号Ｓｃにより示される目標回転速度と、実回転速度信号Ｓｒにより示されるモータ２０の回転速度とに応じて、モータ２０が目標回転速度で回転するように駆動制御信号Ｓｄをモータ駆動部２に出力することで、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に正弦波駆動信号を出力し、モータ２０を駆動させる。

【0037】

制御回路部３は、モータ２０の実回転速度が目標回転速度信号Ｓｃに対応する目標回転速度に追従するように駆動制御信号Ｓｄを出力する。すなわち、目標回転速度が一定である場合、電子機器１０の周囲の環境の変動等に応じてモータ２０の負荷が変動しても、実回転速度が目標回転速度となるように駆動制御信号Ｓｄを出力し、モータ２０に印加する駆動電圧の大きさを調整する。目標回転速度が変更された場合（例えば操作パネル５１で「低速」から「中速」等に変更する操作が行われた場合）や、モータ２０が一時的にロック状態に陥った後にロック状態から復帰した場合などにおいては、目標回転速度と実回転速度とが比較的大きく乖離することになるため、実回転速度が目標回転速度に到達するように駆動制御信号Ｓｄを出力してモータ２０に印加する駆動電圧の大きさを調整することで、モータ２０を加速させたり減速させたりする。

【0038】

本実施の形態において、制御回路部３は、速度制御回路３１と、正弦波駆動回路３２とを含んでいる。

【0039】

速度制御回路３１には、目標回転速度信号Ｓｃと実回転速度信号Ｓｒとが入力される。速度制御回路３１は、目標回転速度信号Ｓｃと実回転速度信号Ｓｒとの比較結果に応じて、モータ２０を目標回転速度に追従するようにトルク指令信号Ｓ１を生成する。トルク指令信号Ｓ１は、モータ２０のトルクの大きさに対応する信号である。目標回転速度と実回転速度とにずれがある場合にはトルク指令信号Ｓ１の調整が行われる。すなわち、モータ２０の回転速度は、フィードバック制御により調整される。

【0040】

正弦波駆動回路３２には、トルク指令信号Ｓ１が入力される。正弦波駆動回路３２は、トルク指令信号Ｓ１に基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成してモータ駆動部２に出力する。これにより、モータ２０がトルク指令信号Ｓ１に対応するトルクで回転するように、モータ２０の回転に応じたタイミングでモータ駆動部２からモータ２０の各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに駆動電圧が印加される。

【0041】

図４は、制御回路部３の構成を示すブロック図である。

【0042】

以下、制御回路部３の構成及び動作についてより具体的に説明する。

【0043】

本実施の形態において、制御回路部３は、モータ２０に印加する駆動電圧の位相を調整する。すなわち、制御回路部３は、モータ２０に印加する駆動電圧の進角制御を行う。進角制御は、制御回路部３の速度制御回路３１の一部と正弦波駆動回路３２の一部とで構成される位相調整部３３により行われる。

【0044】

速度制御回路３１は、進角決定回路３４と、切替回転速度検出回路３５とを有している。進角決定回路３４と、切替回転速度検出回路３５とは、位相調整部３３に含まれる。

【0045】

正弦波駆動回路３２は、正弦波生成回路３２ｂと、第１進角制御部（第１の位相調整手段の一例）３６と、第２進角制御部（第２の位相調整手段の一例）３７と、セレクタ（切替要素の一例）３８とを有している。第１進角制御部３６と、第２進角制御部３７と、セレクタ３８とは、位相調整部３３に含まれる。

【0046】

正弦波生成回路３２ｂは、トルク指令信号Ｓ１に基づいて、モータ２０の各相に対応する駆動制御信号Ｓｄを生成して出力する。正弦波生成回路３２ｂは、位相調整部３３の処理結果に応じた位相でモータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに駆動電圧が印加されるように、駆動制御信号Ｓｄを生成する。すなわち、モータ駆動制御装置１は、位相調整部３３から出力された信号に基づいて、モータ２０の制御を行う。

【0047】

上述のように、位相調整部３３は、速度制御回路３１の進角決定回路３４及び切替回転速度検出回路３５と、正弦波駆動回路３２の第１進角制御部３６、第２進角制御部３７、及びセレクタ３８とを含んでいる。

【0048】

本実施の形態において、位相調整部３３は、目標回転速度に応じて、モータ２０の駆動電圧の位相の調整方法を切り替える。すなわち、位相調整部３３は、目標回転速度が所定の切替回転速度よりも大きい場合（モータ２０を、切替回転速度よりも速い速度域である高速域で回転させる場合）には、モータ２０の駆動効率を大きくすることを重視する第１の調整方法でモータ２０の駆動電圧の位相を調整し、目標回転速度が切替回転速度よりも小さい場合（モータ２０を、切替回転速度よりも低い速度域である低速域で回転させる場合）には、モータ２０の回転速度を目標回転速度のまま維持できる範囲で駆動電圧の位相を遅らせる（進角を小さくする）第２の調整方法でモータ２０の駆動電圧の位相を調整する。

【0049】

切替回転速度は、例えば、予め設定された回転速度の閾値である。

【0050】

位相調整部３３は、第１の調整方法による調整を行う場合、モータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧と巻線電流（コイル電流）の位相が一致するように進角制御を行う。すなわち、位相調整部３３は、モータ２０を低い消費電力で効率良く駆動できるように、効率重視の進角制御を行う。他方、位相調整部３３は、第２の調整方法による調整を行う場合、駆動電圧の位相を遅らせる制御を行う。すなわち、位相調整部３３は、モータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧が比較的大きくなることによりコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流が比較的小さくなる状態で駆動する、低進角の進角制御を行う。制御回路部３は、目標回転速度の変更後に、当該変更された目標回転速度に応じた信号を出力し、位相調整部３３は、変更された目標回転速度に応じて駆動電圧の位相を遅らせる。

【0051】

このような第１の調整方法による調整は、第１進角制御部３６を用いて行われる。また、第２の調整方法による調整は、第２進角制御部３７を用いて行われる。すなわち、第１進角制御部３６は、目標回転速度が切替回転速度より大きい場合に電圧の位相を調整する。また、第２進角制御部３７は、目標回転速度が切替回転速度より小さい場合に電圧の位相を調整する。第２進角制御部３７は、第１進角制御部３６よりも、電圧の位相が遅れるように調整を行う。

【0052】

位相調整部３３において、進角決定回路３４には、実回転速度信号Ｓｒが入力される。進角決定回路３４は、モータ２０の回転速度に応じて、予め設定された進角値（駆動電圧を印加する位相をＦＧ信号の位相から進める調整値）を決定する。進角決定回路３４は、例えば、予め設定された、回転速度とそれに対応する進角値との組み合わせから、実回転速度に対応する進角値を選択することで、進角値を決定することができる。すなわち、進角設定回路３４は、モータ２０の回転速度に対応する所定の進角値を決定する。なお、進角決定回路３４は、予め設定された算出ルールに従って、実回転速度に対応する進角値を算出するようにしてもよい。進角決定回路３４は、決定した進角値に関する情報を、進角値信号Ｓ２として出力する。

【0053】

切替回転速度検出回路３５には、目標回転速度信号Ｓｃが入力される。切替回転速度検出回路３５は、目標回転速度信号Ｓｃに基づいて、目標回転速度と切替回転速度との比較結果に対応した選択信号Ｓ３を出力する。例えば、本実施の形態においては、切替回転速度検出回路３５は、目標回転速度が切替回転速度より低いことを検知して、検知結果に応じて選択信号Ｓ３を出力する。選択信号Ｓ３は、目標回転速度が切替回転速度より低いことを検知された場合に、所定の電圧となる信号であるが、これに限られるものではない。また、切替回転速度検出回路３５は、目標回転速度が切替回転速度より高いことや目標回転速度が切替回転速度以上又は以下となったことを検知したときに、それに応じた選択信号Ｓ３を出力するようにしてもよい。

【0054】

第１進角制御部３６には、進角値信号Ｓ２が入力される。第１進角制御部３６は、進角値信号Ｓ２に基づいて、進角決定回路３４で決定された進角値だけ位相を進めるように正弦波生成回路３２ｂを制御するための第１進角制御信号Ｓ４を出力する。すなわち、第１進角制御部３６は、効率重視の進角制御を行うための第１進角制御信号Ｓ４を出力し、モータ２０のコイルの誘起電圧が小さくなるように進角制御を行う。換言すると、第１進角制御部３６は、第１進角制御信号Ｓ４を出力し、モータ２０の駆動効率が大きくなるようにモータ２０の駆動電圧の位相を調整する。

【0055】

第２進角制御部３７は、第１進角制御部３６により進角制御が行われる場合よりも、電圧の位相が遅れるように調整を行う。第２進角制御部３７は、効率重視の進角制御が行われるよりも位相が遅れるように正弦波生成回路３２ｂを制御するための第２進角制御信号Ｓ５を出力する。すなわち、第２進角制御部３７は、低進角の進角制御を行うための第２進角制御信号Ｓ５を出力する。

【0056】

本実施の形態において、第２進角制御部３７は、予めメモリ３７ｂに記憶された情報に基づいて第２進角制御信号Ｓ５を出力する。例えば、第２進角制御部３７は、予めメモリ３７ｂに記憶されている進角値を適用して進角制御が行われるように、第２進角制御信号Ｓ５を出力する。すなわち、第２進角制御部３７は、メモリ３７ｂに記憶されている所定の設定値に基づいて駆動電圧の位相を設定する。駆動電圧の位相を遅らせる場合には、第２進角制御部３７は、駆動電圧の位相を所定の設定値にして、駆動電圧の位相を遅らせる。換言すると、第２進角制御部３７は、電圧の位相が所定量だけ進むように調整を行う。

【0057】

ここで、メモリ３７ｂに記憶する所定の設定値は、切替回転速度でモータ２０が回転している場合に進角決定回路３４で決定される進角値よりも小さい進角値であって、その進角値を適用した場合でもモータ２０の回転速度を目標回転速度に維持できる進角値にすればよい。

【0058】

セレクタ３８には、第１進角制御信号Ｓ４と、第２進角制御信号Ｓ５と、選択信号Ｓ３とが入力される。セレクタ３８は、選択信号Ｓ３に応じて、第１進角制御信号Ｓ４と、第２進角制御信号Ｓ５とのいずれか一方を正弦波生成回路３２ｂに出力する。換言すると、セレクタ３８は、第１進角制御部３６により電圧の位相を調整するための第１進角制御信号Ｓ４と第２進角制御部３７により電圧の位相を調整するための第２進角制御信号Ｓ５とのいずれを出力するかを切り替える。セレクタ３８により、モータ２０の駆動電圧の位相の調整に第１進角制御部３６を用いるか第２進角制御部３７を用いるかが選択される。すなわち、目標回転速度に応じて、位相調整部３３が第１の調整方法を採用するか第２の調整方法を採用するかが切り替えられる。

【0059】

本実施の形態において、セレクタ３８は、目標回転速度が切替回転速度より小さい場合には第２進角制御部３７による進角制御が行われるようにし、そうでない場合すなわち目標回転速度が切替回転速度より大きい場合には第１進角制御部３６による進角制御が行われるようにする。換言すると、セレクタ３８は、目標回転速度に基づいて、高速域において第１進角制御部３６による進角制御が行われるようにし、低速域において第２進角制御部３７による進角制御が行われるようにする。このようなセレクタ３８の動作は、切替回転速度検出回路３５から出力される選択信号Ｓ３に応じて行われる。

【0060】

図５は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１の進角制御に関する動作の一例を示すフローチャートである。

【0061】

以上のように構成されているので、モータ駆動制御装置１は、図５に示されるように進角制御に関する動作を行う。

【0062】

すなわち、ステップＳ１１において、速度制御回路３１は、目標回転速度信号Ｓｃが検知されたか否かを判断する。換言すると、モータ２０の駆動が停止している場合において、速度制御回路３１は、モータ２０を起動させる起動命令を検知したか否かを判断する。目標回転速度信号Ｓｃが検知されていなければ、検知されるまで待機する。目標回転速度信号Ｓｃが検知された場合には、ステップＳ１２に進む。

【0063】

ステップＳ１２において、切替回転速度検出回路３５は、目標回転速度信号Ｓｃに基づいて、目標回転速度と所定の切替回転速度とを比較し、目標回転速度が切替回転速度よりも低いか否かを判断する。切替回転速度検出回路３５は、判断結果に応じて選択信号Ｓ３を出力する。すなわち、目標回転速度が切替回転速度よりも低い場合には、ステップＳ１４に進み、そうでない場合には、ステップＳ１３に進む。

【0064】

ステップＳ１３において、位相調整部３３は、効率重視の進角制御での駆動が行われる用に制御する。すなわち、切替回転速度検出回路３５から出力される選択信号Ｓ３に応じて、セレクタ３８は、第１進角制御部３６から出力される第１進角制御信号Ｓ４を正弦波生成回路３２ｂに出力する。これにより、効率重視の進角制御が行われ、モータ２０が目標回転速度で回転するように駆動される。

【0065】

他方、ステップＳ１４において、位相調整部３３は、巻線電流低減の進角制御での駆動が行われるように制御する。すなわち、切替回転速度検出回路３５から出力される選択信号Ｓ３に応じて、セレクタ３８は、第２進角制御部３７から出力される第２進角制御信号Ｓ５を正弦波生成回路３２ｂに出力する。これにより、低進角の進角制御が行われ、モータ２０が目標回転速度で回転するように駆動される。

【0066】

ステップＳ１３又はステップＳ１４の処理が終了すると、ステップＳ１５において、速度制御回路３１は、目標回転速度信号Ｓｃの入力が停止されたことを検知したか否かを判断する。目標回転速度信号Ｓｃの入力が停止されたことが検知されると、ステップＳ１６に進む。そうでない場合には、ステップＳ１２に戻る。

【0067】

ステップＳ１６において、正弦波駆動回路３２は、フリーラン停止動作を開始させる。すなわち、モータ２０の各相に供給する電力をオフとして、モータ２０を停止させる。ステップＳ１６の動作が終了すると、一連の動作が終了する。

【0068】

図６は、本実施の形態における回転速度と進角値との関係を説明する図である。

【0069】

図６においては、上段に駆動電圧の位相の調整方法（制御モード）が示され、下段に、モータ２０の回転速度と設定される進角値との関係が模式的に示されている。

【0070】

図６に示されるように、本実施の形態において、モータ２０の回転速度が切替回転速度よりも低い低速域においては、低進角の進角制御すなわち第２進角制御部３７による駆動電圧の位相の調整が行われる。他方、モータ２０の回転速度が切替速度よりも高い高速域においては、効率重視の進角制御すなわち第１進角制御部３６による駆動電圧の位相の調整が行われる。

【0071】

本実施の形態において、第１進角制御部３６は、モータ２０の回転速度が高くなるほど電圧の位相が進むように（進角値が大きくなるように）調整を行う。他方、第２進角制御部３７は、電圧の位相が所定量だけ進むように（進角値が所定の値になるように）調整を行う。すなわち、低速域においては、モータ２０の回転速度にかかわらず、一定の進角値ｂ１に設定される。ここで、進角値ｂ１は、低速域においても第１進角制御部３６による駆動電圧の位相の調整が行われるとした場合の進角値（図６において一点鎖線で示す）の最小値よりも小さい値又はゼロに設定される。

【0072】

本実施の形態においては、このように、高速域においては、効率重視の進角制御すなわち第１進角制御部３６による駆動電圧の位相の調整が行われるので、モータ２０が高い効率で駆動される。他方、低速域においては、第２進角制御部３７により、低進角の進角制御すなわち第１進角制御部３６よりも電圧の位相が遅れるような調整が行われる。低速域においては、効率重視の進角制御を行う場合よりもモータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの誘起電圧が比較的大きくなることにより、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流が比較的小さくなる状態で駆動が行われる。このとき、モータ２０のトルクは比較的小さくなるが、回転速度が低く低負荷であるため、モータ２０を目標回転速度で回転させることができる。したがって、モータ２０を目標回転速度で回転させながら、モータ２０の消費電力を低減させることができる。ベクトル制御等の複雑な制御方法を用いることなく簡素で製造コストが低いハードウェア構成を用いて、省エネルギー性能の高い電子機器１０を製造することができる。

【0073】

図６を参照して具体例について説明する。例えばモータ２０の回転速度が毎分６００回転である状況下において、進角は、効率重視の進角制御を利用する場合にはｂ２（例えば、１０度）とされ、低進角の進角制御を利用する場合にはｂ１（例えば、５度）とされる場合を想定する。このような場合において、進角がｂ２であるときにモータ電流は約１００ミリアンペアとなり、進角がｂ１であるときにモータ電流は約９５ミリアンペアとなるときには、低進角の進角制御を行うことにより、５％の省エネルギー化を実現することができる。換言すると、このような場合には、モータ２０の回転速度が毎分６００回転である場合は低進角の進角制御が行われるように、切替回転速度を設定すればよい。また、このとき、低進角の進角制御を行うと、モータ電流が小さくなるため、加振力が小さくなる。したがって、電子機器１０で発生する振動が小さくなる。

【0074】

なお、切替回転速度や、第２進角制御部３７で設定される所定の設定値は、ファンモータ２０Ａの用途や電子機器１０の特性などに応じて、すなわちファンモータ２０Ａが使用される回転速度やファンモータ２０Ａにかかることが考えられる負荷などに応じて、モータ２０の回転速度を目標回転速度に維持できるように適宜設定すればよい。第２進角制御部３７で設定される所定の設定値は、低速域においてモータ２０の回転速度を目標回転速度に維持することができる範囲内でできるだけ小さい値にすることにより、モータ２０の消費電力をできるだけ低くすることができる。

【0075】

なお、第１進角制御部３６による電圧の位相の調整態様や、第２進角制御部３７による電圧の位相の調整態様は、上述の実施の形態のものに限られない。

【0076】

図７は、本実施の形態の変形例の一つに係る回転速度と進角値との関係を説明する図である。

【0077】

図７においては、図６の下段の図と同様に、モータ２０の回転速度と設定される進角値との関係が模式的に示されている。

【0078】

図７に示されるように、本変形例において、第１進角制御部３６の調整態様は上述の実施の形態と同じである。他方、第２進角制御部３７は、第１進角制御部３６による調整が行われる場合よりも所定量だけ電圧の位相が遅れるように調整を行う。すなわち、低速域においては、第１進角制御部３６による調整が行われる場合（図７において一点鎖線で示す）よりも所定量ｄだけ小さい進角値に設定される。すなわち、本変形例において、第２進角制御部３７は、モータ２０の回転速度が低いほど電圧の位相が遅れるように調整を行う。ここで、所定量ｄは、低速域の全域において進角値がモータ２０の回転速度を目標回転速度に維持することができる範囲になるように、設定される。

【0079】

本変形例においても、上述と実施の形態と同様の利点がある。すなわち、低速域においてモータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流を小さく抑え、ファンモータ２０Ａの消費電力を削減することができる。

【0080】

［その他］

【0081】

モータ駆動制御装置やそれを用いた電子機器は、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。上記の実施の形態や変形例の特徴点が部分的に組み合わされてモータが構成されていてもよい。上記の実施の形態や変形例において、いくつかの構成要素が設けられていなかったり、いくつかの構成要素が他の態様で構成されていてもよい。

【0082】

電子機器は、空気清浄機に限られない。電子機器は、羽根車をモータで回転させるような構成を有する種々のものであってもよい。例えば、電子機器は、扇風機やエアコンなどであってもよいし、冷却用途や換気用途のためのファンを備える機器等であってもよい。

【0083】

モータの駆動方式は、通常の正弦波駆動に限定されず、矩形波による駆動方式や、台形波による駆動方式や、正弦波に特殊な変調をかけた駆動方式などであってもよい。

【0084】

切替回転速度は、所定の固定値である回転速度ではなくてもよい。例えば、周囲の環境（例えば、温度、湿度等）に応じて、所定のルールに従って特定される値であってもよい。

【0085】

目標回転速度信号として、設定された風量に応じたデューティ比のパルス幅変調信号が上位装置から出力され、モータ駆動制御装置がそれに応じてモータを駆動させるようにしてもよい。また、モータ駆動制御装置は、外部の上位装置等から目標回転速度信号が入力されない、予め設定された目標回転速度でモータを駆動するように構成されたものであってもよい。

【0086】

ロータの位置を検出するために、ホール素子を用いたり、ホールＩＣをモータのロータの位置検出器として用いるようにしてもよい。

【0087】

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、各ステップ間に他の処理が挿入されてもよいし、処理を並列化してもよい。

【0088】

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、３相のブラシレスモータに限定されず、他の相数のブラシレスモータであってもよい。また、モータの種類も特に限定されない。

【0089】

上述の実施の形態における処理の一部又は全部が、ソフトウェアによって行われるようにしても、ハードウェア回路を用いて行われるようにしてもよい。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ェアによる処理ではなく、ソフトウェアによる処理であってもよい。

【0090】

モータ駆動制御装置が、モータの構成要素としてモータ内に設けられていてもよい。この場合には、モータはモータ制御装置を備えることになる。

【0091】

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】

【0092】

１ モータ駆動制御装置
２ モータ駆動部
３ 制御回路部
１０ 電子機器
１４ 羽根車
２０ モータ
２０Ａ ファンモータ
３１ 速度制御回路
３２ 正弦波駆動回路
３３ 位相調整部
３６ 第１進角制御部（第１の位相調整手段の一例）
３７ 第２進角制御部（第２の位相調整手段の一例）
３７ｂ メモリ
３８ セレクタ（切替要素の一例）
５０ 上位装置
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ コイル
Ｓｃ 目標回転速度信号
Ｓｄ 駆動制御信号
Ｓｒ 実回転速度信号
Ｓ４ 第１進角制御信号
Ｓ５ 第２進角制御信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】