特許 7388087 制御装置及びブラシレスモータ

(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】2023-11-20

(45)【発行日】2023-11-29

(54)【発明の名称】制御装置及びブラシレスモータ

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/16 20160101AFI20231121BHJP

   H02P 21/06 20160101ALI20231121BHJP

   H02P 25/024 20160101ALI20231121BHJP

【ＦＩ】

H02P6/16

H02P21/06

H02P25/024

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019173662

(22)【出願日】2019-09-25

(65)【公開番号】P2021052490

(43)【公開日】2021-04-01

【審査請求日】2022-08-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000005496

【氏名又は名称】富士フイルムビジネスイノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104880

【弁理士】

【氏名又は名称】古部 次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100125346

【弁理士】

【氏名又は名称】尾形 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100166981

【弁理士】

【氏名又は名称】砂田 岳彦

(72)【発明者】

【氏名】東海林 元広

(72)【発明者】

【氏名】高野 幸寿

(72)【発明者】

【氏名】紺谷 幸生

(72)【発明者】

【氏名】星野 豊彦

(72)【発明者】

【氏名】三上 均

【審査官】池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０４６５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２１００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２２１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０７８４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２９５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１７４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１９６０６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ６／１６

Ｈ０２Ｐ ２１／０６

Ｈ０２Ｐ ２５／０２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブラシレスモータの複数の相の各相に印加する電圧、電流を、回転子の回転を制御するときにはｑ軸電流を主とした回転制御で行い、停止の指令信号を受信したときにはｄ軸電流を主とした界磁固定制御で行うベクトル制御により制御する制御部と、
前記ブラシレスモータの前記回転子の回転量及び回転方向を示す回転情報を取得する取得部と、を備え、
前記制御部は、
前記界磁固定制御において、前記ブラシレスモータの前記複数の相の各相に対応して設けられ、当該各相に電圧、電流を供給する複数のハーフブリッジ回路の各々を構成するハイサイドスイッチング素子とロウサイドスイッチング素子のいずれもがオフに設定されるデッドタイムの影響を抑制して、当該ブラシレスモータを制御し、
前記界磁固定制御において、前記ブラシレスモータの前記回転子の位置とベクトル制御における電気角度との初期の位置合わせを行うときに、当該ブラシレスモータに印加する前記複数の相のいずれかが絶対値において最大の電圧となる電気角度を設定し、前記取得部が取得した前記回転情報から、当該回転子の位置に対応する電気角度を算定して、当該ブラシレスモータを制御し、
設定した前記電気角度により前記回転子が回転した際に、前記取得部から取得される前記回転情報の回転量が予め定められた量以上になる場合、当該回転子の回転方向と逆の方向において最も近い電気角度であって、前記複数の相のいずれかが絶対値において最大の電圧となる電気角度を新たに設定して、初期の位置合わせを行う
制御装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記初期の位置合わせが終了した後、前記回転子の位置を当該初期の位置合わせを行う前の位置に戻す
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

ブラシレスモータの複数の相の各相に印加する電圧、電流を、回転子の回転を制御するときにはｑ軸電流を主とした回転制御で行い、停止の指令信号を受信したときにはｄ軸電流を主とした界磁固定制御で行うベクトル制御により制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記界磁固定制御において、前記ブラシレスモータの前記複数の相の各相に対応して設けられ、当該各相に電圧、電流を供給する複数のハーフブリッジ回路の各々を構成するハイサイドスイッチング素子とロウサイドスイッチング素子のいずれもがオフに設定されるデッドタイムの影響を抑制して、当該ブラシレスモータを制御し、
前記界磁固定制御において、前記ブラシレスモータの前記複数の相の各相に印加する電圧を、前記回転制御における電圧と異なるように補正した電圧とする
制御装置。

【請求項4】

前記ブラシレスモータの前記回転子の回転量及び回転方向を示す回転情報を取得する取得部を備え、
前記制御部は、
前記回転子が停止したとき、前記取得部が取得した前記回転情報から得られた当該回転子の位置と指令された電気角度とにずれがある場合、当該ずれに対応させて電気角度を補正する
ことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。

【請求項5】

前記制御部は、
前記界磁固定制御によって前記回転子が停止したとき、前記取得部が取得した前記回転情報から得られた当該回転子の位置と指令された電気角度とのずれが予め定められた範囲以下又は予め定められた範囲未満になるとｄ軸電流を減少させ、当該回転子の位置と指令された電気角度とのずれが予め定められた範囲を超えるとｄ軸電流を増加させる
ことを特徴とする請求項４に記載の制御装置。

【請求項6】

前記ブラシレスモータの前記回転子の回転量及び回転方向を示す回転情報を取得する取得部を備え、
前記制御部は、
前記界磁固定制御によって前記回転子が停止したとき、前記取得部が取得した前記回転情報から得られた当該回転子の位置と指令された電気角度とのずれが予め定められた範囲以下又は予め定められた範囲未満になるとｄ軸電流を減少させ、当該回転子の位置と指令された電気角度とのずれが予め定められた範囲を超えるとｄ軸電流を増加させる
ことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。

【請求項7】

ブラシレスモータの複数の相の各相に印加する電圧、電流を、回転子の回転を制御するときにはｑ軸電流を主とした回転制御で行い、停止の指令信号を受信したときにはｄ軸電流を主とした界磁固定制御で行うベクトル制御により制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記ブラシレスモータの前記複数の相の各相に印加する電圧を補正した目標電圧により、当該各相に電圧、電流を供給する複数のハーフブリッジ回路の各々を構成するハイサイドスイッチング素子とロウサイドスイッチング素子のいずれもがオフに設定されるデッドタイムの影響を抑制して、当該ブラシレスモータを制御し、
前記目標電圧の波形を、電圧０Ｖを境界として切り離し、＋側及び－側にずらすように補正した電圧の波形を用いる
制御装置。

【請求項8】

ブラシレスモータの回転子の回転量及び回転方向を示す回転情報を取得する取得部と、
前記ブラシレスモータの複数の相の各相に印加する電圧、電流を、回転子の回転を制御するときにはｑ軸電流を主とした回転制御で行い、停止の指令信号を受信したときにはｄ軸電流を主とした界磁固定制御で行うベクトル制御により制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記取得部が取得した前記回転情報から得られた前記回転子の回転速度が予め定められた回転速度以下又は予め定められた回転速度未満のときに、前記ブラシレスモータの前記複数の相の各相に印加する電圧を、予め定められた回転速度より大きい又は回転速度以上のときに印加する電圧と異なるように補正した目標電圧として、当該ブラシレスモータを制御する
制御装置。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか１項に記載の制御装置と、
回転子と、
前記制御装置により制御された電圧、電流が印加される複数の相に対応して、前記回転子の周囲に配置される複数のコイルと
を備えるブラシレスモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置及びブラシレスモータに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、モータ始動前に一定時間２相通電にて固定磁界を発生させて前記回転子をゼロクロス点から位相差３０°ずれた位置に位置決めするセットアップ通電を行うステップと、前記１相６０°バイポーラ矩形波通電パターンからセットアップ理論停止位置より進行方向に一つ進んだ区間を選択して通電する１相１８０°通電の始動通電を行うステップと、回転子の理論停止位置から位相差９０°進んだ位置のゼロクロス点を検出することで始動通電を完了し、その後は位相差６０°ごとのゼロクロス点検出により前記１相６０°バイポーラ矩形波通電を行うステップと、を含むモータ駆動方法が記載されている。

【0003】

特許文献２には、複数のスイッチング素子を有し、これらスイッチング素子のオン，オフによりモータへの駆動電力を出力するインバータと、前記モータの起動に際し、前記各スイッチング素子をＰＷＭ制御することにより前記モータの各相巻線に所定の励磁電流を流して前記モータのロータを初期位置へと回動させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ロータの初期位置を前記モータの起動ごとに切換えるモータ駆動装置が記載されている。

【0004】

特許文献３には、永久磁石界磁の位置検出に際して通電パターンごとにオフセット誤差が生じている場合に測定された第１測定値又は第２測定値に補正係数Ａを乗じてオフセット誤差を補正した補正値を求め、該補正値に基づいて永久磁石界磁の位置推定を行う電動機の界磁位置誤差補正方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－２２８６７号公報

【文献】特開２０１４－２１７１１３号公報

【文献】特開２０１８－９８９１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、ブラシレスモータの制御装置では、ハーフブリッジ回路のハイサイドスイッチング素子とロウサイドスイッチング素子とのオン／オフを制御してモータに印加する電圧、電流を制御する。この際、ハイサイドスイッチング素子とロウサイドスイッチング素子との同時オンを防止するデッドタイムにより、ブラシレスモータに印加される電圧、電流に誤差が生じ、ブラシレスモータの位置制御における誤差、消費電流の増加、速度変動の増加などが発生するおそれがあった。

【0007】

本発明の目的は、デッドタイムの影響を抑制したブラシレスモータの制御装置などを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に記載の発明は、ブラシレスモータの複数の相の各相に印加する電圧、電流を、回転子の回転を制御するときにはｑ軸電流を主とした回転制御で行い、停止の指令信号を受信したときにはｄ軸電流を主とした界磁固定制御で行うベクトル制御により制御する制御部と、前記ブラシレスモータの前記回転子の回転量及び回転方向を示す回転情報を取得する取得部と、を備え、前記制御部は、前記界磁固定制御において、前記ブラシレスモータの前記複数の相の各相に対応して設けられ、当該各相に電圧、電流を供給する複数のハーフブリッジ回路の各々を構成するハイサイドスイッチング素子とロウサイドスイッチング素子のいずれもがオフに設定されるデッドタイムの影響を抑制して、当該ブラシレスモータを制御し、前記界磁固定制御において、前記ブラシレスモータの前記回転子の位置とベクトル制御における電気角度との初期の位置合わせを行うときに、当該ブラシレスモータに印加する前記複数の相のいずれかが絶対値において最大の電圧となる電気角度を設定し、前記取得部が取得した前記回転情報から、当該回転子の位置に対応する電気角度を算定して、当該ブラシレスモータを制御し、設定した前記電気角度により前記回転子が回転した際に、前記取得部から取得される前記回転情報の回転量が予め定められた量以上になる場合、当該回転子の回転方向と逆の方向において最も近い電気角度であって、前記複数の相のいずれかが絶対値において最大の電圧となる電気角度を新たに設定して、初期の位置合わせを行う制御装置である。
請求項２に記載の発明は、前記制御部は、前記初期の位置合わせが終了した後、前記回転子の位置を当該初期の位置合わせを行う前の位置に戻すことを特徴とする請求項１に記載の制御装置である。
請求項３に記載の発明は、ブラシレスモータの複数の相の各相に印加する電圧、電流を、回転子の回転を制御するときにはｑ軸電流を主とした回転制御で行い、停止の指令信号を受信したときにはｄ軸電流を主とした界磁固定制御で行うベクトル制御により制御する制御部を備え、前記制御部は、前記界磁固定制御において、前記ブラシレスモータの前記複数の相の各相に対応して設けられ、当該各相に電圧、電流を供給する複数のハーフブリッジ回路の各々を構成するハイサイドスイッチング素子とロウサイドスイッチング素子のいずれもがオフに設定されるデッドタイムの影響を抑制して、当該ブラシレスモータを制御し、前記界磁固定制御において、前記ブラシレスモータの前記複数の相の各相に印加する電圧を、前記回転制御における電圧と異なるように補正した電圧とする制御装置である。
請求項４に記載の発明は、前記ブラシレスモータの前記回転子の回転量及び回転方向を示す回転情報を取得する取得部を備え、前記制御部は、前記回転子が停止したとき、前記取得部が取得した前記回転情報から得られた当該回転子の位置と指令された電気角度とにずれがある場合、当該ずれに対応させて電気角度を補正することを特徴とする請求項３に記載の制御装置である。
請求項５に記載の発明は、前記制御部は、前記界磁固定制御によって前記回転子が停止したとき、前記取得部が取得した前記回転情報から得られた当該回転子の位置と指令された電気角度とのずれが予め定められた範囲以下又は予め定められた範囲未満になるとｄ軸電流を減少させ、当該回転子の位置と指令された電気角度とのずれが予め定められた範囲を超えるとｄ軸電流を増加させることを特徴とする請求項４に記載の制御装置である。
請求項６に記載の発明は、前記ブラシレスモータの前記回転子の回転量及び回転方向を示す回転情報を取得する取得部を備え、前記制御部は、前記界磁固定制御によって前記回転子が停止したとき、前記取得部が取得した前記回転情報から得られた当該回転子の位置と指令された電気角度とのずれが予め定められた範囲以下又は予め定められた範囲未満になるとｄ軸電流を減少させ、当該回転子の位置と指令された電気角度とのずれが予め定められた範囲を超えるとｄ軸電流を増加させることを特徴とする請求項３に記載の制御装置である。
請求項７に記載の発明は、ブラシレスモータの複数の相の各相に印加する電圧、電流を、回転子の回転を制御するときにはｑ軸電流を主とした回転制御で行い、停止の指令信号を受信したときにはｄ軸電流を主とした界磁固定制御で行うベクトル制御により制御する制御部を備え、前記制御部は、前記ブラシレスモータの前記複数の相の各相に印加する電圧を補正した目標電圧により、当該各相に電圧、電流を供給する複数のハーフブリッジ回路の各々を構成するハイサイドスイッチング素子とロウサイドスイッチング素子のいずれもがオフに設定されるデッドタイムの影響を抑制して、当該ブラシレスモータを制御し、前記目標電圧の波形を、電圧０Ｖを境界として切り離し、＋側及び－側にずらすように補正した電圧の波形を用いる制御装置である。
請求項８に記載の発明は、ブラシレスモータの回転子の回転量及び回転方向を示す回転情報を取得する取得部と、前記ブラシレスモータの複数の相の各相に印加する電圧、電流を、回転子の回転を制御するときにはｑ軸電流を主とした回転制御で行い、停止の指令信号を受信したときにはｄ軸電流を主とした界磁固定制御で行うベクトル制御により制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記取得部が取得した前記回転情報から得られた前記回転子の回転速度が予め定められた回転速度以下又は予め定められた回転速度未満のときに、前記ブラシレスモータの前記複数の相の各相に印加する電圧を、予め定められた回転速度より大きい又は回転速度以上のときに印加する電圧と異なるように補正した目標電圧として、当該ブラシレスモータを制御する制御装置である。
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の制御装置と、回転子と、前記制御装置により制御された電圧、電流が印加される複数の相に対応して、前記回転子の周囲に配置される複数のコイルとを備えるブラシレスモータである。

【発明の効果】

【0009】

請求項１に記載の発明によれば、最も近い電気角度を設定しない場合に比べ、初期の位置合わせにおける回転子の回転量が少なくでき、デッドタイムの影響が抑制できる。
請求項２に記載の発明によれば、位置を戻さない場合に比べ、回転子が停止した位置から再開できる。
請求項３に記載の発明によれば、電圧を補正しない場合に比べて、ブラシレスモータの初期の位置合わせにおける誤差の発生を抑制できる。
請求項４に記載の発明によれば、電気角度を補正しない場合に比べて、回転子の位置制御の精度が向上する。
請求項５、６に記載の発明によれば、回転子の位置精度を維持して、消費電力が抑制できる。
請求項７に記載の発明によれば、デッドタイムの影響が抑制できる。
請求項８に記載の発明によれば、回転速度に依存せず補正する場合に比べ、制御装置の演算に対する負荷が小さくできる。
請求項９に記載の発明によれば、デッドタイムの影響を抑制したブラシレスモータが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施の形態が適用されるブラシレスモータの全体構成の一例を示す図である。

【図2】モータの構成の一例を示す図である。

【図3】固定子のコイルに流す３相の電流の一例を示す図である。

【図4】モータにおいて、回転子が回転する様子を示す図である。（ａ）は、図３において電気角度０°の電流を流した状態、（ｂ）は、回転子が回転し始める状態、（ｃ）は、回転子が回転を開始した状態である。

【図5】モータ制御装置における、モータの各相に電圧を印加するモータドライバ部を説明する図である。

【図6】モータの各相に設定された目標電圧と、モータの各相に流れた電流と、モータの回転軸の回転量との関係の一例を示す図である。（ａ）は、モータの各相に設定された目標電圧、（ｂ）は、モータの各相に流れる電流、（ｃ）は、モータの回転軸の回転量である。

【図7】モータ制御装置のハードウエア構成を示す図である。

【図8】第１の実施の形態が適用されるモータ制御装置の機能構成の一例を示す図である。

【図9】第１の実施の形態における初期の位置合わせを説明する図である。（ａ）は、モータの各相に流れる電流、（ｂ）は、ｄ軸電流、（ｃ）は、回転子の位置である。

【図10】第３の実施の形態における初期の位置合わせを説明する図である。（ａ）は、モータの各相に流れる電流、（ｂ）は、ｄ軸電流、（ｃ）は、回転子の位置である。

【図11】第４の実施の形態が適用されるモータ制御装置の機能構成の一例を示す図である。

【図12】座標変換部が供給する目標電圧の波形とデッドタイム補正部が補正した補正電圧の波形とを示す図である。（ａ）は、座標変換部が供給する目標電圧の波形、（ｂ）は、デッドタイム補正部が補正した補正電圧の波形である。

【図13】モータの各相に設定された補正電圧と、モータの各相に流れる電流と、モータの回転軸の回転量との関係の一例を示す図である。（ａ）は、モータの各相に設定された補正電圧、（ｂ）は、モータの各相に流れる電流、（ｃ）は、モータの回転軸の回転量である。

【図14】第４の実施の形態が適用されるモータ制御装置により、モータの回転を制御するタイミングチャートを示す図である。

【図15】第５の実施の形態が適用されるモータ制御装置の機能構成の一例を示す図である。

【図16】第６の実施の形態が適用されるモータ制御装置の機能構成の一例を示す図である。

【図17】第７の実施の形態が適用されるモータ制御装置の機能構成の一例を示す図である。

【図18】第７の実施の形態が適用されるモータ制御装置により、モータの回転を制御するタイミングチャートを示す図である。

【図19】第８の実施の形態が適用されるモータ制御装置の機能構成の一例を示す図である。

【図20】第８の実施の形態が適用されるモータ制御装置により、モータの回転を制御するタイミングチャートを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
ブラシレスモータは、永久磁石を回転子（ロータとも呼ばれる。）とし、回転子の周囲に配置された複数のコイルを固定子（ステータとも呼ばれる。）として、各コイルに流す電流を変化させることで回転磁界を発生させ、回転子を回転させるモータである。なお、ブラシレスモータは、固定子の周囲に回転子を配置した構成であってもよい。ここでは、ブラシレスモータは、回転子の周囲に固定子が配置されているとして説明する。

【0012】

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態が適用されるブラシレスモータ１の全体構成の一例を示す図である。
ブラシレスモータ１は、モータ１０と、エンコーダ２０と、モータ制御装置３０とを備える。モータ１０は、回転子と、固定子と、回転軸とを備える。回転軸は、回転子に固定され回転子と共に回転する。回転軸には負荷２が取り付けられている。負荷２は、例えばギヤ、カム及びローラ等の機械要素であり、回転軸とともに回転して動力を伝達する。エンコーダ２０は、回転子の回転方向及び回転量を表す回転信号を出力する装置である。

【0013】

エンコーダ２０は、例えば、光学透過型のエンコーダであって、スリットを有する円板と、光源と、受光センサとを備える。円板は、円周に沿って等間隔に並んだスリットを有する。エンコーダ２０は、光源からの光を円板のスリットを透過して受光センサで受光する。つまり、円板が回転子とともに回転することで、受光センサは、円板のスリットを通過した光をパルス状に受光する。Ａ相及びＢ相の２系統のスリット列（チャネルと呼ばれる。）を設けることで、Ａ相のパルスとＢ相のパルスとにおいて先に立ち上がるパルスが回転方向を表し、単位時間当たりのパルス数が回転量を表す。ここで、エンコーダ２０の出力である回転方向及び回転量を示す回転信号が、回転情報の一例である。

【0014】

モータ制御装置３０は、エンコーダ２０から出力される回転信号を用いて、モータ１０の回転（詳細には回転子の回転）を制御するコンピュータである。

【0015】

図２は、モータ１０の構成の一例を示す図である。
モータ１０は、回転子１１と、固定子１２と、回転軸１４とを備える。回転子１１には、回転軸１４が固定されている。回転子１１は、１組の磁極（Ｎ極及びＳ極）を有する永久磁石である。固定子１２は、３つのコイル１３（それぞれを区別する場合は、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗと表記する。）を備える。各コイル１３は、回転軸１４から各コイル１３に向かう方向が互いに１２０°ずつずれる位置に配置されている。各コイル１３の巻線は、一端部が後述するモータドライバ部（後述する図５のモータドライバ部３１１）に接続され、他端部が互いに接続されている。

【0016】

以下では、説明の便宜上、回転軸１４を中心としてコイル１３ｕが配置されている方向を０°の方向（上方向ともいう）、その反対側を１８０°の方向（下方向ともいう）とし、それらに対して９０°の角度を成す方向のうちコイル１３ｗに近い方を２７０°の方向（左方向ともいう）、コイル１３ｖに近い方を９０°の方向（右方向ともいう）と表記する。この場合、コイル１３ｕは０°の方向に、コイル１３ｖは１２０°の方向に、コイル１３ｗは２４０°の方向に配置されていることになる。モータ１０は、これら３つのコイル１３に位相が１２０°ずつずれた３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流をそれぞれ流すことで回転子１１を回転させる３相モータである。

【0017】

ここでは、一例としてモータ１０は、回転子１１が１組の磁極を有する永久磁石としたが、複数組の磁極を有する永久磁石であってもよい。同様に、固定子１２が３つのコイル１３を備えるとしたが、３を超える３の倍数のコイルを備えてもよい。

【0018】

図３は、固定子１２のコイル１３に流す３相の電流の一例を示す図である。図３では、縦軸が電流（Ａ）を示し、横軸が電気角度（°）を示す。電気角度とは、正弦波の電流の１周期を３６０°（２πラジアン）としたときの位相（周期中の位置）である。ここでは、電気角度は、ベクトル制御におけるｄ軸方向に対する電気角度である。なお、ｄ軸方向とは、回転子１１のＮ極が向かう方向である。

【0019】

この例では、Ｕ相電流（コイル１３ｕに流す電流）は、電気角度０°で“－Ｆ１”、９０°で“０”、１８０°で“Ｆ１”、２７０°で“０”、３６０°で再び“－Ｆ１”となっている。Ｖ相電流（コイル１３ｖに流す電流）は、電気角度３０°で“０”、１２０°で“－Ｆ１”、２１０°で“０”、３００°で“Ｆ１”、３９０°で再び“０”となっている。Ｗ相電流（コイル１３ｗに流す電流）は、電気角度６０°で“Ｆ１”、１５０°で“０”、２４０°で“－Ｆ１”、３３０°で“０”、４２０°で再び“Ｆ１”となっている。

【0020】

図４は、モータ１０において、回転子１１が回転する様子を示す図である。図４（ａ）は、図３において電気角度０°の電流を流した状態、図４（ｂ）は、回転子１１が回転し始める状態、図４（ｃ）は、回転子１１が回転を開始した状態である。図４（ａ）において、回転子１１のＮ極は、図２で定義したモータ１０の０°方向、Ｓ極は、モータ１０の１８０°方向に向いている。

【0021】

図４（ａ）に示すように、コイル１３に図３の電気角度９０°の電流を流すとＶ相とＷ相とに電流が流れる。すると、Ｖ相の電流がコイル１３ｖに流れ、Ｗ相の電流がコイル１３ｗに流れる。なお、Ｕ相の電流は“０”であるのでコイル１３ｕに電流が流れない。よって、モータ１０の２７０°側をＮ極、９０°側をＳ極とする磁界が形成される。すると、図４（ｂ）に示すように、回転子１１のＮ極は、形成された磁界のＳ極に引き与せられ、回転子１１のＳ極は、形成された磁界のＮ極に引き寄せられる。これにより、回転子１１は時計回りに回転し始める。ここでいう時計周りとは、コイル１３ｕからコイル１３ｖを経てコイル１３ｗに向かう方向（図２で述べた方向を示す角度が増えていく方向）のことをいうものとする。そして、図４（ｃ）に示すように、回転子１１が回転し始めるとともに、図３に示すように電気角度が変化してコイル１３に流れる電流が変化すると、電流によって形成される磁界のＮ極及びＳ極も時計方向に回転する。回転する磁界のことを回転磁界と表記する。すると、回転子１１のＮ極及びＳ極は、回転磁界のＳ極及びＮ極にそれぞれ引き寄せられることで回転する。つまり、コイル１３に流れる電流によって回転磁界が形成され、回転子１１のＮ極及びＳ極が回転磁界にそれぞれ引き寄せられ続けることで、モータ１０の回転子１１が回転する。つまり、モータ１０が回転する。コイル１３に流れる電流は、モータ制御装置３０によって制御される。

【0022】

以上説明したように、モータ１０が１組の磁極で構成された回転子１１と、３相の電流が流される３個のコイル１３とを備えている場合、回転子１１の位置と電気角度とが一致する。

【0023】

図５は、モータ制御装置３０における、モータ１０の各相に電圧を印加するモータドライバ部３１１（後述する図８参照）を説明する図である。ここでは、モータ１０と、エンコーダ２０と、モータドライバ部３１１にパルス幅変調信号（以下では、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号と表記する。）を供給するＰＷＭ変換部３１７を合わせて示している（後述する図８参照）。ＰＷＭ信号とは、電圧のオン／オフを繰り返して形成されるパルス信号であって、オンのパルス幅に対応した電圧が印加される。

【0024】

モータドライバ部３１１は、モータ１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに電圧を供給するハーフブリッジ回路４０（それぞれを区別する場合は、ハーフブリッジ回路４０ｕ、４０ｖ、４０ｗと表記する。）を備える。各ハーフブリッジ回路４０は、直列接続されたｐチャネルＦＥＴ４１とｎチャネルＦＥＴ４２とを備える。そして、各ハーフブリッジ回路４０におけるｐチャネルＦＥＴ４１とｎチャネルＦＥＴ４２との接続点（ｐチャネルＦＥＴ４１のドレイン側とｎチャネルＦＥＴ４２のドレイン側との接続点）が、モータ１０の各相に接続されている。つまり、ハーフブリッジ回路４０ｕの接続点がモータ１０のＵ相に接続され、ハーフブリッジ回路４０ｖの接続点がモータ１０のＶ相に接続され、ハーフブリッジ回路４０ｗの接続点がモータ１０のＷ相に接続されている。なお、ｐチャネルＦＥＴ４１には帰還ダイオード４３が並列に接続され、ｎチャネルＦＥＴ４２には帰還ダイオード４４が並列に接続されている。そして、ｐチャネルＦＥＴ４１のソース側が電源に接続され、ｎチャネルＦＥＴ４２のソース側が抵抗Ｒを介して接地されている。抵抗Ｒにより、各ハーフブリッジ回路４０に流れる電流ｉ（それぞれを区別する場合は、電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと表記する。）が検出される。なお、帰還ダイオード４３、４４は、ハーフブリッジ回路４０に接続されたコイル１３に蓄積されたエネルギーを電源に帰還させるために設けられている。なお、ｐチャネルＦＥＴ４１は、ハイサイドスイッチング素子の一例であり、ｎチャネルＦＥＴ４２は、ロウサイドスイッチング素子の一例である。

【0025】

ＰＷＭ変換部３１７は、各ハーフブリッジ回路４０におけるｐチャネルＦＥＴ４１のゲートとｎチャネルＦＥＴ４２のゲートとにＰＷＭ信号を供給する。つまり、ＰＷＭ変換部３１７は、ｐチャネルＦＥＴ４１のゲートにＰＷＭ信号である電圧ＶＨ（それぞれを区別する場合は、電圧ＶＨｕ、ＶＨｖ、ＶＨｗと表記する。）を印加し、ｎチャネルＦＥＴ４２のゲートにＰＷＭ信号である電圧ＶＬ（それぞれを区別する場合は、電圧ＶＬｕ、ＶＬｖ、ＶＬｗと表記する。）を印加する。各ハーフブリッジ回路４０におけるｐチャネルＦＥＴ４１とｎチャネルＦＥＴ４２とは、供給されたＰＷＭ信号によりオン／オフが設定される。そして、オンになったｐチャネルＦＥＴ４１及びｎチャネルＦＥＴ４２により、モータ１０の各相に電圧が印加され、固定子１２におけるコイル１３に電流が流れる。なお、各ハーフブリッジ回路４０に対して、オンの期間とオフの期間との割合（デューティ比）を切り替えながら設定することで、平均値としてモータ１０の各相に図３で示したような正弦波の電流が流れるようにしている。例えば、ハーフブリッジ回路４０ｕのｐチャネルＦＥＴ４１がオンで、ハーフブリッジ回路４０ｖのｎチャネルＦＥＴ４２がオンである場合、ハーフブリッジ回路４０ｕのｐチャネルＦＥＴ４１、コイル１３ｕ、コイル１３ｖ、ハーフブリッジ回路４０ｖのｎチャネルＦＥＴ４２を経由して流れる。このとき、コイル１３ｕには、一端部から他端部へ電流が流れ、コイル１３ｖには、他端部から一端部へ電流が流れる。ここで、コイル１３に流れる電流は、一端部から他端部に流れる電流を正、他端部から一端部に流れる電流を負とする。

【0026】

ハーフブリッジ回路４０において、直列接続されたｐチャネルＦＥＴ４１とｎチャネルＦＥＴ４２とが同時にオンになると、ハーフブリッジ回路４０の電源から接地へと電流が流れることになる。この電流は、貫通電流と呼ばれることがある。そこで、ｐチャネルＦＥＴ４１とｎチャネルＦＥＴ４２とが同時にオンになること（貫通電流が流れること）を抑制するために、ｐチャネルＦＥＴ４１がオンの期間とｎチャネルＦＥＴ４２がオンの期間との間に、ｐチャネルＦＥＴ４１とｎチャネルＦＥＴ４２とが共にオフになる期間、いわゆるデッドタイムが設けられている。

【0027】

図６は、モータ１０の各相に設定された目標電圧（Ｖｖ、Ｖｕ、Ｖｗ）と、モータ１０の各相に流れた電流と、モータ１０の回転軸１４の回転量との関係の一例を示す図である。図６（ａ）は、モータ１０の各相に設定された目標電圧、図６（ｂ）は、モータ１０の各相に流れる電流、図６（ｃ）は、モータ１０の回転軸１４の回転量である。ここで、横軸は、時間である。なお、図６（ｃ）における一点鎖線は、モータ１０の回転軸１４の回転量が時間に比例して変化する理想的な場合を示す。

【0028】

図６（ａ）に示す、モータ１０の各相に設定された目標電圧（Ｖｖ、Ｖｕ、Ｖｗ）は、正弦波に近似できるように階段状に設定されている。つまり、モータドライバ部３１１は、時間の経過ともにモータ１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに印加する電圧を変化させていく。これにより、モータ１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に電流が流れ、モータ１０の回転子１１が回転する。しかし、図６（ｂ）に示すモータ１０の各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に流れる電流は、正弦波に近似されない。特に、図６（ｂ）において、図６（ａ）における目標電圧Ｖｗが０Ｖと交差する部分（αと表記）、目標電圧Ｖｕが０Ｖと交差する部分（βと表記）及び目標電圧Ｖｖが０Ｖと交差する部分（γと表記）が、正弦波からのずれが大きい。

【0029】

よって、図６（ｃ）に示すように、回転軸１４の回転量は、一点鎖線で示す理想的な回転軸１４の回転量に対して、ずれることになる。特に、図６（ｃ）において、図６（ａ）における目標電圧Ｖｗが０Ｖと交差する部分（αと表記）、目標電圧Ｖｕが０Ｖと交差する部分（βと表記）及び目標電圧Ｖｖが０Ｖと交差する部分（γと表記）のずれが大きい。なお、目標電圧が０Ｖと交差すること、又は電流が０Ａと交差することをゼロクロスと表記することがある。

【0030】

以上説明したように、図６（ａ）に示したように、モータ１０の各相に設定する目標電圧を、正弦波に近似するように階段状に設定しても、モータ１０の各相には、正弦波に近似された電流が流れない。このため、モータ１０において、回転子１１の位置制御の誤差が発生したり、予め定められた位置に回転子１１が位置しないために消費電力が増加したり、回転子１１の回転速度に変動が発生したりするおそれがある。これは、ハイサイドスイッチング素子（ｐチャネルＦＥＴ４１）とロウサイドスイッチング素子（ｎチャネルＦＥＴ４２）との同時オンを防止するデッドタイムに起因して発生する。

【0031】

図７は、モータ制御装置３０のハードウエア構成を示す図である。モータ制御装置３０は、ＣＰＵ３１と、ＲＯＭ３２と、ＲＡＭ３３と、入出力インターフェイス（以下では、入出力ＩＦと表記する。）３４と、通信インターフェイス（以下では、通信ＩＦと表記する。）３５と、バス３６とを備える。ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、入出力ＩＦ３４及び通信ＩＦ３５は、バス３６によって接続されている。なお、図示しないが、モータ制御装置３０は、ＨＤＤを備えてもよい。ＨＤＤもバス３６に接続される。

【0032】

入出力ＩＦ３４は、モータドライバ部３１１に接続されている。モータドライバ部３１１は、モータ１０に接続されている。そして、入出力ＩＦ３４は、エンコーダ２０に接続されている。通信ＩＦ３５は、不図示の他の制御装置（又はＣＰＵ）などに接続されている。なお、破線で囲んだ部分が、制御部の一例である。

【0033】

ＣＰＵ３１は、電源が投入されると、ＲＯＭ３２（又は、ＨＤＤ）に記憶されたプログラムやデータを読み出して、ＲＡＭ３３上に実行可能な状態に展開して書き込む。そして、プログラムを実行する。プログラムの実行にともない、ＲＡＭ３３、入出力ＩＦ３４、通信ＩＦ３５などとデータのやり取りを行う。

【0034】

入出力ＩＦ３４は、モータドライバ部３１１を介してモータ１０の各相に電圧を供給するとともに、エンコーダ２０からＡ相、Ｂ相の各パルスを取得する。通信ＩＦ３５は、他の制御装置から、モータ１０の回転開始／回転停止の指令や、回転速度、停止位置などの制御に関する指令（指令値と表記することがある）を取得する。また、通信ＩＦ３５は、他の制御装置に、モータ１０の回転開始／回転停止の状態、回転速度、停止位置などの状態に関する情報（データと表記することがある）を出力する。

【0035】

なお、ＲＯＭ３２（又は、ＨＤＤ）は、例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどであって、プログラムやプログラムが用いる定数や変数の初期値などのデータを記憶する。また、ＲＡＭ３３は、フラッシュメモリなどの書き換え可能な不揮発メモリであってもよい。

【0036】

図８は、第１の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０の機能構成の一例を示す図である。モータ制御装置３０は、タイマ制御部３０１と、指示信号取得部３０２と、目標速度設定部３０３と、エンコーダ出力取得部３０４と、回転速度算出部３０５と、速度制御部３０６と、位置制御部３０７と、ＰＷＭ変換部３１７と、電流検出部３１２と、電流変換部３１３と、ｑ軸電流制御部３１４と、ｄ軸電流制御部３１５と、座標変換部３１６と、制御切替部３２０と、第１切替部３２１と、第２切替部３２２と、第３切替部３２３と、第４切替部３２４とを備える。なお、タイマ制御部３０１などの各部を機能部と表記する。

【0037】

ブラシレスモータ１は、予め定められた回転速度で回転子１１を回転させる回転制御と、電源投入によりブラシレスモータ１の回転を開始させるときや、回転子１１を停止位置に設定するときの界磁固定制御とで制御される。特に、ブラシレスモータ１は、回転子１１の位置（ここでは、回転子１１のＮ極が向いている方向）を検出するセンサを備えていない。そのため、電源投入後に、界磁固定制御により、回転子１１の位置と制御の電気角度とを合わせる。これを初期の位置合わせと表記する。初期の位置合わせの後に、モータ１０の回転子１１の回転を制御する回転制御が行われる。なお、回転の後に、回転子１１を停止させる場合も界磁固定制御される。つまり、ブラシレスモータ１は、回転制御と界磁固定制御とを切り替えることで制御される。ここでは、界磁固定制御は、回転子１１を電気角度で指定される位置に固定することをいい、具体的には、固定子１２のコイル１３に電流を流して形成した磁界（界磁と呼ばれる。）によって、回転子１１の位置を予め定められた位置に固定することをいう。

【0038】

ベクトル制御において、界磁固定制御は、電気角度を指定するとともに、ｑ軸電流を“０”Ａに設定し、ｄ軸電流を設定して行なわれる。回転制御は、ｑ軸電流を設定することで行われる。なお、回転制御においてｄ軸電流が設定されてもよい。ｑ軸電流は、ｄ軸電流から９０°位相が進んでいる。

【0039】

ここでは、指示信号取得部３０２が取得した指示信号に基づいて制御切替部３２０が、第１切替部３２１、第２切替部３２２、第３切替部３２３及び第４切替部３２４を切り替えることで、回転制御と界磁固定制御とが切り替えられる。なお、図８では、制御切替部３２０による制御を破線で示し、界磁固定制御の場合に設定される定数、ここでは、初期の位置合わせの場合の定数を付記している。以下ではまず、回転制御を行う機能部について説明する。

【0040】

タイマ制御部３０１は、定められた周期の信号を生成して指示信号取得部３０２及びエンコーダ出力取得部３０４に供給する。指示信号取得部３０２は、他の制御装置から回転方向及び回転速度、又は、回転位置（回転子１１を停止させる位置）を指示する指示信号が入力されており、タイマ制御部３０１から信号が供給されてから次の信号が供給されるまでに入力される指示信号を取得する。ここでいう他の制御装置とは、例えば負荷２の動作を制御する装置である。

【0041】

指示信号取得部３０２は、取得した回転速度を示す指示信号を目標速度設定部３０３に供給し、また、取得した回転子１１の位置を示す指示信号を第１切替部３２１経由で位置制御部３０７に供給する。そして、取得したｄ軸電流（後述）を示す指示信号を第３切替部３２３経由でｄ軸電流制御部３１５に供給する。さらに、取得した電気角度φｅを示す指示信号を第４切替部３２４経由で座標変換部３１６に供給する。

【0042】

目標速度設定部３０３は、指示信号取得部３０２から供給された指示信号が示す回転速度を目標速度として設定し、設定した目標速度を速度制御部３０６に供給する。

【0043】

エンコーダ出力取得部３０４には、図５に示したエンコーダ２０から出力された回転信号（Ａ相のパルス、Ｂ相のパルス）が入力されており、タイマ制御部３０１から信号が供給されてから次の信号が供給されるまでに入力される回転信号を取得し、取得した回転信号を回転速度算出部３０５及び位置制御部３０７に供給する。また、エンコーダ出力取得部３０４は、取得した回転信号を第４切替部３２４経由で座標変換部３１６に供給する。エンコーダ出力取得部３０４は、エンコーダ２０が出力する回転情報を取得する取得部の一例である。

【0044】

回転速度算出部３０５は、エンコーダ出力取得部３０４から供給された回転信号を用いて、回転子１１の回転速度を算出する。回転速度算出部３０５は、例えば、回転信号が示す単位時間当たりのパルス数から回転速度を算出する。算出された回転速度は、回転子１１の現在の回転速度の測定値に相当する。回転速度算出部３０５は、算出した回転速度を速度制御部３０６に供給する。

【0045】

速度制御部３０６は、回転速度算出部３０５から供給される回転子１１の回転速度を、目標速度設定部３０３により設定された目標速度に近づける速度制御を行う。速度制御部３０６は、例えばフィードバック制御の一つであるＰＩ（Proportional-Integral）制御の手法を用いて速度制御を行う。

【0046】

速度制御部３０６は、各コイル１３に流れる３相の電流を変換した２軸の電流（ｄ軸電流及びｑ軸電流）のうちのｑ軸電流の指令値（算出された回転速度及び目標速度に応じた値）を後述するｑ軸電流制御部３１４に第２切替部３２２経由で供給し、測定される各コイル１３に流れる電流をｑ軸電流に変換した値（後述するｉｑ）を指令値に近づける制御を行わせることで、回転速度を目標速度に近づける。

【0047】

位置制御部３０７は、第１切替部３２１経由で供給された指示信号が示す回転子１１の位置を目標位置とし、回転子１１の位置を目標位置に近づける位置制御を例えばＰ（Proportional）制御の手法を用いて行う。回転制御の際には、既に回転子１１の初期位置が検出されている。位置制御部３０７は、その検出された初期位置と、エンコーダ出力取得部３０４から供給された回転信号が表す回転方向及び回転量から、回転子１１の現在の位置を検出する。

【0048】

位置制御部３０７は、指示信号取得部３０２から第１切替部３２１経由で供給された指示信号が示す回転位置（回転子１１を停止させる位置）と、検出した回転子１１の現在の位置との誤差を算出する。位置制御部３０７は、算出した誤差を速度制御部３０６に繰り返し供給し、例えばその誤差が“０”になったら速度を“０”にするように制御させることで、回転位置に回転子１１を停止させる。

【0049】

電流検出部３１２は、図５に示したモータドライバ部３１１のハーフブリッジ回路４０ｕ、４０ｖ、４０ｗの各々に流れている３相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを取得し、電流変換部３１３に供給する。そして、電流変換部３１３は、３相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを、クラーク変換により２相直交固定座標の電流ｉα、ｉβに変換する。さらに、電流変換部３１３は、パーク変換により、電流ｉα、ｉβの固定座標を回転座標に変換したｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを得る。電流変換部３１３は、こうして得たｑ軸電流ｉｑを第２切替部３２２経由でｑ軸電流制御部３１４に供給し、ｄ軸電流ｉｄを第３切替部３２３経由でｄ軸電流制御部３１５に供給する。

【0050】

ｑ軸電流制御部３１４は、電流変換部３１３から供給されるｑ軸電流ｉｑを、速度制御部３０６から供給されたｑ軸電流の指令値に近づける制御を、例えばＰＩ制御の手法を用いて行う。ｑ軸電流制御部３１４は、ｑ軸電流ｉｑ及びその指令値から求めたｑ軸電圧Ｖｑの指令値を座標変換部３１６に供給する。ｄ軸電流制御部３１５は、電流変換部３１３から供給されるｄ軸電流ｉｄを、他の制御装置から第３切替部３２３経由で供給されるｄ軸電流の指令値に近づける制御を、例えばＰＩ制御の手法を用いて行う。ｄ軸電流制御部３１５は、ｄ軸電流ｉｄ及び指令値から求めたｄ軸電圧の指令値Ｖｄを座標変換部３１６に供給する。

【0051】

座標変換部３１６は、回転子１１の初期位置が検出済みの場合、エンコーダ出力取得部３０４から供給された回転信号が示す回転方向及び回転量と回転子１１の初期位置とから現在の電気角度を求める。座標変換部３１６は、求めた電気角度を用いて、ｑ軸電流制御部３１４から供給されたｑ軸電圧の指令値と、ｄ軸電流制御部３１５から供給されたｄ軸電圧の指令値とを、空間ベクトル変換により各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の目標電圧値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の座標に変換する。

【0052】

そして、ＰＷＭ変換部３１７は、３相の電圧値座標を、ＰＷＭ信号とした電圧信号に変換し、モータドライバ部３１１に供給する。

【0053】

続いて、初期の位置合わせにおいて界磁固定制御を行う機能部について説明する。以下では、回転制御と対比して説明する。前述したように、制御切替部３２０は、第１切替部３２１、第２切替部３２２、第３切替部３２３及び第４切替部３２４を制御して、各切替部の下流の機能部に供給する情報を、回転制御の場合と界磁固定制御の場合とで切り替える。

【0054】

制御切替部３２０は、第１切替部３２１を制御し、回転制御の場合は、指示信号取得部３０２が取得した回転子１１の位置を示す指示信号を下流の位置制御部３０７に供給させ、初期位置検出における界磁固定制御の場合は、指示信号取得部３０２が取得した位置を回転子１１の初期位置の目標位置として下流の位置制御部３０７に供給する。

【0055】

制御切替部３２０は、第２切替部３２２を制御し、回転制御の場合は、速度制御部３０６からのｑ軸電流の指令値及び電流変換部３１３からのｑ軸電流ｉｑを下流のｑ軸電流制御部３１４に供給させ、初期位置検出における界磁固定制御の場合は、ｑ軸電流の電流値を“０”Ａとした指令値を下流のｑ軸電流制御部３１４に供給する。

【0056】

制御切替部３２０は、第３切替部３２３を制御し、回転制御の場合は、他の制御装置からのｄ軸電流の指令値及び電流変換部３１３からのｄ軸電流ｉｄを下流のｄ軸電流制御部３１５に供給させ、初期位置検出における界磁固定制御の場合は、ｄ軸電流の電流値を定められた値（ここでは“Ｘ”Ａ）にする指令値を下流のｄ軸電流制御部３１５に供給する。

【0057】

制御切替部３２０は、第４切替部３２４を制御し、回転制御の場合は、エンコーダ出力取得部３０４からの回転信号を下流の座標変換部３１６に供給させ、初期位置検出における界磁固定制御の場合は、電気角度を徐々に変化させる指令値を下流の座標変換部３１６に供給する。

【0058】

指示信号取得部３０２が、図７における通信ＩＦ３５によって実現され、ＰＷＭ変換部３１７、エンコーダ出力取得部３０４及び電流検出部３１２が、図７における入出力ＩＦによって実現され、モータドライバ部３１１を除く他の機能部が、図７におけるＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３によって実現される。なお、破線で囲んだ部分が、制御部の一例である。

【0059】

（界磁固定制御による回転子１１の初期の位置合わせ）
次に、第１の実施の形態における回転子１１の初期の位置合わせについて説明する。
ブラシレスモータ１の備えるエンコーダ２０は、回転信号（Ａ相、Ｂ相）をモータ制御装置３０に供給する。回転信号（Ａ相、Ｂ相）から、モータ１０の回転軸１４の回転方向及び回転速度が分かる。しかし、前述したように、電源投入時には、モータ１０における回転子１１の位置は分からない。このため、電源投入時に、モータ制御装置３０は、モータ１０の回転を制御するために、回転子１１の位置と制御のための電気角度とを合わせる。これが、初期の位置合わせである。

【0060】

初期の位置合わせは、図２に示した固定子１２のコイル１３に電流を供給して磁界を形成し、回転子１１を予め定められた位置に停止させることで行われる。つまり、電気角度を指定し、その電気角度に対応する電流をコイル１３に流し、固定子１２により磁界（界磁）を形成する。そして、回転子１１を電気角度で指定される位置まで回転させて停止させることで、回転子１１の位置と制御のための電気角度とを合わせる。しかし、初期の位置合わせを行う電気角度を電圧のゼロクロス付近に指定すると、図６に示したように、コイル１３に流れる電流に誤差が発生しやすい。このため、回転子１１が停止する位置に誤差が発生しやすい。つまり、初期の位置合わせにずれが発生してしまう。初期の位置合わせにずれが発生すると、モータ１０の駆動において、回転子１１の位置制御における誤差の発生に加え、消費電力の増加や回転速度の変動が発生するおそれがある。

【0061】

そこで、第１の実施の形態では、初期の位置合わせを行うために指定する電気角度を、ゼロクロス付近を避けて指定する。このようにすることで、デッドタイムの影響による初期の位置合わせにおけるずれが抑制される。

【0062】

図９は、第１の実施の形態における初期の位置合わせを説明する図である。図９（ａ）は、モータ１０の各相に流れる電流、図９（ｂ）は、ｄ軸電流、図９（ｃ）は、回転子１１の位置である。なお、図９（ａ）において、縦軸は電流（Ａ）、横軸は電気角度（°）、図９（ｂ）は、縦軸はｄ軸電流（Ａ）、横軸は時間、図９（ｃ）において、縦軸は回転子の位置（°）、横軸は時間である。図９（ｂ）、（ｃ）の横軸において、時間は、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、…と経過する。

【0063】

前述したように、界磁固定制御による回転子１１の初期の位置合わせは、ｄ軸電流を設定して行われる。初期の位置合わせを行う場合、まず、他の制御装置により回転子１１を設定したい電気角度が指定される。以下では、他の制御装置により設定される回転子１１の電気角度を指令電気角度と表記する。モータ制御装置３０は、他の制御装置から指令電気角度を取得すると、回転子１１を指令電気角度の位置に設定するために、固定子１２のコイル１３に電流を流す。このとき、指令電気角度は、図９（ａ）に示す破線で囲った部分の電気角度を避けて設定される。なお、避ける電気角度は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかがゼロクロスとなる付近の電気角度である。

【0064】

図９（ｂ）、（ｃ）に示す時刻ｔ０において、初期の位置合わせを行う前の回転子１１の位置が一例として１８０°であったとする。そして、他の制御装置からの回転子１１を停止させる指令電気角度を０°とする。ただし、電源投入時において、モータ制御装置３０は、回転子１１の位置を把握していない。なお、指令電気角度０°は、図９（ａ）に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれの電流もゼロクロス付近に位置しない。つまり、指令電気角度０°は、ゼロクロスとなる付近の電気角度を避けた電気角度である。

【0065】

そして、モータ制御装置３０は、時刻ｔ１において、回転子１１の回転速度を設定するためのｄ軸電流を流し始める。ここでは、ｄ軸電流は、“Ｘ”Ａである。すると、“Ｘ”Ａのｄ軸電流で形成される界磁により、回転子１１の位置が１８０°から０°に向かって回転を始める。そして、回転子１１は、時刻ｔ２において、位置が０°になると、回転が停止し、固定される。その後、図９（ｂ）に示すように、時刻ｔ３においてｄ軸電流が０にされる。なお、時刻ｔ１＜時刻ｔ２≦時刻ｔ３である。そして、モータ制御装置３０は、この回転子１１の位置（０°）を制御のための電気角度（０°）として算定する。

【0066】

回転子１１が４極、６極、８極など、２極と異なる場合や、固定子１２のコイル１３の数が、６個、９個、１２個など、３個と異なる場合であっても、回転子１１の位置は、指令電気角度に対応する位置に固定（界磁固定）される。

【0067】

上記で説明した初期の位置合わせにおいて、回転子１１が、位置０°に固定されたか否かは、ｄ軸電流を流し始めた時刻ｔ１から予め設定された時間（ここでは、ｔ２－ｔ１）の経過によって判断してもよく、エンコーダ２０による回転子１１の回転量から回転の停止を検出することで判断してもよい。

【0068】

さらに、回転子１１の初期の位置合わせが終了した後、エンコーダ２０からモータ制御装置３０が取得した初期の位置合わせの期間（時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間）における回転子１１の回転量を逆方向に回転させて、電源投入時（初期の位置合わせを行う前）の位置に回転子１１を戻してもよい。このとき、回転子１１の電源投入時（初期の位置合わせを行う前）の位置の電気角度は、指令電気角度と回転子１１の回転量とから算出される。

【0069】

以上説明したように、第１の実施の形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかの電流がゼロクロス付近となる電気角度を避けて、指令電気角度を設定している。例えば、図９（ａ）から分かるように、ｄ軸電流における電気角度３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、３３０°は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかの電流がゼロクロスとなる電気角度である。よって、これらの付近の電気角度を避けて、指令電気角度を設定すればよい。
なお、ゼロクロス付近とは、ゼロクロスとなる電気角度に対して、例えば±１０°未満をいう。

【0070】

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流のいずれかゼロクロス付近となる電気角度を避けて指令電気角度を設定して、初期の位置合わせを行った。第２の実施の形態では、指令電気角度としてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流のいずれかが絶対値において最大となる電気角度を指令電気角度として設定して、初期の位置合わせを行う（後述する図１０（ａ）参照）。他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

【0071】

図９（ａ）に示したように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流のいずれかが絶対値において最大となる電気角度は、Ｕ相電流が負側において最大になる０°、Ｗ相電流が正側において最大になる６０°、Ｖ相電流が負側において最大になる１２０°、Ｕ相電流が正側において最大になる１８０°、Ｗ相電流が負側において最大になる２４０°、Ｖ相電流が正側において最大になる３００°が該当する。この電気角度であれば、絶対値が最大になる相以外の相の電流のいずれもがゼロクロス付近にならない。

【0072】

［第３の実施の形態］
第２の実施の形態では、指令電気角度を設定し、その電気角度に回転子１１を界磁固定した。第３の実施の形態では、初期の位置合わせにおける回転子１１の回転量を少なくする。他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

【0073】

図１０は、第３の実施の形態における初期の位置合わせを説明する図である。図１０（ａ）は、モータ１０の各相に流れる電流、図１０（ｂ）は、ｄ軸電流、図１０（ｃ）は、回転子１１の位置である。なお、図１０（ａ）において、縦軸は電流（Ａ）、横軸は電気角度（°）、図１０（ｂ）は、縦軸はｄ軸電流（Ａ）、横軸は時間、図１０（ｃ）において、縦軸は回転子の位置（°）、横軸は時間である。なお、図１０（ｂ）、（ｃ）の横軸に付す時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、…は、図９（ｂ）、（ｃ）の横軸に付した時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、…と異なる。

【0074】

ここで、初期の位置合わせを行う前（時刻ｔ０）における回転子１１の位置は、１４０°であったとする。そして、指令電気角度は、０°であるとする。なお、指令電気角度０°は、図１０（ａ）に示すように、Ｕ相電流が負側（絶対値）において最大になる電気角度である。

【0075】

そして、モータ制御装置３０は、時刻ｔ１において、回転子１１の回転速度を設定するためのｄ軸電流を流し始める。ここでは、ｄ軸電流は、“Ｘ”Ａである。すると、回転子１１は、位置０°に向かって回転を開始する。この場合、回転子１１は、１４０°回転することを要する。ここでは、図１０（ａ）に示す電気角度と回転子１１の位置とは同じである。よって、図１０（ａ）から分かるように、位置１４０°から位置０°に向かう方向において、Ｖ相電流の絶対値が最大になる電気角度１２０°が位置１４０°から最も近い。しかし、電源投入時において、モータ制御装置３０は、回転子１１の位置を把握していないので、指令電気角度０°に向けて回転子１１を回転させてゆく。

【0076】

モータ制御装置３０は、エンコーダ２０からの回転情報から、回転子１１の回転量が６０°以上となったことを検知すると、指令電気角度０°に６０°を足した６０°を新たな指令電気角度として設定し直す。このとき、回転子１１の位置は８０°となっている。しかし、指令電気角度６０°は、先の指令電気角度０°と同じ側にある。よって、回転子１１は、これまでと同じ方向に回転して、指令電気角度６０°に向かう。そこで、モータ制御装置３０は、エンコーダ２０からの回転情報から、指令電気角度を設定し直しても回転子１１が同じ方向に回転することを検知すると、指令電気角度６０°にさらに６０°を足した指令電気角度１２０°を新たな指令電気角度として設定し直す。このとき、回転子１１の位置は８０°よりさらに小さい側に移動している。よって、指令電気角度１２０°は、回転子１１の位置から逆方向に回転した方向にある。そこで、回転子１１は、指令電気角度１２０°に向かって、これまでと逆方向に回転し始める。そして、指令電気角度１２０°の位置に界磁固定される。つまり、回転子１１の電源投入時（初期の位置合わせを行う前）の位置（この例では、１４０°）に最も近い位置（この例では、１２０°）で初期の位置合わせが行われる。そして、モータ制御装置３０は、この回転子１１の位置を制御のための電気角度として算定する。

【0077】

つまり、３相の場合、各相の電流の絶対値が最大になる電気角度は、図１０（ａ）に示すように６０°間隔である。このため、指令電気角度に向かって回転子１１を回転させた場合、回転子１１が６０°以上回転すると、最も近い電流の絶対値が最大になる電気角度を通り越して、回転子１１の初期の位置合わせを行うことになる。そこで、モータ制御装置３０は、エンコーダ２０からの回転情報から、回転子１１が６０°超えて回転した場合には、指令電気角度を６０°減らす。そして、回転子１１の回転方向が逆転するか否かを判断する。回転子１１の回転方向が同じである場合、つまり回転方向が逆転しない場合には、さらに指令電気角度を６０°減らす。一方、回転方向が逆転した場合には、その指令電気角度を維持して、回転子１１の位置を指令電気角度に固定する。この場合、回転子１１は、初期の回転子１１の位置から最も近い、電流の絶対値が最大になる電気角度に固定される。なお、電源投入時において、エンコーダ２０は、電源投入時の回転子１１の位置を把握しないが、回転子１１の回転による回転速度及び回転方向を検出する。

【0078】

このようにすることで、回転子１１に接続された負荷２は、位置合わせをする前の状態から大きくずれた状態になることが抑制される。

【0079】

なお、上記では、指令電気角度が電源投入時（初期の位置合わせを行う前）の回転子１１の位置より小さい場合であった。逆に、指令電気角度が電源投入時（初期の位置合わせを行う前）の回転子１１の位置より大きい場合には、回転方向が逆になる。
そして、上記における６０°は、回転子１１が１組の磁極を有し、固定子１２が３個であって、モータ１０が３相で駆動された場合である。他の構成の場合には、構成に合わせて値を設定すればよい。６０°は、回転情報の回転量における予め定められた量の一例である。

【0080】

［第４の実施の形態］
第１の実施の形態から第３の実施の形態では、界磁固定制御による回転子１１の初期の位置合わせにおいて、ハイサイドスイッチング素子（ｐチャネルＦＥＴ４１）とロウサイドスイッチング素子（ｎチャネルＦＥＴ４２）との同時オンを防止するデッドタイムの影響を抑制した。第４の実施の形態では、図８における座標変換部３１６とＰＷＭ変換部３１７との間に、デッドタイム補正部３１８を設けて、座標変換部３１６が出力する各相の電圧波形（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）を補正してＰＷＭ変換部３１７に供給することで、回転制御及び界磁固定制御におけるデッドタイムの影響を抑制する。

【0081】

図１１は、第４の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０Ａの機能構成の一例を示す図である。モータ制御装置３０Ａは、図８に示した第１の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０の構成において、座標変換部３１６とＰＷＭ変換部３１７との間に、デッドタイム補正部３１８を備えている。他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

【0082】

デッドタイム補正部３１８は、座標変換部３１６から供給された電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを補正して、電圧Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′として、ＰＷＭ変換部３１７に供給する。さらに、デッドタイム補正部３１８には、座標変換部３１６に入力される電気角度φｅに関する信号が供給される。

【0083】

図１２は、座標変換部３１６が供給する目標電圧の波形とデッドタイム補正部３１８が補正した補正電圧の波形とを示す図である。図１２（ａ）は、座標変換部３１６が供給する目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の波形、図１２（ｂ）は、デッドタイム補正部３１８が補正した補正電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）の波形である。図１１（ａ）、（ｂ）において、縦軸は電圧（Ｖ）、横軸は電気角度（°）である。なお、図１１（ａ）、（ｂ）では、３相の内の一相を示している。

【0084】

図１２（ｂ）に示すデッドタイム補正部３１８が補正した補正電圧の波形（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）は、図１２（ａ）に示した目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の波形を、電圧０Ｖを境界として切り離し、＋側及び－側にずらした波形である。このようにすることで、特にゼロクロス付近の電圧が絶対値において大きくなる。これにより、デッドイムによる影響が抑制される。

【0085】

図１３は、モータ１０の各相に設定された補正電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）と、モータ１０の各相に流れる電流と、モータ１０の回転軸１４の回転量との関係の一例を示す図である。図１３（ａ）は、モータ１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に設定された補正電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）、図１３（ｂ）は、モータ１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に流れる電流、図１３（ｃ）は、モータ１０の回転軸１４の回転量である。ここで、横軸は、時間である。なお、図１３（ｃ）における一点鎖線は、モータ１０の回転軸１４の回転量が時間に比例して変化する理想的な場合を示す。

【0086】

図１３（ａ）に示す、モータ１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に設定された補正電圧は、図１２（ｂ）に示したように、ゼロクロス付近において、電圧が＋側及び－側にずらされている。つまり、図６（ａ）に示したデッドタイム補正をしない場合の電圧波形に比べ、ゼロクロス付近の電圧波形が異なっている。これにより、図１３（ｂ）に示す、上記の目標電圧に対してモータ１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に流れる電流が、正弦波に近似されるようになっている。つまり、図１３（ｂ）において、図６（ａ）における電圧Ｖｗが０Ｖと交差するαの部分、電圧Ｖｕが０Ｖと交差するβの部分及び電圧Ｖｖが０Ｖと交差するγの部分の正弦波からのずれが抑制されている。

【0087】

よって、図１３（ｃ）に示すように、回転軸１４の回転量は、一点鎖線で示す理想的な回転軸１４の回転量に対して、ずれが抑制されている。すなわち、デッドタイム補正部３１８を設け、座標変換部３１６から供給される目標電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを補正電圧Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′に補正することで、デッドタイムによって、回転子１１の位置制御の誤差が発生したり、予め定められた位置に回転子１１が位置しないために消費電力が増加したり、回転子１１の回転速度に変動が発生したりするおそれが抑制される。

【0088】

図１４は、第４の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０Ａにより、モータ１０の回転を制御するタイミングチャートを示す図である。横軸は、時間であり、時刻ａ、ｂ、ｃ、…の順に時間が経過するとする。ここでは、第１の実施の形態で説明した界磁固定制御による回転子１１の初期の位置合わせが終了し、時刻ａにおいて、他の制御装置により、モータ１０の回転の開始（モータＯＮ）が指示されたとする。図１４では、上から、他の制御装置からの回転子１１の回転速度を指示する指令速度、モータ１０の回転の開始を指示するモータＯＮ信号、回転子１１の位置誤差、モータ１０の停止を指示するモータ停止（ＳＴＯＰ）信号、目標ｑ軸電流、目標ｄ軸電流及びモータ１０の電気角度φｅが表記されている。

【0089】

モータ１０は、他の制御装置からの指示によるモータＯＮ信号により回転制御される。一方、モータ１０は、他の制御装置からの指示による指令速度が“０”に設定されることで停止する。このとき、速度制御部３０６は、モータＳＴＯＰ信号を座標変換部３１６に供給する。つまり、モータ１０の停止は、指令速度が“０”に設定されるとともに、ｑ軸電流が“０”Ａに設定され、ｄ軸電流が“Ｘ”Ａに設定された界磁制御で行われる。なお、“０”の指令速度は、停止の指令信号の一例であり、他の制御装置から指令速度が“０”に設定されたことは、停止の指令速度を受信したことの一例である。

【0090】

時刻ａにおいて、モータＯＮ信号により、モータ１０の回転が指示されると、指令速度が“０”から徐々に大きく設定される。時刻ａの直後においては、回転子１１の位置誤差は、指令速度より遅く回転する回転不足となる。回転子１１の回転とともに、位置誤差は小さくなる。このとき、目標ｑ軸電流が大きく設定されることで、回転速度が大きくなって、指令速度に到達しやすくなるように制御される。このため、指令速度が一定値に設定される時刻ｂに近づくと、逆に指令速度より早く回転する過剰回転になる。なお、目標ｄ軸電流は、“０”Ａに設定される。
時刻ｂにおいて、指令速度が一定値に設定されると、目標ｑ軸電流を減らして、過剰回転が指令速度に到達しやすくなるように制御される。
時刻ｃにおいて、位置誤差が“０”となり、回転子１１は、指令速度で回転する。そして、目標ｑ軸電流は、回転子１１が指令速度での回転を維持するように、一定の値に維持される。

【0091】

時刻ｄにおいて、時刻ｅから始まる停止状態に向けて、指令速度は、徐々に小さくなるように設定される。すると、回転子１１の位置誤差は、一旦過剰回転になったのち、再び回転不足になる。このとき、目標ｄ軸電流は、過剰回転を抑制するため、一旦－側に設定されたのち、再び＋側に設定される。

【0092】

時刻ｅにおいて、指令速度が“０”になると、目標ｑ軸電流が“０”Ａに設定され、目標ｄ軸電流が予め設定された値になる。つまり、界磁固定制御が行われる。ここでは、回転子１１の位置誤差は、回転不足の状態から予め設定された電気角度φｅで停止して固定される。
時刻ｆにおいて、再び指令速度が、徐々に大きくなるように設定されると、時刻ａでと同様に、回転子１１の回転が開始される。時刻ｆから時刻ｋまでは、時刻ａから時刻ｆまでと同様であるので、説明を省略する。
以上説明したように、指令速度によって、回転子１１の回転が制御される。ここでは、時刻ａから時刻ｂまでに示すように、目標ｑ軸電流は、回転子１１の位置誤差により調整され、回転子１１の回転速度が指令速度に速やかに収束するように制御されている。なお、回転子１１の回転速度が指令速度に収束する時間が長くなるが、目標ｑ軸電流を一定の値としてもよい。

【0093】

［第５の実施の形態］
第４の実施の形態においては、デッドタイム補正部３１８は、座標変換部３１６から供給された目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）を補正電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）に常に補正して、ＰＷＭ変換部３１７に供給した。第５の実施の形態では、デッドタイム補正部３１８は、モータＳＴＯＰ信号が供給された場合にのみ、座標変換部３１６から供給された目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）を補正電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）に補正して、ＰＷＭ変換部３１７に供給する。

【0094】

図１５は、第５の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０Ｂの機能構成の一例を示す図である。モータ制御装置３０Ｂは、図１１に示した第４の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０Ａの構成において、デッドタイム補正部３１８が速度制御部３０６からモータＳＴＯＰ信号を供給されるようになっている。他の構成は、第４の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

【0095】

このようにすることで、回転制御の場合には、デッドタイム補正部３１８による電圧の補正を行なわず、座標変換部３１６から供給された目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）をＰＷＭ変換部３１７に供給する。そして、速度制御部３０６からモータＳＴＯＰ信号が供給された場合に、座標変換部３１６から供給された目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）を補正電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）に補正して、ＰＷＭ変換部３１７に供給する。このようにすることで、モータ制御装置３０におけるＣＰＵ３１の負荷が小さくなる。つまり、モータＳＴＯＰ信号の有無に関わらずデッドタイム補正を行なおうとすると、補正電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）を目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の時間変化に追従させて生成することになる。しかし、モータＳＴＯＰ信号が供給されているモータ１０を停止させる場合には目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）が固定されるため、補正電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）に補正しやすい。つまり、高速動作する高価なＣＰＵ３１を用いなくとも、デッドタイム補正が行える。

【0096】

［第６の実施の形態］
第５の実施の形態においては、モータＳＴＯＰ信号が供給された場合にのみ、デッドタイム補正部３１８は、座標変換部３１６から供給された目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）を補正電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）に補正して、ＰＷＭ変換部３１７に供給した。第６の実施の形態では、モータ１０の回転速度が予め定められた速度以下になった場合にのみ、デッドタイム補正部３１８は、座標変換部３１６から供給された電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）を電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）に補正して、ＰＷＭ変換部３１７に供給する。

【0097】

図１６は、第６の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０Ｃの機能構成の一例を示す図である。モータ制御装置３０Ｃは、図１５に示した第５の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０Ｂの構成において、回転速度判定部３０８を備える。回転速度判定部３０８は、回転速度算出部３０５から供給される回転子１１の回転速度（ここでは、Ｒとする。）が予め定められた回転速度（ここでは、Ｒｔｈとする。）以下（Ｒ≦Ｒｔｈ）であることを示す回転速度信号をデッドタイム補正部３１８に供給する。デッドタイム補正部３１８は、回転速度信号が供給された場合のみ、座標変換部３１６から供給された目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）を補正電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）に補正して、ＰＷＭ変換部３１７に供給する。なお、回転速度信号は、回転子１１の回転速度（Ｒ）が予め定められた回転速度（Ｒｔｈ）未満（Ｒ＜Ｒｔｈ）の場合に供給されてもよい。

【0098】

このようにすることで、回転子１１の回転速度（Ｒ）が、予め定められた回転速度（Ｒｔｈ）を超える場合には、デッドタイム補正部３１８による電圧の補正を行なわず、座標変換部３１６から供給された目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）をＰＷＭ変換部３１７に供給する。そして、回転子１１の回転速度（Ｒ）が、予め定められた回転速度（Ｒｔｈ）以下又は未満の場合に、座標変換部３１６から供給された目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）を補正電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）に補正して、ＰＷＭ変換部３１７に供給する。このようにすることで、モータ制御装置３０ＣにおけるＣＰＵ３１の負荷が小さくなる。つまり、回転速度が低い場合は、高い場合に比べ、目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の時間変化が緩やかになる。よって、目標電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の時間変化が緩やかであれば、補正電圧（Ｖｕ′、Ｖｖ′、Ｖｗ′）への補正がしやすい。つまり、ＣＰＵ３１として、高速動作する高価なＣＰＵを用いなくとも、デッドタイム補正が行える。

【0099】

［第７の実施の形態］
第４の実施の形態では、回転子１１は、停止状態において予め設定された電気角度φｅの位置に固定されるとした。しかし、負荷２などの影響により、停止した位置が設定された電気角度φｅの位置と異なる場合がある。第７の実施の形態では、回転子１１が停止した位置が、電気角度φｅの位置と異なる場合に、電気角度を補正する。

【0100】

図１７は、第７の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０Ｄの機能構成の一例を示す図である。モータ制御装置３０Ｄは、図１１に示した第４の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０Ａの構成において、補正電気角度算出部３０９を備える。補正電気角度算出部３０９は、エンコーダ出力取得部３０４から得られた回転子１１の停止した位置にずれ（Δφｅとする。）があった場合、電気角度のずれ（Δφｅ）を補正（－Δφｅ）した補正電気角度φｅ′をデッドタイム補正部３１８に供給する。すると、デッドタイム補正部３１８は、電気角度を補正電気角度φｅ′に置き換える。

【0101】

図１８は、第７の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０Ｄにより、モータ１０の回転を制御するタイミングチャートを示す図である。横軸は、時間である。図１８のタイミングチャートは、図１４のタイミングチャートにおいて、時刻ｅと時刻ｆとの間を除いて、同じである。よって、時刻ｅと時刻ｆとの間を説明し、他の部分の説明を省略する。ここでは、時刻ｅと時刻ｆとの間に時刻ｅ１を設けている。

【0102】

時刻ｅにおいて、指令速度が“０”になると、回転子１１が停止状態に移行する。すると、回転子１１が停止した位置が、指定された位置と電気角度でΔφｅずれていたとする。つまり、停止位置に電気角度でΔφｅの誤差が生じていた。そこで、補正電気角度算出部３０９は、電気角度φｅを－Δφｅ補正した電気角度φｅ′であることを算出し、デッドタイム補正部３１８に供給する。これにより、電気角度φｅが電気角度φｅ′に補正され、以後の回転子１１の回転制御に影響することが抑制される。なお、停止位置に誤差がある状態で、時刻ｆからの回転制御を行うと、回転子１１の位置に誤差が生じたままの状態で制御されることになってしまう。

【0103】

［第８の実施の形態］
第５の実施の形態から第７の実施の形態では、回転子１１の停止状態において、ｄ軸電流を流し続けた。しかし、回転子１１の停止状態が維持されれば、ｄ軸電流を流し続けることを要しない。第８の実施の形態では、回転子１１が停止状態になった後に、ｄ軸電流を低減する。

【0104】

図１９は、第８の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０Ｅの機能構成の一例を示す図である。モータ制御装置３０Ｅは、図１１に示した第４の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０Ａの構成において、ｄ軸電流調整部３１０を備える。ｄ軸電流調整部３１０には、第３切替部３２３を経由してｄ軸電流が供給されるとともに、第４切替部３２４を経由して電気角度φｅが供給される。そこで、停止状態における回転子１１の位置が電気角度φｅで指定された位置にある場合には、低減したｄ軸電流をデッドタイム補正部３１８に供給する。回転子１１の位置が電気角度φｅで指定された位置にある場合とは、予め定められた範囲以下、又は予め定められた範囲未満にある場合を含む。

【0105】

図２０は、第８の実施の形態が適用されるモータ制御装置３０Ｅにより、モータ１０の回転を制御するタイミングチャートを示す図である。横軸は、時間である。図２０のタイミングチャートは、図１４のタイミングチャートにおいて、時刻ｅと時刻ｆとの間及び時刻ｊと時刻ｋとの間を除いて、同じである。よって、時刻ｅと時刻ｆとの間及び時刻ｊと時刻ｋとの間を説明し、他の部分の説明を省略する。ここでは、時刻ｅと時刻ｆとの間に時刻ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４を設け、時刻ｊと時刻ｋとの間に、時刻ｊ１、ｊ２を設けている。

【0106】

時刻ｅにおいて、指令速度が“０”になると、回転子１１が停止状態に移行する。時刻ｅ１において、回転子１１に位置誤差があるため、ｄ軸電流調整部３１０は、回転子１１を停止状態に移行させたｄ軸電流を維持する。時刻ｅ２において、位置誤差が予め定められた範囲以下又は未満になると、ｄ軸電流調整部３１０は、ｄ軸電流を徐々に小さくする（減少させる）。しかし、時刻ｅ３において、位置誤差が予め定められた範囲を超え又は以上になると、ｄ軸電流調整部３１０は、ｄ軸電流を徐々に大きくする（増加させる）。これにより、位置誤差が小さくなる。そして、時刻ｅ４において、ｄ軸電流調整部３１０は、その時のｄ軸電流を維持する。

【0107】

同様に、時刻ｊにおいても、指令速度が“０”になると、回転子１１が停止状態に移行する。時刻ｊ１において、回転子１１に位置誤差が予め定められた範囲以下又は未満なると、ｄ軸電流調整部３１０は、ｄ軸電流を徐々に小さくする（減少させる）。このとき、時刻ｊ２において、位置誤差が発生しないため、ｄ軸電流調整部３１０は、ｄ軸電流を“０”Ａに設定する。

【0108】

以上説明したように、ｄ軸電流調整部３１０は、回転子１１を停止状態に移行させる際、回転子１１の位置誤差（電気角度φｅのずれ）により、ｄ軸電流を変化させている。例えば、ｄ軸電流調整部３１０は、回転子１１の位置誤差が予め定められた範囲以下又は未満になれば、ｄ軸電流を“０”Ａにしてもよい。また、停止状態において、回転子１１に位置誤差が予め定められた範囲を超え又は以上になれば、ｄ軸電流を大きくして回転子１１の位置誤差が小さくなるようにしてもよい。さらに、回転子１１の位置誤差が予め定められた範囲以下又は未満になれば、停止状態に移行する際のｄ軸電流より、ｄ軸電流を小さくしてもよい。このようにすることで、モータ制御装置３０の消費電流が抑制される。なお、位置誤差の予め定められた範囲とは、必ずしも“０”でなくともよく、許容される誤差の範囲をいう。

【0109】

以上説明した第５の実施の形態から第８の実施の形態をいくつか組み合わせて用いてもよい。

【符号の説明】

【0110】

１…ブラシレスモータ、２…負荷、１０…モータ、１１…回転子、１２…固定子、１３…コイル、１４…回転軸、２０…エンコーダ、３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ…モータ制御装置、４０…ハーフブリッジ回路、４１…ｐチャネルＦＥＴ、４２…ｎチャネルＦＥＴ、３０１…タイマ制御部、３０２…指示信号取得部、３０３…目標速度設定部、３０４…エンコーダ出力取得部、３０５…回転速度算出部、３０６…速度制御部、３０７…位置制御部、３０８…回転速度判定部、３０９…補正電気角度算出部、３１０…ｄ軸電流調整部、３１１…モータドライバ部、３１２…電流検出部、３１３…電流変換部、３１４…ｑ軸電流制御部、３１５…ｄ軸電流制御部、３１６…座標変換部、３１７…ＰＷＭ変換部、３１８…デッドタイム補正部、３２０…制御切替部、３２１…第１切替部、３２２…第２切替部、３２３…第３切替部、３２４…第４切替部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】