特許 7421335 モータ駆動制御装置、モータ駆動システム、及びモータ駆動制御装置の制御方法

(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】2024-01-16

(45)【発行日】2024-01-24

(54)【発明の名称】モータ駆動制御装置、モータ駆動システム、及びモータ駆動制御装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 5/46 20060101AFI20240117BHJP

   F04D 27/00 20060101ALI20240117BHJP

【ＦＩ】

H02P5/46 D

F04D27/00 P

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019239251

(22)【出願日】2019-12-27

(65)【公開番号】P2021108518

(43)【公開日】2021-07-29

【審査請求日】2022-10-05

(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

(72)【発明者】

【氏名】海津 浩之

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２７４５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／０１８１６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０４２６９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００９／１２８１９８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ５／４６

Ｆ０４Ｄ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の複数台のモータのうちの駆動制御対象となるモータに出力される目標回転数を上位装置から受信する回転数指示受信部と、
前記所定の複数台のモータの実回転数が安定したことを示す安定情報を受信する安定情報受信部と、
前記安定情報を受信すると、前記目標回転数においてモータ電流が最小となるように前記駆動制御対象となるモータの駆動を制御するための駆動制御信号を調整するモータ電流調整部と、
前記駆動制御信号に基づいて前記駆動制御対象となるモータを駆動するモータ駆動部とを備えた、
モータ駆動制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
前記安定情報は、前記モータ駆動制御装置に対して、前記モータ電流が最小となるように前記駆動制御信号を調整することを許可する電流調整許可信号として、前記上位装置から送信される、
モータ駆動制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
前記モータ電流調整部は、前記電流調整許可信号の受信に応じて所定時間内に、前記モータ電流が最小となるように前記駆動制御信号を調整する、
モータ駆動制御装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置において、
前記モータ電流調整部は、前記上位装置から前記駆動制御信号の調整の終了を要求する調整終了指示を取得した場合、前記駆動制御信号の調整を終了する、
モータ駆動制御装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置において、
前記モータ電流調整部は、
前記安定情報を受信するまでは、前記目標回転数に応じた所定の進角値と、当該目標回転数となるように調整されたデューティ比を、前記駆動制御信号の進角値およびデューティ比の組み合わせとして決定し、前記安定情報を受信すると、前記目標回転数においてモータ電流が最小となる前記駆動制御信号の進角値およびデューティ比の組み合わせを決定する進角・デューティ決定部と、
決定された前記駆動制御信号の進角値およびデューティ比の組み合わせに基づいて前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部とを有する、
モータ駆動制御装置。

【請求項6】

所定の複数台のモータと、
前記所定の複数台のモータのそれぞれに対応して設けられた請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置と、
前記モータ駆動制御装置に対して、当該モータ駆動制御装置の駆動制御対象となるモータの目標回転数を出力する回転数指示部を有する上位装置とを備えた、
モータ駆動システム。

【請求項7】

請求項６に記載のモータ駆動システムにおいて、
前記上位装置は、
前記所定の複数台のモータのモータ駆動制御装置に対して、実回転数情報を要求して、当該要求に応じて取得した前記所定の複数台のモータの実回転数の全てが各モータの目標回転数に対して所定の数値範囲に含まれる場合に、前記所定の複数台のモータの実回転数が安定したと判断する安定判断部と、
前記安定判断部で前記所定の複数台のモータの実回転数が安定したと判断された場合に、前記所定の複数台のモータのモータ駆動制御装置に対して、順次、前記モータ電流が最小となるように前記駆動制御信号を調整することを許可する電流調整許可信号を生成する電流調整許可部と、を有する、
モータ駆動システム。

【請求項8】

請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置の制御方法であって、
所定の複数台のモータのうちの駆動制御対象となるモータに出力される目標回転数を上位装置から受信する回転数指示受信ステップと、
前記所定の複数台のモータの実回転数が安定したことを示す安定情報を受信する安定情報受信ステップと、
前記安定情報受信ステップの後に、前記目標回転数においてモータ電流が最小となるように前記駆動制御対象となるモータの駆動を制御するための駆動制御信号を調整するモータ電流調整ステップと、
前記駆動制御信号に基づいて前記駆動制御対象となるモータを駆動するモータ駆動ステップと、を備えた、
モータ駆動制御装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ駆動制御装置、モータ駆動システム、及びモータ駆動制御装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

複数のモータ駆動制御装置を１つの制御装置により制御し、モータ駆動制御装置のそれぞれに接続されたモータを駆動させるモータ駆動システムがある。このようなモータ駆動システムとしては、例えば電気機器システムに用いられ、１台の制御装置により電気機器の各部にそれぞれ配置された複数台のファンモータを駆動して電気機器の冷却を行うものがある（例えば、特許文献１）。

【0003】

特許文献１には、ファンモータを制御する複数のファンモータ制御手段と、電気機器システムを制御するシステム制御手段とを有し、システム制御手段と複数のファンモータ制御手段との間でデータ通信を行うことにより複数台のファンモータを制御する電気機器システムの構成が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１－２８６１８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ファンモータで使われるモータを高い効率で駆動させる方法として、モータ電流を測定しながら、回転数を大きく変動させない範囲でモータを駆動させるための駆動制御信号の進角値と駆動デューティを調整する方法がある。この方法によれば、同じ回転数の中で、最もモータ電流が小さくなるように調整することができる。

【0006】

しかしながら、例えば、サーバー装置のように、複数のファンモータが閉ざされた空間に配置されて電子機器を冷却している場合、それぞれのファンモータは他のファンモータからの風の影響を受けることとなる。他のファンモータからの風の影響を受けると、ファンモータの負荷変動が大きくなる。

【0007】

負荷変動が大きいと、個々のファンモータのモータ電流を測定するタイミングによっては、たとえそのタイミングで最適な効率となる進角値と駆動デューティの組み合わせが求められたと判断したとしても、実際には、測定したモータ電流値が適切ではないことがある。たとえば、通常よりも負荷が重いタイミングでモータ電流を測定してしまった場合には、測定時には最適な効率となる進角値と駆動デューティの組み合わせであっても、通常時に測定して求められる進角値と駆動デューティの組み合わせよりもモータ電流が高くなってしまうことが考えられる。この場合、結果的に、最適な効率でのモータ駆動にならない可能性がある。

【0008】

本発明は上記従来の問題に鑑みなされたものであって、本発明の課題は、複数のモータを同時に駆動させる場合でも、それぞれのモータの駆動効率を最適化することが可能なモータ駆動制御装置、モータ駆動システム、及びモータ駆動制御装置の制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、一実施形態に記載されたモータ駆動制御装置は、上位装置から所定の複数台のモータのうちの駆動制御対象となるモータに出力される目標回転数を受信する回転数指示受信部と、前記所定の複数台のモータの実回転数が安定したことを示す安定情報を受信する安定情報受信部と、前記安定情報を受信すると、前記目標回転数においてモータ電流が最小となるように前記駆動制御対象となるモータの駆動を制御するための駆動制御信号を調整するモータ電流調整部と、前記駆動制御信号に基づいて前記駆動制御対象となるモータを駆動するモータ駆動部とを備えている。

【0010】

上記モータ駆動制御装置において、前記回転数安定情報は、前記モータ駆動制御装置に対して、前記モータ電流が最小となるように前記駆動制御信号を調整することを許可する電流調整許可信号として、前記上位装置から送信されてもよい。

【0011】

上記モータ駆動制御装置において、前記モータ電流調整部は、前記電流調整許可信号の受信に応じて所定時間内に、前記モータ電流が最小となるように前記駆動制御信号を調整してもよい。

【0012】

上記モータ駆動制御装置において、前記モータ電流調整部は、前記上位装置から前記駆動制御信号の調整の終了を要求する調整終了指示を取得した場合、前記駆動制御信号の調整を終了してもよい。

【0013】

上記モータ駆動制御装置において、前記モータ電流調整部は、前記安定情報を受信するまでは、前記目標回転数に応じた所定の進角値と、当該目標回転数となるように調整されたデューティ比を、前記駆動制御信号の進角値およびデューティ比の組み合わせとして決定し、前記安定情報を受信すると、前記目標回転数においてモータ電流が最小となる前記駆動制御信号の進角値およびデューティ比の組み合わせを決定する進角・デューティ決定部と、決定された前記駆動制御信号の進角値およびデューティ比の組み合わせに基づいて前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部とを有していてもよい。

【0014】

上記課題を解決するために、一実施形態に記載されたモータ駆動システムは、所定の複数台のモータと、前記所定の複数台のモータのそれぞれに対応して設けられた上記いずれかに記載のモータ駆動制御装置と、前記モータ駆動制御装置に対して、当該モータ駆動制御装置の駆動制御対象となるモータの目標回転数を出力する回転数指示部を有する上位装置とを備えている。

【0015】

上記モータ駆動システムにおいて、前記上位装置は、前記所定の複数台のモータのモータ駆動制御装置に対して、実回転数情報を要求して、当該要求に応じて取得した前記所定の複数台のモータの実回転数の全てが各モータの目標回転数に対して所定の数値範囲に含まれる場合に、前記所定の複数台のモータの実回転数が安定したと判断する安定判断部と、前記安定判断部で前記所定の複数台のモータの実回転数が安定したと判断された場合に、前記所定の複数台のモータのモータ駆動制御装置に対して、順次、前記モータ電流が最小となるように前記駆動制御信号を調整することを許可する電流調整許可信号を生成する電流調整許可部と、を有していてもよい。

【0016】

上記課題を解決するために、一実施形態に記載されたモータ駆動制御装置の制御方法は、上記いずれかに記載のモータ駆動制御装置の制御方法であって、上位装置から所定の複数台のモータのうちの駆動制御対象となるモータに出力される目標回転数を受信する回転数指示受信ステップと、前記所定の複数台のモータの実回転数が安定したことを示す安定情報を受信する安定情報受信ステップと、前記安定情報受信ステップの後に、前記目標回転数においてモータ電流が最小となるように前記駆動制御対象となるモータの駆動を制御する駆動制御信号を調整するモータ電流調整ステップと、前記駆動制御信号に基づいて前記駆動制御対象となるモータを駆動するモータ駆動ステップと、を備えている。

【発明の効果】

【0017】

本発明のモータ駆動制御装置、モータ駆動システム、及びモータ駆動制御装置の制御方法によれば、同時に駆動させる複数のモータのそれぞれの駆動効率を最適化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態のモータ駆動システム１の一例を示す概略構成図である。

【図2】モータ駆動システム１のファン装置１００の一例を示す概略構成図である。

【図3】モータ駆動システム１において用いられる制御装置３０の一例を示す概略構成図である。

【図4】制御装置３０と、各ファン装置１００ａから１００ｄとの通信シーケンスの一例について説明する図である。

【図5】電流フィードバック制御の動作を説明するフローチャートの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

【0020】

（実施形態）
まず、本実施形態のモータ駆動制御装置、モータ駆動システム、及びモータ駆動制御装置の制御方法について説明する。

【0021】

図１は、実施形態のモータ駆動システム１の一例を示す概略構成図である。図１では、複数のファンモータが閉ざされた空間に配置されて電子機器を冷却しているサーバー装置をモータ駆動システム１の具体例としている。モータ駆動システム１は、図１に示すように、４つの冷却対象Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応して設けられた４つのファン装置１００ａから１００ｄと、４つのファン装置１００ａから１００ｄ（総称として、ファン装置１００とも呼ぶ）に対して駆動制御対象となるモータの目標回転数を出力する制御装置（上位装置の一例）３０と、４つのファン装置１００ａから１００ｄと制御装置３０とを接続する通信線路５とを備えて構成されている。

【0022】

この実施形態では、モータ駆動システム１として、ファン装置１００におけるインペラ１０１（図２参照）を回転する用途に用いられるモータを含むモータ駆動システム１を例に挙げて説明するが、他の用途に用いられるモータを含むモータ駆動システム１であってもよい。なお、図１においては、通信線路５が有線で示されているが、４つのファン装置１００ａから１００ｄと制御装置３０との間の通信は無線通信でもよい。制御装置３０に接続するファン装置１００が４つの場合を例に挙げて説明するが、制御装置３０に接続するファン装置１００は２つ以上であればよく、数量は制限されない。

【0023】

図２は、モータ駆動システム１のファン装置１００の一例を示す概略構成図である。ファン装置１００は、インペラ１０１と、モータ１０２と、位置センサ１０３と、モータ駆動制御装置１０４とを備えている。

【0024】

ファン装置１００において、インペラ１０１は、モータ１０２に接続されており、モータ１０２におけるロータの回転（「モータ１０２の回転」ともいう）に従って回転する。モータ１０２は、モータ駆動制御装置１０４によって回転駆動される。モータ１０２としては、たとえば３相のブラシレスモータを用いることができるが、モータの種類は特に限定されず、相数も３相に限定されない。

【0025】

位置センサ１０３は、モータ１０２におけるロータの回転位置に応じた信号をモータ駆動制御装置１０４に出力する。本実施形態においては、位置センサ１０３としてのホール素子の出力信号から、モータ駆動制御装置１０４においてロータの回転位置を推定してロータの回転位置信号を生成している。位置センサ１０３としては、ホール素子に限定されず、モータ１０２におけるロータの回転位置を特定できるセンサであれば特に限定されない。また、位置センサを有さないセンサレス方式であってもよい。

【0026】

モータ駆動制御装置１０４は、ロータの回転位置信号に基づいて、モータ１０２の３相の電機子コイルに矩形波状の駆動電流（「モータ電流」ともいう）を流すことによって、モータ１０２を回転駆動している。モータ駆動制御装置１０４は、モータ１０２の駆動を制御するための駆動制御信号Ｓｄを生成する制御回路部１０と、駆動制御信号Ｓｄに基づいてモータ１０２に駆動電流を流すインバータ回路２１を有するモータ駆動部２０と、モータ駆動部２０の駆動電流を検出する電流検出部２５と、位置センサ１０３からの出力信号に基づいてロータの回転位置を検出して回転位置信号を生成する位置検出部２６とを有している。

【0027】

制御回路部１０は、たとえば、制御装置３０などの上位装置から目標回転数が指示されると、モータ１０２の回転が目標回転数となるようにモータ駆動部２０にその駆動を制御する駆動制御信号Ｓｄを出力する。また、制御装置３０などの上位装置から実回転数（現在回転数とも呼ぶ）の通知要求を受けとると、現在の単位時間あたりのモータ１０２の実回転数を制御装置３０に通知する。さらに制御回路部１０は、所定の複数台のモータの実回転数が安定したことを示す安定情報を受信すると、指示された目標回転数においてモータ電流が最小となるように前記駆動制御対象となるモータを駆動する。なお、この実施形態では、制御回路部１０は、安定情報として具体的には、所定の複数台のモータの実回転数が安定した結果として電流調整を許可する旨の電流調整許可信号を制御装置３０から受信している。

【0028】

制御回路部１０には、位置検出部２６で生成された回転位置信号が入力される。制御回路部１０の回転数測定部１９は、位置検出部２６で生成された回転位置信号から得られるロータの回転位置に基づいて、現在の単位時間あたりのモータ１０２の実際の回転数である実回転数を測定することができる。測定した実回転数は、制御回路部１０において、回転数測定部１９により、通信処理部１３および進角・デューティ決定部１５に出力される。

【0029】

モータ駆動部２０は、インバータ回路２１を有し、インバータ回路２１によって、制御回路部１０から出力される駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ１０２に駆動電流を流す。

【0030】

電流検出部２５は、インバータ回路２１による駆動電流をモータ電流として検出し、制御回路部１０の進角・デューティ決定部１５に入力する。

【0031】

制御回路部１０は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ等の各種メモリ、タイマ（カウンタ）、Ａ／Ｄ変換回路、入出力Ｉ／Ｆ回路、およびクロック生成回路等のハードウェア要素を有し、各構成要素がバスや専用線を介して互いに接続されたプログラム処理装置（例えば、マイクロコントローラ：ＭＣＵ）によって構成されている。

【0032】

制御回路部１０は、プロセッサがメモリ等の記憶装置（図示せず）に記憶されたプログラムに従って各種演算を行うとともにＡ／Ｄ変換回路および入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路を制御することによって図２に示す各機能部の構成を実現している。すなわち、図２に示すように、制御回路部１０は、機能部として、送信部１１と、受信部（回転数指示受信部の一例、安定情報受信部の一例）１２と、通信処理部１３と、進角・デューティ決定部１５（モータ電流調整部の一部）と、デューティ設定部（モータ電流調整部の一部）１６と、進角制御部（モータ電流調整部の一部）１７と、通電制御部（モータ電流調整部の一部、駆動制御信号生成部の一例）１８と、回転数測定部１９とを備える。

【0033】

送信部１１は、制御装置３０などの上位装置に任意の信号を送信し、受信部１２は制御装置３０などの上位装置から任意の信号を受信する。送信部１１および受信部１２は、通信処理部１３に制御されて、所定の内容を送信または受信を実行するインタフェースである。受信部１２は、回転数指示受信部および安定情報受信部として機能することができる。

【0034】

通信処理部１３は、制御装置３０などの上位装置から駆動制御対象となるモータの目標回転数の指示を受信すると、目標回転数を進角・デューティ決定部１５に通知する。通信処理部１３は、制御装置３０などの上位装置から回転数の通知要求を受信すると、回転数測定部１９から受け取ったモータ１０２の実回転数を示す情報である実回転数情報を送信部１１を介して通知要求元に送信する。さらに、通信処理部１３は、制御装置３０などの上位装置から受信部１２を介して所定の複数台のモータの実回転数が安定したことを示す安定情報を受け取った場合に電流調整許可があったと判定し、進角・デューティ決定部１５に電流調整許可があった（安定情報を受信した）旨を通知する。

【0035】

図２において、進角・デューティ決定部１５、デューティ設定部１６、進角制御部１７、および通電制御部１８はモータ電流調整部として機能する。モータ電流調整部は、安定情報として電流調整許可信号を受信すると、目標回転数においてモータ電流が最小となるように駆動制御対象となるモータの駆動を制御するための駆動制御信号Ｓｄを調整する機能部である。

【0036】

進角・デューティ決定部１５は、安定情報を受信するまでは、目標回転数に応じた所定の進角値と、当該目標回転数となるように調整されたデューティ比を、駆動制御信号Ｓｄの進角値およびデューティ比の組み合わせとして決定し、安定情報を受信すると、目標回転数においてモータ電流が最小となる前記駆動制御信号Ｓｄの進角値およびデューティ比の組み合わせを決定する進角・デューティ決定部として機能する。

【0037】

進角・デューティ決定部１５は、安定情報を受信するまでは、目標回転数に対応する駆動制御信号Ｓｄの進角値としてあらかじめ定められた駆動制御信号Ｓｄの進角値を進角制御部１７に出力し、任意のディーティ比をデューティ設定部１６に出力する。目標回転数に対応する駆動制御信号Ｓｄの進角値としてあらかじめ定められた駆動制御信号Ｓｄの進角値は、図示しないメモリに目標回転数と対応する駆動制御信号Ｓｄの進角値の組み合わせを格納しておき、このメモリを参照することによって決定することができる。任意のデューディ比は、フィードバック入力されるモータ１０２の回転数が目標回転数に収束するような値に決定される。モータ１０２の実回転数は、回転数測定部１９から取得したものを利用することができる。

【0038】

ここで駆動制御信号Ｓｄの進角値の調整について、説明する。一般に、モータの回転数が早くなるほど、印加電圧に対するコイル電流の位相遅れによる効率低下が問題となる。本発明における駆動制御信号Ｓｄの進角値とは、モータ駆動部２０のインバータ回路２１において出力される駆動電流の通電タイミングを早くする進角制御を実現するために、たとえばＰＷＭ信号として生成される駆動制御信号Ｓｄのパルスの立ち上がりタイミングを基準となるタイミングよりも早くする程度を示すものである。

【0039】

進角・デューティ決定部１５は、受信部１２および通信情報部１３を介して、制御装置３０から出力された安定情報を受け取ると、電流検出部２５で検出したインバータ回路２１の電流（モータ電流）に基づき、目標回転数においてモータ電流が最小となる駆動制御信号Ｓｄの進角値およびデューティ比の組み合わせを決定する。進角・デューティ決定部１５は、モータ電流に基づき、モータの実回転数が目標回転数から外れない範囲で駆動制御信号Ｓｄの進角値およびデューティ比を変更して、モータ電流が最小となることを確認し、そのときの駆動制御信号Ｓｄの進角値およびデューティ比の組み合わせに決定する。本明細書では、この駆動制御信号Ｓｄの進角値およびデューティ比の組み合わせの決定の手法を「電流フィードバック制御」とよぶ。このときのモータの実回転数は、目標回転数に正確に一致していてもよいが、実質的に目標回転数であればよく、目標回転数を基準とした所定の数値範囲内（目標回転数のプラスマイナスα％など）であればよい。

【0040】

進角・デューティ決定部１５は、電流フィードバック制御が完了したら、その旨を、通信処理部１３、送信部１１を介して制御装置３０に通知することができる。

【0041】

進角・デューティ決定部１５は、制御装置３０から出力された安定情報として電流調整許可信号の受信に応じて所定時間内に、電流フィードバック制御を実行することが好ましい。このことにより、他のモータの実回転数が確実に安定している間に電流フィードバック制御を実行することができる。

【0042】

進角・デューティ決定部１５は、制御装置３０から出力された電流フィードバック制御の実行終了を要求する調整終了指示を取得した場合は、電流フィードバック制御の実行を終了することが好ましい。このことにより、他のモータの実回転数が不安定になったときに制御装置３０がそれを把握して、電流フィードバック制御を中止させることで不適切な調整をしないようにすることができる。

【0043】

通電制御部１８は、デューティ設定部１６、進角制御部１７で決められた駆動制御信号Ｓｄの進角値およびデューティ比の組み合わせに基づいて前記駆動制御信号Ｓｄを生成する駆動制御信号生成部として機能する。

【0044】

デューティ設定部１６および進角制御部１７は、決められた駆動制御信号Ｓｄの進角値とデューディ比を通電制御部１８に通知する。通電制御部１８は通知された進角値とデューティ比でモータ駆動部２０のインバータ回路２１の駆動を制御するための駆動制御信号Ｓｄを生成する。通電制御部１８は、位置検出部２６で生成された回転位置信号に基づいて、駆動制御信号Ｓｄの生成タイミングをとることができる。通電制御部１８は、決定された駆動制御信号Ｓｄの進角値に基づいて、位置検出部２６で生成された回転位置信号を参照し、インバータ回路２１の駆動信号の位相が所定の進角値となるように、駆動制御信号Ｓｄを制御して出力する。さらに、通電制御部１８は、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比に基づいて、たとえばＰＷＭ信号として生成される駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を制御して出力する。

【0045】

図３は、モータ駆動システム１において用いられる制御装置３０の一例を示す概略構成図である。図３において、制御装置３０は、制御部３１と通信部３２とを備えている。制御部３１は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ等の各種メモリ、タイマ（カウンタ）、Ａ／Ｄ変換回路、入出力Ｉ／Ｆ回路、およびクロック生成回路等のハードウェア要素を有し、各構成要素がバスや専用線を介して互いに接続されたプログラム処理装置（例えば、マイクロコントローラ：ＭＣＵ）によって構成され、回転数指示部３３と安定判断部３４と電流調整許可部３５とを機能部として有している。

【0046】

通信部３２は、通信線路５に接続された通信端子または無線通信する無線通信インタフェースである。

【0047】

回転数指示部３３は、制御対象の４台のファン装置１００ａから１００ｄに目標回転数情報を出力する。安定判断部３４は、４台すべてのファン装置１００ａから１００ｄが安定に回転している（安定動作）か否かを判断する。具体的には、安定判断部３４は、４台すべてのファン装置１００ａから１００ｄに対して、実回転数情報を要求して、当該要求に応じて取得した４台すべてのモータの実回転数の全てが各モータの目標回転数に対して所定の数値範囲に含まれる場合に、４台すべてのモータの実回転数が安定したと判断する。

【0048】

電流調整許可部３５は、安定判断部３４で４台すべてのモータの実回転数が安定したと判断された場合に、４台すべてのファン装置１００ａから１００ｄ（モータ１０２のモータ駆動制御装置１０４）に対して、順次、モータ電流が最小となるように駆動制御信号Ｓｄを調整することを許可する電流調整許可信号を安定情報として生成する。電流調整許可部３５は、４台すべてのファン装置１００ａから１００ｄのうちのいずれか１つを指定して安定情報を通信部３２に伝達する。ただし、電流調整許可部３５は、通信部３２を介して、安定情報を通知したファン装置１００から完了通知を受け取るまでは次の安定情報を伝達しない。ここで重要なのは、４台すべてのファン装置１００ａから１００ｄに対して、順次、電流調整許可がなされることである。言い換えると、４台のモータ１０２は、同時に電流調整許可がなされることがない。これによって、他のモータ１０２の影響がない状態で、４台すべてのファン装置１００ａから１００ｄのそれぞれのモータ１０２のモータ電流が最小となるように駆動制御信号Ｓｄを調整することができる。

【0049】

電流調整許可部３５は、通信部３２が最後に安定情報を通知してから完了通知を受け取っていない間に、現在通知対象となっていないいずれかのファン装置１００におけるモータ１０２の実回転数が不安定となった場合に、現在通知対象のファン装置１００に対して、電流フィードバック制御の実行終了を要求する調整終了指示を、通信部３２を介して通知することができる。このことにより、他のモータの実回転数が不安定になったときに制御装置３０がそれを把握して、電流フィードバック制御を中止させることで不適切な調整をしないようにすることができる。

【0050】

次に、上述したモータ駆動システム１の動作について説明する。図４は、制御装置３０と、各ファン装置１００（ファン装置１００ａから１００ｄ）との通信シーケンスの一例について説明する図である。図４に示すシーケンスよりも前に、制御装置３０から各ファン装置１００に目標回転数が通知されており、各ファン装置１００では通知された目標回転数になるように駆動制御信号Ｓｄのデューティ比が調整されている。

【0051】

制御装置３０は、第１ファン装置１００ａ、第２ファン装置１００ｂ、第３ファン装置１００ｃ、および第４ファン装置１００ｄに対して現在回転数（実回転数）の通知を要求している（ステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０７）。要求を受け取った第１ファン装置１００ａ、第２ファン装置１００ｂ、第３ファン装置１００ｃ、および第４ファン装置１００ｄは、モータ１０２の現在回転数を取得し、制御装置３０に送り返す（ステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０８）。なお、ステップＳ１０１からステップＳ１０８の処理は、必ずしもこの図の順番に限定されることなく、同時に実行されてもよい。

【0052】

制御装置３０は、すべてのモータ１０２の現在回転数が安定していることが判断できる（ステップＳ１０９）と、第１ファン装置１００ａに電流調整許可信号を送信する（ステップＳ１１０）。

【0053】

第１ファン装置１００ａは、電流調整許可信号を受信すると、電流フィードバック制御（「電流ＦＢ制御」ともいう）を実行する（ステップＳ１１１）。ここで図５を用いて電流ＦＢ制御について説明する。

【0054】

図５は、電流フィードバック制御の動作を説明するフローチャートの一例である。電流ＦＢ制御は、ファン装置１００の進角・デューティ決定部１５によって実行される。進角・デューティ決定部１５は、例えば、任意の所定角度を単位として駆動制御信号Ｓｄの進角値の程度をカウント値として表す進角カウンタを有している。進角・デューティ決定部１５は、あらかじめ、モータ１０２の現在回転数を変数Ａとし、モータ電流を変数Ｂとし、調整後のモータ電流を変数Ｃとし、現在の駆動制御信号Ｓｄのデューティ比を変数Ｄとし、現在の進角カウンタの値を変数Ｅとして保持している。

【0055】

この動作例では、進角カウンタが「１０」となるまでの範囲で電流フィードバック制御を行なう例を挙げて説明するが、その範囲は特に限定されない。また、進角カウンタも「１度」ずつカウントされるものに限らず、任意の進角値を用いてもよい。デューティ比も「１」ずつ調整されるが、調整する値は特に限定されない。なお、本発明においては、数値「１」は分解能の最小値を表現している。

【0056】

進角・デューティ決定部１５は、あらかじめ進角カウンタを０クリアしておく（ステップＳ２０２）。進角・デューティ決定部１５は、電流調整許可信号（安定情報）を受信すると（ステップＳ２０４）、回転数測定部１９から受け取った実回転数を取得し、取得した実回転数を現在回転数として変数Ａに代入し（ステップＳ２０６）、電流検出部２５から受け取った電流を変数Ｂに代入し（ステップＳ２０８）、最後に決定したデューティ比を変数Ｄに代入し（ステップＳ２１０）、最後に決定した進角値を変数Ｅに代入する（ステップＳ２１２）。

【0057】

次いで、進角・デューティ決定部１５は、現在の進角カウンタの値が「１０」以下であることを確認し（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、進角値を１度進めて、進角カウンタを「１」インクリメントし（ステップＳ２１６）、Ｄｕｔｙを「１」下げる（ステップＳ２１８）。

【0058】

このとき、デューティ設定部１６および進角制御部１７が、ステップＳ２１６およびステップＳ２１８において決められた進角値とデューティ比を通電制御部１８に出力し、通電制御部１８は入力された進角値とデューティ比に基づいて生成した駆動制御信号Ｓｄをモータ駆動部２０に出力する。この駆動制御信号Ｓｄに基づいてモータ駆動部２０に駆動されてモータ１０２が回転する。このときのモータ１０２の現在回転数の情報は、位置センサ１０３、位置検出部２６、及び回転数測定部１９を介して進角・デューティ決定部１５に入力される実回転数から取得できる。また、このときのモータ電流は、インバータ回路２１の電流を検出する電流検出部２５により検出され、進角・デューティ決定部１５に入力される。

【0059】

ステップＳ２１８の後、進角・デューティ決定部１５は、得られたモータ１０２の現在回転数が、前回モータ１０２の現在回転数として代入された変数Ａのプラスマイナス０．３％以内の値であるか否かを判定し（ステップＳ２２０）、Ｎｏであれば、得られたモータ１０２の現在回転数が変数Ａの値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２２２）。得られたモータ１０２の現在回転数が変数Ａの値以上である場合（ステップＳ２２２：Ｎｏ）は、再びデューティ比の調整であるステップＳ２１８に戻る。得られたモータ１０２の現在回転数が変数Ａの値よりも小さい場合（Ｓ２２２：Ｙｅｓ）は、進角カウンタの確認のステップＳ２１４に戻る。

【0060】

ステップＳ２２０において、Ｙｅｓと判定されると、進角・デューティ決定部１５はモータ電流を取得し、変数Ｃに代入し（ステップＳ２２４）、変数Ｂが変数Ｃより大きいか否かを判定する（ステップＳ２２６）。変数Ｂが変数Ｃより大きくないと判定される（ステップＳ２２６：Ｎｏ）と、再びステップＳ２１４に戻る。変数Ｂが変数Ｃより大きいと判定される（ステップＳ２２６：Ｙｅｓ）と、変数Ｃを変数Ｂに代入して（Ｓ２２８）、ステップＳ２１０に戻って、変数Ｄ、変数Ｅをそれぞれ新しい値に更新する。このようにして、最小のモータ電流が変数Ｂとして保持されており、この値よりもモータ電流が小さくなったときの駆動制御信号Ｓｄの進角値とデューティ比の組み合わせで更新することができる。

【0061】

ステップＳ２１４において、進角カウンタが１０以下でないと判定される（ステップＳ２１４：Ｎｏ）と、進角・デューティ決定部１５は、進角値を（１０－Ｅ）度分遅らせる（ステップＳ２３０）ことによって、最適な進角値とし、この最適な進角値を、進角制御部１７に出力する。進角・デューティ決定部１５は、変数Ｄの値を最適な駆動制御信号Ｓｄのデューティ比としてデューティ設定部１６に出力する（ステップＳ２３２）。

【0062】

以上の電流フィードバック制御により、第１ファン装置１００ａは、目標回転数においてモータ電流が最小となるように設定されると、通信処理部１３によって、電流調整完了の旨を制御装置３０に通知する（ステップＳ１１２）。

【0063】

制御装置３０は、第１ファン装置１００ａから電流調整完了の応答を受け取ると、第２ファン装置１００ｂに電流調整許可信号を送信する（ステップＳ１１３）。第２ファン装置１００ｂにおいても図５と同様の電流フィードバック制御を実行し（ステップＳ１１４）、電流調整完了の応答が制御装置３０に通知される（ステップＳ１１５）。

【0064】

制御装置３０は、第２ファン装置１００ｂから電流調整完了の応答を受け取ると、第３ファン装置１００ｃに電流調整許可信号を送信する（ステップＳ１１６）。第３ファン装置１００ｃにおいても図５と同様の電流フィードバック制御を実行し（ステップＳ１１７）、電流調整完了の応答が制御装置３０に通知される（ステップＳ１１８）。

【0065】

制御装置３０は、第３ファン装置１００ｃから電流調整完了の応答を受け取ると、第４ファン装置１００ｄに電流調整許可信号を送信する（ステップＳ１１９）。第４ファン装置１００ｄにおいても図５と同様の電流フィードバック制御を実行し（ステップＳ１２０）、電流調整完了の応答が制御装置３０に通知される（ステップＳ１２１）。

【0066】

このように、電流調整許可信号の送信は、最初の送信以外は、必ず、電流調整完了の応答が通知されたことを条件として送信される。このように、本実施形態のモータ駆動システム１によれば、電流フィードバック制御は、複数のファン装置１００ａから１００ｄにおいて同時に実行されることがないので、他のモータの回転の変動による負荷変動の影響を受けることなく、実行することができる。すなわち、本実施形態のモータ駆動システム１によれば、他のモータの回転の変動による負荷変動の影響を受けることなく、電流フィードバック制御を実行してモータ電流が最小となるように駆動制御対象となるモータの駆動を制御するための駆動制御信号Ｓｄを調整することができる。その結果、同時に駆動させる複数のモータのそれぞれの駆動効率を最適化することができる。

【0067】

（実施形態の変形例）
以上の実施形態では、制御装置３０からの安定情報は、複数のファン装置１００ａから１００ｄのうちの１つを指定して通知され、指定されたファン装置１００のみが安定情報を受け取ったことをトリガとして電流フィードバック制御を実行している。しかしながら、制御装置３０において、複数のファン装置１００ａから１００ｄのうちの１つを指定せずに安定情報を通知し、各ファン装置１００が自発的に電流フィードバック制御を実行することを宣言してもよい。この場合、ファン装置１００の通信処理部１３が、電流フィードバック制御の実行を宣言し、制御装置３０の電流調整許可部３５がその宣言を受け取ると、他のファン装置１００に対して電流フィードバック制御の実行を禁止する通知をしてもよいし、ファン装置１００の通信処理部１３が、他のファン装置１００から電流フィードバック制御の実行の宣言を受け取り、電流フィードバック制御の完了を受け取るまでは、自らは電流フィードバック制御の実行を宣言しないようにしてもよい。

【0068】

以上の実施形態では、図２の構成のモータ駆動制御装置を用いて、図５のモータ駆動制御装置の制御方法について具体的な一例について説明した。しかしながら、モータ駆動制御装置の構成、モータ駆動制御装置の制御方法についても説明した例に特に限定されない。たとえば、図２のモータ駆動制御装置１０４においては、位置検出部２６からの回転位置信号に基づいて回転数測定部１９においてモータ１０２の実回転数を測定している。回転数測定部１９に代えて、位置検出部２６からの回転位置信号に基づいてモータ１０２の回転速度を測定する構成を設けてもよい。この場合、通信処理部１３や進角・デューティ決定部１５がモータ１０２の回転速度をモータ１０２の実回転数に変換して各種処理を行なえばよい。

【0069】

また、図３の制御装置３０の構成や図４のシーケンスについても一例であり、これらに限定されない。たとえば、制御装置３０において安定判断部３４は、各ファン装置１００から受信するモータ１０２の回転数情報から安定動作の判断をするが、温度、風量などの実回転数以外の情報を取得する構成を設けて安定判断部に入力することによって安定動作の判断材料に含んでもよい。またたとえば、安定判断部３４は、すべてのファン装置１００の実回転数が安定したことをもって安定動作を判断しているが、任意の１つのファン装置１００以外が安定したことをもって安定動作を判断し、その旨を電流調整許可部３５に通知してもよい。電流調整許可部３５は、任意の１つのファン装置１００以外が安定した旨の通知を受けた場合に、その任意の１つのファン装置１００を指定した安定情報を通知することができる。さらに、安定判断部３４は、一旦安定動作の判断をした後も、各ファン装置１００の安定動作の判断をおこなっていてもよい。一旦安定動作となった後でも、さらに不安定になることも考えられるからである。

【0070】

制御装置と各モータ駆動制御装置との間で行われる通信の方式は限定されない。上記の実施形態では、シリアル通信で実行される例を記載したが、例えば、パラレル通信であってもよい。また、制御装置と各モータ駆動制御装置との間の通信線路５が有線の場合、１つの通信線による単方向通信であってもよいし、１つの通信線による双方向通信であってもよい。また、双方向の場合、１線式に限定されず、送受信でラインを分ける２線式の通信を行うようにしてもよい。

【符号の説明】

【0071】

１ モータ駆動システム、５ 通信線路、３０ 制御装置（上位装置の一例）、３１ 制御部、３２ 通信部、３３ 回転数指示部、３４ 安定判断部、３５ 電流調整許可部、１０ 制御回路部、１１ 送信部、１２ 受信部（回転数指示受信部の一例、安定情報受信部の一例）、１３ 通信処理部、１５ 進角・デューティ決定部（モータ電流調整部の一部）、１６ デューティ設定部（モータ電流調整部の一部）、１７ 進角制御部（モータ電流調整部の一部）、１８ 通電制御部（モータ電流調整部の一部、駆動制御信号生成部の一例）、１９ 回転数測定部、２０ モータ駆動部、２１ インバータ回路、２５ 電流検出部、２６ 位置検出部、１００ ファン装置、１０１ インペラ、１０２ モータ、１０３ 位置センサ、１０４ モータ駆動制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】