特許 7561409 ブラシレスモータ駆動装置、モータ駆動システム及びブラシレスモータ駆動方法

(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】2024-09-26

(45)【発行日】2024-10-04

(54)【発明の名称】ブラシレスモータ駆動装置、モータ駆動システム及びブラシレスモータ駆動方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/08 20160101AFI20240927BHJP

   H02P 27/08 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H02P6/08

H02P27/08

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020135610

(22)【出願日】2020-08-11

(65)【公開番号】P2022032111

(43)【公開日】2022-02-25

【審査請求日】2023-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000143031

【氏名又は名称】コーデンシ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100129702

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 喜永

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(72)【発明者】

【氏名】杉谷 正彦

【審査官】保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２０７２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３１００１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０６７３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３４４７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９３２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３５８８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ６／００－６／３４

２１／００－２５／０３

２５／０４

２５／１０－２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブラシレスモータを正弦波駆動させるものであって、
ＰＷＭ信号を生成して出力するＰＷＭ信号生成部と、
前記ＰＷＭ信号によってスイッチング素子をオン・オフさせることにより、入力された直流を正弦波交流に変換して前記ブラシレスモータに出力するインバータと、
を備え、
前記ＰＷＭ信号生成部が、前記ブラシレスモータのロータの回転角を計測するエンコーダから出力されるパルス信号をベースクロックとして用いて前記ＰＷＭ信号を生成するように構成され、
前記ＰＷＭ信号生成部が、
デューティ比が互いに異なる複数の個別パルス信号を生成する個別パルス生成部と、
生成された前記複数の個別パルス信号の一部又は全部を所定の順序で選択して前記スイッチング素子に出力する個別パルス選択部とを備え、
前記個別パルス生成部がシフトレジスタを用いて構成されるものであり、前記エンコーダから出力されるパルス信号を前記シフトレジスタのクロック端子に入力することにより前記複数の個別パルス信号を生成するブラシレスモータ駆動装置。

【請求項2】

前記エンコーダが、位相が互いに９０°異なるＡ相パルス信号とＢ相パルス信号とを出力するインクリメンタル形のものであり、
前記Ａ相パルス信号と前記Ｂ相パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりと同期する４逓倍パルス信号を生成して出力する逓倍処理部をさらに備え、
前記ＰＷＭ信号生成部が、出力された４逓倍パルス信号をベースクロックとして前記ＰＷＭ信号を生成する請求項１に記載のブラシレスモータ駆動装置。

【請求項3】

前記エンコーダが、位相が９０°異なるＡ相とＢ相のアナログ信号を出力するアナログ出力型のものであり、
前記アナログ信号に基づき逓倍矩形波信号を出力する逓倍処理部をさらに備え、
前記ＰＷＭ信号生成部が、出力された逓倍矩形波信号をベースクロックとして前記ＰＷＭ信号を生成する請求項１に記載のブラシレスモータ駆動装置。

【請求項4】

前記エンコーダが、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のパルス信号を出力するものであり、
前記Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のパルス信号から、前記ブラシレスモータを矩形波駆動させるための矩形波信号を論理演算により生成し、前記インバータに出力する矩形波信号生成部を更に備える請求項１～３のいずれか一項に記載のブラシレスモータ駆動装置。

【請求項5】

前記ブラシレスモータの駆動モードを、矩形波駆動モードと正弦波駆動モードとの間で切り替える駆動モード切替部を更に備え、
前記駆動モード切替部が、
前記インバータへの電源投入を示す電源投入信号を受け付けると、前記駆動モードを正弦波駆動モードから矩形波駆動モードに切り替え、
前記エンコーダから出力されたＺ相パルス信号を受け付けると、前記駆動モードを矩形波駆動モードから正弦波駆動モードに切り替えるように構成されている請求項４に記載のブラシレスモータ駆動装置。

【請求項6】

前記駆動モード切替部が、電源電圧が所定値以上になった場合にパルス信号を出力するパワーオンリセット回路から前記電源投入信号を受け付ける、請求項５に記載のブラシレスモータ駆動装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載のブラシレスモータ駆動装置と、前記ブラシレスモータとを備えるモータ駆動システム。

【請求項8】

ブラシレスモータを正弦波駆動させる駆動方法であって、
ＰＷＭ信号を作成して出力するＰＷＭ信号生成ステップと、
前記ＰＷＭ信号によってインバータのスイッチング素子をオン・オフさせることにより、入力された直流を正弦波交流に変換して前記ブラシレスモータに出力する正弦波交流出力ステップとを備え、
前記ＰＷＭ信号生成ステップにおいて、前記ブラシレスモータのロータの回転角を計測するエンコーダから出力されるパルス信号をベースクロックとして用いて前記ＰＷＭ信号を生成し、
前記ＰＷＭ信号生成ステップが、
デューティ比が互いに異なる複数の個別パルス信号を生成する個別パルス生成ステップと、
生成された前記複数の個別パルス信号の一部又は全部を所定の順序で選択して前記スイッチング素子に出力する個別パルス選択ステップとを備え、
前記個別パルス生成ステップがシフトレジスタを用いて実行されるものであり、前記エンコーダから出力されるパルス信号を前記シフトレジスタのクロック端子に入力することにより前記複数の個別パルス信号を生成する、ブラシレスモータ駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ブラシレスモータを正弦波駆動させるブラシレスモータ駆動装置、モータ駆動システム及びブラシレスモータ駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ブラシレスモータを正弦波駆動させる駆動装置として、ＡＣ電源とブラシレスモータの間に接続されたインバータのスイッチング素子にＰＷＭ信号を出力して当該スイッチング素子をオン・オフさせることにより、ＡＣ電源からインバータに供給された交流を所定の電圧及び周波数の正弦波交流に変換してブラシレスモータに供給するものが知られている（例えば特許文献１）。ブラシレスモータを正弦波駆動させるものは、矩形波駆動させるものに比べて電力効率が良く、また騒音や振動を小さくできるというメリットがある。

【0003】

しかしながら、正弦波駆動型のブラシレスモータの回転速度等を制御する場合には、モータに印加する電圧と、インバータに出力するＰＷＭ信号の周波数の両方を連動させて制御する必要があるため、矩形波駆動させるものに比べてその制御が難しいという問題がある。例えば、回転速度を小さくする場合には、周波数を低くするだけでは磁束が飽和するため、同時に駆動電圧を低くする必要がある。逆に回転速度を大きくする場合には、周波数を高くするだけでなく、同時に駆動電圧を高くする必要がある。従来、マイコン等の高価な制御部品を使用することにより、モータに印加する電圧とインバータに出力するＰＷＭ信号の周波数の両方を制御するようにしているが、装置全体の製造コストが高くなってしまうという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１４６７２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は上記した問題を一挙に解決すべくなされたものであり、ブラシレスモータの回転速度等の制御を簡単にでき、かつ安価に製造することができるブラシレスモータ駆動装置を提供することを主たる課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

すなわち、本発明に係るブラシレスモータ駆動装置は、ブラシレスモータを正弦波駆動させるものであって、ＰＷＭ信号を作成して出力するＰＷＭ信号生成部と、前記ＰＷＭ信号によってスイッチング素子をオン・オフさせることにより、入力された直流を正弦波交流に変換して前記ブラシレスモータに出力するインバータとを備え、前記ＰＷＭ信号生成部が、前記ブラシレスモータのロータの回転角を計測するエンコーダから出力されるパルス信号をベースクロックとして用いて前記ＰＷＭ信号を生成するように構成されていることを特徴とする。

【0007】

このような構成であれば、ブラシレスモータのロータの回転角を計測するエンコーダから出力されるパルス信号をベースクロックとして用いてＰＷＭ信号を生成するので、ベースクロックをブラシレスモータの回転速度と完全に同期させることができる。これにより、ＰＷＭ信号の周波数を制御することなく、インバータからブラシレスモータに印加する電圧のみを制御することで、ブラシレスモータの回転速度を簡単に制御することができる。
またこのようにすれば、ＰＷＭ信号の周波数を制御するためのマイコン等の高価な制御部品を用いる必要がないので、ブラシレスモータを安価に製造することができる。
なお、本発明でいう“エンコーダから出力されるパルス信号”とは、エンコーダから出力されたパルス信号、当該パルス信号を逓倍処理して生成したパルス信号、及びアナログ出力エンコーダの出力を逓倍したパルス信号を含むことを意味する。

【0008】

また前記ブラシレスモータ駆動装置は、前記ＰＷＭ信号生成部が、前記エンコーダから出力されるパルス信号を入力信号として、論理演算により前記ＰＷＭ信号を生成するように構成されていることが好ましい。
このようにすれば、高価なマイコン等を用いることなく簡単な論理回路によりＰＷＭ信号生成部を構成することができるので、ブラシレスモータをより安価に製造することができる。

【0009】

また前記ブラシレスモータ駆動装置は、前記エンコーダが、互いに位相が異なるＡ相パルス信号とＢ相パルス信号とを出力するインクリメンタル形のものであり、前記Ａ相パルス信号と前記Ｂ相パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりと同期する４逓倍パルス信号を生成して出力する逓倍処理部をさらに備え、前記ＰＷＭ信号生成部が、出力された４逓倍パルス信号をベースクロックとして前記ＰＷＭ信号を生成することが好ましい。
このようにすれば、ベースクロックの周波数を上げることができ、これによりＰＷＭ信号のパルス幅を細かく設定することができるため、ブラシレスモータの回転をより滑らかにすることができる。

【0010】

また、前記ブラシレスモータ駆動装置は、前記エンコーダが、位相が９０°異なるＡ相とＢ相のアナログ信号を出力するアナログ出力型のものであり、前記アナログ信号に基づき逓倍矩形波信号を出力する逓倍処理部をさらに備え、前記ＰＷＭ信号生成部が、出力された逓倍矩形波信号をベースクロックとして前記ＰＷＭ信号を生成するものであってもよい。
このようにすれば、逓倍処理部により任意の逓倍出力が得られるようでき、ＰＷＭ信号のパルス幅を任意に設定できるようになる。

【0011】

また前記ブラシレスモータ駆動装置の構成として、前記ＰＷＭ信号生成部が、デューティ比が互いに異なる複数の個別パルス信号を生成する個別パルス生成部と、生成された前記複数の個別パルス信号の一部又は全部を所定の順序で選択して前記スイッチング素子に出力する個別パルス選択部とを備えるものを上げることができる。

【0012】

前記ブラシレスモータ駆動装置の具体的な構成としては、前記個別パルス生成部がシフトレジスタを用いて構成されるものであり、前記エンコーダから出力されるパルス信号を前記シフトレジスタのクロック端子に入力することにより前記複数の個別パルス信号を生成するように構成されたものを挙げることができる。

【0013】

ところで本発明のブラシレスモータ駆動装置は、エンコーダから出力されるパルス信号をベースクロックとして用いてＰＷＭ信号を生成するので、ブラシレスモータが停止している場合にはＰＷＭ信号を生成できず、正弦波駆動により始動することができない。
そこで前記ブラシレスモータ駆動装置は、前記エンコーダが、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のパルス信号を出力するものであり、前記Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のパルス信号から、前記ブラシレスモータを矩形波駆動させるための矩形波信号を論理演算により生成し、前記インバータに出力する矩形波信号生成部を更に備えることが好ましい。
このような構成であれば、スケールの１回転を６分割した絶対位置を検知するためのＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス信号から、ブラシレスモータを駆動させるための矩形波信号を生成できるので、ブラシレスモータが停止している場合には、まず矩形波駆動により始動させることができる。

【0014】

前記ブラシレスモータ駆動装置は、前記ブラシレスモータの駆動モードを、矩形波駆動モードと正弦波駆動モードとの間で切り替える駆動モード切替部を更に備え、前記駆動モード切替部が、前記インバータへの電源投入を示す電源投入信号を受け付けると、前記駆動モードを正弦波駆動モードから矩形波駆動モードに切り替え、前記エンコーダから出力されたＺ相パルス信号を受け付けると、前記駆動モードを矩形波駆動モードから正弦波駆動モードに切り替えるように構成されていることが好ましい。
このようにすれば、
ブラシレスモータが停止している状態から矩形波駆動モードにより始動させ、エンコーダのＺ相パルス信号が出力されると正弦波駆動モードに切り替えて駆動させることができる。

【0015】

前記ブラシレスモータ駆動装置は、前記駆動モード切替部が、電源電圧が所定値以上になった場合にパルス信号を出力するパワーオンリセット回路から前記電源投入信号を受け付けるように構成してもよい。

【0016】

また本発明のブラシレスモータの駆動方法は、ブラシレスモータを正弦波駆動させる方法であって、ＰＷＭ信号を作成して出力するＰＷＭ信号生成ステップと、前記ＰＷＭ信号によってインバータのスイッチング素子をオン・オフさせることにより、入力された直流を正弦波交流に変換して前記ブラシレスモータに出力する正弦波交流出力ステップとを備え、前記ＰＷＭ信号生成ステップにおいて、前記ブラシレスモータのロータの回転角を計測するエンコーダから出力されるパルス信号をベースクロックとして用いて前記ＰＷＭ信号を生成することを特徴とする。

【0017】

このようなブラシレスモータの駆動方法であれば、上記した本発明のブラシレスモータ駆動装置と同様の作用効果を奏することができる。

【発明の効果】

【0018】

このようにした本発明によれば、ブラシレスモータの回転速度等の制御を簡単にでき、かつ安価に製造することができるブラシレスモータの駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態におけるブラシレスモータ駆動装置の構成を模式的に示す図。

【図2】同実施形態においてインバータに入力されるＰＷＭ信号と、ブラシレスモータに入力される正弦波交流のそれぞれの波形を示す図。

【図3】同実施形態の逓倍処理部の回路構成を示す図。

【図4】同実施形態の逓倍処理部により４逓倍パルス信号を生成する流れを説明する図。

【図5】同実施形態のブラシレスモータ駆動装置の処理部の回路構成を示すブロック図。

【図6】同実施形態の個別パルス生成用シフトレジスタの回路構成を示すブロック図。

【図7】同実施形態の個別パルス生成用シフトレジスタの出力を示すタイミングチャート。

【図8】同実施形態のマルチプレクサ駆動用シフトレジスタの回路構成を示すブロック図。

【図9】同実施形態のマルチプレクサ駆動用シフトレジスタの出力を示すタイミングチャート。

【図10】同実施形態のマルチプレクサとインバータの接続図。

【図11】同実施形態のマルチプレクサのスイッチ動作タイミングを示す図。

【図12】同実施形態の矩形波信号生成部の回路構成を示すブロック図。

【図13】同実施形態のエンコーダのＵＶＷ相信号及び生成される矩形波信号を示す図。

【図14】他の実施形態におけるブラシレスモータ駆動装置の構成を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本発明のブラシレスモータ駆動装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0021】

本実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置１００は、ブラシレスモータ２００を正弦波駆動させるためのものであり、所謂モータドライバである。具体的にこのブラシレスモータ駆動装置１００は、図１に示すように、出力電圧可変な直流電源Ｇとブラシレスモータ２００の間に接続されたインバータ１と、インバータ１に対してＰＷＭ信号を出力してＰＷＭ制御する制御部２とを備えている。ＰＷＭ信号に基づきインバータ１が備えるスイッチング素子がオン・オフすることにより、直流電源Ｇからインバータ１に供給された直流が、所定の周波数の正弦波交流（厳密には疑似正弦波交流）に変換されてブラシレスモータ２００に供給される。以下、各部の詳細について説明する。

【0022】

ブラシレスモータ２００は、ここでは３相のモータ構造を有するものであり、３相の電機子巻線であるＵ相ステータコイル、Ｖ相ステータコイル及びＷ相ステータコイルが巻かれたステータ（固定子）と、複数の磁極を有するロータ（回転子）とを備えている。

【0023】

このブラシレスモータ２００には、ロータの回転数、回転角度、回転方向等を計測するエンコーダ３が設けられている。具体的にこのエンコーダ３は、反射型のロータリエンコーダであり、ロータに取り付けられてこれと同軸回転する円板状のスケールと、スケールの裏面に対して光を出射するとともに、裏面からの反射光をセンシングする反射型の光センサとを備えている。

【0024】

このエンコーダ３はインクリメンタル形のものであり、スケールの裏面に形成された所定の反射パターンからの反射光を光センサがセンシングすることで、Ａ相、Ｂ相及びＺ相の３相のパルス信号を出力するように構成されている。Ａ相パルス信号及びＢ相パルス信号は、スケールの相対位置を検知するためのものである。Ａ相パルス信号及びＢ相パルス信号はデューティ比が一定であり且つ位相が互いに９０°異なっており、ここではスケールが１回転するにつきそれぞれ３６０個のパルスを出力するようにしている。Ｚ相パルス信号はスケールの原点位置を検知するためのものであり、スケールが１回転するにつき１つのパルスを出力するようにしている。

【0025】

このエンコーダ３はまた、スケールの１回転を６分割した絶対位置を検知するためのＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス信号を出力するように構成されている。このＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス信号は、位相が互いに１２０°異なるものである。

【0026】

インバータ１は、直流電源Ｇから供給される直流を正弦波交流に変換してブラシレスモータ２００に出力するものである。具体的にこのインバータ１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のそれぞれに対応する３つのレグ（６つのアーム）を備える３相型のものであり、６つスイッチング素子を備えている。そして、ＰＷＭ信号に基づき各スイッチング素子がオン・オフすることで、図２に示すような位相が互いに１２０°異なる３相の正弦波交流（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）をブラシレスモータ２００の各ステータコイルに出力する。

【0027】

制御部２は、エンコーダ３から出力されるパルス信号を逓倍処理した逓倍パルス信号を生成する逓倍処理部２２と、生成された逓倍パルス信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部２１としての機能とを備えている。

【0028】

逓倍処理部２２は、論理演算及びアナログ処理によって、エンコーダ３から出力されるＡ相パルス信号とＢ相パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりと同期する４逓倍パルス信号を生成し、これを出力するように構成されている。具体的にこの逓倍処理部２２は、図３に示すような論理回路２２１、２２４と、簡単なアナログ回路２２２、２２３とによって構成されている。

【0029】

より具体的にいうと、逓倍処理部２２は、Ａ相パルス信号とＢ相パルス信号の排他的論理和を取ることにより、図４に示すように、その周波数がＡ相パルス信号（Ｂ相パルス信号）の周波数の２倍である第１の２逓倍パルス信号を生成する２逓倍パルス生成回路と、第１の２逓倍パルス信号の立ち上がり及び立ち下りを遅らせた時間積分波形を生成する積分回路２２２と、時間積分波形を所定の大きさの電圧でコンパレートすることで、第１の２逓倍パルス信号から少し遅れた（具体的には１／４周期以下）第２の２逓倍パルス信号を生成するコンパレータ回路２２３と、第１の２逓倍パルス信号と第２の２逓倍パルス信号の排他的論理和を取ることにより、その周波数がＡ相パルス信号（Ｂ相パルス信号）の周波数の４倍である４逓倍パルス信号を生成して、これを出力する４逓倍パルス生成回路２２４と、を備える。この生成された４逓倍パルス信号が示す波形は、その立ち上がりのタイミングが、Ａ相パルス信号及びＢ相パルス信号の立ち上がり及び立ち下りのタイミングと同期している。

【0030】

ＰＷＭ信号生成部２１は、図２に示すように、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各上側及び下側のスイッチング素子に対応する６相分のＰＷＭ信号（ｍＵ^＋、ｍＵ^－、ｍＶ^＋、ｍＶ^－、ｍＷ^＋及びｍＷ^－）を生成し、これをインバータ駆動用信号として各スイッチング素子に出力するように構成されている。

【0031】

しかして本実施形態のブラシレスモータ駆動装置１００では、ブラシレスモータ２００の回転数等の制御を簡単にすべく、ＰＷＭ信号生成部２１が、エンコーダ３から出力されるパルス信号（ここでは、逓倍処理部２２が生成した４逓倍パルス信号）をベースクロックとして用いて、論理演算によってＰＷＭ信号を生成し、これをインバータ１に出力するように構成されている。なお、本明細書でいうベースクロックとは、ＰＷＭ信号を生成するロジック回路の基準となるクロックを指す。

【0032】

具体的にこのＰＷＭ信号生成部２１は、図１及び図５に示すように、４逓倍パルス信号をベースクロックとして用いて、周期が同じであってデューティ比が互いに異なる複数種類の個別パルス信号（いずれも１周期分）を生成する個別パルス生成部２１１と、生成された複数種の個別パルス信号の一部又は全部を所定の順序で選択して、ＰＷＭ信号としてインバータ１に出力する個別パルス選択部２１２としての機能を備えている。個別パルス生成部２１１及び個別パルス選択部２１２はいずれも論理回路により構成されている。

【0033】

個別パルス生成部２１１は、図６に示すように、シリアル入力パラレル出力形のシフトレジスタ（個別パルス生成用シフトレジスタ２１１Ｓという）を用いて構成されるものである。個別パルス生成用シフトレジスタ２１１Ｓのデータ端子はＨＩＧＨに固定（すなわち１に固定）されており、逓倍処理部２２が出力した４逓倍パルス信号が各シフトレジスタのクロック端子に入力されると、各パラレル出力端子からデューティ比が異なる個別パルス信号が出力される。ここでは個別パルス生成用シフトレジスタ２１１Ｓとして４０ビットのシフトレジスタを用いており、図７に示すように、デューティ比が異なる４０種類のパルス信号を出力するように構成されている。個別パルス生成用シフトレジスタ２１１ＳのＱ端子からは正論理の個別パルス信号が出力され、／Ｑ端子からは負論理の個別パルス信号が出力されるようにしている。

【0034】

個別パルス選択部２１２は、図５に示すように、生成された個別パルス信号を選択してこれをインバータ１の各スイッチング素子に所定のタイミングで出力するマルチプレクサ２１２Ｍと、マルチプレクサ２１２Ｍを駆動させるマルチプレクサ駆動用シフトレジスタ２１２Ｓとを用いて構成されている。

【0035】

マルチプレクサ駆動用シフトレジスタ２１２Ｓは、図８に示すように、ここでは３６ビットのシリアル入力パラレル出力形のものであり、そのクロック端子には、個別パルス生成用シフトレジスタ２１１Ｓのリセット信号（ここではＱ４０出力）が入力される。そして、図９に示すように、マルチプレクサ駆動用シフトレジスタ２１２Ｓのデータ端子にエンコーダ３のＺ相パルス信号が初めに入力されると、その後はクロック信号（リセット信号）が入力される毎に、パラレル出力端子をＨＩＧＨ信号が１ビットずつシフトするように構成されている。このパラレル出力端子は、図１０に示すように、マルチプレクサ２１２Ｍが備える各スイッチング素子の制御端子に接続されている。図１１に示すように、マルチプレクサ２１２Ｍは、マルチプレクサ駆動用シフトレジスタ２１２Ｓからの出力を受け付けると、インバータ１の各スイッチング素子に、個別パルス生成部２１１が生成した個別パルスを所定のタイミングで出力するように構成されている。

【0036】

また本実施形態のブラシレスモータ駆動装置１００では、ブラシレスモータ２００の停止時でもこれを始動させられるようにすべく、制御部２が、ブラシレスモータ２００を矩形波駆動させるための矩形波信号を生成してインバータ１に出力する矩形波信号生成部２３としての機能をさらに備える。

【0037】

この矩形波信号生成部２３は、図１２に示すように論理回路により構成されている。そして図１３に示すように、エンコーダ３が出力したＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス信号から、論理演算により６相分の矩形波信号（ｍＵ^＋、ｍＵ^－、ｍＶ^＋、ｍＶ^－、ｍＷ^＋及びｍＷ^－）を生成し、これをインバータ１の各スイッチング素子に出力する。インバータ１は、矩形波信号によってスイッチング素子をオン・オフさせることにより、ブラシレスモータ２００を矩形波駆動させることができる。制御部２が矩形波信号生成部２３としての機能を備えることにより、ブラシレスモータ２００が停止している状態から、これを始動させることができる。

【0038】

また本実施形態のブラシレスモータ駆動装置１００では、制御部２が、ブラシレスモータ２００の駆動モードを、矩形波駆動モードと正弦波駆動モードとの間で切り替える駆動モード切替部２４としての機能をさらに備えている。矩形波駆動モードとは、矩形波信号生成部２３が生成した矩形波信号をインバータ１に印加して、ブラシレスモータ２００を矩形波駆動させるモードである。正弦波駆動モードとは、ＰＷＭ信号生成部２１が生成したＰＷＭ信号をインバータ１に印加して、ブラシレスモータ２００を正弦波駆動させるモードである。

【0039】

駆動モード切替部２４は、論理回路により構成されており、インバータ１への電源投入を示す電源投入信号を受け付けると、ブラシレスモータ２００の駆動モードを正弦波駆動モードから矩形波駆動モードに切り替え、エンコーダ３から出力されたＺ相パルス信号を受け付けると、駆動モードを矩形波駆動モードから正弦波駆動モードに切り替えるように構成されている。具体的にこの駆動モード切替部２４は、図１２に示すように、Ｄ型フリップフロップと、Ｄ型フリップフロップの出力に応じて、インバータ１に出力する駆動信号を、矩形波駆動回路からの矩形波信号とＰＷＭ信号生成部２１からのＰＷＭ信号との間で切替える切替スイッチとから構成されている。このＤ型フリップフロップでは、エンコーダ３のＺ相パルス信号がクロック端子に入力され、インバータ１への電源投入を示す電源投入信号がリセット信号として入力され、その出力信号により切替えスイッチのオン・オフを切り替えられるように構成されている。

【0040】

このように構成された本実施形態のブラシレスモータ駆動装置１００によれば、ブラシレスモータ２００のロータの回転角を計測するエンコーダ３から出力されるパルス信号をベースクロックとして用いてＰＷＭ信号を生成するので、ベースクロックをブラシレスモータ２００の回転速度と完全に同期させることができる。これにより、ＰＷＭ信号の周波数を制御することなく、インバータ１からブラシレスモータ２００に印加する電圧のみを制御することで、ブラシレスモータ２００の回転速度を簡単に制御することができる。またこのようにすれば、ＰＷＭ信号の周波数を制御するためのマイコン等の高価な制御部品を用いる必要がないので、ブラシレスモータ２００を安価に製造することができる。

【0041】

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

【0042】

前記実施形態では、ブラシレスモータ２００は３相のものであったがこれに限らない。他の実施形態では、例えば２相のものであってもよい。

【0043】

前記実施形態ではエンコーダ３は反射型のものであったがこれに限らない。他の実施形態では、エンコーダ３は透過型のものであってもよい。また他の実施形態のエンコーダ３は、ブラシレスモータ２００のロータの回転角度に比例したパルスを出力できるものであれば光学式のものでなくてもよく、例えば磁気式等であってもよい。またエンコーダ３は、ブラシレスモータ２００のロータの回転角度に比例したパルスを出力できるものであれば、ロータリエンコーダに限らず、リニアエンコーダであってもよい。

【0044】

前記実施形態では、１つのエンコーダ３が、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の全相を出力するものであったが、これに限らない。他の実施形態では、エンコーダ３を複数個備え、Ａ相、Ｂ相及びＺ相の出力と、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の出力とを別々のエンコーダ３により行ってもよい。

【0045】

前記実施形態のブラシレスモータ駆動装置１００は、Ａ相とＢ相を出力するエンコーダ３で逓倍処理した信号をベースクロックとしてＰＷＭ信号を生成していたが、これに限らない。ブラシレスモータ駆動装置１００は、Ａ相のみ（フォトインタラプタ等）の出力で逓倍処理を行わない状態の信号をベースクロックとしてＰＷＭ信号を生成しても、本発明の目的を達成できる。このようなブラシレスモータ駆動装置１００の態様として、例えば、Ａ相のみを出力するエンコーダ（フォトインタラプタ）と、Ｚ相のみを出力するエンコーダ（フォトインタラプタ）と、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を出力するエンコーダとを搭載するものが挙げられる。

【0046】

前記実施形態のＰＷＭ信号生成部２１は、４逓倍パルス信号をベースクロックとしてＰＷＭ信号を生成していたがこれに限定されない。他の実施形態では、逓倍処理部２２が生成した２逓倍パルス信号をベースクロックとしてもよく、あるいはＡ相パルス信号又はＢ相パルス信号のいずれかをベースクロックとしてもよい。

【0047】

前記実施形態では逓倍処理部２２としての機能を制御部２が発揮していたがこれに限定されない。他の実施形態では、逓倍処理部２２としての機能をエンコーダ３が発揮するようにしてもよい。

【0048】

前記実施形態のブラシレスモータ駆動装置１００は、直流電源Ｇから供給される直流をインバータ１が正弦波交流に変換してブラシレスモータ２００に供給するものであったが、これに限らない。他の実施形態のブラシレスモータ駆動装置１００は、図１４に示すように、交流電源Ｇから交流を供給され、これをインバータ１が所定の電圧及び周波数の正弦波交流に変換してブラシレスモータ２００に供給してもよい。この場合インバータ１は、交流電源Ｇから供給される交流を任意の電圧の直流に変換するコンバータ回路１１と、コンバータ回路１１が出力した直流を平滑する平滑回路１２と、平滑化された直流を正弦波交流に変換するインバータ回路１３とを備えることが好ましい。

【0049】

また他の実施形態のブラシレスモータ駆動装置１００は、図１４に示すように、電源電圧が所定値以上になった場合にパルス信号を出力するパワーオンリセット回路を備えており、駆動モード切替部２４が、パワーオンリセット回路から電源投入信号を受け付けるように構成されてもよい。

【0050】

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

【符号の説明】

【0051】

２００・・・ブラシレスモータ
１００・・・ブラシレスモータ駆動装置
１ ・・・インバータ
２１ ・・・ＰＷＭ信号生成部
３ ・・・エンコーダ

【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】