JP2005110453A

JP2005110453A - ブラシレスモータ

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Publication number: JP2005110453A
Application number: JP2003343319A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Go; 慶広呉
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-10-01
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Abstract

【課題】負荷変動が発生しても回転位置信号を位相補正する補正量の修正方向を間違うことなく修正し、効率良く駆動する。
【解決手段】通電オンの１／２時期を位相ずれ検出対称軸として通電オン前後の通電オフ期間に発生している誘起電圧の対称性から位相のずれを検出することで、負荷変動が発生しても補正量の修正方向を間違うことなく、効率良く駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスモータに係り、特に磁石回転子の回転位置を検出して駆動する駆動制御の最適化に関する。

ブラシレスモータはブラシと整流子とが無いモータとして知られている。このブラシレスモータでは、ブラシ付きモータがブラシと整流子とが接触しているのに対し、摩擦消耗が発生しないため長期間の駆動に適している。このため、使用頻度が激しく、かつメンテナンスを定期的にされないような環境、例えば車両の冷却用ウォータポンプや各種家電製品の駆動用モータ、に幅広く用いられている。

ブラシレスモータは電機子巻線と磁石回転子とから構成されており、磁石回転子の回転位置を検出しながら駆動している。すなわち、磁石回転子の回転位置を検出し、検出した回転位置情報に適切な位相補正を行い、位相補正後の回転位置情報に基づいて駆動信号が出力される。電機子巻線は駆動信号を受けると回転磁界を発生し、磁石回転子は発生した回転磁界からトルクを受けて回転する。

ここで、特許文献１には、磁石回転子の回転位置を検出して駆動するブラシレスモータにおいて、検出した回転位置情報に最適な位相補正を行う技術が開示されている。

図８に示される如く、回転子位置検出回路１００は、磁石回転子１０２の回転位置を検出して、回転位置信号をマイクロコンピュータ１０４の位相補正部１０６へ出力する。位相補正部１０６では、回転位置信号から検出した磁石回転子１０２の回転速度に基づいて、図示しないメモリに記憶した位相補正マップ１０８から位相補正の補正量を算出し、算出した補正量を通電タイミング生成部１１０へ出力する。通電タイミング生成部１１０では、回転位置信号に補正量の位相補正を行い、通電切替タイミング信号を通電切り替えロジック制御部１１２へ出力する。通電切り替えロジック制御部１１２では、通電切替タイミング信号に基づいてインバータ回路１１４を制御する駆動信号をインバータ回路１１４へ出力する。インバータ回路１１４は、駆動信号に基づいて、電機子巻線１２２に図示しない電源による通電を行い、回転磁界を発生させてブラシレスモータ１２０を駆動させる。

位相補正マップ１０８には回転速度に応じた補正量が記憶されており、回転速度に基づいて補正量が算出される。しかし、モータ特性のバラツキや、駆動時に用いる電源電圧と位相補正マップ１０８の設定時に用いた電源電圧とが異なる場合があり、種々の条件に最適な補正量を設定した位相補正マップ１０８を用意することはメモリ容量の制限から事実上不可能に近い。

そこで、ブラシレスモータ１２０を効率良く駆動するため、駆動している条件に合わせて以下のように補正量を最適な値に修正している。

電流検出回路１１６では、ブラシレスモータ１２０の電流（モータ電流）を検出し、モータ電流の微小変化を検波して電流値を検波信号としてマイクロコンピュータ１０４の補正量修正方向判断部１１８へ出力する。補正量修正方向判断部１１８は、位相補正部１０６において位相補正マップ１０８から算出した補正量を周期的に増減方向に微小変化させる一方、検波信号に基づき、補正量の微小変化による電流値の大小変化を検出して、補正量を修正する増減方向（修正方向）を判断する。すなわち、ブラシレスモータ１２０が一定の回転速度で回転している場合、モータ電流の電流値が小さい方が消費電力も少なく効率が良いので、補正量の増減方向への微小変化により電流値が減少する増減方向を修正方向と判断する。位相補正部１０６では、補正量修正方向判断部１１８により判断された修正方向に補正量を修正する（位相補正最適化）。
特開２０００−２０９８８８公報

しかしながら、ウォータポンプのように負荷変動が発生するブラシレスモータ１２０の場合、電流値が減少する修正方向へ補正量を修正しても、必ず効率良くなるとは限らない。その理由は、位相補正最適化中に負荷変動が発生すると、回転に必要なトルクが変化し、トルクを発生させるためにモータ電流も変化する。つまり、電流値が減少しても、効率が良くなり電流値が減少したのか、負荷変動により電流値が減少したのかを判断することができない。

また、位相補正最適化中には、回転速度を一定に保つことを要求されるが、回転速度が変化しないことは理論上ではありえるが、現実的にはないに等しい。もし、補正量の微小変化によって、効率が良くなると、回転速度が微小増加する。回転速度の微小増加するにつれ、ブラシレスモータ１２０の負荷が微小に増加する。結果として、効率がよくなる方向に補正量を変化させても、電流値が増加するケースが出てくる。

従って、電流値による判断では、補正量の修正方向が適正とならないことがあり、位相補正最適化の結果、逆に効率の悪いタイミングでの通電切替となってしまうことがある。

本発明は上記事実を考慮し、負荷変動が発生しても回転位置信号を位相補正する補正量の修正方向を間違うことなく修正し、効率良く駆動するブラシレスモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、複数相の電機子巻線の各相が通電のオン・オフを相互に制御されることで、当該電機子巻線に回転磁界を発生させ、磁石回転子を回転させるブラシレスモータにおいて、前記磁石回転子の回転位置情報を検出し、前記回転位置情報を位相補正する補正量を求める位相補正量算出手段と、前記回転位置情報に前記補正量の位相補正を行い、前記電機子巻線の各相で通電のオン、オフを相互に制御するタイミングを算出し、前記電機子巻線の通電を制御する通電切替制御手段と、前記電機子巻線の特定の相における、通電オン期間の前後の通電オフ期間中に発生する誘起電圧の対称性から位相のずれを検出する位相ずれ検出手段と、前記位相ずれ検出手段の検出結果に基づき、通電オン期間の前後の前記オフ期間中に発生する前記誘起電圧が対称となるように、前記補正量を修正する補正量修正手段と、を有することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ブラシレスモータは、電機子巻線の各相が通電のオン・オフを相互に制御されることで、電機子巻線に回転磁界を発生し、回転磁界により磁石回転子を回転させて駆動する。ブラシレスモータが駆動していると、電機子巻線には磁石回転子の回転による誘起電圧が発生している。

位相補正量算出手段は、磁石回転子の回転位置情報を検出し、検出した回転位置情報から回転速度などを求め、例えば位相補正マップなどにより、回転位置情報を位相補正する補正量を算出する。

通電切替制御手段では、位相補正量算出手段により算出した補正量の位相補正を回転位置情報に行い、電機子巻線の各相で通電のオン、オフを相互に制御するタイミング（通電切替タイミング）を算出して、電機子巻線の通電を制御する。

一方、位相ずれ検出手段は、電機子巻線の特定の相における、通電オン期間の前後の通電オフ期間中に発生する誘起電圧を検出し、検出した誘起電圧の対称性をから位相のずれを検出する。これは、理想的な通電切替タイミングで電機子巻線に通電がされ、ブラシレスモータが最も効率良く駆動していると、通電オン期間の前後の通電オフ期間中に発生する誘起電圧の波形は対称となることに基づく。

例えば、１２０°方形波通電において理想的な通電切替タイミングでブラシレスモータが駆動していると、図７（Ａ）に示すように、通電オン期間（図７（Ａ）の期間ｔ１８参照）の前後の通電オフ期間中に発生する誘起電圧の波形（図７（Ａ）の期間ｔ１６、ｔ１７参照）は対称となる。一方、理想的でない通電切替タイミングで駆動した場合、図７（Ｂ）に示すように、通電オン期間（図７（Ｂ）の期間ｔ１９参照）の前後に発生する誘起電圧の波形（図７（Ｂ）の期間ｔ２０、ｔ２１参照）は対称とならない。

よって、誘起電圧が対称性から、ブラシレスモータが効率良く駆動しているかを判断することができる。

補正量修正手段では、位相ずれ検出手段の検出結果に基づき、通電オン期間の前後のオフ期間中に発生する誘起電圧が対称となるように補正量の修正する。

従って、請求項１の発明によれば、通電オン期間の前後の通電オフ期間に発生する誘起電圧から位相のずれを検出することにより、位相補正の補正量を理想的な通電切替タイミングへ修正して、ブラシレスモータを効率良く駆動させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記位相ずれ検出手段が、通電オフ、通電オン、通電オフと切り替る際に、通電オン期間の１／２時期を対称軸として前記通電オン期間前後の通電オフの期間に発生する前記誘起電圧を比較することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、通電オフ、通電オン、通電オフと通電が切り替る際に、通電オン期間の１／２時期を対称軸として通電オン期間前後の通電オフの期間に発生する誘起電圧を検出し、検出した誘起電圧を比較することで位相のずれを検出できる。

これは、理想的な通電切替タイミングで駆動するブラシレスモータでは、通電オン期間の１／２時期を対称軸（図７（Ａ）の対称軸参照）とすると、通電オフの期間で発生している誘起電圧（図７（Ａ）の期間ｔ１６、ｔ１７参照）は対称となるため、検出した誘起電圧から位相のずれを検出することができる。

従って、請求項２の発明によれば、通電オンとなる期間の１／２時期を対称軸として、誘起電圧を比較することで、理想的な通電切替タイミングとの位相のずれを検出することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記位相ずれ検出手段が、通電オンから通電オフへ切り替った後の所定のタイミングで、前記電機子巻線に発生する前記誘起電圧を比較することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、理想的な通電切替タイミングで駆動するブラシレスモータでは、通電オンからオフへ切り替った後の所定のタイミング（例えば、１２０°方形波通電では通電オフ後の電気角３０°）で発生する誘起電圧は一致する。よって、検出した誘起電圧を比較することで位相のずれを検出することができる。

従って、請求項３の発明によれば、通電がオフへ切り替った後の所定のタイミングに発生する誘起電圧を比較することで、理想的な通電切替タイミングとの位相のずれを検出することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の発明において、前記電機子巻線にパルス幅変調された回転磁界を発生させるパルス幅変調手段をさらに有し、前記位相ずれ検出手段が、通電オフの期間に発生する前記誘起電圧がパルス幅変調により検出できない場合、検出できなかったタイミングから電気角３６０°の正、又は負の整数倍となるタイミングで発生する誘起電圧を検出して、位相のずれを検出することを特徴とする。

請求項４の発明によれば、パルス幅変調手段により電機子巻線に発生する電圧はパルス幅変調によって振動しており、電機子巻線には誘起電圧が露出する期間と露出しない期間がある。

位相ずれ検出手段では、電機子巻線の特定の相に発生する誘起電圧を検出するが、検出したタイミングで誘起電圧が露出しない場合、位相のずれを検出することができないため、検出したタイミングから電気角３６０°の負の整数倍（電気角３６０°の整数倍前）、又は電気角３６０°の正の整数倍（電気角３６０°の整数倍後）となるタイミングで発生している誘起電圧を検出し、再度位相のずれを検出する。

これにより、誘起電圧をより確実に取得して、位相のずれを検出することができる。

従って、請求項４の発明によれば、パルス幅変調手段により電機子巻線に発生する誘起電圧が露出しない場合があっても、位相のずれを安定して検出することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の発明において、前記位相補正量算出手段が、ホール素子により前記磁石回転子の極変化点を検出して回転位置情報を求めることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、回転位置情報検出手段が、ホール素子により回転している磁石回転子の極変化点を検出して回転位置情報を検出している。

ホール素子は価格も安価なため、ブラシレスモータの回転位置情報検出手段として広く用いられている。

しかし、ホール素子による磁石回転子の回転位置の検出では、ホール素子の取り付け位置に高い精度が要求され、ホール素子の取り付け位置により検出される回転位置情報に誤差が発生する。

そこで、請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の発明を用いることにより、ホール素子の取り付け位置によって回転位置情報に誤差があっても、位相ずれ検出手段により誤差を検出して、補正量修正手段により理想的な通電切替タイミングに修正できるため、効率良くブラシレスモータを駆動させることができる。

従って、請求項５の発明によれば、ホール素子の取り付け位置により回転位置情報に誤差があっても、補正量修正手段により誤差を修正して、効率良く駆動することができる。

（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。

図１は、第１の実施の形態のブラシレスモータ５０及びブラシレスモータ駆動装置１０の概略構成図である。

ブラシレスモータ５０は、磁石回転子５４、及びＵ、Ｖ、Ｗの電機子巻線がスター結線された３相電機子巻線５２から構成されている。

ブラシレスモータ駆動装置１０は、図示されない電源と接続され、後述する駆動信号を受けて３相電機子巻線５２に通電切替を行うインバータ回路１４と、磁石回転子５４の回転位置を検出して回転位置信号を出力する回転子位置検出回路１６と、３相電機子巻線５２のＵ相に発生する電圧を検出して端子電圧信号を出力する端子電圧検出回路１８と、回転位置信号と端子電圧信号を受けて、駆動信号をインバータ回路１４へ出力するマイクロコンピュータ２０とから構成されている。

さらに、マイクロコンピュータ２０は、回転位置信号に基づき後述する位相補正マップ２４より位相補正の補正量を算出し、後述する修正方向判断信号に基づき補正量を修正して、補正量信号を出力する位相補正部２２と、補正量信号に基づき回転位置信号に補正量の位相補正を行い、通電切替タイミング信号を出力する通電タイミング生成部２６と、通電切替タイミング信号に基づいて駆動信号を出力する通電切り替えロジック制御部２８と、端子電圧信号に基づき、位相のずれを検出して位相ずれ検出信号を出力する位相ずれ検出部３０と、位相ずれ検出信号に基づき、位相補正の補正量を修正する修正方向を判断して、修正方向判断信号を位相補正部２２へ出力する補正量修正方向判断部３２と、図示されないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、これらを接続するバスとを含んで構成されている。また、ＲＯＭには、位相補正マップ２４が記憶されている。

３相電機子巻線５２の各相はインバータ回路１４の出力端子、及び回転子位置検出回路１６と接続され、Ｕ相は端子電圧検出回路１８と接続されている。３相電機子巻線５２には、駆動信号により通電切替がされることで、１２０°方形波通電の回転磁界が発生する。

磁石回転子５４は、３相電機子巻線５２に発生した回転磁界からトルクを受けて回転する。また、磁石回転子５４が回転することで、３相電機子巻線５２の各相には誘起電圧が発生する。

インバータ回路１４は、３対（計６個）のスイッチング素子Ｕ＋、Ｕ−、Ｖ＋、Ｖ−、Ｗ＋、Ｗ−が３相ブリッジ接続した回路で構成されており、スイッチング素子Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋により上側の通電がオンされ、Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−により下側の通電がオンされる。インバータ回路１４は、図示されない電源、通電切り替えロジック制御部２８、及び３相電機子巻線５２の各相と接続され、通電切り替えロジック制御部２８から駆動信号を受け、３相電機子巻線５２に１２０°方形波通電の通電切替を行う。また、スイッチング素子Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−の一端側はＧＮＤされている。

回転子位置検出回路１６は、３相電機子巻線５２の各相、及び位相補正部２２と接続され、３相電機子巻線５２の端子電圧をローパスフィルタを通して擬似誘起電圧を抽出し、擬似誘起電圧のゼロクロス点を検出し回転位置信号として位相補正部２２へ出力する。

端子電圧検出回路１８は、３相電機子巻線５２のＵ相、及び位相ずれ検出部３０と接続され、３相電機子巻線５２のＵ相に生じている電圧を検出して、端子電圧信号を位相ずれ検出部３０へ出力する。

位相補正部２２は、回転子位置検出回路１６、位相補正マップ２４、通電タイミング生成部２６、及び補正量修正方向判断部３２と接続され、回転位置信号から磁石回転子５４の回転速度を検出し、回転速度に基づいて位相補正マップ２４から位相補正の補正量を算出する。

また、後述する補正量修正方向判断部３２より修正方向判断信号を受け、算出した補正量を修正方向に修正する。修正した補正量と回転位置信号を補正量信号として通電タイミング生成部２６へ出力する。

位相補正マップ２４は、位相補正部２２と接続され、磁石回転子５４の回転速度を条件として、回転位置信号に位相補正を行う補正量がマッピングされ、図示されないＲＯＭに記憶されている。

通電タイミング生成部２６は、位相補正部２２、及び通電切り替えロジック制御部２８と接続され、位相補正部２２より補正量信号を受け、回転位置信号に補正量の位相補正を行い、３相電機子巻線５２に通電切替を行うタイミング（通電切替タイミング）を通電切替タイミング信号として出力する。

通電切り替えロジック制御部２８は、通電タイミング生成部２６、及びインバータ回路１４と接続され、通電切替タイミング信号に基づいて駆動信号を出力する。

位相ずれ検出部３０は、端子電圧検出回路１８及び補正量修正方向判断部３２と接続され、端子電圧検出回路１８より端子電圧信号を受け、所定のタイミングで誘起電圧を検出し、検出した誘起電圧から位相のずれを検出して位相ずれ検出信号を出力する。

補正量修正方向判断部３２は、位相補正部２２及び位相ずれ検出部３０と接続され、位相ずれ検出部３０により検出した位相のずれに基づき位相補正の補正量の修正方向を判断し、修正方向判断信号を位相補正部２２へ出力する。

次に上記第１の実施の形態の作用を説明する。

磁石回転子５４の回転位置を回転子位置検出回路１６において検出し、検出した回転位置信号に基づき通電切り替えロジック制御部２８から駆動信号が出力される制御は従来と同様であるため、説明を省略する。

３相電機子巻線５２の各相には、１２０°方形波通電の駆動信号によって電気角１２０°の通電オンと電気角６０°の通電オフが繰り返されており、３相電機子巻線５２に発生する回転磁界により、磁石回転子５４が回転している。

磁石回転子５４が回転していると、３相電機子巻線５２のＵ相には図２で示すように駆動信号（図２の駆動信号Ｕ＋、Ｕ−参照）による電圧、自己誘導の逆起電圧、誘起電圧（図２の誘起電圧参照）が発生している。

端子電圧検出回路１８は、３相電機子巻線５２のＵ相の電圧を検出して、端子電圧信号を位相ずれ検出部３０へ出力する。

位相ずれ検出部３０では、端子電圧信号から以下のようなタイミングで誘起電圧を検出する。

駆動信号により通電オフ（図２の期間ｔ１参照）、通電オン（図２の期間ｔ２参照）、通電オフ（図２の期間ｔ３参照）と通電が切り替る際に、通電オンとなる電気角１２０°の１／２時期を位相ずれ検出対称軸として、位相ずれ検出対称軸の電気角９０°前（図２の期間ｔ６）と後（図２の期間ｔ７）に発生している誘起電圧ＶＦ１とＶＦ２とを検出する。そして、検出した電圧ＶＦ１、ＶＦ２の比較を行い、位相のずれを検出する。

図２に示される場合、誘起電圧ＶＦ１とＶＦ２は等しくなり、理想的な通電切替タイミングであるため、位相のずれは検出されず、位相のずれ無しの位相ずれ検出信号が補正量修正方向判断部３２へ出力され、補正量修正方向判断部３２は、修正なしの修正方向判断信号を位相補正部２２へ出力する。

位相補正部２２は修正なし修正方向判断信号を受けると、位相補正マップ２４から算出した補正量をそのまま通電タイミング生成部２６へ出力する。

通電タイミング生成部２６では、回転位置信号に補正量の位相補正を行い、通電切替タイミング信号を通電切り替えロジック制御部２８へ出力する。通電切り替えロジック制御部２８では、通電切替タイミング信号に基づき駆動信号が出力され、磁石回転子５４が回転する。

一方、図３で示すような電圧が３相電機子巻線５２のＵ相に発生すると、位相ずれ検出部３０では、端子電圧信号から通電オン（図３のｔ１０参照）となる電気角１２０°の１／２時期を位相ずれ検出対称軸（図３の位相ずれ検出対称軸参照）として電気角９０°前（図３のｔ１１参照）と後（図３のｔ１２参照）に発生している誘起電圧ＶＦ３、ＶＦ４を検出し、検出した誘起電圧ＶＦ３、ＶＦ４の比較をする。比較した結果、電圧ＶＦ３、ＶＦ４は一致しないため、位相のずれありの位相ずれ検出信号を補正量修正方向判断部３２へ出力する。

補正量修正方向判断部３２では、位相のずれありの位相ずれ検出信号を受けると、誘起電圧ＶＦ３、ＶＦ４の比較を行い、位相補正の補正量の修正方向を求める。

図３に示される場合、ＶＦ３＜ＶＦ４となるため、位相補正の補正量減らす必要があると判断して、位相補正部２２へ補正量を減らす方向（図３の矢印Ａ方向）に修正する指示を修正方向判断信号として出力する。

これは、誘起電圧が対称となる対称軸（図３の誘起電圧対称軸参照）が、理想的な通電切替タイミングとなる対称軸であるので、補正量を減らして、誘起電圧が対称となる対称軸と位相ずれ検出対称軸とが一致するように修正するためである。

位相補正部２２では、修正方向判断信号に基づき、位相補正の補正量を一定の値減らす修正を行い、修正後の補正量を補正量信号として通電タイミング生成部２６へ出力する。なお、この一定の値は、ブラシレスモータ５０の駆動に影響が少ない適切な値となっている。

通電タイミング生成部２６では、修正された補正量と回転位置信号に基づき、通電切替タイミング信号が出力され、通電切り替えロジック制御部２８では通電切替タイミング信号に基づいて信号駆動信号が出力され、磁石回転子５４が回転する。

位相補正の補正量を一定の値減したことにより、位相ずれ検出対称軸と誘導起電力の電圧が対称となる対称軸との差（位相のずれ）が小さくなり、誘導起電力の電圧ＶＦ３、ＶＦ４との電位差も小さくなる。

ブラシレスモータ５０が駆動している際に、位相のずれを検出して補正量を一定の値修正する処理を繰り返すことで位相のずれが収束し、通電切替のタイミングを理想的な通電切替タイミングに修正することができる。

また、誘起電圧の対称性から位相のずれを判断することで、負荷変動によって回転に必要なトルクが変化しても補正量の修正方向を間違えることが無い。

このように、第１の実施の形態のブラシレスモータによれば、通電オン期間の１／２時期を位相ずれ検出対称軸として通電オン期間前後の通電オフ期間に発生している誘起電圧の対称性から位相のずれを検出することで、負荷変動が発生しても回転位置信号を位相補正する補正量の修正方向を間違うことなく、効率良く駆動するブラシレスモータを提供することができる。

ここで、位相ずれ検出部３０において通電オン期間の１／２時期を位相ずれ検出対称軸として誘起電圧を検出したが、通電オンからオフへ変わり（図２の矢印ｔ４、ｔ５参照）電気角３０°後に発生する誘起電圧（図２のＶＦ１、ＶＦ２参照）を検出し、誘起電圧を比較することで位相のずれを検出することもできる。

なお、第１の実施の形態では、位相ずれ検出対称軸から前後電気角９０°のタイミングでの誘起電圧から位相のずれを検出したが、検出タイミングは位相ずれ検出対称軸に対して対称で、かつ誘起電圧が検出できるタイミングであればよい。

補正量を修正する修正量を一定の値としたが、位相のずれの大きさから修正量を算出して修正してもよい。位相のずれの大きさに応じて修正値を増減させることで、位相のずれをはやく収束させることができる。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態の特徴は、パルス幅変調により、３相電機子巻線５２に誘起電圧が露出する期間と露出しない期間とがあり、誘起電圧を検出するタイミングで誘起電圧が露出していない場合、検出タイミングを電気角３６０°の正負の整数倍となるタイミングに変える点にある。

図４は第２の実施の形態のブラシレスモータ５０及びブラシレスモータ駆動装置１０の概略構成図である。なお、同一符号の個所は第１の実施の形態と同様の構成であるため、説明を省略する。

第２の実施の形態のブラシレスモータ駆動装置１０には、第１の実施の形態の構成に加えパルス幅変調回路３４を有している。

パルス幅変調回路３４は、インバータ回路１４、及び通電切り替えロジック制御部２８と接続され、通電切り替えロジック制御部２８より出力された駆動信号をパルス幅変調して、インバータ回路１４へ出力する。パルス幅変調回路３４により、駆動信号がパルス幅変調されるため、３相電機子巻線５２に発生する電圧は振動しており（図５、６参照）、誘起電圧も振動しているため、検出するタイミングによって誘起電圧が露出していない期間（図５の期間ｔ９参照）がある。

位相ずれ検出部３０は、３相電機子巻線５２のＵ相に発生している電圧から所定のタイミングで露出した誘起電圧（図５の期間ｔ８参照）を検出しており、誘起電圧が露出しない場合、電気角３６０°の正の整数倍後に発生する誘起電圧を再度検出して、検出した誘起電圧から位相のずれを検出して位相ずれ検出信号を出力する。

次に上記第２の実施の形態の作用を説明する。

パルス幅変調回路３４によりパルス幅変調された駆動信号で磁石回転子５４が回転していると、３相電機子巻線５２のＵ相には図５、６で示すような電圧が発生している。

端子電圧検出回路１８は、３相電機子巻線５２のＵ相の電圧を検出して、端子電圧信号を出力する。

位相ずれ検出部３０は、端子電圧信号に基づき３相電機子巻線５２のＵ相の電圧から通電オンとなる電気角１２０°の１／２時期を位相ずれ検出対称軸として、位相ずれ検出対称軸の電気角９０°前（図５の期間ｔ１３）と後（図５の期間ｔ１４）に発生している電圧ＶＦ５とＶＦ６とを検出する。しかし、図５で示すようにＶＦ６を検出したタイミングは誘起電圧が露出していない。この場合、ＶＦ６を検出したタイミングから電気角３６０°（1周期）（図６の期間ｔ１５参照）後のタイミングで露出した誘起電圧ＶＦ７を検出する。

ここでもし、ＶＦ７を検出したタイミングで誘起電圧がさらに露出していない場合、ＶＦ６を検出したタイミングから電気角７２０°（電気角３６０°の正の整数倍）後となるタイミングで露出した誘起電圧を検出する。

位相ずれ検出部３０では、第１の実施の形態で説明したように、検出した電圧ＶＦ５、ＶＦ７の比較を行い、位相のずれを検出する。補正量修正方向判断部３２では誘起電圧ＶＦ５、ＶＦ７の比較を行い、位相補正の補正量の修正方向を求める。

このように、第２の実施の形態のブラシレスモータによれば、駆動信号がパルス幅変調がされることにより、誘起電圧を検出するタイミングで誘起電圧が露出しなくても、電気角３６０°の整数倍のタイミングで露出した誘起電圧を検出することで、位相のずれを確実に検出することができる。

なお、本第２の実施の形態では、位相ずれ検出対称軸の電気角９０°後に発生する電圧ＶＦ６を例としたが、位相ずれ検出対称軸の電気角９０°前に発生する電圧ＶＦ５についても検出するタイミングで誘起電圧が露出していない場合、電気角３６０°の整数倍後のタイミングで露出した誘起電圧を検出することができる。

誘起電圧が露出していない場合、電気角３６０°の整数倍後（正の整数倍）となるタイミングで露出した誘起電圧を検出したが、電気角３６０°の整数倍前（負の整数倍）となるタイミングでの誘起電圧をＲＡＭに記憶しておき、位相のずれを検出してもよい。

なお、第１、及び第２の実施の形態では、回転子位置検出回路１６において、電機子巻線５２の端子電圧をローパスフィルタを通して擬似誘起電圧を抽出し、擬似誘起電圧のゼロクロス点を検出して回転位置信号を出力したが、図９に示すように、磁石回転子５４の回転方向に沿ってホール素子３６を設け、磁石回転子５４の磁界によってホール素子３６に発生するホール電圧をホール電圧検出回路３８で検出して、ホール電圧の極変化点に基づき回転位置信号を出力してもよい。極変化点に基づく回転位置信号の検出では、ホール素子３６の取り付け位置により回転位置信号に誤差（位相のずれ）が発生するが、位相ずれ検出部３０、及び補正量修正方向判断部３２により電機子巻線５２のＵ相に発生する誘起電圧から位相のずれ検出し、補正量を修正することで、ブラシレスモータ５０を効率良く駆動させることができる。

第１の実施の形態に係るブラシレスモータ及びブラシレスモータ駆動装置の概略構成図である。第１の実施の形態に係る３相電機子巻線Ｕ相に発生する位相のずれなしの電圧及び駆動信号の波形図である。第１の実施の形態に係る３相電機子巻線Ｕ相に発生する位相のずれありの電圧及び駆動信号の波形図である。第２の実施の形態に係るブラシレスモータ及びブラシレスモータ駆動装置の概略構成図である。第２の実施の形態に係る３相電機子巻線Ｕ相に発生するパルス幅変調された電圧波形図である。第２の実施の形態に係る図５において、電圧検出タイミングを電気角３６０°遅らせた場合の電圧波形図である。理想的な通電タイミングの波形図である。従来のブラシレスモータ及びブラシレスモータ駆動装置の概略構成図である。第１の実施の形態に係るホール素子により回転位置信号を検出するブラシレスモータ及びブラシレスモータ駆動装置の概略構成図である。

符号の説明

１０ブラシレスモータ駆動装置、１４インバータ回路、１６回転子位置検出回路、１８端子電圧検出回路、２０マイクロコンピュータ、２２位相補正部、２４位相補正マップ、２６通電タイミング生成部、２８通電切り替えロジック制御部、３０位相ずれ検出部、３２補正量修正方向判断部、３４パルス幅変調回路、３６ホール素子、３８ホール電圧検出回路、５０ブラシレスモータ、５２３相電機子巻線、５４磁石回転子

Claims

複数相の電機子巻線の各相が通電のオン・オフを相互に制御されることで、当該電機子巻線に回転磁界を発生させ、磁石回転子を回転させるブラシレスモータにおいて、
前記磁石回転子の回転位置情報を検出し、前記回転位置情報を位相補正する補正量を求める位相補正量算出手段と、
前記回転位置情報に前記補正量の位相補正を行い、前記電機子巻線の各相で通電のオン、オフを相互に制御するタイミングを算出し、前記電機子巻線の通電を制御する通電切替制御手段と、
前記電機子巻線の特定の相における、通電オン期間の前後の通電オフ期間中に発生する誘起電圧の対称性から位相のずれを検出する位相ずれ検出手段と、
前記位相ずれ検出手段の検出結果に基づき、通電オン期間の前後の前記オフ期間中に発生する前記誘起電圧が対称となるように、前記補正量を修正する補正量修正手段と、
を有することを特徴とするブラシレスモータ。
前記位相ずれ検出手段が、通電オフ、通電オン、通電オフと切り替る際に、通電オン期間の１／２時期を対称軸として前記通電オン期間前後の通電オフの期間に発生する前記誘起電圧を比較することを特徴とする前記請求項１記載のブラシレスモータ。
前記位相ずれ検出手段が、通電オンから通電オフへ切り替った後の所定のタイミングで、前記電機子巻線に発生する前記誘起電圧を比較することを特徴とする前記請求項１記載のブラシレスモータ。
前記電機子巻線にパルス幅変調された回転磁界を発生させるパルス幅変調手段をさらに有し、
前記位相ずれ検出手段が、通電オフの期間に発生する前記誘起電圧がパルス幅変調により検出できない場合、検出できなかったタイミングから電気角３６０°の正、又は負の整数倍となるタイミングで発生する誘起電圧を検出して、位相のずれを検出することを特徴とする前記請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のブラシレスモータ。
前記位相補正量算出手段が、ホール素子により前記磁石回転子の極変化点を検出して回転位置情報を求めることを特徴とする前記請求項１乃至請求項４の何れか１項記載のブラシレスモータ。