JP2007020345A - ブラシレスモータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータに対する回転位置検出手段の位置ずれに起因する振動・騒音を抑制することができるブラシレスモータの制御装置を提供する。
【解決手段】ブラシレスモータ１の制御装置１０は、ステータ２に対するマグネットロータ３の回転位置に応じた回転位置検出信号を出力するホール素子１１と、回転位置検出信号に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗへの通電タイミングを指示するＰＷＭ信号を出力する通電制御部１５を備えている。また、制御装置１０は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量に応じた騒音信号を出力するマイクロフォン１６と、騒音信号に基づいて前記ＰＷＭ信号を補正して出力する出力補正部１７と、出力補正部１７から入力されたＰＷＭ信号に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行う三相インバータ１８とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明はホール素子等を用いてロータの回転位置を検出し、その検出結果に基づいてロータの回転を制御するブラシレスモータの制御装置に関するものである。

従来、ブラシレスモータは、複数のコイルを備えたステータと、該ステータに対向配置されるマグネットロータとを備えている。そして、ブラシレスモータの制御装置を通じてコイルに電流が供給されると、コイルにて回転磁界が発生し、該回転磁界によってマグネットロータが回転する。一般的に、ブラシレスモータの制御装置は、マグネットロータのステータに対する回転位置を検出し、その検出結果に基づいてコイルに電流を供給している。

例えば、特許文献１にて開示されているブラシレスモータの制御装置は、マグネットロータの回転位置を検出するために、回転位置検出手段としてホール素子等の磁気センサを３つ備えている。これらの磁気センサは、マグネットロータと共に回転するセンサマグネットの軸心周りに１２０°毎に配置されている。そして、磁気センサは、マグネットロータと共に回転するセンサマグネットの磁界の変化に応じた検出信号を速度制御演算部に出力する。速度制御演算部は、３つの磁気センサのうち１つの磁気センサから入力される検出信号に基づいてセンサマグネットの回転周期、即ちマグネットロータの回転周期を算出する。更に、速度制御演算部は、算出した回転周期を複数に分割し、回転周期の分割値に基づいてコイルへの通電タイミングを設定する。
特開２００３−４７２７７号公報

ところで、特許文献１のブラシレスモータの制御装置では、センサマグネットの回転位置を検出することにより、マグネットロータの回転位置を検出し、マグネットロータとステータとの位置関係を検出している。そのため、磁気センサの実装位置がずれると、コイルに通電するタイミングがずれてしまい、振動や騒音が発生するという問題がある。

特許文献１のブラシレスモータの制御装置では、３つの磁気センサのうち１つの磁気センサから出力される検出信号に基づいてマグネットロータの回転周期を算出し、その算出結果に基づいてコイルへの通電タイミングを設定しているため、３つの磁気センサ間の実装間隔がずれたことに起因する振動・騒音は抑制することができる。しかしながら、マグネットロータの回転周期を算出するために使用される磁気センサが、ステータに対して周方向にずれた位置に実装された場合には、ステータに対する磁気センサ周方向の位置ずれによって振動・騒音が発生してしまう。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ステータに対する回転位置検出手段の位置ずれに起因する振動・騒音を抑制することができるブラシレスモータの制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、マグネットロータを回転させるための回転磁界をステータにて発生させるために、前記ステータに備えられた複数のコイルに通電を行うブラシレスモータの制御装置であって、前記マグネットロータの回転位置に応じた回転位置検出信号を出力する回転位置検出手段と、前記回転位置検出信号に基づいて複数の前記コイルへの通電タイミングを指示する通電指示信号を出力する通電制御手段と、前記ステータに対する前記回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量に応じた位置ずれ検出信号を出力する位置ずれ検出手段と、前記位置ずれ検出信号に基づいて前記通電指示信号を補正して出力する位置ずれ補正手段と、前記補正手段から入力された前記通電指示信号に基づいて前記コイルに通電を行う通電手段とを備えた。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置において、前記位置ずれ検出手段は、ブラシレスモータにて発生する騒音を収集する集音手段を備え、収集した前記騒音のレベルに基づいて前記位置ずれ検出信号を生成する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置において、前記位置ずれ検出手段は、ブラシレスモータにて発生する振動を検出する振動検出手段を備え、検出した前記振動のレベルに基づいて前記位置ずれ検出信号を生成する。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置において、前記位置ずれ検出手段は、ブラシレスモータにて発生する騒音を収集し前記騒音のレベルに応じた騒音信号を出力する集音手段と、前記騒音信号から特定の周波数成分を検出する周波数成分検出手段とを備え、検出した前記特定の周波数成分の量に基づいて前記位置ずれ検出信号を生成する。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置において、前記位置ずれ検出手段は、ブラシレスモータにて発生する振動を検出し前記振動のレベルに応じた振動信号を出力する振動検出手段と、前記振動信号から特定の周波数成分を検出する周波数成分検出手段とを備え、検出した前記特定の周波数成分の量に基づいて前記位置ずれ検出信号を生成する。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５に記載のブラシレスモータの制御装置において、前記回転位置検出手段は、前記ステータに対して、周方向に沿って一方向にずれた位置に実装されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項２乃至請求項６の何れか１項に記載のブラシレスモータの制御装置において、前記位置ずれ補正手段は、前記ブラシレスモータの起動時、及び前記コイルに供給される電圧の波形が矩形波状である時の少なくとも一方の時に、前記位置ずれ検出信号に基づいて前記通電指示信号の補正量を設定する。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、位置ずれ補正手段は、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量に応じて出力された位置ずれ検出信号に基づいて、通電制御手段が出力した通電指示信号を補正して通電手段に出力する。そして、通電手段は、位置ずれ補正手段にて補正された通電指示信号に基づいてコイルに通電を行う。従って、通電手段は、位置ずれ補正手段にて補正された通電指示信号に基づいてコイルに通電を行うことにより、回転位置検出手段が本来実装されるべき位置に実装された場合と同様のタイミングで、コイルに通電を行うことができる。よって、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれにより、通電手段によるコイルへの通電タイミングがずれることが抑制される。その結果、ステータに対する回転位置検出手段の位置ずれに起因する振動・騒音を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、位置ずれ検出手段は、ブラシレスモータにて発生する騒音を集音手段にて収集し、収集した騒音のレベルに基づいて位置ずれ検出信号を生成する。一般的に、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量が大きい程、コイルへの通電タイミングがずれてしまい、ブラシレスモータにおける振動が大きくなる。そして、ブラシレスモータにおける振動が大きくなると、当該振動に伴って騒音も大きくなる。このように、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量と相関関係がある騒音のレベルを利用することにより、回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量が精度良く位置ずれ検出信号に反映される。そして、位置ずれ補正手段は、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量が精度良く反映された位置ずれ検出信号に基づいて通電指令信号の補正を行うため、より好適に通電指令信号の補正を行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、位置ずれ検出手段は、ブラシレスモータにて発生する振動を振動検出手段にて検出し、検出した振動のレベルに基づいて位置ずれ検出信号を生成する。一般的に、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量が大きい程、コイルへの通電タイミングがずれてしまい、ブラシレスモータにおける振動が大きくなる。このように、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量と相関関係にある振動のレベルを利用することにより、回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量が精度良く位置ずれ検出信号に反映される。そして、位置ずれ補正手段は、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量が精度良く反映された位置ずれ検出信号に基づいて通電指令信号の補正を行うため、より好適に通電指令信号の補正を行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、周波数成分検出手段は、ブラシレスモータにて発生した騒音のレベルに応じた騒音信号から特定の周波数成分を検出する。そして、位置ずれ検出手段は、特定の周波数成分の量に基づいて位置ずれ検出信号を生成する。一般的に、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量が大きい程、騒音信号における低次の周波数成分の量が多くなることがわかっている。従って、騒音信号における低次の周波数成分を特定の周波数成分として検出し、特定の周波数成分の量に基づいて位置ずれ検出信号を生成することにより、回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量が精度良く位置ずれ検出信号に反映される。そして、位置ずれ補正手段は、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量が精度良く反映された位置ずれ検出信号に基づいて通電指令信号の補正を行うため、より好適に通電指令信号の補正を行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、周波数成分検出手段は、ブラシレスモータにて発生した振動のレベルに応じた振動信号から特定の周波数成分を検出する。そして、位置ずれ検出手段は、特定の周波数成分の量に基づいて位置ずれ検出信号を生成する。一般的に、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量が大きい程、振動信号における低次の周波数成分の量が多くなることがわかっている。従って、振動信号における低次の周波数成分を特定の周波数成分として検出し、特定の周波数成分の量に基づいて位置ずれ検出信号を生成することにより、回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量が精度良く位置ずれ検出信号に反映される。そして、位置ずれ補正手段は、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量が精度良く反映された位置ずれ検出信号に基づいて通電指令信号の補正を行うため、より好適に通電指令信号の補正を行うことができる。

請求項６に記載の発明によれば、回転位置検出手段は、本来実装されるべき位置から周方向に沿って一方向にずれた位置に実装されている。従って、通電指令信号の位相を進めるように補正したらよいのか、遅らすように補正したらよいのかという判断をしなくてもよい。その結果、位置ずれ補正手段は、通電指令信号の補正を容易に行うことができる。

請求項７に記載の発明によれば、位置ずれ補正手段は、ブラシレスモータの起動時、及びコイルに供給される電圧の波形が矩形波状である時の少なくとも一方の時に、位置ずれ検出信号に基づいて通電指示信号の補正量を設定する。一般的に、マグネットロータの回転速度が大きい時に比べて、ブラシレスモータの起動時等、マグネットロータの回転速度が小さい時の方が、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれに起因する騒音・振動を取り込みやすい。また、コイルに供給される電圧の波形が任意波形形状の時に比べて、矩形波状の時の方が、ステータに対する回転位置検出手段の周方向の位置ずれに起因する騒音・振動を取り込みやすい。従って、ブラシレスモータの起動時や、コイルに供給される電圧の波形が矩形波状である時には、ステータに対する回転位置検出手段の位置ずれの量が更に精度良く反映された回転位置検出信号が位置ずれ検出手段から出力されることになる。そして、位置ずれ補正手段は、ステータに対する回転位置検出手段の位置ずれの量が更に精度良く反映された回転位置検出信号に基づいて、通電指令信号の補正量を設定し、以後、設定した補正量だけ通電指令信号の補正を行う。その結果、通電手段は、常に、好適に補正された通電指令信号に基づいた好適な通電タイミングでコイルへ通電を行うことができる。

本発明によれば、ステータに対する回転位置検出手段の位置ずれに起因する振動・騒音を抑制可能なブラシレスモータの制御装置を提供することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、ブラシレスモータ１は、略円筒状をなすステータ２と、該ステータ２の外周側に配置されたマグネットロータ３とを備えて構成されている。このブラシレスモータ１は、例えば車両用空調装置の送風用モータとして使用される。

前記マグネットロータ３は複数の磁極を有するマグネット４を備えており、マグネット４はステータ２に対して径方向に対向している。ステータ２は、コイルＵ，Ｖ，Ｗを備えている。そして、ブラシレスモータ１を制御する制御装置１０からコイルＵ，Ｖ，Ｗに電流が供給されると、ステータ２にて回転磁界が発生し、この回転磁界によってマグネットロータ３が回転される。マグネットロータ３が回転されると、車両用空調装置のファン（図示略）がマグネットロータ３と一体回転し、送風する。

制御装置１０は、複数（本実施形態では３つ）のホール素子１１〜１３、の速度指令回路１４、通電制御部１５、マイクロフォン１６、出力補正部１７、及び三相インバータ１８を備えて構成されている。

３つのホール素子１１〜１３は、ステータ２に対するマグネットロータ３の回転位置を検出するためのものである。ホール素子１１〜１３は、ステータ２のコイルＵ，Ｖ，Ｗにそれぞれ対応して設けられており、マグネットロータ３の周囲（ステータ２の周囲）に配置されている。周方向に隣接するホール素子１１〜１３間には、所定間隔が空けられている。そして、これらのホール素子１１〜１３は通電制御部１５に電気的に接続されており、マグネットロータ３の回転による磁界の変化に応じた回転位置検出信号を通電制御部１５に出力する。因みに、回転位置検出信号はパルス信号である。

３つのホール素子１１〜１３は、ステータ２に対して意図的に周方向にずらして実装されている。ホール素子１１を例に説明すると、図２に示すように、ホール素子１１は、ステータ２に対して、マグネットロータ３の回転方向の前方側にずれた位置に実装されている。従って、図３に示すように、ホール素子１１が出力する回転位置検出信号は、ホール素子１１の実装位置がマグネットロータ３の回転方向の前方側にずれた分だけ、ステータ２に対して理想的な位置（図２中に二点差線にて図示している）に実装されたホール素子が出力する回転位置検出信号よりも位相が遅れた信号となる。尚、図３においては、本実施形態のホール素子１１が出力する回転位置検出信号を実線にて図示し、理想的な位置に配置されたホール素子が出力する回転位置検出信号を二点差線にて図示している。

ホール素子１２，１３についても、ホール素子１１と同様に、ステータ２に対して、意図的にマグネットロータ３の回転方向の前方側にずれた位置に実装されている。従って、ホール素子１２，１３からそれぞれ出力される回転位置検出信号も、ホール素子１２，１３の実装位置がマグネットロータ３の回転方向の前方側にずれた分だけ、ステータ２に対して理想的な位置に実装されたホール素子が出力する回転位置検出信号よりも位相が遅れた信号となる。

前記速度指令回路１４は、フィルタ回路や増幅回路等各種回路を含めて構成されている。或いは、速度指令回路１４は、フィルタ回路や増幅回路等各種回路を含めた構成と同等の機能を有するＩＣ等により構成されている。速度指令回路１４には、操作スイッチ１９が電気的に接続されている。操作スイッチ１９は、車両のインストルメントパネル等に設けられており、車両用空調装置の電源スイッチや、風量調節用のスイッチ等から構成されている。そして、搭乗者によって操作スイッチ１９が操作されると、速度指令回路１４は、操作スイッチ１９の操作に応じたマグネットロータ３の回転数を示す速度指令信号を通電制御部１５に出力する。

前記通電制御部１５は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、タイマ等を含めて構成されたマイクロコンピュータである。構造的には１乃至複数の集積回路により構成されている。そして、機能的には、コンパレータ回路（比較回路）、増幅回路、乗算回路等の各種回路及びこれらを組み合わせて構成されている。

通電制御部１５は、速度指令回路１４から入力される速度指令信号に基づいて、三相インバータ１８を駆動させるための通電指令信号としてのＰＷＭ信号を出力する。詳しくは、通電制御部１５は、速度指令信号に基づき、前記ＲＯＭに記憶された制御マップをもとに、三相インバータ１８からコイルＵ，Ｖ，Ｗに供給される電圧の波形形状が任意波形形状となるようなＰＷＭ（パルス幅変調）信号を出力補正部１７に出力する。また、通電制御部１５は、前記ホール素子１１〜１３から入力される回転位置検出信号に基づいて、マグネットロータ３の回転方向、回転位置、及び回転数を算出する。

前記マイクロフォン１６は、ブラシレスモータ１の駆動時に、ブラシレスモータ１にて発生する騒音を収集するためのものである。このマイクロフォン１６は、収集した騒音のレベル（大きさ）に基づいて回転位置検出信号としての騒音信号を生成し、該騒音信号を出力補正部１７に出力する。騒音信号は、例えば、収集した騒音のレベル（大きさ）に応じた大きさの電圧として出力される。尚、ステータ２に対するホール素子１１〜１３の周方向の位置ずれに起因する騒音を効果的に収集するために、マイクロフォン１６は、車両用空調装置において、ブラシレスモータ１にて発生した騒音が増幅されて大きくなる場所に配置されることが望ましい。

前記出力補正部１７は、通電制御部１５と電気的に接続されており、１乃至複数の集積回路により構成されている。出力補正部１７は、マイクロフォン１６から入力された騒音信号に基づいて、通電制御部１５から入力されたＰＷＭ信号を補正する。そして、出力補正部１７は、補正したＰＷＭ信号を三相インバータ１８に出力する。一般的に、ステータ２に対するホール素子１１〜１３の周方向の位置ずれの量が大きい程、コイルＵ，Ｖ，Ｗへの通電タイミングがずれるため、ブラシレスモータ１にて発生する振動が大きくなる。それに伴い、ブラシレスモータ１にて発生する騒音が大きくなる。従って、例えば、出力補正部１７は、マイクロフォン１６にて収集される騒音のレベルが小さくなるように、即ち、騒音信号の電圧の大きさが小さくなるように、通電制御部１５が出力したＰＷＭ信号の位相をずらして出力する。これにより、出力補正部１７が出力するＰＷＭ信号は、理想的な位置に配置されたホール素子が出力する回転位置検出信号に基づいて生成されたＰＷＭ信号に近づく。

前記三相インバータ１８は、複数のＭＯＳＦＥＴを組み合わせて構成されている。三相インバータ１８は、電源Ｂに接続されており、出力補正部１７から入力されるＰＷＭ信号に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行う。

次に、ブラシレスモータ１の制御装置１０の動作について説明する。
本実施形態の制御装置１０は、相補ＰＷＭ制御にてブラシレスモータ１の駆動を行う。制御装置１０においては、車両の搭乗者により操作スイッチ１９が操作されると、速度指令回路１４が、操作スイッチ１９の操作に応じたマグネットロータ３の回転数を示す速度指令信号を通電制御部１５に出力する。

通電制御部１５は、速度指令信号が入力されると、速度指令信号に基づいてＲＯＭに記憶された制御マップをもとにＰＷＭ信号を出力する。そして、ＰＷＭ信号に基づいて三相インバータ１８が駆動され、三相インバータ１８がコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行う。これにより、コイルＵ，Ｖ，Ｗを備えたステータ２にて回転磁界が発生し、この回転磁界によりマグネットロータ３が回転される。

マグネットロータ３が回転されると、各ホール素子１１〜１３は、マグネットロータ３の回転による磁界の変化に応じた回転位置検出信号を通電制御部１５に出力する。通電制御部１５は、各回転位置検出信号に基づいてマグネットロータ３の回転方向及び回転数を算出する。そして、通電制御部１５は、算出したマグネットロータ３の回転数と、速度指令信号が示す操作スイッチ１９の操作に応じたマグネットロータ３の回転数との偏差を取る。通電制御部１５は、この偏差に基づいたＰＷＭ信号を生成し、出力補正部１７に出力する。

また、マグネットロータ３が回転されると、ステータ２に対するホール素子１１〜１３の周方向の位置ずれに起因する騒音がブラシレスモータ１にて発生する。マイクロフォン１６は、この騒音を収集し、収集した騒音のレベルに応じた騒音信号を出力補正部１７に出力する。

出力補正部１７は、騒音信号に基づいて、通電制御部１５から入力されるＰＷＭ信号を補正する。本第１実施形態では、ホール素子１１は、ステータ２に対して、マグネットロータ３の回転方向の前方側にずれた位置に実装されていることから、ホール素子１１が出力する回転位置検出信号は、理想的な位置に実装されたホール素子が出力する回転位置検出信号よりも位相が遅れた信号となる。そのため、ホール素子１１が出力する回転位置検出信号に基づいて生成されたＰＷＭ信号は、理想的な位置に実装されたホール素子が出力する回転位置検出信号に基づいて生成されたＰＷＭ信号よりも位相が遅れた信号となる。従って、出力補正部１７は、騒音のレベルが小さくなるようにＰＷＭ信号の位相を進める補正を行う。出力補正部１７によるＰＷＭ信号の補正は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量に基づいて、コイルＵ，Ｖ，Ｗに対応する各ＰＷＭ信号についてそれぞれ行われる。そして、出力補正部１７は、補正したＰＷＭ信号を三相インバータ１８に出力する。

三相インバータ１８は、出力補正部１７にて補正されたＰＷＭ信号に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行う。例えば、出力補正部１７にてＰＷＭ信号が補正されない場合、通電制御部１５にて生成されたＰＷＭ信号に基づいて三相インバータ１８がコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行うと、三相インバータ１８からコイルＵ，Ｖ，Ｗに供給される電圧は、図３に破線にて示すように位相が遅れてしまう。即ち、コイルＵ，Ｖ，Ｗへの通電タイミングがおくれてしまう。しかしながら、本実施形態では、出力補正部１７が、騒音信号に基づいて、通電制御部１５にて生成されたＰＷＭ信号の位相を進めている。そのため、図３に示すように、補正されたＰＷＭ信号に基づいて三相インバータ１８がコイルＵ，Ｖ，Ｗに供給する電圧の位相は、補正されていないＰＷＭ信号に基づいて三相インバータ１８がコイルＵ，Ｖ，Ｗに供給する電圧の位相よりも進んだものとなる。図３では、本実施形態の三相インバータ１８がコイルＵ，Ｖ，Ｗに供給する電圧の波形を実線にて示している。また、図３では、コイルＵ，Ｖ，Ｗに供給される電圧の波形は、実際は、相補ＰＷＭによるパルス波形であるが、図３では、理解を促すために平均電圧で図示している。

このように、三相インバータ１８は、出力補正部１７にて補正されたＰＷＭ信号に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行うことにより、理想的な位置に実装されたホール素子から入力される位置検出信号に基づいて生成されたＰＷＭ信号に基づいて通電を行う場合と同様の通電タイミングでコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行うことができる。

上記したように、本第１実施形態によれば、以下の作用・効果を有する。
（１）出力補正部１７は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量が反映された騒音信号に基づいて、通電制御部１５が出力したＰＷＭ信号を補正して三相インバータ１８に出力する。三相インバータ１８は、出力補正部１７にて補正されたＰＷＭ信号に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行う。従って、三相インバータ１８は、出力補正部１７にて補正されたＰＷＭ信号に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行うことにより、ホール素子１１が本来実装されるべき位置（理想的な位置）に実装された場合と同様のタイミングで、コイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行うことができる。よって、ステータ２に対するホール素子１１〜１３の周方向の位置ずれにより、三相インバータ１８によるコイルＵ，Ｖ，Ｗの通電タイミングがずれることが抑制される。その結果、ステータ２に対するホール素子１１〜１３の位置ずれに起因する振動・騒音を抑制することができる。

（２）ブラシレスモータ１にて発生する騒音のレベル（大きさ）は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量に相関関係がある。そのため、騒音信号には、ホール素子１１の周方向の位置ずれの量が精度良く反映される。そして、出力補正部１７は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量が精度良く反映された騒音信号に基づいてＰＷＭ信号の補正を行うため、より好適にＰＷＭ信号の補正を行うことができる。

（３）マイクロフォン１６にて集音した騒音のレベルを利用することにより、出力補正部１７は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量に応じた補正を容易に行うことができる。

（４）ホール素子１１〜１３は、ステータ２に対して、意図的にマグネットロータ３の回転方向の前方側にずれた位置に実装されている。そのため、出力補正部１７は、通電制御部１５から入力されるＰＷＭ信号を補正する際、コイルＵ，Ｖ，Ｗに対応する何れのＰＷＭ信号に対しても位相を進めるように補正すればよい。このように、ホール素子１１〜１３が、ステータ２に対して、意図的にマグネットロータ３の回転方向の前方側にずれた位置に実装されていると、出力補正部１７は、ＰＷＭ信号の位相を進めるように補正を行うか、それともＰＷＭ信号の位相を遅らせるように補正を行うかの判断を行わなくても良い。従って、出力補正部１７は、容易にＰＷＭ信号の補正を行うことができる。

（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。尚、本第２実施形態では、上記第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図４に示すように、本第２実施形態の制御装置２０は、フィルタ２１を備えている。このフィルタ２１は、アナログフィルタであってもよいし、デジタルフィルタであってもよい。そして、本第２実施形態では、マイクロフォン１６が出力する騒音信号は、フィルタ２１に入力される。フィルタ２１は、騒音信号から、特定の周波数成分を検出する。そして、フィルタ２１は、検出した特定の周波数成分の量に基づいて周波数検出信号（位置ずれ検出信号）を生成し、該周波数検出信号を出力補正部１７に出力する。周波数検出信号は、例えば、特定の周波数成分の量に応じた大きさの電圧として出力される。即ち、特定の周波数成分の量が多いほど周波数検出信号の電圧値は大きくなり、逆に、特定の周波数成分の量が少ないほど周波数検出信号の電圧値は小さくなる。

ここで、特定の周波数成分について説明する。一般的に、ステータ２に対するホール素子１１〜１３の周方向の位置ずれの量が大きい程、低次の周波数成分の量が多くなることが知られている。例えば、磁極の数が「６」であって、コイルＵ，Ｖ，Ｗに三相の駆動電流が供給されるブラシレスモータ１の場合には、当該ブラシレスモータ１の周波数の基本成分は１８ｆ（ｆはブラシレスモータの１回転の周波数）である。そして、基本成分１８ｆよりも低次で、磁極の数「６」の倍数である１２ｆ，６ｆが特定の周波数成分となる。

本第２実施形態の出力補正部２２は、フィルタ２１から入力された周波数検出信号に基づいて、通電制御部１５から入力されたＰＷＭ信号を補正する。そして、出力補正部２２は、補正したＰＷＭ信号を三相インバータ１８に出力する。上記したように、一般的に、ステータ２に対するホール素子１１〜１３の周方向の位置ずれの量が大きい程、低次の周波数成分の量が多くなることが知られている。従って、出力補正部２２は、騒音信号に含まれる特定の周波数成分の量が少なくなるように、即ち、周波数検出信号の電圧の大きさが小さくなるように、通電制御部１５が出力したＰＷＭ信号の位相をずらして出力する。これにより、出力補正部２２が出力するＰＷＭ信号は、理想的な位置に配置されたホール素子が出力する回転位置検出信号に基づいて生成されたＰＷＭ信号に近づく。

次に、本第２実施形態の制御装置２０の特徴的な動作について説明する。
ブラシレスモータ１が駆動され、マグネットロータ３が回転すると、ステータ２に対するホール素子１１〜１３の位置ずれに起因する騒音がブラシレスモータ１にて発生する。マイクロフォン１６は、この騒音を収集し、収集した騒音のレベルに応じた騒音信号をフィルタ２１に出力する。

フィルタ２１は、入力された騒音信号から、特定の周波数成分を検出する。そして、フィルタ２１は、検出した特定の周波数成分の量に基づいて生成した周波数検出信号を出力補正部２２に出力する。出力補正部２２は、周波数検出信号に基づいて、通電制御部１５から入力されるＰＷＭ信号を補正する。本第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、ホール素子１１は、ステータ２に対して、意図的にマグネットロータ３の回転方向の前方側にずれた位置に実装されていることから、ホール素子１１が出力する回転位置検出信号は、理想的な位置に実装されたホール素子が出力する回転位置検出信号よりも位相が遅れた信号となる。そのため、ホール素子１１が出力する回転位置検出信号に基づいて生成されたＰＷＭ信号は、理想的な位置に実装されたホール素子が出力する回転位置検出信号に基づいて生成されたＰＷＭ信号よりも位相が遅れた信号となる。従って、出力補正部２２は、特定の周波数成分の量が少なくなるようにＰＷＭ信号の位相を進める補正を行う。出力補正部２２によるＰＷＭ信号の補正は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量に基づいて、コイルＵ，Ｖ，Ｗに対応する各ＰＷＭ信号についてそれぞれ行われる。そして、出力補正部２２は、補正したＰＷＭ信号を三相インバータ１８に出力する。

三相インバータ１８は、出力補正部２２にて補正されたＰＷＭ信号に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行う。三相インバータ１８は、出力補正部２２にて補正されたＰＷＭ信号に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行うことにより、上記第１実施形態と同様に、理想的な位置に実装されたホール素子から入力される位置検出信号に基づいて生成されたＰＷＭ信号に基づいて通電を行う場合と同様の通電タイミングでコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行うことができる。

上記したように、本第２実施形態によれば、上記第１実施形態の（３）と同様の作用・効果に加えて、以下の作用・効果を有する。
（１）出力補正部２２は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量が反映された周波数検出信号に基づいて、通電制御部１５が出力したＰＷＭ信号を補正して三相インバータ１８に出力する。三相インバータ１８は、出力補正部２２にて補正されたＰＷＭ信号に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行う。従って、三相インバータ１８は、出力補正部２２にて補正されたＰＷＭ信号に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行うことにより、ホール素子１１が本来実装されるべき位置（理想的な位置）に実装された場合と同様のタイミングで、コイルＵ，Ｖ，Ｗに通電を行うことができる。よって、ステータ２に対するホール素子１１〜１３の周方向の位置ずれにより、三相インバータ１８によるコイルＵ，Ｖ，Ｗの通電タイミングがずれることが抑制される。その結果、ステータ２に対するホール素子１１〜１３の位置ずれに起因する振動・騒音を抑制することができる。

（２）騒音信号における低次の周波数成分の量は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量に相関関係がある。そのため、騒音信号における低次の周波数成分の量に応じて出力される周波数検出信号には、ホール素子１１の周方向の位置ずれの量が精度良く反映される。そして、出力補正部２２は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量が精度良く反映された周波数検出信号に基づいてＰＷＭ信号の補正を行うため、より好適にＰＷＭ信号の補正を行うことができる。

（３）マイクロフォン１６から出力される騒音信号から特定の周波数成分を検出し、検出した特定の周波数成分を利用することにより、出力補正部２２は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量に応じた補正を容易に行うことができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、制御装置１０，２０は、マイクロフォン１６を備えているが、図１及び図４に示すように、マイクロフォン１６に替えて振動センサ３１を備えてもよい。例えば、図１に示すように、振動センサ３１を備えた制御装置１０では、振動センサ３１は、ブラシレスモータ１にて発生した振動を検出し、検出した振動のレベル（大きさ）に基づいて振動信号（位置ずれ検出信号）生成する。そして、振動センサ３１は、生成した振動信号を出力補正部１７に出力する。出力補正部１７は、振動信号に基づいて、通電制御部１５が出力したＰＷＭ信号を補正する。一般的に、ステータ２に対するホール素子１１〜１３の周方向の位置ずれの量が大きい程、コイルＵ，Ｖ，Ｗへの通電タイミングがずれてしまい、ブラシレスモータ１における振動が大きくなる。従って、例えば、出力補正部１７は、振動センサ３１にて検出される振動のレベルが小さくなるように通電制御部１５が出力したＰＷＭ信号を補正する。このように、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量と相関関係がある振動のレベルを利用すると、振動信号には、ホール素子１１の周方向の位置ずれの量が精度良く反映される。従って、出力補正部１７は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量が精度良く反映された振動信号に基づいてＰＷＭ信号の補正を行うため、より好適にＰＷＭ信号の補正を行うことができる。

また、図４に示すように、振動センサ３１を備えた制御装置２０では、振動センサ３１からフィルタ２１に振動信号が入力されると、フィルタ２１は、振動信号から特定の周波数成分（上記第２実施形態のものと同じ）を検出する。そして、フィルタ２１は、検出した特定の周波数成分の量に基づいて周波数検出信号（位置ずれ検出信号）生成し、該周波数検出信号を出力補正部２２に出力する。出力補正部２２は、周波数検出信号に基づいて、通電制御部１５が出力したＰＷＭ信号を補正する。一般的に、ステータ２に対するホール素子１１〜１３の位置ずれの量が大きい程、振動信号における低次の周波数成分の量が多くなることがわかっている。従って、例えば、出力補正部２２は、出力補正部２２は、振動信号に含まれる特定の周波数成分の量が少なくなるように通電制御部１５が出力したＰＷＭ信号を補正する。このように、振動信号における低次の周波数成分を特定の周波数成分を利用すると、周波数検出信号には、ホール素子１１の周方向の位置ずれの量が精度良く反映される。よって、出力補正部２２は、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量が精度良く反映された周波数検出信号に基づいてＰＷＭ信号の補正を行うため、より好適にＰＷＭ信号の補正を行うことができる。

・一般的に、マグネットロータ３の回転速度が大きい時に比べて、ブラシレスモータ１の起動時等、マグネットロータ３の回転速度が小さい時の方が、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれに起因する振動・騒音を取り込みやすい。また、コイルＵ，Ｖ，Ｗに供給される電圧の波形が任意波形形状の時に比べて、コイルＵ，Ｖ，Ｗに供給される電圧の波形が矩形波状の時の方が、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれに起因する振動・騒音を取り込みやすい。そのため、ブラシレスモータ１の起動時や、コイルＵ，Ｖ，Ｗに供給される電圧の波形が矩形波状である時に、マイクロフォン１６にて騒音取り込むと、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量が騒音信号に一層精度良く反映される。同様に、ブラシレスモータ１の起動時や、コイルＵ，Ｖ，Ｗに供給される電圧の波形が矩形波状である時に、振動センサ３１にて振動を検出すると、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量が騒音信号に一層精度良く反映される。従って、出力補正部１７，２２は、ブラシレスモータ１の起動時や、コイルＵ，Ｖ，Ｗに供給される電圧の波形が矩形波状の時に、騒音信号や振動信号（若しくは、これらの騒音信号や振動信号から検出される特定の周波数成分の量に基づいて生成した周波数検出信号）に基づいて、通電制御部１５が出力したＰＷＭ信号の補正量を設定してもよい。出力補正部１７，２２は、ＰＷＭ信号の補正量を設定した後は、設定した補正量の分だけ位相をずらすように通電制御部１５が出力したＰＷＭ信号を補正する。このようにすると、通電制御部１５が出力したＰＷＭ信号は、常に、ステータ２に対するホール素子１１の周方向の位置ずれの量が一層精度良く反映された振動信号や騒音信号（若しくは、これらの騒音信号や振動信号から検出される特定の周波数成分の量に基づいて生成した周波数検出信号）に基づいて設定された補正量の分だけ補正される。よって、三相インバータ１８は、常に、ホール素子１１〜１３が理想的な位置に実装された場合と同様に好適なＰＷＭ信号に基づいて、好適な通電タイミングでコイルＵ，Ｖ，Ｗへ通電を行うことができる。

・上記各実施形態では、ホール素子１１〜１３は、ステータ２に対して、意図的にマグネットロータ３の回転方向の前方側にずれた位置に実装されている。しかしながら、ホール素子１１〜１３は、ステータ２に対して、意図的にマグネットロータ３の回転方向の後方側にずれた位置に実装されてもよい。この場合、ホール素子１１〜１３からそれぞれ出力される回転位置検出信号は、ホール素子１１〜１３の実装位置がマグネットロータ３の回転方向の後方側にずれた分だけ、ステータ２に対して理想的な位置に実装されたホール素子が出力する回転位置検出信号よりも位相が進んだ信号となる。従って、出力補正部１７，２２は、通電制御部１５が出力したＰＷＭ信号の位相を遅らすように当該ＰＷＭ信号を補正する。このようにしても、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、ホール素子１１〜１３は、意図的にステータ２に対して周方向にずらして実装されなくてもよい。この場合、出力補正部１７，２２は、例えば、三相インバータ１８から出力される電流の波形や、電源Ｂから三相インバータ１８に供給される電圧の波形を利用して、ホール素子１１が、ステータ２に対してマグネットロータ３の回転方向の前方側及び後方側の何れの方向にずれているかを判別する。

・上記各実施形態では、ホール素子１１〜１３は、マグネットロータ３の回転によるマグネット４の磁界の変化を検出している。しかしながら、ホール素子１１〜１３は、マグネットロータ３のシャフト（図示略）に一体回転可能に固定されたセンサマグネット（図示略）の磁界の変化を検出するように構成されてもよい。

・上記各実施形態では、ホール素子１１〜１３は、マグネットロータ３の周囲（ステータ２の周囲）に配置されている。しかしながら、ホール素子１１〜１３は、マグネットロータ３の回転による磁界の変化を検出可能な位置に配置されていればよい。例えば、ホール素子１１〜１３は、マグネットロータ３のマグネット４に対し、軸方向に対向する位置に配置されていてもよい。

・上記各実施形態では、ステータ２に対するマグネットロータ３の回転位置を検出するために、ホール素子１１〜１３を用いている。しかしながら、ホール素子１１〜１３以外の磁気センサを用いてマグネットロータ３の回転位置を検出してもよい。また、磁気センサ以外の回転検出センサ（ロータリエンコーダ等）を用いて、マグネットロータ３の回転位置を検出してもよい。

第１実施形態におけるブラシレスモータの制御装置の電気的構成を示すブロック図。 ホール素子の実装位置を説明するための概念図。 ホール素子の出力信号と通電タイミングとの対応を示すタイミングチャート。 第２実施形態におけるブラシレスモータの制御装置の電気的構成を示すブロック図。

符号の説明

１…ブラシレスモータ、２…ステータ、３…マグネットロータ、１０，２０…ブラシレスモータの制御装置としての制御装置、１１…回転位置検出手段としてのホール素子、１５…通電制御手段としての通電制御部、１６…位置ずれ検出手段を構成する集音手段としてのマイクロフォン、１７，２２…位置ずれ補正手段としての出力補正部、１８…通電手段としての三相インバータ、２１…位置ずれ検出手段を構成する周波数成分検出手段としてのフィルタ、３１…位置ずれ検出手段を構成する振動検出手段としての振動センサ、Ｕ，Ｖ，Ｗ…コイル。

Claims (7)

1. マグネットロータを回転させるための回転磁界をステータにて発生させるために、前記ステータに備えられた複数のコイルに通電を行うブラシレスモータの制御装置であって、
   前記マグネットロータの回転位置に応じた回転位置検出信号を出力する回転位置検出手段と、
   前記回転位置検出信号に基づいて複数の前記コイルへの通電タイミングを指示する通電指示信号を出力する通電制御手段と、
   前記ステータに対する前記回転位置検出手段の周方向の位置ずれの量に応じた位置ずれ検出信号を出力する位置ずれ検出手段と、
   前記位置ずれ検出信号に基づいて前記通電指示信号を補正して出力する位置ずれ補正手段と、
   前記補正手段から入力された前記通電指示信号に基づいて前記コイルに通電を行う通電手段と
   を備えたことを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
2. 請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置において、
   前記位置ずれ検出手段は、ブラシレスモータにて発生する騒音を収集する集音手段を備え、収集した前記騒音のレベルに基づいて前記位置ずれ検出信号を生成することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
3. 請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置において、
   前記位置ずれ検出手段は、ブラシレスモータにて発生する振動を検出する振動検出手段を備え、検出した前記振動のレベルに基づいて前記位置ずれ検出信号を生成することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
4. 請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置において、
   前記位置ずれ検出手段は、ブラシレスモータにて発生する騒音を収集し前記騒音のレベルに応じた騒音信号を出力する集音手段と、前記騒音信号から特定の周波数成分を検出する周波数成分検出手段とを備え、検出した前記特定の周波数成分の量に基づいて前記位置ずれ検出信号を生成することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
5. 請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置において、
   前記位置ずれ検出手段は、ブラシレスモータにて発生する振動を検出し前記振動のレベルに応じた振動信号を出力する振動検出手段と、前記振動信号から特定の周波数成分を検出する周波数成分検出手段とを備え、検出した前記特定の周波数成分の量に基づいて前記位置ずれ検出信号を生成することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
6. 請求項１乃至請求項５に記載のブラシレスモータの制御装置において、
   前記回転位置検出手段は、前記ステータに対して、周方向に沿って一方向にずれた位置に実装されていることを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
7. 請求項２乃至請求項６の何れか１項に記載のブラシレスモータの制御装置において、
   前記位置ずれ補正手段は、前記ブラシレスモータの起動時、及び前記コイルに供給される電圧の波形が矩形波状である時の少なくとも一方の時に、前記位置ずれ検出信号に基づいて前記通電指示信号の補正量を設定することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。

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