JP2010081750A - モータ制御回路及びこれを備えたモータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ１０の位置検出結果が理想的なＤｕｔｙ５０％とならない場合でも、精度よくソフトスイッチング開始位置の検出を行える新規なモータ制御回路及びモータ装置。
【解決手段】ロータ１０の回転周期の時間をカウンタにて測定し、直前の前記ロータ１回転周期の時間及びソフトスイッチングに要する時間に基づいてロータ１回転周期のロータの極数分の１の時間基準でソフトスイッチング開始位置の演算を行なう。これによって、位置検出信号が理想的なＤｕｔｙ５０％の出力とならない場合でも、精度よくソフトスイッチングの開始位置を検出できる。
【選択図】 図８

Description

本発明は、コイル電流を滑らかに変化させるソフトスイッチングの開始位置を検出するための手段を具備したモータ制御回路及びこれを備えたモータ装置に関する。

一般に、ＯＡ機器に使用されるファンモータは、機器が動作中は全速で回転し、待機中はファンモータの騒音低減や消費電力低減を目的として低速回転にする場合が多い。
ファンモータを低速運転した場合、羽根による風切り音は低減するが、ファンモータの振動騒音や電磁騒音が強調される。
この振動騒音や電磁騒音を低減するためにコイル電流の立ち上がり及び立ち下がり時に傾きを生じさせ、コイル電流を滑らかに変化させるソフトスイッチング制御を行なう場合が多い。

しかしながら、ファンモータ駆動において、ディジタル制御にてコイル電流に傾きを生じさせた場合、コイル電流を減衰し始めてから零となるまでの時間、通電方向の切り替えが遅れることになる。
通電方向の切り替えの遅れは、ロータ回転方向とは逆方向のトルクを生じさせるために、振動騒音及び効率の悪化を招く。
この通電方向切り替えの遅れによる振動騒音及び効率低下の対策として、ロータ位置検出用のセンサ（例えばホール素子）をロータ回転方向と逆方向の同一円周上に配置する進角設定方式がある。

この進角設定方式を用いれば、ソフトスイッチングの開始位置を早めて通電方向の切り替えの遅れを低減し、振動騒音の低減及び効率の向上ができるが、ファンモータの構造的な問題で自由に進角を設けることが出来ない場合が多い。
そのため、進角設定を必要とせずソフトスイッチング開始位置を早くする方法として、ロータ位置検出信号の半周期直前の時間を使用してソフトスイッチング開始位置を検出する方式が従来から提案されている（例えば、以下の特許文献１参照）。

図９は、この従来方式おけるソフトスイッチング開始位置検出動作の概略を示す図である。尚、以下の説明においては、ロータがＮ極とＳ極の２対の４極で構成された単相全波ブラシレス直流モータを用いた場合で説明する。
単相全波ブラシレス直流モータは、永久磁石を円筒状に組み合わせたロータ内に軸受を有するステータに銅線をＮ回巻いてなるモータコイルを備えた構造となっている。
また、ロータの内側に１個のホール素子が設けられており、ホール素子によってロータの磁極変異を検出し、ロータの位置検出を行なう。

ロータ位置検出信号Ｓ１０は、ホール素子による検出磁場を基にロータの位置を検出した信号であり、ロータ位置検出信号Ｓ１０の２周期がロータの１回転にあたる。
同図に示すように、従来方式は、ロータ位置検出信号Ｓ１０の半周期の時間Ｔ４をクロックにより連続測定を行い、直前の半周期の時間Ｔ４を使用して時間Ｔ５を演算する。ここで、時間Ｔ５は、ロータ位置検出信号Ｓ１０の変化点から始まり、直前の半周期の時間Ｔ４に対して一定割合の期間（同図に示すように例えば７５％程度）を経て終わるように設定される。

そして、時間Ｔ５の終わる位置（時刻）がソフトスイッチング開始の位置となるようなソフトスイッチング開始位置信号Ｓ１６を生成する。
ソフトスイッチング開始位置信号Ｓ１６を、もとのロータ位置検出信号Ｓ１０の代わりのロータ位置検出信号として用い、ソフトスイッチング制御を有するモータ制御回路によりモータを駆動することで、同図中に示すようなコイル電流ＩＣＯＩＬを得ることができる。
このように従来方式のモータ制御では、時間Ｔ５を演算することでソフトスイッチング開始の適切な位置を検出し、振動騒音の低減及び高効率化を図っている。
特開２００７−１７４７７８号公報

しかしながら、上記の従来方式では、次に示すような問題がある。
すなわち、ロータ磁極の着磁が均等でなかった場合及びロータ位置検出に用いるホール素子にオフセットが生じた場合などロータ位置検出信号が理想的なＤｕｔｙ５０％の出力とならないときには、ソフトスイッチング開始位置の検出精度が悪くなり、振動騒音及び効率の悪化を招く。
ここで、図１０は、従来方式における問題となるソフトスイッチング開始位置検出動作の概略を示す図である。
同図に示す様に、従来方式は、ロータ位置検出信号Ｓ１０の半周期直前の時間Ｔ４を使用してソフトスイッチング開始位置を検出しているために、ロータ位置検出信号Ｓ１０のＤｕｔｙがずれた場合、ソフトスイッチング開始位置検出信号Ｓ１６はそれ以上にＤｕｔｙがずれた出力となる。

より詳細に言えば、ロータ位置検出信号Ｓ１０のＤｕｔｙが５０％でない場合、半周期の時間Ｔ４を使用して設定した時間Ｔ５は、その期間が時間Ｔ４に対して一定割合であると共に、短い半周期の時に長い半周期の時の時間Ｔ４を用いて演算を行い、逆に長い半周期の時に短い半周期の時の時間Ｔ４を用いて演算を行なうため、ソフトスイッチング開始位置検出信号Ｓ１６はロータ位置検出信号Ｓ１０のＤｕｔｙのずれ以上にＤｕｔｙがずれた出力となる。

従って、このソフトスイッチング開始位置検出信号Ｓ１６を用いてモータ制御を行なった場合、図１中のモータコイル１３に流れるコイル電流ＩＣＯＩＬは図１１中に示すような電流波形となってしまい、振動騒音及び効率の悪化を招く。
そこで、本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的はソフトスイッチング制御を有するモータ制御回路において位置検出信号が理想的なＤｕｔｙ５０％の出力とならない場合でも、精度よくソフトスイッチング開始位置の検出をすることのできる新規なモータ制御回路及びこれを備えたモータ装置を提供することである。

前記課題を解決するために第１の発明は、
回転するロータの磁極の検出結果に基づいてソフトスイッチングの開始位置を検出する手段を具備したモータ制御回路であって、前記ソフトスイッチング開始位置検出手段は、前記ロータの磁極の検出結果に基づいてそのロータの回転周期の時間を測定し、測定した当該ロータの回転周期の時間及びソフトスイッチングに要する時間に基づいてソフトスイッチングの開始位置を検出することを特徴とするモータ制御回路である。

また、第２の発明は、
第１の発明において、前記ソフトスイッチング開始位置検出手段は、前記ロータの１回転周期の時間を前記ロータの磁極の極数分で等分し、等分した単位時間に基づいて前記ソフトスイッチング開始位置を検出することを特徴とするモータ制御回路である。
また、第３の発明は、
発明２において、前記ソフトスイッチング開始位置検出手段は、前記等分した単位時間の最初の時点から７０〜８０％を経過した時点を、前記ソフトスイッチング開始位置として検出することを特徴とするモータ制御回路である。
また、第４の発明は、
前記第１〜第３のいずれかの発明に係るモータ制御回路を備えたことを特徴とするモータ装置である。

本発明によれば、ロータの回転周期の時間及びソフトスイッチングに要する時間に基づいてソフトスイッチングの開始位置を検出するため、ロータ位置検出信号が理想的なＤｕｔｙ５０％の出力とならない場合でも、精度よくソフトスイッチングの開始位置を検出できる。
この結果、本発明のモータ装置をファンモータなどに適用した場合に、そのファンモータ運転時の振動騒音や効率の悪化を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示されている。
（モータの構成例）
図１および図２は、本発明に係るモータ装置１００の実施の一形態を示す概略図である。
このモータ装置１００は、図１に示すような単相全波ブラシレス直流モータＭと、図２に示すような構成をしたモータ制御回路（コントローラ）Ｃとを含んで構成されている。
先ず、図１に示すようにこの単相全波ブラシレス直流モータＭは、永久磁石を円筒状に組み合わせてなるマグネットロータ１０と、中央に軸受１１を有するモータコイル１３とから主に構成されており、このモータコイル１３を中心にその周りをマグネットロータ１０が回転する構造（アウターロータタイプ）となっている。

このマグネットロータ１０は、カップ状のロータ本体の内側に、Ｎ極とＳ極の２対の永久磁石を合計４つ（４極）、環状に配置して４つの磁極を有する構造となっている。
一方、このモータコイル１３は、中央に軸受１１を有する断面十字状をしたステータ１２の４つの腕に、それぞれ銅線（巻線）をＮ回巻いたコイルを備えた構造となっている。

また、ロータ１０の内側には１つのホール素子１４が設けられている。
このホール素子１４は、モータコイル１３の回転に伴うロータ１０の磁極変異を検出してロータ１０の位置検出を行なうものであり、図２に示すように検出したロータ位置をロータ位置検出信号Ｓ１０としてモータ制御回路Ｃに出力する。
このロータ位置検出信号Ｓ１０は、ホール素子１４による検出磁場を基にロータ１０の位置を検出した信号であり、ロータ位置検出信号Ｓ１０の２周期がロータ１０の１回転にあたる。

（ソフトスイッチング開始位置検出回路の構成例）
次に、図２はモータ制御回路Ｃの構成例を示すブロック図である。
同図に示すように、このモータ制御回路Ｃは、ロータ位置検出回路２０と、発振器２１と、１回転エッジ検出回路２２と、１回転周期カウンタ回路２３と、１回転周期レジスタ回路２４と、ソフトスイッチング開始位置演算回路２５と、ソフトスイッチング開始位置検出回路２６とから主に構成される。
そして、ロータ位置検出回路２０は、前述したホール素子１４による検出磁場を基にロータ位置検出信号Ｓ１０を出力し、また、発振器２１は、回路全体の動作タイミングを決めるクロック信号Ｓ１１を発生する。

１回転エッジ検出回路２２は、ロータ位置検出回路２０から出力されたロータ位置検出信号Ｓ１０を基に、ロータ１０の１回転のエッジを検出し、エッジ検出信号Ｓ１２を出力する。
１回転周期カウンタ回路２３は、１回転エッジ検出回路２２から出力されたエッジ検出信号Ｓ１２がＨレベル（ハイレベル）の時にリセットされ、Ｌレベル（ローレベル）の時にカウントアップすることでロータ１０の１回転の周期をクロック信号Ｓ１１基準で測定する。

１回転周期レジスタ回路２４は、１回転周期カウンタ回路２３で測定した値Ｓ１３をエッジ検出信号Ｓ１２がＨレベルの時に記録、更新を行い、ロータ１０の１回転周期の測定値Ｓ１３を保持する。
ソフトスイッチング開始位置演算回路２５は、この１回転周期レジスタ回路２４に記録されたロータ１０の１回転の周期の値Ｓ１４を基にソフトスイッチング開始位置を演算する。
ソフトスイッチング開始位置検出回路２６は、このソフトスイッチング開始位置演算回路２５の演算結果Ｓ１５を基にソフトスイッチング開始位置信号Ｓ１６を出力する。

（ロータ１回転エッジ検出回路２２の構成例）
次に、図３はこのモータ制御回路Ｃを構成する各回路のうち、１回転エッジ検出回路２２の構成例を示す図である。
同図に示すように、この１回転エッジ検出回路２２は、３つのフリップフロップ回路３０、３１、３２と、３つの論理積回路３３、３４、３５と、１つのセレクタ回路３６とから構成されている。そして、このセレクタ回路３６に選択信号Ｓとして入力される信号がＨレベルの場合には入力信号Ａを出力信号Ｑとして出力し、選択信号Ｓとして入力される信号がＬレベルの場合には入力信号Ｂを出力信号Ｑとして出力する。

次に、図４はこの図３に示した１回転エッジ検出回路２２の動作を示すタイミングチャート図である。ここで、図３中のフリップフロップ回路３０、３１は、シフトレジスタの構成となっており、フリップフロップ回路３１の正転出力Ｓ２２は、フリップフロップ回路３０の正転出力Ｓ２０よりクロック信号Ｓ１１の周期だけシフトした出力となる。反転出力Ｓ２１、Ｓ２３についても同様の出力となる。
図４に示すように、フリップフロップ回路３０の反転出力Ｓ２１とフリップフロップ回路３１の正転出力Ｓ２２の論理積となる論理積回路３４の出力Ｓ２４は、ロータ位置検出信号Ｓ１０の立ち下がりエッジにおいてクロック信号Ｓ１１の１周期分、Ｈレベルとなる。

同様に、フリップフロップ回路３０の正転出力Ｓ２０とフリップフロップ回路３１の反転出力Ｓ２３の論理積となる論理積回路３３の出力Ｓ２８は、ロータ位置検出信号Ｓ１０の立ち上がりエッジにおいてクロック信号Ｓ１１の１周期分、Ｈレベルとなる。
また、セレクタ回路３６は論理積回路３４の出力Ｓ２４を選択信号とし、論理積回路３４の出力Ｓ２４がＨレベルの時にはフリップフロップ回路３２の反転出力Ｓ２６、Ｌレベルの時にはフリップフロップ回路３２の正転出力Ｓ２５を出力信号Ｓ２７として出力する。

従って、フリップフロップ回路３２の正転出力Ｓ２５は、図４に示すようにロータ位置検出信号Ｓ１０の立ち下がりエッジ毎に反転する出力となる。
ロータ１回転エッジ検出信号Ｓ１２は、ロータ位置検出信号Ｓ１０の立ち上がりエッジを検出した信号Ｓ２８及びロータ位置検出信号Ｓ１０の立ち下がりエッジ毎に反転する信号Ｓ２５の論理積となる論理積回路３５の出力となる。
なお、ロータ位置検出信号Ｓ１０の立ち上がりエッジとロータ１回転エッジ検出信号Ｓ１２の立ち上がりエッジでは、クロック信号Ｓ１１の１周期分ずれが生じるが、クロック信号Ｓ１１の周期をロータ位置検出信号Ｓ１０より十分短くすることで、ロータ１回転周期の測定値Ｓ１３の測定誤差は小さくできる。

また、上記の説明ではロータ位置検出信号Ｓ１０の立ち上がりエッジを基準としたロータ１回転エッジ検出となっているが、図３中の論理積回路３３の出力信号Ｓ２８をセレクタ回路３６の選択信号とし、論理積回路３４の出力信号Ｓ２４及びフリップフロップ回路３２の正転出力Ｓ２５の論理積をとることで、ロータ位置検出信号Ｓ１０の立ち下がりエッジを基準としたロータ１回転エッジ検出を行なうこともできる。

（ソフトスイッチング開始位置演算回路の構成例）
図５は、図２に示したモータ制御回路Ｃのうち、ソフトスイッチング開始位置演算回路２５の構成例を示す図である。
同図に示すように、このソフトスイッチング開始位置演算回路２５は、１回転周期の測定値Ｓ１４の値を下位ビット側にシフトして出力する複数のビットシフト回路（例えば、５ビットの１ビットシフト回路の場合、２進数の１１１１１が入力されれば出力は０１１１１となる）４０、４１、４２、４３、４４と、複数のセレクタ回路４５、４６、４７、４８と、加算回路４９と、ソフトスイッチング開始位置設定回路５０とから構成される。

ビットシフト回路４２を除くビットシフト回路４０、４１、４３、４４は、それぞれ１ビットシフト、２ビットシフト、３ビットシフト、…、Ｍビットシフトを行なうことで、ロータ１回転周期の測定値Ｓ１４の値を２の１乗分の１、２の２乗分の１、２の３乗分の１、…、２のＭ乗分の１の値を出力する。
セレクタ回路４５、４６、４７、４８は、ソフトスイッチング開始位置設定回路５０の出力Ｓ３６の各ビットの信号Ｓ３６〔０〕、Ｓ３６〔１〕、Ｓ３６〔２〕、…、Ｓ３６〔Ｍ〕、を選択信号とし、選択信号がＨレベルのセレクタ回路は入力Ａに入力されるビットシフト回路の出力、選択信号がＬレベルのセレクタ回路は全ビットＬレベルを出力Ｑから出力する。

加算回路４９は、セレクタ回路４５、４６、４７、４８の出力の値を全て加算し加算結果値Ｓ３５として出力する。
ソフトスイッチングは、ロータ４分の１回転毎に行なわれるので、ビットシフト回路４２によって加算結果Ｓ３５の値を下位ビット側に２ビットシフトさせ、加算結果Ｓ３５の４分の１の値をソフトスイッチング開始位置演算結果Ｓ１５として出力する。
従って、ソフトスイッチング開始位置をロータ４分の１回転周期の７５％の位置としたい場合は、セレクタ回路４５、４６のセレクト信号Ｓ３６〔０〕、Ｓ３６〔１〕のみＨレベルとなる値をソフトスイッチング開始位置設定回路５０で設定すればよい。

また、ソフトスイッチング開始位置をロータ４分の１回転周期の８７．５％の位置としたい場合は、セレクタ回路４５、４６、４７のセレクト信号Ｓ３６〔０〕、Ｓ３６〔１〕、Ｓ３６〔２〕のみＨレベルとなる値をソフトスイッチング開始位置設定回路５０で設定すればよい。
ここで、ソフトスイッチング開始位置設定回路５０の設定は外部入力をもつレジスタ又は、不揮発性のメモリ等で設定できる構成にすることで、容易にソフトスイッチング開始位置を変更することができ、最大値は、ロータ４分の１回転周期の測定値Ｓ１３の、２の１乗分の１＋２の２乗分の１＋２の３乗分の１＋…＋２のＭ乗分の１で、分解能は、ロータ４分の１回転周期の測定値Ｓ１３の２のＭ乗分の１となる。

なお、上述した説明では、ソフトスイッチング開始位置設定回路５０の設定により容易にソフトスイッチング開始位置を変更できる構成となっているが、ソフトスイッチング開始位置が固定でよい場合には、セレクタ回路４５、４６、４７、４８及びソフトスイッチング開始位置設定回路５０は不要であり、演算に必要なビットシフト回路（例えば、ロータ４分の１回転周期の７５％の場合にはビットシフト回路４０、４１）と、加算回路４９と、加算結果Ｓ３５の４分の１の値を得るためのビットシフト回路４２とで構成することができ、回路簡略化ができる。

（ソフトスイッチング開始位置信号生成回路の構成例）
図６は、図２に示したモータ制御回路Ｃのうち、ソフトスイッチング開始位置検出回路２６の構成例を示す図である。
同図に示すように、このソフトスイッチング開始位置検出回路２６は、入力値Ｓ１４を下位ビット側に２ビットシフトする２ビットシフト回路６０と、カウンタ回路６１と、入力される２つの値を比較し、等しいときのみＨレベルを出力する比較回路６２、６３と、セレクタ回路６４と、論理和回路６５と、フリップフロップ回路６６とから構成される。
図７は、このソフトスイッチング開始位置検出回路２６における主信号のタイミングチャート図であり、ソフトスイッチング開始位置をロータ４分の１回転周期の７５％に設定した場合である。

図６中のカウンタ回路６１は、クロック信号Ｓ１１の立ち上がりエッジ毎にカウントアップし、ロータ１回転エッジ検出信号Ｓ１２及び比較回路６２の出力Ｓ４１がＨレベル時のクロック信号Ｓ１１の立ち上がりエッジでリセットされる。
比較回路６２には、カウンタ回路６１のカウント値Ｓ４０と、ロータ１回転周期の値を４分の１した値が入力されており、カウンタ値Ｓ４０がロータ１回転周期の４分の１となったときにＨレベルとなる。比較回路６２の出力Ｓ４１がＨレベルになると、カウンタ回路６１はリセットされ、また１からカウントアップし始める。

図７中のロータ１回転周期の測定値Ｓ１４は、「１１２」なので４分の１した値は「２８」となり、カウンタ回路６１はカウント値Ｓ４０が「２８」になったらリセットされ、「１」からカウントアップし直す。
従って、ロータ４分の１回転周期でカウントアップ、リセットを繰り返す。
更に、比較回路６３には、カウンタ回路６１のカウント値Ｓ４０とソフトスイッチング開始位置演算結果Ｓ１５が入力されており、カウンタ値Ｓ４０がソフトスイッチング開始位置演算結果Ｓ１５と等しくなったときに出力Ｓ４２がＨレベルとなる。

上述した様に図７中のロータ１回転周期の測定値Ｓ１４は「１１２」なので、ロータ１回転周期の７５％の値は「８４」となり、ロータ４分の１回転周期の７５％に換算したソフトスイッチング開始位置演算結果Ｓ１５は「２１」となる。
比較回路６３の出力Ｓ４２はセレクタ回路６４の選択信号となっており、Ｈレベルの場合はフリップフロップ回路６６の反転出力Ｓ４５、Ｌレベルの場合にはフリップフロップ回路６６の正転出力Ｓ１６を出力Ｓ４３として出力する。

セレクタ回路６４の出力Ｓ４３は、ロータ１回転エッジ検出信号Ｓ１２との論理和を介してフリップフロップ回路６６の入力信号Ｓ４４となる。
以上の構成にすることでフリップフロップ回路６６の正転出力Ｓ１６は、ロータ１回エッジ検出信号Ｓ１２がＨレベルのときにＨレベルになり、ソフトスイッチング開始位置で出力を反転する信号、つまり、このソフトスイッチング開始位置検出回路２６の最終出力であるソフトスイッチング開始位置信号Ｓ１６となる。

図７中のソフトスイッチング開始位置信号Ｓ１６は、ロータ１回転エッジ検出信号Ｓ１２がＨレベルとなったときにすでにＨレベルとなっているため、Ｈレベルを維持する。
ソフトスイッチング開始位置演算結果Ｓ１５は「２１」となっているので、カウンタ回路６１のカウント値Ｓ４０が「２１」となったときにフリップフロップ回路６６の正転出力Ｓ１６が反転され、Ｌレベルとなる。
カウンタ回路６１はカウント値Ｓ４０が「２８」となるとリセットされ、「１」からカウントアップし直すため、再度カウント値Ｓ４０が「２１」となったときにフリップフロップ回路６６の正転出力Ｓ１６が反転され、Ｈレベルとなる。

（動作例）
図８は、本発明に係るモータ制御装置Ｃによるソフトスイッチング開始位置検出動作の概略を示す図である。
同図に示すように、ロータ位置検出信号Ｓ１０からロータ１０の１回転の周期（時間）Ｔ１を測定し、この時間Ｔ１をロータ１０の磁極の数である「４」で等分した単位時間Ｔ２を演算する。
そして、図示するように最初の単位時間Ｔ２−１は、ロータ位置検出信号Ｓ１０のエッジから始まるが、ロータ１０の１回転の周期Ｔ１を４等分した時間を経て終わるようになっており、ロータ位置検出信号Ｓ１０のエッジで終わるようにはなっていない。

そして、次の単位時間Ｔ２−２は、最初の単位時間Ｔ２−１が終わった位置から始まり、同じくこの時点から周期Ｔ１を４等分した時間を経て終わるようになっている。
そして、この単位時間Ｔ２を使用してさらに時間Ｔ３を演算する。ここで、時間Ｔ３は、単位時間Ｔ２の開始点から始まり、単位時間Ｔ２に対して一定割合の期間を経て終わるように設定される。ここで、単位時間Ｔ２に対して一定割合の期間としては、特に限定されるものではないが、コイル電流ＩＣＯＩＬの立ち上がり時間などを考慮して同図に示すように、例えば７０〜８０％程度とすることが望ましい。

そして、この時間Ｔ３の終わる位置（時刻）がソフトスイッチング開始の位置となるようなソフトスイッチング開始位置信号Ｓ１６を生成する。
ソフトスイッチング開始位置信号Ｓ１６を、もとのロータ位置検出信号Ｓ１０の代わりのロータ位置検出信号として用い、ソフトスイッチング制御を有するモータ制御回路ＣによりモータＭを駆動することで、同図中に示すようなコイル電流ＩＣＯＩＬを得ることができる。

（効果）
このように本発明は、ロータ１０の１回転周期Ｔ１を測定し、この周期Ｔ１を４等分した単位時間Ｔ２を基準として、ロータ１０の４分の１回転の時間を使用して設定した時間Ｔ３をソフトスイッチング開始位置とするものである。
これによって、ロータ位置検出信号Ｓ１０が理想的なＤｕｔｙ５０％の出力でない場合でもソフトスイッチング開始位置信号Ｓ１６は、常にＤｕｔｙ５０％となるため、精度よくソフトスイッチング開始位置を検出することができる。

すなわち、このように検出されたソフトスイッチング開始位置信号Ｓ１６を、ロータ位置検出信号として用い、ソフトスイッチング制御を有するモータ制御回路ＣによりモータＭを駆動することで、図８の下段に示すように従来技術では、問題となるロータ位置検出信号Ｓ１０が理想的なＤｕｔｙ５０％でない場合でも、同図中に示すようなコイル電流ＩＣＯＩＬを得ることが可能となり、モータの低振動騒音、高効率化が図れる。

なお、本実施の形態では、図１に示すようにロータ１０がＮ極とＳ極の２対の４極で構成された単相全波ブラシレス直流モータＭを用いた例を示したが、この構成に限定されるものでないことは勿論である。すなわち、例えば、ロータ１０がＮ極とＳ極の３対の６極、４対の８極、…、ｎ−１対の２（ｎ−１）極、ｎ対の２ｎ極で構成された場合も、ロータ１回転周期の６分の１、８分の１、…、２（ｎ−１）分の１、２ｎ分の１を基準として、それぞれ等分した周期の設定した割合の時間をソフトスイッチング開始位置とすることで、ソフトスイッチング開始位置信号Ｓ１６はＤｕｔｙ５０％となり、精度よくソフトスイッチング開始位置の検出ができる。
また、本発明の制御回路は、整流方式が単相全波のモータだけでなく、単相半波、複数相全波及び複数相半波のモータにおいても適用することができる。

本発明のモータ装置１００を構成する単相全波ブラシレス直流モータＭの構成例を示す断面図である。 本発明のモータ装置１００を構成するモータ制御回路Ｃの構成例を示すブロック図である。 図２中の１回転エッジ検出回路２２の構成例を示す回路図である。 図３の１回転エッジ検出回路２２の各部の動作を示すタイミングチャート図である。 図２中のソフトスイッチング開始位置演算回路２５の構成例を示す回路図である。 図２中のソフトスイッチング開始位置検出回路２６の構成例を示す回路図である。 本発明に係るモータ制御回路Ｃにおける主信号のタイミングチャート図である。 本発明に係るモータ制御回路Ｃにおけるソフトスイッチング開始位置検出動作ならびに従来のソフトスイッチング開始位置検出動作の概略を示すタイミングチャート図である。 従来方式におけるソフトスイッチング開始位置検出動作の概略を示すタイミングチャート図である。 従来方式における問題となるソフトスイッチング開始位置検出動作の概略を示すタイミングチャート図である。

符号の説明

１００…モータ装置
１０…ロータ
１１…軸受
１２…ステータ
１３…モータコイル
１４…ホール素子
２０…ロータ位置検出回路
２１…発振器
２２…１回転エッジ検出回路
２３…１回転周期カウンタ回路
２４…１回転周期レジスタ回路
２５…ソフトスイッチング開始位置演算回路
２６…ソフトスイッチング開始位置検出回路（ソフトスイッチング開始位置検出手段）
３０〜３２…フリップフロップ回路
３３〜３５… 論理積回路
３６…セレクタ回路
４０〜４４…ビットシフト回路
４５〜４８…セレクタ回路
４９…加算回路
５０…ソフトスイッチング開始位置設定回路
６０…ビットシフト回路
６１…カウンタ回路
６２、６３…比較回路
６４…セレクタ回路
６５…論理和回路
６６…フリップフロップ回路
Ｃ…モータ制御回路
Ｍ…単相全波ブラシレス直流モータ

Claims (4)

1. 回転するロータの磁極の検出結果に基づいてソフトスイッチングの開始位置を検出する手段を具備したモータ制御回路であって、
   前記ソフトスイッチング開始位置検出手段は、
   前記ロータの磁極の検出結果に基づいてそのロータの回転周期の時間を測定し、測定した当該ロータの回転周期の時間及びソフトスイッチングに要する時間に基づいてソフトスイッチングの開始位置を検出することを特徴とするモータ制御回路。
2. 請求項１に記載のモータ制御回路において、
   前記ソフトスイッチング開始位置検出手段は、前記ロータの１回転周期の時間を前記ロータの磁極の極数分で等分し、等分した単位時間に基づいて前記ソフトスイッチング開始位置を検出することを特徴とするモータ制御回路。
3. 請求項２に記載のモータ制御回路において、
   前記ソフトスイッチング開始位置検出手段は、前記等分した単位時間の最初の時点から７０〜８０％を経過した時点を、前記ソフトスイッチング開始位置として検出することを特徴とするモータ制御回路。
4. 前記請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御回路を備えたことを特徴とするモータ装置。

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