JP2010114956A

JP2010114956A - ブラシレスモータの駆動装置

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Publication number: JP2010114956A
Application number: JP2008283234A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kako; 昌弘加古
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2028-11-04
Also published as: JP5292060B2

Abstract

【課題】マグネットロータの停止位置にかかわらずブラシレスモータの起動時間を短縮すること。
【解決手段】ブラシレスモータは、複数相のコイルを有するステータと、マグネットロータとを備える。ブラシレスモータの駆動装置は、各相コイルへの通電を順次切り換えてマグネットロータを回転させ、各相コイルに生じる誘起電圧に基づきマグネットロータの位置を検出し、その検出位置に基づき各相コイルへの通電を制御する誘起駆動を行う。駆動装置は、各相コイルへの通電をデューティ制御とし、誘起駆動を行う前に、マグネットロータを所定の初期位置にセットすべく各相コイルへ少なくとも２回の通電を行い、２回の通電のうち１回目の通電時間を２回目の通電時間より短くする。また、２回目の通電の通電デューティを短い時間から長い時間へ徐々に変化させるスイープ制御とする。
【選択図】図６

Description

この発明は、センサレス駆動方式により誘起駆動を行うブラシレスモータの駆動装置に関する。

従来より、ブラシレスモータとして、マグネットロータの磁極位置を検出するセンサを使わない代わりに、マグネットロータが回転するときにステータのコイルに誘起される電圧信号（誘起電圧）を検出し、その検出信号に基づいてモータの通電信号を生成する、すなわち「誘起駆動」を行う、センサレス駆動方式を採用したブラシレスモータが知られている。しかし、コイルに電圧信号が誘起されるのは、マグネットロータが回転しているときだけであり、モータが停止しているときにはコイルに誘起電圧が発生しないことから、マグネットロータの位置情報が得られない。このため、モータ起動時には、マグネットロータを強制的に回転させる、すなわち「強制駆動」を行う必要があった。

下記の特許文献１には、モータ起動時に強制駆動を行うセンサレス駆動方式のブラシレスモータの駆動装置が記載されている。この装置は、起動時にモータを強制駆動から誘起駆動に切り換える際、誘起駆動の回数が強制駆動の回数以下となるように、周波数とデューティ比とを所定のパターンで増加させてモータを駆動制御している。そして、所定の強制駆動時間が経過したときに、マグネットロータの位置に基づいてモータを誘起駆動させるようになっている。

特開２００４−２４８３８７号公報特開平１０−０７０８９５号公報特開平１０−２７１８８１号公報特開２００５−３１５２４３号公報特開２００５−０５７９２２号公報

ところが、モータ起動時に強制駆動を行うようにした駆動装置では、強制駆動時に通電するコイルの相が不適切であったとすると、マグネットロータを回転させることができず、誘起電圧が発生しなくなり、ブラシレスモータを起動させることができなくなってしまう。上記した特許文献１に記載の駆動装置では、初期に特定相のコイルに通電を行い、マグネットロータの位置を確定させ（初期セット）、適切な相のコイルに通電を行うようになっているが、初期のマグネットロータの位置による不起動の対策が不十分で、延いてはモータが誤動作するおそれがあった。例えば、マグネットロータが目標位置まで動く際、勢い余って目標位置を通り過ぎてしまったり、反対に動きが遅すぎて目標位置に達しないうちに強制駆動が始まってしまったりして、ブラシレスモータを起動させることができないことがある。また、強制駆動時にも、通電時間や通電タイミングが不適切であれば、ブラシレスモータを駆動させることができない。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、マグネットロータの停止位にかかわらずブラシレスモータの起動時間を短縮することを可能としたブラシレスモータの駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数相のコイルを有するステータと、ステータに設けられるマグネットロータとを備えたブラシレスモータについて、各相のコイルに対する通電を順次切り換えることによりマグネットロータを回転させると共に、各相のコイルに生じる誘起電圧に基づいてマグネットロータの位置を検出し、その検出位置に基づいて各相のコイルに対する通電を制御する誘起駆動を行うブラシレスモータの駆動装置であって、各相のコイルに対する通電はデューティ制御によるものであり、誘起駆動を行う前に、マグネットロータを所定の初期位置にセットするために各相のコイルに対し少なくとも２回の通電を行い、２回の通電のうち１回目の通電時間を２回目の通電時間より短くしたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、誘起駆動を行う前に、ステータの各相のコイルに対して少なくとも２回の通電が行われ、その２回の通電のうち１回目の通電時間を２回目の通電時間より短くした。従って、１回目の通電時には、マグネットロータに瞬時にトルクが与えられ、２回目の通電時には、マグネットロータに時間をかけてトルクが与えられ、マグネットロータが所定の初期位置にセットされてステータとの間で起動可能な状態となる。また、通電が連続して２回行われるので、２回目の通電時にはマグネットロータが「デッドポイント」に止まることがない。ここで、「デッドポイント」は、後に強制駆動が行われても逆回転もしくは脱調することを意味する。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、２回の通電のうち１回目の通電の通電デューティを所定の一定値としたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、１回目の通電の通電デューティを所定の一定値としたので、１回目の通電時には、マグネットロータに瞬時に高トルクが与えられる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、２回の通電のうち２回目の通電の通電デューティを所定の一定値としたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、２回目の通電の通電デューティを一定値としたので、マグネットロータがイナーシャの小さいインナ式であっても、マグネットロータが速やかに回って所定の初期位置にセットされ、ステータとの間で強制駆動可能な状態となる。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、２回の通電のうち２回目の通電の通電デューティを短い時間から長い時間へ徐々に変化させるスイープとしたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、２回目の通電の通電デューティを短い時間から長い時間へ徐々に変化させるスイープとしたので、マグネットロータがイナーシャの大きいアウタ式であっても、マグネットロータがゆっくりと回って所定の初期位置にセットされ、ステータとの間で強制駆動可能な状態となる。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、２回の通電のうち２回目の通電の通電デューティを長い時間から短い時間へ徐々に変化させる逆スイープとしたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、２回目の通電の通電デューティを長い時間から短い時間へ徐々に変化させる逆スイープとしたので、マグネットロータがイナーシャの大きいインナ式であっても、マグネットロータがゆっくりと回って所定の初期位置にセットされ、ステータとの間で強制駆動可能な状態となる。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、２回の通電のうち２回目の通電の通電デューティを、最初に短い時間から長い時間へ徐々に変化させるスイープとし、その後に一定値としたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、２回目の通電の通電デューティを、最初に短い時間から長い時間へ徐々に変化させるスイープとし、その後に一定値としたので、マグネットロータがイナーシャの小さいアウタ式であっても、マグネットロータが速やかに回って所定の初期位置にセットされ、ステータとの間で強制駆動可能な状態となる。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、２回の通電のうち２回目の通電の通電デューティを、最初に所定の一定値とし、その後に短い時間へ徐々に変化させる逆スイープとしたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、２回目の通電の通電デューティを、最初に所定の一定値とし、その後に短い時間へ徐々に変化させる逆スイープとしたので、マグネットロータがイナーシャの中程度なアウタ式であっても、マグネットロータが速やかに回って所定の初期位置にセットされ、ステータとの間で強制駆動可能な状態となる。

上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の何れか一つに記載の発明において、各相のコイルに対する通電は、３相全波駆動方式であることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至７の何れか一つに記載の発明の作用に加え、マグネットロータが、ステータとの間で効率よく強制駆動可能な位置関係となる。

請求項１に記載の発明によれば、マグネットロータの停止位にかかわらずブラシレスモータの起動時間を短縮することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、停止状態のマグネットロータを、ブラシレスモータの起動に好都合な所定の初期位置へ向けて直ちに起動させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ブラシレスモータの起動時間の短縮をより確実なものとすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ブラシレスモータの起動時間の短縮をより確実なものとすることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ブラシレスモータの起動時間の短縮をより確実なものとすることができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ブラシレスモータの起動時間の短縮をより確実なものとすることができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ブラシレスモータの起動時間の短縮をより確実なものとすることができる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至７の何れか一つに記載の発明の効果に加え、３相のブラシレスモータにつき効率良く起動可能な状態とすることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明におけるブラシレスモータの駆動装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、エンジンの燃料ポンプに使用されるブラシレスモータの駆動装置について説明する。この燃料ポンプは、特に、小型化が要求される自動二輪車に使用される。図１に、燃料ポンプに使用されるアウタロータ式のブラシレスモータ１１と、そのコントローラ１０の構成を電気回路図により示す。コントローラ１０は、制御回路１２と駆動回路１３とを含む。この実施形態で、ブラシレスモータ１１は、３相４極のセンサレスタイプのものであり、駆動回路１３には３相全波駆動方式の回路が採用されている。ブラシレスモータ１１は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを含むステータ１４と、４極のマグネットロータ１５とを備える。ブラシレスモータ１１は、センサレスタイプであることから、ステータ１４に対するマグネットロータ１５の磁極位置（ロータ位置）を検出するために、ホール素子を使わずに、ステータ１４の各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃで生じる誘起電圧を利用するようになっている。そして、マグネットロータ１５が回転するときに、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃで発生する誘起電圧に基づいてロータ位置を検出し、その検出されるロータ位置に基づいて通電対象となる各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃを決定する「誘起駆動」を行うようになっている。この実施形態では、アウタ式のマグネットロータ１５を使用していることから、マグネットロータ１５のイナーシャが大の場合を想定している。

図１に示すように、駆動回路１３は、スイッチング素子としてのＰＮＰ形の第１、第３及び第５のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５、並びに、ＮＰＮ形の第２、第４及び第６のトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６をそれぞれ３相ブリッジ接続して構成される。第１、第３及び第５のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５のエミッタはそれぞれ電源（＋Ｂ）接続され、第２、第４及び第６のトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６のエミッタはそれぞれ接地される。ブラシレスモータ１１の各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃの一端子は互いに共通接続点に接続され、各他端子は第１及び第２のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の共通接続点、第３及び第４のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の共通接続点、並びに第５及び第６のトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６の共通接続点にそれぞれ接続される。各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベースは制御回路１２に接続される。制御回路１２の両端子は、それぞれ電源（＋Ｂ）に接続され、接地される。この実施形態で、制御回路１２はカスタムＩＣにより構成される。

この実施形態のブラシレスモータ１１は、センサレスタイプであることから、停止時には各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃで誘起電圧が発生しない。そこで、この実施形態では、ブラシレスモータ１１の起動に際して、３相のコイル１４Ａ〜１４Ｃのうち２相のコイルに対して所定の通電順序により強制的に通電を行うことでマグネットロータ１５を回転させる「強制駆動」が行われるようになっている。しかしながら、起動時にロータ位置を無視して各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに所定の通電順序で強制的に通電を始めても、マグネットロータ１５が回転したり回転しなかったりすることがある。このため、ブラシレスモータ１１が起動できたり、起動できなかったり、あるいは、起動完了までに必要以上に時間がかかったりすることがある。そこで、この実施形態では、ブラシレスモータ１１の起動に際して、所定の「起動制御」を実行することで、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を行い、ブラシレスモータ１１を起動させるようになっている。この「起動制御」によって所期の誘起電圧が発生した後は、上記した「誘起駆動」に切り替えるようになっている。

ここで、「誘起駆動」について詳しく説明する。図２に、誘起駆動時に制御回路１２により実行される各相通電タイミングと各相コイル端子電圧変化をタイムチャートにより示す。制御回路１２は、駆動回路１３の各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベース（ゲート）に対する通電を制御することにより、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を制御する。図２において、「ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ」はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相をハイレベルとするＨｉ側ゲートを示し、「ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ」はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相をロウレベルとするＬｏｗ側ゲートを示す。図２に示すように、Ｈｉ側ゲート及びＬｏｗ側ゲートの通電を制御することにより、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各コイル１４Ａ〜１４Ｃが通電され、各相にコイル端子電圧が生じることが分かる。

図３に、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃの端子電圧の変化をタイムチャートにより示す。このチャートから分かるように、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃは、「１２０°通電」と「６０°非通電」を交互に受ける。図３において、時刻ｔ１で、非通電に切り替えられると、最初にパルス状電圧として正の逆起電力が生じ、その後に誘起電圧が増加する。次に、時刻ｔ２で、通電に切り替えられてから、時刻ｔ３で非通電に切り替えられるまでの間で、正の定電圧により推移する。そして、時刻ｔ３で、非通電に切り替えられると、パルス状電圧として負の逆起電力が生じ、その後に誘起電圧が減少する。そして、時刻ｔ４で、通電に切り替えられると、負の定電圧により推移する。制御回路１２は、逆起電圧の後に生じる誘起電圧を利用してロータ位置を検出するようになっている。制御回路１２は、上記のように検出されるロータ位置に基づいてＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を制御する。つまり、制御回路１２は、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を順次切り替えることにより、マグネットロータ１５を回転させると共に、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに生じる誘起電圧に基づいてロータ位置を検出する。そして、制御回路１２は、検出されたロータ位置に基づいて各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を制御する。このようにして「誘起駆動」が行われるようになっている。

ここで、図４（Ａ）〜（Ｆ）に、モータ停止状態におけるステータ１４とマグネットロータ１５との位置関係について考えられる全ての関係を概念図により示す。起動前のステータ１４に対するマグネットロータ１５の停止位置（初期位置）が、ブラシレスモータ１１の起動に好都合な場合は、例えば、「Ｕ→Ｖ」、「Ｕ→Ｗ」、「Ｖ→Ｗ」、「Ｖ→Ｕ」、「Ｗ→Ｕ」及び「Ｗ→Ｖ」という所定の通電順序で通電相を切り替えることにより、ブラシレスモータ１１を駆動させることができる。図４（Ａ）〜（Ｄ）の位置関係がこの好都合な場合に相当する。これに対し、起動前のステータ１４に対するマグネットロータ１５の停止位置（初期位置）がブラシレスモータ１１の起動に不都合な場合は、上記した所定の通電順序で通電相を切り替えても、ブラシレスモータ１１を駆動させることができない。図４（Ｅ），（Ｆ）の位置関係がこの不都合な場合に相当する。このように、マグネットロータ１５の初期位置によっては、ブラシレスモータ１１が起動できたり、できなかったりすることになり、従来は、ブラシレスモータを確実に起動させることができなかった。

そこで、この実施形態では、マグネットロータ１５の停止位置がブラシレスモータ１１の起動に不都合な場合に対処するために、ブラシレスモータ１１の起動に際して、「初期セット」と「強制駆動」によりマグネットロータ１５を回転させるようになっている。「強制駆動」により誘起電圧が発生した後は、誘起電圧を検出して行う「誘起駆動」に切り替えるようになっている。

図５に、制御回路１２が実行する制御ロジックを概念図により示す。図６に、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹの変化をタイムチャートにより示す。この制御ロジックでは、最初に、ステップ１００で、エンジンのイグニションスイッチがオン操作されて起動信号が入力されると、ステップ１１０で、制御回路１２は初期セット１回目を「マックス制御」により実行する。すなわち、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹを最大限の所定の一定値とする。この実施形態では、図６に時刻ｔ０〜ｔ１に示すように、通電デューティ値ＤＹを、瞬間的に長い時間（大きい通電割合）に増加させる。この初期セットのための１回目の通電時間を、例えば「８ｍｓ」にすることができる。このときの通電デューティ値ＤＹとして、この実施形態では、例えば「６０％」とすることができる。

次に、ステップ１２０で、制御回路１２は初期セット２回目を「スイープ制御」により実行する。すなわち、１回目とは異なり、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹを徐々に変化させる。この実施形態では、図６に時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、通電デューティ値ＤＹを、短い時間（小さい通電割合）から長い時間（大きい通電割合）へ徐々に増加させる。この初期セットのための２回目の通電時間を、例えば「８０ｍｓ」にすることができる。このときの通電デューティ値ＤＹの最大値を、上記と同様「６０％」とすることができる。このように２回の初期セットを行うことにより、マグネットロータ１５を、ブラシレスモータ１１の起動に好都合な所定の初期位置、すなわち図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す位置にセットする。

その後、ステップ１３０で、制御回路１２は「強制駆動」を実行する。すなわち、図６に時刻ｔ２以降で示すように、通電デューティ値ＤＹを所定の一定値（この実施形態では「３０％」）として、マグネットロータ１５が所定の初期位置にセットされた状態で、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対して所定の通電順序で通電相を切り替えることによりブラシレスモータ１１を強制的に駆動させる。

次に、ステップ１４０で、制御回路１２は誘起電圧を監視することにより、マグネットロータ１５の位置検出を実行する。その後、ステップ１５０で、制御回路１２は、マグネットロータ１５の位置検出ができたか否かを判断する。この判断により位置検出ができなければ、制御回路１２は、再びステップ１３０の強制駆動へ戻る。

一方、ステップ１５０の判断により位置検出ができたならば、制御回路１２は、ステップ１６０で「誘起駆動」を実行し、ステップ１４０の誘起電圧の監視に戻る。図５に示すように、制御回路１２は、誘起駆動を実行する際に、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電タイミングを進角させる「進角制御」を実行する。この進角制御では、マグネットロータ１５の回転が安定するまでは進角を「０°」とする、すなわち進角させないようにする。誘起駆動以外の制御を実行する場合には、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電タイミングの進角を「０°」として進角させないようにする。

つまり、この実施形態では、誘起駆動を行う前に、マグネットロータ１５を所定の初期位置にセットするための通電を連続して２回行う。また、この２回の通電のうち１回目の通電時間を２回目の通電時間より短くしている。しかも、２回の通電のうち１回目の通電の通電デューティ値ＤＹを、マックス制御により、最大限の所定の一定値とし、２回目の通電の通電デューティ値ＤＹを、スイープ制御により、短い時間から長い時間へ徐々に変化させるようにしている。すなわち、初期セットのための２回の通電のうち、１回目は通電デューティ値ＤＹをスイープさせず、２回目の通電デューティ値ＤＹをスイープさせるようにしている。

図７に、図５に示す制御ロジックに対応した通電相の変化をフローチャートにより示す。この実施形態では、１回目の初期セット（マックス制御）では、Ｗ相からＵ相へ、すなわちコイル１４Ｃからコイル１４Ａへ通電を行う。２回目の初期セット（スイープ制御）では、Ｗ相からＶ相へ、すなわちコイル１４Ｃからコイル１４Ｂへ通電を行う。また、強制駆動では、Ｕ相からＶ相へ、すなわちコイル１４Ａからコイル１４Ｂへ通電を行い、その後の強制駆動又は誘起駆動では、「Ｕ→Ｗ」、「Ｖ→Ｗ」、「Ｖ→Ｗ」、・・・「Ｕ→Ｖ」の方向と順序で各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対して通電を行うようになっている。

ここで、初期セット１回目（マックス制御）から強制駆動又は誘起駆動を実行するまでの各相Ｕ，Ｖ，Ｗを含むステータ１４とマグネットロータ１５との位置関係について説明する。図８に、上記した制御ロジックの流れに伴う通電相の変化と、ステータ１４とマグネットロータ１５との位置関係の変化を概念図により示す。図４（Ａ）〜（Ｆ）に示すモータ停止状態から、初期セット１回目（マックス制御）が行われることにより、マグネットロータ１５が瞬時に回り始めて図８（Ａ）に示す状態となる。その後、初期セット２回目（スイープ制御）が行われることにより、マグネットロータ１５が更に３０°ゆっくりと回転して図８（Ｂ）に示す状態となる。その後、強制駆動が行われることにより、マグネットロータ１５が更に３０°回転して図８（Ｃ）に示す状態となる。その後、強制駆動又は誘起駆動が行われることにより、マグネットロータ１５が更に順次３０°ずつ順次回転して図８（Ｄ），（Ｅ）に示す状態となる。

以上説明したこの実施形態のブラシレスモータの駆動装置によれば、強制駆動及び誘起駆動を行う前に、ステータ１４の各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対して２回の通電が行われ、その２回の通電のうち１回目の通電時間を２回目の通電時間より短くしている。従って、１回目の通電時には、マグネットロータ１５に瞬間的にトルクが与えられ、２回目の通電時には、マグネットロータ１５に時間をかけてトルクが与えられる。これにより、マグネットロータ１５が所定の初期位置にセットされてステータ１４との間で起動可能な状態となる。また、通電が連続して２回行われるので、２回目の通電によりマグネットロータ１５が「デッドポイント」に止まることがない。ここで、「デッドポイント」とは、後に強制駆動が行われても逆回転もしくは脱調する位置である。このため、アウタ式のマグネットロータ１５の停止位置にかかわらず、ブラシレスモータ１１の起動時間を短縮することができる。

特に、この実施形態では、強制駆動及び誘起駆動を行う前の２回の通電のうち１回目の通電の通電デューティ値ＤＹをマックス制御により所定の一定値（例えば「６０％」）としたので、１回目の通電時には、マグネットロータ１５に瞬間的に高トルクが与えられる。このため、停止状態のマグネットロータ１５を、ブラシレスモータ１１の起動に好都合な所定の初期位置へ向けて直ちに起動させることができる。

しかも、この実施形態では、強制駆動及び誘起駆動を行う前の２回の通電のうち２回目の通電の通電デューティ値ＤＹを短い時間から長い時間へ徐々に変化させるスイープ制御としている。従って、この実施形態のようにマグネットロータ１５がイナーシャの大きいアウタ式であっても、２回目の初期セットにより、マグネットロータ１５がゆっくりと回って所定の初期位置にセットされることとなり、ステータ１４との間で強制駆動可能な状態となる。このため、ブラシレスモータ１１を確実に起動可能な状態に設定することができる。この意味で、アウタ式のマグネットロータ１５の停止位置にかかわらず、ブラシレスモータ１１の起動時間の短縮をより確実なものとすることができる。

この実施形態では、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電を３相全波駆動方式で行うので、上記した初期セットを行うことにより、マグネットロータ１５がステータ１４との間で効率よく強制駆動可能な位置関係となる。このため、特に、３相のブラシレスモータ１１につき、効率良く起動可能な状態にすることができる。

この実施形態では、初期セットを２回行った後に、すなわちマグネットロータ１５が所定の初期位置にセットされてから、誘起駆動を行う前に、特定相（Ｕ→Ｖ）のコイル１４Ａ，１４Ｂに対して強制駆動が行われてマグネットロータ１５が確実に起動し始める。このため、誘起駆動を行う前にブラシレスモータ１１を確実に起動させることができる。また、マグネットロータ１５の回転が安定するまでの一定期間の通電デューティ値ＤＹは、強制駆動により所定値（この場合「３０％」）に設定される。従って、マグネットロータ１５の起動の勢いが中程度に抑えられ、マグネットロータ１５が所定の初期位置を通り過ぎて回転してしまうことがない。この意味で、起動時のマグネットロータ１５の脱調を防止することができる。

この実施形態によれば、誘起駆動では、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電タイミングを進角させるので、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃへの通電タイミングに対するマグネットロータ１５の回転の追従性が良くなる。一方、強制駆動とマグネットロータ１５の回転が安定するまでの一定期間は、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃへの通電タイミングを進角させないので、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃへの通電タイミングに対するマグネットロータ１５の回転の追従性が悪化することがない。このため、起動時にマグネットロータ１５の回転の安定性を確保することができ、起動後にはマグネットロータ１５を効率良く回転させてモータ効率を向上させることができる。

この実施形態によれば、上記した３相のブラシレスモータ１１が自動二輪車の燃料ポンプの駆動源として使用される。従って、自動二輪車の燃料ポンプに使用されるブラシレスモータ１１として、ブラシレスであることによる小型化を図ることができ、エンジン始動時には、燃料ポンプを速やかに起動させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明におけるブラシレスモータの駆動装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。

この実施形態では、アウタロータ式のブラシレスモータ１１であって、マグネットロータ１５のイナーシャが中程度の場合を想定する。この実施形態では、初期セットのための２回の通電の方法の点で第１実施形態と異なる。

図９に、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹの変化をタイムチャートにより示す。この実施形態では、図９に示すように、初期セット１回目は、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹを所定の一定値とする。この実施形態では、時刻ｔ０〜ｔ１に示すように、通電デューティ値ＤＹを、瞬間的に長い時間（大きい通電割合）に増加させる。この初期セットのための１回目の通電時間を、例えば「８ｍｓ」とすることができる。このときの通電デューティ値ＤＹとして、この実施形態では、例えば「６０％」とすることができる。

次に、図９に示すように、初期セット２回目は、初めに、１回目とは異なり、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹを徐々に変化させる。この実施形態では、時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、通電デューティ値ＤＹを、最初に短い時間（小さい通電割合）から長い時間（大きい通電割合）へ徐々に増加させるスイープ制御とし、その後に、時刻ｔ２〜ｔ３に示すように、一定値としている。この初期セットのための２回目の通電時間を、例えば「８０ｍｓ」とすることができる。このときの通電デューティ値ＤＹの最大値を、上記と同様「６０％」とすることができる。このように２回の初期セットを行うことにより、マグネットロータ１５を、ブラシレスモータ１１の起動に好都合な所定の初期位置、すなわち図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す位置関係にセットする。

その後、時刻ｔ３以降で示すように強制駆動を行い、通電デューティ値ＤＹを一定値（この実施形態では「３０％」）とする。すなわち、マグネットロータ１５が所定の初期位置にセットされた状態で、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃについて所定の通電順序で通電相を切り替えることにより、ブラシレスモータ１１を強制的に駆動させる。

従って、この実施形態では、第１実施形態とは異なり、２回の通電のうち２回目の通電の通電デューティ値ＤＹを、最初に短い時間から長い時間へ徐々に変化させるスイープ制御とし、その後に一定値としている。このため、マグネットロータ１５がイナーシャの小さいアウタ式であっても、マグネットロータ１５が速やかに回って所定の初期位置にセットされることとなり、ステータ１４との間で強制駆動可能な状態となる。このため、ブラシレスモータ１１を確実に起動可能な状態に設定することができる。この意味で、アウタ式のマグネットロータ１５の停止位置にかかわらず、ブラシレスモータ１１の起動時間の短縮をより確実なものにすることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明におけるブラシレスモータの駆動装置を具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、インナロータ式のブラシレスモータ１１であって、マグネットロータ１５のイナーシャが大の場合を想定する。図１０に、スタータ１４とマグネットロータ１５の配置関係を概念図により示す。この実施形態では、初期セットのための２回の通電の方法の点で前記各実施形態と異なる。

図１１に、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹの変化をタイムチャートにより示す。この実施形態では、図１１に示すように、初期セット１回目は、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹをマックス制御により所定の一定値とする。この実施形態では、時刻ｔ０〜ｔ１に示すように、通電デューティ値ＤＹを、瞬間的に長い時間（大きい通電割合）に増加させる。この初期セットのための１回目の通電時間を、例えば「８ｍｓ」とすることができる。このときの通電デューティ値ＤＹとして、この実施形態では、例えば「６０％」とすることができる。

次に、時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、初期セット２回目は、１回目とは異なり、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹを徐々に変化させる。この実施形態では、２回目の通電の通電デューティ値ＤＹを、長い時間（大きい通電割合）から短い時間（小さい通電割合）へ徐々に変化させる逆スイープ制御としている。この初期セットのための２回目の通電時間を、例えば「８０ｍｓ」とすることができる。このときの通電デューティ値ＤＹの最大値を、上記と同様「６０％」とすることができる。このように２回の初期セットを行うことにより、マグネットロータ１５を、ブラシレスモータ１１の起動に好都合な所定の初期位置、すなわち図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す位置関係にセットする。

その後、時刻ｔ２以降で示すように強制駆動を行い、通電デューティ値ＤＹを一定値（この実施形態では「３０％」）とする。すなわち、マグネットロータ１５が所定の初期位置にセットされた状態で、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃについて所定の通電順序で通電相を切り替えることにより、ブラシレスモータ１１を強制的に駆動させる。

従って、この実施形態では、前記各実施形態とは異なり、２回の通電のうち２回目の通電の通電デューティ値ＤＹを、長い時間から短い時間へ徐々に変化させる逆スイープ制御としたので、マグネットロータ１５がイナーシャの大きいインナ式であっても、マグネットロータ１５がゆっくりと回って所定の初期位置にセットされることとなり、ステータ１４との間で強制駆動可能な状態となる。このため、ブラシレスモータ１１を確実に起動可能な状態に設定することができる。この意味で、インナ式のマグネットロータ１５の停止位置にかかわらず、ブラシレスモータ１１の起動時間の短縮をより確実なものにすることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明におけるブラシレスモータの駆動装置を具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、インナロータ式のブラシレスモータ１１であって、マグネットロータ１５のイナーシャが中程度の場合を想定する。この実施形態では、初期セットのための２回の通電の方法の点で前記各実施形態と異なる。

図１２に、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹの変化をタイムチャートにより示す。この実施形態では、図１２に示すように、初期セット１回目は、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹをマックス制御により所定の一定値とする。この実施形態では、時刻ｔ０〜ｔ１に示すように、通電デューティ値ＤＹを、瞬間的に長い時間（大きい通電割合）に増加させる。この初期セットのための１回目の通電時間を、例えば「８ｍｓ」とすることができる。このときの通電デューティ値ＤＹとして、この実施形態では、例えば「６０％」とすることができる。

次に、初期セット２回目は、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹを変化させる。すなわち、初めは、時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、１回目と同様、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹを所定の一定値とし、その後に、時刻ｔ２〜ｔ３に示すように、通電デューティ値ＤＹを、最初に長い時間（大きい通電割合）から短い時間（小さい通電割合）へ徐々に減少させる逆スイープ制御としている。この初期セットのための２回目の通電時間を、例えば「８０ｍｓ」とすることができる。このときの通電デューティ値ＤＹの最大値を、上記と同様「６０％」とすることができる。このように２回の初期セットを行うことにより、マグネットロータ１５を、ブラシレスモータ１１の起動に好都合な所定の初期位置、すなわち図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す位置関係にセットする。

従って、この実施形態では、前記各実施形態とは異なり、２回の通電のうち２回目の通電の通電デューティ値ＤＹを、最初に所定の一定値とし、その後に、短い時間へ徐々に変化させる逆スイープ制御としたので、マグネットロータ１５がイナーシャの中程度なアウタ式であっても、マグネットロータ１５が速やかに回って所定の初期位置にセットされることとなり、ステータ１４との間で強制駆動可能な状態となる。このため、ブラシレスモータ１１を確実に起動可能な状態に設定することができる。この意味で、インナ式のマグネットロータ１５の停止位置にかかわらず、ブラシレスモータ１１の起動時間の短縮をより確実なものにすることができる。

［第５実施形態］
次に、本発明におけるブラシレスモータの駆動装置を具体化した第５実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、インナロータ式のブラシレスモータ１１であって、マグネットロータ１５のイナーシャが小の場合を想定する。この実施形態では、初期セットのための２回の通電の方法の点で前記各実施形態と異なる。

図１３に、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹの変化をタイムチャートにより示す。この実施形態では、図１３に示すように、初期セット１回目は、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹをマックス制御により所定の一定値とする。この実施形態では、時刻ｔ０〜ｔ１に示すように、通電デューティ値ＤＹを、瞬間的に長い時間（大きい通電割合）に増加させる。この初期セットのための１回目の通電時間を、例えば「８ｍｓ」とすることができる。このときの通電デューティ値ＤＹとして、この実施形態では、例えば「６０％」とすることができる。

次に、初期セット２回目は、時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、各相のコイル１４Ａ〜１４Ｃに対する通電デューティ値ＤＹを、１回目と同様、長い時間（大きい通電割合）に増加させる。この初期セットのための２回目の通電時間を、例えば「８０ｍｓ」とすることができる。すなわち、２回目の通電デューティ値ＤＹを、スイープ制御も逆スイープ制御もすることなく一定値とする。このときの通電デューティ値ＤＹとして、上記と同様「６０％」とすることができる。このように２回の初期セットを行うことにより、マグネットロータ１５を、ブラシレスモータ１１の起動に好都合な所定の初期位置、すなわち図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す位置関係にセットする。

従って、この実施形態では、前記各実施形態とは異なり、２回の通電のうち２回目の通電の通電デューティ値ＤＹを、１回目と同様、マックス制御により所定の一定値としたので、マグネットロータ１５がイナーシャの小のインナ式であっても、マグネットロータ１５が速やかに回って所定の初期位置にセットされることとなり、ステータ１４との間で強制駆動可能な状態となる。このため、ブラシレスモータ１１を確実に起動可能な状態に設定することができる。この意味で、インナ式のマグネットロータ１５の停止位置にかかわらず、ブラシレスモータ１１の起動時間の短縮をより確実なものにすることができる。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して以下のように実施することもできる。

（１）前記各実施形態では、最初の強制駆動の前に、１回目と２回目の２回の初期セットを行うように構成したが、この初期セットを３回以上行うようにしてもよい。

（２）前記各実施形態では、本発明の駆動装置を３相のブラシレスモータ１１に具体化したが、３相以外の相数のブラスレスモータにも適宜具体化することができる。

第１実施形態に係り、アウタロータ式のブラシレスモータと、そのコントローラの構成を示す電気回路図。第１実施形態に係り、誘起駆動時の各相通電タイミングと各相コイル端子電圧変化を示すタイムチャート。第１実施形態に係り、各相のコイル端子電圧の変化を示すタイムチャート。第１実施形態に係り、（Ａ）〜（Ｆ）は、モータ停止状態におけるステータとマグネットロータとの考えられる全位置関係を示す概念図。第１実施形態に係り、制御回路が実行する制御ロジックを示す概念図。第１実施形態に係り、各相のコイルに対する通電デューティ値の変化を示すタイムチャート。第１実施形態に係り、図５の制御ロジックに対応した通電相の変化を示すフローチャート。第１実施形態に係り、制御ロジックの流れに伴う通電相の変化と、ステータとマグネットロータとの位置関係の変化を示す概念図。第２実施形態に係り、各相のコイルに対する通電デューティ値の変化を示すタイムチャート。第３実施形態に係り、ステータとマグネットロータの配置関係を示す概念図。第３実施形態に係り、各相のコイルに対する通電デューティ値の変化を示すタイムチャート。第４実施形態に係り、各相のコイルに対する通電デューティ値の変化を示すタイムチャート。第５実施形態に係り、各相のコイルに対する通電デューティ値の変化を示すタイムチャート。

符号の説明

１０コントローラ（駆動装置）
１１ブラシレスモータ
１４ステータ
１４Ａコイル（Ｕ相）
１４Ｂコイル（Ｖ相）
１４Ｃコイル（Ｗ相）
１５マグネットロータ

Claims

複数相のコイルを有するステータと、前記ステータに設けられるマグネットロータとを備えたブラシレスモータについて、前記各相のコイルに対する通電を順次切り換えることにより前記マグネットロータを回転させると共に、前記各相のコイルに生じる誘起電圧に基づいて前記マグネットロータの位置を検出し、その検出位置に基づいて前記各相のコイルに対する通電を制御する誘起駆動を行うブラシレスモータの駆動装置であって、
前記各相のコイルに対する通電はデューティ制御によるものであり、前記誘起駆動を行う前に、前記マグネットロータを所定の初期位置にセットするために前記各相のコイルに対し少なくとも２回の通電を行い、前記２回の通電のうち１回目の通電時間を２回目の通電時間より短くしたことを特徴とするモータの駆動装置。
前記２回の通電のうち前記１回目の通電の前記通電デューティを所定の一定値としたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータの駆動装置。
前記２回の通電のうち前記２回目の通電の前記通電デューティを所定の一定値としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータの駆動装置。
前記２回の通電のうち前記２回目の通電の前記通電デューティを短い時間から長い時間へ徐々に変化させるスイープとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータの駆動装置。
前記２回の通電のうち前記２回目の通電の前記通電デューティを長い時間から短い時間へ徐々に変化させる逆スイープとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータの駆動装置。
前記２回の通電のうち前記２回目の通電の前記通電デューティを、最初に短い時間から長い時間へ徐々に変化させるスイープとし、その後に一定値としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータの駆動装置。
前記２回の通電のうち前記２回目の通電の前記通電デューティを、最初に所定の一定値とし、その後に短い時間へ徐々に変化させる逆スイープとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータの駆動装置。
前記各相のコイルに対する通電は、３相全波駆動方式であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載のブラシレスモータの駆動装置。