JP2010273502A - モータ駆動装置およびモータ駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサレスモータを低回転域で安定的に駆動する。
【解決手段】ゼロクロス検出部（７０）は、モータ（１）の中性点電圧と少なくとも一つの巻線の逆起電圧とを比較してゼロクロスを検出するごとに第１の信号（ＢＥＭＦ）を出力する。周期検出部（９０）は、第１の信号（ＢＥＭＦ）の周期を検出し、当該周期の終わりの一部期間に第２の信号（ＷＩＮＤＯＷ）を出力する。通電停止部（３０）は、少なくとも第２の信号（ＷＩＮＤＯＷ）が出力されている間、モータ（１）の全巻線への通電を停止する。ここで、ゼロクロス検出部（７０）は、第２の信号（ＷＩＮＤＯＷ）が出力されている間だけゼロクロスを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動装置および方法に関し、特に、センサレスモータの各巻線への通電をＰＷＭ制御するモータ駆動装置および方法に関する。

近年、ハードディスク装置や光ディスク装置等のスピンドルモータとして、あるいはエアコンのファンモータやコンプレッサ駆動用モータとして、ブラシレスモータが一般的に採用されている。ブラシレスモータは一般に、広範囲の可変速制御や電力消費量低減のため、インバータ装置を使ってＰＷＭ駆動される。

三相巻線を有するブラシレスモータ内部には、通常、ロータの磁極位置検出のため、ホール素子等の位置センサが電気角１２０度ごとに配置されている。これに対して、低コスト化や小型化を目的としたセンサレスモータが種々開発されている。センサレスモータのロータ位置を検出する方法として、電気角１２０度通電を行い、モータの中性点電圧と非通電相に発生する逆起電圧とを比較してゼロクロスを検出する方法がある。しかし、この方法でロータ位置を検出した場合、計算上、センサレスモータに最もトルクを発生させるような通電となるため、低回転域ではモータ駆動電流をより少なくする必要がある。また、低回転域になるにつれ逆起電圧の振幅が小さくなるため、ロータ位置の検出が困難になり脱調しやすくなる。

従来、センサレスモータを安定的に低回転駆動するためのさまざまな手法が提案されている。例えば、逆起電圧をＣＲフィルタで遅延させた信号をロータ位置信号として用い、低回転域ではさらに６０度遅延させた信号をロータ位置信号として用いるものがある（例えば、特許文献１参照）。また、逆起電圧のゼロクロスを検出してその周期をマイクロプロセッサで演算および保持しておき、逆起電圧のゼロクロスが検出できなかった場合には保持している周期よりも少しだけ長い周期で転流制御を行うものがある（例えば、特許文献２参照）。また、低回転駆動を目的としたものではないが、ゼロクロスの誤検出防止のために検出対象相への通電を停止した状態でゼロクロスを検出するものがある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００４−３０４９０５号公報 特開２００７−１１０７８４号公報 特開２００７−２６７５５２号公報

逆起電圧に対するロータ位置の位相遅れはロータの回転速度に依存する。したがって、逆起電圧をＣＲフィルタで一定量遅延させた信号をロータ位置信号として用いたのでは、回転速度によって発生するトルクが異なり、特に低回転域でのモータの安定駆動が困難となる。また、上述したように低回転域では逆起電圧のゼロクロスが検出しにくくなる。したがって、逆起電圧のゼロクロスが検出できずに演算で求めた逆起電圧のゼロクロスに基づいて転流制御を続けていると、実際の逆起電圧のゼロクロスと演算で求めたものとの誤差が次第に大きくなり、転流制御のタイミングが徐々に外れて脱調するおそれがある。上記問題に鑑み、本発明は、センサレスモータを低回転域で安定的に駆動することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明によって次のような手段を講じた。すなわち、センサレスモータの各巻線への通電をＰＷＭ制御するモータ駆動装置であって、モータの中性点電圧と少なくとも一つの巻線の逆起電圧とを比較してゼロクロスを検出するごとに第１の信号を出力するゼロクロス検出部と、第１の信号の周期を検出し、当該周期の終わりの一部期間に第２の信号を出力する周期検出部と、少なくとも第２の信号が出力されている間、モータの全巻線への通電を停止する通電停止部とを備え、ゼロクロス検出部は、第２の信号が出力されている間だけゼロクロスを検出するものとする。

また、センサレスモータの各巻線への通電をＰＷＭ制御するモータ駆動装置であって、モータの中性点電圧と少なくとも一つの巻線の逆起電圧とを比較してゼロクロスを検出するごとに第１の信号を出力するゼロクロス検出部と、第１の信号の周期を検出し、当該周期の終わりの一部期間に第２の信号を出力する周期検出部と、少なくとも第２の信号が出力されている間、モータに対するトルク指令をゼロにするトルク指令生成部とを備え、ゼロクロス検出部は、第２の信号が出力されている間だけゼロクロスを検出するものとする。

本発明によると、モータの全巻線への通電を停止する期間を設けることで、トルクを平均的に下げつつゼロクロスを正確に検出することができる。これにより、センサレスモータを低回転域で安定的に駆動することができる。

第１の実施形態に係るモータ駆動装置の構成図である。 通電相信号、窓信号および巻線電流の関係を表すタイミングチャートである。 ゼロクロス検出部の構成図である。 ゼロクロス検出部に関する各種信号の波形図である。 通電相切替部の構成図である。 ゼロクロス検出信号および通電相信号の関係を表すタイミングチャートである。 周期検出部の構成図である。 ゼロクロス検出信号、分割周期タイマの出力パルスおよび窓信号の関係を表すタイミングチャートである。 周期検出部の構成図である。 第２の実施形態に係るモータ駆動装置の構成図である。 トルク指令、通電相信号、窓信号および巻線電流の関係を表すタイミングチャートである。 ゼロクロス検出部の構成図である。 ゼロクロス検出部に関する各種信号の波形図である。 通電相切替部の構成図である。 ゼロクロス検出信号、相切替信号および通電相信号の関係を表すタイミングチャートである。 周期検出部の構成図である。 トルク指令生成部の構成図である。 ゼロクロス検出信号、相切替信号、分割周期信号、窓信号およびトルク指令の関係を表すタイミングチャートである。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示す。説明の便宜上、本実施形態に係るモータ駆動装置の駆動対象となるモータ１はセンサレス３相モータであるとする。具体的には、モータ１は、永久磁石でできた界磁部を有する図示しないロータと、Ｕ相巻線１１、Ｖ相巻線１２、Ｗ相巻線１３がＹ結線されたステータとで構成されている。

電流出力部１０は、ＰＷＭ生成部２０で生成され通電停止部３０を経由して入力されるＰＷＭ制御信号ＣＴＬ０〜５に従ってモータ１の巻線１１〜１３に駆動電流を供給する。具体的には、電流出力部１０は、電源ＶｍとグランドＧＮＤの間に直列接続された２つのスイッチング素子からなるハーフブリッジを３つ、すなわち、３相分並列接続して構成することができる。各スイッチング素子はＰＷＭ信号ＣＴＬ０〜５のそれぞれによってスイッチング制御される。電流検出部４０は、電源Ｖｍから電流出力部１０およびモータ１の巻線１１〜１３を経由しグランドＧＮＤに流れる電流を検出して電流検出信号ＣＳを出力する。具体的には、電流検出部４０は、抵抗素子で構成することができる。この場合、当該抵抗素子の両端電圧が電流検出信号ＣＳとなる。サンプルホールド部５０は、電流検出信号ＣＳを平滑化して電流検出信号ＶＣＳを生成する。トルク指令生成部６０は、外部入力指令ＥＣおよび電流検出信号ＶＣＳに基づいてトルク指令ＴＲＱを生成する。具体的には、トルク指令生成部６０は、電流検出信号ＶＣＳと外部入力指令ＥＣとの誤差を増幅する差動増幅器で構成することができる。

ＰＷＭ生成部２０は、トルク指令ＴＲＱおよび電気角６０度に相当する期間、排他的に所定の論理レベル（例えば、Ｈレベル）となる通電相信号ＰＨＳ０〜５に基づいて、巻線１１〜１３に電気角１２０度通電が行われるようなＰＷＭ制御信号ＣＴＬ０〜５を生成する。通電停止部３０は、後述する窓信号ＷＩＮＤＯＷが出力されていなければＰＷＭ制御信号ＣＴＬ０〜５を通過させ、窓信号ＷＩＮＤＯＷが出力されている間はＰＷＭ制御信号ＣＴＬ０〜５をすべてハイインピーダンスにする、すなわち、遮断する。具体的には、通電停止部３０は、ＰＷＭ制御信号ＣＴＬ０〜５のそれぞれと窓信号ＷＩＮＤＯＷとの論理演算を行う論理回路で構成することができる。

図２は、通電相信号ＰＨＳ０〜５、窓信号ＷＩＮＤＯＷおよび巻線１１〜１３に流れる電流の関係を示す。なお、トルク指令ＴＲＱは一定であるとしている。通電相信号ＰＨＳ０〜５のいずれがＨレベルになっているかに応じて通電方向が決定される。例えば、通電相信号ＰＨＳ０がＨレベルのとき、Ｕ相巻線１１からＶ相巻線１２に電流が流れる。通電相信号ＰＨＳ１がＨレベルのとき、Ｕ相巻線１１からＷ相巻線１３に電流が流れる。そして、窓信号ＷＩＮＤＯＷが出力されているとき、すなわち、窓信号ＷＩＮＤＯＷがＨレベルとなっているとき、ＷＭ制御信号ＣＴＬ０〜５がすべて遮断されてモータ１の全巻線への通電が停止する。

図１に戻り、ゼロクロス検出部７０は、モータ１の中性点電圧Ｖｃと巻線１１〜１３の逆起電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗとを比較して、各逆起電圧のゼロクロスを検出するごとに検出信号ＢＥＭＦを出力する。図３は、ゼロクロス検出部７０の構成例を示す。比較器７１、７２および７３は、逆起電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗのそれぞれと中性点電圧Ｖｃとを比較して、それぞれ、比較結果ＵＮ、ＶＮおよびＷＮを出力する。セレクタ７４は、通電相信号ＰＨＳ０〜５に従って、入力された比較結果ＵＮ、ＶＮおよびＷＮのいずれか一つを出力する。微分パルス生成部７５は、窓信号ＷＩＮＤＯＷがＨレベルとなっているとき、セレクタ７４の出力変化を検出してパルス信号、すなわち、検出信号ＢＥＭＦを出力する。

図４は、ゼロクロス検出部７０に関する各種信号の波形を示す。なお、便宜上、中性点電圧Ｖｃを一定電圧とし、逆起電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗは中性点電圧Ｖｃを中心とした正弦波であるとする。例えば、通電相信号ＰＨＳ０がＨレベルとき、セレクタ７４は比較結果ＷＮを選択し、さらに窓信号ＷＩＮＤＯＷがＨレベルのとき、微分パルス生成部７５は比較結果ＷＮの立ち下がりエッジのタイミングで検出信号ＢＥＭＦを出力する。通電相信号ＰＨＳ１がＨレベルのとき、セレクタ７４は比較結果ＶＮを選択し、さらに窓信号ＷＩＮＤＯＷがＨレベルのとき、微分パルス生成部７５は比較結果ＶＮの立ち上がりエッジのタイミングで検出信号ＢＥＭＦを出力する。すなわち、ゼロクロス検出部７０は、全巻線の逆起電圧について正から負へと変化するときのゼロクロスおよび負から正へと変化するときのゼロクロスのすべてを検出する。したがって、電気角６０度ごとに、すなわち、電気角３６０度区間において検出信号ＢＥＭＦが６回出力される。

図１に戻り、通電相切替部８０は、検出信号ＢＥＭＰに基づいて通電相信号ＰＨＳ０〜５を生成する。図５は、通電相切替部８０の構成例を示す。通電相切替部８０は、検出信号ＢＥＭＦをカウントする６進カウンタ８１と、６進カウンタ８１の出力に基づいて通電相信号ＰＨＳ０〜５を生成するデコーダ８２とで構成することができる。図６は、検出信号ＢＥＭＦおよび通電相信号ＰＨＳ０〜５の関係を示す。検出信号ＢＥＭＦが出力されるごとに通電相信号ＰＨＳ０〜５が順にＨレベルとなる。なお、検出信号ＢＥＭＦと通電相信号ＰＨＳ０〜５は互いに依存関係にあるため、起動時には検出信号ＢＥＭＦにかかわらず所定の周波数で通電相信号ＰＨＳ０〜５を発生させる。これにより、モータ１が回転し始めると検出信号ＢＥＭＦが出力されるようになる。

通電相信号ＰＨＳ０〜５の立ち上がりおよび立ち下がりとゼロクロス検出タイミングとがほぼ同じである場合、ゼロクロス検出部７０における比較器７１〜７３のオフセット等によってゼロクロス検出のタイミングが窓信号ＷＩＮＤＯＷの出力期間からずれてゼロクロスが検出できなくなるおそれがある。したがって、例えば、検出信号ＢＥＭＦを遅延させて６進カウンタ８１に入力して通電相信号ＰＨＳ０〜５を遅らせるようにしてもよい。これにより、ゼロクロス検出のためのマージンを確保することができる。

図１に戻り、周期検出部９０は、検出信号ＢＥＭＦの周期を検出し、当該周期の終わりの一部期間に窓信号ＷＩＮＤＯＷを出力する。図７は、周期検出部９０の構成例を示す。８分周器９１は、検出信号ＢＥＭＦよりも十分に高い周波数のクロック信号ＣＬＫＡを８分周する。周期計測カウンタ９２は、検出信号ＢＥＭＦを受けるごとにリセットされて初期値から８分周器９１の出力パルスをカウントする。データホールド９３は、検出信号ＢＥＭＦを受けるごとに周期計測カウンタ９２の値を保持する。分割周期タイマ９４は、検出信号ＢＥＭＦを受けるごとにデータホールド９３の値を目標値として設定し、クロック信号ＣＬＫＡのパルスを当該目標値だけカウントするごとにパルスを出力する。パルスカウンタ９５は、検出信号ＢＥＭＦを受けるごとにリセットされて初期値から分割周期タイマ９４の出力パルスをカウントする。デコーダ９６は、パルスカウンタ９５の値が所定値となってから次にリセットされるまでＨレベルの信号、すなわち、窓信号ＷＩＮＤＯＷを出力する。

図８は、検出信号ＢＥＭＦ、分割周期タイマ９４の出力パルスおよび窓信号ＷＩＮＤＯＷの関係を示す。分割周期タイマ９４の出力パルスは、検出信号ＢＥＭＦの１周期を８等分したときの各位相に相当する。パルスカウンタ９５の初期値が０であるとすると、デコーダ９６は、分割周期タイマ９４の値が５から７までの間、窓信号ＷＩＮＤＯＷを出力する。すなわち、窓信号ＷＩＮＤＯＷは、８等分して得られた位相の終わりの３つを合成したものである。

検出信号ＢＥＭＦの分割数は８に限られない。検出信号ＢＥＭＦの１周期をｎ等分してｎ個の位相を生成し、そのうちの終わりのｍ個の位相を合成して窓信号ＷＩＮＤＯＷを生成することができる。

以上、本実施形態によると、モータの全巻線に対して電流を流さない期間（全相非通電期間）を設けることによって、微小な電流を制御することなくトルクを平均的に下げてモータを低回転域で安定的に駆動することができる。しかも、全相非通電期間に逆起電圧のゼロクロスを検出するため、ノイズの影響を受けることなくより正確にゼロクロスを検出することができ、モータをより安定的に低速回転駆動することができる。

なお、窓信号ＷＩＮＤＯＷの出力期間をトルク指令ＴＲＱに応じて変化させてもよい。図９は、周期検出部９０の構成例を示す。周期計測カウンタ９２はクロック信号ＣＬＫＢのパルスをカウントする。可変周波数クロック生成部９７は、トルク指令ＴＲＱに応じて周波数が変化するクロック信号を生成する。具体的には、トルク指令ＴＲＱが大きいときには周波数を低く、トルク指令ＴＲＱが小さいときには周波数を高くする。分割周期タイマ９４は可変周波数クロック生成部９７の出力パルスをカウントする。この構成によると、トルク指令ＴＲＱが大きいとき窓信号ＷＩＮＯＤＷの出力期間が短くなり、トルク指令ＴＲＱが小さいとき窓信号ＷＩＮＤＯＷの出力期間が長くなる。これにより、トルク指令ＴＲＱが小さいほど全相非通電期間が長くなり、より効果的にトルクを下げることができる。

また、通電停止部３０を電源Ｖｍと電流出力部１０との間に設けて電流出力部１０から電源Ｖｍを切断するようにしてもよい。あるいは、通電停止部３０をトルク指令生成部６０とＰＷＭ生成部２０との間に設けてトルク指令ＴＲＱをハイインピーダンスにするようにしてもよい。あるいは、通電停止部３０をトルク指令生成部６０の前段に設けて外部入力指令ＥＣをハイインピーダンスにするようにしてもよい。あるいは、通電停止部３０を通電相切替部８０とＰＷＭ生成部２０との間に設けて通電相信号ＰＨＳ０〜５をハイインピーダンスにするようにしてもよい
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示す。本実施形態に係るモータ駆動装置は、トルク指令ＴＲＱを操作して全相非通電期間を設定するものである。以下、第１の実施形態と異なる点についてのみ説明する。

図１１は、トルク指令ＴＲＱ、通電相信号ＰＨＳ０〜５、窓信号ＷＩＮＤＯＷおよび巻線１１〜１３に流れる電流の関係を示す。トルク指令ＴＲＱは、電気角６０度の周期で増加、減少、基準値一定を規則的に繰り返す。したがって、各巻線の電流はトルク指令ＴＲＱの波形に応じて変化する。窓信号ＷＩＮＤＯＷは電気角１２０度の周期で出力される。窓信号ＷＩＮＤＯＷが出力されているとき、すなわち、窓信号ＷＩＮＤＯＷがＨレベルとなっているとき、ＷＭ制御信号ＣＴＬ０〜５がすべて遮断されてモータ１の全巻線への通電が停止する。

図１２は、ゼロクロス検出部７０Ａの構成例を示す。セレクタ７６は、通電相信号ＰＨＳ０〜５に従って、入力された逆起電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗのいずれか一つを出力する。比較器７７は、セレクタ７６の出力と中性点電圧Ｖｃとを比較して比較結果ＸＮを出力する。微分パルス生成部７５は、窓信号ＷＩＮＤＯＷがＨレベルとなっているとき、比較器７７の出力変化を検出してパルス信号、すなわち、検出信号ＢＥＭＦを出力する。このように各相のゼロクロス検出に一つの比較器７７を共用することで、比較器を各相分も受ける場合と比較して比較器のオフセットばらつきによるゼロクロス検出誤差を低減することができる。

図１３は、ゼロクロス検出部７０Ａに関する各種信号の波形を示す。なお、便宜上、中性点電圧Ｖｃを一定電圧とし、逆起電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗは中性点電圧Ｖｃを中心とした正弦波であるとする。例えば、通電相信号ＰＨＳ１がＨレベルとき、セレクタ７６は逆起電圧Ｖｖを選択し、さらに窓信号ＷＩＮＤＯＷがＨレベルのとき、微分パルス生成部７５は比較結果ＸＮの立ち上がりエッジのタイミングで検出信号ＢＥＭＦを出力する。通電相信号ＰＨＳ３がＨレベルのとき、セレクタ７６は逆起電圧Ｖｗを選択し、さらに窓信号ＷＩＮＤＯＷがＨレベルのとき、微分パルス生成部７５は比較結果ＸＮの立ち上がりエッジのタイミングで検出信号ＢＥＭＦを出力する。すなわち、ゼロクロス検出部７０Ａは、全巻線の逆起電圧について負から正へと変化するときのゼロクロスのすべてを検出する。したがって、電気角１２０度ごとに、すなわち、電気角３６０度区間において検出信号ＢＥＭＦが３回出力される。

図１４は、通電相切替部８０Ａの構成例を示す互いに半周期ずれた関係にある検出信号ＢＥＭＦおよび相切替信号ＰＨＳＣＨＧの論理和を生成するＯＲゲート８３と、ＯＲゲート８３の出力をカウントする６進カウンタ８１と、６進カウンタ８１の出力に基づいて通電相信号ＰＨＳ０〜５を生成するデコーダ８２とで構成することができる。図１５は、検出信号ＢＥＭＦ、相切替信号ＰＨＳＣＨＧおよび通電相信号ＰＨＳ０〜５の関係を示す。検出信号ＢＥＭＦまたは相切替信号ＰＨＳＣＨＧが出力されるごとに通電相信号ＰＨＳ０〜５が順にＨレベルとなる。

図１６は、周期検出部９０Ａの構成例を示す。周期検出部９０Ａは、図７の周期検出部９０における８分周器９１を１６分周器９１Ａに変更し、さらに相検出信号ＰＨＳＣＨＧを生成する微分パルス生成部９８を設けたものである。デコーダ９６Ａは、検出信号ＢＥＭＦの１周期を１６分割して順番にＨレベルとなる分割周期信号Ｄ０〜１５を出力するとともに、分割周期信号Ｄ１３〜１５がＨレベルとなっている間、窓信号ＷＩＮＤＯＷを出力する。微分パルス生成部９８は、デコーダ９６Ａから受けた分割周期信号Ｄ８の立ち上がり変化を検出してパルス信号、すなわち、相切替信号ＰＨＳＣＨＧを出力する。

図１７は、トルク指令生成部９０Ａの構成例を示す。差動増幅器６１は、電流検出信号ＶＣＳと外部入力指令ＥＣとの誤差を増幅する。差動増幅器６１の出力電圧は直列接続された抵抗６２、６３および６４によって分圧される。セレクタ６５は、分割周期信号Ｄ０〜１５に従って、入力された差動増幅器６１の分圧電圧を適宜切り替えてトルク指令ＴＲＱとして出力する。なお、抵抗６２〜６４は必ずしも同じ抵抗値である必要はない。また、直列接続する抵抗は３個に限られない。

図１８は、検出信号ＢＥＭＦ、相切替信号ＰＨＳＣＨＧ、分割周期信号Ｄ０〜１５、窓信号ＷＩＮＤＯＷおよびトルク指令ＴＲＱの関係を示す。分割周期信号Ｄ０、Ｄ４、Ｄ８、Ｄ１２がＨレベルとなっている期間では抵抗６４の電圧がトルク指令ＴＲＱとなり、分割周期信号Ｄ１、Ｄ３、Ｄ９、Ｄ１１がＨレベルとなっている期間では抵抗６３の電圧がトルク指令ＴＲＱとなり、分割周期信号Ｄ２およびＤ１０がＨレベルとなっている期間では抵抗６２の電圧、すなわち、最大値がトルク指令ＴＲＱとなる。そして、分割周期信号Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ１５がＨレベルとなっている期間ではトルク指令ＴＲＱはグランド電位、すなわち、ゼロとなる。したがって、少なくとも窓信号ＷＩＮＤＯＷが出力されている間、トルク指令ＴＲＱはゼロに設定される。

検出信号ＢＥＭＦの分割数は１６に限られない。検出信号ＢＥＭＦの１周期をｎ等分してｎ個の位相を生成し、そのうちの終わりのｍ個の位相を合成して窓信号ＷＩＮＤＯＷを生成することができる。また、分割周期信号Ｄ２〜１０がＨレベルとなっている期間は窓信号ＷＩＮＤＯＷが出力されていないためトルク指令ＴＲＱを最大値にしてもよい。

以上、本実施形態によると、トルク指令を操作して全相非通電期間を設けることによって、低回転域でのモータの安定駆動および逆起電圧のより正確な検出が可能となる。また、トルク指令をゼロに設定する前後でトルク指令を段階的に変化させることで、各巻線への電流供給および停止を滑らかに切り替えることができ、１周期内でのトルク変動を低減して、モータをより安定的に低速回転駆動することができる。

なお、全巻線の逆起電圧について正から負へと変化するときのゼロクロスのすべてを検出するようにしてもよい。さらに、全巻線についてゼロクロスを検出する必要はない。いずれか一つあるいはいずれか２つの巻線の逆起電圧について正から負へと変化するときのゼロクロスまたは負から正へと変化するときのゼロクロスを検出するようにしてもよい。

本発明に係るモータ駆動装置およびモータ駆動方法は、センサレスモータを低回転域で安定的に駆動することができるため、低コスト化や小型化が求められる各種装置に有用である。

３０ 通電停止部
６０Ａ トルク指令生成部
７０ ゼロクロス検出部
７０Ａ ゼロクロス検出部
９０ 周期検出部
９０Ａ 周期検出部

Claims (16)

1. センサレスモータの各巻線への通電をＰＷＭ制御するモータ駆動装置であって、
   前記モータの中性点電圧と少なくとも一つの巻線の逆起電圧とを比較してゼロクロスを検出するごとに第１の信号を出力するゼロクロス検出部と、
   前記第１の信号の周期を検出し、当該周期の終わりの一部期間に第２の信号を出力する周期検出部と、
   少なくとも前記第２の信号が出力されている間、前記モータの全巻線への通電を停止する通電停止部とを備え、
   前記ゼロクロス検出部は、前記第２の信号が出力されている間だけゼロクロスを検出する
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 請求項１のモータ駆動装置において、
   前記通電停止部は、前記第２の信号が出力されている間、前記モータの各巻線への通電をＰＷＭ制御する信号をハイインピーダンスにする
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
3. 請求項１のモータ駆動装置において、
   前記周期検出部は、トルク指令が大きいとき前記第２の信号の出力期間を短く設定し、トルク指令が小さいとき前記第２の信号の出力期間を長く設定する
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
4. センサレスモータの各巻線への通電をＰＷＭ制御するモータ駆動装置であって、
   前記モータの中性点電圧と少なくとも一つの巻線の逆起電圧とを比較してゼロクロスを検出するごとに第１の信号を出力するゼロクロス検出部と、
   前記第１の信号の周期を検出し、当該周期の終わりの一部期間に第２の信号を出力する周期検出部と、
   少なくとも前記第２の信号が出力されている間、前記モータに対するトルク指令をゼロにするトルク指令生成部とを備え、
   前記ゼロクロス検出部は、前記第２の信号が出力されている間だけゼロクロスを検出する
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
5. 請求項４のモータ駆動装置において、
   前記トルク指令生成部は、前記トルク指令を所定値からゼロにおよびその逆に段階的に変化させる
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
6. 請求項１および４のいずれか一つのモータ駆動装置において、
   前記周期検出部は、前記第１の信号の１周期をｎ等分してｎ個の位相を生成し、そのうちの終わりのｍ個の位相を合成して前記第２の信号を生成する
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
7. 請求項１および４のいずれか一つのモータ駆動装置において、
   前記ゼロクロス検出部は、前記逆起電圧が前記中性点電圧を上回ったときおよび下回ったときのいずれか一方をゼロクロスとして検出する
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
8. 請求項７のモータ駆動装置において、
   前記ゼロクロス検出部は、前記中性点電圧と前記モータの特定の一つの巻線の逆起電圧とを比較してゼロクロスを検出する
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
9. センサレスモータの各巻線への通電をＰＷＭ制御するモータ駆動方法であって、
   前記モータの中性点電圧と少なくとも一つの巻線の逆起電圧とを比較してゼロクロスを検出するごとに第１の信号を出力するステップと、
   前記第１の信号の周期を検出し、当該周期の終わりの一部期間に第２の信号を出力するステップと、
   少なくとも前記第２の信号が出力されている間、前記モータの全巻線への通電を停止するステップとを備え、
   前記第２の信号が出力されている間だけゼロクロスを検出する
   ことを特徴とするモータ駆動方法。
10. 請求項９のモータ駆動方法において、
    前記第２の信号が出力されている間、前記モータの各巻線への通電をＰＷＭ制御する信号をハイインピーダンスにする
    ことを特徴とするモータ駆動方法。
11. 請求項９のモータ駆動方法において、
    トルク指令が大きいとき前記第２の信号の出力期間を短く設定し、トルク指令が小さいとき前記第２の信号の出力期間を長く設定する
    ことを特徴とするモータ駆動方法。
12. センサレスモータの各巻線への通電をＰＷＭ制御するモータ駆動方法であって、
    前記モータの中性点電圧と少なくとも一つの巻線の逆起電圧とを比較してゼロクロスを検出するごとに第１の信号を出力するステップと、
    前記第１の信号の周期を検出し、当該周期の終わりの一部期間に第２の信号を出力するステップと、
    少なくとも前記第２の信号が出力されている間、前記モータに対するトルク指令をゼロにするステップとを備え、
    前記第２の信号が出力されている間だけゼロクロスを検出する
    ことを特徴とするモータ駆動方法。
13. 請求項１２のモータ駆動方法において、
    前記トルク指令を所定値からゼロにおよびその逆に段階的に変化させる
    ことを特徴とするモータ駆動方法。
14. 請求項９および１２のいずれか一つのモータ駆動方法において、
    前記第１の信号の１周期をｎ等分してｎ個の位相を生成し、そのうちの終わりのｍ個の位相を合成して前記第２の信号を生成する
    ことを特徴とするモータ駆動方法。
15. 請求項９および１２のいずれか一つのモータ駆動方法において、
    前記逆起電圧が前記中性点電圧を上回ったときおよび下回ったときのいずれか一方をゼロクロスとして検出する
    ことを特徴とするモータ駆動方法。
16. 請求項１５のモータ駆動方法において、
    前記中性点電圧と前記モータの特定の一つの巻線の逆起電圧とを比較してゼロクロスを検出する
    ことを特徴とするモータ駆動方法。

Images