JP2016111912A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホール素子を間欠駆動しても、モータ効率の悪化を防止することができるモータ駆動装置を提供する。【解決手段】ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗに対して駆動電圧を間欠出力して間欠駆動する内部レギュレータ１３と、３相ブラシレスＤＣモータＭの駆動巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷに印加する印加電圧を生成して出力するドライブ回路１１と、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗから出力されるホール電圧がゼロクロスするゼロクロス検出タイミングを検出してホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを生成するホールアンプＡｍｐＵ、ＡｍｐＶ、ＡｍｐＷと、ドライブ回路１１を駆動する回転制御部１２と、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの間欠駆動に起因するゼロクロス検出タイミングの遅れを加味した進角値を生成する進角値生成部１６とを具備し、回転制御部１２は、進角値生成部１６によって生成された進角値に基づいて印加電圧の位相を進めさせる。【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置に関する。

近年、エアコンや空気清浄機等のファンモータとして用いられているブラシレスＤＣモータは、駆動方式のインバータ化による低消費電力化のみならず、ブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置の低消費電力化が求められている。通常動作時において、モータ駆動装置の制御電源の消費電流のうち約７０％程度がホール素子の駆動に用いられている。そこで、ホール素子用の電源をホール電圧のゼロクロス周期より十分短い周期で間欠駆動して消費電流を低減する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６３−３９４８６号公報

しかしながら、従来技術のように、ホール素子用の電源を間欠駆動した場合には、モータ効率が悪化してしまうという問題点があった。図３は、ホール素子用の電源をＤＣ駆動した場合のモータ効率と、ホール素子用の電源を間欠駆動した場合のモータ効率とを比較したグラフであり、縦軸はモータ駆動電流［mA］を、横軸は回転数［rpm］を示している。図３によると、ホール素子用の電源を間欠駆動した場合には、ホール素子用の電源をＤＣ駆動した場合に比べて、モータ駆動電流が大きくなり、モータ効率が悪化していることが分かる。このモータ効率の悪化は、回転数が大きいほど顕著になる。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、ホール素子を間欠駆動しても、モータ効率の悪化を防止することができるモータ駆動装置を提供することにある。

本発明に係るモータ駆動装置は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
本発明のモータ駆動装置は、ロータの位置を検出する位置検出手段として前記ロータの磁極を検出して逆極性で一対のホール電圧を出力するホールセンサが配設されているブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置であって、前記ホールセンサに対して駆動電圧を間欠出力して間欠駆動するホールセンサ用電源と、前記ブラシレスＤＣモータの駆動巻線に印加する印加電圧を生成して出力するドライブ回路と、前記ホールセンサから出力されるホール電圧がゼロクロスするゼロクロス検出タイミングを検出してホール信号を生成するホールアンプと、前記ホールアンプによって生成された前記ホール信号に基づいてロータの回転位置を把握して前記ドライブ回路を駆動する回転制御手段と、前記ホールセンサの間欠駆動に起因する前記ゼロクロス検出タイミングの遅れを加味した進角値を生成する進角値生成手段とを具備し、前記回転制御手段は、前記進角値生成手段によって生成された前記進角値に基づいて前記ドライブ回路から出力される前記印加電圧の位相を補正することを特徴とする。
また、本発明に係るモータ駆動装置は、ロータの位置を検出する位置検出手段として前記ロータの磁極を検出して逆極性で一対のホール電圧を出力するホールセンサが配設されているブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置であって、前記ホールセンサに対して駆動電圧を間欠出力して間欠駆動するホールセンサ用電源と、前記ブラシレスＤＣモータの駆動巻線に印加する印加電圧を生成して出力するドライブ回路と、前記ホールセンサから出力されるホール電圧がゼロクロスするゼロクロス検出タイミングを検出してホール信号を生成するホールアンプと、前記ホールアンプによって生成された前記ホール信号に基づいてロータの回転位置を把握して前記ドライブ回路を駆動する回転制御手段と、入力された前記ホール電圧のゼロクロスタイミングを予測する電気角予測手段と、前記ホールセンサの間欠駆動に起因する前記ゼロクロス検出タイミングの遅れを加味した進角値を生成する進角値生成手段とを具備し、前記ホールセンサ用電源は、前記電気角予測手段による予測結果に基づいて、前記ホール電圧のゼロクロス前からゼロクロスが検出されるまでのゼロクロス直前期間は、前記ゼロクロス直前期間以外の期間に比べて、駆動電圧を間欠出力するデューティー比を大きくさせ、前記進角値生成手段は、前記ゼロクロス直前期間における前記ホールセンサの間欠駆動に起因する前記ゼロクロス検出タイミングの遅れを加味した進角値を生成させ、前記回転制御手段は、前記進角値生成手段によって生成された前記進角値に基づいて前記ドライブ回路から出力される前記印加電圧の位相を補正することを特徴とする。

本発明によれば、ホール素子の間欠駆動によるゼロクロス検出タイミングの遅れに起因する進角遅れを進角制御によって補正することができるため、ホール素子の間欠駆動に起因するゼロクロス検出タイミングの遅れに起因するモータ効率の悪化を防止することができるという効果を奏する。

本発明に係るモータ駆動装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。 間欠駆動時におけるホール信号の遅れを説明するための波形図である。 ホール素子の間欠駆動によるモータ効率の悪化を示す図である。 本発明に係るモータ駆動装置の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。 図４に示す電気角予測部から出力される駆動切り換え信号例を示す波形図である。 図５に示す駆動切り換え信号によるデューティー比の切り換え例を説明するための波形図である。 図５に示す駆動切り換え信号によるデューティー比の切り換え例を説明するための波形図である。 図５に示す駆動切り換え信号による駆動電圧の切り換え例を説明するための波形図である。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、各図において、同一の構成には、同一の符号を付して一部説明を省略している。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態のモータ駆動装置１は、図１を参照すると、ドライブ回路１１と、回転制御部１２と、内部レギュレータ１３と、発振器（ＯＳＣ）１４と、ホールアンプＡｍｐＵ、ＡｍｐＶ、ＡｍｐＷと、回転信号取り込み部１５と、進角値生成部１６とを備えている。

ドライブ回路１１は、主電源ＶＢＢから電力供給を得て、３相ブラシレスＤＣモータＭの駆動巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷにそれぞれ印加する印加電圧ＵＯＵＴ、ＶＯＵＴ、ＷＯＵＴを生成して出力する。ドライブ回路１１は、例えば、トーテムポール型に接続された６個のＮチャネル型ＭＯＳ−ＦＥＴ又はＩＧＢＴで構成されている。

回転制御部１２は、入力されるホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷに基づいてロータの回転位置を把握し、外部の制御部から入力される制御信号Ｖｓｐに基づいてドライブ回路１１を駆動する駆動信号（例えば、ドライブ回路１１の６個のＮチャネル型ＭＯＳ−ＦＥＴをそれぞれ駆動する６個のＰＷＭ信号）を生成する。

内部レギュレータ１３は、制御電源Ｖｃｃから電力供給を得て、モータ駆動装置１の各部に電力を供給する。また、内部レギュレータ１３は、３相ブラシレスＤＣモータＭに例えば電気角１２０°毎に取り付けられているホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗを駆動する駆動電圧ＶＲｅｇ（例えば、５Ｖ）を生成して出力するホールセンサ用電源として機能する。ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗは、３相ブラシレスＤＣモータＭのロータの位置を検出する位置検出手段であり、ロータの磁極を検出して逆極性で一対のホール電圧を出力するホールセンサである。そして、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗから出力されるホール電圧は、３相ブラシレスＤＣモータＭの回転に伴って、抵抗ＲＩと抵抗Ｒ２との分圧を中心にして電気角１８０°毎にゼロクロスする。

内部レギュレータ１３は、発振器（ＯＳＣ）１４から出力されるパルス信号に基づいてホール電圧のゼロクロス周期より十分短い周期で駆動電圧ＶＲｅｇを間欠出力する間欠駆動を行う。なお、駆動電圧ＶＲｅｇの出力端子と接地端子との間に、抵抗ＲＩと、並列接続されたホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗと、抵抗Ｒ２とが接続されている。

ホール素子２Ｕから出力されるホール電圧ＨＵＰ、ＨＵＮはホールアンプＡｍｐＵに、ホール素子２Ｖから出力されるホール電圧ＨＶＰ、ＨＶＮはホールアンプＡｍｐＶに、ホール素子２Ｗから出力されるホール電圧ＨＷＰ、ＨＷＮはホールアンプＡｍｐＷにそれぞれ入力される。

ホールアンプＡｍｐＵは、入力された２つのホール電圧ＨＵＰ、ＨＵＮを比較し、ホール電圧ＨＵＰがホール電圧ＨＵＮよりも高くなると、出力となるホール信号ＨＵをＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り換え、ホール電圧ＨＵＰがホール電圧ＨＵＮ以下になると、出力となるホール信号ＨＵをＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに切り換える。ホールアンプＡｍｐＶ、ＡｍｐＷもホールアンプＡｍｐＵと同様に動作し、ホール信号ＨＶ、ホール信号ＨＷをそれぞれ出力する。

回転信号取り込み部１５は、入力されるホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷに基づいて、例えば電気角６０°毎にＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとが切り換わる回転信号ＦＧを生成し、生成した回転信号ＦＧを外部の制御部に出力する。

進角値生成部１６は、外部の制御部から入力される制御信号Ｖｓｐに基づく進角値を生成して回転制御部１２に出力する。そして、回転制御部１２は、入力された進角値に基づいて印加電圧ＵＯＵＴ、ＶＯＵＴ、ＷＯＵＴの位相を進めることで、巻線電流を進ませ、誘起電圧と巻線電流の位相を合わせる進角補正を行う。なお、進角値生成部１６における進角値の生成は、制御信号Ｖｓｐに限ることなく、モータの特性や回転数、負荷トルク、外部からの指令等に基づいて行うようにしても良い。

図２において、（ａ）はＤＣ駆動時の駆動電圧ＶＲｅｇ、（ｂ）はＤＣ駆動時のホール電圧ＨＵＰ、ＨＵＮ、（ｃ）は間欠駆動時の駆動電圧ＶＲｅｇ、（ｄ）は間欠駆動時のホール電圧ＨＵＰ、ＨＵＮ、（ｅ）は間欠駆動時のホール信号ＨＵがそれぞれ示されている。なお、図２では、駆動電圧ＶＲｅｇの間欠駆動時の周波数を説明のため実際よりも小さく表している。実際の駆動電圧ＶＲｅｇの間欠駆動時の周期は、例えば５０μｓ（周波数は２０ｋＨｚ）であり、ホール電圧ＨＵＰ、ＨＵＮのゼロクロス周期に比べて十分短くなる。ホール電圧ＨＵＰ、ＨＵＮのゼロクロス周期は、３相ブラシレスＤＣモータＭの極数が８極で回転数が１０００ｒｐｍである場合、約７．５ｍｓとなる。

図２（ａ）に示すように、一定の駆動電圧ＶＲｅｇをホール素子２Ｕに印加するＤＣ駆動時には、図２（ｂ）に示すように、連続してホール電圧ＨＵＰ、ＨＵＮが出力されるため、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ３においてホール電圧ＨＵＰ、ＨＵＮのゼロクロスを正確に検出することができる。以下、ホール電圧のゼロクロスが検出されるタイミングをゼロクロス検出タイミングと称す。これに対し、図２（ｃ）に示すように、ホール素子２Ｕに印加する駆動電圧ＶＲｅｇを間欠駆動させた場合には、図２（ｄ）に示すように、ホール電圧ＨＵＰ、ＨＵＮは、ホール素子２Ｕに駆動電圧ＶＲｅｇが印加される期間のみ出力される。従って、時刻ｔ１において、ホール素子２Ｕに駆動電圧ＶＲｅｇが印加されていない場合には、ゼロクロス検出タイミングが次に駆動電圧ＶＲｅｇが印加される時刻ｔ２になってしまう。このホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの間欠駆動によるゼロクロス検出タイミングの遅れは、３相ブラシレスＤＣモータＭにとっては進角遅れとなって現れ、モータ効率の悪化を招いてしまう。

そこで、本実施の形態では、進角値生成部１６において、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの間欠駆動によるゼロクロス検出タイミングの遅れを加味した進角値を生成するように構成されている。すなわち、進角値生成部１６は、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの間欠駆動によるゼロクロス検出タイミングの遅れに起因する進角遅れを補正するホール検出遅れ進角補正値を算出し、算出したホール検出遅れ進角補正値を、制御信号Ｖｓｐに基づいて生成した進角値に加算して出力する。

進角値生成部１６には、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗを間欠駆動する周波数Ｆａ（周期Ｔａ＝１／Ｆａ）が予め設定されている。進角値生成部１６は、入力されるホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷに基づいて電気角１°の時間Ｔｂを計測する。進角値生成部１６に入力されるホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷにおいて、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとが切り換わるタイミングは、ホール電圧のゼロクロスを検出したゼロクロス検出タイミングであり、電気角６０°毎にホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷのいずれかでＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとが切り換わる。進角値生成部１６は、ゼロクロス検出タイミング間（電気角６０°や３６０°）を内蔵クロックによって計測することで、電気角１°の時間Ｔｂを計測することができる。

そして、進角値生成部１６は、駆動電圧ＶＲｅｇが印加されていない時間（例えば周期Ｔａの１／２）を計測した時間Ｔｂで除算することでホール検出遅れ進角補正値を算出する。すなわち、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの間欠駆動によるゼロクロス検出タイミングの遅れの最大値は、例えば周期Ｔａの１／２となる。そこで、進角値生成部１６は、駆動電圧ＶＲｅｇが０Ｖとなる時間に相当する電気角、すなわちゼロクロス検出タイミングの遅れの最大値である周期Ｔａの１／２に相当する電気角に基づきホール検出遅れ進角補正値を算出する。なお、ゼロクロス検出タイミングの遅れは、必ずしも周期Ｔａの１／２となることはなく、０〜周期Ｔａの範囲となる。また、算出したホール検出遅れ進角補正値に、１未満に設定した係数ｋを乗算して出力するようにしても良い。

例えば、モータ回転数＝１０００ｒｐｍ、モータの極数＝８極の場合、電気角１°の時間Ｔｂは、約４１．６μｓとなる。そして、ホールの間欠駆動の周波数Ｆａ＝２０ＫＨｚ（周期Ｔａ＝５０μｓ）の場合、ホール検出遅れ進角補正値は、１．２°となる。

以上説明したように、本実施の形態は、ロータの位置を検出する位置検出手段としてロータの磁極を検出して逆極性で一対のホール電圧を出力するホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗが配設されている３相ブラシレスＤＣモータＭを駆動するモータ駆動装置１であって、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗに対して駆動電圧を間欠出力して間欠駆動するホールセンサ用電源として機能する内部レギュレータ１３と、３相ブラシレスＤＣモータＭの駆動巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷに印加する印加電圧を生成して出力するドライブ回路１１と、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗから出力されるホール電圧がゼロクロスするゼロクロス検出タイミングを検出してホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを生成するホールアンプＡｍｐＵ、ＡｍｐＶ、ＡｍｐＷと、ホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷに基づいてロータの回転位置を把握してドライブ回路１１を駆動する回転制御部１２と、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの間欠駆動に起因するゼロクロス検出タイミングの遅れを加味した進角値を生成する進角値生成部１６とを具備し、回転制御部１２は、進角値生成部１６によって生成された進角値に基づいてドライブ回路１１から出力される印加電圧の位相を補正する。印加電圧の位相を補正は、進角値に基づいて位相を進めさせても良く、進角値に基づいて位相を遅れさせても良い。
この構成により、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの間欠駆動によるゼロクロス検出タイミングの遅れに起因する進角遅れを進角制御によって補正することができるため、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの間欠駆動に起因するゼロクロス検出タイミングの遅れに起因するモータ効率の悪化を防止することができる。

さらに、本実施の形態において、進角値生成部１６は、ゼロクロス検出タイミングの遅れに起因する進角遅れを補正するホール検出遅れ進角補正値を算出し、算出したホール検出遅れ進角補正値を加算した進角値を生成する。
この構成により、算出したホール検出遅れ進角補正値によって、ゼロクロス検出タイミングの遅れに起因する進角遅れを対象として補正することができ、進角制御をより正確に行うことができる。

さらに、本実施の形態において、進角値生成部１６は、ホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷとホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗを間欠駆動する周期Ｔａとに基づいてホール検出遅れ進角補正値を算出する。
この構成により、ホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷによって回転数に応じたホール検出遅れ進角補正値を算出することができる。すなわち、ゼロクロス検出タイミングの遅れに起因する進角遅れは、回転数が大きくなるほど大きくなるが、回転数に応じたホール検出遅れ進角補正値を算出することで、回転数によって異なる進角遅れを適切に補正することができる。

さらに、本実施の形態において、進角値生成部１６は、ホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷに基づいて電気角１°の時間Ｔｂを計測し、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗを間欠駆動する周期Ｔａの１／２に相当する電気角を算出することでホール検出遅れ進角補正値を算出する。
この構成により、ゼロクロス検出タイミングの遅れに起因する進角遅れの最大値に基づいて、進角遅れを適切に補正することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態のモータ駆動装置１ａは、図４を参照すると、内部レギュレータ１３ａと、進角値生成部１６ａと、電気角予測部１７と、ＰＷＭ制御部１８とが、第１の実施の形態のモータ駆動装置１と異なっている。
電気角予測部１７は、３相ブラシレスＤＣモータＭが一定の回転数で回っているものと仮定して、ホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷに基づいて、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗのそれぞれから出力されるホール電圧のゼロクロスタイミングをそれぞれ予測する。そして、電気角予測部１７は、ホール電圧がゼロクロスする前のタイミングで、駆動切り換え信号ＶｄをＨｉｇｈレベルに切り換え、ホール電圧のゼロクロスを検出すると、駆動切り換え信号ＶｄをＬｏｗレベルに切り換える。なお、電気角予測部１７に回転数を指示する外部からの制御信号Ｖｓｐを入力し、入力されたホール電圧のゼロクロスが検出されたゼロクロス検出タイミングと、制御信号Ｖｓｐとに基づいて、ホール電圧のゼロクロス前のタイミングを予測するようにしても良い。回転制御部１２は、制御信号Ｖｓｐによる指示に基づき駆動信号のデューティーを変調し、ドライブ回路１１を駆動する。ドライブ回路１１は、駆動信号に基づき３相ブラシレスＤＣモータＭの回転数を制御する。

図５には、電気角予測部１７に入力されるホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷが示されている。ホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷにおいて、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとが切り換わるタイミングは、ホール電圧のゼロクロスを検出したゼロクロス検出タイミングであり、電気角６０°毎にホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷのいずれかでＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとが切り換わる。電気角予測部１７は、まず、ゼロクロス検出タイミング間（例えば時刻ｔａ〜ｔｂや時刻ｔａ〜ｔｄ等）を内蔵クロックによって計測することで、ホール電圧のゼロクロス周期Ｔ１、すなわち３相ブラシレスＤＣモータＭが電気角６０°分回転する時間Ｔ１を算出する。

電気角予測部１７は、算出したゼロクロス周期Ｔ１に基づき、ゼロクロス検出タイミングからゼロクロス周期Ｔ１が経過する前のタイミングで駆動切り換え信号ＶｄをＨｉｇｈレベルに切り換える。例えば、電気角予測部１７は、図５に示すように、ゼロクロス周期Ｔ１よりも電気角で１０°前の駆動切り換え時間Ｔ２（Ｔ２＝Ｔ１＊５０／６０）を算出し、ゼロクロス検出タイミングから駆動切り換え時間Ｔ２後に、駆動切り換え信号ＶｄをＨｉｇｈレベルに切り換える。例えば、３相ブラシレスＤＣモータＭの極数が８極で回転数が１０００ｒｐｍである場合、ゼロクロス検出タイミングから約６．２５ｍｓ（７．５ｍｓ＊５０／６０）後に、駆動切り換え信号ＶｄをＨｉｇｈレベルに切り換える。

本実施の形態では、間欠駆動からＤＣ駆動に切り換えるタイミングを予測されるゼロクロスタイミングの電気角で１０°前に設定した。この電気角の値は、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの取り付け誤差や制御信号Ｖｓｐに基づく回転数の変更に伴うゼロクロス検出タイミングのズレを考慮して適宜設定することができる。

ＰＷＭ制御部１８は、発振器（ＯＳＣ）１４から一定間隔で出力されるパルスを周期とするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成する。なお、発振器（ＯＳＣ）１４から出力されるパルスの周期は、ホール電圧のゼロクロス周期より十分短い周期に設定されている。そして、内部レギュレータ１３ａは、ＰＷＭ制御部１８によって生成されるＰＷＭ信号に基づき、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈレベル時に駆動電圧ＶＲｅｇを出力し、ＰＷＭ信号がＬｏｗレベル時に駆動電圧ＶＲｅｇの出力を停止する。これにより、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗは、ＰＷＭ制御部１８によって生成されるＰＷＭ信号に基づいてホール電圧のゼロクロス周期より十分短い周期で間欠駆動される。

ＰＷＭ制御部１８は、電気角予測部１７から出力される駆動切り換え信号Ｖｄに応じて、生成するＰＷＭ信号のデューティー比を変更させる。ＰＷＭ制御部１８は、図６に示すように、駆動切り換え信号ＶｄがＨｉｇｈレベルである場合、駆動切り換え信号ＶｄがＬｏｗレベルである場合に比べて、ＰＷＭ信号のデューティー比を大きくする。これにより、ホール電圧のゼロクロス前からゼロクロスが検出されるまでのゼロクロス直前期間では、駆動電圧ＶＲｅｇの出力を停止する期間が短くなる。

ＰＷＭ制御部１８で生成されるＰＷＭ信号は、進角値生成部１６ａにも入力される。進角値生成部１６ａは、ゼロクロス直前期間の駆動電圧ＶＲｅｇが印加されていない時間を、計測した時間Ｔｂで除算することでホール検出遅れ進角補正値を算出する。ゼロクロス直前期間では、ゼロクロス直前期間以外の期間に比べて、駆動電圧ＶＲｅｇが印加されていない時間が短くなる。従って、進角値生成部１６ａで算出されるホール検出遅れ進角補正値も小さい値となる。これにより、ゼロクロスを検出する際の誤差は小さくなり、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの間欠駆動に起因するゼロクロス検出タイミングの遅れに起因するモータ効率の悪化をより効果的に防止することができる。

図７には、駆動切り換え信号ＶｄがＬｏｗレベルである場合、ＰＷＭ信号のデューティー比を０％とした例が示されている。この場合、ゼロクロス直前期間以外の期間において、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗは、駆動電圧ＶＲｅｇが印加されない停止状態となり、消費電力をさらに低減することができる。

さらに、内部レギュレータ１３ａに電気角予測部１７からの駆動切り換え信号Ｖｄを入力し、図８に示すように、ゼロクロス直前期間以外の期間（駆動切り換え信号ＶｄがＬｏｗレベルの期間）は、ゼロクロス直前期間（駆動切り換え信号ＶｄがＨｉｇｈレベルの期間）に比べて、駆動電圧を低くさせるようにしても良い。すなわち、駆動電圧を低くした場合には、ホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの出力レベルが低くなるため、ノイズ等の影響で誤検出の虞が高くなるが、ゼロクロス直前期間以外の期間では、多少の誤検出は許容される。従って、ゼロクロス直前期間以外の期間は、駆動電圧を低くすることで、消費電力をさらに低減することができる。

以上説明したように、本実施の形態は、ロータの位置を検出する位置検出手段としてロータの磁極を検出して逆極性で一対のホール電圧を出力するホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗが配設されている３相ブラシレスＤＣモータＭを駆動するモータ駆動装置１であって、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗに対して駆動電圧を間欠出力して間欠駆動するホールセンサ用電源として機能する内部レギュレータ１３ａと、３相ブラシレスＤＣモータＭの駆動巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷに印加する印加電圧を生成して出力するドライブ回路１１と、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗから出力されるホール電圧がゼロクロスするゼロクロス検出タイミングを検出してホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを生成するホールアンプＡｍｐＵ、ＡｍｐＶ、ＡｍｐＷと、ホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷに基づいてロータの回転位置を把握してドライブ回路１１を駆動する回転制御部１２と、入力されたホール電圧のゼロクロスタイミングを予測する電気角予測部１７と、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの間欠駆動に起因するゼロクロス検出タイミングの遅れを加味した進角値を生成する進角値生成部１６ａと、を具備し、内部レギュレータ１３ａは、電気角予測部１７による予測結果に基づいて、ホール電圧のゼロクロス前からゼロクロスが検出されるまでのゼロクロス直前期間は、ゼロクロス直前期間以外の期間に比べて、駆動電圧ＶＲｅｇを間欠出力するデューティー比を大きくさせ、進角値生成部１６ａは、ゼロクロス直前期間におけるホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの間欠駆動に起因するゼロクロス検出タイミングの遅れを加味した進角値を生成させ、回転制御部１２は、進角値生成部１６ａによって生成された進角値に基づいてドライブ回路１１から出力される印加電圧の位相を補正する。
この構成により、ゼロクロスを検出する際の誤差は小さくなり、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの間欠駆動に起因するゼロクロス検出タイミングの遅れに起因するモータ効率の悪化をより効果的に防止することができる。

さらに、本実施の形態において、内部レギュレータ１３ａは、ゼロクロス直前期間以外の期間において、デューティー比を０パーセントとし、ホール素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗに対する駆動電圧ＶＲｅｇの出力を停止させる。
この構成により、消費電力をさらに低減することができる。

さらに、本実施の形態において、内部レギュレータ１３ａ、ゼロクロス直前期間以外の期間において、ゼロクロス直前期間に比べて、駆動電圧ＶＲｅｇを低くさせる。
この構成により、消費電力をさらに低減することができる。

さらに、本実施の形態において、電気角予測部１７は、入力されたホール電圧のゼロクロスが検出されたゼロクロス検出タイミング間を計測し、当該計測結果に基づいて、ホール電圧のゼロクロス前のタイミングを予測する。
この構成により、ゼロクロス検出タイミング間の計測によって精度良くゼロクロスタイミングを予測することができる。

さらに、本実施の形態において、電気角予測部１７は、入力されたホール電圧のゼロクロスが検出されたゼロクロス検出タイミングと、回転数を指示する外部からの制御信号Ｖｓｐとに基づいて、ホール電圧のゼロクロス前のタイミングを予測する。
この構成により、制御信号Ｖｓｐによって簡単にゼロクロスタイミングを予測することができる。

以上の実施の形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
例えば、ホールセンサとしてホール素子２Ｕ、２Ｖ、２ＷをホールＩＣに置き換えても良く、複数のホールセンサは直列接続されても良い。
また、ホールセンサ用電源は、定電流源及び定電圧源のいずれでも良く、ホールセンサ用電源の構成に合わせて抵抗Ｒ１、Ｒ２を設けなくても良い。
また、ゼロクロス検出タイミング間を計測するために、内蔵クロックに限らず外部クロック或いはコンデンサの充放電等を利用しても良い。

１、１ａ モータ駆動装置
２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ ホール素子
１１ ドライブ回路
１２ 回転制御部
１３、１３ａ 内部レギュレータ
１４ 発振器（ＯＳＣ）
１５ 回転信号取り込み部
１６、１６ａ 進角値生成部
１７ 電気角予測部
１８ ＰＷＭ制御部
ＡｍｐＵ、ＡｍｐＶ、ＡｍｐＷ ホールアンプ
ＬＵ、ＬＶ、ＬＷ 駆動巻線
Ｍ ３相ブラシレスＤＣモータ
ＶＢＢ 主電源
Ｖｃｃ 制御電源

Claims (9)

1. ロータの位置を検出する位置検出手段として前記ロータの磁極を検出して逆極性で一対のホール電圧を出力するホールセンサが配設されているブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置であって、
   前記ホールセンサに対して駆動電圧を間欠出力して間欠駆動するホールセンサ用電源と、
   前記ブラシレスＤＣモータの駆動巻線に印加する印加電圧を生成して出力するドライブ回路と、
   前記ホールセンサから出力されるホール電圧がゼロクロスするゼロクロス検出タイミングを検出してホール信号を生成するホールアンプと、
   前記ホールアンプによって生成された前記ホール信号に基づいてロータの回転位置を把握して前記ドライブ回路を駆動する回転制御手段と、
   前記ホールセンサの間欠駆動に起因する前記ゼロクロス検出タイミングの遅れを加味した進角値を生成する進角値生成手段とを具備し、
   前記回転制御手段は、前記進角値生成手段によって生成された前記進角値に基づいて前記ドライブ回路から出力される前記印加電圧の位相を補正することを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記進角値生成手段は、前記ゼロクロス検出タイミングの遅れに起因する進角遅れを補正するホール検出遅れ進角補正値を算出し、算出した前記ホール検出遅れ進角補正値を加算した前記進角値を生成することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
3. 前記進角値生成手段は、前記ホール信号と前記ホールセンサを間欠駆動する周期とに基づいて前記ホール検出遅れ進角補正値を算出することを特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置。
4. 前記進角値生成手段は、前記駆動電圧が０Ｖとなる時間に相当する電気角に基づいて前記ホール検出遅れ進角補正値を算出することを特徴とする請求項３記載のモータ駆動装置。
5. ロータの位置を検出する位置検出手段として前記ロータの磁極を検出して逆極性で一対のホール電圧を出力するホールセンサが配設されているブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置であって、
   前記ホールセンサに対して駆動電圧を間欠出力して間欠駆動するホールセンサ用電源と、
   前記ブラシレスＤＣモータの駆動巻線に印加する印加電圧を生成して出力するドライブ回路と、
   前記ホールセンサから出力されるホール電圧がゼロクロスするゼロクロス検出タイミングを検出してホール信号を生成するホールアンプと、
   前記ホールアンプによって生成された前記ホール信号に基づいてロータの回転位置を把握して前記ドライブ回路を駆動する回転制御手段と、
   入力された前記ホール電圧のゼロクロスタイミングを予測する電気角予測手段と、
   前記ホールセンサの間欠駆動に起因する前記ゼロクロス検出タイミングの遅れを加味した進角値を生成する進角値生成手段とを具備し、
   前記ホールセンサ用電源は、前記電気角予測手段による予測結果に基づいて、前記ホール電圧のゼロクロス前からゼロクロスが検出されるまでのゼロクロス直前期間は、前記ゼロクロス直前期間以外の期間に比べて、駆動電圧を間欠出力するデューティー比を大きくさせ、
   前記進角値生成手段は、前記ゼロクロス直前期間における前記ホールセンサの間欠駆動に起因する前記ゼロクロス検出タイミングの遅れを加味した進角値を生成させ、
   前記回転制御手段は、前記進角値生成手段によって生成された前記進角値に基づいて前記ドライブ回路から出力される前記印加電圧の位相を補正することを特徴とするモータ駆動装置。
6. 前記ホールセンサ用電源は、前記ゼロクロス直前期間以外の期間において、前記デューティー比を０パーセントとし、前記ホールセンサに対する駆動電圧の出力を停止させることを特徴とする請求項５記載のモータ駆動装置。
7. 前記ホールセンサ用電源は、前記ゼロクロス直前期間以外の期間において、前記ゼロクロス直前期間に比べて、駆動電圧を低くさせることを特徴とする請求項５又は６記載のモータ駆動装置。
8. 前記電気角予測手段は、入力された前記ホール電圧のゼロクロスが検出されたゼロクロス検出タイミング間を計測し、当該計測結果に基づいて、前記ホール電圧のゼロクロス前のタイミングを予測することを特徴とする請求項５乃至７いずれかに記載のモータ駆動装置。
9. 前記電気角予測手段は、入力された前記ホール電圧のゼロクロスが検出されたゼロクロス検出タイミングと、回転数を指示する外部からの制御信号とに基づいて、前記ホール電圧のゼロクロス前のタイミングを予測することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のモータ駆動装置。

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