JP2016501509A5 - - Google Patents

Description

[0016]上記方法のいくつかの実施形態では、電動機の位相が終了するときにおけるパルス幅変調駆動信号がアサートされることの発生を少なくすることによって不完全パルスの発生を少なくする値に、周波数は設定される。

[0094]ＯＲゲート２５１および２５３はリセット信号２１７を受け取るように結合されており、したがって電動機状態セレクタ２１６は、リセット信号２１７をアサートすることによってサブ回路２１２をリセット状態に置くことができる。ＸＯＲゲート２６０は、ＰＷＭ信号２３８と２５６とを結合して出力信号２１０を生成することができる。

[0095]動作中、ＦＥＴ２３０のゲートを制御することにより、比較器２４０および２４２ならびにフリップフロップ２４４は、発振器を生成するように作用することができる。例えばコンデンサ２２８を充電する場合、ＦＥＴ２３０は開かれることになる。コンデンサ２２８の両端間の電圧が高電圧閾値２４８より高くなると、比較器２４２は、フリップフロップ２４４に供給されるその出力をアサートすることになる。これは、ＦＥＴ２３０が閉じるよう、フリップフロップ２４４に引き続いてその出力をトグルさせることができる。

[0096]ＦＥＴ２３０が閉じると、コンデンサ２２８は放電を開始し、信号２３２の電圧レベルが降下する。この電圧２３２が低電圧閾値２４６未満に降下すると、比較器２４０はその出力をアサートすることになる。これは、フリップフロップ２４４にもう一度その出力をトグルさせてスイッチ２３０を閉じることができ、それによりコンデンサ２２８はもう一度充電を開始することができる。このサイクルは、サブ回路２１２はリセット状態にない場合は、いつでも継続することができる。

[00101]したがって電流制御モジュール２５０は、ＰＷＭ駆動信号２３８の周波数が電動機１４の位相の周波数に対応するか、または電動機１４の位相の周波数に基づくよう、ＰＷＭ駆動信号２３８の周波数を修正することができる。例えば電流制御モジュール２５０は、ＰＷＭ駆動信号２３８の周期の継続期間が電動機の位相の周期の継続期間の倍数になるよう、すなわち電動機の単一の位相の間に多重ＰＷＭパルスが生じるよう、ＰＷＭ駆動信号２３８の周波数を修正することができる。様々な実施形態では、出力信号２３８上で生じるＰＷＭパルスの数は、電動機１４のすべての位相に対して、１つ、２つ、３つ、４つまたは５つのパルスにすることができる。他の実施形態では、電動機位相毎のＰＷＭパルスの数は、任意の所望の数にすることができる。

[00106]リセット信号２１７は、電動機１４の位相に対応させることができる。言い換えると、リセット信号２１７のアサートが解除されると、時間Ｔ０で電動機１４の特定の位相を開始することができ、また、リセット信号２１７がアサートされると、時間Ｔ５で終了することができる。図３Ａに示されているように、時間Ｔ５でリセット信号２１７をアサートする際に、出力信号２３８はパルスの中間に存在していない。これは、グラフ３００が時間Ｔ５でＰＷＭ駆動信号２３８上のパルスをトリガしないようにコンデンサ２２８の充電および放電速度を設定することによって、すなわちグラフ３００が立ち上がり、かつ、立ち下がる速さの程度を制御することによって達成することができる。上で言及したように、コンデンサ２２８の充電および放電速度は、電流制御モジュール２５０によって制御することができる。

[00107]電動機１４の位相の継続期間に対応するようにグラフ３００の周波数を設定すると、ＰＷＭ駆動信号２３８上の不完全パルス（すなわち短パルス）の発生を少なくするように作用することができる。例えばＰＷＭ駆動信号２３８上のパルスの間にリセット信号２１７がアサートされると、リセット信号２１７は、パルスに直ちにアサートを解除させることができ、したがってパルスの長さを短くすることができる。不完全パルスは、それが電動機１４へ流れると電動機ジッタの原因になることがあるため、多くの実例において不完全パルスは望ましくない。リセット信号２１７がアサートされるとパルスが生じないよう、電動機１４の位相に対応するように制御信号２３２の周波数を設定することにより、ＰＷＭ駆動信号２３８上の不完全パルスの発生を少なくすることができる。

[00111]図３Ａのリセット信号２１７および２１８は、電動機１４の位相を表すことができる。例えばリセット信号２１７（グラフ３０２）のアサートが解除されているＴ０とＴ５の間の時間は、電動機１４の第１の位相を表すことができ、また、リセット信号２１８のアサートが解除されている（グラフ３０６）Ｔ５とＴ６の間の時間は、電動機１４の第２の位相を表すことができる。リセット信号２１８がもう一度アサートされ、かつ、リセット信号２１７のアサートがもう一度解除されるＴ６とＴ７の間の時間は、電動機１４の第３の位相を表すことができる。一実施形態では、電動機１４は、電動機１４が回転すると繰り返すことができる、１つ、２つ、３つ、４つ、６つ、８つまたは任意の数の位相を有することができる。

[00128]上で説明したように、ＰＷＭ出力信号上の不完全パルスの発生を少なくするために、リセット信号がアサートされている間、または電動機１４の位相が変化している時間ポイントでは、パルスが生じないようにパルスの周波数を設定することができる。上で説明したように周波数を制御し、また、短パルスの発生を少なくすることにより、電動機ジッタを少なくすることができる。例えば従来の電動機ドライバは、高精度電動機を制御する場合、３％〜６％の電動機ジッタをもたらすことがある。しかしながら本発明の実施形態を使用することにより、高精度電動機を制御する場合の電動機ジッタを、３％以下、２％以下、１％以下、等々に少なくすることができる。本発明の実施形態は、他のタイプの電動機（例えば非精度電動機）と共に使用される場合も同じく電動機ジッタを少なくすることができる。

Claims (22)

1. 電動機を駆動する方法であって、
   電動機への電力を制御するために前記電動機に対するパルス幅変調駆動信号を生成するステップと、
   前記パルス幅変調駆動信号の周波数を制御するための制御信号を生成するステップと、
   前記電動機の速度を監視するステップと、
   前記電動機の速度に基づいて前記制御信号を調整するステップであって、それにより前記パルス幅変調駆動信号の周波数を前記電動機の位相の継続期間に関連する値に設定し、延いては前記駆動信号上の不完全パルスの発生を少なくするステップと、
   前記制御信号が閾値を横切ると、前記パルス幅変調駆動信号をトグルすることによってパルス幅変調駆動信号上にパルスを生成するステップをと、
   前記電動機が位相を変える毎にサブ回路を交互に切り換えることによって、２つ以上のサブ回路によって交互にパルスを生成するステップと、
   を含む方法。
2. 前記パルスの幅を制御するために前記閾値が可変閾値である、請求項１に記載の方法。
3. 個々の前記電動機の位相の間、２個から６個のパルスを前記パルス幅変調駆動信号上に生成することになる値に前記パルスの周波数を設定するステップをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記電動機の位相が終了するときにおける前記パルス幅変調駆動信号がアサートされることの発生を少なくすることによって、不完全パルスの発生を少なくする値に、前記周波数は設定される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記パルス幅変調駆動信号上にパルスを生成するための１つまたは複数の追加制御信号を生成するステップと、
   前記電動機の位相が変化すると、前記パルス幅変調駆動信号上に前記パルスを生成するために使用される制御信号を交互に切り換えるステップと
   をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記周波数を設定するステップが、電流がコンデンサを充電する速度を制御するステップを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記周波数を設定するステップが、前記制御信号が立ち上がり、かつ、立ち下がる速度を制御するために、１つまたは複数のコンデンサを前記制御信号に選択的に結合するステップを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記電動機の位相の継続期間を監視するステップが、前記電動機からの逆ＥＭＦ信号、磁界センサからの信号およびレゾルバからの信号のうちの１つから整流信号を受け取るステップを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記磁界センサが、
   ホール効果素子
   磁気抵抗素子
   磁気トランジスタ
   のうちの１つまたは複数を備える、請求項８に記載の方法。
10. 前記制御信号が三角波信号である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 電動機を駆動するための装置であって、
    制御信号に応答してパルス幅変調駆動信号上にパルスを生成するように構成された駆動信号発生回路と、
    前記電動機から整流信号を受け取り、かつ、前記電動機の速度を監視するように結合された検出回路と、
    前記パルス幅変調駆動信号の周波数が前記電動機の位相の継続期間に関連し、それにより前記パルス幅変調駆動信号上の不完全パルスの発生が少なくなるよう、前記監視された電動機の速度に応答して前記制御信号を動的に生成するように構成された制御信号発生回路と、
    を備える装置において、
    前記制御信号発生回路は、前記パルス幅変調駆動信号を生成する２つ以上のサブ回路を含み、前記電動機が位相を変える毎にサブ回路を交互に切り換えることによって、２つ以上のサブ回路によって交互にパルスを生成するように構成されており、
    前記駆動信号発生回路が、前記制御信号が閾値を横切ると、前記パルス幅変調駆動信号をトグルすることによって前記パルス幅変調駆動信号上に前記パルスを生成する、
    装置。
12. 前記閾値が前記パルス幅変調駆動信号上のパルスの幅を制御するための可変閾値である、請求項１１に記載の装置。
13. 前記制御信号発生回路が、前記駆動信号上の不完全パルスの発生を少なくすることによって電動機ジッタを少なくする値に前記パルス幅変調駆動信号の周波数を設定するように構成される、請求項１１又は１２に記載の装置。
14. 前記制御信号発生回路が、前記電動機の位相が変化するときの前記パルス幅変調駆動信号上でのパルスの発生を少なくするように、前記電動機の位相の継続期間に対応した値に前記パルスの周波数を設定するように構成される、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記制御信号発生回路が、前記電動機の位相の継続期間の間に前記パルス幅変調駆動信号上に所定の数のパルスが生じるよう、前記パルス幅変調駆動信号の周波数を動的に設定するように構成される、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記パルス幅変調駆動信号上に前記パルスを生成するための１つまたは複数の追加ＰＷＭ発生器回路
    をさらに備え、前記制御信号発生回路が、前記パルス幅変調駆動信号を生成するために使用される制御信号を交互に切り換えるように構成される、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記パルス幅変調駆動信号を生成するために使用されていない前記制御信号をリセット状態に保持するように構成された切換え回路をさらに備える、請求項１６に記載の装置。
18. 前記制御信号発生回路が、電流がコンデンサを充電する速度を制御することによって前記周波数を設定するように構成される、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記制御信号発生回路が、前記コンデンサに流入し、かつ、前記コンデンサから流出する電流の量を調整することによって前記周波数を設定するように構成される、請求項１８に記載の装置。
20. 前記整流信号が、
    前記電動機からの逆ＥＭＦ信号
    磁界センサによって生成される信号
    レゾルバによって生成される信号
    のうちの１つである、請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 前記磁界センサが、
    ホール効果素子
    磁気抵抗素子
    磁気トランジスタ
    のうちの１つまたは複数を備える、請求項２０に記載の装置。
22. 前記制御信号が、三角波、ランプ信号および計算された信号のうちの１つである、請求項１１〜２１のいずれか一項に記載の装置。