JP2018019513A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＤＣブラシレスモータの回転速度に応じて最適な進角を設定することができる安価なモータ制御装置を提供すること。【解決手段】 モータ制御装置１は、ＤＣブラシレスモータ１００の誘起電圧を検出する誘起電圧検出部４４と、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度を表す周波数のパルス信号を生成するパルス信号生成装置４５と、上記パルス信号の周波数に相関するアナログ電圧値Ｖ１を出力するＦＶ変換装置４６と、アナログ電圧値Ｖ１を入力するとともに入力したアナログ電圧値Ｖ１の大きさをそれぞれ大きさの異なる閾値と比較する複数の比較装置と、複数の比較装置による比較結果に基づいて進角制御信号である中間電圧Ｖｓを生成する進角制御信号生成部５３と、進角制御信号生成部５３により生成された進角制御信号（中間電圧Ｖｓ）に基づいて目標進角値θ＊を設定する進角設定部４７と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

インバータの作動によりＤＣブラシレスモータを駆動すると、ＤＣブラシレスモータに備えられるコイルに誘起電圧が発生する。この誘起電圧の位相と同じ位相でＤＣブラシレスモータに電圧を印加すると、コイルのインダクタンス成分によって、コイルに流れる巻線電流の位相が誘起電圧の位相に対して遅れる。誘起電圧の位相と巻線電流の位相がずれた状態でＤＣブラシレスモータを駆動させた場合、ＤＣブラシレスモータの効率が低下する。従って、一般的には、ＤＣブラシレスモータを駆動させる際に、誘起電圧の位相と巻線電流の位相とを合わせるための進角制御が実行される。

誘起電圧の位相に対する巻線電流の位相の進角の最適値は、モータの回転速度等のモータの特性に依存して様々に変化する。従って、ある特定の回転速度であるときに進角を最適値に設定しても、回転速度が変動すると、効率は低下する。

特許文献１は、電動機の所望の速度を表すベクトル量を受信し、受信したベクトル量に基づいて複数の制御信号を出力して、電動機の回転速度を調整する変調器を具備するモータ制御装置を開示する。変調器が受信するベクトル量には、複素電圧空間ベクトルの大きさ及び角度が含まれる。そして、変調器は、電動機の巻線電流値をセンシングするとともに、複素電圧空間ベクトルの大きさを調整するように構成された１つ又は複数のフィードバックループ制御を実行する。これにより、電動機の回転速度の全範囲にわたる効率が高められるような進角制御が実現される。

特開２０１５−１９５６２号公報

（発明が解決しようとする課題）
特許文献１に記載の進角制御を実行するためには、ベクトル演算に必要なクラーク変換モジュール、デカルト座標から極座標への変換モジュールを必要とする。そのため制御構成が複雑化し、また、複数の複雑な演算処理が必要である。従って、このようなモータ制御用に専用のマイコンを必要とするため、コストが増加する。

本発明は、ＤＣブラシレスモータの回転速度に応じて最適な進角を設定することができる安価なモータ制御装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）
本発明は、ＤＣブラシレスモータ（１００）を駆動させるための電流をＤＣブラシレスモータに供給するインバータ回路（３）と、ＤＣブラシレスモータの駆動によりＤＣブラシレスモータに備えられるコイルに生じる誘起電圧を検出する誘起電圧検出部（４４）と、ＤＣブラシレスモータの回転速度に相関する周波数のパルス信号を生成するパルス信号生成装置（４５）と、パルス信号生成装置が生成するパルス信号の周波数に相関するアナログ値（Ｖ１）を出力するアナログ値出力装置（４６）と、アナログ値出力装置が出力するアナログ値を入力するとともに入力したアナログ値の大きさをそれぞれ大きさの異なる閾値（Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２）と比較する複数の比較装置（５１，５２）と、複数の比較装置による比較結果に基づいて進角制御信号（Ｖｓ）を生成する進角制御信号生成部（５３）と、を有する進角制御信号生成装置（５）と、進角制御信号生成部により生成された進角制御信号に基づいて、誘起電圧の位相に対するコイルに流れる巻線電流の位相の進角の目標値である目標進角値（θ＊）を設定する進角設定部（４７）と、誘起電圧の位相に対する巻線電流の位相の進角値が目標進角値に近づくように、ＤＣブラシレスモータを駆動させるための駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号をインバータ回路に出力する駆動信号制御部（４３）と、を備える、モータ制御装置（１）を提供する。

本発明に係るモータ制御装置によれば、複数の比較装置は、アナログ値出力装置が出力するアナログ値と大きさの異なる複数の閾値とを比較する。ここで、アナログ値出力装置が出力するアナログ値は、パルス信号生成装置が生成するパルス信号の周波数に相関し、パルス信号生成装置が生成するパルス信号の周波数は、ＤＣブラシレスモータの回転速度に相関する。つまり、アナログ値出力装置が出力するアナログ値は、ＤＣブラシレスモータの回転速度を表す。従って、複数の比較装置がアナログ値と大きさの異なる複数の閾値とを比較することにより、ＤＣブラシレスモータの回転速度が、複数に区分された回転速度領域のいずれに属するかを定めることができる。例えば、複数の比較装置の比較結果から、ＤＣブラシレスモータの回転速度が、低速回転領域、中速回転領域、高速回転領域、のいずれに属するかを定めることができる。また、進角制御信号生成部は、複数の比較装置による比較結果に基づいて、ＤＣブラシレスモータの回転速度が属する回転速度領域を表すような進角制御信号を生成することができる。そして、進角設定部は、生成された進角制御信号に基づいて、それぞれの回転速度領域に最適な目標進角値を設定することができる。こうして設定された目標進角値に基づいて駆動信号制御部が駆動制御信号（例えばＰＷＭ信号）をインバータ回路に出力することにより、それぞれの回転速度領域において最適な進角制御が実行される。

このように、本発明によれば、複数の回転速度領域のそれぞれに応じて最適な進角を設定することができる。加えて、本発明に係る比較装置は、コンパレータや反転回路等のハードウェア構成のみにより構成することができ、さらに、本発明に係る進角制御信号生成部は、スイッチング素子や抵抗素子等のハードウェア構成のみにより構成することができる。従って、ＤＣブラシレスモータの駆動時における進角の設定に特許文献１に示すようなソフトウェア構成を必要としない。よって、本発明によれば、ＤＣブラシレスモータの回転速度に応じて最適な進角を設定することができる安価なモータ制御装置を提供することができる。

本発明において、比較装置は、アナログ値出力装置が出力するアナログ値を第一閾値（Ｖｔｈ１）と比較するとともに比較結果に応じた第一比較信号を出力する第一比較装置（５１）と、アナログ値出力装置が出力するアナログ値を第一閾値よりも大きい第二閾値（Ｖｔｈ２）と比較するとともに比較結果に応じた第二比較信号を出力する第二比較装置（５２）と、を備えるとよい。この場合、進角制御信号生成部は、第一比較信号及び第二比較信号を入力するとともに、第一比較信号及び第二比較信号に基づいて、アナログ値が第一閾値以下である場合に進角制御信号として第一進角制御信号を生成し、アナログ値が第一閾値よりも大きく第二閾値以下である場合に進角制御信号として第二進角制御信号を生成し、アナログ値が第二閾値よりも大きい場合に進角制御信号として第三進角制御信号を生成するように構成されるとよい。

これによれば、第一比較装置の比較結果及び第二比較装置の比較結果から、ＤＣブラシレスモータの回転速度が、第一閾値に対応する回転速度と第二閾値に対応する回転速度によって３段階に区分けされた回転速度領域のいずれに属するかを定めることができる。具体的には、ＤＣブラシレスモータの回転速度が、第一閾値以下のアナログ値により表される回転速度領域、第一閾値よりも大きく第二閾値以下であるアナログ値により表される回転速度領域、第二閾値よりも大きいアナログ値により表される回転速度領域、のいずれに属するかを定めることができる。また、進角制御信号生成部は、アナログ値が第一閾値以下である場合に第一進角制御信号を生成し、アナログ値が第一閾値よりも大きく第二閾値以下である場合に第二進角制御信号を生成し、アナログ値が第二閾値よりも大きい場合に第三進角制御信号を生成する。こうして生成された進角制御信号に基づいて、進角設定部は、それぞれの回転速度領域に最適な目標進角値を設定することができる。

パルス信号生成装置は、ＤＣブラシレスモータの回転速度が高いほど高い周波数、つまり、回転速度に比例した周波数のパルス信号を発生するように構成されるとよい。また、アナログ値出力装置は、パルス信号生成装置が生成するパルス信号の周波数が高いほど高いアナログ電圧値、つまり、パルス信号の周波数に比例した電圧値（Ｖ１）を出力するように構成されるとよい。また、第一比較装置は、アナログ電圧値と、第一閾値に相当する第一閾値電圧（Ｖｔｈ１）とを入力するとともに、アナログ電圧値が第一閾値電圧以下であるときに第一比較信号としてローレベルの電圧信号（Ｌｏ信号）を出力し、アナログ電圧値が第一閾値電圧よりも大きいときに第一比較信号としてハイレベルの電圧信号（Ｈｉ信号）を出力するように構成される第一電圧比較装置（５１）であるとよい。また、第二比較装置は、アナログ電圧値と、第二閾値に相当する第二閾値電圧（Ｖｔｈ２）とを入力するとともに、アナログ電圧値が第二閾値電圧以下であるときに第二比較信号としてハイレベルの電圧信号（Ｈｉ信号）を出力し、アナログ電圧値が第二閾値電圧よりも大きいときに第二比較信号としてローレベルの電圧信号（Ｌｏ信号）を出力するように構成される第二電圧比較装置（５２）であるとよい。そして、進角制御信号生成部は、第一電圧比較装置からローレベルの電圧信号を入力するとともに第二電圧比較装置からハイレベルの電圧信号を入力したときに第一進角制御信号を生成し、第一電圧比較装置及び第二電圧比較装置からハイレベルの電圧信号を入力したときに第二進角制御信号を生成し、第一電圧比較装置からハイレベルの電圧信号を入力するとともに第二電圧比較装置からローレベルの電圧信号を入力したときに第三進角制御信号を生成するように構成されるとよい。

これによれば、第一比較装置の比較結果及び第二比較装置の比較結果から、ＤＣブラシレスモータの回転速度が、アナログ電圧値が第一閾値電圧以下の場合に対応する低速回転領域、アナログ電圧値が第一閾値電圧よりも大きく第二閾値電圧以下である場合に対応する中速回転領域、アナログ電圧値が第二閾値電圧よりも大きい場合に対応する高速回転領域、の３つの速度領域のいずれに属するかを定めることができる。また、信号生成部は、上記のように区分けされた３つの領域に対応する進角制御信号を生成する。こうして生成された進角制御信号に基づいて、進角設定部がそれぞれの速度領域に最適な目標進角値を設定することにより、それぞれの速度領域において最適な進角値でＤＣブラシレスモータを駆動制御することができる。これにより、ＤＣブラシレスモータの効率を高めることができる。

さらにこの場合、第二電圧比較装置は、アナログ電圧値及び第二閾値電圧が入力されるとともに、アナログ電圧値が第二閾値電圧以下であるときにローレベルの電圧信号を出力し、アナログ電圧値が第二閾値電圧よりも大きいときにハイレベルの電圧信号を出力する電圧比較器（５２１）と、電圧比較器が出力する電圧信号を入力するとともに、入力された電圧信号がハイレベルの電圧信号であるときにローレベルの電圧信号を出力し、入力された電圧信号がローレベルの電圧信号であるときにハイレベルの電圧信号を出力する反転回路（５２２）と、を備えるとよい。これによれば、コンパレータ等の電圧比較器と反転回路により、安価に第二電圧比較装置を構成することができる。

また、進角制御信号生成部は、一方端が基準電源（Ｖｃｃ）に接続された高電圧ライン（５３１）と、一方端が接地されたグランドライン（５３２）と、高電圧ラインの途中に介装された第一抵抗素子（５３３）と、グランドラインの途中に介装された第二抵抗素子（５３４）と、高電圧ラインの他方端に接続される第一スイッチング素子（５３５）と、グランドラインの他方端に接続される第二スイッチング素子（５３６）と、第一スイッチング素子と第二スイッチング素子とを接続する中間ライン（５３７）と、を備えるとよい。また、第一スイッチング素子は、第一電圧比較装置がハイレベルの電圧信号を出力したときに高電圧ラインと中間ラインとを導通し、第一電圧比較装置がローレベルの電圧信号を出力したときに高電圧ラインと中間ラインとの導通を遮断するように作動するとよい。また、第二スイッチング素子は、第二電圧比較装置がハイレベルの電圧信号を出力したときに中間ラインとグランドラインとを導通し、第二電圧比較装置がローレベルの電圧信号を出力したときに中間ラインとグランドラインとの導通を遮断するように作動するとよい。そして、中間ラインに印加されている電圧である中間電圧により進角生成信号が構成されるとよい。

これによれば、信号生成装置を、高電圧ライン、グランドライン、第一抵抗素子、第二抵抗素子、第一スイッチング素子、第二スイッチング素子、及び中間ラインにより、安価に構成することができる。

本実施形態に係るモータ制御装置の構成の一例を示す図である。 ＦＶ変換装置に入力されたパルス信号の周波数と、ＦＶ変換装置が出力するアナログ電圧値との関係を示すグラフである。 進角設定部が実行する目標進角設定処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。 変形例に係る進角制御信号生成装置の構成を示す図である。

以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るモータ制御装置の構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置１は、商用電源Ｃから供給される交流電力（商用交流電力）により駆動されるＤＣブラシレスモータ１００を制御する。

このモータ制御装置１は、直流変換器２と、インバータ回路３と、駆動制御部４と、進角制御信号生成装置５とを有する。

直流変換器２は、整流器２１と、平滑コンデンサ２２とを有する。整流器２１は商用電源Ｃに接続され、商用電源Ｃから入力される交流電力を直流電力に整流（全波整流又は半波整流）する。平滑コンデンサ２２は、整流器２１のプラス側出力端子２１ａに接続されたプラスライン２３と整流器２１のマイナス側出力端子２１ｂに接続されたマイナスライン２４とを接続する接続ライン２５に介装されており、整流器２１から出力された直流を平滑化する。

インバータ回路３は、ＤＣブラシレスモータ１００を駆動させるための電流をＤＣブラシレスモータ１００に供給する。インバータ回路３は、直流変換器２に接続される。また、インバータ回路３は、複数のスイッチング素子ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを備える。本実施形態において、これらのスイッチング素子ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）により構成される。インバータ回路３は、スイッチング素子ＵＨとＵＬが直列接続されたＵスイッチ直列回路と、スイッチング素子ＶＨとＶＬが直列接続されたＶスイッチ直列回路と、スイッチング素子ＷＨとＷＬが直列接続されたＷスイッチ直列回路が、並列接続されることにより構成される。スイッチング素子ＵＨ，ＶＨ，ＷＨを構成する各電界効果トランジスタのドレイン側は、直流変換器２の整流器２１のプラス側出力端子２１ａにプラスライン２３を介して接続される。スイッチング素子ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを構成する各電界効果トランジスタのソース側は、直流変換器２の整流器２１のマイナス側出力端子２１ｂにマイナスライン２４を介して接続される。

ＤＣブラシレスモータ１００は、図示しない回転子と、Ｕ相固定子コイルＵ_ｃｏｉｌと、Ｖ相固定子コイルＶ_ｃｏｉｌと、Ｗ相固定子コイルＷ_ｃｏｉｌとを有する三相ブラシレスモータである。各固定子コイルの一端は星型結線され、他端はそれぞれインバータ回路３に接続される。具体的には、Ｕ相固定子コイルＵ_ｃｏｉｌが、インバータ回路３のスイッチング素子ＵＨ（電界効果トランジスタ）のソースとスイッチング素子ＵＬ（電界効果トランジスタ）のドレインとの間を結ぶ配線部分ＵＰに接続され、Ｖ相固定子コイルＶ_ｃｏｉｌが、インバータ回路３のスイッチング素子ＶＨ（電界効果トランジスタ）のソースとスイッチング素子ＶＬ（電界効果トランジスタ）のドレインとの間を結ぶ配線部分ＶＰに接続され、Ｗ相固定子コイルＷ_ｃｏｉｌが、インバータ回路３のスイッチング素子ＷＨ（電界効果トランジスタ）のソースとスイッチング素子ＷＬ（電界効果トランジスタ）のドレインとの間を結ぶ配線部分ＷＰに接続される。

インバータ回路３の各スイッチング素子を構成する電界効果トランジスタのゲートは駆動制御部４に電気的に接続される。駆動制御部４から各スイッチング素子を構成する電界効果トランジスタのゲートに駆動制御信号が出力されることにより、各スイッチング素子のスイッチング作動（駆動）が制御（例えばデューティ制御）される。

駆動制御部４は、電圧指令入力部４１と、通電デューティ設定部４２と、通電ＰＷＭ信号制御部４３と、誘起電圧検出部４４と、パルス信号生成装置４５と、ＦＶ変換装置４６と、進角設定部４７とを有する。

電圧指令入力部４１は、ＤＣブラシレスモータ１００を用いるシステムからの要求に応じた指令信号を出力する。通電デューティ設定部４２は、電圧指令入力部４１から指令信号を入力するとともに、指令信号に応じたデューティ比を設定し、設定したデューティ比を出力する。

誘起電圧検出部４４は、ＤＣブラシレスモータ１００が駆動しているときに、ＤＣブラシレスモータ１００に備えられる各固定子コイル（Ｕｃｏｉｌ，Ｖｃｏｉｌ，Ｗｃｏｉｌ）に生じる誘起電圧を検出し、検出した誘起電圧を表す情報、特に、誘起電圧の周期及び位相を出力する。具体的には、誘起電圧検出部４４は、誘起電圧が基準電圧（中間電圧）を横切るタイミング、つまり、誘起電圧のゼロクロス点を検出する。誘起電圧のゼロクロス点を検出することにより、誘起電圧の周期及び位相を取得することができる。また、ＤＣブラシレスモータ１００を矩形波駆動方式で駆動させる場合には、上記のようにして各コイルに発生する誘起電圧を検出することができるが、正弦波駆動方式で駆動させる場合には、各コイルに発生する誘起電圧のみを取り出すことができない。この場合、ホール素子等により、誘起電圧の位相を検出することができる。

通電ＰＷＭ信号制御部４３（駆動信号制御部）は、誘起電圧検出部４４から誘起電圧に関する情報を入力し、通電デューティ設定部４２からディーティ比を入力し、さらに、後述する進角設定部４７から目標進角値θ＊を入力する。そして、これらの入力情報に基づいて、駆動制御信号であるＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をインバータ回路３の各スイッチング素子のゲートに出力する。

パルス信号生成装置４５は、誘起電圧検出部４４が出力した誘起電圧を表す情報を入力する。また、パルス信号生成装置４５は、入力した誘起電圧を表す情報に基づいて、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度に相関する周波数のパルス信号を生成する。ここで、誘起電圧の周波数とＤＣブラシレスモータ１００の回転速度は相関関係を有する。具体的には、誘起電圧の周波数とＤＣブラシレスモータ１００の回転速度は正比例する。従って、誘起電圧に基づいて、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度を求めることができる。この場合において、パルス信号生成装置４５は、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が高いほど（すなわち誘起電圧の周波数が高いほど）高い周波数、例えばＤＣブラシレスモータ１００の回転速度（すなわち誘起電圧の周波数）に比例した周波数のパルス信号を生成すると良い。本実施形態では、パルス信号生成装置４５は、誘起電圧の１周期当たり１パルスのパルス信号を生成する。つまり誘起電圧の周波数と同じ周波数のパルス信号を生成する。そして、生成したパルス信号を出力する。

ＦＶ変換装置４６（アナログ値出力装置）は、パルス信号生成装置４５が出力したパルス信号を入力する。そして、入力したパルス信号の周波数に相関するアナログ電圧値Ｖ１を生成し、生成したアナログ電圧値Ｖ１を出力する。本実施形態では、ＦＶ変換装置４６は、入力したパルス信号の周波数が高いほど高くなるように、パルス信号の周波数に正比例したアナログ電圧値Ｖ１を生成する。図２は、ＦＶ変換装置４６に入力されたパルス信号の周波数と、ＦＶ変換装置４６が出力するアナログ電圧値Ｖ１との関係の一例を示すグラフである。図２に示すように、出力されるアナログ電圧値Ｖ１は、入力されるパルス信号の周波数が多くなるほど大きくなるように、パルス信号の周波数に正比例する。そして、パルス信号の周波数が例えば１００Ｈｚであるとき、アナログ電圧値Ｖ１は例えば５Ｖである。なお、アナログ電圧値Ｖ１の値とパルス信号の周波数の値の関係は、両者が比例関係であれば、どのような値であってもよい。

ここで、本実施形態において、ＤＣブラシレスモータ１００の極数は例えば４極（すなわち２対極）であるとする。この場合、ＤＣブラシレスモータ１００が１回転するごとにパルス信号生成装置４５が出力するパルス数は２つである。従って、パルス信号の周波数が１００Ｈｚであるということは、ＤＣブラシレスモータ１００の１秒間当たりの回転数が５０回転であること、すなわち、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が３０００ｒｐｍであることを表す。

従って、ＦＶ変換装置４６は、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が３０００ｒｐｍであるときに例えば５Ｖのアナログ電圧値Ｖ１を出力するとした場合、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が２０００ｒｐｍであるときには３．３３Ｖのアナログ電圧値Ｖ１を出力し、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が１０００ｒｐｍであるときには１．６７Ｖのアナログ電圧値Ｖ１を出力する。なお、本実施形態において、ＤＣブラシレスモータ１００の定格回転数は、例えば３０００ｒｐｍである。つまり、ＤＣブラシレスモータ１００が定格回転しているとき、パルス信号生成装置４５は周波数１００Ｈｚのパルス信号を出力し、ＦＶ変換装置４６は５Ｖのアナログ電圧値Ｖ１を出力する。また、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が２０００ｒｐｍであるとき、パルス信号生成装置４５は周波数６６．７Ｈｚのパルス信号を出力し、ＦＶ変換装置４６は３．３３Ｖのアナログ電圧値Ｖ１を出力する。また、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が１０００ｒｐｍであるとき、パルス信号生成装置４５は周波数３３．３Ｈｚのパルス信号を出力し、ＦＶ変換装置４６は１．６７Ｖのアナログ電圧値Ｖ１を出力する。

進角設定部４７は、後述する進角制御信号生成装置５から進角制御信号としての中間電圧Ｖｓを入力する。また、進角設定部４７は、入力した進角制御信号（中間電圧Ｖｓ）を基に、目標進角値θ＊を設定する。そして、設定した目標進角値θ＊を通電ＰＷＭ信号制御部４３に出力する。

進角制御信号生成装置５は、ＦＶ変換装置４６が出力したアナログ電圧値Ｖ１を入力する。そして、入力したアナログ電圧値Ｖ１の大きさに基づいて、進角制御信号としての中間電圧Ｖｓを生成する。

図１に示すように、進角制御信号生成装置５は、第一コンパレータ５１と、第二電圧比較装置５２と、進角制御信号生成部５３とを有する。第一コンパレータ５１及び第二電圧比較装置５２が、本発明の複数の比較装置に相当する。また、第一コンパレータ５１が本発明の第一比較装置及び第一電圧比較装置に相当する。また、第二電圧比較装置５２が本発明の第二比較装置及び第二電圧比較装置に相当する。

第一コンパレータ５１は、２つの入力端子（プラス側入力端子５１ａ（非反転入力端子）、マイナス側入力端子５１ｂ（反転入力端子））および一つの出力端子５１ｃを有する。プラス側入力端子５１ａには、ＦＶ変換装置４６が出力したアナログ電圧値Ｖ１が入力される。マイナス側入力端子５１ｂには、予め設定されている第一閾値電圧Ｖｔｈ１が入力される。第一コンパレータ５１は、プラス側入力端子５１ａから入力した電圧（すなわちＦＶ変換装置４６が出力したアナログ電圧値Ｖ１）とマイナス側入力端子５１ｂから入力した電圧（すなわち第一閾値電圧Ｖｔｈ１）とを比較し、比較結果に応じた電圧信号を出力端子５１ｃから出力する。具体的には、第一コンパレータ５１は、プラス側入力端子５１ａから入力したアナログ電圧値Ｖ１がマイナス側入力端子５１ｂから入力した第一閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きいときに、ハイレベルの電圧信号（Ｈｉ信号）を出力端子５１ｃから出力する。また、第一コンパレータ５１は、プラス側入力端子５１ａから入力したアナログ電圧値Ｖ１がマイナス側入力端子５１ｂから入力した第一閾値電圧Ｖｔｈ１以下であるときに、ローレベルの電圧信号（Ｌｏ信号）を出力端子５１ｃから出力する。Ｈｉ信号として、５Ｖの電圧信号を例示できる。Ｌｏ信号として、０Ｖの電圧信号を例示できる。つまり、電圧を出力しない場合も、Ｌｏ信号を出力すると考えることができる。なお、Ｈｉ信号の電圧値は、第一コンパレータ５１に入力される図示しない正電源電圧（Ｖｃｃ，Ｖｄｄ）に依存する。

第二電圧比較装置５２は、本実施形態においては、第二コンパレータ５２１及び反転回路５２２を備える。第二コンパレータ５２１が本発明の第二電圧比較装置に備えられる電圧比較器に相当する。

第二コンパレータ５２１も第一コンパレータ５１と同様に、２つの入力端子（プラス側入力端子５２１ａ（非反転入力端子）、マイナス側入力端子５２１ｂ（反転入力端子））及び一つの出力端子５２１ｃを有する。プラス側入力端子５２１ａには、ＦＶ変換装置４６が出力したアナログ電圧値Ｖ１が入力される。マイナス側入力端子５２１ｂには、予め設定されている第二閾値電圧Ｖｔｈ２が入力される。第二コンパレータ５２１は、プラス側入力端子５２１ａから入力された電圧（すなわちＦＶ変換装置４６が出力したアナログ電圧値Ｖ１）とマイナス側入力端子５２１ｂから入力された電圧（すなわち第二閾値電圧Ｖｔｈ２）とを比較し、比較結果に応じた電圧信号を出力端子５２１ｃから出力する。具体的には、第二コンパレータ５２１は、プラス側入力端子５２１ａから入力したアナログ電圧値Ｖ１がマイナス側入力端子５２１ｂから入力した第二閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きいときに、ハイレベルの電圧信号（Ｈｉ信号）を出力端子５２１ｃから出力する。また、第二コンパレータ５２１は、プラス側入力端子５２１ａから入力したアナログ電圧値Ｖ１がマイナス側入力端子５２１ｂから入力した第二閾値電圧Ｖｔｈ２以下であるときに、ローレベルの電圧信号（Ｌｏ信号）を出力端子５２１ｃから出力する。Ｈｉ信号として、５Ｖの電圧信号を例示できる。Ｌｏ信号として、０Ｖの電圧信号を例示できる。つまり、電圧を出力しない場合も、Ｌｏ信号を出力すると考えることができる。なお、Ｈｉ信号の電圧値は、第二コンパレータ５２１に入力される図示しない正電源電圧（Ｖｃｃ，Ｖｄｄ）に依存する。

また、本実施形態において、第一閾値電圧Ｖｔｈ１は、例えば１．６７Ｖに設定され、第二閾値電圧Ｖｔｈ２は例えば３．３３Ｖに設定される。従って、第二閾値電圧Ｖｔｈ２は、第一閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい。第一閾値電圧Ｖｔｈ１と第二閾値電圧Ｖｔｈ２は、第二閾値電圧Ｖｔｈ２が第一閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きいという関係性を有する限り、任意の電圧値に設定することができる。

反転回路５２２は、一つの入力端子５２２ａ及び一つの出力端子５２２ｂを有する。反転回路５２２の入力端子５２２ａには、第二コンパレータ５２１の出力端子５２１ｃから出力された電圧信号が入力される。反転回路５２２は、入力した電圧信号を反転させた電圧信号を生成し、生成した電圧信号を出力端子５２２ｂから出力する。つまり、反転回路５２２は、Ｈｉ信号を入力した場合にＬｏ信号を出力し、Ｌｏ信号を入力した場合にＨｉ信号を出力する。

進角制御信号生成部５３は、高電圧ライン５３１と、グランドライン５３２と、第一抵抗素子５３３と、第二抵抗素子５３４と、第一スイッチング素子としての第一デジタルトランジスタ５３５と、第二スイッチング素子としての第二デジタルトランジスタ５３６と、中間ライン５３７とを有する。

高電圧ライン５３１の一方端に基準電源Ｖｃｃが接続される。本実施形態では、基準電源Ｖｃｃの電圧は、例えば５Ｖである。また、グランドライン５３２の一方端は接地される。高電圧ライン５３１の途中に第一抵抗素子５３３が介装される。第一抵抗素子５３３の抵抗値は、本実施形態では例えば１０ｋΩである。また、グランドライン５３２の途中に第二抵抗素子５３４が介装される。第二抵抗素子５３４の抵抗値は、本実施形態では例えば１０ｋΩである。

第一デジタルトランジスタ５３５は、コレクタ端子、エミッタ端子、ベース端子を有する。第一デジタルトランジスタ５３５のコレクタ端子が高電圧ライン５３１の他方端に接続される。第一デジタルトランジスタ５３５のベース端子は、第一コンパレータ５１の出力端子５１ｃに接続される。

第二デジタルトランジスタ５３６も、第一デジタルトランジスタ５３５と同様に、コレクタ端子、エミッタ端子、ベース端子を有する。第二デジタルトランジスタ５３６のエミッタ端子がグランドライン５３２の他方端に接続される。第二デジタルトランジスタ５３６のベース端子は、反転回路５２２の出力端子５２２ｂに接続される。

また、中間ライン５３７の一方端に第一デジタルトランジスタ５３５のエミッタ端子が接続され、中間ライン５３７の他方端に第二デジタルトランジスタ５３６のコレクタ端子が接続される。つまり、中間ライン５３７は、第一デジタルトランジスタ５３５のエミッタ端子と第二デジタルトランジスタ５３６のコレクタ端子とを接続する。

上記構成からわかるように、第一デジタルトランジスタ５３５は高電圧ライン５３１の他方端に接続され、第二デジタルトランジスタ５３６はグランドライン５３２の他方端に接続され、第一デジタルトランジスタ５３５と第二デジタルトランジスタ５３６とが中間ライン５３７により接続される。

第一デジタルトランジスタ５３５は、そのベース端子にＨｉ信号が入力されたときに、高電圧ライン５３１と中間ライン５３７とを導通し（すなわちコレクタ−エミッタ間を導通し）、そのベース端子にＬｏ信号が入力されたときに、高電圧ライン５３１と中間ライン５３７との導通を遮断する（すなわちコレクタ−エミッタ間の導通を遮断する）ように、スイッチング作動する。また、第二デジタルトランジスタ５３６は、そのベース端子にＨｉ信号が入力されたときに、中間ライン５３７とグランドライン５３２とを導通し（すなわちコレクタ−エミッタ間を導通し）、そのベース端子にＬｏ信号が入力されたときに、中間ライン５３７とグランドライン５３２との導通を遮断する（すなわちコレクタ−エミッタ間の導通を遮断する）ように、スイッチング作動する。

また、進角制御信号生成部５３は、中間ライン５３７に印加されている電圧を、中間電圧Ｖｓとして、進角設定部４７に出力する。この中間電圧Ｖｓが進角制御信号に相当する。つまり、進角制御信号生成部５３は、進角制御信号としての中間電圧Ｖｓを生成し、生成した中間電圧Ｖｓを進角設定部４７に出力する。

次に、このような構成のモータ制御装置１を用いたＤＣブラシレスモータ１００の作動について説明する。商用電源Ｃから供給される交流電力は、直流変換器２の整流器２１に入力される。この整流器２１にて、交流電力が直流電力に変換され、さらに平滑コンデンサ２２により平滑化される。平滑化された直流電力はインバータ回路３に入力される。インバータ回路３に入力された直流電力は、インバータ回路３に備えられる複数のスイッチング素子が駆動制御部４の通電ＰＷＭ信号制御部４３から出力されるＰＷＭ信号に基づいて作動することにより、交流電力に変換される。そして、インバータ回路３により変換された交流電力が、ＤＣブラシレスモータ１００に供給される。これにより、ＤＣブラシレスモータ１００が駆動する。

ＤＣブラシレスモータ１００の駆動中、通電ＰＷＭ信号制御部４３は、電圧指令入力部４１が出力する指令信号に応じて通電デューティ設定部４２が設定したデューティ比を入力する。また、通電ＰＷＭ信号制御部４３は、誘起電圧検出部４４が検出した誘起電圧に基づいてＤＣブラシレスモータ１００の回転子の回転位置（ＤＣブラシレスモータ１００の回転角度）を取得する。さらに、通電ＰＷＭ信号制御部４３は、進角設定部４７から目標進角値θ＊を入力する。そして、通電ＰＷＭ信号制御部４３は、取得した回転子の回転位置、入力したデューティ比及び目標進角値θ＊に基づいて、ＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をインバータ回路３に出力する。

なお、ＤＣブラシレスモータ１００の駆動方式が矩形波駆動方式である場合、ＤＣブラシレスモータ１００の始動時には、誘起電圧が発生していないために、ＰＷＭ信号制御部４３は回転子の回転位置を特定することができない。従って、ＤＣブラシレスモータ１００の始動時には、ＰＷＭ信号制御部４３は、１相励磁通電信号を出力して回転子の位置を固定し、その後、通電デューティ設定部４２が設定したデューティ比で強制転流信号を出力してインバータ回路３を駆動させる。こうして強制的にＤＣブラシレスモータ１００を回転させた後に、誘起電圧に基づいてＤＣブラシレスモータ１００の回転位置を特定し、特定した回転位置に基づいてＰＷＭ信号を生成する。

ＤＣブラシレスモータ１００が駆動すると、ＤＣブラシレスモータ１００に備えられる各相コイルに誘起電圧が発生する。誘起電圧の位相と同じ位相でＤＣブラシレスモータ１００に電圧が印加されるようにインバータ回路３を駆動させた場合、コイルのインダクタンス成分によって、コイルに流れる巻線電流の位相が誘起電圧の位相に対して遅れる。誘起電圧の位相と巻線電流の位相がずれた状態でＤＣブラシレスモータ１００を駆動させた場合、ＤＣブラシレスモータ１００の効率が低下する。従って、ＤＣブラシレスモータ１００を駆動させる際に、誘起電圧の位相と巻線電流の位相とを合わせるための進角制御が実行される。本実施形態では、進角設定部４７により出力された目標進角値θ＊に基づいて進角制御がなされる。以下において、進角設定部４７が設定する目標進角値θ＊の設定の流れについて説明する。

進角設定部４７は、目標進角値θ＊を設定するにあたり、目標進角設定処理を実行する。図３は、進角設定部４７が実行する目標進角設定処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。図３に示すルーチンは、強制転流によるＤＣブラシレスモータ１００の駆動後に所定の短時間ごとに繰り返し実行される。

図３に示すルーチンが起動すると、進角設定部４７は、まず、図３のステップ（以下、ステップをＳと略記する）１にて、進角制御信号生成装置５の進角制御信号生成部５３から中間電圧Ｖｓを入力する。続いて、進角設定部４７は、入力した中間電圧Ｖｓに基づいて、目標進角値θ＊を設定する。ここで、進角設定部４７が入力する中間電圧Ｖｓは、ＦＶ変換装置４６から進角制御信号生成装置５に入力されるアナログ電圧値Ｖ１の大きさに応じて３段階に変化する。進角設定部４７は、アナログ電圧値Ｖ１の大きさに応じて３段階に変化する中間電圧Ｖｓのそれぞれに応じた目標進角値θ＊を設定する。以下、アナログ電圧値Ｖ１に応じて中間電圧Ｖｓがどのように変化するかについて、説明する。

（１）アナログ電圧値Ｖ１が１．６７Ｖ以下である場合
この場合、アナログ電圧値Ｖ１が第一閾値電圧Ｖｔｈ１以下であり、且つ第二閾値電圧Ｖｔｈ２未満である。よって、第一コンパレータ５１及び第二コンパレータ５２１は、共にＬｏ信号を出力する。第一コンパレータ５１から出力されたＬｏ信号は第一デジタルトランジスタ５３５のベース端子に入力される。この場合、第一デジタルトランジスタ５３５のコレクタ−エミッタ間は導通しない。よって、進角制御信号生成部５３の高電圧ライン５３１と中間ライン５３７との導通は遮断される。つまり、中間ライン５３７と基準電源Ｖｃｃとの接続が遮断される。

また、第二コンパレータ５２１から出力されたＬｏ信号は反転回路５２２に入力される。反転回路５２２は、入力したＬｏ信号をＨｉ信号に変換し、変換したＨｉ信号を出力する。反転回路５２２から出力されたＨｉ信号は第二デジタルトランジスタ５３６のベース端子に入力される。これにより第二デジタルトランジスタ５３６のコレクタ−エミッタ間が導通する。よって、進角制御信号生成部５３の中間ライン５３７とグランドライン５３２が第二デジタルトランジスタ５３６を介して導通する。つまり、中間ライン５３７はグランドライン５３２を介して接地される。

従って、アナログ電圧値Ｖ１が例えば１．６７Ｖ以下である場合、中間ライン５３７と基準電源Ｖｃｃとの接続が遮断されるとともに、中間ライン５３７が接地される。この場合、中間ライン５３７の電圧は０Ｖになる。つまり、中間電圧Ｖｓは０Ｖである。

（２）アナログ電圧値Ｖ１が１．６７Ｖよりも大きく３．３３Ｖ以下の場合
この場合、アナログ電圧値Ｖ１は第一閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きく第二閾値電圧Ｖｔｈ２以下である。よって、第一コンパレータ５１はＨｉ信号を出力し、一方、第二コンパレータ５２１はＬｏ信号を出力する。第一コンパレータ５１から出力されたＨｉ信号は第一デジタルトランジスタ５３５のベース端子に入力される。これにより第一デジタルトランジスタ５３５のコレクタ−エミッタ間が導通する。よって、進角制御信号生成部５３の高電圧ライン５３１と中間ライン５３７が第一デジタルトランジスタ５３５を介して導通する。つまり、中間ライン５３７は高電圧ライン５３１を介して基準電源Ｖｃｃに接続される。

また、第二コンパレータ５２１から出力されたＬｏ信号は反転回路５２２に入力される。反転回路５２２は、入力したＬｏ信号をＨｉ信号に変換し、変換したＨｉ信号を出力する。反転回路５２２から出力されたＨｉ信号は第二デジタルトランジスタ５３６のベース端子に入力される。これにより第二デジタルトランジスタ５３６のコレクタ−エミッタ間が導通する。よって、進角制御信号生成部５３の中間ライン５３７とグランドライン５３２が第二デジタルトランジスタ５３６を介して導通する。つまり、中間ライン５３７はグランドライン５３２を介して接地される。

従って、アナログ電圧値Ｖ１が１．６７Ｖよりも大きく３．３３Ｖ以下である場合、中間ライン５３７は、その一方端にて高電圧ライン５３１を介して基準電源Ｖｃｃに接続されるとともに、その他方端にてグランドライン５３２を介して接地される。この場合、中間ライン５３７の電圧は、基準電源Ｖｃｃの電圧（５Ｖ）に、高電圧ライン５３１に介装された第一抵抗素子５３３の抵抗値（１０ｋΩ）とグランドライン５３２に介装された第二抵抗素子５３４の抵抗値（１０ｋΩ）との和（２０ｋΩ）に対する第二抵抗素子５３４の抵抗値（１０ｋΩ）の比を乗じた大きさにされる。本実施形態において、第一抵抗素子５３３の抵抗値及び第二抵抗素子５３４の抵抗値は共に同じ大きさ（１０ｋΩ）である。従って、中間ライン５３７の電圧は、基準電源Ｖｃｃの電圧（５Ｖ）の大きさの半分の大きさ、すなわち２．５Ｖである。つまり、中間電圧Ｖｓは２．５Ｖである。

（３）アナログ電圧値Ｖ１が３．３３Ｖよりも大きい場合
この場合、アナログ電圧値Ｖ１は、第一閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きく、且つ、第二閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きい。よって、第一コンパレータ５１及び第二コンパレータ５２１は、共にＨｉ信号を出力する。第一コンパレータ５１から出力されたＨｉ信号は第一デジタルトランジスタ５３５のベース端子に入力される。これにより第一デジタルトランジスタ５３５のコレクタ−エミッタ間が導通する。よって、進角制御信号生成部５３の高電圧ライン５３１と中間ライン５３７が第一デジタルトランジスタ５３５を介して導通する。つまり、中間ライン５３７が、高電圧ライン５３１を介して基準電源Ｖｃｃに接続される。

また、第二コンパレータ５２１から出力されたＨｉ信号は反転回路５２２に入力される。反転回路５２２は、入力したＨｉ信号をＬｏ信号に変換し、変換したＬｏ信号を出力する。反転回路５２２から出力されたＬｏ信号は第二デジタルトランジスタ５３６のベース端子に入力される。この場合、第二デジタルトランジスタ５３６のコレクタ−エミッタ間は導通しない。よって、進角制御信号生成部５３の中間ライン５３７とグランドライン５３２との導通は遮断される。つまり、中間ライン５３７は接地されない。

従って、アナログ電圧値Ｖ１が３．３３Ｖよりも大きい場合、中間ライン５３７は、接地されることなく、高電圧ライン５３１を介して基準電源Ｖｃｃに接続される。この場合、中間ライン５３７の電圧は基準電源Ｖｃｃの電圧に等しくなる。よって、アナログ電圧値Ｖ１が３．３３Ｖよりも大きいときには、中間電圧Ｖｓは５Ｖである。

上記の説明からわかるように、中間電圧Ｖｓは、アナログ電圧値Ｖ１が１．６７Ｖ以下であるときには例えば０Ｖであり、１．６７Ｖよりも大きく３．３３Ｖ以下であるときには例えば２．５Ｖであり、３．３３Ｖよりも大きいときには例えば５Ｖである。０Ｖである中間電圧Ｖｓが本発明の第一進角制御信号に相当し、２．５Ｖである中間電圧Ｖｓが本発明の第二進角制御信号に相当し、５Ｖである中間電圧Ｖｓが本発明の第三進角制御信号に相当する。このように、進角制御信号生成部５３は、第一コンパレータ５１（第一電圧比較装置）の比較結果及び第二電圧比較装置５２の比較結果に基づいて、アナログ電圧値Ｖ１に応じて３段階に変化する中間電圧Ｖｓ（進角制御信号）を生成する。こうして生成された中間電圧Ｖｓに基づいて、目標進角値θ＊が進角設定部４７により設定される。

進角設定部４７は、アナログ電圧値Ｖ１に応じて３段階に変化する中間電圧Ｖｓに基づいて目標進角値θ＊を設定するにあたり、Ｓ１にて中間電圧Ｖｓを入力した後に、入力した中間電圧Ｖｓが０Ｖであるか否かを判断する（Ｓ２）。中間電圧Ｖｓが０Ｖである場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、進角設定部４７は、Ｓ４に処理を進めて目標進角値θ＊を予め記憶されている低速用進角値θＬｏに設定する。その後、進角設定部４７は、このルーチンを一旦終了する。

また、Ｓ２にて、中間電圧Ｖｓが０Ｖでないと判断した場合（Ｓ２：Ｎｏ）、進角設定部４７は、Ｓ３に処理を進め、中間電圧Ｖｓが２．５Ｖであるか否かを判断する。中間電圧Ｖｓが２．５Ｖである場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、進角設定部４７は、Ｓ５に処理を進めて目標進角値θ＊を予め記憶されている中速用進角値θＭｉｄに設定する。その後、進角設定部４７は、このルーチンを一旦終了する。

また、Ｓ３にて、中間電圧Ｖｓが２．５Ｖでないと判断した場合（Ｓ３：Ｎｏ）、進角設定部４７はＳ６に処理を進める。ここで、Ｓ３の判断結果がＮｏである場合は、中間電圧Ｖｓが０Ｖでも２．５Ｖでもない場合である。この場合、中間電圧Ｖｓは５Ｖである。中間電圧Ｖｓが５Ｖである場合、つまりＳ３の判断結果がＮｏである場合、進角設定部４７は、Ｓ６にて、目標進角値θ＊を予め記憶されている高速用進角値θＨｉに設定する。その後、進角設定部４７は、このルーチンを一旦終了する。

このように、進角設定部４７は、進角制御信号生成部５３により生成された中間電圧Ｖｓ（進角制御信号）に基づいて、目標進角値θ＊を設定する。

進角設定部４７で設定された目標進角値θ＊は、上述したように通電ＰＷＭ信号制御部４３に入力される。通電ＰＷＭ信号制御部４３は、誘起電圧の位相に対する巻線電流の位相の進角値が、入力された目標進角値θ＊に近づくように（または一致するように）、ＰＷＭ信号を生成する。そして、生成したＰＷＭ信号をインバータ回路３に出力する。これにより、誘起電圧の位相に対する巻線電流の位相の進角が目標進角値θ＊近づくように（または一致するように）、進角が制御される。

上述のようにして目標進角値θ＊が設定された場合、目標進角値θ＊は、中間電圧Ｖｓが例えば０Ｖである場合、中間電圧Ｖｓが例えば２．５Ｖである場合、中間電圧Ｖｓが例えば５Ｖである場合、のそれぞれの場合に、場合分けして設定される。言い換えれば、目標進角値θ＊を、中間電圧Ｖｓが例えば０Ｖである場合、例えば２．５Ｖである場合、例えば５Ｖである場合のそれぞれについて、設定することができる。

また、中間電圧Ｖｓは、アナログ電圧値Ｖ１の大きさに応じて段階的に変化する。具体的には、アナログ電圧値Ｖ１が１．６７Ｖ以下の場合に中間電圧Ｖｓが例えば０Ｖであり、アナログ電圧値Ｖ１が１．６７Ｖより大きく３．３３Ｖ以下の場合に中間電圧Ｖｓが例えば２．５Ｖであり、アナログ電圧値Ｖ１が３．３３Ｖよりも大きい場合に中間電圧Ｖｓが例えば５Ｖである。

また、アナログ電圧値Ｖ１が、１．６７Ｖ以下であるか、１．６７Ｖよりも大きく３．３３Ｖ以下であるか、３．３３Ｖよりも大きいかは、第一コンパレータ５１及び第二電圧比較装置５２によるアナログ電圧値Ｖ１と閾値（第一閾値電圧Ｖｔｈ１，第二閾値電圧Ｖｔｈ２）との比較結果から判断される。

また、アナログ電圧値Ｖ１が１．６７Ｖ以下であるとき、パルス信号生成装置４５が出力するパルス信号の周波数は３３．３Ｈｚ以下である。パルス信号の周波数が３３．３Ｈｚ以下であるとき、ＤＣブラシレスモータ１００は１０００ｒｐｍ以下の低速で回転している。また、アナログ電圧値Ｖ１が１．６７Ｖよりも大きく３．３３Ｖ以下であるとき、パルス信号生成装置４５が出力するパルス信号の周波数は、３３．３Ｈｚよりも大きく６６．７Ｈｚ以下である。パルス信号の周波数が３３．３Ｈｚよりも大きく６６．７Ｈｚ以下であるとき、ＤＣブラシレスモータ１００は１０００ｒｐｍよりも大きく２０００ｒｐｍ以下の中速で回転している。また、アナログ電圧値Ｖ１が３．３３Ｖよりも大きいとき、パルス信号生成装置４５が出力するパルス信号の周波数は、６６．７Ｈｚよりも大きい。パルス信号の周波数が６６．７Ｈｚよりも大きいとき、ＤＣブラシレスモータ１００は２０００ｒｐｍよりも大きい高速で回転している。

以上のことからすれば、第一コンパレータ５１及び第二電圧比較装置５２がアナログ電圧値Ｖ１と大きさの異なる複数の閾値（Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２）とを比較することにより、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が、複数に区分された回転速度領域（低速回転領域、中速回転領域、高速回転領域）のいずれに属するかが定められることになる。そして、進角制御信号生成部５３は、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が属する回転速度領域を表す信号を、中間電圧Ｖｓ（進角制御信号）として生成する。従って、中間電圧Ｖｓは、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が属する回転速度領域を表すことになる。

こうして生成された回転速度領域を表す中間電圧Ｖｓに基づいて、目標進角値θ＊が進角設定部４７により設定される。このため、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が属する回転速度領域における目標進角値θ＊を、それぞれの回転速度領域に対応させて、設定することができる。具体的には、進角設定部４７は、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が１０００ｒｐｍ以下の低速回転時（すなわちＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が低速回転領域に属するとき）に、目標進角値θ＊を低速用進角値θＬｏに設定する。また、進角設定部４７は、ＤＣブラシレスモータの回転速度が１０００ｒｐｍよりも大きく２０００ｒｐｍ以下の中速回転時（すなわちＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が中速回転領域に属するとき）に、目標進角値θ＊を中速用進角値θＭｉｄに設定する。また、進角設定部４７は、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が２０００ｒｐｍよりも大きい高速回転時（すなわちＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が高速回転領域に属するとき）に目標進角値θ＊を高速用進角値θＨｉに設定する。換言すれば、本実施形態に係るモータ制御装置１は、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度が低速回転領域に属する場合、中速回転領域に属する場合、高速回転領域に属する場合、のそれぞれの場合において、異なる目標進角値θ＊を設定することができるように構成される。

ＤＣブラシレスモータ１００が低速回転している場合、中速回転している場合、及び高速回転している場合、のそれぞれの場合における最適な進角値はそれぞれ異なる。また、各回転速度領域における最適な進角値は、予め実験等により求めることができる。従って、低速回転領域における最適な進角値を低速用進角値θＬｏとして、中速回転領域における最適な進角値を中速用進角値θＭｉｄとして、高速回転領域における最適な進角値を高速用進角値θＨｉとして、進角設定部４７に予め記憶させておき、図３のＳ４，Ｓ５，Ｓ６の処理において記憶されている最適な進角値を用いて目標進角値θ＊を設定することができる。こうして目標進角値θ＊を設定し、設定した目標進角値θ＊に基づいて進角制御を実行することにより、それぞれの回転速度領域において、効率の高いモータ制御を実現することができる。

以上のように、本実施形態に係るモータ制御装置１は、ＤＣブラシレスモータ１００を駆動させるための電流をＤＣブラシレスモータ１００に供給するインバータ回路３と、ＤＣブラシレスモータ１００の駆動によりＤＣブラシレスモータ１００に備えられるコイルに生じる誘起電圧を検出する誘起電圧検出部４４と、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度に相関する周波数のパルス信号を生成するパルス信号生成装置４５と、パルス信号生成装置４５が生成するパルス信号の周波数に相関するアナログ電圧値Ｖ１を出力するＦＶ変換装置４６と、ＦＶ変換装置４６が出力するアナログ電圧値Ｖ１を入力するとともに入力したアナログ電圧値Ｖ１の大きさをそれぞれ大きさの異なる閾値（Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２）と比較する複数の比較装置（第一コンパレータ５１，第二電圧比較装置５２）と、複数の比較装置による比較結果に基づいて進角制御信号である中間電圧Ｖｓを生成する進角制御信号生成部５３と、を有する進角制御信号生成装置５と、進角制御信号生成部５３により生成された進角制御信号（中間電圧Ｖｓ）に基づいて目標進角値θ＊を設定する進角設定部４７と、誘起電圧の位相に対する巻線電流の位相の進角値が目標進角値θ＊に近づくように、ＤＣブラシレスモータ１００を駆動させるためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をインバータ回路３に出力する通電ＰＷＭ信号制御部４３と、を備える。

本実施形態に係るモータ制御装置１によれば、複数の回転速度領域（低速回転領域、中速回転領域、高速回転領域）のそれぞれに応じて最適な進角を設定することができる。加えて、本実施形態に係る比較装置（第一コンパレータ５１、第二電圧比較装置５２）は、コンパレータや反転回路等のハードウェア構成のみにより構成することができ、さらに、本実施形態に係る進角制御信号生成部５３は、スイッチング素子（デジタルトランジスタ）や抵抗素子等のハードウェア構成のみにより構成することができる。従って、ＤＣブラシレスモータ１００の駆動時における進角の設定に特許文献１に示すようなソフトウェア構成を必要としない。よって、本実施形態によれば、ＤＣブラシレスモータ１００の回転速度に応じて最適な進角を設定することができる安価なモータ制御装置を提供することができる。

本実施形態に係るモータ制御装置１は、様々な用途に用いられるＤＣブラシレスモータに適用することができる。特に、ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）などの空調機器の室外機に取り付けられるファンを回転させるためのファンモータに本実施形態に係るモータ制御装置１を適用すると、より効果的である。近年において、空調機器の効率は、通年エネルギー消費効率（Ａｎｎｕａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｆａｃｔｏｒ：以下、ＡＰＦ）という指標により表される。ＡＰＦは、定格負荷運転時（すなわちモータの定格回転時）における効率のみならず、中間負荷運転時或いは低負荷運転時等の部分負荷運転時（すなわちモータの中速回転時及び低速回転時）における効率も加味して算出される。従って、空調機器のファンモータのモータ制御装置に本実施形態に係るモータ制御装置を利用することで、定格負荷時及び部分負荷時の双方の効率を高めることができ、結果として、ＡＰＦを向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記実施形態では、商用電源Ｃを利用してＤＣブラシレスモータ１００を駆動させる場合に用いられるモータ制御装置を示したが、それ以外の電源を利用してＤＣブラシレスモータを駆動させる場合に用いられるモータ制御装置にも、本発明を適用することができる。また、直流電源を用いてＤＣブラシレスモータを駆動させる場合に用いられるモータ制御装置にも、本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、２つの比較器（第一コンパレータ５１及び第二電圧比較装置５２）を用いてＤＣブラシレスモータの回転速度領域を３つの速度領域に区分し、区分したそれぞれの速度領域に最適な進角を設定する例について説明したが、３つ以上の比較器を用いてＤＣブラシレスモータの回転速度領域を４つ以上の速度領域に区分し、区分したそれぞれの速度領域に最適な進角を設定するように構成することもできる。

また、上記実施形態では、パルス信号生成装置４５が誘起電圧の１周期当たり１パルスのパルス信号を生成する例を示したが、パルス信号生成装置は、誘起電圧の周波数（ＤＣブラシレスモータの回転速度）に相関する周波数のパルス信号を生成するものであればよい。

また、上記実施形態では、ＦＶ変換装置４６によりパルス信号の周波数をアナログ電圧値に変換する例について示したが、パルス信号の周波数を電圧以外のアナログ値に変換してもよい。また、上記実施形態では、ＦＶ変換装置４６が、入力したパルス信号の周波数に比例する大きさのアナログ電圧値Ｖ１を出力する例を示したが、入力したパルス信号の周波数に相関するアナログ値を出力するものであればよい。

また、上記実施形態では、進角制御信号生成部５３に備えられる第一抵抗素子５３３の抵抗値と第二抵抗素子５３４の抵抗値が同じである例を示したが、それぞれの抵抗素子の抵抗値が異なっていても良い。さらに、上記実施形態では、進角制御信号生成部５３に備えられる第一スイッチング素子及び第二スイッチング素子として、デジタルトランジスタを例示したが、それ以外のスイッチング素子を利用することもできる。

また、進角制御信号制御装置５を、図４に示すような構成にすることもできる。図４によれば、第一抵抗素子５３３に並列的に第三抵抗素子５３８が設けられ、第二抵抗素子５３４に並列的に第四抵抗素子５３９が設けられる。また、第三抵抗素子５３８と第四抵抗素子５３９が第二中間ライン５４０により接続される。そして、中間ライン５３７及び第二中間ライン５４０を結ぶラインに生成する電圧が、中間電圧Ｖｓとして生成される。このように進角制御信号制御装置５を構成することにより、抵抗の分圧を利用して、中間電圧Ｖｓを、低電圧値ＶＬｏ〜高電圧値ＶＨｉの範囲で任意に設定することができる。

また、上記実施形態に記載された種々の数値、例えば、パルス信号生成装置４５が出力するパルス信号の周波数とＦＶ変換装置４６が出力するアナログ電圧値との関係を表す数値、第一閾値電圧Ｖｔｈ１の値、第二閾値電圧Ｖｔｈ２の値、第一抵抗素子５３３の抵抗値、第二抵抗素子５３４の抵抗値、基準電圧Ｖｃｃの電圧値、中間電圧Ｖｓの電圧値、ＤＣブラシレスモータ１００の各回転速度領域（低速回転領域、中速回転領域、高速回転領域）の上下限値等はあくまで一例であり、これらの数値は適宜変更することができる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

１…モータ制御装置、２…直流変換器、３…インバータ回路、４…駆動制御部、４１…電圧指令入力部、４２…通電デューティ設定部、４３…ＰＷＭ信号制御部（駆動信号制御部）、４４…誘起電圧検出部、４５…パルス信号生成装置、４６…ＦＶ変換装置（アナログ値出力装置）、４７…進角設定部、５…進角制御信号生成装置、５１…第一コンパレータ（比較装置、第一比較装置）、５２…第二電圧比較装置（比較装置、第二比較装置）、５２１…第二コンパレータ（電圧比較器）、５２２…反転回路、５３…進角制御信号生成部
５３１…高電圧ライン、５３２…グランドライン、５３３…第一抵抗素子、５３４…第二抵抗素子、５３５…第一デジタルトランジスタ（第一スイッチング素子）、５３６…第二デジタルトランジスタ（第二スイッチング素子）、５３７…中間ライン、１００…ブラシレスモータ、Ｖ１…アナログ電圧値（アナログ値）、Ｖｃｃ…基準電源、Ｖｓ…中間電圧（進角制御信号）、Ｖｔｈ１…第一閾値電圧（第一閾値）、Ｖｔｈ２…第二閾値電圧（第二閾値）、θ＊…目標進角値、θＨｉ…高速用進角値、θＬｏ…低速用進角値、θＭｉｄ…中速用進角値

Claims (5)

1. ＤＣブラシレスモータを駆動させるための電流を前記ＤＣブラシレスモータに供給するインバータ回路と、
   前記ＤＣブラシレスモータの駆動により前記ＤＣブラシレスモータに備えられるコイルに生じる誘起電圧を検出する誘起電圧検出部と、
   前記ＤＣブラシレスモータの回転速度に相関する周波数のパルス信号を生成するパルス信号生成装置と、
   前記パルス信号生成装置が生成するパルス信号の周波数に相関するアナログ値を出力するアナログ値出力装置と、
   前記アナログ値出力装置が出力するアナログ値を入力するとともに入力したアナログ値の大きさをそれぞれ大きさの異なる閾値と比較する複数の比較装置と、複数の前記比較装置による比較結果に基づいて進角制御信号を生成する進角制御信号生成部と、を有する進角制御信号生成装置と、
   前記進角制御信号生成部により生成された前記進角制御信号に基づいて、前記誘起電圧の位相に対する前記コイルに流れる巻線電流の位相の進角の目標値である目標進角値を設定する進角設定部と、
   前記誘起電圧の位相に対する前記巻線電流の位相の進角値が前記目標進角値に近づくように、前記ＤＣブラシレスモータを駆動させるための駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号を前記インバータ回路に出力する駆動信号制御部と、
   を備える、モータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記比較装置は、
   前記アナログ値出力装置が出力するアナログ値を第一閾値と比較するとともに比較結果に応じた第一比較信号を出力する第一比較装置と、
   前記アナログ値出力装置が出力するアナログ値を前記第一閾値よりも大きい第二閾値と比較するとともに比較結果に応じた第二比較信号を出力する第二比較装置と、を備え、
   前記進角制御信号生成部は、
   前記第一比較信号及び前記第二比較信号を入力するとともに、前記第一比較信号及び前記第二比較信号に基づいて、前記アナログ値が前記第一閾値以下である場合に前記進角制御信号として第一進角制御信号を生成し、前記アナログ値が前記第一閾値よりも大きく前記第二閾値以下である場合に前記進角制御信号として第二進角制御信号を生成し、前記アナログ値が前記第二閾値よりも大きい場合に前記進角制御信号として第三進角制御信号を生成するように構成される、
   モータ制御装置。
3. 請求項２に記載のモータ制御装置において、
   前記パルス信号生成装置は、前記ＤＣブラシレスモータの回転速度が高いほど高い周波数のパルス信号を発生するように構成され、
   前記アナログ値出力装置は、前記パルス信号生成装置が生成するパルス信号の周波数が高いほど高いアナログ電圧値を出力するように構成され、
   前記第一比較装置は、前記アナログ電圧値と、前記第一閾値に相当する第一閾値電圧とを入力するとともに、前記アナログ電圧値が前記第一閾値電圧以下であるときに前記第一比較信号としてローレベルの電圧信号を出力し、前記アナログ電圧値が前記第一閾値電圧よりも大きいときに前記第一比較信号としてハイレベルの電圧信号を出力するように構成される第一電圧比較装置であり、
   前記第二比較装置は、前記アナログ電圧値と、前記第二閾値に相当する第二閾値電圧とを入力するとともに、前記アナログ電圧値が前記第二閾値電圧以下であるときに前記第二比較信号としてハイレベルの電圧信号を出力し、前記アナログ電圧値が前記第二閾値電圧よりも大きいときに前記第二比較信号としてローレベルの電圧信号を出力するように構成される第二電圧比較装置であり、
   前記進角制御信号生成部は、前記第一電圧比較装置からローレベルの電圧信号を入力するとともに前記第二電圧比較装置からハイレベルの電圧信号を入力したときに前記第一進角制御信号を生成し、前記第一電圧比較装置及び前記第二電圧比較装置からハイレベルの電圧信号を入力したときに前記第二進角制御信号を生成し、前記第一電圧比較装置からハイレベルの電圧信号を入力するとともに前記第二電圧比較装置からローレベルの電圧信号を入力したときに前記第三進角制御信号を生成するように構成される、
   モータ制御装置。
4. 請求項３に記載のモータ制御装置において、
   前記第二電圧比較装置は、
   前記アナログ電圧値及び前記第二閾値電圧が入力されるとともに、前記アナログ電圧値が前記第二閾値電圧以下であるときにローレベルの電圧信号を出力し、前記アナログ電圧値が前記第二閾値電圧よりも大きいときにハイレベルの電圧信号を出力する電圧比較器と、
   前記電圧比較器が出力する電圧信号を入力するとともに、入力された電圧信号がハイレベルの電圧信号であるときにローレベルの電圧信号を出力し、入力された電圧信号がローレベルの電圧信号であるときにハイレベルの電圧信号を出力する反転回路と、
   を備える、モータ制御装置。
5. 請求項３又は４に記載のモータ制御装置において、
   前記進角制御信号生成部は、
   一方端が基準電源に接続された高電圧ラインと、一方端が接地されたグランドラインと、前記高電圧ラインの途中に介装された第一抵抗素子と、前記グランドラインの途中に介装された第二抵抗素子と、前記高電圧ラインの他方端に接続される第一スイッチング素子と、前記グランドラインの他方端に接続される第二スイッチング素子と、前記第一スイッチング素子と前記第二スイッチング素子とを接続する中間ラインと、を備え、
   前記第一スイッチング素子は、前記第一電圧比較装置がハイレベルの電圧信号を出力したときに前記高電圧ラインと中間ラインとを導通し、前記第一電圧比較装置がローレベルの電圧信号を出力したときに前記高電圧ラインと中間ラインとの導通を遮断するように作動し、
   前記第二スイッチング素子は、前記第二電圧比較装置がハイレベルの電圧信号を出力したときに前記中間ラインと前記グランドラインとを導通し、前記第二電圧比較装置がローレベルの電圧信号を出力したときに前記中間ラインと前記グランドラインとの導通を遮断するように作動し、
   前記中間ラインに印加されている電圧である中間電圧により前記進角生成信号が構成される、
   モータ制御装置。

Images