JP3904963B2

JP3904963B2 - モータ制御装置

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Publication number: JP3904963B2
Application number: JP2002106590A
Authority: JP
Inventors: 高行北河
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: JP2003047277A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホールＩＣ素子等によりロータの回転位置を検出しつつロータの回転数を制御するモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の空調装置における送風駆動源には、例えば、駆動回路に設けられたパワートランジスタ等の半導体素子をＯＮ／ＯＦＦすることで整流した電流をコイルに通電して永久磁石を含めて構成されるロータを回転させるブラシレスモータが採用されており、ブラシレスモータの回転駆動力によって空調装置の本体部分から車両室内へ送風する構成となっている。
【０００３】
一方で、このような半導体素子をＯＮ／ＯＦＦするタイミングの設定は、所望の回転数に対応して予め設定された設定値に基づいて行なわれるが、ロータが回転している状態では、ロータの回転数を別途検出し、この検出結果と設定値の偏差を算出して、この算出結果からロータの実際の回転数を設定値に対応した回転数に補正している。
【０００４】
すなわち、実際に使用するブラシレスモータが三相のコイルを使用している場合に実際のロータの回転数を検出するためには、通常、ロータと一体的に回転するセンサマグネット（永久磁石）と、このセンサマグネットの回転半径方向外側で複数のホールＩＣ素子等の磁気センサと、が用いられる。複数の磁気センサは各々が三相のコイルの各相に対応しており、各磁気センサによるセンサマグネットの回転位置検出結果に基づいて各相のコイルの通電タイミングが設定されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように、複数の磁気センサは各相のコイルに対応するように配置されているが、磁気センサを取り付けるにあたりその取付位置にはロータの軸心周りの誤差が生じる。すなわち、上記のような従来の構造では、各相のコイルに対する通電タイミングは、取付位置に誤差がある磁気センサの検出結果に基づいていることになり、厳密に言えば各相のコイルが適切なタイミングで通電されていないことになる。
【０００６】
より一層適切なタイミングで通電するためには、磁気センサの取付位置を更に一層厳格に設定することで可能であるが、磁気センサの取付位置を更に一層厳格に設定することでコストが嵩んでしまうという問題が新たに生ずる。
【０００７】
一方で、複数の回転位置検出結果の平均演算を行ない、この演算結果に基づいて通電タイミングの誤差を抑制する方法が従来からある。しかしながら、平均演算の処理回数が多いと制御の応答に遅れが生じるという問題が発生する。しかも、このように平均演算の処理回数を多くした場合には、演算時間が長くなり、演算時間を無視できなくなるため演算速度が速い高性能のマイコンが必要となり、このような場合（すなわち、高性能のマイコンを用いた場合）には、コストが高くなる。
【０００８】
本発明は、上記事実を考慮して、安価なコストで各相のコイルに適切なタイミングで通電できるモータ制御装置を得ることが目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のモータ制御装置は、ブラシレスモータが有する複数相の巻線の各々を所定のタイミングで通電する通電手段と、前記複数の巻線が形成する磁界で回転する前記ブラシレスモータのロータの回転周期を検出する周期検出手段と、前記周期検出手段が検出した前記ロータの回転周期を、予め定めた不均等な間隔で複数に分割し、当該分割値に基づいて前記通電手段による通電タイミングを設定する制御手段と、を備えている。
【００１０】
上記構成のモータ制御装置では、通電手段により所定のタイミングでブラシレスモータを構成する複数相の各巻線が通電され、これらの巻線が形成する磁界によりブラシレスモータのロータが所定の回転数で回転される。
【００１１】
一方、ロータが回転すると、このロータの回転周期が周期検出手段により検出される。さらに、この周期検出手段により検出されたロータの回転周期は制御手段により複数に分割され、この分割値に基づいて制御手段によって極めて適切な通電タイミングが設定され、この適切な通電タイミングで各巻線が通電手段により通電される。
【００１２】
このように、本モータ制御装置では、上記の分割値に基づいて各巻線が通電されるため、仮に、ロータの回転位置を検出する磁気センサを含めて周期検出手段を構成することで、ロータ軸心周りの磁気センサの取付位置に誤差が生じても、回転周期検出結果に関しては誤差の影響がないか、あったとしても無視できる程度に極小である。このように、磁気センサ等の周期検出手段を構成する各部材の取付位置を厳格に設定しなくてもよいため、コストを安価にできる。
ところで、例えば、ロータ軸心周りに複数の磁気センサを所定間隔毎に設け、これらの磁気センサの検出信号に基づいてロータの回転位置を検出し、更に、この検出結果に基づき各層の巻線に対する通電制御を行なう構成がある。このような構成の場合、各磁気センサの配置位置（各磁気センサの間隔）によっては、各層の巻線に対する通電方向を変更した際に、異音等の要因となる現象が特定の周期で顕著に発生する可能性がある。
一方で、本発明では、周期検出手段により検出されたロータの回転周期は制御手段により、予め定めた不均等な間隔で複数に分割される。さらに制御手段では、この不均等な分割値に基づいて各相の巻線の通電タイミングが設定される。これにより、上述した異音等の要因となる現象の発生周期が分散される。このため、上記現象の発生回数は増える可能性はあるものの、発生周期が分散されることで、１回あたりの異音等の要因となる現象のレベルが効果的に軽減され、異音を効果的に抑制できる。
【００１３】
請求項２記載のモータ制御装置は、請求項１記載の本発明において、前記ロータの回転軸心周りに一定角度毎に前記巻線の相数に対応した数だけ配置され、各々が前記ロータの回転位置を検出する複数の回転位置検出手段と、前記複数の回転位置検出手段の何れか１つが検出した前記ロータの回転周期を算出する周期算出手段と、を含めて前記周期検出手段を構成したことを特徴としている。
【００１４】
上記構成のモータ制御装置では、巻線の相数に対応してロータの回転軸心周りに回転位置検出手段が設けられ、これらの回転位置検出手段のうちの何れか１つが検出したロータの回転位置に基づいて周期算出手段がロータの回転周期を算出する。
【００１５】
ここで、以上のように各相毎に回転位置検出手段を設ける構成に関しては、従来のブラシレスモータの制御装置と同じであるため、実質的には、周期算出手段を設けるだけでよい。このため、コストを安価にできるうえ、従来のブラシレスモータ並びにその制御装置の構成を流用できる。
【００１６】
また、各相毎に回転位置検出手段を設けることで、各回転位置検出手段による回転位置検出結果に基づいて各巻線への通電タイミングを設定する構成に対し、何れか１つの回転位置検出結果から回転周期を算出し、この算出結果の分割値に基づいた設定した通電タイミングを補償的に用いることも可能である。
【００１７】
さらには、一定の回転数以上若しくは一定の回転数未満の何れか一方の状態でロータが回転している場合に各回転位置検出手段による回転位置検出結果に基づいて各巻線への通電タイミングを設定し、何れか他方の状態でロータが回転している場合に何れか１つの回転位置検出結果から回転周期を算出し、この算出結果の分割値に基づいて通電タイミングを設定することも可能である。
【００１８】
請求項３記載のモータ制御装置は、請求項１又は請求項２記載の本発明において、前記制御手段は、前記周期検出手段が検出した前記ロータの回転周期を均等に分割可能で、更に、前記ロータの回転周期を予め定められた不均等な間隔で分割することで形成した分割値と、前記ロータの周期を均等に分割することで形成した分割値とで切り替え可能とした、ことを特徴としている。
【００１９】
上記構成のモータ制御装置では、ロータの回転周期が周期検出手段により検出されると、この検出結果に基づいて制御手段はロータの回転周期を均等に分割することができる。ロータの回転周期を間隔が不均等な複数の分割値から、この均等な分割値に切り替えて、この均等な分割値に基づいて制御手段により通電タイミングが設定され、この通電タイミングで各巻線が通電手段により通電される。これにより、ロータを安定して回転させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態の構成＞
（車載空調装置用モータアクチュエータ１２の構成の概略）
図３には、本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置１０を備えた車載空調装置用モータアクチュエータ１２（以下、単に「モータアクチュエータ１２」と称する）を一部破断した正面断面図が示されている。
【００２５】
この図に示されるように、本モータアクチュエータ１２はハウジング１４を備えており、その内側にはブラシレスモータ１６（以下、単に「モータ１６」と称する）とモータ制御装置１０の制御基板１８が収容されている。
【００２６】
図３に示されるように、ハウジング１４は一端が開口した浅底の略箱状に形成されており、ハウジング１４の開口端には略円筒形状の筒部３４がハウジング１４に対して一体的に設けられている。
【００２７】
また、ハウジング１４には略円筒形状の支持部３６が設けられており、この支持部３６の外周部にはステータ２８が一体的に取り付けられている。ステータ２８は、薄珪素鋼板等から成る複数枚のコア片を積層して形成されたコア２６を備えており、更に、このコア２６には各々が巻線としての三相のコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃから成るコイル群３０（図２参照）が巻き掛けられている。これらのコイル３０Ａ〜３０Ｃは、電気的な位相が１２０度ずれるように設けられており、これらのコイル３０Ａ〜３０Ｃが所定の周期で交互に通電されることにより、ステータ２８の周囲に所定の回転磁界を形成するようになっている。
【００２８】
一方、図３に示されるように、支持部３６の内側には一対の軸受３８が固定されており、これらの軸受３８によってシャフト２０が支持部３６並びに筒部３４に対して同軸的で且つ自らの軸周りに回転自在に支持されている。
【００２９】
このシャフト２０の軸方向一端側は筒部３４を貫通しており、その一端部若しくは一端部近傍にてシャフト２０の回転力を受けて回動する図示しない空調装置本体に設けられた送風用のファンへ機械的に連結されている。
【００３０】
また、シャフト２０の筒部３４から貫通した部分にはロータ２２が一体的に取り付けられている。ロータ２２はハウジング１４の開口方向とは反対方向へ向けて開口した筒部３４並びに支持部３６に対して同軸の有底筒形状に形成されており、このロータ２２の上底部をシャフト２０が貫通している。
【００３１】
このロータ２２の内周部には、略円筒形状のマグネット２４がロータ２２に対して同軸的に固定されている。マグネット２４はその軸心を介して半径方向一方の側はＮ極で他方の側がＳ極となるように形成されていると共に、自らの軸心周りに所定角度（例えば、６０度）毎に磁極の極性が変わるように形成され、その周囲に所定の磁界を形成する。
【００３２】
図３に示されるように、このマグネット２４は支持部３６の半径方向に沿ってステータ２８の外側でステータ２８と対向する如く設けられており、上述したコイル群３０が通電されてステータ２８の周囲に回転磁界が形成されると、この回転磁界とマグネット２４が形成する磁界との相互作用で支持部３６周りの回転力がマグネット２４に生じ、これにより、シャフト２０が回転する構成である。
【００３３】
一方、図３に示されるように、ステータ２８よりもハウジング１４の底部側には制御基板１８が配置されている。この制御基板１８は表面及び裏面の少なくとも何れか一方にプリント配線が施されており、複数の抵抗素子やトランジスタ素子、更にはマイクロコンピュータ等の素子が上記のプリント配線を介して適宜に接続されている。
【００３４】
（モータ制御装置１０の構成の概略）
次に、制御基板１８の概略的な構成、すなわち、本モータ制御装置１０の概略的な構成について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００３５】
モータ制御装置１０（制御基板１８）は、速度指令回路４２、電源スタンバイ回路４４、周期算出手段として周期検出手段を構成すると共に制御手段としての速度制御演算部４６、通電手段を構成するプリドライバ回路４８、プリドライバ回路４８と共に通電手段を構成する三相インバータ５０、昇圧回路５２を含めて構成されている。
【００３６】
速度指令回路４２は、フィルタ回路や増幅回路等の各種回路を含めて構成され、或いは、これらの回路を含めた構成と同等の機能を有するＩＣ等により構成されており、例えば、車両のインパネ等に設けられた空調装置のＯＮ／ＯＦＦ用や風量の切り替え用として用いられる１乃至複数の操作スイッチ５４からの操作信号を入力できるようになっている。
【００３７】
電源スタンバイ回路４４は、速度指令回路４２と後述する速度制御演算部４６の間に介在しており、空調装置の停止状態にあっても電源５６から空調装置へ流れる微弱な電流を制御して抑制する回路である。
【００３８】
速度制御演算部４６は、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６４、ＲＡＭ６６、タイマ６８等を含めて構成されたマイコンで、構造的には１乃至複数の集積回路により構成されており、機能的にはコンパレータ回路（比較回路）、増幅回路、乗算回路等の各種回路及びこれらを組み合わせて構成される三角波やのこぎり波等の参照波生成回路やＰＷＭ（パルス幅変調）回路の機能を有し、最終的には、電源スタンバイ回路４４を介して速度指令回路４２から入力される速度指令信号に応じたＰＷＭ信号を出力する。
【００３９】
三相インバータ５０は、各々が上段スイッチング素子（若しくは、上段半導体素子）としての３つのＮチャンネル・パワーＭＯＳ電界効果トランジスタ７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃと、各々が下段スイッチング素子（若しくは、下段半導体素子）としての３つのＮチャンネル・パワーＭＯＳ電界効果トランジスタ７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃとを備えている（以下、これらのＮチャンネル電界効果トランジスタ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃを、便宜上「ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃ」と称する）。
【００４０】
これらのＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃのうち、ＭＯＳＦＥＴ７０Ａのソース及びＭＯＳＦＥＴ７２Ａのドレインはコイル３０Ａの端子へ接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ７０Ｂのソース及びＭＯＳＦＥＴ７２Ｂのドレインはコイル３０Ｂの端子へ接続されており、ＭＯＳＦＥＴ７０Ｃのソース及びＭＯＳＦＥＴ７２Ｃのドレインはコイル３０Ｃの端子へ接続されている。
【００４１】
プリドライバ回路４８は、速度制御演算部４６と三相インバータ５０との間に介在する回路で、上述したＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃの各ゲートへ接続されており、速度制御演算部４６から出力されたＰＷＭ信号に基づいて三相インバータ５０の各ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃへ「ＨＩＧＨ」レベル若しくは「ＬＯＷ」レベルのスイッチング信号をＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃの各ゲートへ出力する。従来周知のようにＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃは「ＬＯＷ」レベルのスイッチング信号がゲートに入力された状態ではＯＦＦ状態で基本的に電源５６からの電流がドレインからソースへ流れることはないが、「ＨＩＧＨ」レベルのスイッチング信号がゲートに入力されることでＯＮ状態となり電源５６からの電流がドレインからソースへ流れる。
【００４２】
昇圧回路５２は、プリドライバ回路４８へ接続された回路で、ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃへ出力するスイッチング信号の電圧レベルを、電源５６の電圧レベルよりも高くするための回路である。
【００４３】
一方、本モータ制御装置１０は回転位置検出手段としての回転検出装置７４を備えている。
【００４４】
この回転検出装置７４は、センサマグネット７６と３つのホールＩＣ素子７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃとを含めて構成されている。
【００４５】
センサマグネット７６は、シャフト２０の軸方向他端側にシャフト２０に対して同軸的且つ一体的に固定されている。このセンサマグネット７６もまた永久磁石で、その軸心周りに所定角度（例えば、６０度）毎にＮ極とＳ極とが交互に位置する多極磁石とされており、その周囲に特定の磁界を形成する。
【００４６】
一方、ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃはセンサマグネット７６の半径方向外側でセンサマグネット７６の軸心周りに１２０度毎に設けられており、各々の位置でセンサマグネット７６の磁界を構成する磁力線を検出する。
【００４７】
これらのホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃは各々が上述した速度制御演算部４６へ接続されている。
【００４８】
また、本モータ制御装置１０は電流センサ８２、電圧センサ８４、温度センサ８６等の各種のセンサを備えている。電流センサ８２は三相インバータ５０に流れる電流の電流値を検出し、また、電圧センサ８４は三相インバータ５０に印加される電圧を検出する。さらに、温度センサ８６は三相インバータ５０等の温度を検出する。これらの電流センサ８２、電圧センサ８４、温度センサ８６等の各種のセンサは、速度制御演算部４６のＣＰＵ６２へ接続されており、検出値に対応した信号はＣＰＵ６２へ出力され、電流、電圧、温度が正常であるか否かを判定し、仮に各センサ８２〜８６が異常な電流、電圧、温度の何れかを検出した場合には、ＣＰＵ６２がモータ１６を停止させるようになっている。
【００４９】
＜本実施の形態の作用、効果＞
（基本的な動作の概略）
次に、本実施の形態の作用並びに効果について説明する。
【００５０】
本モータ制御装置１０は、所謂「相補ＰＷＭ制御」でモータ１６の駆動制御を行なっている。相補ＰＷＭ制御に関しては基本的に周知の技術であるので詳細な説明は省略して以下に簡単に説明する。
【００５１】
本モータ制御装置１０では、空調装置のＯＮ／ＯＦＦ若しくは風量切り替えのために操作スイッチ５４が操作されると、操作スイッチ５４から所定電圧の操作信号が速度指令回路４２に入力される。
【００５２】
速度指令回路４２に入力された操作信号は速度指令回路４２で速度制御演算部４６のＣＰＵ６２にて比較等が行ないうる設定値としての速度指令信号に変換されたのち電源スタンバイ回路４４を介して速度制御演算部４６へ出力される。
【００５３】
速度制御演算部４６に入力された速度指令信号と、別に速度制御演算部４６にて生成された三角波やのこぎり波等の参照波の各々は、コンパレート回路での比較演算処理と同等の処理がなされ、更に、速度指令信号と参照波に基づいて操作指令信号レベルに応じたパルス幅を有するパルス信号としてのＰＷＭ信号が生成され、プリドライバ回路４８へ出力される。
【００５４】
プリドライバ回路４８では、昇圧回路５２と共にＰＷＭ信号のレベル及びパルス幅に基づいて各ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃの各々をＯＮ／ＯＦＦしうる駆動信号としてのパルス状のスイッチング信号が生成され、このスイッチング信号が三相インバータ５０の各ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃのゲートへ出力される。
【００５５】
上述したように、ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃの各々は入力されたスイッチング信号が「ＬＯＷ」レベルであれば、ＯＦＦ状態となって基本的にドレインからソースへの電源５６からの電流を遮断し、「ＨＩＧＨ」レベルであれば、ＯＮ状態となって電源５６からの電流がドレインからソースへ流れることを許容する。ここで、スイッチング信号は上記のＰＷＭ信号に基づいて生成されることで、ＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃの何れかとＭＯＳＦＥＴ７２Ａ〜７２Ｃの何れかとが交互にＯＮ状態となり、これにより、図４に示されるような通電波形が矩形波に整流された電流がコイル３０Ａ〜３０Ｃに流れる。
【００５６】
このようにしてコイル３０Ａ〜３０Ｃの周囲に所定の磁界が形成され、コイル３０Ａ〜３０Ｃが形成する磁界とマグネット２４が形成する磁界との相互作用によってマグネット２４が回転し、更に、マグネット２４と一体のシャフト２０が回転する。上述したように、シャフト２０はハウジング１４の外側で空調装置のファンに連結されているため、シャフト２０が回転することでファンが回転し、これにより、空調装置から送風される。
【００５７】
一方、シャフト２０が回転することでセンサマグネット７６が共に回転する。上記のようにセンサマグネット７６は多極磁石を形成しており、その周囲に特定の磁界を形成しているが、センサマグネット７６が回転することで、センサマグネット７６の周囲に対するセンサマグネット７６の磁界が変動する。
【００５８】
センサマグネット７６の周囲における磁界の変動は、センサマグネット７６の周囲における特定位置での磁力線の強度変化となる。センサマグネット７６が形成する磁界の磁力線は、センサマグネット７６の周囲に配置されたホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃにより検出され、検出した磁力線の強度に応じた回転信号がホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃから速度制御演算部４６に出力される。
【００５９】
速度制御演算部４６では、各ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃから出力された回転信号に基づいて実際のロータ２２（シャフト２０）の回転方向と回転数が算出される。さらに、速度制御演算部４６において、この算出結果に基づいた実回転信号と上述した速度指令信号の各々はコンパレート回路での比較演算処理と同等の処理がなされて偏差がとられる。速度制御演算部４６では、この偏差に基づいたＰＷＭ信号を生成し、プリドライバ回路がこのＰＷＭ信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃをスイッチング操作することで、シャフト２０の回転数が補正される。
【００６０】
（本実施の形態の特徴的な作用、効果）
一方、シャフト２０が回転することでセンサマグネット７６が共に回転する。上記のようにセンサマグネット７６は多極磁石を形成しており、その周囲に特定の磁界を形成しているが、センサマグネット７６が回転することで、センサマグネット７６の周囲に対するセンサマグネット７６の磁界が変動する。
【００６１】
センサマグネット７６の周囲における磁界の変動は、センサマグネット７６の周囲における特定位置での磁力線の強度変化となる。センサマグネット７６が形成する磁界の磁力線は、センサマグネット７６の周囲に配置されたホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃにより検出されており、検出した磁力線の強度に応じた回転信号がホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃから速度制御演算部４６に出力される。
【００６２】
速度制御演算部４６では、各ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃのうち、ホールＩＣ素子７８Ａからの信号に基づいてセンサマグネット７６の回転周期、すなわち、ロータ２２の回転周期が算出される。
【００６３】
さらに、速度制御演算部４６では、この算出したロータ２２の回転周期が６分割され、この分割値に対応した実回転信号と上述した速度指令信号の各々がコンパレート回路での比較演算処理と同等の処理がなされて偏差がとられる。速度制御演算部４６では、この偏差に基づいたＰＷＭ信号を生成し、プリドライバ回路がこのＰＷＭ信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃをスイッチング操作することで、シャフト２０の回転数が補正される。
【００６４】
ここで、本モータ制御装置１０では、基本的に各ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃからの全ての出力信号に基づいて実回転信号が生成されずに、あくまでもホールＩＣ素子７８Ａからの出力信号に基づいて実回転信号が生成される。このため、実回転信号と速度指令信号との偏差に基づいた通電タイミングは、図５の◎で示されるように、正確にロータ２２の１周期を６分割した場合の分割点に設定される。
【００６５】
すなわち、本実施の形態では、各ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃが各相のコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに対応するようにセンサマグネット７６周りに１２０度毎に配置されるため、理想的には図６の点線で示されるように、ホールＩＣ素子７８Ｂからの出力信号の位相はホールＩＣ素子７８Ａの出力信号の位相に対して１２０度ずれており、また、ホールＩＣ素子７８Ｃからの出力信号の位相はホールＩＣ素子７８Ａの出力信号の位相に対して２４０度ずれている。したがって、仮に、これらのホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃからの全ての出力信号に基づいて実回転信号を生成すれば、実回転信号と速度指令信号との偏差に基づいた通電タイミングは、図６の◎で示されるようにロータ２２の回転周期に対して均等になり、基本的には図６に示される通電タイミングと同じになる。
【００６６】
しかしながら、これはあくまでもホールＩＣ素子７８Ａの取付位置に対してホールＩＣ素子７８Ｂの取付位置を極めて厳格に１２０度ずらし、ホールＩＣ素子７８Ａの取付位置に対してホールＩＣ素子７８Ｃの取付位置を極めて厳格に２４０度ずらした場合での理想的な状態の場合であり、現実的には、ホールＩＣ素子７８Ａの取付位置に対してホールＩＣ素子７８Ｂ、７８Ｃの取付位置には誤差が生じる。したがって、現実的には、図６の実線で示されるように、通電タイミングは、図６の△で示されるように理想的な通電タイミングに対してずれが生じる。
【００６７】
これに対して、本モータ制御装置１０では、上述したように、あくまでもホールＩＣ素子７８Ａからの出力信号に基づいて実回転信号が生成されるため、理想的な通電タイミングでコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを通電でき、ロータ２２の回転数を適切に制御できる。
【００６８】
しかも、基本的にはホールＩＣ素子７８Ａからの出力信号に基づいて実回転信号を生成するため、ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃの相対的な位置関係に誤差が生じていても、適切な通電タイミングでコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを通電できる。このため、コストが安価になる。
【００６９】
また、構造的には各ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃからの出力信号に基づいて実回転信号を生成する従来の構成と同じでよいため、従来構造の流用が可能で簡単な設計変更で実現できるというメリットがある。
【００７０】
さらに、ホールＩＣ素子７８Ｂ、７８Ｃを設けた構成でもあるため、各ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃからの出力信号に基づいて実回転信号を生成する従来の方法との併用が可能である。このため、例えば、実回転信号の生成等にタイマ６８を更に用いる構成の場合、ロータ２２の回転数が遅いとタイマ６８での計数値がオーバーフローしてしまう可能性があるが、このように、ロータ２２の回転数が遅い場合にのみホールＩＣ素子７８Ａからの出力信号に基づいて実回転信号を生成するという構成にすることも可能である。また、各ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃからの出力信号に基づいて実回転信号を生成する従来の方法に対してホールＩＣ素子７８Ａからの出力信号のみに基づいて生成した実回転信号を補償的に用いることも可能である。
【００７１】
＜第２の実施の形態＞
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態を説明するにあたり、前記第１の実施の形態と基本的に同一の部位に関しては同一の符号を付与してその詳細な説明を省略する。
【００７２】
図７には、本実施の形態に係るモータ制御装置１１０を備えた本モータアクチュエータ１１２の構成の概略がブロック図によって示されている。この図に示されるように、モータ制御装置１１０は前記第１の実施の形態に係るモータ制御装置１０と基本的に同一の構成であるが、モータ制御装置１０とは異なり速度制御演算部４６を備えておらず、代わりに速度制御演算部１１４を備えている。速度制御演算部１１４は、ＣＰＵ１１６とＲＯＭ１１８を備えている。
【００７３】
速度制御演算部１１４のＣＰＵ１１６は、ＲＯＭ１１８に予め記憶させておいた周期演算処理プログラムによって、各ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃのうち、ホールＩＣ素子７８Ａからの信号に基づいてセンサマグネット７６の回転周期、すなわち、ロータ２２の回転周期が算出する点では、基本的に前記第１の実施の形態と同じである。
【００７４】
ここで、図８に示されるように、本実施の形態では、ＣＰＵ１１６がロータ２２の回転周期を６０に等分割する。前記第１の実施の形態では、６０に分割したロータ２２の回転周期を１０毎に等しく分割値を設定したことになる。一方、本実施の形態では、６０に分割したロータ２２の回転周期を１２／６０、２０／６０、２８／６０、４０／６０、４８／６０、６０／６０と、基本的に不均等に６に分割する。これらの不均等の分割値に対応した実回転信号と、上述した速度指令信号の各々がコンパレート回路での比較演算処理と同等の処理がなされて偏差がとられる。速度制御演算部４６では、この偏差に基づいたＰＷＭ信号を生成し、プリドライバ回路がこのＰＷＭ信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃがスイッチング操作されてコイル３０Ａ〜３０Ｃの各々が通電され、或いは通電が解除される（図９参照）。
【００７５】
ところで、図１０に示されるように、例えば、ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃの設置位置を正確に１２０度毎に設定し、これに基づいてコイル３０Ａ〜３０Ｃの通電タイミングを設定すると、各コイル３０Ａ〜３０Ｃに対する通電電流の切り替え時に、トルクリプルが発生することがある。このトルクリプルが特定の周期で発生することで、異音等の要因の１つとなる。
【００７６】
ここで、図９に示されるように、本実施の形態では、上記のように不均等に設定した分割値に基づいてＭＯＳＦＥＴ７０Ａ〜７０Ｃ、７２Ａ〜７２Ｃをスイッチング操作してコイル３０Ａ〜３０Ｃの各々が通電し、又は通電を解除するため、上記のトルクリプルの発生タイミングがずれ、これにより、トルクリプルに起因する異音を軽減若しくは防止できる。
【００７７】
また、本実施の形態では、上記のように、ホールＩＣ素子７８Ａからの信号に基づいてロータ２２の回転周期を算出し、更に、分割値を算出する構成である。したがって、ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃの設置位置に関係なく、通電タイミングの設定が行なわれることになる。このため、ロータ２２の回転周期に応じて分割値の設定条件を変更することで、トルクリプルが大きくなる場合には、本実施の形態のように、意図的に分割値を不均等に設定し、トルクリプルが小さい場合には、前記第１の実施の形態のように、分割値を均等に設定することが可能となる。
【００７８】
これにより、上記のトルクリプルに起因する異音の発生を効果的に軽減若しくは防止できると共に、適切な通電タイミングでコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを通電でき、ロータ２２を安定して回転させることができ、コストも安価になるという優れた効果を得ることができる。
【００７９】
なお、本第２の実施の形態では、先ず、ＣＰＵ１１６がロータ２２の回転周期を６０に等分割したが、この分割数に関してはあくまでも一例であって、この数に限定されるものではない。したがって、６０よりも大きい数（例えば、３８４）に分割してもよいし、少ない数に分割してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】整流手段（三相インバータ）の構成と周囲との関係の概略を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置を適用したブラシレスモータアクチュエータの構成の概略を示す断面図である。
【図４】コイルに流れる電流波形を示すタイムチャートである。
【図５】回転位置検出手段からの出力信号と通電タイミングとの対応を示すタイムチャートである。
【図６】全ての回転位置検出手段を用いて通電タイミングをとった場合の回転位置検出手段からの出力信号と通電タイミングとの対応を示すタイムチャートで、点線が理想的な状態値、実線が実際の状態である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るモータ制御装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図８】回転位置検出手段からの出力信号と分割値との対応を示すタイムチャートである。
【図９】回転位置検出手段からの出力信号と通電タイミング及トルクリプルの発生タイミングとの対応を示すタイムチャートである。
【図１０】厳格に位置設定された３つのホールセンサからの出力信号とこれに基づく通電タイミングと、トルクリプルの発生タイミングとの対応を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０・・・モータ制御装置、１６・・・ブラシレスモータ、２２・・・ロータ、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ・・・コイル（巻線）、４６・・・速度制御演算部（周期算出手段、周期検出手段、制御手段）、４８・・・プリドライバ回路（通電手段）、５０・・・三相インバータ（通電手段）、７４・・・回転検出装置（回転位置検出手段）、１１０・・・モータ制御装置、１１４・・・速度制御演算部（周期算出手段、周期検出手段、制御手段）

Claims

ブラシレスモータが有する複数相の巻線の各々を所定のタイミングで通電する通電手段と、
前記複数の巻線が形成する磁界で回転する前記ブラシレスモータのロータの回転周期を検出する周期検出手段と、
前記周期検出手段が検出した前記ロータの回転周期を、予め定めた不均等な間隔で複数に分割し、当該分割値に基づいて前記通電手段による通電タイミングを設定する制御手段と、
を備えるモータ制御装置。
前記ロータの回転軸心周りに一定角度毎に前記巻線の相数に対応した数だけ配置され、各々が前記ロータの回転位置を検出する複数の回転位置検出手段と、
前記複数の回転位置検出手段の何れか１つが検出した前記ロータの回転周期を算出する周期算出手段と、
を含めて前記周期検出手段を構成したことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
前記制御手段は、前記周期検出手段が検出した前記ロータの回転周期を均等に分割可能で、更に、前記ロータの回転周期を予め定められた不均等な間隔で分割することで形成した分割値と、前記ロータの周期を均等に分割することで形成した分割値とで切り替え可能とした、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモータ制御装置。