JP4652066B2 - モータ駆動装置及びモータ駆動方法 - Google Patents

Description

本発明はモータの駆動技術に関するものであり、特に、多相ブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置及び駆動方法に関するものである。

従来のモータ駆動技術は、例えば特許文献１には、ＰＷＭ制御にてモータを駆動するものが開示されており。このような従来のモータ駆動装置について、図９を参照して以下に説明する。

図９において、１はロータ位置検出部、２は電気角信号生成部、４は通電切替部、５はトルク指令制御部、６は電流検出部、７は比較部、８は通電合成部、９はモータ、１０は外部トルク指令入力端子、３０１は通電制御部である。

上記構成において、ロータ回転時に発生する３相のロータ位置を示すロータ位置検出信号はロータ位置検出部１に入力される。ロータ位置検出部１では、入力された３相のロータ位置検出信号は、入力された信号から位相がそれぞれ電気角３０度ずつシフトした３相のデジタル信号に変換される。これら３相のデジタル信号は、各々の半周期が電気角１８０度に相当するデジタル信号であり、電気角信号生成部２に入力される。入力された３相のデジタル信号は、電気角信号生成部２にて合成され、１区間が電気角６０度のデジタル信号（ａ）を生成する。以後、このデジタル信号のことを電気角６０度信号と呼ぶ。この電気角６０度信号（ａ）は、通電制御部３０１と通電切替部４に入力される。

通電切替部４に入力された電気角６０度信号は、電気角６０度である１区間毎に通電を切替える通電切り替え信号となって通電切替部４から出力される。モータ駆動電流の１周期は電気角３６０度であるので、電気角６０度信号の６区間分がモータ駆動電流１周期に相当する。

通電制御部３０１に入力された電気角６０度信号は、通電制御部３０１で１区間である電気角６０度が８等分され、１周期電気角が７．５度に相当する目標指令値制御信号であるトルク指令制御信号（ｂ）が生成される。ここで、目標指令値制御信号は、モータ駆動電流が流れる１区間前の電気角６０度信号に基づいて生成される。以後の説明では、モータ駆動電流が流れている区間を現在の区間、その１区間前を前区間と定義する。

目標指令値制御信号であるトルク指令制御信号（ｂ）はトルク指令制御部５に入力され、外部トルク指令入力端子１０を介してトルク指令制御部５に入力される外部トルク指令信号ＴＱと合成され、目標指令値信号（ｃ）が生成される。生成される目標指令値信号（ｃ）は、外部トルク指令信号に応じて各状態の電流レベルが設定され、トルク指令制御信号（ｂ）にてモータ駆動電流の増加電流及び合計電流及び減少電流の３つの状態となるように徐々に切り替えられる。このときの切り替え制御は、電気角６０度の区間内において８回実施される。

比較部７には目標指令値信号（ｃ）が入力されるとともに、モータに流れた駆動電流を検出する電流検出部６の検出結果を示す信号ＤＳも入力される。目標指令値信号（ｃ）と電流検出結果の信号ＤＳは比較部７にて比較され、所定の相に通電している電流が目標値に到達すれば通電を止める信号を生成する。その後、所定の周期にて通電を開始し、モータ駆動電流が目標値に到達すれば再び通電を止める制御を繰り返す。

比較部７による比較結果として得られる通電信号と通電切替部４から出力される通電切り替え信号は、通電合成部８に入力される。通電合成部８は、所望の各相のモータ駆動電流が、増加電流及び減少電流及び合計電流の各状態となるように、電気角６０度毎にそれぞれの状態を切り替える制御を実施している。

このような構成と制御方法により、正弦波状の目標指令値信号を生成し、ＰＷＭ制御にてモータ駆動電流を所望の正弦波状になるように制御している。これにより、目標指令値と通電切り替えを制御することにより、モータ駆動電流が滑らかで、且つ、急峻な変化がないように生成され、その結果、振動や騒音を低減するものである。

特開２００３−１７４７８９号公報

しかしながら、上記従来技術では、加速又は減速時にモータコイルに通電される相電流が急峻に変化する区間が発生したり、相電流が一定となる区間が発生するような不連続点を持ち、その結果、振動や騒音が発生するといった課題があった。このような加速又は減速時にモータ駆動電流が不連続となる従来のモータ駆動装置の課題について、図１０および図１１を参照して次に説明する。

図１０はモータが定速駆動時の波形を示し、図１１はモータが加速及び減速している時の波形を示す。（ａ）は電気角６０度信号、（ｂ）はトルク指令制御信号、（ｃ）はモータ駆動電流の目標指令値信号を示している。また、図中の実線矢印は通電を実施する区間である現在の区間Ｔn、破線矢印は前区間Ｔn-1を示している。

図１０に示すモータが一定速で回転している場合の各信号波形は、現在の区間と前区間は等しい為、前区間から生成される目標指令値制御信号（ｂ）と現在の区間の通電切り替えのタイミングが外れることがない。その結果、目標指令値信号（ｃ）に不連続点が発生しないので、当然のことであるが、モータ駆動電流にも不連続点が発生せず、振動や騒音もない。

これに対して、図１１に示すモータが加速又は減速している状態では、加速又は減速している区間Ｔ２及びＴ３において、現在の区間と前区間は異なる。即ち、モータが加速しているＴ２の区間においては、現在の区間Ｔ２nの方が前区間Ｔ２n-1より短い為、電気角６０度区間に外部トルク指令信号に応じて設定される目標指令値に到達する前に、通電相の切り替えが行われる。その結果、目標指令値が急峻に変化する不連続点が発生する。

一方、モータが減速しているＴ３の区間においては、現在の区間Ｔ３nの方が前区間Ｔ３n-1より長い為、電気角６０度区間に外部トルク指令信号に応じて設定される目標指令値に到達しても通電相の切り替えが実行されず、最終の目標指令値が保持され続ける。その結果、目標指令値が変化しない不連続点が発生する。

以上の結果から、モータが加速又は減速時は、現在の区間と前区間の長さが異なっていることにより、前区間から生成される目標指令値制御信号と現在の区間の通電相の切り替えのタイミングにずれが発生する。従って、目標指令値信号に不連続点が発生する。当然のことであるが、モータ駆動電流にも不連続点が発生し、振動や騒音が発生するといった問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、加速又は減速時においても、モータ駆動通電が急峻に変化する点が発生したり、又は、電流が一定となる点が発生することのない多相ブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置および駆動方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るモータ駆動装置は、多相ブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、モータの回転速度に応じたロータ位置検出信号を生成するロータ位置検出部と、ロータ位置検出信号に基づいて所定の電気角に相当する通電区間を有する電気角信号を連続して生成する電気角信号生成部と、電気角信号から通電切替信号を生成する通電切替部と、電気角信号からトルク指令制御信号を生成する通電制御合成部と、外部トルク指令信号とトルク指令制御信号から各相のモータ駆動電流の目標指令値信号を生成するトルク指令制御部と、モータ駆動電流値を検出する電流検出部と、目標指令値信号と検出されたモータ駆動電流値を比較する比較部と、比較部の出力信号と通電切替部から出力された通電切替信号を合成し、目標指令値信号に応じた駆動電流をモータの各相に通電する通電合成部とを具備する。

上記構成において、通電制御合成部は、前記電気角信号の所定の区間を計数する区間計数部と、前記計数された前区間と前々区間のそれぞれの計数値を保持する第１の区間保持回路と第２の区間保持回路と、前記第１の区間保持回路と前記第２の区間保持回路の各出力を元に前記電気角信号の前区間と前々区間から加速度が一定になるように現在の通電区間を示すトルク指令制御信号を出力する演算部と、を有する。

また、本発明に係るモータ駆動方法は、多相ブラシレスモータを駆動するモータ駆動方法であって、モータの回転速度に応じたロータ位置検出信号を生成し、ロータ位置検出信号を用いて所定の電気角に相当する区間が連続する電気角信号を生成し、電気角信号から通電切替信号を生成し、電気角信号からトルク指令制御信号を生成し、外部トルク指令信号とトルク指令制御信号から各相のモータ駆動電流目標指令値信号を生成し、モータ駆動電流値を検出し、電流目標指令値信号と検出したモータ駆動電流値を比較し、該比較結果に基づいて前記モータへの通電制御を行い、比較結果の信号と通電切替信号を合成し、目標指令値信号に応じた駆動電流をモータの各相に通電する。

上記方法において、前記トルク指令制御信号を生成する工程は、前記電気角信号の前区間と前々区間を計数し、２つの計数値をそれぞれ保持し、該計数した区間の信号を元に前記２つの保持した計数値から加速度が一定になるように現在の目標指令値制御信号を演算にて生成する。

本発明によれば、モータ駆動装置は現在の区間を前区間と前々区間を用いて決定することができ、一定速時だけでなく、加速又は減速時にも、モータ駆動相電流に不連続点が発生することを防止でき、その結果、モータ回転時の振動や騒音を低減することができる。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るモータ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。以下、実施の形態１に係るモータ駆動装置について、図１を参照しながら説明する。

図１において、１はロータ位置検出部、２は電気角信号生成部、３は通電制御合成部、４は通電切替部、５はトルク指令制御部、６は電流検出部、７は比較部、８は通電合成部、９はモータ、１０は外部トルク指令端子を示し、通電制御合成部３は通電制御部３０１と通電制御演算部３０２とを備えている。

ロータ回転時にモータ９で発生する３相のロータ位置を示す信号は、ロータ位置検出部１に入力される。ただし、ロータ位置を検出するための方法は、ロータ位置検出部１を設ける代わりに、例えば、センサレスモータの場合には、モータコイルの逆起電圧からロータの位置を検出することもできる。

３相のロータ位置検出信号の１周期は電気角３６０度であり、それぞれ電気角１２０度ずつ位相がずれている。ロータ位置検出部１に入力された３相のロータ位置検出信号は、入力された信号から位相がそれぞれ電気角３０度ずつシフトした３相のデジタル信号に変換される。これら３相のデジタル信号は、各々の半周期が電気角１８０度のデジタル信号である。得られた３相のデジタル信号は次に電気角信号生成部２に入力され、入力された３相のデジタル信号は、電気角信号生成部２にて合成され、１区間が電気角６０度に相当する電気角６０度信号のデジタル信号（ａ）が生成される。この電気角６０度信号（ａ）は、通電制御合成部３と通電切替部４に入力される。

次に、通電切替部４に入力された電気角６０度信号（ａ）について説明する。通電切替部４に入力された電気角６０度信号は、電気角６０度である１区間毎に通電相を切替える通電切替信号（Sw）となって通電切替部４から出力される。モータ駆動電流の１周期は電気角３６０度であるので、電気角６０度信号の６区間分がモータ駆動電流１周期に相当する。

ここで、各１区間が電気角６０度のモータ駆動電流は、増加電流、減少電流、増加電流と減少電流を足し合わせた合計電流の３つの状態に分類される。また、分類された３つのモータ駆動電流の流れる方向は、電流がモータに流れ込む時とモータから流れ出す時の２つの方向がある。従って、モータ駆動電流の状態と電流が流れる向きを組み合わせると、合計６つの状態がある。これら６つの状態を電気角６０度毎に切り替え、１周期が６区間分に相当する電気角３６０度のモータ駆動電流を生成する。

電気角６０度信号（ａ）は、通電制御合成部３を構成する通電制御部３０１と通電制御演算部３０２を介することで、１区間である電気角６０度が８分割されたトルク指令制御信号（ｂ）が生成される。通電制御合成部３の詳細な構成および動作については、図３および図４を用いて後述する。

通電制御合成部３から出力されたトルク指令制御信号（ｂ）はトルク指令制御部５に入力される。一方、外部トルク指令信号ＴＱも外部トルク指令入力端子１０を介してトルク指令制御部５に入力され、前記入力されたトルク指令制御信号（ｂ）と外部トルク指令信号ＴＱとが合成され、目標指令値信号（ｃ）が生成される。生成される目標指令値信号（ｃ）は、外部トルク指令信号ＴＱに応じて各状態の電流レベルが設定され、トルク指令制御信号（ｂ）に基づいてモータ駆動電流の増加電流及び合計電流及び減少電流の３つの状態となるように徐々に切り替えられる。このときの切り替え制御は、電気角６０度の区間内において８回実施される。

目標指令値信号（ｃ）は比較部７に入力されるとともに、比較部７にはモータに流れた駆動電流を検出する電流検出部６の検出結果を示す信号ＤＳも入力される。目標指令値信号（ｃ）と電流検出結果の信号ＤＳは比較部７にて比較され、所定の相に通電している電流値が目標値に到達すれば通電を止める信号を生成する。その後、所定の周期にて通電を開始し、モータ駆動電流が目標値に到達すれば再び通電を止める制御を繰り返す。

比較部７による比較結果として得られる通電信号と、通電切替部４から出力される通電切替信号（Sw）は、通電合成部８に入力される。通電合成部８は、所望の各相のモータ駆動電流が、増加電流及び減少電流及び合計電流の各状態となるように、電気角６０度毎にそれぞれの状態を切り替える制御を実施している。

このような構成と制御方法により、正弦波状の目標指令値信号を生成し、ＰＷＭ制御にてモータ駆動電流を所望の正弦波状になるように制御している。

図２は、図１に示す本実施の形態の構成を有したモータ駆動装置を用いてモータを加速又は減速した時の各信号の波形状態を示す。図２において、（ａ）は電気角６０度信号、（ｂ）はトルク指令値を制御するトルク指令制御信号、（ｃ）はモータ駆動電流の目標指令値を示す目標指令値信号である。また、図中の実線矢印（Ｔ１n，Ｔ２n，Ｔ３n）は通電を実施する区間である現在の区間、破線矢印は現在の区間の前区間（Ｔ１n-1，Ｔ２n-1，Ｔ３n-1）と現在の区間の前々区間（Ｔ１n-2，Ｔ２n-2，Ｔ３n-2）を示している。

本実施の形態は、前区間と前々区間から現在の区間を通電制御合成部３で算出・生成するものであり、現在の区間の具体的な算出方法を以下に説明する。

モータが加速又は減速する時は加速度が一定となる為、電気角６０度信号の前区間と前々区間の２つの区間から現在の区間を演算にて求める。算出された現在の区間では、トルク指令制御信号（ｂ）は８分割されており、外部トルク指令値信号ＴＱに応じて、目標指令値信号（ｃ）が生成される。現在の区間を通電制御合成部３で算出する本実施の形態では、モータ駆動電流が生成される目標指令値を通電切り替えが実施される電気角６０度で、ちょうど目標指令値に到達するように制御される。その結果、トルク指令制御信号（ｂ）と通電切替信号（Sw）は独立に制御されているが、目標指令値信号（ｃ）に不連続点が発生することがなく、モータ駆動電流も不連続点が発生することはない。

図３は通電制御合成部３の具体的な構成を示し、図４は、図３に示す構成の通電制御合成部３の動作波形を示す図である。以下、通電制御合成部３の構成及び動作について図３及び図４を参照して説明する。

図３において、通電制御部３０１と通電制御演算部３０２は破線で示している。通電制御部３０１において、１２は発信器、１３は分周器、１４はカウンタ、１５は第１の保持回路、（ｄ）は分周されたクロック信号、（ｅ）はカウンタ１４の計数値である。通電制御演算部３０２において、１６は第２の保持回路、１７は演算部、（ｆ）は第１の保持回路１５の保持値、（ｇ）は第２の保持回路１６の保持値を示す信号を示している。

発信器１２で生成されたクロック信号は分周器１３に入力され、分周器１３で分周されたクロック信号（ｄ）がカウンタ１４に入力される。一方、電気角信号生成部２で生成された電気角６０度信号（ａ）がカウンタ１４に入力され、クロック信号（ｄ）にて電気角６０度信号の半周期をカウントする。カウンタ１４の出力は第１の保持回路１５に入力され、第１の保持回路１５の一方の出力は第２の保持回路１６に入力されている。第１の保持回路１５の他方の出力と第２の保持回路１６の出力はそれぞれ演算部１７に入力される。演算部１７の出力がトルク指令制御信号（ｂ）となって通電制御演算部３０２から出力され、図１に示すトルク指令制御部５に入力されている。

図４に示す動作波形図おいて、（ａ）は電気角６０度信号、（ｄ）は分周されたクロック信号、（ｅ）はカウンタ１４の計数値、（ｆ）は第１の保持回路１５の保持値、（ｇ）は第２の保持回路１６の保持値を示す信号、（ｂ）はトルク指令制御信号、（ｃ）は目標指令値信号である。なお、電気角６０度信号（ａ）の第一のエッジと第二のエッジ間は前々区間、第二のエッジと第三のエッジ間は前区間、第三のエッジと第四のエッジ間は現在の区間を示している。

電気角６０度信号（ａ）がカウンタ１４に入力され、電気角６０度信号の第一のエッジが検知されるとクロック信号（ｄ）にて前々区間の計数が開始される。第二のエッジが検知されると前々区間の計数結果（ｅ）を第１の保持回路１５に移動させ、前区間の計数を開始する。次に、第三のエッジが検知されると、第１の保持回路１５にある前々区間の計数結果を第２の保持回路１６に、カウンタ１４にある前区間の計数結果を第１の保持回路１５にそれぞれ移動させる。その後、カウンタ１４で現在の区間の計数を再び開始する。同時に、前区間及び前々区間の計数結果をそれぞれ演算部１７に入力する。

ここで、モータが加速又は減速する時は加速度が一定となることから、現在の区間は前区間と前々区間から求めることができる。このように、演算部１７では、現在の区間を前区間と前々区間の２つの区間から演算にて求め、演算した現在の区間を元にトルク指令制御信号（ｂ）を生成する。その結果、モータ駆動電流に不連続点が発生しない。

前記演算の具体内容は、前々区間の逆数と前区間の逆数の差と、前区間の逆数と現在の通電区間の逆数の差が同じになるように現在の通電区間の逆数を求める。従って、演算部１７で求められる現在の区間を前々区間と前区間で表すと、第１の保持回路１５にある前区間の逆数の２倍の値と第２の保持回路１６にある前々区間の逆数の値の差をとったものとなり、その関係式を下記に示す。

その結果、モータが加速又は減速している状態で現在の区間と前区間が等しくない場合であっても、外部トルク指令信号ＴＱに応じた電気角６０度区間に到達すべき目標指令値になり、その時に、通電相が切り替わる。この時の目標指令値の制御は、電気角７．５度毎に目標指令値信号が８回切替わるように制御している。

その結果、モータに通電される相電流は不連続点のないモータ駆動電流となり、モータが加速または減速しても相電流に不連続点が発生することなく、振動や騒音を低減することができ、従来のモータ駆動装置の課題を解決できる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２に係るモータ駆動装置の通電制御合成部３の構成例を示すブロック図である。以下、実施の形態２に係るモータ駆動の通電制御方式について図５を参照しながら説明する。

実施の形態２は、実施の形態１の演算部１７をD型フリップフロップ(以後「Ｄ−ＦＦ」と呼ぶ)にて構成したことを特徴とするものである。同図において、１９及び２０はカウンタ、（ｈ）及び（ｉ）はクロック信号、２３は２入力ＮＡＮＤ、２４はインバータ、２５はＤ−ＦＦ、２６は２入力ＡＮＤである。それ以外の構成は、実施の形態1と同様である。

カウンタ１９及びカウンタ２０の入力端子には、第１の保持回路１５及び第２の保持回路１６の出力（ｆ）及び（ｇ）がそれぞれ入力されている。発信器１２の出力を分周器１３で分周して生成されたクロック信号（ｈ）及び（ｉ）も，それぞれカウンタ１９及びカウンタ２０に入力されている。カウンタ１９の出力(l)は２入力ＮＡＮＤ２３の一方の入力端子に入力され、２入力ＮＡＮＤ２３の他方の入力端子はＤ−ＦＦ２５の反転出力XQ端子が接続され、２入力ＮＡＮＤ２３の出力はＤ−ＦＦ２５の入力クロックCLK端子に接続されている。また、カウンタ１９の出力（ｌ）は、２入力ＡＮＤ２６の一方の入力端子に入力され、２入力ＡＮＤ２６の他方の入力端子はＤ−ＦＦ２５の出力Q端子に接続されている。カウンタ２０の出力(m)はインバータ２４を介して、Ｄ−ＦＦ２５のリセット（Ｒ）入力端子に入力され、更に、Ｄ−ＦＦ２５の入力D端子は電源に接続された構成を有している。

次に、図６を用いて、前記構成を有した演算部１７の動作について説明する。（ｆ）は第１の保持回路１５の保持値、（ｇ）は第２の保持回路１６の保持値、（ｈ）及び（ｉ）は分周されたクロック信号、（ｊ）はカウンタ１９の計数値、（ｋ）はカウンタ２０の計数値、（ｌ）はカウンタ１９の出力信号、（ｍ）はカウンタ２０の出力信号、（ｎ）はＤ−ＦＦ２５の反転出力XQ、（ｏ）はＤ−ＦＦ２５の入力リセット信号、（ｐ）はＤ−ＦＦ２５の出力Ｑ、（ｂ）はトルク指令制御信号、（ｃ）は目標指令値信号である。

カウンタ１９及び２０において、第１の保持回路１５及び第２の保持回路１６から入力された区間の計数値（ｆ）及び（ｇ）をクロック信号（ｈ）及び（ｉ）でそれぞれ計数する。その計数結果を示すカウンタの出力信号（ｌ）及び（ｍ）をＮＡＮＤ２３及びインバータ２４にそれぞれ入力する。

ここで、Ｄ−ＦＦ２５の動作について説明する。初期状態として、Ｄ−ＦＦ２５はリセット状態とする。本状態の時、Ｄ−ＦＦ２５の出力Qの信号（ｐ）はＬ（低）、反転出力XQの信号（ｎ）はＨ（高）となっている。演算部１７の出力は一方の入力がＬであるＡＮＤ２６の出力である為、通電制御信号はＬ固定である。

カウンタ１９からパルス信号（ｌ）が出力されると、Ｄ−ＦＦ２５の反転出力XQがＨ、出力QがＬとなっている。本状態の時、Ｄ−ＦＦ２５のクロックCLK端子にパルス信号が入力される。その結果、Ｄ−ＦＦ２５の出力QはＨとなり、反転出力XQはＬとなる。

演算部１７の出力は、Ｄ−ＦＦ２５の出力QがＨのため、カウンタ１９の出力パルス(l)がそのまま出力される。また、Ｄ−ＦＦ２５の反転出力XQはＬの為、クロック入力CLKはＨのまま固定である。この状態は、リセットパルスがＤ−ＦＦ２５に入力されるまで繰り返される。

カウンタ２０からパルス信号（ｍ）が出力されると、Ｄ−ＦＦ２５にリセットパルス（ｏ）が入力される。この時、出力Qの信号（ｐ）はＬ、出力XQの信号（ｎ）がＨの初期状態に戻る。

上記のような演算処理が繰り返され、Ｄ−ＦＦ２５で行われているのは、クロック信号（ｈ）からクロック信号（ｉ）のクロック数の差を演算している。即ち、クロック信号（ｈ）及びクロック信号（ｉ）は前区間及び前々区間から生成されているため、前区間と前々区間の差の演算を実施していることとなる。理由は、Ｄ−ＦＦ２５から出力される演算結果の信号（ｐ）は、ＡＮＤ２６を介してトルク指令制御信号（ｂ）として出力される。本実施の形態の場合、実施の形態１と同様、その信号の周期は、電気角７．５度に相当する間隔でパルスが出力される。その為、目標指令値信号（ｃ）は電気角７．５度間隔で切替えられ、相電流を生成することができる。その結果、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

この時、Ｄ−ＦＦ２５においてメタステーブル等フリップフロップが誤動作しないように、クロック入力とリセット入力が同時に入力されないようにする必要がある。これは、クロック信号（ｈ）の立下りエッジにクロック信号（ｉ）の立上り及び立下りエッジを同期するように分周器で生成すれば、カウンタ１９とカウンタ２０の出力信号のエッジが同時に出力されないようになり、フリップフロップは誤動作しない。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３に係るモータ駆動方式について図７を参照しながら説明する。実施の形態３は、実施の形態２の演算部１７の出力に分周器２７を接続した構成を有したものである。図７において、１５及び１６はそれぞれ第１及び第２の保持回路、１７は演算部、２７は第２の分周器である。

実施の形態２では、通電演算部１７から出力され目標指令値信号は、カウンタ１９から出力されるパルスの１周期分ずれる可能性がある。前記パルスは相電流を生成する目標指令値制御信号となる為、パルスのずれが発生すると目標指令値もずれる。その結果、モータ駆動電流の不連続点が発生する。目標指令値制御信号（ｂ）の理想パルス幅は、等間隔である。この為、実施の形態３では１周期分のパルスがずれる影響をなくす為に、演算部１７の出力である目標指令値制御信号（ｂ）を分周する。分周した結果、目標指令値制御信号（ｂ）の１周期は長くなるが、パルスのずれは小さくなる。前記分周されたパルスにて目標指令値信号を制御する為、目標指令値信号のずれが少ない。その結果、モータ駆動電流が滑らかに生成することができ、振動や騒音を低減することができる。

当然であるが、前記パルスの１周期に相当する電気角が小さいほど１周期ずれた時に相電流が受ける影響は少ない。従って、電気角信号の半周期に相当する電気角を変更したり、クロック信号（ｄ）及びクロック信号（ｈ）及びクロック信号（ｉ）の比を変えてパルスの１周期に相当する電気角を小さくする。その結果、モータの加速又は減速時に相電流に不連続点が発生することなく、振動や騒音を低減することができる。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４に係わるモータ駆動方式について、図８を参照しながら説明する。実施の形態４は、前記実施の形態３において分周器２７をＤ−ＦＦを用いて実現したものである。

図８において、２７−１、２７−２、・・・、２７−nは分周器２７をｎ段のＤ−ＦＦ（nは整数）にて構成したものであり、それ以外は図５と同様の構成を有している。多段Ｄ−ＦＦ構成の分周器２７では、クロック入力CLK端子には前段の出力Q端子が接続され、入力D端子は同じＤ−ＦＦの反転出力XQ端子が接続され、出力Q端子は次段のＤ−ＦＦのクロック入力CLK端子に接続される。分周器２７は、前記のような接続をしたＤ−ＦＦをｎ段接続した構成を有している。

本実施の形態の場合、通電制御演算部１７の出力信号を２^ｎ分周する。この為、前記実施の形態３と同様に、通電制御演算部１７から出力される信号の１区間当りの電気角を小さくする必要があり、同様の効果を得ることができる。

以上のように実施の形態によれば、モータ駆動電流の目標指令値信号を切替える目標指令値信号は、制御する周期が相当する電気角が小さい程、モータ駆動電流は不連続点が発生しない。

なお、電気角６０度信号１区間が相当する電気角を変更したり、クロック信号（ｄ）及びクロック信号（ｈ）及びクロック信号（ｉ）の周波数比によって、相電流の目標指令値信号を切替える電気角信号は任意に設定できる。また、本実施の形態では、クロック比を変えることにより演算部より出力される目標指令値制御信号の１周期に相当する電気角を設定しているが、前区間及び前々区間の計数値の比を変えても同様の結果を得ることができる。また、演算部１７や分周器２７を他の素子にて構成し、同様の効果を得てもよい。

本発明の活用例として、多相ブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置及び駆動方法において、モータの一定速回転時はもちろんのこと、加速又は減速時にも相電流を滑らかに生成することができ、その結果、振動や騒音を低減するという効果を有するモータ駆動技術等に適用することができる。

本発明の実施の形態１に係るモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示すモータ駆動装置を用いてモータを加速又は減速した時の各信号の動作波形図である。 図１に示すモータ駆動装置の通電制御合成部の構成を示すブロック図である。 図３に示す通電制御合成部の各信号の動作波形図である。 本発明の実施の形態２に係る通電制御合成部の構成例を示すブロック図である。 図５に示す構成の演算部の各信号の動作波形図である。 本発明の実施の形態３に係る通電制御合成部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４に係る演算部及び分周器の構成を示すブロック図である。 従来のモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 従来のモータ駆動装置のモータが定速駆動時の各信号の動作波形図である。 従来のモータ駆動装置のモータが加速及び減速駆動時の各信号の動作波形図である。

符号の説明

１ ロータ位置検出部
２ 電気角信号生成部
３ 通電制御合成部
４ 通電切替部
５ トルク指令制御部
６ 電流検出部
７ 比較部
８ 通電合成部
９ モータ
１３，２７ 分周器
１４，１９，２０ カウンタ
１５，１６ 保持回路
１７ 演算部
２５ Ｄ型フリップフロップ
３０１ 通電制御部
３０２ 通電制御演算部
ＴＱ 外部トルク指令

Claims (8)

1. 多相ブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、
   前記モータの回転速度に応じたロータ位置検出信号を生成するロータ位置検出部と、
   前記ロータ位置検出信号に基づいて所定の電気角に相当する通電区間を有する電気角信号を連続して生成する電気角信号生成部と、
   前記電気角信号から通電切替信号を生成する通電切替部と、
   前記電気角信号からトルク指令制御信号を生成する通電制御合成部と、
   外部トルク指令信号と前記トルク指令制御信号から各相のモータ駆動電流の目標指令値信号を生成するトルク指令制御部と、
   モータ駆動電流値を検出する電流検出部と、
   前記目標指令値信号と前記検出されたモータ駆動電流値を比較する比較部と、
   前記比較部の出力信号と前記通電切替部から出力された通電切替信号を合成し、前記目標指令値信号に応じた駆動電流を前記モータの各相に通電する通電合成部とを具備し、
   前記通電制御合成部は、
   前記電気角信号の所定の区間を計数する区間計数部と、
   前記計数された前区間と前々区間のそれぞれの計数値を保持する第１の区間保持回路と第２の区間保持回路と、
   前記第１の区間保持回路と前記第２の区間保持回路の各出力を元に前記電気角信号の前区間と前々区間から加速度が一定になるように現在の通電区間を示すトルク指令制御信号を出力する演算部と、を有することを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記電気角信号生成部は連続して出力する区間の所定の電気角を１区間が電気角６０度に設定した電気角６０度信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記演算部は、前記第１の区間保持回路及び前記第２の区間保持回路の出力をそれぞれ計数する第１のカウンタと第２のカウンタと、
   前記第１及び第２のカウンタの計数値に基づいて前記トルク指令制御信号を算出するＤ型フリップフロップとを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記演算部の出力である目標指令値制御信号を分周する分周器を備え、前記演算部の出力は該分周器を介して前記トルク指令制御部に入力されることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
5. 前記分周器は多段のＤ型フリップフロップにて構成したことを特徴とする請求項４記載のモータ駆動装置。
6. 多相ブラシレスモータを駆動するモータ駆動方法であって、
   前記モータの回転速度に応じたロータ位置検出信号を生成し、
   前記ロータ位置検出信号を用いて所定の電気角に相当する区間が連続する電気角信号を生成し、
   前記電気角信号から通電切替信号を生成し、
   前記電気角信号からトルク指令制御信号を生成し、
   外部トルク指令信号と前記トルク指令制御信号から各相のモータ駆動電流目標指令値信号を生成し、
   前記モータ駆動電流値を検出し、
   前記電流目標指令値信号と前記検出したモータ駆動電流値を比較し、該比較結果に基づいて前記モータへの通電制御を行い、
   前記比較結果の信号と前記通電切替信号を合成し、前記目標指令値信号に応じた駆動電流を前記モータの各相に通電し、
   前記トルク指令制御信号を生成する工程は、前記電気角信号の前区間と前々区間を計数し、２つの計数値をそれぞれ保持し、該計数した区間の信号を元に前記２つの保持した計数値から加速度が一定になるように現在の目標指令値制御信号を演算にて生成することを特徴とするモータ駆動方法。
7. 前記生成した電気角信号は、所定の電気角を１区間が電気角６０度に設定した電気角６０度信号であることを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動方法。
8. 前記相電流の目標指令値信号は、前記トルク指令制御信号を分周した信号で制御されることを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動方法。

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