JP4724024B2

JP4724024B2 - モータ制御装置

Info

Publication number: JP4724024B2
Application number: JP2006078962A
Authority: JP
Inventors: 高行北河
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-03-22
Also published as: JP2007259558A

Description

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。

一般に、ブラシレスモータの回転数を制御するためには、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と対向するように配置された複数のホールＩＣ素子等の磁気センサと、が用いられる。そして、ブラシレスモータが三相のコイルを有して構成されている場合には、複数の磁気センサの各々が三相のコイルの各相に対応して配置される。また、このブラシレスモータを駆動させる制御装置では、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。
特開２００３−４７２７７号公報

ところで、上記のように、ロータと一体的に回転するセンサマグネットは、その回転方向に複数の磁極を有して構成される。ところが、一般に、センサマグネットの磁極は、回転方向にバラつきを持った状態とされる（つまり回転方向に磁極が不均一となる）。特に、一般に、磁極数が多くなるほど、若しくは、センサマグネットの外径が小さくなるほど着磁ピッチの精度が低下する。従って、この種のブラシレスモータの制御装置では、センサマグネットの磁極が回転方向にバラついた状態での磁気センサの検出結果に基づいて各相のコイルに対する通電タイミングが設定されていることになり、厳密に言えば各相のコイルが適切な通電タイミングで通電されていないことになる。このため、ブラシレスモータにトルクむらが発生し、騒音が増大する虞がある。

このとき、より一層適切な通電タイミングで通電するためには、工作精度を上げる等により、センサマグネットの磁極の着磁位置を更に一層厳格に設定することが考えられる。しかしながら、このようにすると、センサマグネットの磁極の着磁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。

一方で、センサマグネットの磁極の着磁位置は、各ブラシレスモータに特有のもので不変である。このことから、例えば、各ブラシレスモータの製造時にＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置に該ブラシレスモータに設けられたセンサマグネットの磁極の着磁位置を予め記憶させておき、この記憶情報に基づいて各相のコイルに対する通電タイミングを補正して設定することも考えられる。このようにすれば、センサマグネットの磁極が回転方向にバラついた状態でも、ブラシレスモータのトルクむらを防止することが可能となる。しかしながら、このようにすると、一般に、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置は高価であると共に製造工程での作業工数増加によりコストアップすること等の問題が新たに生ずる。

本発明は、上記事実を考慮して、コストアップを回避しつつブラシレスモータのトルクむらを抑制し、騒音を低減できるモータ制御装置を得ることを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置は、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通電タイミングで通電する通電回路と、
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位置を検出すべく前記ロータと一体的に回転すると共にその回転方向に複数の位置検出用の磁極を有するセンサマグネットと、前記センサマグネットと対向して配置され、前記センサマグネットの回転に伴う磁界の変化を検出する回転センサと、モータ起動時からその後のモータ定常運転開始時までの間のタイミングで、前記回転センサの検出結果に基づいて前記センサマグネットの一回転分の周期情報及び前記センサマグネットが一回転するときの前記各磁極の周期情報を検出すると共に、前記センサマグネットの一回転分の周期情報を前記センサマグネットの磁極数で除することにより前記センサマグネットが一回転するときの前記各磁極の理想周期情報を算出し、且つ、前記各磁極の理想周期情報と前記センサマグネットが一回転するときの前記各磁極の周期情報との差を補正値として算出して記憶し、モータ定常運転開始時には前記回転センサから得られる前記センサマグネットの各磁極の周期情報を前記補正値で補正して前記補正値で補正された周期情報に基づいて前記通電回路の通電タイミングを設定する制御手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置では、通電回路により所定の通電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。

一方、ロータが回転すると、このロータと一体的にセンサマグネットが回転し、このセンサマグネットに回転方向に複数形成された位置検出用の磁極が、センサマグネットと対向して配置された回転センサを通過することで、この回転センサによってセンサマグネットの回転に伴う磁界の変化が検出される。

さらに、制御手段では、上述の回転センサの検出結果に基づいてセンサマグネットの一回転分の周期情報及びセンサマグネットが一回転するときの各磁極の周期情報が検出される。また、制御手段では、上述のセンサマグネットの一回転分の周期情報がセンサマグネットの磁極数で除され、これにより、センサマグネットが一回転するときの各磁極の理想周期情報が算出される。さらに、制御手段では、この各磁極の理想周期情報と上述の如く検出されたセンサマグネットが一回転するときの各磁極の周期情報との差が算出されて、この算出された値が補正値として記憶される。そして、実際にブラシレスモータを定常運転させるときには、回転センサから得られるセンサマグネットの各磁極の周期情報（直前の周期情報）が補正値で補正され、この補正値で補正された周期情報に基づいて通電回路の通電タイミング（現在の通電タイミング）が設定される。

このように、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置では、モータ定常運転開始時においては回転センサから得られるセンサマグネットの各磁極の周期情報（直前の周期情報）が補正値で補正され、この補正値で補正された周期情報に基づいて通電回路の通電タイミング（現在の通電タイミング）が設定される。このため、仮に、センサマグネットの磁極が回転方向にバラついた状態とされても、このバラつきの影響を排除して、通電タイミングを適切に設定することができる。これにより、ブラシレスモータのトルクむらを抑制でき、騒音を低減できる。また、センサマグネットの磁極の着磁位置を更に一層厳格に設定する必要が無いので、コストアップも回避できる。

また、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置では、センサマグネットの一回転分の周期情報及びセンサマグネットが一回転するときの各磁極の周期情報の検出から補正値の算出までの処理が、モータ起動時からその後のモータ定常運転開始時までの間のタイミングで行われる。すなわち、上記処理がブラシレスモータの制御装置の起動毎に行われる。従って、ブラシレスモータの制御装置にＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置を設けると共に、各ブラシレスモータの製造時にこの記憶装置にブラシレスモータに設けられたセンサマグネットの磁極の着磁位置を予め記憶させておく必要がない。このため、ブラシレスモータの制御装置の記憶装置に、ＥＥＰＲＯＭ等の一般に高価とされるものを用いる必要が無い。

また、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置では、上述の補正値の算出までの処理が、モータ定常運転開始時までに行われる。このとき、モータ定常運転開始時に通電制御と併せて上述の補正値の算出を行う場合には、制御装置に用いるマイコン等の演算処理装置への負担が大きくなり、このマイコン等の演算処理装置に処理速度の速い高価なものを用いる必要が生じる。ところが、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置では、上述の補正値の算出までの処理が、モータ定常運転開始時までに行われるので、通電制御の処理量が少ない状態若しくは無い状態のときに上述の補正値の算出を行うことができる。従って、制御装置に用いるマイコン等の演算処理装置（つまり制御手段）に、処理速度の速い高価なものを用いる必要が無くなる。

このように、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置では、記憶装置に、ＥＥＰＲＯＭ等の一般に高価とされるものを用いる必要が無く、しかも、演算処理装置にも、処理速度の速い高価なものを用いる必要が無いので、これにより、コストアップの更なる回避を図ることが可能となる。

請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記制御手段は、前記センサマグネットの一回転分の周期情報及び前記センサマグネットが一回転するときの前記各磁極の周期情報の検出から前記補正値の算出までの処理を複数回行い、該複数の処理で得られた複数の補正値の平均値で前記回転センサから得られる前記センサマグネットの各磁極の周期情報を補正して前記補正値で補正された周期情報に基づいて前記通電回路の通電タイミングを設定することを特徴とする。

請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置では、センサマグネットの一回転分の周期情報及びセンサマグネットが一回転するときの各磁極の周期情報の検出から補正値の算出までの処理が複数回行われる。また、この複数の処理で得られた複数の補正値の平均値（例えば、最大値と最小値を除いた平均値、多数決により多数得られた値、最大値と最小値との範囲の中央値等）が算出され、この平均された補正値によって、上述の回転センサから得られるセンサマグネットの各磁極の周期情報が補正され、この補正値で補正された周期情報に基づいて通電回路の通電タイミングが設定される。このように、請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置では、複数の補正値を得て、この複数の補正値を平均するので、補正値の算出精度を向上させることができる。従って、通電回路の通電タイミングもより適正化される。

請求項３に記載のブラシレスモータの制御装置は、請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置において、前記制御手段は、前記ブラシレスモータの回転数又は印加電圧を一定にした状態で、前記回転センサの検出結果に基づいて前記センサマグネットの一回転分の周期情報及び前記センサマグネットが一回転するときの前記各磁極の周期情報を検出することを特徴とする。

請求項３に記載のブラシレスモータの制御装置では、回転センサの検出結果に基づいたセンサマグネットの一回転分の周期情報及びセンサマグネットが一回転するときの各磁極の周期情報の検出が、ブラシレスモータの回転数（回転周期）又は印加電圧を一定にした状態で行われる。従って、回転センサの検出結果に基づいたセンサマグネットの一回転分の周期情報及びセンサマグネットが一回転するときの各磁極の周期情報を安定して検出することができる。特に、上述のように、センサマグネットの一回転分の周期情報及びセンサマグネットが一回転するときの各磁極の周期情報の検出から補正値の算出までの処理を複数回行う場合には、回転数（回転周期）、印加電圧を一定にすることで、同一条件での平均処理を実現することができ、補正値の算出精度をさらに向上させることができる。

請求項４に記載のブラシレスモータの制御装置は、請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置において、前記制御手段は、前記ブラシレスモータの通電をオフ状態とし、前記ブラシレスモータが惰性で回転しているときに、前記回転センサの検出結果に基づいて前記センサマグネットの一回転分の周期情報及び前記センサマグネットが一回転するときの前記各磁極の周期情報を検出することを特徴とする。

請求項４に記載のブラシレスモータの制御装置では、回転センサの検出結果に基づいたセンサマグネットの一回転分の周期情報及びセンサマグネットが一回転するときの各磁極の周期情報の検出が、ブラシレスモータの通電がオフ状態とされ、ブラシレスモータが惰性で回転されているとき、すなわち、ブラシレスモータの駆動力（加振力）の無い状態のときに行われる。従って、ブラシレスモータのトルクむらの影響を排除して、回転センサの検出結果に基づいたセンサマグネットの一回転分の周期情報及びセンサマグネットが一回転するときの各磁極の周期情報の検出を行うことができる（磁極のバラつき情報を正確に検出できる）。これにより、補正値の算出精度がさらに向上する。

（車載空調装置用モータアクチュエータ１２の構成の概略）
はじめに、車載空調装置用モータアクチュエータの構成の概略について説明する。

図３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。

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。

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。

一方、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。

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。

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。

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。

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。

一方、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。

（モータ制御装置１０の構成の概略）
次に、モータ制御装置１０の概略的な構成について説明する。

モータ制御装置１０（制御基板１８）は、図１に示されるように、速度指令回路４２、電源スタンバイ回路４４、制御手段としての速度制御演算部４６、通電回路を構成するプリドライバ回路４８、プリドライバ回路４８と共に通電回路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。

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。

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。

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。

三相インバータ５０は、図２に示されるように、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）。

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。

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。

図１に示される昇圧回路５２は、プリドライバ回路４８へ接続された回路で、図２に示される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。

一方、本モータ制御装置１０は、センサマグネット７６（図３，図４（ａ）参照）と３つのホールＩＣ素子７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ（図１，図４（ｂ）参照）とを含めて構成されている。

センサマグネット７６は、図３に示されるように、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、図４（ａ）に示されるように、その軸心周りに所定角度（例えば、６０度）毎にＮ極の磁極７６ｎ１〜７６ｎ３とＳ極の磁極７６ｓ１〜７６ｓ３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。

一方、ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃは、センサマグネット７６と対向するようにセンサマグネット７６の軸心周りに２０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。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。

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。

（モータアクチュエータ１２の動作）
次に、上記構成からなるモータアクチュエータ１２の動作について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

また、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。

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。

このとき、図８（ａ）に示されるように、センサマグネット７６の着磁にバラつきが無い（着磁ピッチが均一である）場合には、図８（ｂ）のホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃから出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相の各回転信号に含まれるセンサマグネット７６の各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３（周期情報）に誤差を生じることが無い（図８（ｃ）参照）。その一方で、図４（ａ）に示されるように、センサマグネット７６の着磁にバラつきがある（着磁ピッチが不均一である）場合には、図４（ｂ）のホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃから出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相の各回転信号に含まれるセンサマグネット７６の各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３（周期情報）に誤差Ｅｎ１〜Ｅｓ３が生じる（図４（ｃ）参照）。そこで、本実施形態では、このセンサマグネット７６の着磁のバラつきに伴う誤差Ｅｎ１〜Ｅｓ３の影響を排除するために、速度制御演算部４６が次の処理を行う。

すなわち、速度制御演算部４６は、図６に示されるように、モータ起動時からその後のモータ定常運転開始時までの間で回転数を保持して（例えば、ブラシレスモータ１６の動作範囲が８００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの場合、なだらかに起動する０ｒｐｍ〜８００ｒｐｍの間（例えば、５００ｒｐｍ）でユーザに気付かれない期間だけ回転数を保持して）、ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃから出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相の各回転信号を検出する。また、このとき、このホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃの検出結果に基づいて、図４（ｃ）に示すように、センサマグネット７６の一回転分の周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ及びセンサマグネット７６が一回転するときの各磁極７６ｎ１〜７６ｓ３の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３を各相について検出して記憶する。

なお、この周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ及び各相についての周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３は、車両のイグニッションスイッチがオンの間だけＲＡＭ６６に記憶され、イグニッションスイッチがオフとなった時点でリセット（消去）される。また、次回、イグニッションスイッチがオンとなり、上述のようにしてモータ１６が起動し始めると、周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ及び各相についての周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３の検出が行われ、再びＲＡＭ６６に記憶される。

また、速度制御演算部４６は、センサマグネット７６の一回転分の周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗを、センサマグネット７６の磁極数（すなわち、磁極数６）で除することにより、図４（ｄ）に示すように、センサマグネット７６が一回転するときの各磁極の理想周期情報Ｔｎ１’〜Ｔｓ３’を各相について算出し、且つ、各相について、この各磁極の理想周期情報Ｔｎ１’〜Ｔｓ３’と上述のセンサマグネット７６が一回転するときの各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３との差を補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３として算出して記憶する。

つまり、センサマグネット７６の着磁ピッチが不均一の場合、一定回転数でモータ１６を回転させると、各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３は不均一となるが、センサマグネット７６は円環状であるため、一回転分の周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ（磁極数分の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３の総和）は、図７に示されるように、均一となる。従って、センサマグネット７６の一回転分の周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗをセンサマグネット７６の磁極数（すなわち、磁極数６）で除することにより、図４（ｄ）に示すように、センサマグネット７６の着磁にバラつきが無い場合（比較の対象となる周期情報は図８参照）と同様の周期情報Ｔｎ１’〜Ｔｓ３’（理想値）を得ることができる。そして、本実施形態では、この各磁極の理想周期情報Ｔｎ１’〜Ｔｓ３’と上述の各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３との差を補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３とし、これを記憶する。

一方、図６に示されるモータ定常運転開始時には、速度制御演算部４６において、図５（ａ）に示されるように、ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃから出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相の各回転信号に含まれるセンサマグネット７６の各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３（直前の周期情報）を、図５（ｂ）に示されるように、上述の補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３で順次補正して、これを回転信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗとする。また、この回転信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗと上述した速度指令信号の各々をコンパレート回路での比較演算処理と同等の処理を行って偏差を取る。

また、速度制御演算部４６は、この偏差に基づいたＰＷＭ信号（現在の通電タイミング）を生成し、プリドライバ回路４８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。また、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。このため、このようにしてシャフト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。

（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本実施形態では、モータ定常運転開始時にホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃから出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相の各回転信号に含まれるセンサマグネット７６の各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３（直前の周期情報）が補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３で補正され、この補正値で補正された回転信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗに基づいてプリドライバ回路４８のＰＷＭ信号（現在の通電タイミング）が設定される。このため、仮に、図４（ａ）に示されるように、センサマグネット７６の磁極が回転方向にバラついた状態とされても、このバラつきの影響を排除して、プリドライバ回路４８のＰＷＭ信号を適切に設定することができる。これにより、モータ１６のトルクむらを抑制でき、騒音を低減できる。また、センサマグネット７６の磁極の着磁位置を更に一層厳格に設定する必要が無いので、コストアップも回避できる。

また、本実施形態では、センサマグネット７６の一回転分の周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ及びセンサマグネット７６が一回転するときの各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３の検出から補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出までの処理が、図６に示されるモータ起動時からその後のモータ定常運転開始時までの間のタイミングで行われる。すなわち、上記処理がイグニッションスイッチのオン毎（モータ制御装置１０の起動毎）に行われる。従って、モータ制御装置１０にＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置を設けると共に、各モータ１６の製造時にこの記憶装置にモータ１６に設けられたセンサマグネット７６の磁極の着磁位置を予め記憶させておく必要がない。このため、モータ制御装置１０の記憶装置に、ＥＥＰＲＯＭ等の一般に高価とされるものを用いる必要が無い。

また、本実施形態では、上述の補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出までの処理が、モータ定常運転開始時までに行われる。このとき、モータ定常運転開始時に通電制御と併せて上述の補正値の算出を行う場合には、モータ制御装置１０の速度制御演算部４６への負担が大きくなり、この速度制御演算部４６に処理速度の速い高価なものを用いる必要が生じる。ところが、本実施形態では、上述の補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出までの処理が、モータ定常運転開始時までに行われるので、通電制御の処理量が少ない状態若しくは無い状態のときに上述の補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出を行うことができる。従って、モータ制御装置１０の速度制御演算部４６（つまり制御手段）に、処理速度の速い高価なものを用いる必要が無くなる。

このように、本実施形態では、モータ制御装置１０の記憶装置に、ＥＥＰＲＯＭ等の一般に高価とされるものを用いる必要が無く、しかも、速度制御演算部４６にも、処理速度の速い高価なものを用いる必要が無いので、これにより、コストアップの更なる回避を図ることが可能となる。

また、本実施形態によれば、上記以外にも、上述の補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出までの処理を、モータ定常運転開始時までに行うことにより、次の作用及び効果を奏する。

つまり、センサマグネット７６が一回転するときの各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３をカウントするタイマ６８は、カウント周期が固定である。このため、上述のように、モータ１６の回転数が低いときにセンサマグネット７６が一回転するときの各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３を検出するようにすれば、各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３をカウントするタイマ６８のカウント量を多くできる。従って、カウント量が多くなることにより、周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３の演算時の丸め誤差を少なくでき、その精度も向上できる。

また、モータ１６の回転数が低い方が、モータ１６の駆動力（加振力）が弱い。このため、上述のように、このモータ１６の回転数が低いときに補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出の処理を行うようにすれば、乗員に対し補正前のトルクむらによる騒音を感じにくくすることができる。

また、本実施形態のように、モータ１６を回転させないときに車両のバッテリ上りを防ぐために回路消費電流を極力少なくする電源スタンバイ回路４４を備える（スタンバイモードを有する）システムの場合、回転指令情報と共に速度制御演算部４６（マイコン）に電源供給し、プログラムを起動させる。このため、上述のように、モータ１６の回転数が低いときに補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出の処理を行うようにすれば、速度制御演算部４６のＲＯＭ６４のソフトを組む際に、初期設定とモータ制御のルーチンの間に上述の補正値算出のルーチンを追加でき、ＲＯＭ６４のソフトの変更を最小限にできる。

また、本実施形態のように、車載空調装置用の場合には、ユーザが不快と感じないように、モータ１６の回転数（印加電圧）の調整はなだらかに制御されるように構成されている。このため、上述のように、モータ１６の回転数が低いときに補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出の処理を行うようにすれば、なだらかに回転数を上昇させている間に上述の補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の記憶を完了させることができ、ユーザに気づかれることを防止できる。これにより、ユーザに対し違和感を与えないようにすることができる。

（本実施形態の変形例）
次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、センサマグネット７６の一回転分の周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ及びセンサマグネット７６が一回転するときの各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３の検出から補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出までの処理が１回だけ行われるように説明したが、この処理が複数回行われるようにしても良い。また、この複数の処理で得られた複数の補正値の平均値（例えば、最大値と最小値を除いた平均値、多数決により多数得られた値、最大値と最小値との範囲の中央値等）を算出し、この平均された補正値によって、ホールＩＣ素子７８Ａ〜７８Ｃから出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相の各回転信号に含まれるセンサマグネット７６の各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３（直前の周期情報）を補正し、この補正値で補正された周期情報に基づいてプリドライバ回路４８のＰＷＭ信号（現在の通電タイミング）を設定するようにしても良い。このようにすれば、複数の補正値を得て、この複数の補正値を平均するので、補正値の算出精度を向上させることができる。従って、プリドライバ回路４８のＰＷＭ信号もより適正化される。

また、上記実施形態において、センサマグネット７６の一回転分の周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ及びセンサマグネット７６が一回転するときの各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３の検出が、モータ１６の回転数（回転周期）又は印加電圧を一定にした状態で（回転数（回転周期）、出力電圧等が一定であることを監視しながら）行われるようにしても良い。このようにすれば、センサマグネット７６の一回転分の周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ及びセンサマグネット７６が一回転するときの各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３を安定して検出することができる。特に、上述のように、センサマグネット７６の一回転分の周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ及びセンサマグネット７６が一回転するときの各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３から補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出までの処理を複数回行う場合には、回転数（回転周期）、印加電圧を一定にすることで、同一条件での平均処理を実現することができ、補正値の算出精度をさらに向上させることができる。

また、本実施形態では、補正前の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３からモータ１６を駆動し、補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３を読むという手法を採用しているため、補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の読み取り中はセンサマグネット７６の着磁のバラつきの影響がある状態でモータ１６を駆動させていることになる。このため、モータ１６の回転数が低い状態で補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３を算出することによってセンサマグネット７６の着磁のバラつきの影響を極力抑えられるものの、トルクむらの影響が若干残る可能性がある。そこで、その影響を消すために、モータ１６の駆動力（加振力）の無い状態とするために、周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３の読み取り直前にモータ１６への通電をオフとし、モータ１６が惰性で回転しているタイミングで周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３を検出するようにしても良い。

このようにすれば、モータ１６のトルクむらの影響を排除して、センサマグネット７６の一回転分の周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ及びセンサマグネット７６が一回転するときの各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３の検出を行うことができる（磁極のバラつき情報を正確に検出できる）。これにより、補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出精度がさらに向上する。また、このときに、モータ１６が惰性で回転している間も、回転数（回転周期）、印加電圧等を監視し、一定状態での補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の読み取りを行うようにすれば、補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出精度がより向上する。

また、上記実施形態では、センサマグネット７６の一回転分の周期情報Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ及びセンサマグネット７６が一回転するときの各磁極の周期情報Ｔｎ１〜Ｔｓ３の検出から補正値Ｈｎ１〜Ｈｓ３の算出までの処理が、図６に示されるモータ起動時からその後のモータ定常運転開始時までの間のタイミングで行われるようにしたが、最初の一回転で（速度制御演算部４６の負荷の少ない状態で）行われるようにしても良い。

本発明の一実施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。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。本発明の一実施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一部破断した正面断面図である。（ａ）本発明の一実施形態に係るセンサマグネットの磁極の配置構成を示す図、（ｂ）本発明の一実施形態に係るホールＩＣ素子の配置構成を示す図、（ｃ）本発明の一実施形態に係るセンサマグネットの一回転分の周期情報及びセンサマグネットが一回転するときの各磁極の周期情報を示すタイムチャート、（ｄ）センサマグネットが一回転するときの各磁極の理想周期情報を示すタイムチャートである。（ａ）本発明の一実施形態に係るホールＩＣ素子から出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相の各回転信号に含まれるセンサマグネットの各磁極の周期情報を示すタイムチャート、（ｂ）センサマグネットの各磁極の周期情報を補正値で補正して得られた回転信号を示すタイムチャートである。本発明の一実施形態に係るブラシレスモータの回転数と経過時間との関係を示す説明図である。本発明の一実施形態に係るセンサマグネットの周期情報（３周期分）を示すタイムチャートである。（ａ）理想とされるセンサマグネットの磁極の配置構成を示す図、（ｂ）ホールＩＣ素子の配置構成を示す図、（ｃ）理想とされるセンサマグネットの一回転分の周期情報及びセンサマグネットが一回転するときの各磁極の周期情報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、１２…モータアクチュエータ、１４…ハウジング、１６…ブラシレスモータ、１８…制御基板、２０…シャフト、２２…ロータ、２４…マグネット、２６…コア、２８…ステータ、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…コイル（巻線）、３４…筒部、３６…支持部、３８…軸受、４２…速度指令回路、４４…電源スタンバイ回路、４６…速度制御演算部（制御手段）、４８…プリドライバ回路（通電回路）、５０…三相インバータ（通電回路）、５２…昇圧回路、５４…操作スイッチ、５６…電源、６８…タイマ、７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ…電界効果トランジスタ、７４…回転検出装置、７６…センサマグネット、７６ｎ１〜７６ｓ３…磁極、７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃ…ホールＩＣ素子（回転センサ）、８２…電流センサ、８４…電圧センサ、８６…温度センサ。

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通電タイミングで通電する通電回路と、
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位置を検出すべく前記ロータと一体的に回転すると共にその回転方向に複数の位置検出用の磁極を有するセンサマグネットと、
前記センサマグネットと対向して配置され、前記センサマグネットの回転に伴う磁界の変化を検出する回転センサと、
モータ起動時からその後のモータ定常運転開始時までの間のタイミングで、前記回転センサの検出結果に基づいて前記センサマグネットの一回転分の周期情報及び前記センサマグネットが一回転するときの前記各磁極の周期情報を検出すると共に、前記センサマグネットの一回転分の周期情報を前記センサマグネットの磁極数で除することにより前記センサマグネットが一回転するときの前記各磁極の理想周期情報を算出し、且つ、前記各磁極の理想周期情報と前記センサマグネットが一回転するときの前記各磁極の周期情報との差を補正値として算出して記憶し、モータ定常運転開始時には前記回転センサから得られる前記センサマグネットの各磁極の周期情報を前記補正値で補正して前記補正値で補正された周期情報に基づいて前記通電回路の通電タイミングを設定する制御手段と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
前記制御手段は、前記センサマグネットの一回転分の周期情報及び前記センサマグネットが一回転するときの前記各磁極の周期情報の検出から前記補正値の算出までの処理を複数回行い、該複数の処理で得られた複数の補正値の平均値で前記回転センサから得られる前記センサマグネットの各磁極の周期情報を補正して前記補正値で補正された周期情報に基づいて前記通電回路の通電タイミングを設定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
前記制御手段は、前記ブラシレスモータの回転数又は印加電圧を一定にした状態で、前記回転センサの検出結果に基づいて前記センサマグネットの一回転分の周期情報及び前記センサマグネットが一回転するときの前記各磁極の周期情報を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
前記制御手段は、前記ブラシレスモータの通電をオフ状態とし、前記ブラシレスモータが惰性で回転しているときに、前記回転センサの検出結果に基づいて前記センサマグネットの一回転分の周期情報及び前記センサマグネットが一回転するときの前記各磁極の周期情報を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。