JP5211648B2 - Ｐｗｍ制御回路及びｐｗｍ制御方法、並びに、それを用いた装置 - Google Patents

Description

この発明は、モータ等に用いられるＰＷＭ制御回路に関する。

ＰＷＭ制御回路としては、例えば下記の特許文献に記載されたものが知られている。

特開２００２−８４７７２号公報

従来のモータ制御用のＰＷＭ制御回路では、モータのセンサ出力から生成される正弦波信号と、基準信号としての三角波信号とを比較することによってＰＷＭ信号を生成する。しかし、従来から、モータの効率をより高めるようなＰＷＭ制御回路が望まれていた。このような要望は、モータ制御用のＰＷＭ制御回路に限らず、一般のＰＷＭ制御回路に共通する問題であった。

本発明は、より効率の良いＰＷＭ制御を可能とする技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
本発明の第１の形態は、被制御装置に設けられたセンサからのアナログセンサ出力に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御回路であって、
前記アナログセンサ出力の正極区間と負極区間を判定して極性信号を生成する極性判定部と、
前記アナログセンサ出力を全波整流することによって全波整流信号を生成する全波整流部と、
前記全波整流信号の波形を調整することによって調整済み波形信号を生成する調整部と、
一定周波数のキャリア信号を生成するキャリア信号生成部と、
前記調整済み波形信号と前記キャリア信号とを比較することによって原ＰＷＭ信号を生成する比較部と、
前記極性信号に応じて前記原ＰＷＭ信号を整形することによって、前記正極区間用の第１のＰＷＭ信号と前記負極区間用の第２のＰＷＭ信号とを生成するＰＷＭ波形整形部と、
を備える。
前記調整部は、
前記全波整流信号の一部分のみを有効とし、他の部分を無効とする有効信号領域設定部を含み、
前記有効信号領域設定部は、前記アナログセンサ出力の極性が反転する位置をπ位相点としたときのπ／２位相点を中心とする対称な有効区間において前記全波整流信号を有効とするとともに、前記アナログセンサ出力の波形の前記π位相点を中心とする対称な無効区間において前記全波整流信号を無効とする回路である。
このＰＷＭ制御回路では、アナログセンサ出力を全波整流することによって全波整流信号を生成し、この全波整流信号を調整してい調整済み波形信号を生成しているので、望ましい波形の信号を得ることができる。そして、この調整済み波形信号を利用してＰＷＭ信号を生成しているので、効率の良いＰＷＭ制御が可能である。また、有効信号領域設定部は、相対的に効率の良い信号部分を有効とし、相対的に効率の悪い信号部分を無効とすることができるので、より効率を高めることが可能である。

［適用例１］ 被制御装置に設けられたセンサからのアナログセンサ出力に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御回路であって、
前記アナログセンサ出力の正極区間と負極区間を判定して極性信号を生成する極性判定部と、
前記アナログセンサ出力を全波整流することによって全波整流信号を生成する全波整流部と、
前記全波整流信号の波形を調整することによって調整済み波形信号を生成する調整部と、
一定周波数のキャリア信号を生成するキャリア信号生成部と、
前記調整済み波形信号と前記キャリア信号とを比較することによって原ＰＷＭ信号を生成する比較部と、
前記極性信号に応じて前記原ＰＷＭ信号を整形することによって、前記正極区間用の第１のＰＷＭ信号と前記負極区間用の第２のＰＷＭ信号とを生成するＰＷＭ波形整形部と、
を備えるＰＷＭ制御回路。

このＰＷＭ制御回路では、アナログセンサ出力を全波整流することによって全波整流信号を生成し、この全波整流信号を調整してい調整済み波形信号を生成しているので、望ましい波形の信号を得ることができる。そして、この調整済み波形信号を利用してＰＷＭ信号を生成しているので、効率の良いＰＷＭ制御が可能である。

［適用例２］ 適用例１記載のＰＷＭ制御回路であって、
前記調整部は、
前記全波整流信号の一部分のみを有効とし、他の部分を無効とする有効信号領域設定部を含む、ＰＷＭ制御回路。

この構成によれば、相対的に効率の良い信号部分を有効とし、相対的に効率の悪い信号部分を無効とすることができるので、より効率を高めることが可能である。

［適用例３］ 適用例２記載のＰＷＭ制御回路であって、
前記有効信号領域設定部は、前記アナログセンサ出力の極性が反転する位置をπ位相点としたときのπ／２位相点を中心とする対称な有効区間において前記全波整流信号を有効とするとともに、前記アナログセンサ出力の波形の前記π位相点を中心とする対称な無効区間において前記全波整流信号を無効とする回路である、ＰＷＭ制御回路。

この構成では、最も的確に効率向上を達成することが可能である。

［適用例４］ 適用例１ないし３のいずれかに記載のＰＷＭ制御回路であって、
前記調整部は、
前記全波整流信号のオフセットとゲインを調整するオフセット／ゲイン調整部を含む、
ＰＷＭ制御回路。

この構成によれば、元のアナログセンサ出力が歪んでいる場合にも、その波形を望ましい波形に調整できるので、効率を高めることができる。

［適用例５］ 被制御装置に設けられたセンサからのアナログセンサ出力に基づいてＰＷＭ信号を生成する方法であって、
（ａ）前記アナログセンサ出力の正極区間と負極区間を判定して極性信号を生成する工程と、
（ｂ）前記アナログセンサ出力を全波整流することによって全波整流信号を生成する工程と、
（ｃ）前記全波整流信号の波形を調整することによって調整済み波形信号を生成する工程と、
（ｄ）一定周波数のキャリア信号を生成する工程と、
（ｅ）前記調整済み波形信号と前記キャリア信号とを比較することによって原ＰＷＭ信号を生成する工程と、
（ｆ）前記極性信号に応じて前記原ＰＷＭ信号を整形することによって、前記正極区間用の第１のＰＷＭ信号と前記負極区間用の第２のＰＷＭ信号とを生成する工程と、
を備える方法。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ＰＷＭ制御回路及び方法、電動モータ及びその制御方法、それらを用いたアクチュエータや、装置、携帯機器、電子機器、移動体、ロボット等の形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A．実施例：
B．変形例

A．実施例：
図１は、本実施例のブラシレスモータの回路構成を示すブロック図である。このブラシレスモータは、モータ本体１００と、駆動制御回路２００とを備えている。モータ本体１００は、電磁コイル１１０と、磁気センサ１２０とを有している。駆動制御回路２００は、ＰＷＭ制御部２１０と、フルブリッジ回路２２０と、極性判定部２３０と、アナログ波形調整部２４０と、ＤＡ変換部２５０と、ＣＰＵ２６０とを備えている。極性判定部２３０は、磁気センサ１２０のアナログ出力ＳＳＡの正極区間と負極区間を判定して、極性信号Ｓｐを生成する。アナログ波形調整部２４０は、アナログセンサ出力ＳＳＡの波形を調整して、調整済み波形信号Ｓwaveを生成する。ＤＡ変換部２５０は、波形調整に利用される各種の設定値をアナログ波形調整部２４０に供給する。なお、これらの設定値は、ＣＰＵ２６０からＤＡ変換部２５０に指令された値である。ＰＷＭ制御部２１０は、波形信号Ｓwaveと極性信号Ｓｐとに基づいてＰＷＭ制御を実行し、第１と第２のＰＷＭ信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を生成する。なお、これらの信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を「駆動信号」とも呼ぶ。フルブリッジ回路２２０は、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２に応じて電磁コイル１１０に駆動電圧を供給する。回路２１０〜２５０の内部構成については後述する。以降の説明では、図１からも判るように、一相分の電磁コイル１１０と磁気センサ１２０とを用いた一相駆動用の回路を説明するが、二相以上の複数相の駆動回路も各相に対し同様な構成を採用することより容易に実現することが可能である。その場合には、相数に応じた電磁コイル１１０構成と磁気センサ１２０構成を有する回路構成を使用する。

図２は、モータ本体１００における磁石列とコイル列の位置関係、及び、磁気センサ出力とコイルの逆起電力波形との関係を示す説明図である。なお、「逆起電力」を「誘起電圧」とも呼ぶ。図２（Ａ）に示すように、モータ本体は、複数のコイル１１〜１４を含むステータ部１０と、複数の磁石３１〜３４を含むロータ部３０とを有している。コイル１１〜１４は、図１における電磁コイル１１０に該当するものである。４つの磁石３１〜３４は、一定の磁極ピッチＰｍで配置されており、隣接する磁石同士が逆方向に磁化されている。また、コイル１１〜１４は、一定のピッチＰｃで配置されており、隣接するコイル同士が逆向きに励磁される。この例では、磁極ピッチＰｍはコイルピッチＰｃに等しく、電気角でπに相当する。なお、電気角の２πは、駆動信号の位相が２πだけ変化したときに移動する機械的な角度又は距離に対応づけられる。本実施例では、駆動信号の位相が２πだけ変化すると、ロータ部３０が磁極ピッチＰｍの２倍だけ移動する。

４つのコイル１１〜１４のうち、第１、第３のコイル１１，１３は同一の位相の駆動信号で駆動され、第２、第４のコイル１２，１４は第１及び第３のコイル１１，１３の駆動信号から１８０度（＝π）だけ位相がずれた駆動信号で駆動される。通常の二相駆動は２つの相（Ａ相とＢ相）の駆動信号の位相が９０度（＝π／２）ずれており、位相のずれが１８０度（＝π）の場合は無い。また、モータの駆動方法において、位相が１８０度（＝π）ずれた２つの駆動信号は、同じ位相であると見なされる場合が多い。従って、本実施例のモータにおける駆動方法は、単相駆動であると考えることができる。

図２（Ａ）は、モータ停止時における磁石３１〜３４とコイル１１〜１４の位置関係を示している。本実施例のモータでは、各コイル１１〜１４に設けられた磁気ヨーク２０が、各コイルの中心よりもロータ部３０の正転方向に若干ずれた位置に設けられている。従って、モータ停止時には、各コイルの磁気ヨーク２０が磁石３１〜３４によって引きつけられ、磁気ヨーク２０が各磁石３１〜３４の中心と向かい合う位置でロータ部３０が停止する。この結果、各コイル１１〜１４の中心が、各磁石３１〜３４の中心からずれた位置でモータが停止することになる。また、この時、磁気センサ１２０も、隣接する磁石の境界から若干ずれた位置にある。この停止位置における位相はαである。位相αはゼロでは無いが、ゼロに近い小さな値（例えば約５度〜１０度）か、又は、π／２に近い値（例えば約８５度〜９５度）に設定されることが好ましい。

図２（Ｂ）は、コイルに発生する逆起電力の波形の例を示しており、図２（Ｃ）は、磁気センサ１２０の出力波形の例を示している。磁気センサ１２０は、モータ運転時のコイルの逆起電力とほぼ相似形状のアナログセンサ出力ＳＳＡを発生することができる。但し、磁気センサ１２０の出力ＳＳＡは、モータの停止時にも０でない値を示す（位相がπの整数倍のときは除く）。なお、コイルの逆起電力は、モータの回転数とともに上昇する傾向にあるが、波形形状（正弦波）はほぼ相似形状に保たれる。磁気センサ１２０としては、例えばホール効果を利用したホールＩＣを採用することができる。この例では、センサ出力ＳＳＡと逆起電力Ｅｃは、いずれも正弦波か、正弦波に近い波形である。後述するように、このモータの駆動制御回路は、センサ出力ＳＳＡを利用して、逆起電力Ｅｃとほぼ相似波形の電圧を各コイル１１〜１４に印加する。

図３は、アナログ波形調整部２４０とＤＡ変換部２５０の内部構成を示すブロック図である。アナログ波形調整部２４０は、増幅部２４１と、全波整流部２４２と、オフセット調整部２４３と、ゲイン調整部２４４と、励磁領域設定部２４５と、を有している。ＤＡ変換部２５０は、増幅率Ａｍを設定するための増幅率設定部２５１と、オフセット値Ｏｓを設定するためのオフセット設定部２５３と、ゲイン値Ｇａを設定するためのゲイン設定部２５４と、閾値電圧Ｖthを設定するための閾値設定部２５５とを有している。ＤＡ変換部２５０内の各設定部２５１，２３５〜２５５は、ＣＰＵ２６０（図１）から与えられた各種の設定値をＤＡ変換し、各種の設定値Ａｍ，Ｏｓ，Ｇａ，Ｖthをアナログ信号として、アナログ波形調整部２４０内の対応する各部に供給している。

図４は、アナログ波形調整部２４０の各部の入出力信号の波形を示すタイミングチャートである。センサ出力ＳＳＡ（図４（Ａ））は、接地電位ＧＮＤを中心としたほぼ対称な波形を有している。センサ出力ＳＳＡは、正弦波状であることが好ましい。増幅部２４１は、このセンサ出力ＳＳＡを増幅率Ａｍで増幅することによって、増幅後信号Ｓａ（図４（Ｂ））を生成する。全波整流部２４２は、この増幅後信号Ｓａを全波整流することによって、全波整流信号Ｓｂ（図４（Ｃ））を生成する。オフセット調整部２４３は、オフセット値Ｏｓに従って全波整流信号Ｓａの基準レベルをオフセットさせた信号Ｓｃを生成し、ゲイン調整部２４４は、ゲイン値Ｏｓに従ってこの信号Ｓｃを増幅した信号Ｓｄを生成する（図４（Ｄ），（Ｅ））。なお、図４（Ｄ）では、オフセット値Ｏｓに応じて信号Ｓｂの基準レベルがＶbtボルトだけ上昇した旨が図示されている。励磁領域設定部２４５は、閾値電圧Ｖthに応じて、信号Ｓｄのうちの一部のみを有効とし、他の部分を無効とした信号Ｓwaveを生成する（図４（Ｆ））。励磁領域設定部２４５の内部構成と動作については後述する。

なお、アナログ波形調整部２４０において、オフセットやゲインを調整する理由は、センサ出力ＳＳＡが必ずしも望ましい波形（例えば正弦波形状）を有しておらず、センサの取り付け誤差等に起因して、波形が歪んでいる可能性があるからである。センサ出力ＳＳＡの波形が歪んでいる場合には、オフセットやゲインを調整することによって、望ましい波形に近づけることが可能である。また、この結果、モータの効率を向上させることが可能である。

図５は、励磁領域設定部２４５の内部構成と動作を示す説明図である。この励磁領域設定部２４５は、アナログ比較器２４５ａと、バッファ回路２４５ｂとを有している。アナログ比較器２４５ａは、オフセット／ゲイン調整後の信号Ｓｄと閾値電圧Ｖthとを比較し、Ｖth≦Ｓｄの場合にＨレベルとなるイネーブル信号Ｅnbを出力する（図５（Ｂ）参照）。このイネーブル信号Ｅnbは、バッファ回路２４５ｂのイネーブル端子に供給されている。イネーブル信号ＥnbがＨレベルの場合にはバッファ回路２４５ｂから信号Ｓｄに比例した電圧が出力され、イネーブル信号ＥnbがＬレベルの場合にはバッファ回路２４５ｂからの出力が停止される。この結果、図５（Ｂ）に示すように、励磁領域設定部２４５の出力信号Ｓwaveは、信号Ｓｄのうちの一部のみを有効とし、他の部分のを無効とした信号となる。以下では、励磁領域設定部２４５の出力信号Ｓwaveを「調整済み波形信号」と呼ぶ。

図４からも理解できるように、オフセット／ゲイン調整後の信号Ｓｄは、センサ出力ＳＳＡを全波整流した信号と相似な形状を有しているので、イネーブル信号Ｅnb（図５（Ｂ））は、センサ出力ＳＳＡの半周期に相当する周期を有している。従って、イネーブル信号Ｅnbは、センサ出力ＳＳＡの極性が反転する位置をπ位相点としたとき、そのπ／２位相点を中心とする対称な有効区間において信号Ｓｄを有効とするとともに、センサ出力ＳＳＡの波形のπ位相点を中心とする対称な無効区間において信号Ｓｄを無効とする信号であることが理解できる。このような励磁領域設定部２４５は、モータの効率を向上させる機能を有しているが、この点については後述する。

なお、オフセット調整部２４３と、ゲイン調整部２４４と、励磁領域設定部２４５は、全波整流信号Ｓｂの波形を調整する調整部としての機能を実現していることが理解できる。ゲイン調整とオフセット調整の順序は、逆にしてもよい。また、アナログ波形調整部２４０内の各部２４１〜２４５のうちの一部を省略しても良い。例えば、全波整流部２４２以外の回路２４１，２４３〜２４５を省略することも可能である。

図６は、ＰＷＭ制御部２１０（図１）の内部構成の例を示すブロック図である。図６（Ａ）に示す例では、ＰＷＭ制御部２１０は、ノコギリ波形発生部２１１と、アナログ比較器２１２と、ＰＷＭ波形整形回路２１３とを備えている。ノコギリ波形発生部２１１は、一定周期のノコギリ波信号Ｓsawを生成する回路である。但し、ノコギリ波信号Ｓsawの周期は、必要に応じて変更することも可能である。アナログ比較器２１２は、このノコギリ波信号Ｓsawと、アナログ波形調整部２４０から供給される調整済み波形信号Ｓwaveとを比較することによって、原ＰＷＭ信号Ｓpwmを生成する。

ＰＷＭ波形整形回路２１３は、この原ＰＷＭ信号Ｓpwmと、極性判定部２３０から与えられる極性信号Ｓｐとに基づいて、第１のＰＷＭ信号ＤＲＶＡ１と第２のＰＷＭ信号ＤＲＶＡ２とを生成する回路である。なお、極性信号Ｓｐは、前述したように、センサ出力ＳＳＡが正である正極区間においてＨレベルとなり、センサ出力ＳＳＡが負である負極区間においてＬレベルとなる信号である。ＰＷＭ波形整形回路２１３は、２つのアンド回路２１４，２１５と、インバータ（ノット回路）２１６とを有している。第１のアンド回路２１４は、極性信号ＳｐがＨレベルのときに原ＰＷＭ信号Ｓpwmをそのまま通過させるとともに、極性信号ＳｐがＬレベルのときに原ＰＷＭ信号Ｓpwmの通過を阻止することによって、第１のＰＷＭ信号ＤＲＶＡ１を生成する。第２のアンド回路２１５には、極性信号Ｓｐが反転した信号が入力されている。従って、第２のアンド回路２１５は、極性信号ＳｐがＨレベルのときに原ＰＷＭ信号Ｓpwmの通過を阻止するとともに、極性信号ＳｐがＬレベルのときに原ＰＷＭ信号Ｓpwmをそのまま通過させることによって、第２のＰＷＭ信号ＤＲＶＡ２を生成する。

なお、図６（Ａ）の例において、信号ＤＲＶＡ１Ｈは、フルブリッジ回路２２０の上アーム側トランジスタに供給される駆動信号であり、信号ＤＲＶＡ１Ｌは、フルブリッジ回路２２０の下アーム側トランジスタに供給される駆動信号であるが、図６（Ａ）の例ではこれらの信号ＤＲＶＡ１Ｈ，ＤＲＶＡ１Ｌは同一である。信号ＤＲＶＡ２Ｈ，ＤＲＶＡ２Ｌも同様である。

図６（Ｂ）の回路では、第１のＰＷＭ信号ＤＲＶＡ１Ｈ，ＤＲＶＡ１Ｌのうちの上アーム側の信号ＤＲＶＡ１Ｈとして、極性信号Ｓｐがそのまま使用されている。また、第２のＰＷＭ信号ＤＲＶＡ２Ｈ，ＤＲＶＡ２Ｌのうちの上アーム側の信号ＤＲＶＡ２Ｈとして、極性信号Ｓｐを反転した信号が使用されている。図６（Ａ），（Ｂ）のいずれの構成を採用しても、フルブリッジ回路２２０を適切に制御することが可能である。

図６（Ａ），（Ｂ）から理解できるように、ＰＷＭ制御部２１０では、アナログ波形調整部２４０によって調整された波形信号Ｓwaveを用いているので、望ましい波形を有する信号Ｓwaveに対してＰＷＭ制御を実行することができる。特に、アナログ波形調整部２４０の励磁領域設定部２４５は、センサ出力ＳＳＡのゼロクロス点近傍において信号ＳwaveをＬレベルに保つように機能するという特徴点がある。センサ出力ＳＳＡのゼロクロス点近傍では、コイルに駆動電圧を印加しても有効な駆動力とならず、振動や騒音の原因ともなる。従って、励磁領域設定部２４５による波形調整によって、モータの効率を向上させることが可能である。

図７は、フルブリッジ回路２２０の内部構成を示すブロック図である。フルブリッジ回路２２０は、４つのスイッチングトランジスタ２２１〜２２４を含んでいる。これらのスイッチングトランジスタ２２１〜２２４の制御端子には、上述したＰＷＭ信号ＤＲＶＡ１Ｈ，ＤＲＶＡ２Ｌ，ＤＲＶＡ２Ｈ，ＤＲＶＡ２Ｌが入力されている。なお、上アーム側のトランジスタ２２１，２２３の制御端子の前にレベルシフタ回路を設けて、駆動信号ＤＲＶＡ２Ｈ，ＤＲＶＡ２Ｈのレベルを調整するようにしてもよい。

図８は、本実施例の駆動制御回路におけるパルス幅調整の一例を示す説明図である。図８（Ａ）は通常状態を示している。この通常状態では、励磁領域設定部２４５による調整が行われておらず、オフセット／ゲイン調整後の信号Ｓｄ（又は全波整流信号Ｓｂ）がそのまま調整済み波形信号Ｓwaveとして使用されている。原ＰＷＭ信号Ｓpwmは、この調整済み波形信号Swaveの電圧レベルの変化を矩形波で模擬した信号なので、原ＰＷＭ信号Ｓpwmは、そのほぼ全区間においてパルスが発生する信号となっている。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の通常状態から、オフセット調整とゲイン調整とを変更することによって、原ＰＷＭ信号Ｓpwmのパルス幅を調整した例を示している。この例のように、オフセット調整とゲイン調整とのうちの少なくとも一方を変更することによっても、原ＰＷＭ信号Ｓpwmのパルス幅を調整し、これによってモータの動作を制御することが可能である。

図９は、本実施例の駆動制御回路におけるパルス幅調整の他の例を示す説明図である。図９（Ａ）は図８（Ａ）と同じ通常状態を示している。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の通常状態から、ノコギリ波信号Ｓsawを変更することによって、原ＰＷＭ信号Ｓpwmのパルス幅を調整した例を示している。この例のように、ノコギリ波信号の波形を変更することによっても、原ＰＷＭ信号Ｓpwmのパルス幅を調整し、これによってモータの動作を制御することが可能である。

上記実施例では、アナログ回路を用いてセンサ出力ＳＳＡからＰＷＭ信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を生成したので、デジタル回路を用いるよりも簡易な構成でＰＷＭ信号を生成することが可能である。また、アナログ波形調整部２４０でセンサ出力ＳＳＡを全波整流し、全波整流後の信号を用いてＰＷＭ制御を実行したので、正負の両方の波形区間を有する信号を用いてＰＷＭ制御を実行する場合に比べて、回路構成を簡略化することが可能である。更に、アナログ波形調整部２４５は、全波整流後の信号の一部のみを有効とし、他の部分を無効とする励磁領域設定部２４５（有効信号領域設定部）を用いているので、モータの効率を向上させることが可能である。

B．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

B１．変形例１：
上記実施例では、ＰＷＭ制御のキャリア信号としてノコギリ波信号Ｓsawを用いていたが、キャリア信号としては、三角波などの他の信号を使用してもよい。

B２．変形例２：
上記実施例では、モータとして単相ブラシレスモータを用いていたが、本発明は、他の種々のモータにも適用可能である。また、モータの極数や相数も任意の値を採用可能である。

B３．変形例３：
上記実施例では、ＰＷＭ制御回路で制御される被制御装置としてモータを用いていたが、本発明は、モータ以外の被制御装置を制御する回路にも適用可能である。

B４．変形例４：
本発明は、各種の装置に適用可能である。例えば、本発明は、ファンモータ、時計（針駆動）、ドラム式洗濯機（単一回転）、ジェットコースタ、振動モータなどの種々の装置のモータに適用可能である。本発明をファンモータに適用した場合には、上述した種々の効果（低消費電力、低振動、低騒音、低回転ムラ、低発熱、高寿命）が特に顕著である。このようなファンモータは、例えば、デジタル表示装置や、車載機器、燃料電池式パソコン、燃料電池式デジタルカメラ、燃料電池式ビデオカメラ、燃料電池式携帯電話などの燃料電池使用機器、プロジェクタ等の各種装置のファンモータとして使用することができる。本発明のモータは、さらに、各種の家電機器や電子機器のモータとしても利用可能である。例えば、光記憶装置や、磁気記憶装置、ポリゴンミラー駆動装置等において、本発明によるモータをスピンドルモータとして使用することが可能である。また、本発明によるモータは、移動体やロボット用のモータとしても利用可能である。

図１０は、本発明の実施例によるモータを利用したプロジェクタを示す説明図である。このプロジェクタ６００は、赤、緑、青の３色の色光を発光する３つの光源６１０Ｒ、６１０Ｇ、６１０Ｂと、これらの３色の色光をそれぞれ変調する３つの液晶ライトバルブ６４０Ｒ、６４０Ｇ、６４０Ｂと、変調された３色の色光を合成するクロスダイクロイックプリズム６５０と、合成された３色の色光をスクリーンＳＣに投写する投写レンズ系６６０と、プロジェクタ内部を冷却するための冷却ファン６７０と、プロジェクタ６００の全体を制御する制御部６８０と、を備えている。冷却ファン６７０を駆動するモータとしては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。

図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例によるモータを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。図１１（Ａ）は携帯電話７００の外観を示しており、図１１（Ｂ）は、内部構成の例を示している。携帯電話７００は、携帯電話７００の動作を制御するＭＰＵ７１０と、ファン７２０と、燃料電池７３０とを備えている。燃料電池７３０は、ＭＰＵ７１０やファン７２０に電源を供給する。ファン７２０は、燃料電池７３０への空気供給のために携帯電話７００の外から内部へ送風するため、或いは、燃料電池７３０で生成される水分を携帯電話７００の内部から外に排出するためのものである。なお、ファン７２０を図１１（Ｃ）のようにＭＰＵ７１０の上に配置して、ＭＰＵ７１０を冷却するようにしてもよい。ファン７２０を駆動するモータとしては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。

図１２は、本発明の実施例によるモータ／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車８００は、前輪にモータ８１０が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路８２０と充電池８３０とが設けられている。モータ８１０は、充電池８３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモータ８１０で回生された電力が充電池８３０に充電される。制御回路８２０は、モータの駆動と回生とを制御する回路である。このモータ８１０としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することが可能である。

図１３は、本発明の実施例によるモータを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット９００は、第１と第２のアーム９１０，９２０と、モータ９３０とを有している。このモータ９３０は、被駆動部材としての第２のアーム９２０を水平回転させる際に使用される。このモータ９３０としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することが可能である。

本実施例のブラシレスモータの回路構成を示すブロック図である。 モータ本体における磁石列とコイル列の位置関係、及び、磁気センサ出力とコイルの逆起電力波形との関係を示す説明図である。 アナログ波形調整部とＤＡ変換部の内部構成を示すブロック図である。 アナログ波形調整部の各部の入出力信号の波形を示すタイミングチャートである。 励磁領域設定部の内部構成と動作を示す説明図である。 ＰＷＭ制御部の内部構成の例を示すブロック図である。 フルブリッジ回路の内部構成を示すブロック図である。 本実施例の駆動制御回路におけるパルス幅調整の一例を示す説明図である。 本実施例の駆動制御回路におけるパルス幅調整の他の例を示す説明図である。 本発明の実施例によるモータを利用したプロジェクタを示す説明図である。 本発明の実施例によるモータを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。 本発明の実施例によるモータ／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。 本発明の実施例によるモータを利用したロボットの一例を示す説明図である。

符号の説明

１０…ステータ部
１１〜１４…コイル
２０…磁気ヨーク
３０…ロータ部
３１〜３４…磁石
１００…モータ本体
１１０…電磁コイル
１２０…磁気センサ
２００…駆動制御回路
２１０…ＰＷＭ制御部
２１１…ノコギリ波形発生部
２１２…アナログ比較器
２１３…ＰＷＭ波形整形回路
２１４，２１５…アンド回路
２２０…ＣＰＵ
２２１〜２２４…スイッチングトランジスタ
２３０…極性判定部
２４０…アナログ波形調整部
２４１…増幅部
２４２…全波整流部
２４３…オフセット調整部
２４４…ゲイン調整部
２４５…アナログ波形調整部
２４５…励磁領域設定部
２４５ａ…アナログ比較器
２４５ｂ…バッファ回路
２５０…ＤＡ変換部
２５１…増幅率設定部
２５３…オフセット設定部
２５４…ゲイン設定部
２５５…閾値設定部
２６０…ＣＰＵ
６００…プロジェクタ
６１０Ｒ，６１０Ｇ，６１０Ｂ…光源
６４０Ｒ，６４０Ｇ，６４０Ｂ…液晶ライトバルブ
６５０…クロスダイクロイックプリズム
６６０…投写レンズ系
６７０…冷却ファン
６８０…制御部
７００…携帯電話
７１０…ＭＰＵ
７２０…ファン
７３０…燃料電池
８００…自転車
８１０…モータ
８２０…制御回路
８３０…充電池
９００…ロボット
９１０，９２０…第２のアーム
９２０…第２のアーム
９３０…モータ

Claims (9)

1. 被制御装置に設けられたセンサからのアナログセンサ出力に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御回路であって、
   前記アナログセンサ出力の正極区間と負極区間を判定して極性信号を生成する極性判定部と、
   前記アナログセンサ出力を全波整流することによって全波整流信号を生成する全波整流部と、
   前記全波整流信号の波形を調整することによって調整済み波形信号を生成する調整部と、
   一定周波数のキャリア信号を生成するキャリア信号生成部と、
   前記調整済み波形信号と前記キャリア信号とを比較することによって原ＰＷＭ信号を生成する比較部と、
   前記極性信号に応じて前記原ＰＷＭ信号を整形することによって、前記正極区間用の第１のＰＷＭ信号と前記負極区間用の第２のＰＷＭ信号とを生成するＰＷＭ波形整形部と、
   を備え、
   前記調整部は、
   前記全波整流信号の一部分のみを有効とし、他の部分を無効とする有効信号領域設定部を含み、
   前記有効信号領域設定部は、前記アナログセンサ出力の極性が反転する位置をπ位相点としたときのπ／２位相点を中心とする対称な有効区間において前記全波整流信号を有効とするとともに、前記アナログセンサ出力の波形の前記π位相点を中心とする対称な無効区間において前記全波整流信号を無効とする回路である、ＰＷＭ制御回路。
2. 請求項１記載のＰＷＭ制御回路であって、
   前記調整部は、
   前記全波整流信号のオフセットとゲインを調整するオフセット／ゲイン調整部を含む、
   ＰＷＭ制御回路。
3. 被制御装置に設けられたセンサからのアナログセンサ出力に基づいてＰＷＭ信号を生成する方法であって、
   （ａ）前記アナログセンサ出力の正極区間と負極区間を判定して極性信号を生成する工程と、
   （ｂ）前記アナログセンサ出力を全波整流することによって全波整流信号を生成する工程と、
   （ｃ）前記全波整流信号の波形を調整することによって調整済み波形信号を生成する工程と、
   （ｄ）一定周波数のキャリア信号を生成する工程と、
   （ｅ）前記調整済み波形信号と前記キャリア信号とを比較することによって原ＰＷＭ信号を生成する工程と、
   （ｆ）前記極性信号に応じて前記原ＰＷＭ信号を整形することによって、前記正極区間用の第１のＰＷＭ信号と前記負極区間用の第２のＰＷＭ信号とを生成する工程と、
   を備え、
   前記工程（ｃ）は、前記アナログセンサ出力の極性が反転する位置をπ位相点としたときのπ／２位相点を中心とする対称な有効区間において前記全波整流信号を有効とするとともに、前記アナログセンサ出力の波形の前記π位相点を中心とする対称な無効区間において前記全波整流信号を無効とする工程を含む、方法。
4. ロータとステータとの間の位置を示すアナログセンサ出力を生成するセンサを備えるモータ本体と、
   請求項１記載のＰＷＭ制御回路と、
   前記第１と第２のＰＷＭ信号に応じて前記モータ本体のコイルに駆動電圧を供給するブリッジ回路と、
   を備えるモータ。
5. 請求項４記載のモータと、
   前記モータによって駆動される被駆動部材と、
   を備える装置。
6. 請求項５記載の装置であって、
   前記装置はプロジェクタである、装置。
7. 請求項５記載の装置であって、
   前記装置は携帯機器である、装置。
8. 請求項５記載の装置であって、
   前記装置はロボットである、装置。
9. 請求項５記載の装置であって、
   前記装置は移動体である、装置。

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