JP6133177B2 - モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法に関し、特に、ブラシレスモータの位置検出素子からの検出信号に基づいてそのブラシレスモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法に関する。

モータ駆動制御装置によるモータ（例えば、ファンモータや扇風機用のモータとして使用されるブラシレスＤＣモータなど）の回転速度の制御方式として、外部から指令信号を入力し、モータの回転速度がその指令信号に応じたものになるように制御を行うものがある。指令信号としては例えばＰＷＭ（パルス幅変調）信号が挙げられ、ＰＷＭ信号のデューティ比などに応じてモータの回転速度の制御が行われる。

このようなブラシレスモータの駆動制御装置では、回転しているロータの位置に同期させて各相の電機子コイルを通電させる必要がある。そのため、モータの駆動制御装置は、ロータの回転を制御する方法の１つとして、位置センサによる位置検出信号に基づいてロータの位置を検出し、それに応じてモータの各相に通電するパターン（通電パターン）を設定する。

下記特許文献１には、３相コイルのそれぞれに位置センサとして３個のホールＩＣを配置し、それぞれのホールＩＣから出力される位置検出信号に基づいて駆動制御を行うモータ駆動制御装置の構成が開示されている。

特開２０１０−２２１９６号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載されているような装置においては、３個のホールＩＣの取付精度が低い場合、その位置のばらつきの影響を受け、正確な位置検出ができないという問題がある。正確な位置検出ができない場合、３相合成信号のばらつきが大きくなって正弦波の駆動波形が崩れる。正弦波の駆動波形が崩れると、モータの駆動に伴って異音が発生することがある。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、モータの駆動時に異音が発生するのを防止することができ、かつ、モータを安定駆動可能なモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、回転子の磁極を検出する複数個の位置検出素子を備えたブラシレスモータを駆動させるモータ駆動制御装置は、ブラシレスモータの駆動状態に応じて、ブラシレスモータを正弦波駆動させるための駆動制御信号を出力する制御回路部と、制御回路部から出力された駆動制御信号に基づいて、ブラシレスモータに正弦波駆動信号を出力するモータ駆動部とを備え、制御回路部は、複数個の位置検出素子のそれぞれから出力される検出信号に基づく第１駆動制御信号を出力する第１出力手段と、複数個の位置検出素子のうちいずれか１つの位置検出素子から出力される検出信号に基づく第２駆動制御信号を出力する第２出力手段と、第１駆動制御信号の出力が開始されてから所定時間が経過したとき、制御回路部から出力される信号を第１駆動制御信号から第２駆動制御信号に切り替える計時基準切替手段とを有し、制御回路部は、さらに、ブラシレスモータの回転速度に関する情報に基づいて、第１駆動制御信号と第２駆動制御信号とのいずれを制御回路部から出力させるか切り替える速度基準切替手段と、計時基準切替手段及び速度基準切替手段のうち、制御回路部から出力される信号の切替を実行させるいずれか一方を選択する選択手段とを有する。

好ましくは、速度基準切替手段は、第１駆動制御信号が出力されている場合において、ブラシレスモータの回転速度が所定の速度条件を満たす状態が維持されたまま所定の継続条件が満たされたとき、制御回路部から出力される信号を第１駆動制御信号から第２駆動制御信号に切り替える。

好ましくは、所定の速度条件は、ブラシレスモータの回転速度が、目標回転速度を基準とする所定範囲内の大きさであることであり、所定の継続条件は、ブラシレスモータが所定の量だけ回転したことである。

好ましくは、モータ駆動制御装置は、駆動制御の動作モードに関する設定情報を記憶する記憶手段をさらに有し、選択手段は、記憶手段に記憶された設定情報に基づいて、選択を行う。

好ましくは、モータ駆動制御装置は、その全部又は一部が集積回路装置としてパッケージ化されている。

この発明の他の局面に従うと、モータ駆動制御装置は、回転子の磁極を検出する複数個の位置検出素子を備えたブラシレスモータを駆動させるものであって、ブラシレスモータの駆動状態に応じて、ブラシレスモータを正弦波駆動させるための駆動制御信号を出力する制御回路部と、制御回路部から出力された駆動制御信号に基づいて、ブラシレスモータに正弦波駆動信号を出力するモータ駆動部とを備え、モータ駆動制御装置の制御方法は、制御回路部から、複数個の位置検出素子のそれぞれから出力される検出信号に基づく第１駆動制御信号を出力させる第１出力制御ステップと、制御回路部から、複数個の位置検出素子のうちいずれか１つの位置検出素子から出力される検出信号に基づく第２駆動制御信号を制御回路部から出力させる第２出力制御ステップと、第１駆動制御信号の出力が開始されてから所定時間が経過したとき、制御回路部から出力される信号を第１駆動制御信号から第２駆動制御信号に切り替える計時基準切替ステップと、ブラシレスモータの回転速度に関する情報に基づいて、第１駆動制御信号と第２駆動制御信号とのいずれを制御回路部から出力させるか切り替える速度基準切替ステップと、計時基準切替ステップ及び速度基準切替ステップのうち、制御回路部から出力される信号の切替を実行させるいずれか一方を選択する選択ステップとを有する。

これらの発明に従うと、複数個の位置検出素子のそれぞれから出力される検出信号に基づく第１駆動制御信号の出力が開始されてから所定時間が経過したとき、制御回路部から出力される信号が１つの位置検出素子から出力される検出信号に基づく第２駆動制御信号に切り替えられる。したがって、モータの駆動時に異音が発生するのを防止することができ、かつ、モータを安定駆動可能なモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法を提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動制御装置の回路構成を示すブロック図である。 制御回路部の構成を示すブロック図である。 設定情報と動作モードとの関係を示す図である。 ホール信号処理回路の構成を示すブロック図である。 非制御モードにおける制御回路部の動作を説明するフローチャートである。 制御モードにおける制御回路部の動作を説明するフローチャートである。 制御モードにおける駆動方式の切替を説明するタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態におけるモータ駆動制御装置について説明する。

［実施の形態］

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動制御装置の回路構成を示すブロック図である。

図１に示すように、モータ駆動制御装置１は、ブラシレスモータ２０（以下、単にモータ２０という）を例えば正弦波駆動により駆動させるように構成されている。本実施の形態において、モータ２０は、例えば３相のブラシレスモータである。モータ駆動制御装置１は、モータ２０に正弦波駆動信号を出力してモータ２０の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに周期的に正弦波状の駆動電流を流すことで、モータ２０を回転させる。

モータ駆動制御装置１は、インバータ回路２ａ及びプリドライブ回路２ｂを有するモータ駆動部２と、制御回路部４とを有している。なお、図１に示されているモータ駆動制御装置１の構成要素は、全体の一部であり、モータ駆動制御装置１は、図１に示されたものに加えて、他の構成要素を有していてもよい。

本実施の形態において、モータ駆動制御装置１は、その全部がパッケージ化された集積回路装置（ＩＣ）である。なお、モータ駆動制御装置１の一部が１つの集積回路装置としてパッケージ化されていてもよいし、他の装置と一緒にモータ駆動制御装置１の全部又は一部がパッケージ化されて１つの集積回路装置が構成されていてもよい。

インバータ回路２ａは、プリドライブ回路２ｂとともに、モータ駆動部２を構成する。インバータ回路２ａは、プリドライブ回路２ｂから出力された出力信号に基づいてモータ２０に駆動信号を出力し、モータ２０が備える電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに通電する。インバータ回路２ａは、例えば、直流電源Ｖｃｃの両端に設けられた２つのスイッチ素子の直列回路の対が、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対してそれぞれ配置されて構成されている。２つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点に、モータ２０の各相の端子が接続されている。

プリドライブ回路２ｂは、制御回路部４による制御に基づいて、インバータ回路２ａを駆動するための出力信号を生成し、インバータ回路２ａに出力する。出力信号としては、例えば、インバータ回路２ａの各スイッチ素子に対応するＶｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌの６種類が出力される。これらの出力信号が出力されることで、それぞれの出力信号に対応するスイッチ素子がオン、オフ動作を行い、モータ２０に駆動信号が出力されてモータ２０の各相に電力が供給される（不図示）。

本実施の形態において、制御回路部４には、回転速度指令信号Ｓｃと、スタート信号Ｓｓとが入力される。制御回路部４は、それらに基づいてモータ２０の駆動制御を行う。

回転速度指令信号Ｓｃは、例えば、制御回路部４の外部から入力される。回転速度指令信号Ｓｃは、モータ２０の回転速度に関する信号であって、例えば、モータ２０の目標回転速度に対応するＰＷＭ（パルス幅変調）信号である。換言すると、回転速度指令信号Ｓｃは、モータ２０の回転速度の目標値に対応する情報である。なお、回転速度指令信号Ｓｃとして、クロック信号が入力されてもよい。

スタート信号Ｓｓは、例えば、制御回路部４の外部から入力される。スタート信号Ｓｓは、モータ２０の駆動制御を行うか、駆動制御を行わないスタンバイ状態となるかを設定するための信号である。

また、本実施の形態において、制御回路部４には、モータ２０から、３つのホール信号（検出信号の一例）Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗが入力される。ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、例えば、モータ２０に配置された３つのホール（ＨＡＬＬ）素子（位置検出素子の一例）２５ｕ，２５ｖ，２５ｗの出力である。制御回路部４は、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを用いて、モータ２０の回転位置や、回転数情報（ホールＦＧ信号）などの情報を得ることでモータ２０の回転状態を検出し、モータ２０の駆動を制御する。

３つのホール素子２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ（以下、これらをまとめてホール素子２５ということがある）は、例えば、互いに略等間隔（隣り合うものと１２０度の間隔で）でモータ２０の回転子の回りに配置されている。ホール素子２５ｕ，２５ｖ，２５ｗは、それぞれ、回転子の磁極を検出し、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを出力する。

なお、制御回路部４には、このようなホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに加えて、モータ２０の回転状態に関する他の情報が入力されるように構成されている。例えば、モータ２０の回転子の回転に対応するＦＧ信号として、回転子の側にある基板に設けたコイルパターンを用いて生成される信号（パターンＦＧ）が入力される。また、モータ２０の各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）に誘起する逆起電圧を検出する回転位置検出回路の検出結果に基づいてモータ２０の回転状態が検知されるように構成されていてもよいし、エンコーダやレゾルバなどを設け、それによりモータ２０の回転速度等の情報が検出されるようにしてもよい。

制御回路部４は、例えば、マイクロコンピュータ等で構成されている。制御回路部４は、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗと、回転速度指令信号Ｓｃと、スタート信号Ｓｓとに基づいて、駆動制御信号Ｓｄをプリドライブ回路２ｂに出力する。制御回路部４は、駆動制御信号Ｓｄを出力することで、モータ２０が回転速度指令信号Ｓｃに対応する回転速度で回転するようにモータ２０の回転制御を行う。すなわち、制御回路部４は、モータ２０を駆動させるための駆動制御信号Ｓｄをモータ駆動部２に出力してモータ駆動部２を制御することで、モータ２０の回転制御を行う。モータ駆動部２は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ２０に正弦波駆動信号を出力してモータ２０を駆動させる。

［制御回路部４の説明］

図２は、制御回路部４の構成を示すブロック図である。

図２に示されるように、制御回路部４は、ホール信号処理回路３１と、速度制御回路（計時基準切替手段、速度基準切替手段、選択手段の一例）３３と、正弦波駆動回路（第１出力手段、第２出力手段の一例）３５と、メモリ（記憶手段の一例）３７とを含む。各回路は、デジタル回路である。なお、図２において、各回路間での信号や情報等の送受は、後述の速度指令情報Ｓ３の生成に関する説明に係るものが示されている。

メモリ３７は、制御回路部４の動作に用いられる種々の設定値などを記憶する。メモリ３７には、設定情報３７ｂが記憶されている。

ここで、本実施の形態において制御回路部４は、２つの駆動制御の動作モードのうち、いずれか一方の動作モードで動作する。２つの動作モードとしては、「制御モード」と、「非制御モード」とがある。どちらの動作モードで動作するかは、制御回路部４が、例えば、メモリ３７に記憶されている１ビットの設定情報３７ｂに応じて決定する。制御回路部４は、メモリ３７に記憶されている設定情報３７ｂを設定情報Ｄ２として読み込み、設定情報Ｄ２に応じた動作モードで、予め設定された制御動作を行う。

図３は、設定情報Ｄ２と動作モードとの関係を示す図である。

図３に示されるように、設定情報Ｄ２が例えば「０」のとき、制御回路部４は、制御モードで動作する。制御モードでは、モータ２０の回転速度が回転速度指令信号Ｓｃに対応する回転速度になるように、モータ２０の回転速度を用いたフィードバック制御が行われる。

他方、設定情報Ｄ２が例えば「１」のとき、制御回路部４は、非制御モードで動作する。非制御モードでは、制御モードとは異なり、モータ２０の回転速度を考慮したフィードバック制御は行われない。

図２に戻って、ホール信号処理回路３１には、ホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗが入力される。ホール信号処理回路３１は、入力されたホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて生成信号Ｓ２を生成して出力する。ホール信号処理回路３１は、さらに、生成信号Ｓ２の周期に対応する信号をモータ２０の回転速度に対応するホール周期信号として出力するようにしてもよい。

速度制御回路３３には、ホール信号処理回路３１から出力された生成信号Ｓ２と、回転速度指令信号Ｓｃとが入力される。速度制御回路３３は、生成信号Ｓ２と回転速度指令信号Ｓｃとに基づいて、速度指令情報Ｓ３を出力する。このとき、速度制御回路３３は、進角制御を行って速度指令情報Ｓ３を出力するようにしてもよい。

速度制御回路３３は、設定情報Ｄ２に基づいて、制御モードであるか非制御モードであるかに応じて、異なる動作を行う。制御回路部４が制御モードで動作するとき、速度制御回路３３は、例えば、回転速度指令信号Ｓｃに基づいて生成されたクロック信号と、モータ２０の回転に対応する回転数信号とを比較し、モータ２０の回転速度がクロック信号に対応するものとなるように、速度指令情報Ｓ３を生成する。また、制御回路部４が非制御モードで動作するとき、速度制御回路３３は、モータ２０の回転速度に依存せず、回転速度指令信号Ｓｃのデューティ比に基づいた一義的な速度指令情報Ｓ３を生成することで、モータ２０の制御を行う。

正弦波駆動回路３５には、速度指令情報Ｓ３が入力される。正弦波駆動回路３５は、速度指令情報Ｓ３に基づいて、モータ駆動部２を駆動させるための駆動制御信号Ｓｄを生成する。駆動制御信号Ｓｄがモータ駆動部２に出力されることで、モータ駆動部２からモータ２０に正弦波駆動信号が出力され、モータ２０が駆動される。

ここで、速度制御回路３３は、ホール信号処理回路３１に対して、選択信号Ｓ１を出力する。ホール信号処理回路３１は、選択信号Ｓ１に応じて、生成態様が異なる２つの信号の一方を選択して生成信号Ｓ２として出力する。なお、選択信号Ｓ１は、他の回路がホール信号処理回路３１に送信するようにしてもよい。

図４は、ホール信号処理回路３１の構成を示すブロック図である。

図４に示されるように、ホール信号処理回路３１には、第１生成回路５１と、第２生成回路５３と、選択回路５５とが含まれている。

第１生成回路５１には、３つのホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗが入力される。第１生成回路５１は、３相合成回路であり、３つのホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、３相合成信号Ｐ１を生成し、出力する。３相合成信号Ｐ１は、電気角６０度毎にモータ２０の回転子の位置が更新される信号となる。出力された３相合成信号Ｐ１は、選択回路５５に入力される。

第２生成回路５３には、３つのホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗのうち、例えば１つのホール信号Ｈｕが入力される。第２生成回路５３には、ホール信号Ｈｕに代えて、他のホール信号Ｈｖ，Ｈｗが入力されるようにしてもよい。第２生成回路５３は、１つのホール信号Ｈｕに基づいて、モータ２０の回転位置に対応する１相生成信号Ｐ２を生成し、出力する。１相生成信号Ｐ２は、電気角３６０度毎にモータ２０の回転子の位置が更新される信号となる。出力された１相生成信号Ｐ２は、選択回路５５に入力される。

選択回路５５には、３相合成信号Ｐ１及び１相生成信号Ｐ２のほか、速度制御回路３３から出力された選択信号Ｓ１が入力される。選択回路５５は、選択信号Ｓ１に基づいて、３相合成信号Ｐ１及び１相生成信号Ｐ２のうち一方を生成信号Ｓ２として出力する。

本実施の形態では、選択回路５５から出力された生成信号Ｓ２が、速度制御回路３３に入力されて、上述のようにその後の処理に用いられる。すなわち、選択回路５５が、選択信号Ｓ１に基づいて生成信号Ｓ２として出力する信号を切り替えることで、図２に示されるように、制御回路部４から出力される駆動制御信号Ｓｄとして、第１駆動制御信号Ｓｄ１が出力されるか、第２駆動制御信号Ｓｄ２が出力されるかが切り替わる。第１駆動制御信号Ｓｄ１は、３つのホール素子２５ｕ，２５ｖ，２５ｗのそれぞれから出力されるホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づく信号であり、第２駆動制御信号Ｓｄ２は、１つのホール素子２５ｕから出力されるホール信号Ｈｕに基づく信号である。すなわち、第１駆動制御信号Ｓｄ１が出力されるとき、モータ駆動制御装置１において、３つのホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを用いたモータ２０の駆動動作（以下、これを３ホール正弦波駆動ということがある。）が行われる。他方、第２駆動制御信号Ｓｄ２が出力されるとき、モータ駆動制御装置１において、１つのホール信号Ｈｕを用いたモータ２０の駆動動作（以下、これを１ホール正弦波駆動ということがある。）が行われる。

ここで、選択信号Ｓ１は、制御回路部４の動作モードに対応する所定の切替基準で出力される。すなわち、メモリ３７に記憶された設定情報３７ｂに対応する予め設定された切替基準に従って、速度制御回路３３から選択回路５５に選択信号Ｓ１が出力されることで、３ホール正弦波駆動を行うか１ホール正弦波駆動を行うかが切り替えられる。

［非制御モードにおける動作の説明］

動作モードが非制御モードであるとき、切替基準としては、第１駆動制御信号Ｓｄ１の出力が開始されてから所定時間が経過したか否かに基づく計時基準が用いられる。

図５は、非制御モードにおける制御回路部４の動作を説明するフローチャートである。

図５に示されるように、モータ２０の駆動が開始されるとき、ステップＳ１０１において、まず、１２０度矩形波駆動により、モータ２０の回転が開始される。１２０度矩形波駆動は、所定の条件が満たされるまで行われる。このとき、選択回路５５からは３相合成信号Ｐ１が生成信号Ｓ２として出力されるように構成されている。その生成信号Ｓ２すなわち３相合成信号Ｐ１の周期が所定の時間（例えば、２７ミリ秒）になるまで、１２０度矩形波駆動が行われる。なお、１２０度矩形波駆動が行われる条件はこれに限られず、種々設定することができる。

ステップＳ１０２において、１２０度矩形波駆動から３ホール正弦波駆動に駆動方法が切り替えられる。すなわち、速度制御回路３３から、３相合成信号Ｐ１に応じて正弦波駆動を行うための速度指令情報Ｓ３が出力され、第１駆動制御信号Ｓｄ１に応じたモータ２０の駆動が行われる。

ステップＳ１０３において、速度制御回路３３は、３ホール正弦波駆動が開始されてからすなわち第１駆動制御信号Ｓｄ１の出力が開始されてから所定時間が経過するまで、３ホール正弦波駆動を継続して行う。ここで、所定時間は、例えば０．３秒程度である。この時間の計時は、例えば、計時の基準となるクロック信号を計数することにより行われればよい。なお、この別の方法として、３相合成信号Ｐ１を検出信号として、３の倍数の回数だけ３相合成信号Ｐ１がカウントされたときに（３つのホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出が所定回数行われたときに）所定の量だけ回転したと判別するようにしてもよい。これにより、より安定して駆動方式の切替えを行うことができる。

ステップＳ１０３において所定時間が経過すると（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１０４において、１ホール正弦波駆動に駆動方式が切り替えられる。すなわち、速度制御回路３３が生成信号Ｓ２として出力される信号を切り替えるために選択信号Ｓ１を出力することで、選択回路５５は、生成信号Ｓ２として１相生成信号Ｐ２を出力する。これにより、１ホール正弦波駆動が開始され、第２駆動制御信号Ｓｄ２に応じたモータ２０の駆動が行われる。ステップＳ１０３において所定時間が経過していないときは（ＮＯの場合）、ステップＳ１０２の処理に戻る。

１ホール正弦波駆動は、モータ２０の駆動が停止されるまで継続して行われるようにすればよいが、これに限るものではない。例えば、回転速度指令信号Ｓｃのデューティ比に応じて、駆動方式が１ホール正弦波駆動から３ホール正弦波駆動に切り替えられるようにしてもよい。

なお、非制御モードにおいては、モータ２０の回転状態（停止しているか、回転しているか）の検出は、例えば次のようにして行われればよい。具体的には、例えば、３相合成信号Ｐ１の周期が２７ミリ秒以上であるか否かに応じて、モータ２０の回転速度が十分に遅い状態であるか、モータ２０が安定して回転している状態であるかが検出される。その他、例えば、回転に伴い出力されるホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗや、ＦＧパターン信号（パターンＦＧ）や、回転速度指令信号Ｓｃなどにより検出されるように構成されていてもよい。

［制御モードにおける動作の説明］

動作モードが制御モードであるとき、切替基準としては、モータ２０の回転速度に関する情報に基づく速度基準が用いられる。本実施の形態においては、回転速度が目標回転速度に近い範囲であるか否かに応じて、駆動方式が切り替えられる。

図６は、制御モードにおける制御回路部４の動作を説明するフローチャートである。

図６に示されるように、モータ２０の駆動が開始されるとき、ステップＳ１３１において、上述の非制御モードの場合と同様に、１２０度矩形波駆動が行われる。１２０度矩形波駆動は、３相合成信号Ｐ１の周期が所定の時間になるまで行われる。

ステップＳ１３２において、１２０度矩形波駆動から３ホール正弦波駆動に駆動方法が切り替えられる。すなわち、速度制御回路３３から、３相合成信号Ｐ１に応じて正弦波駆動を行うための速度指令情報Ｓ３が出力され、第１駆動制御信号Ｓｄ１に応じたモータ２０の駆動が行われる。

ステップＳ１３３において、速度制御回路３３は、モータ２０の回転速度が、回転速度指令信号Ｓｃに対応する目標回転速度を基準とする所定範囲内の大きさであり（速度条件の一例）、かつ、その状態が所定のタイミングまで維持されたか否か（継続条件の一例）を判別する。本実施の形態では、モータ２０の回転速度が目標回転速度のプラスマイナス６．２５％の範囲となった状態で、モータ２０が所定の量だけ回転したタイミングまで、３ホール正弦波駆動が継続して行われる。モータ２０の回転速度が目標回転速度のプラスマイナス６．２５％の範囲となった状態で、モータ２０が所定の量だけ回転すると（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１３４の処理に移る。ステップＳ１３３において、モータ２０の回転速度が目標回転速度のプラスマイナス６．２５％の範囲となっていないとき、あるいは、目標回転速度のプラスマイナス６．２５％の範囲となった状態であっても、その状態でモータ２０が所定の量だけ回転していないときは（ＮＯの場合）、ステップＳ１３２の処理に戻る。

なお、モータ２０が所定の量だけ回転したか否かは、例えば、ＦＧ信号を計数することで判別される。具体的には、モータ２０のＦＧ信号の立ち上がりが３１回カウントされたときに、所定の量だけ回転したと判別される。この別の方法として、３相合成信号Ｐ１を検出信号として、３の倍数の回数だけ３相合成信号Ｐ１がカウントされたときに（３つのホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの検出が所定回数行われたときに）所定の量だけ回転したと判別するようにしてもよい。これにより、より安定して駆動方式の切替えを行うことができる。

ステップＳ１３４において、１ホール正弦波駆動に駆動方式が切り替えられる。すなわち、速度制御回路３３が生成信号Ｓ２として出力される信号を切り替えるために選択信号Ｓ１を出力することで、選択回路５５は、生成信号Ｓ２として１相生成信号Ｐ２を出力する。これにより、１ホール正弦波駆動が開始され、第２駆動制御信号Ｓｄ２に応じたモータ２０の駆動が行われる。

ステップＳ１３５において、速度制御回路３３は、モータ２０の回転速度が、目標回転速度を基準とする所定範囲内（例えば、目標回転速度のプラスマイナス６．２５％の範囲内）の大きさであるか否かを判別する。範囲内であれば（ＹＥＳの場合）、そのまま、１ホール正弦波駆動が継続して行われる。

ステップＳ１３５においてモータ２０の回転速度が所定範囲内でなくなれば（ＮＯの場合）、ステップＳ１３２の処理に移る。すなわち、選択信号Ｓ１に基づいて、駆動方式が１ホール正弦波駆動から３ホール正弦波駆動に切り替えられる。

図７は、制御モードにおける駆動方式の切替を説明するタイミングチャートである。

図７においては、上段から順に、判定信号、選択信号Ｓ１、及び駆動方式が示されている。本実施の形態において、速度制御回路３３は、モータ２０の回転速度が目標回転速度を基準とする所定範囲内にあるか否かを判定信号に基づいて判断する。判定信号は、モータ２０の回転速度が目標回転速度を基準とする所定範囲内にあるときにＬ（ロー）となり、所定範囲外であればＨ（ハイ）となる信号である。なお、選択信号Ｓ１がＬのときに、選択回路５５から３相合成信号Ｐ１が生成信号Ｓ２として出力され、選択信号Ｓ１がＨのときに、選択回路５５から１相生成信号Ｐ２が生成信号Ｓ２として出力される。

図７に示されるように、時刻ｔ１以前に３ホール正弦波駆動が行われているとき、モータ２０の回転速度が目標回転速度に近くなると（例えば、目標回転速度のプラスマイナス６．２５％の範囲内になると）、判定信号がＨからＬになる。回転速度が範囲内で維持され、判定信号がＬとなったまま、所定の回数だけＦＧ信号が検出されると、そのタイミング（時刻ｔ２）に、選択信号Ｓ１がＬからＨに変更される。そうすると、選択信号Ｓ１に応じて、駆動方式が１ホール正弦波駆動に切り替えられる。

駆動方式が１ホール正弦波駆動である状態で、時刻ｔ３に、モータ２０の回転速度が所定の範囲内から外れると、判定信号がＬからＨになる。そうすると、それに伴いすぐに選択信号Ｓ１がＨからＬになる。これにより、選択信号Ｓ１に応じて、駆動方式が再び３ホール正弦波駆動に切り替えられる。

［実施の形態における効果］

本実施の形態においては、選択回路５５により生成信号Ｓ２として出力する信号が、３つのホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づくものと、１つのホール信号Ｈｕに基づくものとで切り替えられることで、１ホール正弦波駆動と３ホール正弦波駆動が切り替えられる。

３ホール正弦波駆動では、３つのホール素子２５で検出されたホール信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、モータ２０の回転位置に応じて確実に駆動信号をモータ２０に出力することができる。モータ２０が加速中であるような状態でも、脱調することなく、確実にモータ２０を駆動できる。

１ホール正弦波駆動では、１つのホール素子２５ｕで検出されたホール信号Ｈｕに基づいて正弦波駆動信号が出力される。仮に取付精度に問題があり、３つのホール素子２５の互いの位置関係にずれがあっても、生成信号Ｓ２に影響は生じない。そのため、３つのホール素子２５の互いの位置関係にかかわらず、整った波形の正弦波駆動信号を出力し、モータ２０を適切に駆動することができ、モータ２０の駆動時における異音の発生を防止できる。

駆動方式は、確実にモータ２０の回転位置に基づく制御が必要となる場面では３ホール正弦波駆動が選択され、モータ２０が安定して駆動している場面では１ホール正弦波駆動に切り替えられる。このようにモータ２０の駆動状態に応じて適切な駆動方式が選択されるので、３ホール正弦波駆動におけるメリットと、１ホール正弦波駆動におけるメリットとの両方を、効果的に得ることができる。駆動方式の切替基準は、モータ駆動制御装置１の動作モードに対応する適切なものが採用される。したがって、制御モードでの駆動が行われる場合のみならず、非制御モードでモータ２０が駆動される場合にも、適切なタイミングで駆動方式を切り替えることができる。

制御モードでの動作中において、３ホール正弦波駆動から１ホール正弦波駆動への切替えは、モータ２０の回転速度に関する速度条件が満たされているだけでは行われず、速度条件が満たされている状態が継続されなければ行われない。したがって、モータ２０の回転が１ホール正弦波駆動を行っても問題が生じない程度に安定した状態で１ホール正弦波駆動が行われるので、モータ２０を安定して駆動させることができる。また、この場合において、１ホール正弦波駆動を行っているときに、速度条件が満たされなくなった場合には、すぐに３ホール正弦波駆動に駆動方式が切り替えられる。したがって、モータ２０の回転が不安定になった可能性があるときには、より駆動の安定性が高い３ホール正弦波駆動により確実に安定して駆動することができる。

［その他］

制御回路部は、図２に示されるような回路構成に限定されない。本発明の目的にあうように構成された、様々な回路構成が適用できる。

設定情報は、メモリに記憶されているものに限られない。制御回路部の外部から取得された情報に基づいて、制御回路部が制御モードの選択や、駆動方式の切替基準の選択を行うようにしてもよい。

モータ駆動制御装置の各構成要素は、少なくともその一部がハードウェアによる処理ではなく、ソフトウェアによる処理であってもよい。

本実施の形態のモータ駆動制御装置により駆動されるモータは、３相のブラシレスモータに限られない。ホール素子の数は、３個に限られない。

上述の実施の形態における処理の一部又は全部が、ソフトウェアによって行われるようにしても、ハードウェア回路を用いて行われるようにしてもよい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ モータ駆動制御装置
２ モータ駆動部
４ 制御回路部
２０ ブラシレスモータ
２５（２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ） ホール素子（位置検出素子の一例）
３１ ホール信号処理回路
３３ 速度制御回路（計時基準切替手段、速度基準切替手段、選択手段の一例）
３５ 正弦波駆動回路（第１出力手段、第２出力手段の一例）
３７ メモリ（記憶手段の一例）
３７ｂ 設定情報
５１ 第１生成回路
５３ 第２生成回路
５５ 選択回路
Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ ホール信号（検出信号の一例）
Ｐ１ ３相合成信号
Ｐ２ １相生成信号
Ｓ１ 選択信号
Ｓ２ 生成信号
Ｓ３ 速度指令情報
Ｓｃ 回転速度指令信号
Ｓｄ 駆動制御信号
Ｓｄ１ 第１駆動制御信号
Ｓｄ２ 第２駆動制御信号
Ｓｓ スタート信号

Claims (6)

1. 回転子の磁極を検出する複数個の位置検出素子を備えたブラシレスモータを駆動させるモータ駆動制御装置であって、
   前記ブラシレスモータの駆動状態に応じて、前記ブラシレスモータを正弦波駆動させるための駆動制御信号を出力する制御回路部と、
   前記制御回路部から出力された駆動制御信号に基づいて、前記ブラシレスモータに正弦波駆動信号を出力するモータ駆動部とを備え、
   前記制御回路部は、
   前記複数個の位置検出素子のそれぞれから出力される検出信号に基づく第１駆動制御信号を出力する第１出力手段と、
   前記複数個の位置検出素子のうちいずれか１つの位置検出素子から出力される検出信号に基づく第２駆動制御信号を出力する第２出力手段と、
   前記第１駆動制御信号の出力が開始されてから所定時間が経過したとき、前記制御回路部から出力される信号を前記第１駆動制御信号から前記第２駆動制御信号に切り替える計時基準切替手段とを有し、
   前記制御回路部は、さらに、
   前記ブラシレスモータの回転速度に関する情報に基づいて、前記第１駆動制御信号と前記第２駆動制御信号とのいずれを前記制御回路部から出力させるか切り替える速度基準切替手段と、
   前記計時基準切替手段及び前記速度基準切替手段のうち、前記制御回路部から出力される信号の切替を実行させるいずれか一方を選択する選択手段とを有する、モータ駆動制御装置。
2. 前記速度基準切替手段は、前記第１駆動制御信号が出力されている場合において、前記ブラシレスモータの回転速度が所定の速度条件を満たす状態が維持されたまま所定の継続条件が満たされたとき、前記制御回路部から出力される信号を前記第１駆動制御信号から前記第２駆動制御信号に切り替える、請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
3. 前記所定の速度条件は、前記ブラシレスモータの回転速度が、目標回転速度を基準とする所定範囲内の大きさであることであり、
   前記所定の継続条件は、前記ブラシレスモータが所定の量だけ回転したことである、請求項２に記載のモータ駆動制御装置。
4. 駆動制御の動作モードに関する設定情報を記憶する記憶手段をさらに有し、
   前記選択手段は、前記記憶手段に記憶された前記設定情報に基づいて、前記選択を行う、請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
5. 前記モータ駆動制御装置は、その全部又は一部が集積回路装置としてパッケージ化されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
6. 回転子の磁極を検出する複数個の位置検出素子を備えたブラシレスモータを駆動させるモータ駆動制御装置の制御方法であって、
   前記モータ駆動制御装置は、
   前記ブラシレスモータの駆動状態に応じて、前記ブラシレスモータを正弦波駆動させるための駆動制御信号を出力する制御回路部と、
   前記制御回路部から出力された駆動制御信号に基づいて、前記ブラシレスモータに正弦波駆動信号を出力するモータ駆動部とを備え、
   モータ駆動制御装置の制御方法は、
   前記制御回路部から、前記複数個の位置検出素子のそれぞれから出力される検出信号に基づく第１駆動制御信号を出力させる第１出力制御ステップと、
   前記制御回路部から、前記複数個の位置検出素子のうちいずれか１つの位置検出素子から出力される検出信号に基づく第２駆動制御信号を出力させる第２出力制御ステップと、
   前記第１駆動制御信号の出力が開始されてから所定時間が経過したとき、前記制御回路部から出力される信号を前記第１駆動制御信号から前記第２駆動制御信号に切り替える計時基準切替ステップと、
   前記ブラシレスモータの回転速度に関する情報に基づいて、前記第１駆動制御信号と前記第２駆動制御信号とのいずれを前記制御回路部から出力させるか切り替える速度基準切替ステップと、
   前記計時基準切替ステップ及び前記速度基準切替ステップのうち、前記制御回路部から出力される信号の切替を実行させるいずれか一方を選択する選択ステップとを有する、モータ駆動制御装置の制御方法。

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