JP6475182B2 - モータ駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動制御装置に関する。

コイルへの通電を切り替えることで駆動させる一般的なモータにおいては、通電切替による電磁振動成分が振動悪化の主要因の１つであり、対策が必要である。
使用回転速度が決まっているモータでは、使用回転速度での共振を避ける手法で回避できるが、例えば、軸流ファンモータのように、停止から最高回転速度の間のあらゆる回転速度での振動ピーク値を一定値以下に抑えなければならないモータでは、上記した共振を避ける手法は使用できず、対策に苦慮する。

特許文献１には、モータの固有振動数との共振によるステータの振動に基づく騒音の発生を抑制するモータ制御装置が記載されている。特許文献１に記載のモータ制御装置は、ロータの回転速度を算出する回転速度算出部と、回転速度算出部により算出された回転速度と、ステータの固有振動数とに基づいて、インバータへの変調率を調整する変調率調整部と、を有する。このモータ制御装置は、高調波成分の周波数と、ステータが有する固有振動数Ｆとによる共振現象の発生を防ぎ、ステータの振動に基づく騒音の発生を抑制しようとする。

特開２０１１−５５６５１号公報

特許文献１に記載のモータ制御装置は、１８０度通電のように、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号の周波数毎にインバータへの変調率を調整する必要が生じる。このため、処理能力の高いマイコンが必要になり、高コストとなるという問題がある。

そこで、本発明は、安価な構成でありながら、所定の回転速度範囲で生じるモータ固有振動数との共振を回避できるモータ駆動制御装置を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明のモータ駆動制御装置は、以下のように構成した。
すなわち、本発明のモータ駆動制御装置は、モータの各相に電圧を印加して駆動するモータ駆動部と、ロータの回転位置を検出して回転位置情報を生成する回転位置検出回路と、前記回転位置情報に基づいて通電切替すると共に、前記モータが所定の回転速度範囲にあるならば、検出された回転位置情報に基づいて通電切替時のオーバーラップ通電動作を所定パターンで繰り返すように制御する駆動制御信号をモータ駆動部に出力する制御部とを備え、前記制御部は、前記モータが所定の回転速度範囲にあるならば、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止とを交互に繰り返すように制御する前記駆動制御信号を出力する。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、安価な構成でありながら、所定の回転速度範囲で生じるモータ固有振動数との共振を回避できるモータ駆動制御装置を提供することが可能となる。

本実施形態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。 比較例における駆動波形を示す図である。 本実施形態における駆動波形を示す図である。 本実施形態におけるブラシレスモータの電源電流波形図である。 本実施形態におけるモータ駆動制御装置の通電制御を示すフローチャートであり、（ａ）は、メインフロー、（ｂ），（ｃ）は、通電切替のサブルーチンである。 モータ駆動制御装置の周波数対電流値特性の概念図である。 変形例における駆動波形を示す図である。 変形例におけるモータ駆動制御装置の通電制御を示すフローチャートであり、（ａ），（ｂ）は、通電切替のサブルーチンである。

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態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において、本実施形態に係るモータ２０は、３相のブラシレスＤＣモータであり、各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗとロータ（不図示）とを備えている。これらコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端は、Ｙ結線されている。コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端は、それぞれインバータ回路２のＵ相出力、Ｖ相出力、Ｗ相出力に接続され、インバータ回路２から３相交流が供給されることによりモータ２０は回転駆動される。

モータ２０の駆動制御装置１（モータ駆動制御装置の一例）は、モータ２０を駆動するインバータ回路２およびプリドライブ回路３（モータ駆動部の一例）と、ロータの回転位置を検出して、回転位置情報を生成する回転位置検出回路５を備えている。駆動制御装置１は更に、駆動制御信号Ｓ４（後記）をモータ駆動部に出力する制御部４を備えている。
駆動制御装置１は、直流電源Ｖｄに接続され、Ｕ相配線、Ｖ相配線、Ｗ相配線の３相によってモータ２０に接続される。駆動制御装置１は、モータ２０に駆動電圧を印加して、モータ２０の回転を制御する。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相には、それぞれ、端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが印加される。

モータ駆動部は、インバータ回路２およびプリドライブ回路３で構成される。直流電源Ｖｄは、モータ駆動部に電源電圧Ｖｃｃを印加して、電力を供給する。直流電源Ｖｄからインバータ回路２には、電源電流Ｉが流れる。モータ駆動部は、直流電源Ｖｄからの電力供給を受け、制御部４からの駆動制御信号Ｓ４に基づき、モータ２０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに駆動電流を流してロータを回転させる。モータ駆動部は、正弦波駆動方式でモータ２０を駆動する。
インバータ回路２は、プリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）とモータ２０が備える各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗとに接続される。インバータ回路２は、プリドライブ回路３の駆動信号Ｖｕｕ〜Ｖｗｌに基づき、モータ２０の各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに通電する。
インバータ回路２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が直列接続されるＵ相のスイッチングレッグと、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が直列接続されるＶ相のスイッチングレッグと、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６が直列接続されるＷ相のスイッチングレッグとを有している。これらスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）であるが、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いてもよい。インバータ回路２は、直流電源Ｖｄに接続され、更に抵抗素子Ｒ０に接続されている。

Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチングレッグは、それぞれ上アーム側のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６とを備えている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のドレイン端子は、それぞれ直流電源Ｖｄの正極に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のソース端子は、それぞれスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のドレイン端子に接続されており、それらの接続点より、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の交流信号が出力される。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のソース端子は、それぞれ抵抗素子Ｒ０を介してグランド（直流電源Ｖｄの負極）に接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲート端子は、それぞれプリドライブ回路３に接続される。

インバータ回路２は、直流電源Ｖｄから電力の供給を受け、プリドライブ回路３から駆動信号Ｖｕｕ〜Ｖｗｌが入力されると、３相交流電流をモータ２０のＵ相配線、Ｖ相配線、Ｗ相配線に流す。
プリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）は、接続されるインバータ回路２との組合せでモータ駆動部を構成し、制御部４に接続される。プリドライブ回路３は、例えば、６個のゲートドライブ回路を備え、インバータ回路２を駆動するための駆動信号Ｖｕｕ〜Ｖｗｌを生成する。

制御部４は、回転位置検出部４１、回転速度算出部４２、通電方式指令部４３、および通電信号生成部４４を備え、マイクロコンピュータに含まれている。なお、各部は、ソフトウェアで実現されて、機能を仮想的に表したものであってもよい。
回転位置検出部４１は、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ６を含む回転位置検出回路５により検出されるロータの回転位置情報（相電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）を入力し、それに対応した位置検出信号Ｓ１を生成する。回転位置検出回路５は、本実施形態では、各相の逆起電力を検出して、回転位置を検出する。なお、回転位置の検出方法は、本実施形態のように逆起電力を検出する構成に限定されず、例えば、ホールセンサなどの各種センサを用いて検出する構成であってもよい。

回転速度算出部４２は、位置検出信号Ｓ１を基に回転速度を算出し、回転速度情報Ｓ２を生成する。
通電方式指令部４３は、回転速度算出部４２から出力される回転速度情報Ｓ２を基に、所定の回転速度範囲のときに通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止とを所定パターンで繰り返すように指令する通電指令信号Ｓ３を生成する。具体的に、本実施形態では、通電方式指令部４３は、通電切替タイミング毎に、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止を交互に繰り返すように指令する通電指令信号Ｓ３を生成する。
通電信号生成部４４は、位置検出信号Ｓ１と通電指令信号Ｓ３を入力して、駆動制御信号Ｓ４を生成する。

制御部４は、回転位置検出回路５により検出された回転位置情報（相電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）に基づいて、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止とを交互に繰り返すように制御する駆動制御信号Ｓ４をプリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）に出力する。なお、制御部４がオーバーラップ通電期間にて、電圧をＨｉｇｈに固定するか、スイッチングを行うかは特に限定しない。

具体的には、制御部４は、下記の通電切替設定を行う。
制御部４は、モータ２０が所定の回転速度範囲にあるならば、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止とを交互に繰り返すように制御する駆動制御信号Ｓ４をプリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）に出力する。本発明では、１回転当たりを１周期として１回発生する現象を１次成分としてとらえ、ロータの１回転あたりの通電切替回数ｎに対応する周期をｎ次成分と定義し、所定の回転速度範囲は、このｎ次成分とモータの固有共振周波数とが共振現象を生じる範囲を含む。
制御部４は、ロータの１回転あたりの通電切替回数ｎに対応するｎ次成分の電源電流Ｉを低減するように、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止とを交互に繰り返すように制御する駆動制御信号Ｓ４を出力する。その結果、駆動制御装置１は、（ｎ／２）次成分の電源電流Ｉは増大するが、ｎ次成分の電源電流Ｉが低減する。

以下、上述のように構成されたモータ駆動制御装置の動作について説明する。まず、本発明の基本的な考え方について説明する。
一般的に、モータを効率的に駆動させるためには、電源電流Ｉの波形をムラ無く均一に統一することを目指す。しかし、電源電流Ｉの波形をムラ無く均一に統一すると、通電タイミングをきっちりと揃えることになり、結果として、ある一定の回転次数成分を生み出すこととなる。
例えば、４極６スロットのブラシレスモータであれば、１回転につき１２回の通電切替が発生する。このため、電源電流Ｉの波形をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）により分析すると、理想的には１２次成分のみが発生する。この１２次成分が、モータの固有値（固有振動数）と共振することで大きな電磁振動成分となってしまう。

ここで、１回転あたりの通電切替回数は、極数の２分の１に、一極あたりの通電切替回数（例えば３相の場合は６回）を乗算して求められる。

本発明のモータ駆動制御装置の制御部４は、所定回転速度範囲で、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止を交互に繰り返すように制御する駆動制御信号Ｓ４をモータ駆動部に出力する。これにより、電磁振動成分の発生要因となるロータの１回転あたりの通電切替回数ｎに対応するｎ次成分を、他の次数成分に移すことで、電磁振動成分を抑制することができる。
例えば、４極６スロットのブラシレスモータであれば、制御部４は、１２次成分がモータの固有値と共振してしまう特定の回転速度領域で、通電切替タイミング毎に、オーバーラップ通電を交互に繰り返すように制御する駆動制御信号Ｓ４をモータ駆動部に出力し、通電波形を制御する。これにより、１２次成分の半分の周波数の６次成分の電源電流Ｉが増加する。６次成分の電源電流Ｉが増加する一方、１２次成分の電源電流Ｉが抑制される。これにより、モータの固有振動数との共振を回避することができる。

《比較例》
図２（ａ），（ｂ）は、比較例における駆動波形を示す図である。
図２（ａ）は、オーバーラップ無しの駆動波形を示している。
波形ＵＨは駆動信号Ｖｕｕを示し、波形ＶＨは駆動信号Ｖｖｕを示し、波形ＷＨは駆動信号Ｖｗｕを示している。これら３つの駆動信号の波形ＵＨ，ＶＨ，ＷＨは、重複することなく順番にＨレベルを繰り返す。
また、波形ＵＬは駆動信号Ｖｕｌを示し、波形ＶＬは駆動信号Ｖｖｌを示し、波形ＷＬは駆動信号Ｖｗｌを示している。これら３つの駆動信号の波形ＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、重複することなく順番にＨレベルを繰り返す。

当初、波形ＵＨ，ＶＬがＨレベルとなり、直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ１、コイルＬｕ，Ｌｖ、スイッチング素子Ｑ４を介してグランドに電源電流Ｉ（図１参照）が流れる。
次いで波形ＶＬがＬレベルに、波形ＷＬがＨレベルになり、直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ１、コイルＬｕ，Ｌｗ、スイッチング素子Ｑ６を介してグランドに電源電流Ｉが流れる。
次いで波形ＵＨがＬレベルに、波形ＷＨがＨレベルになり、直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ３、コイルＬｖ，Ｌｗ、スイッチング素子Ｑ６を介してグランドに電源電流Ｉが流れる。

次いで波形ＷＬがＬレベルに、波形ＵＬがＨレベルになり、直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ３、コイルＬｖ，Ｌｕ、スイッチング素子Ｑ２を介してグランドに電源電流Ｉが流れる。
次いで波形ＶＨがＬレベルに、波形ＷＨがＨレベルになり、直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ５、コイルＬｗ，Ｌｕ、スイッチング素子Ｑ２を介してグランドに電源電流Ｉが流れる。
次いで波形ＵＬがＬレベルに、波形ＶＬがＨレベルになり、直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ５、コイルＬｗ，Ｌｖ、スイッチング素子Ｑ４を介してグランドに電源電流Ｉが流れる。
以下同様にスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がオンとオフとを繰り返すことにより、モータ２０が回転する。このようなスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオンとオフとは、モータ２０の１２次成分の電源電流Ｉを増加させてしまう。

図２（ｂ）は、オーバーラップ通電方式の駆動波形を示している。
波形ＵＨ，ＶＨ，ＷＨは重複しつつ順番にＨレベルを繰り返す。波形ＵＬ，ＶＬ，ＷＨＬは、重複しつつ順番にＨレベルを繰り返す。
当初、波形ＵＨ，ＶＬがＨレベルとなり、直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ１、コイルＬｕ，Ｌｖ、スイッチング素子Ｑ４を介してグランドに電源電流Ｉが流れる。

次いで波形ＷＬがＨレベルになり、新たに直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ１、コイルＬｕ，Ｌｗ、スイッチング素子Ｑ６を介してグランドにも電源電流Ｉが流れるようになる。このように、コイルＬｕ，Ｌｖと、コイルＬｕ，Ｌｗの２系統にオーバーラップして電源電流Ｉが流れることから、オーバーラップ通電方式と呼ばれている。その後、期間ｔ１が経過すると、波形ＶＬがＬレベルとなり、スイッチング素子Ｑ４がオフする。これにより直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ１、コイルＬｕ，Ｌｗ、スイッチング素子Ｑ６を介してのみ、グランドに電源電流Ｉが流れる。

次いで波形ＶＨがＨレベルになり、新たに直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ３、コイルＬｖ，Ｌｗ、スイッチング素子Ｑ６を介してグランドにも電源電流Ｉ流が流れるようになる。すなわち、コイルＬｕ，Ｌｗと、コイルＬｖ，Ｌｗの２系統にオーバーラップして電源電流Ｉが流れる。その後、期間ｔ１が経過すると、波形ＵＨがＬレベルとなり、スイッチング素子Ｑ１がオフする。これにより直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ３、コイルＬｖ，Ｌｗ、スイッチング素子Ｑ６を介してのみ、グランドに電源電流Ｉが流れる。

次いで波形ＵＬがＨレベルになり、新たに直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ３、コイルＬｖ，Ｌｕ、スイッチング素子Ｑ２を介してグランドにも電源電流Ｉが流れるようになる。すなわち、コイルＬｖ，Ｌｗと、コイルＬｖ，Ｌｕの２系統にオーバーラップして電源電流Ｉが流れる。その後、期間ｔ１が経過すると、波形ＷＬがＬレベルとなり、スイッチング素子Ｑ６がオフする。これにより直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ３、コイルＬｖ，Ｌｕ、スイッチング素子Ｑ２を介してのみ、グランドに電源電流Ｉが流れる。

次いで波形ＷＨがＨレベルになり、新たに直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ５、コイルＬｗ，Ｌｕ、スイッチング素子Ｑ２を介してグランドにも電源電流Ｉが流れるようになる。すなわち、コイルＬｖ，Ｌｕと、コイルＬｗ，Ｌｕの２系統にオーバーラップして電源電流Ｉが流れる。その後、期間ｔ１が経過すると、波形ＶＨがＬレベルとなり、スイッチング素子Ｑ３がオフする。これにより直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ５、コイルＬｗ，Ｌｕ、スイッチング素子Ｑ２を介してのみ、グランドに電源電流Ｉが流れる。

次いで波形ＶＬがＨレベルになり、新たに直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ５、コイルＬｗ，Ｌｖ、スイッチング素子Ｑ４を介してグランドにも電源電流Ｉが流れるようになる。すなわち、コイルＬｗ，Ｌｕと、コイルＬｗ，Ｌｖの２系統にオーバーラップして電源電流Ｉが流れる。その後、期間ｔ１が経過すると、波形ＵＬがＬレベルとなり、スイッチング素子Ｑ２がオフする。これにより直流電源Ｖｄからスイッチング素子Ｑ５、コイルＬｗ，Ｌｖ、スイッチング素子Ｑ４を介してのみ、グランドに電源電流Ｉが流れる。
以下同様にスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がオンとオフとを繰り返すことにより、モータ２０が回転する。このようにモータ駆動制御装置１は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオンとオフに同期してオーバーラップ通電することにより、モータ２０の１２次成分の電源電流Ｉを増加させてしまう。

《本実施形態》
次に、本実施形態のモータ駆動制御装置の動作について説明する。
図３（ａ），（ｂ）は、本実施形態における駆動波形を示す図である。
図３（ａ）に示した駆動波形は、波形ＵＬ，ＶＬ，ＷＬの立ち下がり時（言い換えると、下アーム側のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６の通電期間の終了時）のみ、期間ｔ１に亘ってオーバーラップ通電している。つまり、制御部４は、通電切替時のオーバーラップ通電動作の実施と停止とを交互に繰り返すように制御する駆動制御信号Ｓ４をプリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）に出力する。このようなオーバーラップ通電動作により、モータ２０の６次成分の電源電流Ｉを増加させ、代わりに１２次成分の電源電流Ｉを減少させることができる。

図３（ｂ）に示した駆動波形は、波形ＵＨ，ＶＨ，ＷＨの立ち下がり時（言い換えると、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５の通電期間の終了時）のみ、期間ｔ１に亘ってオーバーラップ通電している。つまり、制御部４は、通電切替時のオーバーラップ通電動作の実施と停止とを交互に繰り返すように制御する駆動制御信号Ｓ４をプリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）に出力する。このようなオーバーラップ通電動作により、モータ２０の６次成分の電源電流Ｉを増加させ、代わりに１２次成分の電源電流Ｉを減少させることができる。

図４は、本実施形態におけるブラシレスモータの電源電流波形図である。波形図の縦軸は電源電流Ｉを示し、横軸は時間を示している。
この電源電流Ｉは、小さな振幅と大きな振幅とが交互に現れている。時刻ｔ_aの小さな振幅は、オーバーラップ通電時の電流値である。時刻ｔ_bの大きな振幅は、オーバーラップ通電を停止しているときの電流値である。このように制御部４は、通電切替時の２回ごとに１回、モータ駆動部にオーバーラップ通電を停止させて、停止時に電源電流Ｉの振幅を大きくするようにする。つまり、オーバーラップ通電を行うと通電切替時の電源電流Ｉの振幅を抑える効果があるが、それを２回に１回やめさせることで、２回に１回ごとに電源電流Ｉの振幅が大きくなる。このように通電切替時の電源電流Ｉの波形をコントロールすることで、６次成分を増加させ、１２次成分を低減させることができる。

図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態におけるモータ駆動制御装置１の通電制御を示すフローチャートである。図５（ａ）はメインフローであり、図５（ｂ）はステップＳ１０２の通電切替に係る本実施形態のサブルーチンであり、図５（ｃ）は第１変形例のサブルーチンである。
図５（ａ）のフローは、制御部４（図１参照）において所定タイミング毎に繰り返し実行される。
図５（ａ）に示すように、ステップＳ１０１において制御部４は、モータ２０（図１参照）が所定の回転速度範囲にあるか否かを判別する。所定の回転速度範囲は、ロータの１回転あたりの通電切替回数ｎに対応するｎ次成分とモータ２０の固有共振周波数とが共振現象を生じる範囲を含む。モータ２０の回転速度は、回転位置検出部４１（図１参照）が、回転位置検出回路５からの回転位置情報（相電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）に対応した位置検出信号Ｓ１を生成し、回転速度算出部４２が位置検出信号Ｓ１を基に回転速度を算出し、回転速度情報Ｓ２を生成することで算出される。

モータ２０が所定の回転速度範囲にあるならば（ステップＳ１０１でＹＥＳの判定）、モータ２０の固有振動数と共振する電磁振動成分を抑制するために、ステップＳ１０２で制御部４は、オーバーラップ通電制御を行う。具体的にいうと、通電方式指令部４３では、回転速度算出部４２から出力される回転速度情報Ｓ２を基に、所定の回転速度範囲のときに通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止とを交互または所定パターンで繰り返すように指令する通電指令信号Ｓ３を生成する。通電信号生成部４４は、位置検出信号Ｓ１と通電指令信号Ｓ３を入力して、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止を交互または所定パターンで繰り返すように制御する駆動制御信号Ｓ４を生成する。上記ステップＳ１０２のオーバーラップ通電制御は、所定の回転速度範囲で強制的にオーバーラップ通電の実施と停止とを所定パターンで繰り返すものである。詳細は後記する図５（ｂ），（ｃ）で説明する。

制御部４は、オーバーラップ通電制御を行った後、ステップＳ１０１に戻る。モータ２０が所定の回転速度範囲にある間（ステップＳ１０１でＹＥＳの判定）、制御部４は、ステップＳ１０２のオーバーラップ通電制御の処理を継続する。
一方、上記ステップＳ１０１でモータ２０が所定の回転速度範囲にない場合（ＮＯの判定）は、制御部４はステップＳ１０２のオーバーラップ通電制御をスキップしてステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３において、制御部４は通常の通電制御を行って本フローを終了する。

次に、オーバーラップ通電制御について説明する。
オーバーラップ通電制御は、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止とを所定パターンで繰り返して調整するものであり、以下、例示する。
《本実施形態》
図５（ｂ）に示すように、ステップＳ１１において、回転位置検出部４１がロータの回転位置を算出する。
ステップＳ１２において、通電方式指令部４３が、ロータの回転位置を基に、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止を交互に繰り返す。具体的に言うと、制御部４における通電信号生成部４４は、回転位置検出部４１から出力される位置検出信号Ｓ１と通電方式指令部１３から出力される通電指令信号Ｓ３を入力して、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止を交互に繰り返すように制御する駆動制御信号Ｓ４を生成して、プリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）に出力する。
これにより、モータ駆動制御装置１は、（ｎ／２）次成分の電源電流Ｉを増大させてｎ次成分の電源電流Ｉを低減させることができる。例えば、６次成分の電源電流Ｉを増大させて１２次成分の電源電流Ｉを低減させる。

《第１変形例》
図５（ｃ）に示すように、ステップＳ２１において、回転位置検出部４１がロータの回転位置を算出する。
ステップＳ２２において、通電方式指令部４３が、ロータの回転位置を基に、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止とを所定パターンで繰り返すように制御する。具体的に言うと、制御部４における通電信号生成部４４は、回転位置検出部４１から出力される位置検出信号Ｓ１と通電方式指令部１３から出力される通電指令信号Ｓ３を入力して、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止を所定パターンで繰り返すように制御する駆動制御信号Ｓ４を生成して、プリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）に出力する。所定パターンとは例えば、１回の実施と３回の停止とを繰り返すパターンや、３回の実施と１回の停止とを繰り返すパターンなどをいうが、これらには限定されない。
これによっても、ロータの１回転あたりの通電切替回数をｎとしたときのｎ次成分の電源電流Ｉを低減させることができる。

図６は、モータ駆動制御装置１の周波数対電流値特性の概念図である。
図６は、４極６スロットのブラシレスモータにて回転速度をスイープさせて取得した電源電流Ｉの波形のＦＦＴグラフの概念を示す。図５の縦軸は、図１の電源電流Ｉの電流値を示し、横軸は、周波数を示している。図５の実線は、本実施形態の電流波形のＦＦＴグラフを、破線は、比較例の電流波形のＦＦＴグラフを示している。
図６のＦＦＴグラフに示すように、比較例では、ロータの１回転につき１２回の通電切替に伴い１２次成分の電源電流Ｉが発生する。上述したように、この１２次成分の電源電流Ｉは、モータ２０の固有値（固有振動数）と共振することで大きな電磁振動成分となる。
本実施形態では、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止とを交互に繰り返すことで、６次成分の電源電流Ｉを増大させて１２次成分の電源電流Ｉを低減させる。

モータ２０の回転速度を変化させていくと、所定の回転速度範囲において、通電切替回数ｎに対応するｎ次成分に相当する周波数範囲で、モータ２０の固有振動数と共振する現象が生じる。本実施形態では、その周波数範囲で電源電流Ｉを抑制することにより、ｎ次成分での共振を回避することができる。
図６の破線での囲み領域で示すように、本実施形態のモータ駆動制御装置１では、１２次成分に相当する周波数範囲における電流値を抑制している。図６では、所定の回転速度範囲の区間において、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止とを交互に繰り返すことで、モータ２０の固有値と１２次成分との共振を回避している。
ただし、図５に示すように、本実施形態のモータ駆動制御装置１では、６次成分が増大することになる。しかし、この６次成分は、モータ２０の固有値（固有振動数）と共振しないので電磁振動成分が生じることはない。また、６次成分近傍の周波数領域は、電流値も小さいので系への影響はない。

ここで、本実施形態において、１２次成分に対応する回転速度範囲の算出方法について説明する。
モータ２０の固有値（固有振動数）は、測定により既知であるとする。この固有振動数と共振することで大きな電磁振動成分が生じることになる。図５の場合、共振点（電磁振動成分）がｆ₁[Ｈｚ]からｆ₂[Ｈｚ]の間にある。これらをそれぞれ回転速度に換算すると、ｆ₁[Ｈｚ]×６０÷１２＝５×ｆ₁[ｒｐｍ]、ｆ₂[Ｈｚ]×６０÷１２＝５×ｆ₂[ｒｐｍ]となる。
すなわち、ｎ次成分の周波数範囲がｆ₁[Ｈｚ]〜ｆ₂[Ｈｚ]に対応する回転速度範囲の下限Ｒｍｉｎ[ｒｐｍ]と上限Ｒｍａｘ[ｒｐｍ]は、それぞれ、（ｆ₁×６０÷ｎ）[ｒｐｍ]、（ｆ₂×６０÷ｎ）[ｒｐｍ]となる。
そして、所定の回転速度範囲は、少なくともｎ次成分に対応する回転速度範囲を含む、すなわち、ｎ次成分とモータ２０の固有共振周波数とが共振現象を生じる範囲を含むように設定される。

図７（ａ），（ｂ）は、変形例の駆動波形を示す図である。
図７（ａ）に示した第２変形例の駆動波形は、波形ＵＨ，ＶＨ，ＷＨの立ち下がり時には、期間ｔ２に亘ってオーバーラップ通電しており、波形ＵＬ，ＶＬ，ＷＬの立ち下がり時には、期間ｔ１に亘ってオーバーラップ通電していることを示している。
つまり、制御部４は、通電切替時に、期間ｔ２のオーバーラップ通電と期間ｔ１のオーバーラップ通電とを交互に繰り返すように制御している。制御部４が期間ｔ２は期間ｔ１よりも短期間とすることで、期間ｔ２のときに期間ｔ１よりも電源電流Ｉの振幅を大きくしている。期間ｔ１と期間ｔ２の比率を適切に設定することで、通電切替の２回に１回ごとに電源電流Ｉの振幅を大きくすることができる。このような、通電期間が異なる動作を所定パターンで繰り返すオーバーラップ通電動作により、モータ駆動制御装置１は、モータ２０の６次成分の電源電流Ｉを増加させ、代わりに１２次成分の電源電流Ｉを減少させることができる。

図７（ｂ）に示した第３変形例の駆動波形は、波形ＵＨ，ＶＨ，ＷＨの立ち下がり時（言い換えると、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５の通電期間の終了時）にはスイッチングしながらオーバーラップ通電しており、波形ＵＬ，ＶＬ，ＷＬの立ち下がり時（言い換えると、下アーム側のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６の通電期間の終了時）にはスイッチング無しでオーバーラップ通電していることを示している。つまり、制御部４は、通電切替時のオーバーラップ通電動作にてスイッチングの有無の動作（スイッチング有りとスイッチング無しの動作）を交互に繰り返すように制御している。
スイッチング有りのオーバーラップ通電期間において、スイッチングパルスのオンデューティおよびスイッチング周波数は適宜設定される。この結果、制御部４は、スイッチング有りの期間はスイッチング無しの期間よりも電源電流Ｉの振幅を小さくすることができ、通電切替の２回に１回ごとに電源電流Ｉの振幅を大きくすることができる。
このようなオーバーラップ通電動作により、モータ駆動制御装置１は、モータ２０の６次成分の電源電流Ｉを増加させ、代わりに１２次成分の電源電流Ｉを減少させることができる。

図８（ａ），（ｂ）は、変形例のモータ駆動制御装置１の通電制御を示すフローチャートである。図８（ａ）は第２変形例の通電切替のサブルーチンであり、図８（ｂ）は第３変形例の通電切替のサブルーチンである。第２、第３変形例においても、図５（ａ）に示すメインフローによる通電切替が行われ、図８（ａ），（ｂ）に示すサブルーチンが呼び出される。
図８（ａ）に示すように、ステップＳ３１において、回転位置検出部４１がロータの回転位置を算出する。
ステップＳ３２において、通電方式指令部４３が、ロータの回転位置を基に、通電切替時に第１期間（期間ｔ１）のオーバーラップ通電と第２期間（期間ｔ２）ののオーバーラップ通電を交互に繰り返すように制御する。具体的に言うと、制御部４における通電信号生成部４４は、回転位置検出部４１から出力される位置検出信号Ｓ１と通電方式指令部１３から出力される通電指令信号Ｓ３を入力して、通電切替時に第１期間（期間ｔ１）のオーバーラップ通電と第２期間（期間ｔ２）ののオーバーラップ通電を交互に繰り返すように制御する駆動制御信号Ｓ４を生成して、プリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）に出力する。よって図７（ａ）に示した波形が生成される。
これにより、モータ駆動制御装置１は、（ｎ／２）次成分の電源電流Ｉを増大させてｎ次成分の電源電流Ｉを低減させることができる。モータ駆動制御装置１は、例えば、６次成分の電源電流Ｉを増大させて１２次成分の電源電流Ｉを低減させる。

図８（ｂ）に示すように、ステップＳ４１において、回転位置検出部４１がロータの回転位置を算出する。
ステップＳ４２において、通電方式指令部４３が、ロータの回転位置を基に、通電切替時のオーバーラップ通電動作にてスイッチングの有無を交互に繰り返すように制御する。具体的に言うと、制御部４における通電信号生成部４４は、回転位置検出部４１から出力される位置検出信号Ｓ１と通電方式指令部１３から出力される通電指令信号Ｓ３を入力して、通電切替時のオーバーラップ通電動作にてスイッチングの有無を交互に繰り返すように制御する駆動制御信号Ｓ４を生成して、プリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）に出力する。よって図７（ｂ）に示した波形が生成される。
これにより、モータ駆動制御装置１は、ロータの１回転あたりの通電切替回数をｎとしたときのｎ次成分の電源電流Ｉを低減させることができる。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の（ａ）〜（ｋ）のようなものがある。

（ａ）所定の回転速度範囲は、使用するモータの固有振動数との共振点によって、適宜、適切に設定されるべきものであり、一義的に限定されるものではない。本発明は、通電切替時にオーバーラップ通電動作を所定パターンで繰り返すところに特徴がある。したがって、どのような回転速度範囲でも適用可能である。
（ｂ） 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。
（ｃ） 本実施形態では、モータ２０は、４極６スロットのブラシレスモータとして説明したが、磁極数、スロット数、モータの種類は特に限定されない。また、モータ２０の相数も特に限定されない。
（ｄ） 回転位置検出回路は、本実施形態（逆起電圧の検出回路）に限定されず、例えばホールセンサなどであってもよい。回転位置情報も相電圧に限定されない。
（ｅ） 駆動制御装置は、少なくともその一部を集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）としてもよい。

（ｆ） 図１に示した駆動制御装置の回路ブロック構成は具体例であって、これに限定されない。
（ｇ） 図５や図８に示した制御フローは一例であって、これらのステップの処理に限定されるものではなく、例えば、各ステップ間に他の処理が挿入されてもよい。
（ｈ） オーバーラップ量（時間）は、適切な値になるように、任意に調整してもよい。
（ｉ） 本発明は、１２０度通電動作に限定されない。
（ｊ） オーバーラップ時間の変更とスイッチングの有無とを組み合わせてもよい。
（ｋ） 図７に示した変形例において、上アーム側と下アーム側の動作は入れ替えてもよい。

１ 駆動制御装置
２ インバータ回路 （モータ駆動部の一部）
３ プリドライブ回路 （モータ駆動部の一部）
４ 制御部
４１ 回転位置検出部
４２ 回転速度算出部
４３ 通電方式指令部
４４ 通電信号生成部
５ 回転位置検出回路
２０ モータ
Ｓ１ 位置検出信号
Ｓ２ 回転速度情報
Ｓ３ 通電指令信号
Ｓ４ 駆動制御信号
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ コイル
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 相電圧（回転位置情報の一例）

Claims (9)

1. モータの各相に電圧を印加して駆動するモータ駆動部と、
   ロータの回転位置を検出して、回転位置情報を生成する回転位置検出回路と、
   前記回転位置情報に基づいて通電切替すると共に、前記モータが所定の回転速度範囲にあるならば、検出された前記回転位置情報に基づいて、通電切替時のオーバーラップ通電動作を所定パターンで繰り返すように制御する駆動制御信号を前記モータ駆動部に出力する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記モータが所定の回転速度範囲にあるならば、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止とを交互に繰り返すように制御する前記駆動制御信号を出力する、
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
2. モータの各相に電圧を印加して駆動するモータ駆動部と、
   ロータの回転位置を検出して、回転位置情報を生成する回転位置検出回路と、
   前記回転位置情報に基づいて通電切替すると共に、前記モータが所定の回転速度範囲にあるならば、検出された前記回転位置情報に基づいて、通電切替時のオーバーラップ通電動作を所定パターンで繰り返すように制御する駆動制御信号を前記モータ駆動部に出力する制御部と、
   を備え、
   前記所定の回転速度範囲は、前記ロータの１回転あたりの通電切替回数ｎに対応するｎ次成分と前記モータの固有共振周波数とが共振現象を生じる範囲を含み、
   前記制御部は、前記ｎ次成分の電源電流を低減するように前記駆動制御信号を出力する、
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
3. モータの各相に電圧を印加して駆動するモータ駆動部と、
   ロータの回転位置を検出して、回転位置情報を生成する回転位置検出回路と、
   前記回転位置情報に基づいて通電切替すると共に、前記モータが所定の回転速度範囲にあるならば、検出された前記回転位置情報に基づいて、通電切替時のオーバーラップ通電動作を所定パターンで繰り返すように制御する駆動制御信号を前記モータ駆動部に出力する制御部と、
   を備え、
   前記所定の回転速度範囲は、前記ロータの１回転あたりの通電切替回数ｎに対応するｎ次成分と前記モータの固有共振周波数とが共振現象を生じる範囲を含み、
   前記制御部は、（ｎ／２）次成分の電源電流を増大させて前記ｎ次成分の電源電流を低減する、
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
4. 前記制御部は、前記モータが所定の回転速度範囲にあるならば、通電切替時のオーバーラップ通電にて異なる所定動作を所定パターンで繰り返すように制御する前記駆動制御信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のモータ駆動制御装置。
5. 前記異なる所定動作には、オーバーラップ通電期間がそれぞれ異なる動作、または／およびオーバーラップ通電中のスイッチングの有無の動作を含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動制御装置。
6. 前記制御部は、前記モータが所定の回転速度範囲にあるならば、通電切替時のオーバーラップ通電にて異なる所定動作を交互に繰り返すように制御する前記駆動制御信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動制御装置。
7. モータの各相に電圧を印加して駆動するモータ駆動部と、
   ロータの回転位置を検出して、回転位置情報を生成する回転位置検出回路と、
   検出された前記回転位置情報に基づいて、通電切替時のオーバーラップ通電動作を所定パターンで繰り返すように制御する駆動制御信号を前記モータ駆動部に出力する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記モータが所定の回転速度範囲にあるならば、通電切替時の第１期間のオーバーラップ通電と第２期間のオーバーラップ通電とを交互に繰り返すように制御する前記駆動制御信号を出力し、
   前記所定の回転速度範囲は、前記ロータの１回転あたりの通電切替回数ｎに対応するｎ次成分と前記モータの固有共振周波数とが共振現象を生じる範囲を含み、
   前記制御部は、前記ｎ次成分の電源電流を低減するように前記駆動制御信号を出力する、
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
8. モータの各相に電圧を印加して駆動するモータ駆動部と、
   ロータの回転位置を検出して、回転位置情報を生成する回転位置検出回路と、
   検出された前記回転位置情報に基づいて、通電切替時のオーバーラップ通電動作を所定パターンで繰り返すように制御する駆動制御信号を前記モータ駆動部に出力する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記モータが所定の回転速度範囲にあるならば、通電切替時の第１期間のオーバーラップ通電と第２期間のオーバーラップ通電とを交互に繰り返すように制御する前記駆動制御信号を出力し、
   前記所定の回転速度範囲は、前記ロータの１回転あたりの通電切替回数ｎに対応するｎ次成分と前記モータの固有共振周波数とが共振現象を生じる範囲を含み、
   前記制御部は、（ｎ／２）次成分の電源電流を増大させて前記ｎ次成分の電源電流を低減する、
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
9. 前記制御部は、
   前記回転位置情報に対応した信号を基に、回転速度を算出する回転速度算出部と、
   前記回転速度算出部から出力される回転速度情報を基に、通電切替時のオーバーラップ通電の実施と停止を指令する通電指令信号を生成する通電方式指令部と、
   前記回転位置情報に対応した信号と前記通電指令信号を入力して、前記駆動制御信号を生成する通電信号生成部と、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のモータ駆動制御装置。

Images