JP7256033B2 - モータ駆動制御装置、ファン、およびモータ駆動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動制御装置、ファン、およびモータ駆動制御方法に関し、例えば、モータによって回転するファンの風量を制御するモータ駆動制御装置に関する。

従来、家電機器やＯＡ機器等において、その内部に設けられた部品等を冷却するための装置として、ファン（ファンモータ）が広く知られている。

一般に、ファンの性能は、風量－静圧特性（以下、「Ｐ－Ｑカーブ」とも称する。）によって表される。Ｐ－Ｑカーブは、ファンの吸込口と吐出口との間の圧力による損失（静圧）と風量との関係を表したものである。Ｐ－Ｑカーブにおいて、静圧が最大（通風抵抗が最大）の場合にファンの風量がゼロになり、静圧がゼロ（通風抵抗がゼロ）の場合にファンの風量は最大となる（例えば、特許文献１参照）。
なお、静圧がゼロ、すなわちファンの風量が最大の状態を、「フリーエア状態」とも称する。

特開２００９－１７４４１４号公報

一般に、ファンは、所定の動作範囲（例えば、静圧が中域の領域）において、要求される風量が得られるように設計される。すなわち、ファンは、要求された動作範囲において所定の風量が得られるＰ－Ｑカーブを実現するように設計されている。その一方で、ファンは、要求された動作範囲以外の領域、例えば静圧が所定値以下の領域では、風量よりも静音性が重要視される。

従来のファンは、上位装置から指示された回転速度になるようにモータの回転数を制御しており、圧力損失（静圧）によって風量は変化する。そのため、従来のファンでは、フリーエア状態のように静圧が低い領域において、要求された動作範囲における風量以上の風量が発生し、騒音が大きくなるという課題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、ファンにおいて、必要な風量を確保しつつ、静音性を高めることを目的とする。

本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置は、モータの目標回転速度を指示する速度指令信号に基づいて、前記モータの回転速度を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路部と、前記駆動制御信号に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動部とを備え、前記制御回路部は、前記目標回転速度が閾値より低い場合に、前記モータの回転速度が前記目標回転速度に一致するように前記駆動制御信号を生成する速度フィードバック制御を行い、前記目標回転速度が前記閾値より高い場合に、前記モータに流れる電流が、前記モータの回転速度に対応して算出される目標電流値に近づくように前記駆動制御信号を生成する最大風量制御を行うことを特徴とする。

本発明に係るモータ駆動制御装置によれば、必要な風量を確保しつつ、静音性を高めたファンを実現することができる。

本発明の実施の形態に係るファンの構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るモータ駆動制御装置によるファンの風量制御を説明するための図である。 図２の最大風量制御ラインにおけるモータの回転速度とモータ電流の対応関係を示す図である。 本実施の形態に係るモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。 最大風量制御時のモータの回転速度の調整方法の一例を示す図である。 最大風量制御時のモータの動作点の調整方法の一例を示す図である。 本実施の形態に係るモータ駆動制御装置によるファンの風量制御の流れを示すフロー図である。 本実施の形態に係るファンにおけるモータの回転速度と目標回転速度との関係を示す図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置（１）は、モータ（２０）の目標回転速度（Ｒｔｇ）を指示する速度指令信号（Ｓｃ）に基づいて、前記モータの回転速度を制御するための駆動制御信号（Ｓｄ）を生成する制御回路部（４）と、前記駆動制御信号に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動部（２）とを備え、前記制御回路部は、前記目標回転速度が閾値（Ｒｔｈ）より低い場合に、前記モータの回転速度が前記目標回転速度に一致するように前記駆動制御信号を生成する速度フィードバック制御を行い、前記目標回転速度が前記閾値より高い場合に、前記モータに流れる電流（Ｉｒ）が、前記モータの回転速度に対応して算出される目標電流値（Ｉｔｇ）に近づくように前記駆動制御信号を生成する最大風量制御を行うことを特徴とする。

〔２〕上記モータ駆動制御装置において、前記制御回路部は、前記モータの回転位置を示す位置検出信号（Ｓｈ）に基づいて、前記モータの実回転速度を算出するとともに、予め記憶された前記モータの回転速度と前記目標電流値との対応関係を示す対応関係情報（４７１）と算出した前記実回転速度に基づいて、前記目標電流を算出してもよい。

〔３〕上記モータ駆動制御装置において、前記モータは、ファン（１００）におけるインペラ（２１）を回転させ、前記対応関係は、前記ファンの静圧が所定値（Ｐｂ）より低い領域での前記モータの回転速度と前記目標電流値との関係を示していてもよい。

〔４〕上記モータ駆動制御装置において、前記制御回路部は、前記最大風量制御において、前記モータに流れる電流（Ｉｒ）が前記目標電流値（Ｉｔｇ）より高い場合に、前記モータの回転速度（Ｒｒ）が増加するように前記駆動制御信号を生成し、前記モータに流れる電流（Ｉｒ）が前記目標電流値（Ｉｔｇ）より低い場合に、前記モータの回転速度（Ｒｒ）が低下するように前記駆動制御信号を生成してもよい。

〔５〕上記モータ駆動制御装置において、前記制御回路部は、前記最大風量制御において、前記モータに流れる電流（Ｉｒ）が前記目標電流値（Ｉｔｇ）を基準とする所定範囲（Ｍ）より高い場合に、前記モータの回転速度を増加させ、前記モータに流れる電流（Ｉｒ）が前記所定範囲（Ｍ）内にある場合に、前記モータの回転速度を変化させず、前記モータに流れる電流が前記所定範囲（Ｍ）より低い場合に、前記モータの回転速度を低下させるように前記駆動制御信号を生成してもよい。

〔６〕上記モータ駆動制御装置において、前記制御回路部は、前記位置検出信号（Ｓｈ）に基づいて前記実回転速度（Ｒｒ）を算出する回転速度算出部（４２）と、前記回転速度算出部によって算出された前記実回転速度（Ｒｒ）が前記速度指令信号（Ｓｃ）で指示された前記目標回転速度（Ｒｔｇ）に一致するように第１制御信号（Ｓｐ１）を生成する速度制御部（４３）と、前記回転速度算出部によって算出された前記実回転速度（Ｒｒ）に基づいて、前記目標電流値（Ｉｔｇ）を算出する目標電流値算出部（４７）と、前記モータに流れる電流の電流値を取得する電流値取得部（４６）と、前記目標回転速度（Ｒｔｇ）が前記閾値（Ｒｔｈ）より高い場合に、前記モータに流れる電流（Ｉｒ）が前記目標電流値（Ｉｔｇ）に近づくように第２制御信号（Ｓｐ２）を生成する最大風量制御部（４４）と、前記第１制御信号と前記第２制御信号とに基づいて、前記駆動制御信号（Ｓｄ）を生成する駆動制御信号生成部（４５）と、を有していてもよい。

〔７〕本発明の代表的な実施の形態に係るファン（１００）は、モータ（２０）と、モータ（２０）の回転力によって回転可能に構成されたインペラ（２１）と、前記モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置（１）とを備え、前記モータ駆動制御装置は、前記モータの目標回転速度（Ｒｔｇ）を指示する速度指令信号（Ｓｃ）に基づいて、前記モータの回転速度を制御するための駆動制御信号（Ｓｄ）を生成する制御回路部（４）と、前記駆動制御信号に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動部（２）とを有し、前記制御回路部は、前記目標回転速度（Ｒｔｇ）が閾値（Ｒｔｈ）より低い場合に、前記モータの回転速度（Ｒｒ）が前記目標回転速度（Ｒｔｇ）に一致するように前記駆動制御信号を生成する速度フィードバック制御を行い、前記目標回転速度（Ｒｔｇ）が前記閾値（Ｒｔｈ）より高い場合に、前記モータに流れる電流（Ｉｒ）が、前記モータの回転速度に対応して算出される目標電流値（Ｉｔｇ）に近づくように前記駆動制御信号（Ｓｄ）を生成する最大風量制御を行うことを特徴とする。

〔８〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御方法は、モータ（２０）の目標回転速度（Ｒｔｇ）を指示する速度指令信号（Ｓｃ）に基づいて前記モータの駆動を制御するための駆動制御信号（Ｓｄ）を生成し、前記駆動制御信号に基づいて、前記モータを駆動する方法であって、前記目標回転速度（Ｒｔｇ）が閾値（Ｒｔｈ）より低い場合に、前記モータの回転速度（Ｒｒ）が前記目標回転速度（Ｒｔｇ）と一致するように前記駆動制御信号を生成する第１ステップ（Ｓ３）と、前記目標回転速度（Ｒｔｇ）が前記閾値（Ｒｔｈ）より高い場合に、前記モータに流れる電流（Ｉｒ）が前記モータの回転速度に対応して算出される目標電流値（Ｉｔｇ）に近づくように前記駆動制御信号を生成する第２ステップ（Ｓ４～Ｓ１４）と、を含むことを特徴とする。

２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態に係るファンの構成を示すブロック図である。

本実施の形態に係るファン１００は、インペラ（羽根車）を回転させることによって風を発生させる装置である。ファン１００は、機器の内部で発生する熱を外部へ排出し、その機器の内部を冷却する冷却装置の一つとして利用可能である。ファン１００は、例えば、軸流ファンである。

図１に示すように、ファン１００は、モータ２０と、モータ２０を駆動するモータ駆動制御装置１と、モータ２０の回転力によって回転可能に構成されたインペラ２１とを備えている。

本実施の形態において、モータ２０は、例えば、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有する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の回転を制御するための装置である。モータ駆動制御装置１は、モータ２０を構成する３相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに周期的に駆動電流を流すことで、モータ２０を回転させる。

具体的に、モータ駆動制御装置１は、モータ駆動部２と、制御回路部４と、電流検出部６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の少なくとも一部が、一つの半導体装置（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）としてパッケージ化されている。例えば、制御回路部４やモータ駆動部２等の回路が、それぞれ別個の半導体装置として実現されている。

なお、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半導体装置であってもよいし、モータ駆動制御装置１の全部又は一部と他の装置とが一緒にパッケージ化されて、１つの半導体装置を構成していてもよい。

モータ駆動部２は、制御回路部４から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ２０に駆動信号を出力し、モータ２０を駆動させる。モータ駆動部２は、モータ２０の複数相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを選択的に通電する。

具体的には、モータ駆動部２は、インバータ回路２ａ及びプリドライブ回路２ｂを有する。プリドライブ回路２ｂは、制御回路部４から出力された駆動制御信号Ｓｄ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。インバータ回路２ａは、プリドライブ回路２ｂから出力された信号に基づいて、モータ２０が備えるコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを通電させる。

具体的には、インバータ回路２ａは、例えば、電源電圧（直流電源）Ｖｃｃの両端に設けられた２つのスイッチング素子の直列回路の対が、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つのスイッチング素子の各対において、スイッチング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（不図示）。プリドライブ回路２ｂは、出力信号として、例えば、インバータ回路２ａの各スイッチング素子に対応する６種類の信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌを出力する。これらの信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌが出力されることで、それぞれの信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌに対応するスイッチング素子がオン、オフ動作を行う。これにより、モータ２０に駆動信号が出力されて、モータ２０の各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに電流が流れる（不図示）。

電流検出部６は、モータ２０に流れる電流、すなわちモータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流（以下、「モータ電流」とも称する。）を検出するための機能部である。電流検出部６は、モータ２０のモータ電流に応じた電圧Ｖｓを出力する。なお、電流検出部６の構成については後述する。

制御回路部４は、例えば、マイクロコンピュータ、デジタル回路、およびアナログ回路等によって構成されている。制御回路部４には、モータ２０の駆動を指示する各種の信号が入力される。制御回路部４は、これらの信号に基づいてモータ２０の駆動制御を行う。例えば、モータ２０の駆動を指示する信号として、速度指令信号Ｓｃが上位装置等の制御回路部４の外部に設けられた装置から制御回路部４に入力される。

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る。例えば、速度指令信号Ｓｃは、モータ２０の目標回転速度Ｒｔｇに対応するデューティ比のＰＷＭ（パルス幅変調）信号である。なお、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。

また、制御回路部４には、位置検出素子５から位置検出信号Ｓｈが入力される。位置検出素子５は、例えば、モータ２０に配置されたホール素子であり、位置検出信号Ｓｈはホール素子５から出力されるホール信号である。位置検出信号Ｓｈは、モータ２０の回転位置を示す信号、すなわち、モータ２０のロータ（不図示）の回転に対応する信号である。以下、位置検出素子５を「ホール素子５」とも称する。

制御回路部４は、位置検出信号Ｓｈからモータ２０のロータの実回転速度に関する情報を得て、モータ２０の駆動を制御する。

なお、図１では、ファン１００に一つのホール素子５が配置される場合を例示しているが、ファン１００に配置されるホール素子５の個数は特に制限されない。例えば、三つのホール素子５が互いに略等間隔で、モータ２０の回転子の周囲に配置されていてもよい。

なお、制御回路部４には、このような位置検出信号Ｓｈに加えて、又は位置検出信号Ｓｈに代えて、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てもよい。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）が入力されるようにしてもよい。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。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、上述した速度指令信号Ｓｃ、位置検出信号Ｓｈおよび電圧Ｖｓ等に基づいて、モータ２０の回転速度を制御するための駆動制御信号Ｓｄを生成する。

駆動制御信号Ｓｄは、例えば、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号である。制御回路部４は、モータ駆動部２にＰＷＭ（パルス幅変調）信号である駆動制御信号Ｓｄを供給することにより、モータ駆動部２により通電される複数相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相を所定の順序で切り替えながら、モータ２０の回転速度を調整してファン１００の風量を制御する。

本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１は、ファン１００の静圧が所定値以下の領域において、ファン１００の風量が制限されるように、モータ２０の回転速度を制御する。

図２は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１によるファン１００の風量制御を説明するための図である。

図２において、横軸は風量Ｑを表し、縦軸は静圧Ｐを表している。図２には、速度指令信号Ｓｃによって指示される目標回転速度Ｒｔｇを変化させたときの、目標回転速度Ｒｔｇ毎のＰ－Ｑカーブがそれぞれ示されている。

図２において、参照符号２０１＿ｍｉｎは、目標回転速度Ｒｔｇを最小値Ｒｍｉｎに設定したときのファン１００のＰ－Ｑカーブを表し、参照符号２０１＿ｍａｘは、目標回転速度Ｒｔｇを最大値Ｒｍａｘに設定したときのファン１００のＰ－Ｑカーブを表し、参照符号２０１＿ｘは、目標回転速度Ｒｔｇを上記最大値と上記最小値との間の値に設定したときのＰ－Ｑカーブを表している。

上述したように、ファンは、要求される動作範囲において所望の風量が得られるように設計される。例えば、図２において、ファンに対して要求される動作範囲が参照符号２００で示される範囲であったとする。この場合、図２に示すＰ－Ｑカーブを有するファンは、要求された動作範囲２００が目標回転速度を最大値Ｒｔｇ＿ｍａｘに設定したときのＰ－Ｑカーブよりも下の領域（静圧が低い領域）に存在しているので、要求された仕様を満足していると言える。

一方で、上述したように、ファンは、要求された動作範囲以外の領域、すなわち静圧が所定値以下の領域では、風量よりも静音性が重要視される。例えば、図２において、静圧がＰｂ以下の領域では、風量よりも静音性が重要となる。

しかしながら、従来のファンは、速度指令信号Ｓｃで指示された目標回転速度になるようにモータの回転数を制御しており、圧力損失（静圧）によって風量は変化する。そのため、静圧が低い領域においても風量が大きくなり、騒音が大きくなる傾向がある。

例えば、図２に示すように、従来のファンが参照符号２０１＿ｍａｘで示されるＰ－Ｑカーブで動作するように設計されている場合を考える。この場合、従来のファンは、フリーエア状態において目標回転速度が“Ｒｔｇ＿ｍａｘ”に設定されたとき、動作範囲２００で要求される風量ｑｒ１からｑｒ２の範囲を大きく超える風量ｑｍａｘを発生させる。

しかしながら、上述したように、動作範囲２００以外の領域では、要求される風量ｑｒ１からｑｒ２の範囲を大きく超える風量は不要である。

そこで、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１は、静圧が所定値より低い領域において、速度指令信号Ｓｃによって指示された目標回転速度Ｒｔｇに関わらずファン１００の風量が制限されるように、モータ２０の回転速度を制御する。

具体的には、図２に示すように、モータ駆動制御装置１は、静圧が所定値Ｐｂより低い範囲では、目標回転速度Ｒｔｇが所定値Ｒｘ（最小値Ｒｍｉｎ＜Ｒｘ＜最大値Ｒｍａｘ）に設定されているときの最大風量の点Ａから目標回転速度Ｒｔｇが最大値Ｒｍａｘに設定されているときの最大風量の点Ｂまでを結ぶライン（以下、「最大風量制御ライン」とも称する。）Ｃに沿うようにファン１００の風量を制御する。

より具体的には、モータ駆動制御装置１は、最大風量制御ラインＣにおけるモータ２０の回転速度とモータ電流との対応関係に基づいてモータ２０の回転速度を調整することにより、静圧が所定値Ｐｂより低い範囲では、ファン１００の風量を最大風量制御ラインＣに沿うように制御する。

図３は、図２の最大風量制御ラインＣにおけるモータ２０の回転速度とモータ電流の対応関係を示す図である。
図３に示される特性（グラフ）５００は、図２の最大風量制御ラインＣにおけるモータ２０の回転速度（実回転速度Ｒｒ）およびモータ電流（実電流値Ｉｒ）の関係を表している。図３の特性５００におけるＡ点は、図２の最大風量制御ラインＣにおけるＡ点に対応し、図３の特性５００におけるＢ点は、図２の最大風量制御ラインＣにおけるＢ点に対応している。

特性５００は、以下に示す方法により取得することができる。
例えば、ファン１００（モータ２０）の目標回転速度Ｒｔｇを設定可能な最小値Ｒｍｉｎから設定可能な最大値Ｒｍａｘまで変化させたときの各目標回転速度における静圧（Ｐ）、風量（Ｑ）、モータ２０の回転速度（実回転速度Ｒｒ）、およびモータ電流（実電流値Ｉｒ）を予め測定しておく。なお、このとき、ファン１００の後述する最大風量制御は無効にしておく。

次に、静圧（Ｐ）および風量（Ｑ）の測定データを用いて、図２のように目標回転速度毎にＰ－Ｑカーブを描く。次に、描いたＰ－Ｑカーブを用いて、静圧が所望の値（例えばＰｂ）より低い領域において風量が制限されるように、最大風量制御ラインＣを設定する。最大風量制御ラインＣの設定方法は、上述の通りである。

次に、各目標回転速度におけるモータ２０の実回転速度Ｒｒおよびモータ電流の実電流値Ｉｒの測定データの中から、最大風量制御ラインＣにおける実回転速度Ｒｒおよび実電流値Ｉｒの測定データを抽出する。そして、抽出した測定データに基づいて、実回転速度Ｒｒと実電流値Ｉｒとの対応関係をプロットする。これにより、モータ２０の回転速度とモータ電流との対応関係を表す特性５００を得ることができる。

上述したように、特性５００は、ファン１００が図２に示したＰ－Ｑカーブの最大風量制御ラインＣに沿って動作したときの、モータ２０の回転速度とモータ電流との関係を表している。したがって、特性５００を満足するようにモータ２０の回転速度およびモータ電流を制御することにより、ファン１００を最大風量制御ラインＣに沿って動作させることが可能となる。

そこで、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１は、モータ２０のモータ電流の実電流値が特性５００で表されるモータ電流の目標値（以下、「目標電流値Ｉｔｇ」と称する。）に近づくように、モータ２０の回転速度を調整することにより、ファン１００を最大風量制御ラインＣに沿って動作させて、ファン１００の最大風量を制限する。

以下、ファン１００の最大風量を制限するための機能を実現するためのモータ駆動制御装置１の構成について、詳細に説明する。

図４は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１の構成を示すブロック図である。
図４には、モータ駆動制御装置１を構成する機能ブロックのうち、上述したファン１００の最大風量を制限するための機能に関連する機能ブロックが図示されている。

モータ駆動制御装置１における制御回路部４は、速度指令信号Ｓｃによって指定されたモータ２０の目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより低い場合（例えば、Ｒｔｇ＜Ｒｔｈの場合）には、モータ２０の回転速度（実回転速度Ｒｒ）が目標回転速度Ｒｔｇに一致するように駆動制御信号Ｓｄを生成する速度フィードバック制御を行う。

一方、目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより高い場合（例えば、Ｒｔｇ≧Ｒｔｈの場合）には、制御回路部４は、モータ２０に流れる電流（モータ電流）がモータ２０の回転速度（実回転速度）に対応して算出される目標電流値Ｉｔｇに近づくように、駆動制御信号Ｓｄを生成する最大風量制御を行う。

具体的に、制御回路部４は、速度フィードバック制御および最大風量制御を実現するための機能ブロックとして、目標回転速度取得部４１、回転速度算出部４２、速度制御部４３、最大風量制御部４４、駆動制御信号生成部４５、電流値取得部４６、目標電流値算出部４７、および比較部（ＣＭＰ）４８を有している。

目標回転速度取得部４１は、例えばモータ駆動制御装置１の外部に存在する上位装置から出力された速度指令信号Ｓｃからモータ２０の目標回転速度Ｒｔｇの情報を取得し、速度制御部４３および最大風量制御部４４に与える。

例えば、速度指令信号Ｓｃが、デューティ比によって目標回転速度Ｒｔｇを表すＰＷＭ信号である場合、目標回転速度取得部４１は、入力された速度指令信号ＳｃとしてのＰＷＭ信号のデューティ比を解析し、そのデューティ比に対応する回転速度を算出して、目標回転速度Ｒｔｇとして出力する。例えば、目標回転速度取得部４１は、ＰＷＭ信号のデューティ比と目標回転速度との対応関係を表すテーブルを有しており、目標回転速度取得部４１は、入力された速度指令信号Ｓｃのデューティ比に対応する目標回転速度を上記テーブルから読み出すことにより、速度指令信号Ｓｃから目標回転速度Ｒｔｇの情報を取得する。

目標回転速度取得部４１は、例えば、マイクロコントローラの外部インターフェース回路等とＣＰＵのプログラム処理とによって実現されている。

回転速度算出部４２は、位置検出素子５から出力された位置検出信号Ｓｈに基づいて、モータ２０の回転速度（単位時間当たりの回転数）を算出する。回転速度算出部４２は、位置検出信号Ｓｈを用いてモータ２０のロータの実際の回転速度を算出し、実回転速度Ｒｒとして速度制御部４３および目標電流値算出部４７に与える。

回転速度算出部４２は、例えば、目標回転速度取得部４１と同様に、マイクロコントローラの外部インターフェース回路等とＣＰＵのプログラム処理とによって実現されている。

速度制御部４３は、目標回転速度取得部４１から出力された目標回転速度Ｒｔｇと、回転速度算出部４２によって算出されたモータ２０の実回転速度Ｒｒとに基づいて、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比を指定するＰＷＭ指令信号（第１制御信号の一例）Ｓｐ１を生成する。

具体的に、速度制御部４３は、実回転速度Ｒｒが目標回転速度Ｒｔｇに一致するようにＰＷＭ指令信号Ｓｐ１を生成する。例えば、速度制御部４３は、実回転速度Ｒｒと目標回転速度Ｒｔｇとの差分を算出し、当該差分がゼロになるように駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比を算出する。そして、速度制御部４３は、算出したデューティ比の情報をＰＷＭ指令信号Ｓｐ１として出力する。

電流値取得部４６は、モータ２０に流れる電流の電流値を算出する機能部である。電流値取得部４６は、例えば、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を含む。例えば、電流値取得部４６は、ΔΣ変調型のアナログ／デジタル変換回路であって、専用ロジック回路によって構成されている。電流値取得部４６は、電流検出部６から入力されたアナログ信号を、ΔΣ変調方式によりデジタル信号に変換する。

ここで、電流検出部６は、上述したように、制御対象としてのモータ２０に流れる電流（モータ電流）に応じた電圧Ｖｓを出力する回路である。例えば図３に示すように、電流検出部６は、モータ駆動部２を介してモータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗとグラウンド電位との間に直列に接続された抵抗Ｒｓを含み、抵抗Ｒｓの両端に発生した電圧Ｖｓを、モータ２０のモータ電流の検出値として出力する。

電流値取得部４６は、電流検出部６から出力されたアナログ信号である電圧Ｖｓをデジタル信号に変換し、モータ２０のモータ電流の実電流値Ｉｒとして出力する。

目標電流値算出部４７は、回転速度算出部４２によって算出された実回転速度Ｒｒに基づいて、目標電流値Ｉｔｇを算出する。例えば、目標電流値算出部４７は、モータ２０の回転速度とモータ電流との対応関係を表す対応関係情報４７１を記憶する記憶部４７０を有しており、記憶部４７０から読み出した対応関係情報４７１を用いて、実回転速度Ｒｒから目標電流値Ｉｔｇを算出する。

上述したように、目標電流値Ｉｔｇは、ファン１００の風量を最大風量制御ラインＣに沿って制御するためのモータ電流の目標値である。

対応関係情報４７１は、例えば、図３の特性５００を表す数式を含む情報である。例えば、予め、最大風量制御ラインＣにおけるモータ２０の実回転速度Ｒｒと実電流値Ｉｒの測定データを用いて回帰分析を行うことにより、回転速度とモータ電流の関係式（例えば、一次関数）を導出し、導出した関係式を対応関係情報４７１として記憶部４７０に予め記憶しておく。

目標電流値算出部４７は、最大風量制御において、記憶部４７０から対応関係情報４７１としての回転速度とモータ電流の関係式を読み出し、その関係式に回転速度算出部４２によって算出されたモータ２０の実回転速度Ｒｒを代入することにより、モータ２０の目標電流値Ｉｔｇを算出する。

なお、対応関係情報４７１は、上述した関係式に限られず、例えば、モータ電流と回転速度との対応関係を示すテーブル（ルックアップテーブル）等であってもよい。

比較部４８は、目標回転速度Ｒｔｇと閾値Ｒｔｈとを比較し、比較結果を出力する。

閾値Ｒｔｈは、ファン１００の制御モード（速度フィードバック制御と最大風量制御）の切り替えの基準となるパラメータである。例えば、図２に示す最大風量制御ラインＣに沿ってファン１００を制御する場合、Ａ点におけるモータ２０の回転速度を閾値Ｒｔｈとして設定すればよい。

比較部４８は、目標回転速度取得部４１から出力された目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより大きい場合に、例えばハイ（Ｈｉｇｈ）レベルの判定信号Ｓｃｍｐを出力する。一方、比較部４８は、目標回転速度取得部４１から出力された目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより小さい場合に、例えばロー（Ｌｏｗ）レベルの判定信号Ｓｃｍｐを出力する。

最大風量制御部４４は、比較部４８の判定信号Ｓｃｍｐに基づいて、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比を指定するＰＷＭ指令信号（第２制御信号の一例）Ｓｐ２を生成する。具体的に、最大風量制御部４４は、比較部４８によって目標回転速度Ｒｔｇが所定の閾値Ｒｔｈより高いと判定された場合に、モータ電流の実電流値Ｉｒが目標電流値Ｉｔｇに近づくようにＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成する。一方、比較部４８によって目標回転速度Ｒｔｇが所定の閾値Ｒｔｈより低いと判定された場合には、最大風量制御部４４は、ＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成しない。

最大風量制御部４４は、目標電流値算出部４７によって算出された目標電流値Ｉｔｇと電流値取得部４６によって算出された実電流値Ｉｒとに基づいて、ＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成する。

具体的には、最大風量制御部４４は、実電流値Ｉｒが目標電流値Ｉｔｇより高い場合に、モータ２０の回転速度Ｒｒが増加するようにＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成し、実電流値Ｉｒが目標電流値Ｉｔｇより低い場合に、モータ２０の回転速度Ｒｒが低下するようにＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成する。

より具体的には、最大風量制御部４４は、モータ２０の実電流値Ｉｒが目標電流値Ｉｔｇを基準とする所定範囲より高い場合に、モータ２０の回転速度を増加させ、実電流値Ｉｒが所定範囲内にある場合に、モータ２０の回転速度を変化させず、実電流値Ｉｒが所定範囲より低い場合に、モータの回転速度を低下させるようにＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成する。

図５Ａおよび図５Ｂは、最大風量制御を説明するための図である。図５Ａには、モータ電流の実電流値Ｉｒに基づく、モータ２０の回転速度の調整方法の一例が示され、図５Ｂには、目標電流値Ｉｔｇに基づく、モータ２０の動作点の調整方法の一例が示されている。
なお、図５Ａにおいて、｜Ｘ｜＜｜Ｙ｜，｜Ｚ｜である。

例えば、図５Ａに示すように、Ｉｔｇ－Ｘ＜Ｉｒ＜Ｉｔｇ＋Ｘである場合、すなわち、モータ電流の実電流値Ｉｒが範囲Ｍｍにある場合には、最大風量制御部４４は、モータ２０の回転速度を変化させない。例えば、図５Ｂにおいて、モータ２０が動作点ｃで動作しているとき、ファン１００が最大風量制御ラインＣに沿って動作していると判断することができる。この場合には、最大風量制御部４４は、直前に出力したＰＷＭ指令信号Ｓｐ２と同じデューティ比の情報を含むＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を出力する。

一方、Ｉｒ＞Ｉｔｇ＋Ｚである場合、すなわち、モータ電流の実電流値Ｉｒが範囲Ｈにある場合、最大風量制御部４４は、モータ２０の回転速度を低下させるようにＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成する。例えば、図５Ｂにおいて、モータ２０が動作点ａで動作しているとき、ファン１００が最大風量制御ラインＣに沿って動作していない（ファン１００に対する圧力抵抗が大きい）と判断することができる。この場合には、図５Ｂに示すように、最大風量制御部４４は、ファン１００の動作点を“ａ”から特性５００上の“ａｘ”に遷移させるように、モータ２０の回転速度を増加させるＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成する。例えば、直前に出力したＰＷＭ指令信号Ｓｐ２で指定されたデューティ比が５０％であり、デューティ比の単位調整幅が０．１％である場合、最大風量制御部４４は、“（５０－０．１）％”のデューティ比を示すＰＭＷ指令信号Ｓｐ２を出力する。

また、Ｉｒ＜Ｉｔｇ－Ｙの場合、すなわちモータ電流の実電流値Ｉｒが範囲Ｌにある場合には、最大風量制御部４４は、モータ２０の回転速度を低下させるようにＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成する。例えば、図５Ｂにおいて、モータ２０が動作点ｂで動作しているとき、ファン１００が最大風量制御ラインＣに沿って動作していない（ファン１００に対する圧力抵抗が小さい）と判断することができる。この場合には、図５Ｂに示すように、最大風量制御部４４は、ファン１００の動作点を“ｂ”から特性５００上の“ｂｘ”に遷移させるように、モータ２０の回転速度を低下させるＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成する。例えば、直前に出力したＰＷＭ指令信号Ｓｐ２で指定されたデューティ比が５０％であり、デューティ比の単位調整幅が０．１％である場合、最大風量制御部４４は、“（５０＋０．１）％”のデューティ比を示すＰＭＷ指令信号Ｓｐ２を出力する。

なお、図５Ａに示すように、Ｉｔｇ＋Ｘ＜Ｉｒ＜Ｉｔｇ＋Ｚである範囲ＭｈおよびＩｔｇ－Ｙ＜Ｉｒ＜Ｉｔｇ－Ｘである範囲Ｍｌにおいては、Ｉｔｇ－Ｘ＜Ｉｒ＜Ｉｔｇ＋Ｘである範囲Ｍｍと同様に、最大風量制御部４４は、モータ２０の回転速度を変化させないように制御してもよい。これにより、最大風量制御において、回転速度を変化させないモータ２０の動作点の範囲を、範囲Ｍｍから範囲Ｍ（＝Ｍｈ＋Ｍｍ＋Ｍｌ）に拡大することができる。なお、｜Ｙ｜＝｜Ｚ｜であってもよいし、｜Ｙ｜≠｜Ｚ｜であってもよい。

駆動制御信号生成部４５は、モータ２０の駆動を制御するための駆動制御信号Ｓｄを生成する機能部である。駆動制御信号生成部４５は、速度制御部４３から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ１と最大風量制御部４４から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ２とに基づいて、駆動制御信号Ｓｄを生成する。

具体的に、駆動制御信号生成部４５は、比較部４８によって目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより小さいと判定された場合に、速度制御部４３から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ１で指定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、駆動制御信号Ｓｄとして出力する。一方、比較部４８によって目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより大きいと判定された場合に、駆動制御信号生成部４５は、最大風量制御部４４から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ２で指定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、駆動制御信号Ｓｄとして出力する。

例えば、駆動制御信号生成部４５は、最大風量制御部４４からＰＷＭ指令信号Ｓｐ２が出力されていない場合には、速度制御部４３から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ１で指定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成して駆動制御信号Ｓｄとして出力し、最大風量制御部４４からＰＷＭ指令信号Ｓｐ２が出力されている場合には、ＰＷＭ指令信号Ｓｐ１ではなく、最大風量制御部４４から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ２で指定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成して駆動制御信号Ｓｄとして出力する。

上述した速度制御部４３、最大風量制御部４４、駆動制御信号生成部４５、目標電流値算出部４７、および比較部４８は、例えば、マイクロコントローラ（ＣＰＵ）のプログラム処理によって実現されている。なお、駆動制御信号生成部４５は、専用ロジック回路によって実現されていてもよい。

次に、ファン１００の風量制御方法の流れについて説明する。
図６は、実施の形態に係るモータ駆動制御装置１によるファン１００の風量制御の流れを示すフロー図である。

先ず、上位装置から制御回路部４に対して速度指令信号Ｓｃが入力されると、制御回路部４の目標回転速度取得部４１が速度指令信号Ｓｃから目標回転速度Ｒｔｇの情報を取得する（ステップＳ１）。

次に、制御回路部４は、比較部４８によって、ステップＳ１で取得した目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより小さい場合（ステップＳ２：Ｎｏ）には、制御回路部４は、速度フィードバック制御を行う（ステップＳ３）。すなわち、上述したように、駆動制御信号生成部４５が、速度制御部４３によって生成されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ１に基づいて、駆動制御信号Ｓｄを生成することにより、モータ２０の実回転速度Ｒｒが目標回転速度Ｒｔｇに一致するようにモータ２０が動作する。なお、このとき、最大風量制御部４４は、ＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成しない。

一方、ステップＳ２において、目標回転速度Ｒｔｇが所定の閾値Ｒｔｈより大きい場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）には、制御回路部４は、最大風量制御を開始する（ステップＳ４）。

最大風量制御において、先ず、制御回路部４は、モータ２０の実回転速度Ｒｒの情報を取得する（ステップＳ５）。すなわち、上述したように、目標電流値算出部４７が、回転速度算出部４２によって算出されたモータ２０の実回転速度Ｒｒの情報を取得する。

次に、目標電流値算出部４７が、目標電流値Ｉｔｇを算出する（ステップＳ６）。具体的には、目標電流値算出部４７が、ステップＳ５で取得した実回転速度Ｒｒの情報と、記憶部４７０に記憶されている対応関係情報４７１とに基づいて、上述した手法により目標電流値Ｉｔｇを算出する。

次に、最大風量制御部４４が、モータ２０の実電流値Ｉｒを取得する（ステップＳ７）。具体的には、上述したように、最大風量制御部４４が、電流値取得部４６によって算出されたモータ電流の実電流値Ｉｒの情報を取得する。

次に、最大風量制御部４４は、Ｉｔｇ－Ｘ＜Ｉｒ＜Ｉｔｇ＋Ｘであるか否か、すなわちステップＳ７で取得した実電流値Ｉｒが範囲Ｍにあるか否かを判定する（ステップＳ８）。

ステップＳ８において、実電流値Ｉｒが範囲Ｍにある場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）には、最大風量制御部４４は、モータ２０の回転速度を変化させない（ステップＳ１３）。例えば、最大風量制御部４４は、直前に出力したＰＷＭ指令信号Ｓｐ２と同じデューティ比を示すＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を出力する。

一方、ステップＳ８において、実電流値Ｉｒが範囲Ｍにない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）には、最大風量制御部４４は、Ｉｒ＜Ｉｔｇ－Ｙであるか否か、すなわち実電流値Ｉｒが範囲Ｌにあるか否かを判定する（ステップＳ９）。

ステップＳ９において、実電流値Ｉｒが範囲Ｌにある場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）には、最大風量制御部４４は、モータ２０の回転速度を増加させる（ステップＳ１１）。例えば、最大風量制御部４４は、直前に出力したＰＷＭ指令信号Ｓｐ２が示すデューティ比から所定幅（例えば、０．１％）だけ増加させたデューティ比を示すＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を出力する。

一方、ステップＳ９において、実電流値Ｉｒが範囲Ｌにない場合（ステップＳ９：Ｎｏ）には、最大風量制御部４４は、Ｉｔｇ＋Ｚ＜Ｉｒであるか否か、すなわち実電流値Ｉｒが範囲Ｈにあるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

ステップＳ１０において、実電流値Ｉｒが範囲Ｈにある場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）には、最大風量制御部４４は、モータ２０の回転速度を低下させる（ステップＳ１２）。例えば、最大風量制御部４４は、直前に出力したＰＷＭ指令信号Ｓｐ２が示すデューティ比から所定幅（例えば、０．１％）だけ低下させたデューティ比を示すＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を出力する。

一方、ステップＳ１０において、実電流値Ｉｒが範囲Ｈにない場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）には、最大風量制御部４４は、Ｉｔｇ＋Ｘ＜Ｉｒ＜Ｉｔｇ＋ＺまたはＩｔｇ－Ｘ＜Ｉｒ＜Ｉｔｇ－Ｙである、すなわちＩｔｇが範囲ＭｈまたはＭｌにあると判定し、モータ２０の回転速度を変化させない（ステップＳ１３）。

ステップＳ１１～Ｓ１３の後、制御回路部４は、ＰＷＭ指令信号Ｓｐ２に基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成する（ステップＳ１４）。具体的には、駆動制御信号生成部４５が、ステップＳ１１～Ｓ１３において最大風量制御部４４から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ２で指定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、駆動制御信号Ｓｄとして出力する。

ステップＳ３，Ｓ１４の後、制御回路部４は、モータ２０の停止の指示の有無を判定する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、モータ２０の停止の指示が無い場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、上述した処理（Ｓ１～Ｓ１５）を繰り返し実行する。一方、ステップＳ１５において、モータ２０の停止の指示を受け取った場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、制御回路部４は風量制御の処理を終了する。

図７は、本実施の形態に係るファンにおけるモータの回転速度と目標回転速度との関係を示す図である。
図７において、横軸は目標回転速度Ｒｔｇを示し、縦軸はモータ２０の実回転速度Ｒｒを表している。

図７に示すように、従来のファンは、参照符号６００に示すように回転速度が目標回転速度Ｒｔｇに一致するようにモータを制御する。すなわち、従来のファンは、目標回転速度Ｒｔｇに比例して風量が増加するようにモータを制御するため、例えば、図２の参照符号２０１＿ｍａｘで示されるＰ－Ｑカーブのように、静圧（圧力抵抗）が低い領域においても、目標回転速度Ｒｔｇに比例して風量が増加する。

一方、本実施の形態に係るファン１００は、目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより低い範囲では、従来のファンと同様に、ファン（モータ）の回転速度が目標回転速度Ｒｔｇに一致するようにモータ２０を制御するが、目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより高い範囲では、参照符号６０１に示すように、目標回転速度Ｒｔｇによらず、回転速度が設定された最大回転速度、すなわち閾値Ｒｔｈを超えないようにモータ２０を制御する。

すなわち、本実施の形態に係るファン１００は、目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより高い範囲では、上述したように、図２に示す最大風量制御ラインＣ上の回転速度とモータ電流との関係からモータ２０の実回転速度に対応する目標電流値Ｉｔｇを算出し、モータ電流が目標電流値Ｉｔｇに近づくようにモータ２０の回転速度を制御する。これにより、ファン１００は、静圧が低い領域（図２のＰ－Ｑカーブにおける静圧がＰｂより低い範囲）における最大風量を制限することができる。

以上、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１は、速度指令信号Ｓｃによって指示された目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより低い場合に、モータ２０の回転速度が目標回転速度Ｒｔｇに一致するように駆動制御信号Ｓｄを生成する速度フィードバック制御を行い、目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより高い場合に、モータ２０の実電流値Ｉｒが、モータ２０の回転速度に対応して算出される目標電流値Ｉｔｇに近づくように駆動制御信号Ｓｄを生成する最大風量制御を行う。なお、本発明における最大風量制御は、目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより高い場合において、モータ２０の回転速度と圧力損失との関係性に応じて、最大風量が所望の値になるように制御するものであり、必ずしも、風量を一定に維持するように制御するものではない。したがって、本発明の最大風量制御は、従来のいわゆる風量一定制御とは制御方法およびその効果が異なるものである。

これによれば、上述したように、目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより低い範囲では、ファン１００の風量が指示された目標回転速度Ｒｔｇに比例して増加するようにモータ２０が駆動される一方で、目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより高い範囲では、ファン１００の風量が静圧に応じて変化するようにモータ２０が駆動される。

具体的には、上述したように、目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより高い範囲において、モータ駆動制御装置１は、予め記憶されたモータ２０の回転速度と目標電流値Ｉｔｇとの対応関係情報４７１を用いて、モータ２０の位置検出信号（ホール信号）Ｓｈに基づいて算出したモータ２０の実回転速度Ｒｒに対応する目標電流値Ｉｔｇを算出し、モータ２０の実電流値Ｉｒが目標電流値Ｉｔｇに近づくように、モータ２０の回転速度を制御する。

ここで、対応関係情報４７１を、ファン１００の静圧が所定値より低い領域でのモータ２０の回転速度と目標電流値Ｉｔｇとの関係を示す情報とすることにより、ファン１００の静圧が所定値より低い領域では、指定された目標回転速度Ｒｔｇによらず、対応関係情報４７１で規定されたモータ２０の回転速度と目標電流値Ｉｔｇとの関係を満足するように、モータ２０の回転速度が制御される。例えば、対応関係情報４７１が、図２に示したＰ－Ｑカーブにおける最大風量制御ラインＣ上の特性を満たすように設定しておくことにより、ファン１００の静圧がＰｂより低い領域では、指定された目標回転速度Ｒｔｇによらず、最大風量制御ラインＣを満たすように風量を制御することができる。

すなわち、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１によれば、静圧が所定値より高い領域では、要求される動作範囲において十分な風量を確保することができ、静圧が所定値より低い領域では、指定された目標回転速度Ｒｔｇによらず風量を抑えて、ファン１００の騒音の発生と消費電力の増大を抑えることができる。

また、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１は、最大風量制御において、モータ２０の実電流値Ｉｒが目標電流値Ｉｔｇより高い場合に、モータ２０の回転速度が増加するように駆動制御信号Ｓｄを生成し、モータ２０の実電流値Ｉｒが目標電流値Ｉｔｇより低い場合に、モータ２０の回転速度が低下するように駆動制御信号Ｓｄを生成する。

これによれば、指示された目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより高い場合において、図５Ｂに示すように、モータ２０の動作点がモータ２０の実電流値Ｉｒと実回転速度Ｒｒとが特性５００を満たすように制御することが容易となる。

また、モータ駆動制御装置１は、最大風量制御において、モータ２０の実電流値Ｉｒが目標電流値Ｉｔｇを基準とする範囲Ｍｍより高い場合に、モータ２０の回転速度を増加させ、モータ２０の実電流値Ｉｒが範囲Ｍｍ内にある場合に、モータ２０の回転速度を変化させず、モータ２０の実電流値Ｉｒが範囲Ｍｍより低い場合に、モータ２０の回転速度を低下させるように駆動制御信号Ｓｄを生成する。

これによれば、モータ２０の動作点が最大風量制御ラインＣに近づいた状況において、回転速度が過剰に変更されることによってファン１００の風量が不安定になることを防止することが可能となる。

特に、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、最大風量制御において、モータ２０の回転速度を変化させない動作点の範囲を、範囲Ｍｍから範囲Ｍ（＝Ｍｈ＋Ｍｍ＋Ｍｌ）に拡大することにより、回転速度の過剰な変更をより効果的に防止することができ、ファン１００の風量を更に安定させることが可能となる。

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、上記実施の形態では、最大風量制御ラインＣ上のモータ電流と回転速度との間の特性５００を表す関係式やテーブルを対応関係情報４７１とする場合を例示したが、これに限られない。例えば、特性５００を基準とし、その基準にオフセット量を加算または減算する補正を行い、補正後の特性を表す関係式やテーブル等を対応関係情報４７１として用いてもよい。

また、上記実施の形態では、図５Ａに示すように、範囲Ｍｈおよび範囲Ｍｌにおいて、モータ２０の回転速度を変化させない場合を例示したが、これに限られない。例えば、範囲Ｍｈおよび範囲Ｍｌにおいて、範囲Ｈおよび範囲Ｌの調整幅より小さい調整幅でモータ２０の回転速度を低下させてもよい。例えば、範囲Ｈおよび範囲Ｌにおける駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の調整幅を“±０．５％”とした場合に、範囲Ｍｈおよび範囲Ｍｌにおける駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の調整幅を“±０．１％”としてもよい。

また、上記実施の形態では、速度指令信号ＳｃがＰＷＭ信号であって、そのＰＷＭ信号のデューティ比によって目標回転速度を指定する場合を例示したが、これに限られない。例えば、速度指令信号Ｓｃはアナログ信号であって、そのアナログ信号の電圧レベルによって目標回転速度を指定してもよい。

また、上記実施の形態において、モータ２０が三相のブラシレスモータである場合を例示したが、モータ２０の種類や相数等はこれに限定されない。例えば、単相のブラシレスモータであってもよい。

また、上述のフローチャートは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。すなわち、フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではない。例えば、一部の処理の順番が変更されてもよいし、各処理間に他の処理が挿入されてもよいし、一部の処理が並列に行われてもよい。

１…モータ駆動制御装置、２…モータ駆動部、２ａ…インバータ回路、２ｂ…プリドライブ回路、４…制御回路部、５…位置検出素子（ホール素子）、６…電流検出部、２０…モータ、２１…インペラ、４１…目標回転速度取得部、４２…回転速度算出部、４３…速度制御部、４４…最大風量制御部、４５…駆動制御信号生成部、４６…電流値取得部、４７…目標電流値算出部、４７０…記憶部、４７１…対応関係情報、４８…比較部、１００…ファン、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ…コイル、Ｈ，Ｌ，Ｍ，Ｍｌ，Ｍｍ，Ｍｈ…範囲、Ｓｃ…速度指令信号、Ｓｃｍｐ…判定信号、Ｓｄ…駆動制御信号、Ｓｐ１…ＰＷＭ指令信号（第１制御信号の一例）、Ｓｐ２…ＰＷＭ指令信号（第２制御信号の一例）、Ｓｈ…位置検出信号、Ｖｃｃ…電源電圧、Ｖｓ…電圧、Ｒｔｇ…目標回転速度、Ｒｔｈ…閾値、Ｒｒ…実回転速度、Ｉｔｇ…目標電流値、Ｉｒ…実電流値。

Claims (6)

1. モータの目標回転速度を指示する速度指令信号に基づいて、前記モータの回転速度を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路部と、
   前記駆動制御信号に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動部と、を備え、
   前記制御回路部は、
   前記目標回転速度が閾値より低い場合に、前記モータの回転速度が前記目標回転速度に一致するように前記駆動制御信号を生成する速度フィードバック制御を行い、前記目標回転速度が前記閾値より高い場合に、前記モータに流れる電流が、前記モータの回転速度に対応して算出される目標電流値に近づくように前記駆動制御信号を生成する最大風量制御を行い、
   前記制御回路部は、
   前記モータの回転位置を示す位置検出信号に基づいて、前記モータの実回転速度を算出するとともに、予め記憶された前記モータの回転速度と前記目標電流値との対応関係を示す対応関係情報と算出した前記実回転速度に基づいて、前記目標電流値を算出し、
   前記モータは、ファンにおけるインペラを回転させ、
   前記対応関係は、前記ファンの静圧が所定値より低い領域での前記モータの回転速度と前記目標電流値との関係を示す
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記制御回路部は、前記最大風量制御において、前記モータに流れる電流が前記目標電流値より高い場合に、前記モータの回転速度が増加するように前記駆動制御信号を生成し、前記モータに流れる電流が前記目標電流値より低い場合に、前記モータの回転速度が低下するように前記駆動制御信号を生成する
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
3. 請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記制御回路部は、前記最大風量制御において、前記モータに流れる電流が前記目標電流値を基準とする所定範囲より高い場合に、前記モータの回転速度を増加させ、前記モータに流れる電流が前記所定範囲内にある場合に、前記モータの回転速度を変化させず、前記モータに流れる電流が前記所定範囲より低い場合に、前記モータの回転速度を低下させるように前記駆動制御信号を生成する
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記制御回路部は、
   前記位置検出信号に基づいて前記実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によって算出された前記実回転速度が前記速度指令信号で指示された前記目標回転速度に一致するように第１制御信号を生成する速度制御部と、
   前記回転速度算出部によって算出された前記実回転速度に基づいて、前記目標電流値を算出する目標電流値算出部と、
   前記モータに流れる電流の電流値を取得する電流値取得部と、
   前記目標回転速度が前記閾値より高い場合に、前記モータに流れる電流が、前記目標電流値に近づくように第２制御信号を生成する最大風量制御部と、
   前記第１制御信号と前記第２制御信号とに基づいて、前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、を有する
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
5. モータと、
   前記モータの回転力によって回転可能に構成されたインペラと、
   前記モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置と、を備えたファンであって、
   前記モータ駆動制御装置は、
   前記モータの目標回転速度を指示する速度指令信号に基づいて、前記モータの回転速度を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路部と、
   前記駆動制御信号に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動部と、を有し、
   前記制御回路部は、
   前記目標回転速度が閾値より低い場合に、前記モータの回転速度が前記目標回転速度に一致するように前記駆動制御信号を生成する速度フィードバック制御を行い、前記目標回転速度が前記閾値より高い場合に、前記モータに流れる電流が、前記モータの回転速度に対応して算出される目標電流値に近づくように前記駆動制御信号を生成する最大風量制御を行い、
   前記制御回路部は、
   前記モータの回転位置を示す位置検出信号に基づいて、前記モータの実回転速度を算出するとともに、予め記憶された前記モータの回転速度と前記目標電流値との対応関係を示す対応関係情報と算出した前記実回転速度に基づいて、前記目標電流値を算出し、
   前記対応関係は、前記ファンの静圧が所定値より低い領域での前記モータの回転速度と前記目標電流値との関係を示す
   ことを特徴とするファン。
6. ファンにおけるインペラを回転させるモータの目標回転速度を指示する速度指令信号に基づいて、前記モータの駆動を制御するための駆動制御信号を生成し、前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動するモータ駆動制御方法であって、
   前記目標回転速度が閾値より低い場合に、前記モータの回転速度が前記目標回転速度と一致するように前記駆動制御信号を生成する第１ステップと、
   前記目標回転速度が前記閾値より高い場合に、前記モータに流れる電流が、前記モータの回転速度に対応して算出される目標電流値に近づくように前記駆動制御信号を生成する第２ステップと、
   前記モータの回転位置を示す位置検出信号に基づいて、前記モータの実回転速度を算出するとともに、予め記憶された前記モータの回転速度と前記目標電流値との対応関係を示す対応関係情報と算出した前記実回転速度に基づいて、前記目標電流値を算出する第３ステップと、を含み、
   前記対応関係は、前記ファンの静圧が所定値より低い領域での前記モータの回転速度と前記目標電流値との関係を示す
   ことを特徴とするモータ駆動制御方法。

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