WO2017072960A1 - モータ制御装置、電気掃除機およびハンドドライヤー - Google Patents

モータ制御装置、電気掃除機およびハンドドライヤー Download PDF

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motor
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converter
analog
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有澤　浩一
啓介 植村
裕次 ▲高▼山
篠本　洋介
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a motor control device that controls a brushless motor, a vacuum cleaner, and a hand dryer.
  • the motor control device generally uses a method of controlling energization of the stator windings according to the rotor rotational position.
  • Patent Document 1 in the control of a brushless motor having a position sensor that detects a rotor rotational position, the motor control device responds to the first edge of the position sensor signal by analog digital. Activating the converter and reading a digital signal from the analog-to-digital converter in response to a second edge different from the first edge is described.
  • the position sensor signal edge may be synchronized with the zero cross point of the motor current. That is, there is a case where control is performed by synchronizing the timing of detecting the magnetic poles of the rotor with the position sensor signal and the timing of the zero cross point of the motor current.
  • the conventional control for starting the analog-to-digital converter in response to the first edge of the position sensor signal and reading the digital signal from the analog-to-digital converter in response to a second edge different from the first edge when the edge of the position sensor signal coincides with the zero cross point of the motor current, the digital signal used for motor control includes noise due to the switching of the current polarity, so that stable motor control It becomes difficult to realize.
  • the above noise becomes particularly prominent in the high rotation speed region where the rotation speed of the rotor is 100,000 rpm (revolution per minute) or more, and the above vibration and noise also appear particularly prominent in this high rotation speed region. Therefore, suppressing the influence of the noise is a problem in realizing stable control of the motor, particularly in a vacuum cleaner or a hand dryer.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a motor control device capable of suppressing the influence of noise control and realizing stable motor control.
  • a motor control device is a motor control device used for a motor driven by an inverter, and a position detection means for detecting the position of the motor.
  • An analog-digital converter that converts an analog signal that is a detected value of an alternating current flowing through the motor into a digital signal, and a control circuit that drives the inverter using an output signal of the analog-digital converter, The control circuit activates the analog-digital converter during a first period, performs processing of the analog-digital converter during a second period, and outputs the output of the position detection means during the second period.
  • the first period is a period shorter than the second period and does not include the change points. , As the rotational speed of the motor is increased, the length of the third period obtained from said second time period except for the first period is decreased.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a motor control system according to a first embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an AD converter according to Embodiment 1
  • Timing chart for explaining timing of starting AD converter and reading digital signal from AD converter in the first embodiment Flowchart for determining a prohibited range in the first embodiment
  • the figure for demonstrating the estimation method of the electric current value of the motor current in the prohibition period in Embodiment 1 Another timing chart for explaining the timing of starting the AD converter and reading the digital signal from the AD converter in the first embodiment FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram for explaining processing for setting a prohibition period in a processor in the first embodiment
  • the figure which shows an example of the setting of the prohibition width according to rotation speed in Embodiment 1.
  • the figure which shows another example of the setting of the prohibition width according to rotation speed in Embodiment 1.
  • FIG. Block diagram showing a configuration of a motor control system according to a modification of the first embodiment
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a motor control system 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the motor 12.
  • the motor control system 1 is connected to a motor 12, outputs an AC power to the motor 12, drives the motor 12, and serves as a DC power source for the inverter 11.
  • a position sensor 21 that is provided in the power source 10 and the stator 3 of the motor 12 and detects a rotor rotational position that is a rotational position of the rotor 4 of the motor 12, and a current detector that detects a motor current that is an alternating current flowing through the motor 12.
  • a motor control device 2 that controls the inverter 11 based on the rotor rotational position and the motor current.
  • the motor 12 is a brushless motor, and includes an annular stator 3 and a rotor 4 disposed inside the stator 3.
  • the rotor 4 has a plurality of permanent magnets 6 arranged in the circumferential direction.
  • the plurality of permanent magnets 6 are arranged so that the magnetization direction is alternately reversed in the circumferential direction, and form a plurality of magnetic poles of the rotor 4.
  • a winding 5 is wound around the stator 3.
  • the motor current is an alternating current that flows through the winding 5.
  • the number of permanent magnets 6 is four as in the illustrated example and the number of magnetic poles is four, but other numbers may be used.
  • the position sensor 21 is position detecting means for detecting the position of the motor 12.
  • the position sensor 21 outputs a position sensor signal that is a digital signal to the motor control device 2. That is, the position sensor signal is an output signal of the position sensor 21.
  • the position sensor signal is a signal for detecting the rotational position of the rotor 4, and indicates a binary value depending on the direction of the magnetic flux from the rotor 4. Therefore, the edge of the position sensor signal corresponds to between the magnetic poles.
  • the edge of the position sensor signal is a change point of the position sensor signal. An edge is a rising or falling point of a signal.
  • the inverter 11 which is a power converter is configured by combining a plurality of switching elements 40 constituting upper and lower arms (not shown).
  • the switching element 40 is configured by connecting a reflux diode to a transistor in antiparallel.
  • the freewheeling diode can be a parasitic diode.
  • the inverter 11 is a single-phase inverter, for example, but may be a multi-phase inverter.
  • the current sensor 20 is connected between the motor 12 and the inverter 11 and detects the motor current.
  • the detection value of the current sensor 20 is an analog signal.
  • the motor control device 2 includes an analog / digital converter 30 that converts an analog signal, which is a detected value of the motor current detected by the current sensor 20, into a digital signal, a motor current read from the analog / digital converter 30, and a position sensor 21.
  • a control circuit 25 that generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal based on a position sensor signal from the motor and a rotation speed command (not shown), and drives the inverter 11 based on the PWM signal output from the control circuit 25
  • a drive signal generation unit 32 that generates a drive signal to be generated.
  • the control circuit 25 includes a processor 31, a triangular wave carrier generation unit 33, and a memory 34.
  • the control circuit 25 generates a voltage command to be applied to the motor 12 by known PWM control, and generates a PWM signal by comparing the voltage command with the triangular wave carrier generated by the triangular wave carrier generation unit 33.
  • the drive signal generation unit 32 Based on the PWM signal from the control circuit 25, the drive signal generation unit 32 generates a drive signal for controlling on / off of the switching element 40 of the inverter 11, and outputs this drive signal to the inverter 11.
  • control circuit 25 performs a process of reading a digital signal from the analog-digital converter 30 and generates a PWM signal for driving the inverter 11 using the digital signal that is an output signal of the analog-digital converter 30.
  • the control circuit 25 including the inverter 11 can also be defined.
  • analog-digital converter 30 is a successive approximation type
  • specific configuration of the analog-digital converter 30 is not limited to the successive approximation type.
  • AD converter 30 analog-digital converter
  • AD conversion analog-digital conversion
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the AD converter 30.
  • the AD converter 30 includes a control circuit 51, a comparator 52, and a DA (digital analog) converter 53.
  • the details of the operation of the AD converter 30 shown in FIG. 3 are described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-152960.
  • the control circuit 51 has a processor (not shown).
  • the comparator 52 compares the comparison signal COM from the DA converter 53 with the analog input signal AIN and outputs the comparison result to the control circuit 51.
  • the analog input signal AIN corresponds to the motor current.
  • the control circuit 51 outputs a control signal CN approximating the analog input signal AIN to the DA converter 53 according to the comparison result.
  • the DA converter 53 outputs a comparison signal COM corresponding to the control signal CN to the comparator 52.
  • the control circuit 51 obtains a digital signal DOUT corresponding to the analog input signal AIN by executing control to sequentially approximate the comparison signal COM to the analog input signal AIN.
  • the control circuit 51 holds the digital signal DOUT in a register (not shown).
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of transmission / reception of signals between the processor 31 and the AD converter 30.
  • the processor 31 outputs an activation signal S1 to the AD converter 30.
  • the activation signal S1 is a signal that instructs the AD converter 30 to start AD conversion.
  • the processor 31 activates the AD converter 30 by outputting the activation signal S1.
  • the AD converter 30 When the AD converter 30 receives the activation signal S1, the AD converter 30 starts AD conversion processing for converting an analog signal into a digital signal. Specifically, when the control circuit 51 of the AD converter 30 receives the activation signal S1, the successive approximation process is started.
  • the AD converter 30 outputs a completion signal S2 indicating that the AD conversion is completed to the processor 31 after the AD conversion is completed.
  • the control circuit 51 outputs a completion signal S2 to the processor 31.
  • the processor 31 After receiving the completion signal S2 from the AD converter 30, the processor 31 performs processing of the AD converter 30. That is, the processor 31 reads a digital signal from the AD converter 30. Specifically, the processor 31 reads digital data stored in a register in the control circuit 51.
  • the AD converter 30 starts the AD conversion process when the activation signal S1 is input from the processor 31, outputs the completion signal S2 to the processor 31 when the AD conversion process is completed, and stops the AD conversion process. To do.
  • FIG. 5 is a timing chart for explaining the timing of starting the AD converter 30 and reading the digital signal from the AD converter 30.
  • position sensor signal represents an output signal of the position sensor 21 input to the processor 31.
  • the angle given immediately below the position sensor signal is the mechanical angle of the rotor.
  • the position sensor signal includes edges at mechanical angles of 0 °, 90 °, 180 °, 270 °, and 360 ° corresponding to the 4-pole rotor 4.
  • the processor 31 calculates the rotor rotation angle based on the position sensor signal. The angle given immediately below the rotor rotation angle is an electrical angle.
  • “Motor current” represents the motor current waveform. “Motor current” is shown for comparison with “rotor rotation angle”. As shown in FIG. 5, the edge of the position sensor signal is synchronized with the zero cross point of the motor current. Here, the zero cross point is a change point of polarity in the waveform of the signal, and is a point at which the polarity is switched from positive to negative or from negative to positive. FIG. 5 shows zero cross points A1 and A2 adjacent to each other. The period from the zero cross point A1 to the zero cross point A2 is an electric half cycle of the motor current determined by the zero cross points A1 and A2. Thus, hereinafter, a case will be described in which control is performed in which the edge of the position sensor signal is synchronized with the zero cross point of the motor current. In this case, the rotor rotation angle gives phase information of the motor current.
  • AD converter operation timing represents AD conversion processing
  • triangular wave carrier represents the waveform of a triangular wave carrier.
  • a certain phase angle range including the zero cross point is a prohibited range in which the start of the AD converter 30 is prohibited. Specifically, the total 2 ⁇ phase angle range including ⁇ before and after the zero cross point is set as the prohibited range.
  • the processor 31 does not output the start signal S1 to the AD converter 30 within the prohibited range, and the AD converter 30 to which the start signal S1 is not input does not execute the AD conversion process, indicating that the AD conversion process is completed.
  • the signal S2 is not output.
  • the range other than the prohibited range is a permitted range in which activation of the AD converter 30 is permitted. That is, activation of the AD converter 30 by the processor 31 is permitted only in the permitted range. Note that reading of the digital signal from the AD converter 30 is permitted regardless of the prohibited range or the permitted range.
  • the permitted range is between the prohibited ranges adjacent to each other.
  • a period corresponding to the prohibited range that is, a time when the prohibited range is replaced with time is hereinafter referred to as a prohibited period.
  • a period corresponding to the permission range is hereinafter referred to as a permission period.
  • the prohibited period is substantially the same as the prohibited range
  • the permitted period is substantially the same as the permitted range.
  • FIG. 6 is a flowchart for determining the prohibited range.
  • the processor 31 calculates the rotor rotation angle from the position sensor signal (S1), calculates the zero cross point of the motor current based on the calculated rotor rotation angle (S2), and calculates the zero cross point.
  • the range of including ⁇ before and after is set as a prohibited range (S3).
  • the cycle is an electric cycle of the motor current and T I
  • the length of the protection period is given by 2 ⁇ ( ⁇ / 360) ⁇ T I, permitted during the half cycle which is an electrical half-cycle of the motor current period Is given by T I / 2-2 ⁇ ( ⁇ / 360) ⁇ T I. Since the zero-crossing point of the edge and the motor current of the position-sensor signal are synchronous, the period T I is the period of the motor current is also the period of the position sensor signal.
  • ⁇ is a predetermined angle greater than 0 and less than 90 °. In the illustrated example, ⁇ is 10 °. In this case, the prohibited range is -10 ° to 10 °, 170 ° to 190 °, 350 ° to 370 °, 530 ° to 550 °, 710 ° It is the range above and below 730 degrees.
  • the processor 31 determines the prohibition range and the permission range based on the rotor rotation angle and a predetermined ⁇ .
  • activation of the AD converter 30 and reading from the AD converter 30 by the processor 31 are performed at the timing of the peak of the triangular wave carrier generated by the triangular wave carrier generation unit 33.
  • activation of the AD converter 30 and reading from the AD converter 30 may be performed at a timing other than the peak point of the triangular wave carrier, for example, the timing of the valley point, or the timing of both the peak point and the valley point. Further, the timing may be determined without depending on the triangular wave carrier. It is assumed that the AD conversion process for one sampling data is executed in a time shorter than the period T c of the triangular wave carrier.
  • one permission period is longer than twice the period Tc of the triangular wave carrier.
  • the AD converter 30 can be activated and read from the AD converter 30 within the same permission range.
  • AD converter operation timing will be described in detail. In the following description, “period” is used, but it can be read as “range”. Based on the calculated rotor rotation angle, the processor 31 determines whether or not the time t0 that is the timing of the peak point is within the permission period. Since the time t0 is within the prohibition period, the processor 31 does not start the AD converter 30.
  • the processor 31 determines whether or not the time t1, which is the timing of the peak point following the time t0, is within the permission period based on the calculated rotor rotation angle. Since the time t1 is within the permission period, the processor 31 outputs the activation signal S1 to the AD converter 30 at the time t1. Note that the permission period in this case is included in the electrical half cycle from the zero cross point A1 to the zero cross point A2.
  • the AD converter 30 executes AD conversion processing. In FIG. 5, the range during AD conversion is indicated by “AD conversion” with hatching.
  • the AD converter 30 completes the AD conversion process, the AD converter 30 outputs a completion signal S2 to the processor 31, and the processor 31 receives the completion signal S2 from the AD converter 30.
  • time t2 which is the timing of the peak point following time t1
  • the processor 31 reads a digital signal from the AD converter 30 and outputs a start signal S1 to the AD converter 30 at time t2.
  • the processor 31 uses this digital signal for control.
  • the AD converter 30 executes AD conversion processing and rewrites the register with the digital data after AD conversion.
  • the AD converter 30 completes the AD conversion process
  • the AD converter 30 outputs a completion signal S2 to the processor 31, and the processor 31 receives the completion signal S2 from the AD converter 30.
  • the processor 31 determines whether or not the time t3 that is the timing of the peak point following the time t2 is within the permission period. Since the time t3 is within the permission period, the processor 31 reads the digital signal from the AD converter 30 and outputs the activation signal S1 to the AD converter 30 at the time t3. The processor 31 uses this digital signal for control. Upon receiving the activation signal S1, the AD converter 30 executes AD conversion processing and rewrites the register with the digital data after AD conversion. When the AD converter 30 completes the AD conversion process, the AD converter 30 outputs a completion signal S2 to the processor 31, and the processor 31 receives the completion signal S2 from the AD converter 30.
  • the processor 31 determines whether or not the time t4 that is the timing of the peak point following the time t3 is within the permission period. Since the time t4 is within the permission period, the processor 31 reads the digital signal from the AD converter 30 and outputs the activation signal S1 to the AD converter 30 at the time t4. The processor 31 uses this digital signal for control. Upon receiving the activation signal S1, the AD converter 30 executes AD conversion processing and rewrites the register with the digital data after AD conversion. When the AD converter 30 completes the AD conversion process, the AD converter 30 outputs a completion signal S2 to the processor 31, and the processor 31 receives the completion signal S2 from the AD converter 30.
  • the processor 31 determines whether or not the time t5 that is the timing of the peak point following the time t4 is within the permission period. Since the time t5 is within the prohibited period, the activation signal S1 is not output to the AD converter 30. Further, the processor 31 determines whether or not the time t5 is in the electrical half cycle from the zero cross point A1 to the zero cross point A2. Since time t5 is in the electrical half cycle, the processor 31 reads a digital signal from the AD converter 30 at time t5. The processor 31 uses this digital signal for control.
  • the processor 31 repeats the above operation during the operation of the motor 12.
  • the processor 31 does not read from the AD converter 30 during the prohibition period, but estimates the current value of the motor current from the measured value of the motor current obtained in the permission period immediately before the prohibition period. Then, motor control is performed using the estimated current value.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a method of estimating the current value of the motor current within the prohibited period.
  • position sensor signal and “motor current” are the same as those in FIG.
  • the “detected current” consists of an actually measured “detected value” and an “estimated value” estimated within the prohibited period.
  • the “detected value” is indicated by a black circle, and the “estimated value” is indicated by a white circle.
  • Points N-3 to N-1 indicate three points actually measured in the permission period immediately before the prohibition period.
  • Point N + 2 and point N + 3 indicate two points actually measured in the permission period immediately after the prohibition period.
  • Point N and point N + 1 indicate two points estimated in the prohibition period.
  • the “estimated value” can be obtained as follows.
  • the motor current can be approximated by a straight line. Therefore, a straight line passing through the two most recent points N-2 and N-1 measured in the permission period immediately before the prohibition period is obtained, and a point N and a point N + 1 are obtained by estimating that a current value exists on the straight line. be able to.
  • the method of estimating the motor current within the prohibited period is not limited to the above example.
  • the point N and the point N + 1 may be estimated by polynomial approximation using a plurality of nearest points actually measured in the permission period immediately before the prohibition period.
  • the motor current when using vector control for controlling the motor current by dividing the motor current into two orthogonal dq axes, the motor current can be handled as a direct current component. Is possible.
  • the rotation speed of the motor 12 is the number of rotations per unit time, for example, the number of rotations per minute (rpm).
  • the length of the prohibition period is decreased as the rotational speed of the motor 12 increases, so that even when the variable range of the rotational speed of the motor 12 is wide, it is stable. Realize controllability.
  • FIG. 8 is another timing chart for explaining the timing of starting the AD converter 30 and reading the digital signal from the AD converter 30, and the prohibition period is variably set according to the rotation speed of the motor 12. Shows control. Hereinafter, only differences from FIG. 5 will be described.
  • T I when a reduction in the period T I over time, i.e., is a conceptual diagram showing the operation at the time of acceleration of the motor 12.
  • the cycle T I is T I1 when the “rotor rotation angle” ranges from 0 ° to 360 °
  • T I2 when the “rotor rotation angle” ranges from 360 ° to 720 °
  • T I3 is T I3 in the range of up to 1080 ° from 720 °.
  • T I2 is shorter than T I1
  • T I3 is shorter than T I2 .
  • the prohibition width that is the length of the prohibition period is set to 2 ⁇ t f1 . That is, the prohibition period including the zero cross point A1 corresponding to the “rotor rotation angle” of 0 ° is a total period of 2 ⁇ t f1 including t f1 around the zero cross point A1.
  • the prohibition period including the zero cross point A2 next to the zero cross point A1 is a total period of 2 ⁇ t f1 including t f1 around the zero cross point A2.
  • the prohibition period including the zero cross point A3 next to the zero cross point A2 is a total period of 2 ⁇ t f1 including t f1 around the zero cross point A3.
  • the prohibition width that is the length of the prohibition period is set to 2 ⁇ t f2 . That is, the prohibition period including the zero cross point A4 next to the zero cross point A3 is a total period of 2 ⁇ t f2 including t f2 around the zero cross point A4. The prohibition period including the zero cross point A5 next to the zero cross point A4 is a total period of 2 ⁇ t f2 including t f2 around the zero cross point A5.
  • the prohibition width that is the length of the prohibition period is set to 2 ⁇ t f3 . That is, the prohibition period including the zero-cross point A6 next to the zero-cross point A5 is a total period of 2 ⁇ t f3 including t f3 around the zero-cross point A6.
  • the prohibition period including the zero cross point A7 next to the zero cross point A6 is a total period of 2 ⁇ t f3 including t f3 around the zero cross point A7.
  • the forbidden width is reduced as the rotational speed of the motor 12 increases.
  • the forbidden width is increased as the rotational speed of the motor 12 decreases.
  • FIG. 9 is a block diagram for explaining the process of setting the prohibited period in the processor 31.
  • the rotation speed detection unit 55, the prohibition width calculation unit 56, and the prohibition period setting unit 57 represent functional blocks realized by the processor 31.
  • the rotation speed detection unit 55 detects the rotation speed using the position sensor signal output from the position sensor 21.
  • the rotation speed is obtained by detecting the time between the edges of the position sensor signal.
  • the prohibition width calculation unit 56 calculates the prohibition width using the rotation speed output from the rotation speed detection unit 55.
  • the forbidden width is obtained by referring to a characteristic formula or table that associates the rotation speed with the forbidden width.
  • the prohibition width calculation unit 56 is preliminarily provided with information on such characteristic formulas or tables.
  • the prohibition period setting unit 57 sets the prohibition period using the prohibition width output from the prohibition width calculation unit 56 and the position sensor signal output from the position sensor 21. That is, the prohibition period setting unit 57 calculates the rotor rotation angle from the position sensor signal, calculates the zero cross point of the motor current based on the calculated rotor rotation angle, and sets the prohibition period including the zero cross point based on the prohibition width. Set. The prohibition period may be set using the edge of the position sensor signal regardless of the zero cross point of the motor current.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of setting of the prohibition width according to the rotation speed.
  • the horizontal axis is the rotation speed
  • the vertical axis is the forbidden width.
  • the prohibition width calculation unit 56 refers to the information related to the linear function as shown in FIG. 10 as the characteristic equation or the information obtained by discretizing the linear function as shown in FIG. Find the width.
  • the forbidden width can be reduced non-uniformly as the rotational speed increases.
  • FIG. 11 is a diagram showing another example of setting of the prohibited width according to the rotation speed.
  • the horizontal axis is the rotation speed
  • the vertical axis is the forbidden width.
  • the forbidden width decreases stepwise as the rotational speed increases.
  • the forbidden width calculation unit 56 refers to the information related to the function as shown in FIG. 11 as the characteristic expression or the information obtained by discretizing the function as shown in FIG. 11 as the table, and sets the forbidden width corresponding to the rotation speed. Ask.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating still another example of setting of the prohibition width according to the rotation speed.
  • the horizontal axis is the rotation speed, and the vertical axis is the forbidden width.
  • the prohibition width is constant t fA from the rotation speed w LL to w 1 , and the prohibition width decreases continuously and at a constant rate from the rotation speed w 1 to w 2.
  • w LL is a lower limit value of the rotation speed and is zero.
  • w UL is an upper limit value of the rotation speed, and is set in advance.
  • the forbidden width calculation unit 56 refers to the information related to the function as shown in FIG. 12 as the characteristic expression or the information obtained by discretizing the function as shown in FIG. Ask.
  • the prohibition period is set to a 2 ⁇ phase angle range including the zero cross point.
  • the prohibition width decreases as the rotation speed increases.
  • the proportion of inhibition period occupying the period T I is constant irrespective of the rotational speed. Incidentally, as the rotational speed increases, the percentage of inhibition period occupying the period T I can also reduce the prohibition period to reduce.
  • noise occurs at the zero cross point of the motor current. Specifically, since noise is generated when the switching element 40 of the inverter 11 is turned on or off, noise caused by switching is included in the motor current at the zero cross point where the current polarity is switched. In addition, at the zero cross point of the motor current, a recovery current flows through the freewheeling diode connected in antiparallel to the transistor constituting the switching element 40, and this recovery current also causes noise.
  • a certain period including each zero cross point of the motor current is set as a prohibition period in which activation of the AD converter 30 is prohibited, and the AD is between the prohibition period and the next prohibition period.
  • a permission period for permitting activation of the converter 30 is set.
  • the processor 31 outputs the activation signal S1 to the AD converter 30 within the permission period to activate the AD converter 30, and the AD converter 30 in the electrical half cycle determined by the adjacent zero cross points including the permission period.
  • the permission period is a continuous period that is included in the electrical half cycle from the zero cross point to the next zero cross point and does not include these zero cross points.
  • the processor 31 can use the digital signal converted by the AD converter 30 activated within the permitted range not including the zero cross point for control, thereby suppressing the influence on the noise control. Thus, stable motor control can be realized.
  • the prohibition width which is the length of the prohibition period
  • the rotational speed is increased, even if the period T I is reduced, the percentage of prohibited width occupying the period T I can be prevented from increasing. Therefore, compared with the period T I is suppressed estimation period of the current value, that it can be used to control the latest current detection value, a decrease in controllability in a high rotational speed region is suppressed, stable irrespective of the rotational speed Control can be realized.
  • the setting example of the prohibition width according to the rotation speed has been described with reference to FIGS. 10 to 12.
  • the prohibition width is set as shown in FIG. 10, it is necessary to sequentially set the prohibition width, but stable control can be realized even when the variable range of the rotation speed is wide.
  • FIG. 11 when the prohibition width is set, it is not necessary to sequentially set the prohibition width, so that the calculation load can be reduced. This is suitable when the change in rotational speed is relatively gradual.
  • FIG. 12 when the prohibition width setting method shown in FIG. 10 and the prohibition width setting method shown in FIG. 11 are combined, a stable control is realized over a wide rotational speed range while reducing the calculation load. be able to.
  • the filter constant can be reduced even when a filter for noise removal is provided in the motor control system 1, so that the filter can be miniaturized and the parts can be miniaturized. it can.
  • the processor 31 reads the digital signal from the AD converter 30 a plurality of times during the same electrical half cycle.
  • the processor 31 activates the AD converter 30 during the first period, and performs processing of the AD converter 30, that is, reads a digital signal from the AD converter 30, during the second period.
  • the second period is a period from the zero cross point to the next zero cross point, that is, an electrical half cycle.
  • the first period is a continuous period that is included in the second period and does not include the zero-cross point and the next zero-cross point, that is, a permission period. Since the edge of the position sensor signal is synchronized with the zero cross point of the motor current, the second period is a period from the edge that is the change point of the position sensor signal to the next edge that is the next change point. .
  • the first period is included in the second period, is shorter than the second period, and does not include each change point.
  • the third period obtained by excluding the first period from the second period is a period obtained by excluding the permission period included in the period from the period from the zero crossing point to the next zero crossing point. This is a prohibited period.
  • the length of the third period decreases as the rotation speed of the motor 12 increases.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a motor control system according to a modification of the present embodiment.
  • the same components as those shown in FIG. 13 are identical to FIG. 13 and the same components as those shown in FIG. 13;
  • the motor control system 1 detects a motor voltage that is an AC voltage across the motor 12 between the motor 12 and the inverter 11 in addition to the configuration shown in FIG. 1.
  • a voltage sensor 23 and an AD converter 35 that converts an analog signal that is a detected value of the motor voltage detected by the voltage sensor 23 into a digital signal are provided.
  • the AD converter 35 has the same function as the AD converter 30. Similarly, the AD converter 35 is caused to start AD conversion processing by the activation signal S1 from the processor 31, and the processor 31 reads the digital signal from the AD converter 35 in response to the completion signal S2 from the AD converter 35. The processor 31 drives the inverter 11 using the digital signal read from the AD converter 30 and the digital signal read from the AD converter 35.
  • the processor 31 starts the AD converter 35 and reads from the AD converter 35 as follows. That is, the processor 31 activates the AD converter 35 during the permission period, and reads the digital signal from the AD converter 35 during the electrical half cycle including the permission period.
  • the electric half cycle is an electric half cycle of the motor voltage, and is a period from the zero cross point of the motor voltage to the zero cross point of the next motor voltage.
  • the electrical half cycle is the period from the edge of the position sensor signal to the next edge.
  • the permission period is included in a period from the zero cross point of the motor voltage to the next zero cross point of the motor voltage, and is a continuous period not including these zero cross points.
  • the permission period is a continuous period that is included in the period from the edge of the position sensor signal to the next edge and does not include each edge.
  • the prohibition period is a period between the permission period and the next permission period.
  • the digital signal of the motor voltage converted by the AD converter 35 activated within a continuous period not including the zero cross point of the motor voltage is controlled. By using it, it is possible to suppress the influence of noise on control and realize stable motor control.
  • the prohibition width which is the length of the prohibition period
  • the processor 31 activates the AD converter 35 during the permission period and reads the digital signal from the AD converter 35 during the electrical half cycle including the permission period.
  • the electric half cycle can be determined from the zero cross points adjacent to each other of the motor current, and the permission period can be set as the permission period in the electric half cycle. In this case, the influence of noise generated at the zero cross point of the motor current on the digital signal of the motor voltage can be suppressed.
  • the processor 31 activates the AD converter 30 during the permission period, and reads the digital signal from the AD converter 30 during the electric half cycle including the permission period. Can be determined from adjacent zero cross points of the motor voltage, and the permission period can be set as the permission period in the electric half cycle. In this case, the influence of noise generated at the zero cross point of the motor voltage on the digital signal of the motor current can be suppressed.
  • the present embodiment can be generalized by replacing the motor current with an AC signal related to the motor 12.
  • ⁇ defining the prohibited range is set to 10 °, for example, but is not limited to this. However, if ⁇ is too large, the number of current values estimated within the prohibited range increases, and if ⁇ is too small, there is a possibility of being affected by noise generated at the zero cross point. Therefore, ⁇ may be selected from a range of 5 ° or more and 15 ° or less, for example. Further, the prohibited range may be asymmetric with respect to the zero cross point.
  • the position sensor 21 is provided in the motor 12 and the rotor rotation angle is calculated based on the position sensor signal from the position sensor 21.
  • the position sensor signal is estimated without using the position sensor 21. May be.
  • the estimation of the rotational position in the so-called sensorless motor is described in, for example, Japanese Patent No. 5619195.
  • At least one of the plurality of switching elements 40 includes a wide band gap semiconductor.
  • the wide gap semiconductor is, for example, GaN (gallium nitride), SiC (silicon carbide), or diamond.
  • GaN gallium nitride
  • SiC silicon carbide
  • diamond diamond
  • Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, the motor control system 1 including the motor control device 2, the inverter 11, and the motor 12 has been described. In the present embodiment, an electric device including the motor control system 1 described in the first embodiment will be described. As the electric equipment, a vacuum cleaner and a hand dryer will be described in particular.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the configuration of the electric vacuum cleaner 61.
  • the vacuum cleaner 61 includes an extension pipe 62, a suction port 63, an electric blower 64, a dust collection chamber 65, an operation unit 66, a battery 67 and a sensor 68.
  • the electric blower 64 includes the motor control system 1 described in the first embodiment.
  • the vacuum cleaner 61 drives the electric blower 64 using the battery 67 as a power source, performs suction from the suction port body 63, and sucks dust into the dust collection chamber 65 through the extension pipe 62. In use, the operation unit 66 is held and the electric vacuum cleaner 61 is operated.
  • the operation unit 66 has a power switch and an acceleration switch (not shown).
  • the power switch is a switch for supplying power from the battery 67 to a main circuit and a control circuit (not shown).
  • the acceleration switch is a switch for accelerating the electric blower 64 from low speed rotation to steady rotation.
  • low speed rotation means rotation of 1/10 or less of steady rotation speed. For example, when the steady rotation speed is 100,000 rpm, the rotation of 10,000 rpm or less is the low speed rotation.
  • the sensor 68 When the power switch is turned on and power supply from the battery 67 to the main circuit and the control circuit is started, the sensor 68 also starts detection at the same time.
  • Sensor 68 detects the movement of the vacuum cleaner 61 or the movement of a person.
  • a motor (not shown) in the electric blower 64 is started at a low speed with a signal from the sensor 68 that detects the movement of the electric vacuum cleaner 61 or the movement of a person being input into the electric blower 64 as a trigger.
  • the motor accelerates from a low speed to a steady speed by turning on the acceleration switch described above after starting at low speed. If the acceleration switch is turned on before the power switch is turned on, the power switch is turned on to accelerate from the start up to the normal rotational speed and to perform normal operation.
  • the motor continues to operate at a low speed without stopping. By continuing to operate the motor at a low speed, it is possible to suppress the possibility that accumulated dust is discharged from the dust collection chamber 65 through the extension pipe 62 during the movement between cleanings.
  • Sensor 68 is a gyro sensor that detects the movement of the vacuum cleaner 61 or a human sensor that detects the movement of a person. In either case of starting up, it is possible to shorten the arrival time to the steady rotational speed. At this time, by applying the motor control system 1 described in the first embodiment to the electric vacuum cleaner 61, the detection accuracy of the analog signal that is the motor current or the motor voltage is improved. Can be stabilized.
  • the torque T generated when the motor rotates is determined by the product of the torque constant Kt and the motor current Ia as in the following equation.
  • T Kt ⁇ Ia
  • the torque T is proportional to the motor current Ia, it is necessary to generate a larger torque T in order to shorten the acceleration time, and it is also necessary to increase the motor current Ia.
  • the power consumption is increased, the merit of shortening the acceleration time is reduced, and the reliability of components including the battery 67 is impaired.
  • the acceleration rate For example, by extending the acceleration time until the motor reaches the normal rotation speed, it is possible to extend the acceleration time and improve the reliability of the parts.
  • the motor control system 1 described in the first embodiment to the electric vacuum cleaner 61, the detection accuracy of the analog signal that is the motor current or the motor voltage is improved. It becomes possible to suppress the vibration of the rotation speed of the motor.
  • the amount of heat generated by the component can be suppressed by suppressing the current that flows during startup, the reliability of the component is also improved.
  • acceleration methods may be provided with a changeover switch so that the user can switch, and the user can set it.
  • the gyro sensor starts outputting a signal indicating the movement of the electric vacuum cleaner 61.
  • a signal that detects the movement of the electric vacuum cleaner 61 is output from the gyro sensor
  • the low speed rotation is started.
  • the acceleration switch By manually turning on the acceleration switch, the rotational speed is accelerated from a low speed to a steady rotational speed.
  • the cleaning is partially completed and moved to the next cleaning place, the low-speed rotation is resumed by manually turning off the acceleration switch.
  • the acceleration switch is manually turned on to accelerate to the normal rotational speed, and when cleaning is finished, the rotation is stopped by manually turning off the power switch.
  • the gyro sensor is attached to the vacuum cleaner 61 to detect the movement of the vacuum cleaner 61 that occurs when the vacuum cleaner 61 is used.
  • the main body of the vacuum cleaner 61 always moves immediately before use. Therefore, by attaching a gyro sensor to the vacuum cleaner 61, the movement of the vacuum cleaner 61 can be detected and the vacuum cleaner 61 can be activated in advance.
  • the motor control system 1 described in the first embodiment to the electric vacuum cleaner 61, the detection accuracy of the analog signal that is the motor current or the motor voltage is improved, so that the acceleration is accelerated to the steady rotational speed more quickly. can do.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the configuration of the hand dryer 70.
  • the hand dryer 70 includes a casing 71, a hand detection sensor 72, a water receiver 73, a drain container 74, a cover 76, a sensor 77, and an intake port 78.
  • the sensor 77 is either a gyro sensor or a human sensor.
  • the hand dryer 70 has an electric blower (not shown) in the casing 71.
  • the electric blower has the motor control system 1 of the first embodiment.
  • the hand dryer 70 has a structure in which water is blown off by blowing with an electric blower by inserting a hand into a hand insertion portion 79 at the top of the water receiving portion 73 and water is stored from the water receiving portion 73 into the drain container 74. ing.
  • the sensor 77 detects that a person has come around, and the hand dryer 70 is started at a low speed.
  • the speed is accelerated to a steady rotational speed.
  • the rotational speed is again accelerated to the steady rotational speed. If the surrounding people are not detected, the operation stop state is maintained.
  • Sensor 77 is a sensor that detects, for example, infrared rays, ultrasonic waves, or visible light.
  • a temperature sensor or a sensor that detects a person by camera recognition may be used.
  • the hand dryer 70 By attaching a human sensor to the hand dryer 70, it is possible to detect that the user has approached the hand dryer 70 and activate the hand dryer 70 in advance. At this time, by applying the motor control system 1 described in the first embodiment to the hand dryer 70, the detection accuracy of the analog signal, which is the motor current or the motor voltage, is improved. be able to.
  • the reliability of the battery and the elements used decreases as the number of startups increases. Therefore, it is desired to reduce the number of activations by continuing to rotate at a low speed without stopping the motor.
  • the motor control system 1 described in the first embodiment to the vacuum cleaner 61 or the hand dryer 70, the detection accuracy of the analog signal, which is the motor current or the motor voltage, is improved, so that stable low-speed rotation is realized. And reliability can be improved.
  • the arrival time from the low speed startup to the steady rotation speed is significantly shortened, it is possible to reduce power consumption by reducing the rotation speed to a low speed.
  • the detection accuracy of the analog signal that is the motor current or the motor voltage is improved, so that vibration of the rotation speed of the motor can be suppressed and useless power consumption is achieved. Can be reduced.
  • the operation unit 66 is turned on to reach the steady rotational speed from the start, but by providing a mode for operating at a low speed in advance, the operation unit 66 is turned on. It is possible to significantly reduce the time until actual use. At this time, by using the motor control system 1 described in the first embodiment, the detection accuracy of the analog signal that is the motor current or the motor voltage is improved, so that the vibration of the rotation speed of the motor can be suppressed, and the wasteful consumption. Electric power can be reduced.
  • the time to rotate from the start of power supply to 2000 rpm is 1 s
  • the time to rotate from 2000 rpm to 100,000 rpm, which is the steady rotation speed is 0.4 s
  • it takes 1 to reach the steady rotation speed from startup. .4s is required. Therefore, by performing a time-consuming startup in advance, it is possible to realize the actual use from a switch-on to a steady rotational speed in only 0.4 s.
  • the motor control system 1 described in the first embodiment the detection accuracy of the analog signal that is the motor current or the motor voltage is improved, so that a shorter start-up time can be realized.
  • the reliability of the battery can be improved by setting a low acceleration rate and suppressing the steep rise.
  • the motor control system 1 described in the first embodiment the detection accuracy of an analog signal that is a motor current or a motor voltage is improved. Current interruption can be realized.
  • the current that flows to the motor at the time of startup also decreases, so suppressing the heat generation of the semiconductor element can suppress the heat generation of the component, leading to improved component reliability .
  • the detection accuracy of the analog signal that is the motor current or the motor voltage is improved, so that vibration at a low acceleration rate can be suppressed.
  • a heat-dissipating fin having a good thermal conductivity is attached to the element surface, or a method of dispersing the heat to the mounting substrate using a surface-mounted element is used.
  • a method of cooling the semiconductor element by providing a heat radiating fan, or cooling by water cooling is used.
  • these methods are suitable for small devices due to the cost of cooling and the increase in installation volume. Absent.
  • the electric device includes the electric blower described in the present embodiment, it is possible to heat the current configuration without providing additional parts by arranging these heating elements in the path of the wind generated by the electric blower. It is possible to escape.
  • the motor control system 1 of Embodiment 1 can be applied to the electric equipment with which a motor is mounted generally.
  • Electric equipment equipped with motors include, for example, incinerators, crushers, dryers, dust collectors, printing machines, cleaning machines, confectionery machines, tea making machines, woodworking machines, plastic extruders, cardboard machines, packaging machines, hot air generators Or it is an apparatus provided with the electric blower like OA apparatus.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

Landscapes

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Abstract

モータ制御装置２は、モータ１２の位置を検出する位置センサ２１と、モータ電流の検出値であるアナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換器３０と、ＡＤ変換器３０の出力信号を用いてインバータ１１を駆動する制御回路２５とを備える。制御回路２５は、許可期間中に、ＡＤ変換器３０を起動し、許可期間を含む電気半サイクル中に、ＡＤ変換器３０の処理を行う。モータ１２の回転速度が増大するにつれて、電気半サイクルから許可期間を除いて得られる禁止期間の長さが減少する。

Description

モータ制御装置、電気掃除機およびハンドドライヤー
　本発明は、ブラシレスモータを制御するモータ制御装置、電気掃除機およびハンドドライヤーに関する。
　モータ制御装置では、一般にロータ回転位置に応じてステータ巻線の通電を制御する方式が用いられている。
　このようなモータ制御の一例として、特許文献１では、ロータ回転位置を検出する位置センサを備えたブラシレスモータの制御において、モータ制御装置が、位置センサ信号の第１のエッジに応答してアナログディジタル変換器を起動し、かつ第１のエッジと異なる第２のエッジに応答してアナログディジタル変換器からディジタル信号を読み取ることが記載されている。
特許第５４７３９７９号公報
　ところで、モータの制御では、位置センサ信号のエッジをモータ電流のゼロクロス点と同期させた制御をすることがある。すなわち、位置センサ信号によりロータの磁極間を検出するタイミングとモータ電流のゼロクロス点のタイミングとを同期させた制御をすることがある。
　一方、モータ電流のゼロクロス点では、電流極性の切り替りに起因してノイズが発生することが知られている。
　従って、位置センサ信号のエッジをモータ電流のゼロクロス点と同期させた制御をする場合、モータ電流のゼロクロス点のタイミングで発生するノイズがエッジの検出誤差の要因となり、エッジ検出によるロータの磁極間の正確な検出が困難となる。
　そのため、位置センサ信号の第１のエッジに応答してアナログディジタル変換器を起動し、かつ第１のエッジと異なる第２のエッジに応答してアナログディジタル変換器からディジタル信号を読み取る上記従来の制御によれば、位置センサ信号のエッジとモータ電流のゼロクロス点とが一致する場合には、モータ制御に用いられるディジタル信号に電流極性の切り替わりに起因したノイズが含まれることとなり、モータの安定した制御を実現することが困難となる。
　特に、ロータ回転位置の検出誤差が増大すると、ステータ巻線の通電切り換えのタイミングがずれてしまい、ステータ巻線を流れる電流とステータ巻線に生じる誘起電圧との力率が低くなってモータ効率が悪化すると共に、モータトルクにムラが生じて振動および騒音が大きくなる。
　上記ノイズはロータの回転数が１０万ｒｐｍ（revolution　per　minute）以上の高回転数領域で特に顕著となり、上記振動および騒音もこの高回転数領域で特に顕著に現れる。従って、上記ノイズの影響を抑制することは、特に電気掃除機またはハンドドライヤーにおいてモータの安定な制御を実現する上で課題となる。
　この発明は、上記に鑑みてなされたもので、ノイズの制御への影響を抑制し、安定したモータ制御を実現可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るモータ制御装置は、インバータにより駆動されるモータに用いられるモータ制御装置であって、前記モータの位置を検出する位置検出手段と、前記モータに流れる交流電流の検出値であるアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換器と、前記アナログディジタル変換器の出力信号を用いて前記インバータを駆動する制御回路と、を備え、前記制御回路は、第１の期間中に、前記アナログディジタル変換器を起動し、第２の期間中に、前記アナログディジタル変換器の処理を行い、前記第２の期間は、前記位置検出手段の出力信号の変化点から次の変化点までの期間であり、前記第１の期間は、前記各変化点を含まない、前記第２の期間より短い期間であり、前記モータの回転速度が増大するにつれて、前記第２の期間から前記第１の期間を除いて得られる第３の期間の長さが減少する。
　この発明によれば、ノイズの制御への影響を抑制し、安定したモータ制御を実現することができる、という効果を奏する。
実施の形態１に係るモータ制御システムの構成を示すブロック図 実施の形態１におけるモータの構成を示す図 実施の形態１におけるＡＤ変換器の構成の一例を示すブロック図 実施の形態１においてプロセッサとＡＤ変換器との間の信号の授受の一例を示した図 実施の形態１においてＡＤ変換器の起動およびＡＤ変換器からのディジタル信号の読み取りのタイミングを説明するためのタイミングチャート 実施の形態１において禁止範囲を決定するためのフローチャート 実施の形態１において禁止期間内でのモータ電流の電流値の推定方法を説明するための図 実施の形態１においてＡＤ変換器の起動およびＡＤ変換器からのディジタル信号の読み取りのタイミングを説明するための別のタイミングチャート 実施の形態１においてプロセッサ内における禁止期間の設定の処理を説明するためのブロック図 実施の形態１において回転速度に応じた禁止幅の設定の一例を示す図 実施の形態１において回転速度に応じた禁止幅の設定の別の一例を示す図 実施の形態１において回転速度に応じた禁止幅の設定のさらに別の一例を示す図 実施の形態１の変形例に係るモータ制御システムの構成を示すブロック図 実施の形態２において電気掃除機の構成の一例を示す図 実施の形態２においてハンドドライヤーの構成の一例を示す図
　以下に、本発明に係るモータ制御装置、電気掃除機およびハンドドライヤーの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本実施の形態に係るモータ制御システム１の構成を示すブロック図である。図２は、モータ１２の構成を示す図である。図１に示すように、モータ制御システム１は、モータ１２と、モータ１２に接続され、モータ１２に交流電力を出力して、モータ１２を駆動するインバータ１１と、インバータ１１への直流電源となる電源１０と、モータ１２のステータ３に設けられ、モータ１２のロータ４の回転位置であるロータ回転位置を検出する位置センサ２１と、モータ１２に流れる交流電流であるモータ電流を検出する電流検出部である電流センサ２０と、ロータ回転位置とモータ電流とに基づいてインバータ１１を制御するモータ制御装置２とを備える。
　モータ１２は、ブラシレスモータであり、環状のステータ３と、ステータ３の内側に配置されたロータ４とを備える。また、ロータ４は周方向に配列された複数個の永久磁石６を有する。これらの複数個の永久磁石６は、着磁方向が周方向に交互に反転するように配置され、ロータ４の複数個の磁極を形成する。また、ステータ３には巻線５が巻回されている。モータ電流は、巻線５に流れる交流電流である。以下では、永久磁石６の個数は図示例のように４個とし、磁極数は４極とするが、これ以外でもよい。
　位置センサ２１は、モータ１２の位置を検出する位置検出手段である。位置センサ２１は、ディジタル信号である位置センサ信号をモータ制御装置２に出力する。すなわち、位置センサ信号は、位置センサ２１の出力信号である。位置センサ信号は、ロータ４の回転位置を検出する信号であり、ロータ４からの磁束の方向に応じて高低の二値を示す。従って、位置センサ信号のエッジは磁極間に相当する。位置センサ信号のエッジは、位置センサ信号の変化点である。エッジは、信号の立上りまたは立下り点である。
　電力変換器であるインバータ１１は、図示しない上下アームを構成する複数個のスイッチング素子４０を組み合わせて構成される。スイッチング素子４０は、トランジスタに還流ダイオードが逆並列に接続されて構成される。なお、還流ダイオードは寄生ダイオードとすることができる。インバータ１１は例えば単相インバータとしているが、多相インバータでもよい。
　電流センサ２０は、モータ１２とインバータ１１との間に接続され、モータ電流を検出する。電流センサ２０の検出値はアナログ信号である。
　モータ制御装置２は、電流センサ２０により検出されたモータ電流の検出値であるアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換器３０と、アナログディジタル変換器３０から読み取られたモータ電流と位置センサ２１からの位置センサ信号と図示しない回転数指令とに基づいてＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation:パルス幅変調）信号を生成する制御回路２５と、制御回路２５から出力されたＰＷＭ信号に基づいてインバータ１１を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部３２とを備える。
　制御回路２５は、プロセッサ３１、三角波キャリア生成部３３およびメモリ３４を有する。制御回路２５は、公知のＰＷＭ制御により、モータ１２に印加すべき電圧指令を生成し、この電圧指令と三角波キャリア生成部３３で生成された三角波キャリアとを比較することでＰＷＭ信号を生成する。駆動信号生成部３２は、制御回路２５からのＰＷＭ信号に基づいて、インバータ１１のスイッチング素子４０のオンまたはオフを制御する駆動信号を生成し、この駆動信号をインバータ１１に出力する。
　このように、制御回路２５は、アナログディジタル変換器３０からディジタル信号を読み取る処理を行い、アナログディジタル変換器３０の出力信号であるディジタル信号を用いてインバータ１１を駆動するためのＰＷＭ信号を生成する。なお、インバータ１１も含めて制御回路２５を定義することもできる。
　次に、アナログディジタル変換器３０の構成の一例について説明する。以下では、アナログディジタル変換器３０は逐次比較型である場合について説明するが、アナログディジタル変換器３０の具体的構成は逐次比較型に限定されない。また、以下では、「アナログディジタル変換器」を「ＡＤ変換器３０」と略記し、「アナログディジタル変換」を「ＡＤ変換」と略記することがある。
　図３は、ＡＤ変換器３０の構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、ＡＤ変換器３０は、制御回路５１、比較器５２、およびＤＡ（ディジタルアナログ）変換器５３を備える。なお、図３に示すＡＤ変換器３０の動作の詳細については特開平５－１５２９６０号公報に記載されている。
　制御回路５１は、図示しないプロセッサを有する。比較器５２は、ＤＡ変換器５３からの比較信号ＣＯＭとアナログ入力信号ＡＩＮとの大小を比較し、比較結果を制御回路５１に出力する。アナログ入力信号ＡＩＮは、モータ電流に相当する。制御回路５１は、比較結果に応じてアナログ入力信号ＡＩＮを近似する制御信号ＣＮをＤＡ変換器５３に出力する。ＤＡ変換器５３は、制御信号ＣＮに相当する比較信号ＣＯＭを比較器５２に出力する。制御回路５１は、比較信号ＣＯＭをアナログ入力信号ＡＩＮに逐次近似する制御を実行することで、アナログ入力信号ＡＩＮに相当するディジタル信号ＤＯＵＴを求める。制御回路５１は、ディジタル信号ＤＯＵＴを図示しないレジスタに保持する。
　図４は、プロセッサ３１とＡＤ変換器３０との間の信号の授受の一例を示した図である。まず、プロセッサ３１は、ＡＤ変換器３０に起動信号Ｓ１を出力する。起動信号Ｓ１はＡＤ変換器３０にＡＤ変換の開始を指示する信号である。プロセッサ３１は、起動信号Ｓ１を出力することによりＡＤ変換器３０を起動する。
　ＡＤ変換器３０は、起動信号Ｓ１を受けると、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換処理を開始する。具体的には、ＡＤ変換器３０の制御回路５１が、起動信号Ｓ１を受けると、逐次比較処理を開始する。
　ＡＤ変換器３０は、ＡＤ変換完了後、ＡＤ変換が完了したことを示す完了信号Ｓ２をプロセッサ３１に出力する。具体的には、制御回路５１が完了信号Ｓ２をプロセッサ３１に出力する。プロセッサ３１は、ＡＤ変換器３０から完了信号Ｓ２を受けた後、ＡＤ変換器３０の処理を行う。すなわち、プロセッサ３１は、ＡＤ変換器３０からディジタル信号を読み取る。具体的には、プロセッサ３１は、制御回路５１内のレジスタに記憶されたディジタルデータを読み取る。
　このように、ＡＤ変換器３０は、プロセッサ３１から起動信号Ｓ１が入力されるとＡＤ変換処理を開始し、ＡＤ変換処理が完了するとプロセッサ３１に完了信号Ｓ２を出力して、ＡＤ変換処理を停止する。
　次に、図５を参照して、ＡＤ変換器３０の起動およびＡＤ変換器３０からのディジタル信号の読み取りのタイミングについて説明する。図５は、ＡＤ変換器３０の起動およびＡＤ変換器３０からのディジタル信号の読み取りのタイミングを説明するためのタイミングチャートである。
　図５において、「位置センサ信号」は、プロセッサ３１に入力された位置センサ２１の出力信号を表す。なお、位置センサ信号の直下に付された角度はロータの機械角である。位置センサ信号は、４極のロータ４に対応して、機械角で０°、９０°、１８０°、２７０°、３６０°にエッジを含む。
　「ロータ回転角」は、ロータ４の電気角を表す。すなわち、磁極数をＰとして電気角＝機械角×Ｐ／２で与えられる。プロセッサ３１は、位置センサ信号に基づいてロータ回転角を算出する。なお、ロータ回転角の直下に付された角度は電気角である。
　「モータ電流」は、モータ電流の波形を表す。「モータ電流」は、「ロータ回転角」との比較のために示している。図５に示すように、位置センサ信号のエッジはモータ電流のゼロクロス点と同期している。ここでゼロクロス点は、信号の波形における極性の変化点であり、極性が正から負へまたは負から正へ切り替わる点である。図５では、互いに隣り合うゼロクロス点Ａ１，Ａ２を示している。ゼロクロス点Ａ１からゼロクロス点Ａ２までの期間は、ゼロクロス点Ａ１，Ａ２で決まるモータ電流の電気半サイクルである。このように、以下では、位置センサ信号のエッジをモータ電流のゼロクロス点と同期させた制御をする場合について説明する。この場合、ロータ回転角は、モータ電流の位相情報を与える。
　次に、「ＡＤ変換器動作タイミング」と「三角波キャリア」について説明する。「ＡＤ変換器動作タイミング」はＡＤ変換処理を表し、「三角波キャリア」は三角波キャリアの波形を表す。本実施の形態では、ゼロクロス点を含む一定の位相角範囲はＡＤ変換器３０の起動が禁止された禁止範囲とする。具体的には、ゼロクロス点を中心に前後それぞれαからなる合計２αの位相角範囲を禁止範囲とする。プロセッサ３１は、禁止範囲内においてＡＤ変換器３０に起動信号Ｓ１を出力せず、起動信号Ｓ１が入力されないＡＤ変換器３０はＡＤ変換処理を実行せず、ＡＤ変換処理を完了したことを示す完了信号Ｓ２を出力しない。
　禁止範囲以外の範囲は、ＡＤ変換器３０の起動が許可された許可範囲である。すなわち、プロセッサ３１によるＡＤ変換器３０の起動は、許可範囲のみで許可される。なお、禁止範囲か許可範囲かに関係なく、ＡＤ変換器３０からのディジタル信号の読み取りは許可される。許可範囲は、互いに隣り合う禁止範囲間となる。禁止範囲に相当する期間、すなわち禁止範囲を時間に読み替えたものを、以下では禁止期間という。同様に、許可範囲に相当する期間を、以下では許可期間という。禁止期間は禁止範囲と実質同一であり、許可期間は許可範囲と実質同一である。
　図６は、禁止範囲を決定するためのフローチャートである。図６に示すように、プロセッサ３１は、位置センサ信号からロータ回転角を算出し（Ｓ１）、算出されたロータ回転角に基づいて、モータ電流のゼロクロス点を算出し（Ｓ２）、ゼロクロス点を含む前後αの範囲を禁止範囲に設定する（Ｓ３）。
　なお、モータ電流の電気サイクルである周期をＴＩとすると、禁止期間の長さは２×（α／３６０）×ＴＩで与えられ、モータ電流の電気半サイクルである半周期中における許可期間の長さはＴＩ／２－２×（α／３６０）×ＴＩで与えられる。位置センサ信号のエッジとモータ電流のゼロクロス点とが同期しているので、周期ＴＩは、モータ電流の周期であり、位置センサ信号の周期でもある。
　αは０よりも大きくかつ９０°未満の予め決められた角度である。図示例では、αは１０°である。この場合、禁止範囲は、－１０°以上かつ１０°以下の範囲、１７０°以上かつ１９０°以下の範囲、３５０°以上かつ３７０°以下の範囲、５３０°以上かつ５５０°以下の範囲、７１０°以上かつ７３０°以下の範囲である。プロセッサ３１は、ロータ回転角を算出した後、ロータ回転角と予め決められたαとに基づいて、禁止範囲および許可範囲を決定する。
　また、本実施の形態では、プロセッサ３１によるＡＤ変換器３０の起動およびＡＤ変換器３０からの読み取りは、三角波キャリア生成部３３で発生させる三角波キャリアの山点のタイミングで行うものとする。なお、ＡＤ変換器３０の起動およびＡＤ変換器３０からの読み取りは、三角波キャリアの山点以外のタイミング、例えば谷点のタイミングまたは、山点と谷点両方のタイミングで行ってもよい。また、三角波キャリアによらずにタイミングを決めてもよい。なお、１つのサンプリングデータに対するＡＤ変換処理は、三角波キャリアの周期Ｔｃよりも短い時間で実行されるものとする。
　さらに、１つの許可期間は、三角波キャリアの周期Ｔｃの２倍よりも大きいものとする。これにより、同一の許可範囲内には、三角波キャリアの山点が２個以上含まれるので、同一の許可範囲内で、ＡＤ変換器３０の起動とＡＤ変換器３０からの読み取りが可能になる。
　「ＡＤ変換器動作タイミング」について詳細に説明する。以下では、「期間」を用いて説明するが「範囲」に読み替えることもできる。プロセッサ３１は、算出されたロータ回転角に基づき、山点のタイミングである時刻ｔ０が許可期間内にあるか否かの判定を行う。時刻ｔ０は、禁止期間内にあるので、プロセッサ３１は、ＡＤ変換器３０の起動を行わない。
　次に、プロセッサ３１は、算出されたロータ回転角に基づき、時刻ｔ０に続く山点のタイミングである時刻ｔ１が許可期間内にあるか否かの判定を行う。時刻ｔ１は許可期間内にあるので、プロセッサ３１は、時刻ｔ１において、ＡＤ変換器３０に起動信号Ｓ１を出力する。なお、この場合の許可期間は、ゼロクロス点Ａ１からゼロクロス点Ａ２まで電気半サイクル中に含まれる。ＡＤ変換器３０は、起動信号Ｓ１を受けると、ＡＤ変換処理を実行する。図５では、ＡＤ変換中の範囲を斜線付の「ＡＤ変換」で示している。ＡＤ変換器３０は、ＡＤ変換処理を完了すると、完了信号Ｓ２をプロセッサ３１に出力し、プロセッサ３１はＡＤ変換器３０から完了信号Ｓ２を受ける。
　ここでは一つの許可期間内には三角波キャリアの山点が２個以上含まれることを前提としているため、時刻ｔ１に続く山点のタイミングである時刻ｔ２は許可期間内にある。そこで、プロセッサ３１は、時刻ｔ２において、ＡＤ変換器３０からディジタル信号を読み取ると共にＡＤ変換器３０に起動信号Ｓ１を出力する。そして、プロセッサ３１は、このディジタル信号を制御に使用する。ＡＤ変換器３０は、起動信号Ｓ１を受けると、ＡＤ変換処理を実行し、ＡＤ変換後のディジタルデータでレジスタを書き換える。ＡＤ変換器３０は、ＡＤ変換処理を完了すると、完了信号Ｓ２をプロセッサ３１に出力し、プロセッサ３１はＡＤ変換器３０から完了信号Ｓ２を受ける。
　次に、プロセッサ３１は、算出されたロータ回転角に基づき、時刻ｔ２に続く山点のタイミングである時刻ｔ３が許可期間内にあるか否かの判定を行う。時刻ｔ３は許可期間内にあるので、プロセッサ３１は、時刻ｔ３において、ＡＤ変換器３０からディジタル信号を読み取ると共にＡＤ変換器３０に起動信号Ｓ１を出力する。そして、プロセッサ３１は、このディジタル信号を制御に使用する。ＡＤ変換器３０は、起動信号Ｓ１を受けると、ＡＤ変換処理を実行し、ＡＤ変換後のディジタルデータでレジスタを書き換える。ＡＤ変換器３０は、ＡＤ変換処理を完了すると、完了信号Ｓ２をプロセッサ３１に出力し、プロセッサ３１はＡＤ変換器３０から完了信号Ｓ２を受ける。
　次に、プロセッサ３１は、算出されたロータ回転角に基づき、時刻ｔ３に続く山点のタイミングである時刻ｔ４が許可期間内にあるか否かの判定を行う。時刻ｔ４は許可期間内にあるので、プロセッサ３１は、時刻ｔ４において、ＡＤ変換器３０からディジタル信号を読み取ると共にＡＤ変換器３０に起動信号Ｓ１を出力する。そして、プロセッサ３１は、このディジタル信号を制御に使用する。ＡＤ変換器３０は、起動信号Ｓ１を受けると、ＡＤ変換処理を実行し、ＡＤ変換後のディジタルデータでレジスタを書き換える。ＡＤ変換器３０は、ＡＤ変換処理を完了すると、完了信号Ｓ２をプロセッサ３１に出力し、プロセッサ３１はＡＤ変換器３０から完了信号Ｓ２を受ける。
　さらに、プロセッサ３１は、算出されたロータ回転角に基づき、時刻ｔ４に続く山点のタイミングである時刻ｔ５が許可期間内にあるか否かの判定を行う。時刻ｔ５は禁止期間内にあるので、ＡＤ変換器３０に起動信号Ｓ１を出力しない。また、プロセッサ３１は、時刻ｔ５がゼロクロス点Ａ１からゼロクロス点Ａ２まで電気半サイクル中にあるか否かの判定を行う。時刻ｔ５は当該電気半サイクル中にあるので、プロセッサ３１は、時刻ｔ５において、ＡＤ変換器３０からディジタル信号を読み取る。そして、プロセッサ３１は、このディジタル信号を制御に使用する。
　プロセッサ３１は、モータ１２の運転中に以上のような動作を繰り返している。
　ここで、禁止期間内におけるモータ制御について説明する。本実施の形態では、禁止期間内は、プロセッサ３１はＡＤ変換器３０から読み取りを行わないが、禁止期間の直前の許可期間で得られたモータ電流の実測値からモータ電流の電流値を推定し、この推定された電流値を用いてモータ制御を行う。
　図７は、禁止期間内でのモータ電流の電流値の推定方法を説明するための図である。図７において、「位置センサ信号」および「モータ電流」は図５と同様である。「検出電流」は、実際に実測された「検出値」と禁止期間内で推定された「推定値」とからなる。なお、「検出値」は黒丸で、「推定値」は白丸で示している。点Ｎ－３から点Ｎ－１は禁止期間の直前の許可期間で実測された３点を示している。また、点Ｎ＋２および点Ｎ＋３は禁止期間の直後の許可期間で実測された２点を示している。点Ｎおよび点Ｎ＋１は、禁止期間で推定された２点を示している。「推定値」は次のようにして求めることができる。禁止期間内にはゼロクロス点が存在するので、モータ電流は直線で近似可能である。そこで、禁止期間の直前の許可期間で実測された直近の２点Ｎ－２および点Ｎ－１を通る直線を求め、当該直線上に電流値が存在すると推定して点Ｎおよび点Ｎ＋１を求めることができる。
　なお、禁止期間内でのモータ電流の推定方法は上記した例に限定されない。例えば禁止期間の直前の許可期間で実測された直近の複数点を用いて、多項式近似により、点Ｎおよび点Ｎ＋１を推定してもよい。
　また、モータ制御において、モータ電流を直交２軸のｄｑ軸に分解して制御するベクトル制御を用いる場合、モータ電流を直流成分として扱うことができるため、上記した電流値の推定を精度良く行うことが可能となる。
　また、モータ１２の回転速度が一定の場合には、この直流成分の値は変化しないため、禁止期間内でのモータ電流の推定も容易に行うことが可能となる。
　なお、モータ１２の回転速度は、単位時間当たりの回転数、例えば１分間当たりの回転数（ｒｐｍ）である。
　ところで、モータ１２の回転速度の可変範囲が広い場合、禁止期間の長さを回転速度によらずに一定としたときには、回転速度が増大するにつれて周期ＴＩに占める禁止期間の割合が大きくなるため、制御性が低下する場合がある。
　そこで、本実施の形態では、以下で説明するように、モータ１２の回転速度が増大するにつれて、禁止期間の長さを減少させることで、モータ１２の回転速度の可変範囲が広い場合でも安定した制御性を実現する。
　図８は、ＡＤ変換器３０の起動およびＡＤ変換器３０からのディジタル信号の読み取りのタイミングを説明するための別のタイミングチャートであり、モータ１２の回転速度に応じて禁止期間を可変に設定する制御を示している。以下では、図５との差異についてのみ説明する。
　図８は、時間の経過とともに周期ＴＩが減少する場合、すなわち、モータ１２の加速時の動作を示す概念図である。具体的には、周期ＴＩは、「ロータ回転角」が０°から３６０°までの範囲ではＴＩ１、「ロータ回転角」が３６０°から７２０°までの範囲ではＴＩ２、「ロータ回転角」が７２０°から１０８０°までの範囲ではＴＩ３である。ここで、ＴＩ２はＴＩ１よりも短く、ＴＩ３はＴＩ２よりも短い。
　周期ＴＩがＴＩ１の期間では、禁止期間の長さである禁止幅は、２×ｔｆ１に設定される。すなわち、「ロータ回転角」が０°に対応するゼロクロス点Ａ１を含む禁止期間は、ゼロクロス点Ａ１を中心に前後それぞれｔｆ１からなる合計２×ｔｆ１の期間である。ゼロクロス点Ａ１の次のゼロクロス点Ａ２を含む禁止期間は、ゼロクロス点Ａ２を中心に前後それぞれｔｆ１からなる合計２×ｔｆ１の期間である。ゼロクロス点Ａ２の次のゼロクロス点Ａ３を含む禁止期間は、ゼロクロス点Ａ３を中心に前後それぞれｔｆ１からなる合計２×ｔｆ１の期間である。
　周期ＴＩがＴＩ２の期間では、禁止期間の長さである禁止幅は、２×ｔｆ２に設定される。すなわち、ゼロクロス点Ａ３の次のゼロクロス点Ａ４を含む禁止期間は、ゼロクロス点Ａ４を中心に前後それぞれｔｆ２からなる合計２×ｔｆ２の期間である。ゼロクロス点Ａ４の次のゼロクロス点Ａ５を含む禁止期間は、ゼロクロス点Ａ５を中心に前後それぞれｔｆ２からなる合計２×ｔｆ２の期間である。
　周期ＴＩがＴＩ３の期間では、禁止期間の長さである禁止幅は、２×ｔｆ３に設定される。すなわち、ゼロクロス点Ａ５の次のゼロクロス点Ａ６を含む禁止期間は、ゼロクロス点Ａ６を中心に前後それぞれｔｆ３からなる合計２×ｔｆ３の期間である。ゼロクロス点Ａ６の次のゼロクロス点Ａ７を含む禁止期間は、ゼロクロス点Ａ７を中心に前後それぞれｔｆ３からなる合計２×ｔｆ３の期間である。
　このように、本実施の形態では、モータ１２の回転速度が増大するにつれて、禁止幅を減少させる。減速時も同様であり、モータ１２の回転速度が減少するにつれて、禁止幅を増大させる。
　図９は、プロセッサ３１内における禁止期間の設定の処理を説明するためのブロック図である。回転速度検出部５５、禁止幅算出部５６および禁止期間設定部５７は、プロセッサ３１により実現される機能ブロックを表している。
　回転速度検出部５５は、位置センサ２１から出力された位置センサ信号を用いて、回転速度を検出する。回転速度は、位置センサ信号のエッジ間の時間を検出することで求められる。
　禁止幅算出部５６は、回転速度検出部５５から出力された回転速度を用いて、禁止幅を算出する。禁止幅は、回転速度と禁止幅とを対応付ける特性式またはテーブルを参照することで求められる。禁止幅算出部５６には、このような特性式またはテーブルに関する情報が予め付与される。
　禁止期間設定部５７は、禁止幅算出部５６から出力された禁止幅および位置センサ２１から出力された位置センサ信号を用いて、禁止期間を設定する。すなわち、禁止期間設定部５７は、位置センサ信号からロータ回転角を算出し、算出されたロータ回転角に基づいてモータ電流のゼロクロス点を算出し、禁止幅に基づいてゼロクロス点を含む禁止期間を設定する。なお、禁止期間の設定は、モータ電流のゼロクロス点によらずに、位置センサ信号のエッジを用いて行ってもよい。
　図１０は、回転速度に応じた禁止幅の設定の一例を示す図である。横軸は回転速度、縦軸は禁止幅である。図１０では、回転速度が増大するにつれて、禁止幅は連続的にかつ一定の割合で減少している。この場合、禁止幅算出部５６は、特性式として図１０に示すような一次関数に関する情報またはテーブルとして図１０に示すような一次関数を離散化した情報を参照して、回転速度に対応する禁止幅を求める。なお、禁止幅は、回転速度が増大するにつれて、非一様に減少させることも可能である。
　図１１は、回転速度に応じた禁止幅の設定の別の一例を示す図である。横軸は回転速度、縦軸は禁止幅である。図１１では、回転速度が増大するにつれて、禁止幅は段階的に減少している。この場合、禁止幅算出部５６は、特性式として図１１に示すような関数に関する情報またはテーブルとして図１１に示すような関数を離散化した情報を参照して、回転速度に対応する禁止幅を求める。
　図１２は、回転速度に応じた禁止幅の設定のさらに別の一例を示す図である。横軸は回転速度、縦軸は禁止幅である。図１２では、回転速度がｗＬＬからｗ１までは禁止幅は一定のｔｆＡであり、回転速度がｗ１からｗ２までは禁止幅は連続的にかつ一定の割合で減少し、回転速度がｗ２からｗＵＬまでは禁止幅は一定のｔｆＢである。ここで、ｗＬＬは回転速度の下限値であり、０である。ｗＵＬは回転速度の上限値であり、予め設定される。第１の値であるｗ１はｗＬＬよりも大きく、第２の値であるｗ２はｗ１よりも大きく、ｗＵＬはｗ２よりも大きい。また、ｔｆＡはｔｆＢよりも大きい。この場合、禁止幅算出部５６は、特性式として図１２に示すような関数に関する情報またはテーブルとして図１２に示すような関数を離散化した情報を参照して、回転速度に対応する禁止幅を求める。
　なお、図５では、禁止期間は、ゼロクロス点を含む２αの位相角範囲に設定されるとした。このような禁止期間の設定を回転速度によらずに適用した場合には、回転速度が増大するにつれて、禁止幅が減少する。この場合は、周期ＴＩに占める禁止期間の割合が回転速度によらずに一定となる。なお、回転速度が増大するにつれて、周期ＴＩに占める禁止期間の割合が減少するように禁止期間を減少させることもできる。
　本実施の形態の効果について説明する。モータ電流のゼロクロス点ではノイズが発生することが知られている。具体的には、インバータ１１のスイッチング素子４０のオンまたはオフ動作に際してノイズが発生することから、電流極性が切り替わるゼロクロス点ではスイッチングに起因するノイズがモータ電流に含まれることになる。また、モータ電流のゼロクロス点では、スイッチング素子４０を構成するトランジスタに逆並列に接続された還流ダイオードにリカバリー電流が流れ、このリカバリー電流もノイズの要因となる。
　これに対して、本実施の形態では、モータ電流の各ゼロクロス点を含む一定の期間をＡＤ変換器３０の起動を禁止する禁止期間に設定し、禁止期間と次の禁止期間との間にＡＤ変換器３０の起動を許可する許可期間を設定している。
　プロセッサ３１は、許可期間内においてＡＤ変換器３０に起動信号Ｓ１を出力してＡＤ変換器３０を起動し、かつ当該許可期間を含む互いに隣り合うゼロクロス点で決まる電気半サイクル中でＡＤ変換器３０からディジタル信号を読み取る。ここで許可期間は、ゼロクロス点から次のゼロクロス点までの電気半サイクルに含まれ、これらのゼロクロス点を含まない連続する期間である。これにより、プロセッサ３１は、これらのゼロクロス点を含まない許可範囲内で起動されたＡＤ変換器３０により変換されたディジタル信号を制御に使用することができるので、ノイズの制御への影響を抑制し、安定したモータ制御を実現することが可能となる。
　また、本実施の形態では、モータ１２の回転速度が増大するにつれて、禁止期間の長さである禁止幅が減少する。これにより、回転速度が増大し、周期ＴＩが減少した場合でも、周期ＴＩに占める禁止幅の割合が増大することを抑制することができる。従って、周期ＴＩに比して電流値の推定期間が抑制され、最新の電流検出値を制御に使用できることで、高回転数領域における制御性の低下が抑制され、回転速度によらずに安定した制御を実現することができる。
　これに対し、回転速度に応じて禁止期間を減少させない場合、高回転数領域では周期ＴＩに占める禁止幅の割合が増大するため、最新の電流検出値を使用できる期間が限定され、結果として制御性が低下する。
　また、本実施の形態では、図１０から図１２を用いて、回転速度に応じた禁止幅の設定例について説明した。図１０のように禁止幅を設定した場合は、禁止幅を逐次設定する必要はあるものの、回転速度の可変範囲は広い場合においても、安定した制御を実現することができる。図１１のように、禁止幅を設定した場合は、禁止幅を逐次設定する必要がないため、演算負荷を軽減することができる。これは、回転速度の変化が比較的緩やかな場合に適する。図１２のように、図１０に示す禁止幅の設定方法と図１１に示す禁止幅の設定方法とを組み合わせた場合は、演算負荷を軽減しつつ、広い回転速度範囲にわたって安定した制御を実現することができる。
　また、本実施の形態によれば、ノイズの影響を抑制することができることから、モータ制御システム１を備えた電気機器の品質の向上を図ることができる。さらに、ノイズの影響を抑制することで、モータ制御システム１にノイズ除去用のフィルタを設ける場合でも、フィルタ定数を小さくできることから、フィルタの小型化が可能となる、部品の小型化を図ることができる。
　また、本実施の形態では、プロセッサ３１は、同一の電気半サイクル中に、ＡＤ変換器３０からのディジタル信号の読み取りを複数回行う。同一の電気半サイクル中におけるディジタル信号の読み取りの回数が多いほど、モータ電流の検出精度が高くなる。従って、本実施の形態のように、同一の電気半サイクル中におけるＡＤ変換器３０からのディジタル信号の読み取り回数を２回以上とすることで、安定したモータ制御を実現することができる。
　一般に、プロセッサ３１は、第１の期間中に、ＡＤ変換器３０を起動し、第２の期間中に、ＡＤ変換器３０の処理、すなわちＡＤ変換器３０からのディジタル信号の読み取りを行う。ここで、第２の期間は、ゼロクロス点から次のゼロクロス点までの期間、すなわち、電気半サイクルである。第１の期間は、第２の期間に含まれ、ゼロクロス点および次のゼロクロス点を含まない連続する期間、すなわち、許可期間である。なお、位置センサ信号のエッジはモータ電流のゼロクロス点と同期しているので、第２の期間は、位置センサ信号の変化点であるエッジから次の変化点である次のエッジまでの期間である。また、第１の期間は、第２の期間に含まれ、第２の期間よりも短い期間であり、各変化点を含まない期間である。
　また、第２の期間から第１の期間を除いて得られる第３の期間は、ゼロクロス点から次のゼロクロス点までの期間から当該期間に含まれる許可期間を除いた期間であり、当該期間内に含まれる禁止期間である。本実施の形態では、モータ１２の回転速度が増大するにつれて、第３の期間の長さが減少する。
　次に、本実施の形態の変形例を示す。図１３は、本実施の形態の変形例に係るモータ制御システムの構成を示すブロック図である。図１３では、図１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
　図１３に示すように、本変形例に係るモータ制御システム１は、図１に示す構成に加えて、モータ１２とインバータ１１との間でモータ１２の両端の交流電圧であるモータ電圧を検出する電圧センサ２３と、電圧センサ２３により検出されたモータ電圧の検出値であるアナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換器３５とを備える。
　ＡＤ変換器３５は、ＡＤ変換器３０と同一の機能を有する。プロセッサ３１からの起動信号Ｓ１によりＡＤ変換器３５にＡＤ変換処理を開始させ、ＡＤ変換器３５からの完了信号Ｓ２を受けてプロセッサ３１がＡＤ変換器３５からディジタル信号を読み取る点も同様である。プロセッサ３１は、ＡＤ変換器３０から読み取ったディジタル信号およびＡＤ変換器３５から読み取ったディジタル信号を用いてインバータ１１を駆動する。
　プロセッサ３１は、ＡＤ変換器３５の起動およびＡＤ変換器３５からの読み取りを以下のようにする。すなわち、プロセッサ３１は、許可期間中に、ＡＤ変換器３５を起動し、当該許可期間を含む電気半サイクル中に、ＡＤ変換器３５からディジタル信号を読み取る。ここで、電気半サイクルは、モータ電圧の電気半サイクルであり、モータ電圧のゼロクロス点から次のモータ電圧のゼロクロス点までの期間である。あるいは、電気半サイクルは、位置センサ信号のエッジから次のエッジまでの期間である。また、許可期間は、モータ電圧のゼロクロス点から次のモータ電圧のゼロクロス点までの期間に含まれ、これらのゼロクロス点を含まない連続する期間である。あるいは、許可期間は、位置センサ信号のエッジから次のエッジまでの期間に含まれ、各エッジを含まない連続する期間である。禁止期間は、許可期間と次の許可期間との間の期間である。
　モータ電圧のゼロクロス点でもノイズが発生することが知られているので、モータ電圧のゼロクロス点を含まない連続する期間内で起動されたＡＤ変換器３５により変換されたモータ電圧のディジタル信号を制御に使用することで、ノイズの制御への影響を抑制し、安定したモータ制御を実現することが可能となる。
　また、本変形例においても、モータ１２の回転速度が増大するにつれて、禁止期間の長さである禁止幅は減少する。これにより、高回転数領域における制御性の低下が抑制され、回転速度によらずに安定した制御を実現することができる。
　本変形例のその他の構成、動作および効果は本実施の形態で説明した通りである。
　なお、本変形例において、プロセッサ３１が、許可期間中に、ＡＤ変換器３５を起動し、当該許可期間を含む電気半サイクル中に、ＡＤ変換器３５からディジタル信号を読み取る動作において、本実施の形態のように、電気半サイクルをモータ電流の互いに隣り合うゼロクロス点から定め、許可期間を当該電気半サイクル中の許可期間とすることもできる。この場合は、モータ電圧のディジタル信号へのモータ電流のゼロクロス点で発生するノイズの影響を抑制することができる。
　また、本変形例において、プロセッサ３１が、許可期間中に、ＡＤ変換器３０を起動し、当該許可期間を含む電気半サイクル中に、ＡＤ変換器３０からディジタル信号を読み取る動作において、電気半サイクルをモータ電圧の互いに隣り合うゼロクロス点から定め、許可期間を当該電気半サイクル中の許可期間とすることもできる。この場合は、モータ電流のディジタル信号へのモータ電圧のゼロクロス点で発生するノイズの影響を抑制することができる。
　同様にして、モータ電流をモータ１２に関連する交流信号に置き換えることで、本実施の形態を一般化することができる。
　本実施の形態では、禁止範囲を規定するαを例えば１０°としたが、これに限定されない。ただし、αをあまり大きくすると、禁止範囲内で推定する電流値の個数が多くなり、αをあまり小さくすると、ゼロクロス点で発生するノイズの影響を受ける可能性がある。そこで、αは例えば５°以上かつ１５°以下の範囲から選択するとよい。また、禁止範囲はゼロクロス点に対して非対称でもよい。
　なお、本実施の形態では、モータ１２に位置センサ２１を設け、位置センサ２１からの位置センサ信号に基づいてロータ回転角を算出しているが、位置センサ２１によらずに位置センサ信号を推定してもよい。いわゆるセンサレスモータにおける回転位置の推定については、例えば、特許第５６１９１９５号公報に記載されている。
　複数のスイッチング素子４０のうちの少なくとも１つは、ワイドバンドギャップ半導体を含んでいる。ワイドギャップ半導体は、例えばＧａＮ（窒化ガリウム）、ＳｉＣ（炭化珪素）またはダイヤモンドである。スイッチング素子４０にワイドバンドギャップ半導体を用いることで、スイッチング素子４０の耐電圧性および許容電流密度が高くなるため、スイッチング素子４０の小型化が可能であり、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。また、ワイドバンドギャップ半導体は、耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化も可能になる。
実施の形態２．
　実施の形態１では、モータ制御装置２、インバータ１１およびモータ１２を備えたモータ制御システム１について説明した。本実施の形態では、実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を備えた電気機器について説明する。電気機器としては、特に電気掃除機とハンドドライヤーについて説明する。
　図１４は、電気掃除機６１の構成の一例を示す図である。電気掃除機６１は、延長管６２、吸込口体６３、電動送風機６４、集塵室６５、操作部６６、バッテリー６７およびセンサ６８を備える。電動送風機６４は、実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を備える。電気掃除機６１は、バッテリー６７を電源として電動送風機６４を駆動し、吸込口体６３から吸込みを行い、延長管６２を介して集塵室６５へごみを吸引する。使用の際は操作部６６を持ち、電気掃除機６１を操作する。
　操作部６６は、図示しない電源スイッチおよび加速スイッチを有している。ここで、電源スイッチはバッテリー６７から図示しない主回路および制御回路へ電源供給をするためのスイッチである。また、加速スイッチは、電動送風機６４を低速回転から定常回転まで加速させるためのスイッチである。
　なお、低速回転とは、定常回転数の１／１０以下の回転をいう。例えば定常回転数が１０万ｒｐｍの場合、１万ｒｐｍ以下の回転が低速回転である。
　上記した電源スイッチをオンしバッテリー６７から主回路および制御回路へ電源供給が開始されることでセンサ６８も同時に検出を開始する。
　センサ６８は、電気掃除機６１の動きまたは人の動きを検知する。センサ６８から電気掃除機６１の動きまたは人の動きを検知した信号が電動送風機６４内に入力されたことをトリガーとして、電動送風機６４内の図示しないモータが低速起動される。
　低速起動後に上記した加速スイッチをオンすることでモータは低速回転から定常回転数まで加速する。なお、電源スイッチをオンするより前に加速スイッチをオンしていた場合は、電源スイッチをオンすることで起動から定常回転数まで加速されて通常動作となる。
　また、定常回転数で回転している状態から加速スイッチのみをオフした場合、モータは停止せずに低速回転で運転し続ける。モータが低速回転で運転し続けることで、掃除の合間の移動で、蓄積された塵埃が集塵室６５から延長管６２を伝って排出される可能性を抑制することができる。
　センサ６８は、電気掃除機６１の動きを検知するジャイロセンサまたは人の動きを検知する人感センサである。どちらを用いて起動する場合でも定常回転数までの到達時間を短縮することが可能となる。この際、電気掃除機６１に実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を適用することで、モータ電流またはモータ電圧であるアナログ信号の検出精度が向上するため、より高速な応答においても制御の安定化が可能となる。
　モータが回転する際に発生するトルクＴは、次式のように、トルク定数Ｋｔとモータ電流Ｉａとの積により決定される。
　Ｔ＝Ｋｔ×Ｉａ
　このように、トルクＴはモータ電流Ｉａに比例するため、加速時間をより短くするためにはより大きなトルクＴを発生させる必要があり、モータ電流Ｉａもより大きくする必要がある。より大きなモータ電流Ｉａを流すことで、消費電力がより大きくなり、加速時間がより短くなることのメリットが低減し、またバッテリー６７を含む部品の信頼性を損ねる。
　このような問題を解決するため、加速レートをコントロールすることが一般的である。例えばモータが通常回転数に至るまでの加速時間を延長させることで、加速時間の延長と部品の信頼性を向上させることができる。この際、電気掃除機６１に実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を適用することで、モータ電流またはモータ電圧であるアナログ信号の検出精度が向上するため、加速時間をコントロールするときに、モータの回転速度の振動を抑制することが可能となる。
　さらに、起動時に流れる電流を抑えることで、部品の発熱量を抑えることができることから、部品の信頼性も向上する。
　また、加速を緩やかにすることで回転数が緩やかに上昇する形となるので、急加速による振動を抑えることができる。振動を抑えることで人体への不快感および周辺装置への影響を抑えることが可能となる。また、振動を抑えることで、機器から発生する音も抑制することが可能である。
　なお、上記のような方法により静止状態から起動する場合は、起動時により大きな力が必要となるため、より多くの電流が必要となる。よって電流のピークを抑えるためには、この起動時の加速度を小さくコントロールすることがより効果的である。電気掃除機６１に実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を適用することで、モータ電流またはモータ電圧であるアナログ信号の検出精度が向上するため、加速度を細かくコントロールすることができる。
　また、これらの加速方法は、使用者が切り替えることができるように切り替えスイッチを設け、使用者が設定できるようにしてもよい。
　ここで、ジャイロセンサを用いた場合の動作について説明する。まず、手動で電源スイッチをオンすることにより、ジャイロセンサが電気掃除機６１の動きを検知した信号を出力開始する。ジャイロセンサから電気掃除機６１の動きを検知した信号が出力されたときに低速回転が開始される。手動により加速スイッチをオンすることにより低速回転から定常回転数まで回転数が加速される。掃除が一部完了し、次の掃除場所へ移動する際は、手動により加速スイッチをオフすることにより低速回転が再開される。再度掃除する場合は、手動で加速スイッチをオンすることにより定常回転数まで加速され、掃除終了する場合は、手動により電源スイッチをオフすることで回転が停止される。
　ジャイロセンサは、電気掃除機６１に取り付けられることで、電気掃除機６１の使用の際に生ずる電気掃除機６１の動きを検知する。電気掃除機６１は使用直前に必ず本体が動く。そこで、電気掃除機６１にジャイロセンサを取り付けることで、電気掃除機６１の動きを検知して電気掃除機６１を予め起動することができる。この際、電気掃除機６１に実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を適用することで、モータ電流またはモータ電圧であるアナログ信号の検出精度が向上するため、より早く定常回転数まで加速することができる。
　図１５は、ハンドドライヤー７０の構成の一例を示す図である。ハンドドライヤー７０は、ケーシング７１、手検知センサ７２、水受け部７３、ドレン容器７４、カバー７６、センサ７７、および吸気口７８を備える。ここで、センサ７７は、ジャイロセンサおよび人感センサのいずれかである。ハンドドライヤー７０では、ケーシング７１内に図示しない電動送風機を有する。電動送風機は、実施の形態１のモータ制御システム１を有する。ハンドドライヤー７０では、水受け部７３の上部にある手挿入部７９に手を挿入することで電動送風機による送風で水を吹き飛ばし、水受け部７３からドレン容器７４へと水を溜めこむ構造となっている。
　センサ７７が人感センサである場合の動作を説明する。まず、センサ７７により、周囲に人が来たことが検知されてハンドドライヤー７０が低速で起動する。人が手を乾かすためにハンドドライヤー７０に手をかざしたところで定常回転数まで加速される。乾かしが終わり、手挿入部７９から手が外に出たところで低速運転が再開される。低速運転中に次の人の手が検出されると回転数は再度定常回転数まで加速される。周囲の人を検知しなければ運転停止状態が維持される。
　センサ７７は、例えば赤外線、超音波、または可視光を検知するセンサである。この他に、温度センサまたはカメラ認識で人を検知するセンサを用いてもよい。
　人感センサをハンドドライヤー７０に取り付けることで、使用者がハンドドライヤー７０に近づいたことを検知してハンドドライヤー７０を予め起動することができる。この際、ハンドドライヤー７０に実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を適用することで、モータ電流またはモータ電圧であるアナログ信号の検出精度が向上するため、より早く定常回転数まで加速することができる。
　また、電気掃除機６１およびハンドドライヤー７０に共通して、一般的にモータは起動時に大きな電流が流れることから、起動回数が増加するに伴ってバッテリーおよび使用素子の信頼性が低下する。よって、モータを停止させることなく低速で回転させ続けることで起動回数を低減することが望まれる。電気掃除機６１またはハンドドライヤー７０に実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を適用することで、モータ電流またはモータ電圧であるアナログ信号の検出精度が向上するため、安定した低速回転を実現することができ、信頼性を向上させることが可能となる。
　さらに、低速起動から定常回転数までの到達時間が大幅に短くなることから、回転数を細目に低速回転まで落とすことで消費電力を削減することも可能となる。このとき、実施の形態１に記載されたモータ制御システム１によれば、モータ電流またはモータ電圧であるアナログ信号の検出精度が向上するため、モータの回転速度の振動を抑制でき、無駄な消費電力を削減することが可能となる。
　一般に、電気掃除機６１では、操作部６６のスイッチをオンすることで、起動から定常回転数まで到達するが、予め低速運転させておくモードを設けることで、操作部６６のスイッチをオンして実際に使用するときまでの時間を大幅に低減することが可能となる。このとき、実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を用いることで、モータ電流またはモータ電圧であるアナログ信号の検出精度が向上するため、モータの回転速度の振動を抑制でき、無駄な消費電力を削減することが可能となる。
　例えば、電源供給開始から２０００ｒｐｍまで回転させる時間が１ｓであり、２０００ｒｐｍから定常回転数である１０万ｒｐｍまで回転させる時間が０．４ｓであるとすると、起動から定常回転数に到達するまでに１．４ｓ必要となる。よって時間がかかる起動を予め行っておくことで、実際に使用する際はスイッチオンから定常回転数までわずか０．４ｓで実現することが可能となる。このとき、実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を用いることで、モータ電流またはモータ電圧であるアナログ信号の検出精度が向上するため、より短い起動時間を実現することが可能となる。
　また、入力電流の急峻な立ち上がりが発生する起動時においては、加速レートを低めに設定し急峻な立ち上がりを抑制することで、バッテリーの信頼性を向上させることが可能となる。このとき、実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を用いることで、モータ電流またはモータ電圧であるアナログ信号の検出精度が向上するため、急峻な立ち上がりが懸念される起動時においても迅速な電流遮断を実現することが可能となる。
　また、低速運転までの加速レートを下げることにより起動時のモータへ流れる電流も小さくなることから半導体素子の発熱を抑制することで部品の発熱を抑えることができ、部品の信頼性の向上につながる。このとき、実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を用いることで、モータ電流またはモータ電圧であるアナログ信号の検出精度が向上するため、低い加速レート時の振動を抑制することが可能となる。
　半導体素子の発熱除去は、通常であれば熱伝導の良い放熱フィンを素子表面に取り付けるか、あるいは表面実装素子を使用して実装基板へ熱を分散させる方法がとられる。また、放熱用のファンを設けて半導体素子に風を当てて冷やすか、あるいは水冷で冷却する方法もあるが、冷却にかかるコストおよび設置体積の増加から、これらの方法は小型の装置には適さない。しかしながら、本実施の形態で説明した電動送風機を備えた電気機器であれば、電動送風機が発生させる風の通り道にこれらの発熱素子を配置することで追加部品を備えることなく、現状の構成で熱を逃がすことが可能となる。
　また、追加部品が必要ないことからコストの増加を抑えることが可能となること、および追加部品を備える分のスペースも必要なくなることから更なる小型化を達成することが可能となる。さらに、小型化が可能な分のスペースをバッテリーに割り当てることで運転時間を延長させることも可能となる。このとき、実施の形態１に記載されたモータ制御システム１を用いることで、モータ電流またはモータ電圧であるアナログ信号の検出精度が向上するため、運転に不必要な無駄な電力を消費することが少なくなり、より運転時間を延長させることが可能となる。
　なお、本実施の形態では、電気掃除機６１およびハンドドライヤー７０について説明したが、実施の形態１のモータ制御システム１は、モータが搭載された電気機器一般に適用することができる。モータが搭載された電気機器は、例えば、焼却炉、粉砕機、乾燥機、集塵機、印刷機械、クリーニング機械、製菓機械、製茶機械、木工機械、プラスチック押出機、ダンボール機械、包装機械、熱風発生機、またはＯＡ機器のような電動送風機を備えた機器である。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　モータ制御システム、２　モータ制御装置、３　ステータ、４　ロータ、５　巻線、６　永久磁石、１０　電源、１１　インバータ、１２　モータ、２０　電流センサ、２１　位置センサ、２３　電圧センサ、２５，５１　制御回路、３０，３５　アナログディジタル変換器、３１　プロセッサ、３２　駆動信号生成部、３３　三角波キャリア生成部、３４　メモリ、４０　スイッチング素子、５２　比較器、５３　ＤＡ変換器、５５　回転速度検出部、５６　禁止幅算出部、５７　禁止期間設定部、６１　電気掃除機、６２　延長管、６３　吸込口体、６４　電動送風機、６５　集塵室、６６　操作部、６７　バッテリー、６８，７７　センサ、７０　ハンドドライヤー、７１　ケーシング、７２　手検知センサ、７３　水受け部、７４　ドレン容器、７６　カバー、７８　吸気口。

Claims (13)

  1. 　インバータにより駆動されるモータに用いられるモータ制御装置であって、
    　前記モータの位置を検出する位置検出手段と、
    　前記モータに流れる交流電流の検出値であるアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換器と、
    　前記アナログディジタル変換器の出力信号を用いて前記インバータを駆動する制御回路と、
    　を備え、
    　前記制御回路は、第１の期間中に、前記アナログディジタル変換器を起動し、第２の期間中に、前記アナログディジタル変換器の処理を行い、
    　前記第２の期間は、前記位置検出手段の出力信号の変化点から次の変化点までの期間であり、
    　前記第１の期間は、前記各変化点を含まない、前記第２の期間より短い期間であり、
    　前記モータの回転速度が増大するにつれて、前記第２の期間から前記第１の期間を除いて得られる第３の期間の長さが減少するモータ制御装置。
  2. 　前記モータの回転速度が増大するにつれて、前記第３の期間の長さが連続的に減少する請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 　前記モータの回転速度が増大するにつれて、前記第３の期間の長さが段階的に減少する請求項１に記載のモータ制御装置。
  4. 　前記第３の期間の長さは、前記モータの回転速度が下限値から第１の値までは一定であり、前記第１の値から前記第１の値よりも大きい第２の値までは連続的に減少し、前記第２の値から上限値までは一定である請求項１に記載のモータ制御装置。
  5. 　前記各変化点は、前記出力信号のエッジである請求項１に記載のモータ制御装置。
  6. 　前記制御回路は、三角波キャリアを生成する三角波キャリア生成部を有し、
    　前記制御回路が前記アナログディジタル変換器を起動するタイミングは、前記三角波キャリアの山点または谷点のタイミングであり、
    　前記制御回路が前記アナログディジタル変換器の処理を行うタイミングは、前記三角波キャリアの山点または谷点のタイミングである請求項１に記載のモータ制御装置。
  7. 　前記制御回路は、前記第２の期間中に、前記アナログディジタル変換器の処理を複数回行う請求項１に記載のモータ制御装置。
  8. 　前記モータは、環状のステータと、前記ステータの内側に配置され、複数個の永久磁石を有するロータとを備える請求項１に記載のモータ制御装置。
  9. 　前記インバータは、複数個のスイッチング素子を有し、
    　前記複数個のスイッチング素子のうちの少なくとも１つは、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成される請求項１に記載のモータ制御装置。
  10. 　前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウムまたはダイヤモンドである請求項９に記載のモータ制御装置。
  11. 　請求項１から１０のいずれか１項に記載のモータ制御装置と前記インバータと前記モータとを備える電気掃除機。
  12. 　請求項１から１０のいずれか１項に記載のモータ制御装置と前記インバータと前記モータとを備えるハンドドライヤー。
  13. 　インバータにより駆動されるモータに用いられるモータ制御装置であって、
    　前記モータの位置を検出する位置検出手段と、
    　前記モータの交流電圧の検出値であるアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換器と、
    　前記アナログディジタル変換器の出力信号を用いて前記インバータを駆動する制御回路と、
    　を備え、
    　前記制御回路は、第１の期間中に、前記アナログディジタル変換器を起動し、第２の期間中に、前記アナログディジタル変換器の処理を行い、
    　前記第２の期間は、前記位置検出手段の出力信号の変化点から次の変化点までの期間であり、
    　前記第１の期間は、前記各変化点を含まない、前記第２の期間より短い期間であり、
    　前記モータの回転速度が増大するにつれて、前記第２の期間から前記第１の期間を除いて得られる第３の期間の長さが減少するモータ制御装置。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107681929B (zh) * 2017-10-30 2023-11-28 广东美的制冷设备有限公司 电机控制系统、变频空调器
DE112018008037T5 (de) * 2018-09-28 2021-06-10 Mitsubishi Electric Corporation Energie-umwandlungseinrichtung
CN112294185B (zh) * 2019-07-31 2024-03-15 苏州市春菊电器有限公司 一种吸尘器的地刷负载电流及电机转速双检测电路及方法
KR102244842B1 (ko) * 2019-09-03 2021-04-26 엘지전자 주식회사 모터 구동 장치 및 이를 구비하는 청소기
US11552582B2 (en) * 2020-06-15 2023-01-10 Woodward, Inc. Setpoint identification on retrofit electric actuation
CN115104947A (zh) * 2021-03-17 2022-09-27 达利通香港有限公司 地板材质识别装置以及具有该地板材质识别装置的吸头和吸尘器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS589592A (ja) * 1981-07-09 1983-01-19 Secoh Giken Inc 直流電動機のトルクリプル除去装置
JP2007206018A (ja) * 2006-02-06 2007-08-16 Hitachi Ltd 回転角検出装置とその異常検出装置及び電動パワーステアリング装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05152960A (ja) 1991-11-28 1993-06-18 Mitsubishi Electric Corp Ａｄ変換器
JP4661590B2 (ja) * 2005-12-27 2011-03-30 パナソニック株式会社 洗濯乾燥機のモータ駆動装置
JP2008092387A (ja) * 2006-10-04 2008-04-17 Nagasaki Univ アナログ・デジタル変換回路、タイミング信号発生回路および制御装置
CN102082546B (zh) * 2009-11-27 2013-02-27 台达电子工业股份有限公司 变频器的脉冲宽度调制死区补偿装置及其方法
JP5504878B2 (ja) * 2009-12-24 2014-05-28 株式会社デンソー 車両用発電機
GB201006394D0 (en) 2010-04-16 2010-06-02 Dyson Technology Ltd Controller for a brushless motor
CN107257214B (zh) 2010-10-05 2020-05-05 戴森技术有限公司 电机的控制
JP6273459B2 (ja) * 2013-09-17 2018-02-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電流検出装置
JP2015130458A (ja) * 2014-01-09 2015-07-16 株式会社島津製作所 駆動制御回路及びこれを備えた分析装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS589592A (ja) * 1981-07-09 1983-01-19 Secoh Giken Inc 直流電動機のトルクリプル除去装置
JP2007206018A (ja) * 2006-02-06 2007-08-16 Hitachi Ltd 回転角検出装置とその異常検出装置及び電動パワーステアリング装置

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