(57)【要約】  本発明は、３相の駆動コイルを有するモータを駆動するモータ電流位相検出装置であって、駆動コイルに駆動電圧および駆動電流を供給する通電器と、通電器から流れるコモン電流波形を検出する電流検出器と、可動子の位置を検出する位置検出器と、第１ＰＷＭ信号を生成する波形生成器と、第１ＰＷＭ信号に基づいて第２ＰＷＭ信号を生成する波形調整器と、駆動コイルに流れる駆動電流の位相を検出する電流位相検出器と、を備えている。そして、波形調整器は第１ＰＷＭ信号により決まる駆動コイル間の相対電圧値を維持しながら、電流位相検出器を動作させる第２ＰＷＭ信号を生成し、電流位相検出器は第２ＰＷＭ信号に基づいてコモン電流波形に含まれる駆動コイルの電流波高値を検出して駆動コイルの駆動電流の位相を検出する。
2012035719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子と３相の駆動コイルを有するモータを駆動するモータ電流位相検出装置であって、
前記駆動コイルに駆動電圧および駆動電流を供給する通電器と、
前記通電器から流れるコモン電流波形を検出する電流検出器と、
前記可動子の位置を検出する位置検出器と、
第１ＰＷＭ信号を生成する波形生成器と、
前記第１ＰＷＭ信号に基づいて第２ＰＷＭ信号を生成する波形調整器と、
前記駆動コイルに流れる前記駆動電流の位相を検出する電流位相検出器と、を備え、
前記波形調整器は前記第１ＰＷＭ信号により決まる前記駆動コイル間の相対電圧値を維持しながら、前記電流位相検出器を動作させる第２ＰＷＭ信号を生成し、前記電流位相検出器は前記第２ＰＷＭ信号に基づいて前記コモン電流波形に含まれる前記駆動コイルの電流波高値を検出して前記駆動コイルの前記駆動電流の位相を検出するモータ電流位相検出装置。
【請求項２】
前記第２ＰＷＭ信号は、前記第１ＰＷＭ信号に基づいて、パルス幅および発生タイミングを調整して生成される請求項１記載のモータ電流位相検出装置。
【請求項３】
可動子と３相の駆動コイルを有するモータと、
請求項１または請求項２のいずれか１項記載のモータ電流位相検出装置とを備えたモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空調機器、燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機ならびに複写機、プリンタなどの情報機器に使用されるブラシレスＤＣモータなどを駆動する際のコイル電流の位相検出装置およびそれを用いたモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスＤＣモータ（以下、「モータ」と記す）の駆動方式としては、モータの駆動コイルに供給する駆動電圧を矩形波波形で駆動する矩形波駆動方式が広く採用されてきた。【０００３】
しかし、近年、モータをより低トルクリップル、低振動および低騒音で駆動することへの要求が高まってきている。この要求に対応する駆動技術として、モータの駆動コイルに供給する駆動電圧を、略正弦波波形で駆動する正弦波駆動方式が一般的になりつつある。【０００４】
正弦波駆動方式でモータを駆動する従来技術としては、まず、モータの回転位置に応じてメモリーに記憶された正弦波状の波形データを順次読み出す。読み出した波形データをパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）する。そして、モータの駆動コイルに電力を供給する通電器を構成する各スイッチング素子をＰＷＭで制御して、モータを正弦波駆動している（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
以下に、従来技術のモータ駆動装置について、図７を用いて説明する。【０００６】
図７は、従来のモータ駆動装置の回路構成図である。【０００７】
図７に示すように、モータ駆動装置１００は、少なくともモータと、直流電源１４１と、通電器１５０と、波形生成器１８０と位置検出器１９０とから構成されている。モータは、可動子１２１および３相の駆動コイル１０１、１０３、１０５を有している。通電器１５０は、複数のスイッチング素子で構成されている。そして、モータの駆動コイル１０１、１０３、１０５には、直流電源１４１から、複数のスイッチング素子で構成される通電器１５０を介して、駆動電圧および駆動電流が供給される。波形生成器１８０は、通電器１５０の各スイッチング素子のオンまたはオフを制御する信号を生成する。位置検出素子１３１および位置検出器１９０は、モータの可動子１２１の位置情報を検出する。【０００８】
以下に、従来技術におけるモータ駆動装置１００の回路動作について、具体的に説明する。【０００９】
まず、モータの可動子１２１の位置情報を、例えばホール素子などからなる複数個の位置検出素子１３１および位置検出器１９０により検出する。検出された、可動子１２１の位置情報Ｈｕは、位置検出器１９０から出力され、波形生成器１８０に入力される。波形生成器１８０は、可動子１２１の位置情報Ｈｕに合わせて、各駆動コイル間の電圧差が略正弦波となるように予め設定されたＰＷＭ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０、ＵＬ０、ＶＬ０およびＷＬ０を、通電器１５０に出力する。【００１０】
そして、通電器１５０内のスイッチング素子１５１、１５２、１５３、１５４、１５５および１５６は、波形生成器１８０から出力されたＰＷＭ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０、ＵＬ０、ＶＬ０およびＷＬ０によりオン、オフを制御される。これにより、直流電源１４１から駆動コイル１０１、１０３、１０５に、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗおよび駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが供給される。このとき、通電器１５０から直流電源１４１に流れるコモン電流Ｉｄｃは、例えば抵抗などからなる電流検出器１６１によって検出される。なお、電流検出器１６１で検出されたコモン電流Ｉｄｃは、例えばコモン電流Ｉｄｃが過度に増加した場合、通電器１５０の全てのスイッチング素子をオフさせる信号を波形生成器１８０が出力（図示しない）して指示し、モータを制御する場合に用いられる。【００１１】
しかし、従来技術によるモータ駆動装置１００は、以下に示すように、モータを高効率で駆動できないという課題がある。【００１２】
つまり、モータを高効率で駆動するには、モータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相と、モータの駆動コイルに誘起される誘起電圧の位相とを、一致させることが必要である。このとき、モータの駆動コイルに流れる駆動電流は、駆動コイルに印加される駆動電圧から誘起電圧を差し引いた電圧を、駆動コイルのインピーダンスで除した値となる。そのため、モータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相は、モータの可動子１２１に対して、モータの回転速度、駆動電圧および駆動電流の大きさなどにより常に変化する。【００１３】
しかし、従来のモータ駆動装置１００は、モータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相の情報を得る構成がない。そこで、モータの可動子１２１の位置に対する駆動電圧波形を一義的に決めている。そのため、常に変化するモータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相と、モータの駆動コイルに誘起される誘起電圧の位相とを一致させて、モータを高効率で駆動できないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第３２３２４６７号公報
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、駆動コイルを有するモータを駆動するモータ電流位相検出装置であって、駆動コイルに駆動電圧および駆動電流を供給する通電器と、通電器から流れるコモン電流波形を検出する電流検出器と、可動子の位置を検出する位置検出器と、第１ＰＷＭ信号を生成する波形生成器と、第１ＰＷＭ信号に基づいて第２ＰＷＭ信号を生成する波形調整器と、駆動コイルに流れる駆動電流の位相を検出する電流位相検出器と、を備えている。そして、波形調整器は第１ＰＷＭ信号により決まる駆動コイル間の相対電圧値を維持しながら、電流位相検出器を動作させる第２ＰＷＭ信号を生成し、電流位相検出器は第２ＰＷＭ信号に基づいてコモン電流波形に含まれる駆動コイルの電流波高値を検出して駆動コイルの駆動電流の位相を検出する。
【００１６】
これにより、モータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相を簡単な構成で検出できる。その結果、モータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相と、モータの駆動コイルに誘起される誘起電圧の位相とを一致させて、高効率でモータを駆動できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態におけるモータ電流位相検出装置を含むモータ駆動装置の構成図である。
【図２】図２は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の波形生成器で生成される各波形を説明する図である。
【図３】図３は、同実施の形態におけるモータの駆動コイルに流れる駆動電流と駆動電圧およびコモン電流波形の関係を示す図である。
【図４】図４は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の駆動電圧とコモン電流波形および位相情報の関係を示す図である。
【図５】図５は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の第１ＰＷＭ信号と波形調整器で調整した第２ＰＷＭ信号との関係を説明する図である。
【図６】図６は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の波形調整器で調整した後の、モータの駆動電圧とコモン電流波形および位相情報の関係を示す図である。
【図７】図７は、従来のモータ駆動装置の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態のモータ電流位相検出装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるモータ電流位相検出装置を含むモータ駆動装置の構成図である。
【００２０】
図１に示すように、モータ駆動装置は、少なくともモータと、モータ電流位相検出装置１０から構成されている。モータ電流位相検出装置１０は、少なくとも直流電源４１と、通電器５０と、電流位相検出器６０、波形調整器７０と、波形生成器８０と、位置検出器９０とから構成されている。モータは、可動子２１およびＵ相、Ｖ相とＷ相からなる３相の駆動コイル１、３、５を有している。通電器５０は、複数のスイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５、５６で構成されている。そして、モータの駆動コイル１、３、５には、直流電源４１から、複数のスイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５、５６で構成される通電器５０を介して、駆動電圧および駆動電流が供給される。波形生成器８０は、波形調整器７０に入力し、通電器５０のスイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５、５６のオンまたはオフを制御する元となる第１ＰＷＭ信号を生成する。波形調整器７０は、波形生成器８０から入力された第１ＰＷＭ信号に基づいて、パルス幅および発生タイミングを調整して第２ＰＷＭ信号を生成し、通電器５０のスイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５、５６のオンまたはオフを制御する。位置検出素子３１および位置検出器９０は、モータの可動子２１の位置情報Ｈｕを検出し、波形生成器８０に出力する。
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態におけるモータ電流位相検出装置を含むモータ駆動装置の回路構成について、具体的に説明する。
【００２２】
まず、モータの可動子２１の位置を、例えばホール素子などからなる複数個の位置検出素子３１で検出する。検出された、可動子２１の位置は、位置検出素子３１から位置検出器９０に出力され、位置情報Ｈｕとして波形生成器８０に入力される。波形生成器８０は、可動子２１の位置情報Ｈｕに合わせて、各駆動コイル間の電圧差が略正弦波（正弦波を含む）となるように予め設定された第１ＰＷＭ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０、ＵＬ０、ＶＬ０およびＷＬ０を、波形調整器７０に出力する。
【００２３】
つぎに、波形調整器７０は、波形生成器８０から入力された第１ＰＷＭ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０、ＵＬ０、ＶＬ０およびＷＬ０を、各駆動コイル間（Ｕ相−Ｖ相、Ｖ相−Ｗ相、Ｗ相−Ｕ相）の相対電圧値を維持しながら、第１ＰＷＭ信号のパルス幅および発生タイミングを調整して第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬを出力する。そして、波形調整器７０で調整された第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬは、通電器５０および電流位相検出器６０に出力される。
【００２４】
つぎに、通電器５０内のスイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５および５６は、波形調整器７０から出力された第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬによりオン、オフを制御される。これにより、直流電源４１から通電器５０を介して駆動コイル１、３、５に、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗおよび駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗがそれぞれ供給される。このとき、通電器５０から直流電源４１に流れるコモン電流Ｉｄｃは、例えば抵抗などからなる電流検出器６１によって検出される。そして、検出されたコモン電流Ｉｄｃは、コモン電流波形Ｒｄｃとして、電流位相検出器６０に入力される。
【００２５】
つぎに、電流位相検出器６０は、電流検出器６１から入力されたコモン電流波形Ｒｄｃと、波形調整器７０から入力された第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬとから、駆動コイル１、３、５に流れる駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位相を検出する。そして、電流位相検出器６０は、検出した駆動コイル１、３、５の駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位相情報ＰＤを、波形生成器８０に出力する。
【００２６】
つぎに、波形生成器８０は、電流位相検出器６０から入力された位相情報ＰＤと、位置検出器９０から入力された位置情報Ｈｕに基づいて、第１ＰＷＭ信号を制御する。そして、第１ＰＷＭ信号を波形調整器７０で調整した第２ＰＷＭ信号によりモータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相と、モータの駆動コイルに誘起される誘起電圧の位相とを一致させてモータを駆動する。
【００２７】
以上で説明したように、本発明の実施の形態のモータ電流位相検出装置を含むモータ駆動装置が構成される。
【００２８】
以下に、上記のように構成されたモータ電流位相検出装置の動作について、図２から図６を用いて説明する。
【００２９】
図２は、本発明の実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の波形生成器で生成される各波形を説明する図である。
【００３０】
つまり、図２は、位置検出器９０で検出されるモータの可動子２１の位置情報Ｈｕと、波形生成器８０が出力する第１ＰＷＭ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０、ＵＬ０、ＶＬ０およびＷＬ０との関係を示している。
【００３１】
図２に示すように、Ｕ電圧、Ｖ電圧、Ｗ電圧の波形は、第１ＰＷＭ信号を生成する元となる電圧の波形情報である。このとき、Ｕ電圧、Ｖ電圧およびＷ電圧の各相間（Ｕ相−Ｖ相、Ｖ相−Ｗ相、Ｗ相−Ｕ相）の電圧差は、例えば図２のＵ−Ｖ間電圧の波形で示すように、略正弦波形状（正弦波を含む）となる。同様に、図２には示していないが、Ｖ−Ｗ間電圧、Ｗ−Ｕ間電圧も、それぞれ略正弦波形状（正弦波を含む）となる。このとき、第１ＰＷＭ信号は、Ｕ電圧、Ｖ電圧、Ｗ電圧の波形情報から、例えば三角波比較などにより生成される。
【００３２】
以下に、本発明の実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の位相検出について、図３と図４を用いて説明する。
【００３３】
図３は、同実施の形態におけるモータの駆動コイル流れる駆動電流と駆動電圧およびコモン電流波形との関係を示す図である。
【００３４】
なお、以降では、第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号のパルス波形がＨｉｇｈの場合はスイッチング素子がオンされ、パルス波形がＬｏｗの場合はスイッチング素子がオフされるとし説明する。
【００３５】
つまり、図３は、モータの駆動コイル１、３、５の駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと、コモン電流波形Ｒｄｃ、および駆動コイル１、３、５の駆動電流Ｉｕ、ＩｖＩｗとの関係を示している。このとき、モータの駆動コイル１、３、５に印加される駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、第２ＰＷＭ信号により通電器５０のスイッチング素子の制御により出力されている。具体的には、通電器５０の上側のスイッチング素子５１、５３、５５を制御する第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨがオンの場合は、モータの駆動コイル１、３、５の駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗはＨｉｇｈとなる。一方、通電器５０の下側のスイッチング素子５２、５４、５６を制御する第２ＰＷＭ信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬがオンの場合は、モータの駆動コイル１、３、５の駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗはＬｏｗとなる。
【００３６】
そして、モータの駆動コイル１、３、５の駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが、図３に示すような波形の場合、コモン電流波形Ｒｄｃは、図３に示すような駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形情報を含む波形で検出される。このとき、駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのマイナス側の波形は、ゼロレベルで折り返した波形で、かつそれぞれの波形が重畳した波形でコモン電流波形Ｒｄｃとして検出される。
【００３７】
そこで、以下に、駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形情報を含むコモン電流波形Ｒｄｃについて、さらに、図４を用いて説明する。
【００３８】
図４は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の駆動電圧とコモン電流波形および位相情報の関係を示す図である。なお、図４は、図３に示すＢ部を模式的に拡大した図で示している。
【００３９】
つまり、図４に示すように、区間ａでは、通電器５０のＶ相のみの上側のスイッチング素子５３がオンし、他の上側のスイッチング素子５１、５５はオフしているので、コモン電流波形Ｒｄｃには、ＲｄｃＡとして、Ｖ相の駆動コイル３に流れる駆動電流Ｉｖの電流波高値が検出される。このとき、通電器５０のＶ相の下側のスイッチング素子５４がオフし、他の下側のスイッチング素子５２、５６はオンしている。
【００４０】
また、区間ｂでは、通電器５０のＷ相のみの下側のスイッチング素子５６がオンし、他の下側のスイッチング素子５２、５４はオフしているので、コモン電流波形Ｒｄｃには、ＲｄｃＢとして、Ｗ相の駆動コイル５に流れる駆動電流Ｉｗの電流波高値がプラスとマイナスを反転した波形で検出される。これは、駆動電流Ｉｗの流れる方向が図中の矢印と反対であるためである。このとき、通電器５０のＷ相の上側のスイッチング素子５５がオフし、他の上側のスイッチング素子５１、５３はオンしている。
【００４１】
したがって、コモン電流波形Ｒｄｃには、Ｖ相とＷ相の２つの相の駆動電流Ｉｖ、Ｉｗの情報が電流波高値として含まれていることが分かる。
【００４２】
ここで、３相の駆動コイルを有するモータでは、３相の駆動コイル１、３、５を流れる駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの合計はゼロである。そのため、上記のように、例えばＶ相とＷ相の２つの相の駆動電流の情報が得られれば、残りの１相であるＵ相の駆動電流を容易に推定することができる。
【００４３】
したがって、電流検出器６１で検出されたコモン電流波形Ｒｄｃを用いることにより、電流位相検出器６０で、駆動コイルの駆動電流の位相情報ＰＤを生成できる。
【００４４】
そこで、以下に、電流位相検出器６０で生成される、駆動コイルの駆動電流の位相情報ＰＤについて、具体的に説明する。
【００４５】
まず、電流位相検出器６０は、波形調整器７０から出力される第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを用いて、例えば図４の区間ａか、区間ｂかを検知する。このとき、例えば、区間ａや区間ｂに対応するコモン電流波形Ｒｄｃの電流波高値から、ＲｄｃＡ、ＲｄｃＢの大きさ情報を得る。
【００４６】
そして、図４に示すように、駆動コイル３の駆動電流Ｉｖの電流波高値であるＲｄｃＡと、駆動コイル５の駆動電流Ｉｗの電流波高値であるＲｄｃＢとの大きさの関係が反転した位置により、図３のＢ部で示すように残りの相（この場合、Ｕ相）の駆動電流Ｉｕのプラスとマイナスが反転した位置を検出できる。これにより、駆動電流の位相情報を、コモン電流波形Ｒｄｃの電流波高値から得ることができる。
【００４７】
以下に、波形生成器８０の第１ＰＷＭ信号に基づいて、パルス幅および発生タイミングを調整して第２ＰＷＭ信号を生成する波形調整器７０について、図５と図６を用いて説明する。
【００４８】
図５は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の第１ＰＷＭ信号と波形調整器で調整した第２ＰＷＭ信号との関係を説明する図である。なお、図５の上半分に示す第１ＰＷＭ信号は、図２に示す第１ＰＷＭ信号のＡ部を模式的に拡大した図で示している。
【００４９】
このとき、図２に示すように、Ａ部では、波形生成器８０から出力される第１ＰＷＭ信号ＵＨ０、ＷＨ０のパルス幅は比較的狭くなっている。
【００５０】
しかし、コモン電流波形Ｒｄｃの大きさ情報を検出する場合、第１ＰＷＭ信号のパルス幅は広い方が好ましい。その理由は、第１ＰＷＭ信号のゼロレベル近傍では、第１ＰＷＭ信号のパルス幅が狭くなるため、コモン電流波形Ｒｄｃの電流波高値の変化を通常のタイミングで検出できない場合が発生する。さらに、例えばＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などで構成される通電器５０のスイッチング素子の応答が追いつかず、コモン電流波形Ｒｄｃが出力されない場合が発生するためである。
【００５１】
そこで、波形調整器７０は、波形生成器８０から入力されるパルス幅が狭い区間の第１ＰＷＭ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０、ＵＬ０、ＶＬ０、ＷＬ０のパルス幅および発生タイミングを調整する。具体的には、図５の下半分の第２ＰＷＭ信号に示すように、パルス幅の拡大や、時間をずらすことによりパルスの発生タイミングを調整する。このとき、波形調整器７０は、各駆動コイル間の相対電圧値を維持しながら、パルス幅およびパルスの発生タイミングを調整する。つまり、波形生成器８０から入力される第１ＰＷＭ信号において、例えばパルス幅が狭い部分を、必要に応じて広げることにより調整した第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを出力する。
【００５２】
以下に、波形調整器７０で調整した後の第２ＰＷＭ信号により通電器５０から出力された駆動電圧を用いて、位相情報を検出する方法について、図５を参照しながら図６を用いて説明する。
【００５３】
図６は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の波形調整器で調整した後の、モータの駆動電圧とコモン電流波形および位相情報の関係を示す図である。なお、図６は、図５に示すＣ部を模式的に拡大した図で示している。
【００５４】
図６に示すように、波形調整器７０は、第１ＰＷＭ信号ＵＨ０のパルス幅を広げて、第２ＰＷＭ信号ＵＨを出力する。このとき、第１ＰＷＭ信号ＵＨ０のパルス幅の拡大により、Ｕ相の駆動コイル１の駆動電圧Ｖｕの平均電圧がアップする（高くなる）。そこで、各駆動コイル間の相対電圧値を維持するために、波形調整器７０は、Ｖ相の駆動コイル３の駆動電圧Ｖｖのパルス幅を同様に広げるように第２ＰＷＭ信号を調整する。さらに、Ｗ相の駆動コイル５の駆動電圧Ｖｗも同様に平均電圧をアップするために、Ｈｉｇｈとなる区間を設けるように第２ＰＷＭ信号を発生させて調整する。このとき、Ｗ相の駆動電圧ＶｗをＨｉｇｈとする区間は、Ｖ相の駆動電圧ＶｖとＵ相の駆動電圧Ｖｕの発生させる区間と時間的なタイミングをずらせて、電流位相検出器６０がコモン電流波形Ｒｄｃを検出する区間以外のところに発生させる。その理由は、例えばＵ相の第２ＰＷＭ信号のパルス幅を広くすると、同時にＷ相にも第２ＰＷＭ信号のパルスが生成されるため、コモン電流波形Ｒｄｃの電流波高値に３相の情報が含まれる。その結果、位相情報ＰＤを検出できなくなるためである。つまり、Ｗ相の駆動電圧Ｖｗのパルスの発生タイミングをずらせることにより、各駆動コイル間の相対電圧値を一定に維持するとともに、電流位相検出器６０で検出するコモン電流波形Ｒｄｃの大きさ情報（電流波高値）に影響を与えずに、位相情報ＰＤを検出できる。
【００５５】
そして、電流位相検出器６０は、調整された第２ＰＷＭ信号に基づいて、コモン電流波形Ｒｄｃから検出した駆動コイルの駆動電流の電流波高値であるＲｄｃＡおよびＲｄｃＢの大きさ情報により、駆動コイルの駆動電流の位相情報ＰＤを生成する。生成された駆動コイルの駆動電流の位相情報ＰＤは、波形生成器８０に入力される。
【００５６】
そして、波形生成器８０は、入力された位相情報ＰＤと、モータの可動子の位置情報Ｈｕに基づいて、駆動コイルに流れる駆動電流の位相と、駆動コイルに誘起される誘起電圧の位相とを一致させる駆動電圧波形となるように位相を調整して第１ＰＷＭ信号を出力する。ここで、誘起電圧の位相情報は、可動子の位置情報Ｈｕを元に検出される。
【００５７】
つぎに、波形生成器８０から出力された第１ＰＷＭ信号を波形調整器７０でパルス幅や発生タイミングを調整して第２ＰＷＭ信号を生成し、通電器５０を介してモータを駆動する。
【００５８】
本実施の形態によれば、電流検出器で検出したコモン電流波形Ｒｄｃの電流波高値から電流位相検出器で駆動電流の位相情報を検出するという、簡単な回路構成で、駆動電流の位相情報を検出することができる。これにより、モータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相と、駆動コイルに誘起される誘起電圧の位相とを一致させてモータを駆動できる。その結果、モータを高効率で駆動できるとともに、低騒音、低振動でモータを駆動できるモータ駆動装置を実現できる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、波形調整器を設けることにより、パルス幅が狭い場合に発生する検出ミスや、スイッチング素子の応答速度に起因する出力ミスを防止して、位相情報をより確実に検出できる。その結果、高効率で、かつ高い制御性と高い信頼性を有するモータ駆動装置を実現できる。
【００６０】
また、本実施の形態のモータ電流位相検出装置とモータを組み合わせることにより、高効率で駆動できるとともに、低騒音、低振動でモータを駆動できるモータ駆動装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、低振動、低騒音かつ高効率が要求される空調機器用のファンモータ駆動や燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機、冷蔵庫、洗濯機などの家電機器、あるいは、プリンタ、複写機、スキャナー、ファックス、またはこれらの複合機器、また、ハードディスク、光メディア機器などの情報機器などに使用されるモータの駆動に有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１，３，５，１０１，１０３，１０５    駆動コイル
１０，    モータ電流位相検出装置
２１，１２１    可動子
３１，１３１    位置検出素子
４１，１４１    直流電源
５０，１５０    通電器
５１，５２，５３，５４，５５，５６，１５１，１５３，１５５，１５２，１５４，１５６    スイッチング素子
６０    電流位相検出器
６１，１６１    電流検出器
７０    波形調整器
８０，１８０    波形生成器
９０，１９０    位置検出器
１００    モータ駆動装置
【図１】
2012035719.tif 000003
【図２】
2012035719.tif 000004
【図３】
2012035719.tif 000005
【図４】
2012035719.tif 000006
【図５】
2012035719.tif 000007
【図６】
2012035719.tif 000008
【図７】
2012035719.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月18日(2013.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空調機器、燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機ならびに複写機、プリンタなどの情報機器に使用されるブラシレスＤＣモータなどを駆動する際のコイル電流の位相検出装置およびそれを用いたモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスＤＣモータ（以下、「モータ」と記す）の駆動方式としては、モータの駆動コイルに供給する駆動電圧を矩形波波形で駆動する矩形波駆動方式が広く採用されてきた。
【０００３】
しかし、近年、モータをより低トルクリップル、低振動および低騒音で駆動することへの要求が高まってきている。この要求に対応する駆動技術として、モータの駆動コイルに供給する駆動電圧を、略正弦波波形で駆動する正弦波駆動方式が一般的になりつつある。
【０００４】
正弦波駆動方式でモータを駆動する従来技術としては、まず、モータの回転位置に応じてメモリーに記憶された正弦波状の波形データを順次読み出す。読み出した波形データをパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）する。そして、モータの駆動コイルに電力を供給する通電器を構成する各スイッチング素子をＰＷＭで制御して、モータを正弦波駆動している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
以下に、従来技術のモータ駆動装置について、図７を用いて説明する。
【０００６】
図７は、従来のモータ駆動装置の回路構成図である。
【０００７】
図７に示すように、モータ駆動装置１００は、少なくともモータと、直流電源１４１と、通電器１５０と、波形生成器１８０と位置検出器１９０とから構成されている。モータは、可動子１２１および３相の駆動コイル１０１、１０３、１０５を有している。通電器１５０は、複数のスイッチング素子で構成されている。そして、モータの駆動コイル１０１、１０３、１０５には、直流電源１４１から、複数のスイッチング素子で構成される通電器１５０を介して、駆動電圧および駆動電流が供給される。波形生成器１８０は、通電器１５０の各スイッチング素子のオンまたはオフを制御する信号を生成する。位置検出素子１３１および位置検出器１９０は、モータの可動子１２１の位置情報を検出する。
【０００８】
以下に、従来技術におけるモータ駆動装置１００の回路動作について、具体的に説明する。
【０００９】
まず、モータの可動子１２１の位置情報を、例えばホール素子などからなる複数個の位置検出素子１３１および位置検出器１９０により検出する。検出された、可動子１２１の位置情報Ｈｕは、位置検出器１９０から出力され、波形生成器１８０に入力される。波形生成器１８０は、可動子１２１の位置情報Ｈｕに合わせて、各駆動コイル間の電圧差が略正弦波となるように予め設定されたＰＷＭ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０、ＵＬ０、ＶＬ０およびＷＬ０を、通電器１５０に出力する。
【００１０】
そして、通電器１５０内のスイッチング素子１５１、１５２、１５３、１５４、１５５および１５６は、波形生成器１８０から出力されたＰＷＭ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０、ＵＬ０、ＶＬ０およびＷＬ０によりオン、オフを制御される。これにより、直流電源１４１から駆動コイル１０１、１０３、１０５に、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗおよび駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが供給される。このとき、通電器１５０から直流電源１４１に流れるコモン電流Ｉｄｃは、例えば抵抗などからなる電流検出器１６１によって検出される。なお、電流検出器１６１で検出されたコモン電流Ｉｄｃは、例えばコモン電流Ｉｄｃが過度に増加した場合、通電器１５０の全てのスイッチング素子をオフさせる信号を波形生成器１８０が出力（図示しない）して指示し、モータを制御する場合に用いられる。
【００１１】
しかし、従来技術によるモータ駆動装置１００は、以下に示すように、モータを高効率で駆動できないという課題がある。
【００１２】
つまり、モータを高効率で駆動するには、モータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相と、モータの駆動コイルに誘起される誘起電圧の位相とを、一致させることが必要である。このとき、モータの駆動コイルに流れる駆動電流は、駆動コイルに印加される駆動電圧から誘起電圧を差し引いた電圧を、駆動コイルのインピーダンスで除した値となる。そのため、モータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相は、モータの可動子１２１に対して、モータの回転速度、駆動電圧および駆動電流の大きさなどにより常に変化する。
【００１３】
しかし、従来のモータ駆動装置１００は、モータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相の情報を得る構成がない。そこで、モータの可動子１２１の位置に対する駆動電圧波形を一義的に決めている。そのため、常に変化するモータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相と、モータの駆動コイルに誘起される誘起電圧の位相とを一致させて、モータを高効率で駆動できないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第３２３２４６７号公報
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、駆動コイルを有するモータを駆動するモータ電流位相検出装置であって、駆動コイルに駆動電圧および駆動電流を供給する通電器と、通電器から流れるコモン電流波形を検出する電流検出器と、可動子の位置を検出する位置検出器と、第１ＰＷＭ信号を生成する波形生成器と、第１ＰＷＭ信号に基づいて第２ＰＷＭ信号を生成する波形調整器と、駆動コイルに流れる駆動電流の位相を検出する電流位相検出器と、を備えている。そして、波形調整器は第１ＰＷＭ信号により決まる駆動コイル間の相対電圧値を維持しながら、電流位相検出器を動作させる第２ＰＷＭ信号を生成し、電流位相検出器は第２ＰＷＭ信号に基づいてコモン電流波形に含まれる駆動コイルの電流波高値を検出して駆動コイルの駆動電流の位相を検出する。
【００１６】
これにより、モータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相を簡単な構成で検出できる。その結果、モータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相と、モータの駆動コイルに誘起される誘起電圧の位相とを一致させて、高効率でモータを駆動できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態におけるモータ電流位相検出装置を含むモータ駆動装置の構成図である。
【図２】図２は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の波形生成器で生成される各波形を説明する図である。
【図３】図３は、同実施の形態におけるモータの駆動コイルに流れる駆動電流と駆動電圧およびコモン電流波形の関係を示す図である。
【図４】図４は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の駆動電圧とコモン電流波形および位相情報の関係を示す図である。
【図５】図５は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の第１ＰＷＭ信号と波形調整器で調整した第２ＰＷＭ信号との関係を説明する図である。
【図６】図６は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の波形調整器で調整した後の、モータの駆動電圧とコモン電流波形および位相情報の関係を示す図である。
【図７】図７は、従来のモータ駆動装置の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態のモータ電流位相検出装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるモータ電流位相検出装置を含むモータ駆動装置の構成図である。
【００２０】
図１に示すように、モータ駆動装置は、少なくともモータと、モータ電流位相検出装置１０から構成されている。モータ電流位相検出装置１０は、少なくとも直流電源４１と、通電器５０と、電流位相検出器６０、波形調整器７０と、波形生成器８０と、位置検出器９０とから構成されている。モータは、可動子２１およびＵ相、Ｖ相とＷ相からなる３相の駆動コイル１、３、５を有している。通電器５０は、複数のスイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５、５６で構成されている。そして、モータの駆動コイル１、３、５には、直流電源４１から、複数のスイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５、５６で構成される通電器５０を介して、駆動電圧および駆動電流が供給される。波形生成器８０は、波形調整器７０に入力し、通電器５０のスイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５、５６のオンまたはオフを制御する元となる第１ＰＷＭ信号を生成する。波形調整器７０は、波形生成器８０から入力された第１ＰＷＭ信号に基づいて、パルス幅および発生タイミングを調整して第２ＰＷＭ信号を生成し、通電器５０のスイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５、５６のオンまたはオフを制御する。位置検出素子３１および位置検出器９０は、モータの可動子２１の位置情報Ｈｕを検出し、波形生成器８０に出力する。
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態におけるモータ電流位相検出装置を含むモータ駆動装置の回路構成について、具体的に説明する。
【００２２】
まず、モータの可動子２１の位置を、例えばホール素子などからなる複数個の位置検出素子３１で検出する。検出された、可動子２１の位置は、位置検出素子３１から位置検出器９０に出力され、位置情報Ｈｕとして波形生成器８０に入力される。波形生成器８０は、可動子２１の位置情報Ｈｕに合わせて、各駆動コイル間の電圧差が略正弦波（正弦波を含む）となるように予め設定された第１ＰＷＭ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０、ＵＬ０、ＶＬ０およびＷＬ０を、波形調整器７０に出力する。
【００２３】
つぎに、波形調整器７０は、波形生成器８０から入力された第１ＰＷＭ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０、ＵＬ０、ＶＬ０およびＷＬ０を、各駆動コイル間（Ｕ相−Ｖ相、Ｖ相−Ｗ相、Ｗ相−Ｕ相）の相対電圧値を維持しながら、第１ＰＷＭ信号のパルス幅および発生タイミングを調整して第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬを出力する。そして、波形調整器７０で調整された第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬは、通電器５０および電流位相検出器６０に出力される。
【００２４】
つぎに、通電器５０内のスイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５および５６は、波形調整器７０から出力された第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬによりオン、オフを制御される。これにより、直流電源４１から通電器５０を介して駆動コイル１、３、５に、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗおよび駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗがそれぞれ供給される。このとき、通電器５０から直流電源４１に流れるコモン電流Ｉｄｃは、例えば抵抗などからなる電流検出器６１によって検出される。そして、検出されたコモン電流Ｉｄｃは、コモン電流波形Ｒｄｃとして、電流位相検出器６０に入力される。
【００２５】
つぎに、電流位相検出器６０は、電流検出器６１から入力されたコモン電流波形Ｒｄｃと、波形調整器７０から入力された第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬとから、駆動コイル１、３、５に流れる駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位相を検出する。そして、電流位相検出器６０は、検出した駆動コイル１、３、５の駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位相情報ＰＤを、波形生成器８０に出力する。
【００２６】
つぎに、波形生成器８０は、電流位相検出器６０から入力された位相情報ＰＤと、位置検出器９０から入力された位置情報Ｈｕに基づいて、第１ＰＷＭ信号を制御する。そして、第１ＰＷＭ信号を波形調整器７０で調整した第２ＰＷＭ信号によりモータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相と、モータの駆動コイルに誘起される誘起電圧の位相とを一致させてモータを駆動する。
【００２７】
以上で説明したように、本発明の実施の形態のモータ電流位相検出装置を含むモータ駆動装置が構成される。
【００２８】
以下に、上記のように構成されたモータ電流位相検出装置の動作について、図２から図６を用いて説明する。
【００２９】
図２は、本発明の実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の波形生成器で生成される各波形を説明する図である。
【００３０】
つまり、図２は、位置検出器９０で検出されるモータの可動子２１の位置情報Ｈｕと、波形生成器８０が出力する第１ＰＷＭ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０、ＵＬ０、ＶＬ０およびＷＬ０との関係を示している。
【００３１】
図２に示すように、Ｕ電圧、Ｖ電圧、Ｗ電圧の波形は、第１ＰＷＭ信号を生成する元となる電圧の波形情報である。このとき、Ｕ電圧、Ｖ電圧およびＷ電圧の各相間（Ｕ相−Ｖ相、Ｖ相−Ｗ相、Ｗ相−Ｕ相）の電圧差は、例えば図２のＵ−Ｖ間電圧の波形で示すように、略正弦波形状（正弦波を含む）となる。同様に、図２には示していないが、Ｖ−Ｗ間電圧、Ｗ−Ｕ間電圧も、それぞれ略正弦波形状（正弦波を含む）となる。このとき、第１ＰＷＭ信号は、Ｕ電圧、Ｖ電圧、Ｗ電圧の波形情報から、例えば三角波比較などにより生成される。
【００３２】
以下に、本発明の実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の位相検出について、図３と図４を用いて説明する。
【００３３】
図３は、同実施の形態におけるモータの駆動コイル流れる駆動電流と駆動電圧およびコモン電流波形との関係を示す図である。
【００３４】
なお、以降では、第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号のパルス波形がＨｉｇｈの場合はスイッチング素子がオンされ、パルス波形がＬｏｗの場合はスイッチング素子がオフされるとし説明する。
【００３５】
つまり、図３は、モータの駆動コイル１、３、５の駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと、コモン電流波形Ｒｄｃ、および駆動コイル１、３、５の駆動電流Ｉｕ、ＩｖＩｗとの関係を示している。このとき、モータの駆動コイル１、３、５に印加される駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、第２ＰＷＭ信号により通電器５０のスイッチング素子の制御により出力されている。具体的には、通電器５０の上側のスイッチング素子５１、５３、５５を制御する第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨがオンの場合は、モータの駆動コイル１、３、５の駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗはＨｉｇｈとなる。一方、通電器５０の下側のスイッチング素子５２、５４、５６を制御する第２ＰＷＭ信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬがオンの場合は、モータの駆動コイル１、３、５の駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗはＬｏｗとなる。
【００３６】
そして、モータの駆動コイル１、３、５の駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが、図３に示すような波形の場合、コモン電流波形Ｒｄｃは、図３に示すような駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形情報を含む波形で検出される。このとき、駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのマイナス側の波形は、ゼロレベルで折り返した波形で、かつそれぞれの波形が重畳した波形でコモン電流波形Ｒｄｃとして検出される。
【００３７】
そこで、以下に、駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形情報を含むコモン電流波形Ｒｄｃについて、さらに、図４を用いて説明する。
【００３８】
図４は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の駆動電圧とコモン電流波形および位相情報の関係を示す図である。なお、図４は、図３に示すＢ部を模式的に拡大した図で示している。
【００３９】
つまり、図４に示すように、区間ａでは、通電器５０のＶ相のみの上側のスイッチング素子５３がオンし、他の上側のスイッチング素子５１、５５はオフしているので、コモン電流波形Ｒｄｃには、ＲｄｃＡとして、Ｖ相の駆動コイル３に流れる駆動電流Ｉｖの電流波高値が検出される。このとき、通電器５０のＶ相の下側のスイッチング素子５４がオフし、他の下側のスイッチング素子５２、５６はオンしている。
【００４０】
また、区間ｂでは、通電器５０のＷ相のみの下側のスイッチング素子５６がオンし、他の下側のスイッチング素子５２、５４はオフしているので、コモン電流波形Ｒｄｃには、ＲｄｃＢとして、Ｗ相の駆動コイル５に流れる駆動電流Ｉｗの電流波高値がプラスとマイナスを反転した波形で検出される。これは、駆動電流Ｉｗの流れる方向が図中の矢印と反対であるためである。このとき、通電器５０のＷ相の上側のスイッチング素子５５がオフし、他の上側のスイッチング素子５１、５３はオンしている。
【００４１】
したがって、コモン電流波形Ｒｄｃには、Ｖ相とＷ相の２つの相の駆動電流Ｉｖ、Ｉｗの情報が電流波高値として含まれていることが分かる。
【００４２】
ここで、３相の駆動コイルを有するモータでは、３相の駆動コイル１、３、５を流れる駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの合計はゼロである。そのため、上記のように、例えばＶ相とＷ相の２つの相の駆動電流の情報が得られれば、残りの１相であるＵ相の駆動電流を容易に推定することができる。
【００４３】
したがって、電流検出器６１で検出されたコモン電流波形Ｒｄｃを用いることにより、電流位相検出器６０で、駆動コイルの駆動電流の位相情報ＰＤを生成できる。
【００４４】
そこで、以下に、電流位相検出器６０で生成される、駆動コイルの駆動電流の位相情報ＰＤについて、具体的に説明する。
【００４５】
まず、電流位相検出器６０は、波形調整器７０から出力される第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを用いて、例えば図４の区間ａか、区間ｂかを検知する。このとき、例えば、区間ａや区間ｂに対応するコモン電流波形Ｒｄｃの電流波高値から、ＲｄｃＡ、ＲｄｃＢの大きさ情報を得る。
【００４６】
そして、図４に示すように、駆動コイル３の駆動電流Ｉｖの電流波高値であるＲｄｃＡと、駆動コイル５の駆動電流Ｉｗの電流波高値であるＲｄｃＢとの大きさの関係が反転した位置により、図３のＢ部で示すように残りの相（この場合、Ｕ相）の駆動電流Ｉｕのプラスとマイナスが反転した位置を検出できる。これにより、駆動電流の位相情報を、コモン電流波形Ｒｄｃの電流波高値から得ることができる。
【００４７】
以下に、波形生成器８０の第１ＰＷＭ信号に基づいて、パルス幅および発生タイミングを調整して第２ＰＷＭ信号を生成する波形調整器７０について、図５と図６を用いて説明する。
【００４８】
図５は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の第１ＰＷＭ信号と波形調整器で調整した第２ＰＷＭ信号との関係を説明する図である。なお、図５の上半分に示す第１ＰＷＭ信号は、図２に示す第１ＰＷＭ信号のＡ部を模式的に拡大した図で示している。
【００４９】
このとき、図２に示すように、Ａ部では、波形生成器８０から出力される第１ＰＷＭ信号ＵＨ０、ＷＨ０のパルス幅は比較的狭くなっている。
【００５０】
しかし、コモン電流波形Ｒｄｃの大きさ情報を検出する場合、第１ＰＷＭ信号のパルス幅は広い方が好ましい。その理由は、第１ＰＷＭ信号のゼロレベル近傍では、第１ＰＷＭ信号のパルス幅が狭くなるため、コモン電流波形Ｒｄｃの電流波高値の変化を通常のタイミングで検出できない場合が発生する。さらに、例えばＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などで構成される通電器５０のスイッチング素子の応答が追いつかず、コモン電流波形Ｒｄｃが出力されない場合が発生するためである。
【００５１】
そこで、波形調整器７０は、波形生成器８０から入力されるパルス幅が狭い区間の第１ＰＷＭ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０、ＵＬ０、ＶＬ０、ＷＬ０のパルス幅および発生タイミングを調整する。具体的には、図５の下半分の第２ＰＷＭ信号に示すように、パルス幅の拡大や、時間をずらすことによりパルスの発生タイミングを調整する。このとき、波形調整器７０は、各駆動コイル間の相対電圧値を維持しながら、パルス幅およびパルスの発生タイミングを調整する。つまり、波形生成器８０から入力される第１ＰＷＭ信号において、例えばパルス幅が狭い部分を、必要に応じて広げることにより調整した第２ＰＷＭ信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを出力する。
【００５２】
以下に、波形調整器７０で調整した後の第２ＰＷＭ信号により通電器５０から出力された駆動電圧を用いて、位相情報を検出する方法について、図５を参照しながら図６を用いて説明する。
【００５３】
図６は、同実施の形態におけるモータ電流位相検出装置の波形調整器で調整した後の、モータの駆動電圧とコモン電流波形および位相情報の関係を示す図である。なお、図６は、図５に示すＣ部を模式的に拡大した図で示している。
【００５４】
図６に示すように、波形調整器７０は、第１ＰＷＭ信号ＵＨ０のパルス幅を広げて、第２ＰＷＭ信号ＵＨを出力する。このとき、第１ＰＷＭ信号ＵＨ０のパルス幅の拡大により、Ｕ相の駆動コイル１の駆動電圧Ｖｕの平均電圧がアップする（高くなる）。そこで、各駆動コイル間の相対電圧値を維持するために、波形調整器７０は、Ｖ相の駆動コイル３の駆動電圧Ｖｖのパルス幅を同様に広げるように第２ＰＷＭ信号を調整する。さらに、Ｗ相の駆動コイル５の駆動電圧Ｖｗも同様に平均電圧をアップするために、Ｈｉｇｈとなる区間を設けるように第２ＰＷＭ信号を発生させて調整する。このとき、Ｗ相の駆動電圧ＶｗをＨｉｇｈとする区間は、Ｖ相の駆動電圧ＶｖとＵ相の駆動電圧Ｖｕの発生させる区間と時間的なタイミングをずらせて、電流位相検出器６０がコモン電流波形Ｒｄｃを検出する区間以外のところに発生させる。その理由は、例えばＵ相の第２ＰＷＭ信号のパルス幅を広くすると、同時にＷ相にも第２ＰＷＭ信号のパルスが生成されるため、コモン電流波形Ｒｄｃの電流波高値に３相の情報が含まれる。その結果、位相情報ＰＤを検出できなくなるためである。つまり、Ｗ相の駆動電圧Ｖｗのパルスの発生タイミングをずらせることにより、各駆動コイル間の相対電圧値を一定に維持するとともに、電流位相検出器６０で検出するコモン電流波形Ｒｄｃの大きさ情報（電流波高値）に影響を与えずに、位相情報ＰＤを検出できる。
【００５５】
そして、電流位相検出器６０は、調整された第２ＰＷＭ信号に基づいて、コモン電流波形Ｒｄｃから検出した駆動コイルの駆動電流の電流波高値であるＲｄｃＡおよびＲｄｃＢの大きさ情報により、駆動コイルの駆動電流の位相情報ＰＤを生成する。生成された駆動コイルの駆動電流の位相情報ＰＤは、波形生成器８０に入力される。
【００５６】
そして、波形生成器８０は、入力された位相情報ＰＤと、モータの可動子の位置情報Ｈｕに基づいて、駆動コイルに流れる駆動電流の位相と、駆動コイルに誘起される誘起電圧の位相とを一致させる駆動電圧波形となるように位相を調整して第１ＰＷＭ信号を出力する。ここで、誘起電圧の位相情報は、可動子の位置情報Ｈｕを元に検出される。
【００５７】
つぎに、波形生成器８０から出力された第１ＰＷＭ信号を波形調整器７０でパルス幅や発生タイミングを調整して第２ＰＷＭ信号を生成し、通電器５０を介してモータを駆動する。
【００５８】
本実施の形態によれば、電流検出器で検出したコモン電流波形Ｒｄｃの電流波高値から電流位相検出器で駆動電流の位相情報を検出するという、簡単な回路構成で、駆動電流の位相情報を検出することができる。これにより、モータの駆動コイルに流れる駆動電流の位相と、駆動コイルに誘起される誘起電圧の位相とを一致させてモータを駆動できる。その結果、モータを高効率で駆動できるとともに、低騒音、低振動でモータを駆動できるモータ駆動装置を実現できる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、波形調整器を設けることにより、パルス幅が狭い場合に発生する検出ミスや、スイッチング素子の応答速度に起因する出力ミスを防止して、位相情報をより確実に検出できる。その結果、高効率で、かつ高い制御性と高い信頼性を有するモータ駆動装置を実現できる。
【００６０】
また、本実施の形態のモータ電流位相検出装置とモータを組み合わせることにより、高効率で駆動できるとともに、低騒音、低振動でモータを駆動できるモータ駆動装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、低振動、低騒音かつ高効率が要求される空調機器用のファンモータ駆動や燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機、冷蔵庫、洗濯機などの家電機器、あるいは、プリンタ、複写機、スキャナー、ファックス、またはこれらの複合機器、また、ハードディスク、光メディア機器などの情報機器などに使用されるモータの駆動に有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１，３，５，１０１，１０３，１０５  駆動コイル
１０  モータ電流位相検出装置
２１，１２１  可動子
３１，１３１  位置検出素子
４１，１４１  直流電源
５０，１５０  通電器
５１，５２，５３，５４，５５，５６，１５１，１５３，１５５，１５２，１５４，１５６  スイッチング素子
６０  電流位相検出器
６１，１６１  電流検出器
７０  波形調整器
８０，１８０  波形生成器
９０，１９０  位置検出器
１００  モータ駆動装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子と３相の駆動コイルを有するモータを駆動するモータ電流位相検出装置であって、
前記駆動コイルに駆動電圧および駆動電流を供給する通電器と、
前記通電器から流れるコモン電流波形を検出する電流検出器と、
前記可動子の位置を検出する位置検出器と、
第１ＰＷＭ信号を生成する波形生成器と、
前記第１ＰＷＭ信号に基づいて第２ＰＷＭ信号を生成する波形調整器と、
前記駆動コイルに流れる前記駆動電流の位相を検出する電流位相検出器と、を備え、
前記波形調整器は前記第１ＰＷＭ信号により決まる前記駆動コイル間の相対電圧値を維持しながら、前記電流位相検出器を動作させる第２ＰＷＭ信号を生成し、前記電流位相検出器は前記第２ＰＷＭ信号に基づいて前記コモン電流波形に含まれる前記駆動コイルの電流波高値を検出して前記駆動コイルの前記駆動電流の位相を検出するモータ電流位相検出装置。
【請求項２】
前記第２ＰＷＭ信号は、前記第１ＰＷＭ信号に基づいて、パルス幅および発生タイミングを調整して生成される請求項１記載のモータ電流位相検出装置。
【請求項３】
可動子と３相の駆動コイルを有するモータと、
請求項１または請求項２のいずれか１項記載のモータ電流位相検出装置とを備えたモータ駆動装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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