(57)【要約】【課題】インダクティブセンス方式の初期磁極位置推定に要する時間を従来よりも長くすることなく、残留磁気の影響を低減する。【解決手段】モーター制御装置の制御回路５０は、インダクティブセンス方式を用いて三相モーター３０のローターの初期磁極位置を推定する。この際、駆動回路４０は、Ｌ個の電気角（Ｌ≧５）を変更しながら、各電気角でステーター巻線に電圧を印加する。ここで、第ｉ回目（２≦ｉ≦Ｌ）にステーター巻線に印加された電圧の電気角と、第ｉ−１回目にステーター巻線に印加された電圧の電気角との差の絶対値は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下である。初期位置推定のために第１回目にステーター巻線に印加された電圧の電気角と、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加された電圧の電気角との差の絶対値は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下である。【選択図】図５
2020115731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサレス方式の三相モーターを制御するモーター制御装置であって、
前記三相モーターのステーター巻線の各相に電圧を印加するための駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、インダクティブセンス方式を用いて前記三相モーターのローターの磁極の初期位置推定を行う際に、互いに異なるＬ個の電気角を変更しながら、各前記電気角で前記駆動回路によって前記ステーター巻線に電圧を印加させ、前記Ｌは５以上の整数であり、
前記初期位置推定のために第ｉ回目に前記ステーター巻線に印加された電圧の電気角と、第ｉ−１回目に前記ステーター巻線に印加された電圧の電気角との差の絶対値は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下であり、前記ｉは２以上かつＬ以下の整数であり、
前記初期位置推定のために第１回目に前記ステーター巻線に印加された電圧の電気角と、前記初期位置推定を開始する前の最後に前記ステーター巻線に印加された電圧の電気角との差の絶対値は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下である、モーター制御装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記三相モーターの起動命令に応答して前記初期位置推定を実行し、
前記初期位置推定を開始する前の前記最後に前記ステーター巻線に電圧が印加されるタイミングは、前記制御回路が前記起動命令を受ける前である、請求項１に記載のモーター制御装置。
【請求項３】
前記制御回路は、回転速度を徐々に低下させながら前記三相モーターを停止させるように前記駆動回路を制御する場合に、前記ローターが停止状態に至ったときのホールド角度を記憶するように構成され、
前記初期位置推定を開始する前の前記最後に前記ステーター巻線に印加した電圧の電気角は、前記ホールド角度である、請求項２に記載のモーター制御装置。
【請求項４】
前記制御回路は、ブレーキ制御またはフリーランによって前記三相モーターを停止させるように前記駆動回路を制御する場合に、前記ローターの停止後に前記駆動回路によって前記ローターが回転しない程度の大きさの電圧を第１の電気角で前記ステーター巻線に印加するように構成され、
前記初期位置推定を開始する前の前記最後に前記ステーター巻線に印加した電圧の電気角は、前記第１の電気角である、請求項２または３に記載のモーター制御装置。
【請求項５】
前記制御回路は、動作電源の供給が開始された後に、前記駆動回路によって前記ローターが回転しない程度の大きさの電圧を第２の電気角で前記ステーター巻線に印加するように構成され、
前記初期位置推定を開始する前の前記最後に前記ステーター巻線に印加した電圧の電気角は、前記第２の電気角である、請求項２〜４のいずれか１項に記載のモーター制御装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記初期位置推定のために、前記ステーター巻線への電圧印加によって生じた前記ステーター巻線の電流の検出値を取得し、
前記制御回路は、前記初期位置推定のために第ｋ回目に印加した電圧の電気角と第ｋ−１回目に印加した電圧の電気角との差に応じて、第ｋ回目の電圧印加に基づく前記ステーター巻線の電流の検出値を補正するように構成され、前記ｋは２以上かつＬ以下の整数である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモーター制御装置。
【請求項７】
前記制御回路は、前記初期位置推定のために第ｋ回目に印加した電圧の電気角と第ｋ−１回目に印加した電圧の電気角との差の絶対値が１８０度でない場合に、第ｋ回目の電圧印加によって生成された前記ステーター巻線の電流の検出値を補正し、第ｋ回目に印加した電圧の電気角と第ｋ−１回目に印加した電圧の電気角との差の絶対値が１８０度の場合に、第ｋ回目の電圧印加によって生成された前記ステーター巻線の電流の検出値を補正しないように構成される、請求項６に記載のモーター制御装置。
【請求項８】
前記初期位置推定のために第ｉ回目に前記ステーター巻線の各相に印加された電圧と、第ｉ−１回目に前記ステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは、互いに極性が異なるか、または、少なくとも一方が０であり、
前記初期位置推定のために第１回目に前記ステーター巻線の各相に印加された電圧と、前記初期位置推定を開始する前の最後に前記ステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは、互いに極性が異なるか、または、少なくとも一方が０である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモーター制御装置。
【請求項９】
前記初期位置推定のために前記ステーター巻線のいずれかの相に印加された電圧について、第ｊ回目に印加された電圧が０の場合に、第ｊ−１回目に印加された電圧の極性と第ｊ＋１回目に印加された電圧の極性とは互いに反対であり、前記ｊは２以上かつＬ−１以下の整数である、請求項８に記載のモーター制御装置。
【請求項１０】
用紙を取り出す給紙ローラーおよび取り出された前記用紙を搬送する搬送ローラーを備え、前記搬送された用紙に画像を形成する画像形成装置であって、
前記給紙ローラーおよび前記搬送ローラー駆動するためのモーターの少なくとも１つを制御する請求項１〜９のいずれか１項に記載のモーター制御装置を備える、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、モーター制御装置および画像形成装置に関し、特にセンサレス方式のブラシレスＤＣモーター（永久磁石同期モーターとも称する）などの交流モーターの制御に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
センサレス方式のブラシレスＤＣモーターなどの交流モーターでは、ステーターの各相コイルに対するローターの永久磁石の磁極位置を検出するセンサーがない。このため、モーターを起動させる前に、所定の電気角でステーターに通電を行い、通電した電気角（以下、通電角度とも称する）に応じた位置にローターの磁極を引き込んでからモーターの回転を開始させることが一般に行われる。
【０００３】
しかしながら、ローターの引き込みを行う際には、ローターは最大で±１８０°ずれた状態から引き込まれるため、ローターが大きく振動する場合がある。このような場合には、起動可能なレベルに振動が収まるまで待つ必要がある。
【０００４】
また、モーターを起動させる前にローターが動くのが許容できないアプリケーションでは、ローターの引き込みの方法は採用できない。たとえば、電子写真方式の画像形成装置において、用紙搬送用の給紙ローラー用のモーターにブラシレスＤＣモーターを採用する場合には、磁極の初期位置推定のためにローター引き込みの方法を採用することはできない。モーター起動前にローターが動いてしまうと、それに伴って用紙が送り出されるためにジャムの原因となるからである。
【０００５】
そこで、ローターの引き込みを行わずに、静止状態にあるローターの磁極位置を推定する方法として、インダクティブセンスの方法が知られている（たとえば、特許第２５４７７７８号公報（特許文献１）を参照）。この初期位置推定方法は、ローターが回転しないレベルの電圧を複数の電気角でステーター巻線に印加したとき、ローターの磁極位置とステーター巻線による電流磁界との位置関係に応じて、実効的なインダクタンスが微妙に変化する性質を利用している。
【０００６】
インダクティブセンス方式を用いて初期磁極位置を推定する場合、ステーターの鉄心に残留している磁気の影響で大きな測定誤差が発生するという問題がある。特許文献２（特開２０１３−１７２５１１号公報）は、各電気角でステーター巻線に通電する直前に、通電する電流に対して逆相の電流をステーター巻線に流すことによって、残留磁気の影響を低減する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２５４７７７８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７２５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献２の方法の場合、通電する電流の電気角を変更するごとに毎回、残留磁気の影響を低減するための逆相電流をステーター巻線に流す必要がある。このため、ローターの磁極の初期位置推定に時間がかかってしまい、停止状態のモーターを起動させるための時間が長くなってしまう。
【０００９】
特に、頻繁にモーターのオンオフが必要なアプリケーションでは、ローターの磁極の初期位置推定に時間がかかることは問題である。たとえば、電子写真方式の画像形成装置の場合、給紙ローラーを駆動するモーターは、ローラーニップルに用紙が挟み込まれた状態で一旦停止し、印刷の際に再起動する。したがって、モーターの起動時間が長くかかることは印刷時間が長くなってしまい、装置性能の点で特に問題である。
【００１０】
本開示は、上記の問題点を考慮したものであり、その目的の１つは、センサレス方式の三相モーターを制御するモーター制御装置において、インダクティブセンス方式でローターの初期磁極位置推定を行う際に、初期磁極位置推定に要する時間を従来よりも長くすることなく、残留磁気の影響を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の一実施形態において、センサレス方式の三相モーターを制御するモーター制御装置が提供される。モーター制御装置は、三相モーターのステーター巻線の各相に電圧を印加するための駆動回路と、駆動回路を制御する制御回路とを備える。制御回路は、インダクティブセンス方式を用いて三相モーターのローターの磁極の初期位置推定を行う際に、互いに異なるＬ個の電気角を変更しながら、各電気角で駆動回路によってステーター巻線に電圧を印加させる。ここで、Ｌは５以上の整数である。初期位置推定のために第ｉ回目にステーター巻線に印加された電圧の電気角と、第ｉ−１回目にステーター巻線に印加された電圧の電気角との差の絶対値は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下である。ここで、ｉは２以上かつＬ以下の整数である。初期位置推定のために第１回目にステーター巻線に印加された電圧の電気角と、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加された電圧の電気角との差の絶対値は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下である。
【００１２】
好ましくは、制御回路は、三相モーターの起動命令に応答して上記の初期位置推定を実行する。ここで、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に電圧が印加されるタイミングは、制御回路が起動命令を受ける前である。
【００１３】
好ましくは、制御回路は、回転速度を徐々に低下させながら三相モーターを停止させるように駆動回路を制御する場合に、ローターが停止状態に至ったときのホールド角度を記憶するように構成される。前述の初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加した電圧の電気角は、ホールド角度である。
【００１４】
好ましくは、制御回路は、ブレーキ制御またはフリーランによって三相モーターを停止させるように駆動回路を制御する場合に、ローターの停止後に駆動回路によってローターが回転しない程度の大きさの電圧を第１の電気角でステーター巻線に印加するように構成される。前述の初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加した電圧の電気角は、上記の第１の電気角である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモーター制御装置。
【００１５】
好ましくは、制御回路は、動作電源の供給が開始された後に、駆動回路によってローターが回転しない程度の大きさの電圧を第２の電気角でステーター巻線に印加するように構成される。前述の初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加した電圧の電気角は、上記の第２の電気角である。
【００１６】
好ましくは、制御回路は、初期位置推定のために、ステーター巻線への電圧印加によって生じたステーター巻線の電流の検出値を取得する。制御回路は、初期位置推定のために第ｋ回目に印加した電圧の電気角と第ｋ−１回目に印加した電圧の電気角との差に応じて、第ｋ回目の電圧印加に基づくステーター巻線の電流の検出値を補正するように構成され。ここで、ｋは２以上かつＬ以下の整数である。
【００１７】
好ましくは、制御回路は、初期位置推定のために第ｋ回目に印加した電圧の電気角と第ｋ−１回目に印加した電圧の電気角との差の絶対値が１８０度でない場合に、第ｋ回目の電圧印加によって生成されたステーター巻線の電流の検出値を補正するように構成される。一方、制御回路は、第ｋ回目に印加した電圧の電気角と第ｋ−１回目に印加した電圧の電気角との差の絶対値が１８０度の場合に、第ｋ回目の電圧印加によって生成された前記ステーター巻線の電流の検出値を補正しないように構成される。
【００１８】
好ましくは、初期位置推定のために第ｉ回目にステーター巻線の各相に印加された電圧と、第ｉ−１回目にステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは、互いに極性が異なるか、または、少なくとも一方が０である。初期位置推定のために第１回目にステーター巻線の各相に印加された電圧と、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは、互いに極性が異なるか、または、少なくとも一方が０である。
【００１９】
好ましくは、初期位置推定のためにステーター巻線のいずれかの相に印加された電圧について、第ｊ回目に印加された電圧が０の場合に、第ｊ−１回目に印加された電圧の極性と第ｊ＋１回目に印加された電圧の極性とは互いに反対である。ここで、ｊは２以上かつＬ−１以下の整数である。
【００２０】
本開示の他の実施形態において、用紙を取り出す給紙ローラーおよび取り出された用紙を搬送する搬送ローラーを備え、搬送された用紙に画像を形成する画像形成装置が提供される。画像形成装置は、給紙ローラーおよび搬送ローラー駆動するための三相モーターの少なくとも１つを制御する上述のモーター制御装置を備える。
【発明の効果】
【００２１】
上記の実施形態によれば、インダクティブセンス方式の初期磁極位置推定に要する時間を従来よりも長くすることなく、残留磁気の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】モーター制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】定常運転中のモーターを減速停止させてから再起動するまでのモーターの回転速度の変化を示す図である。
【図３】センサレスベクトル制御における交流電流および磁極位置を表示するための座標軸について説明するための図である。
【図４】モーターの運転中におけるセンサレスベクトル制御回路の動作を示す機能ブロック図である。
【図５】静止状態にあるローターの磁極の初期位置を推定する方法を示す機能ブロック図である。
【図６】上式（Ａ５）で示されるＵ相電圧指令値、Ｖ相電圧指令値、およびＷ相電圧指令値と電気角との関係を示す図である。
【図７】γ軸電圧指令値Ｖγ*と検出されたγ軸電流Ｉγとの関係の一例を模式的に示すタイミング図である。
【図８】ローターの磁極位置と通電角度との相対的位置関係と、γ軸電流のピーク値との関係を示す図である。
【図９】本実施形態の比較例の場合において、通電角度と電圧指令値との関係を表形式で示す図である。
【図１０】初期磁極位置推定のための電圧印加角度の順番について、第１の具体例を表形式で示す図である。
【図１１】初期磁極位置推定のための電圧印加角度の順番について、第２の具体例を表形式で示す図である。
【図１２】初期磁極位置推定のための電圧印加角度の順番について、第３の具体例を表形式で示す図である。
【図１３】初期磁極位置推定のための電圧印加角度の順番について、第４の具体例を表形式で示す図である。
【図１４】実施の形態１において、三相モーターを制御する手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１４のステップＳ１１５の手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１４のステップＳ１２０に示す初期磁極位置推定の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１４のステップＳ１２０に示す初期磁極位置推定の他の一例を示すフローチャートである。
【図１８】定常運転中のモーターをブレーキ停止させてから再起動するまでのモーター回転速度の変化を示す図である。
【図１９】モーター制御装置への電源がオンされた後に、モーターが定常運転状態に至るまでのモーターの回転速度の変化を示す図である。
【図２０】実施の形態２のモーター制御装置において、初期磁極位置角度の順番の具体例を示す図である。
【図２１】実施の形態２において、三相モーターを制御する手順を示すフローチャートである。
【図２２】実施の形態３のモーター制御装置において、電流補正値の例を説明するための図である。
【図２３】実施の形態３のモーター制御装置において、初期磁極位置推定の手順の一例を示すフローチャートである。
【図２４】実施の形態３のモーター制御装置において、初期磁極位置推定の手順の他の一例を示すフローチャートである。
【図２５】画像形成装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２６】画像形成装置のローラーの駆動制御に用いられるモーターとその制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。以下では、ブラシレスＤＣモーターを例に挙げて説明するが、本開示は、複数相の電圧によって駆動されるセンサレス方式の交流モーターに適用可能である（ブラシレスＤＣモーターも交流モーターの一種である）。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００２４】
＜実施の形態１＞
［モーター制御装置の全体構成］
図１は、モーター制御装置の全体構成を示すブロック図である。モーター制御装置は、センサレス方式の３相ブラシレスＤＣモーター（ＢＬＤＣＭ：Brushless  DC  Motor）３０を駆動制御する。図１に示すように、モーター制御装置は、駆動回路４０と、センサレスベクトル制御回路５０と、上位制御回路６０とを含む。センサレス方式であるため、ローターの回転位置を検出するためのホール素子またはエンコーダーは備えられていない。
【００２５】
駆動回路４０は、ＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御方式のインバーター回路であり、モーターの通常運転では直流駆動電圧ＤＶを３相交流電圧に変換して出力する。具体的に、駆動回路４０は、センサレスベクトル制御回路５０から受けたＰＷＭ信号であるインバーター駆動信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−に基づいて、ブラシレスＤＣモーター３０にＵ相電圧ＵＭ、Ｖ相電圧ＶＭ、Ｗ相電圧ＷＭを供給する。駆動回路４０は、インバーター回路４１と、Ｕ相電流検出回路４３Ｕと、Ｖ相電流検出回路４３Ｖと、プリドライブ回路４４とを含む。
【００２６】
インバーター回路４１は、Ｕ相アーム回路４２Ｕと、Ｖ相アーム回路４２Ｖと、Ｗ相アーム回路４２Ｗとを含む。これらのアーム回路４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗは、直流駆動電圧ＤＶが与えられたノードと、接地電圧ＧＮＤが与えられたノードとの間に互いに並列に接続される。以下、記載を簡潔にするため、直流駆動電圧ＤＶが与えられたノードを駆動電圧ノードＤＶと記載し、接地電圧ＧＮＤが与えられたノードを接地ノードＧＮＤと記載する場合がある。
【００２７】
Ｕ相アーム回路４２Ｕは、互いに直列に接続された高電位側のＵ相トランジスタＦＵ＋および低電位側のＵ相トランジスタＦＵ−を含む。Ｕ相トランジスタＦＵ＋およびＦＵ−の接続ノードＮｕは、ブラシレスＤＣモーター３０のＵ相巻線３１Ｕの一端と接続される。Ｕ相巻線３１Ｕの他端は中性点３２に接続される。
【００２８】
なお、図１に示すように、ブラシレスＤＣモーター３０のＵ相巻線３１Ｕ、Ｖ相巻線３１Ｖ、およびＷ相巻線３１Ｗの結線はスター結線である。この明細書では、Ｕ相巻線３１Ｕ、Ｖ相巻線３１Ｖ、およびＷ相巻線３１Ｗを総称して、ステーター巻線３１と称する。
【００２９】
同様に、Ｖ相アーム回路４２Ｖは、互いに直列に接続された高電位側のＶ相トランジスタＦＶ＋および低電位側のＶ相トランジスタＦＶ−を含む。Ｖ相トランジスタＦＶ＋およびＦＶ−の接続ノードＮｖは、ブラシレスＤＣモーター３０のＶ相巻線３１Ｖの一端と接続される。Ｖ相巻線３１Ｖの他端は中性点３２に接続される。
【００３０】
同様に、Ｗ相アーム回路４２Ｗは、互いに直列に接続された高電位側のＷ相トランジスタＦＷ＋および低電位側のＷ相トランジスタＦＷ−を含む。Ｗ相トランジスタＦＷ＋およびＦＷ−の接続ノードＮｗは、ブラシレスＤＣモーター３０のＷ相巻線３１Ｗの一端と接続される。Ｗ相巻線３１Ｗの他端は中性点３２に接続される。
【００３１】
Ｕ相電流検出回路４３ＵおよびＶ相電流検出回路４３Ｖは、２シャント方式でモーター電流を検出するための回路である。具体的に、Ｕ相電流検出回路４３Ｕは、低電位側のＵ相トランジスタＦＵ−と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。Ｖ相電流検出回路４３Ｖは、低電位側のＶ相トランジスタＦＶ−と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。
【００３２】
Ｕ相電流検出回路４３ＵおよびＶ相電流検出回路４３Ｖは、シャント抵抗を含む。シャント抵抗の抵抗値は１／１０Ωオーダーの小さい値である。このため、Ｕ相電流検出回路４３Ｕによって検出されたＵ相電流Ｉｕを表す信号およびＶ相電流検出回路４３Ｖによって検出されたＶ相電流Ｉｖを表す信号は、アンプ（不図示）によって増幅される。その後、Ｕ相電流Ｉｕを表す信号およびＶ相電流Ｉｖを表す信号は、ＡＤ（Analog-to-Digital）変換器（不図示）によってＡＤ変換されてから、センサレスベクトル制御回路５０に取り込まれる。
【００３３】
Ｗ相電流Ｉｗは、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流Ｉｖとからキルヒホッフの電流則、すなわち、Ｉｗ＝−Ｉｕ−Ｉｖから求めることができるので、検出する必要はない。より一般的には、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、およびＷ相電流Ｉｗのうち、いずれか２相の電流を検出すればよく、他の１相の電流値は検出した２相の電流値から計算することができる。
【００３４】
プリドライブ回路４４は、センサレスベクトル制御回路５０から受けたＰＷＭ信号であるインバーター駆動信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−を増幅して、トランジスタＦＵ＋，ＦＵ−，ＦＶ＋，ＦＶ−，ＦＷ＋，ＦＷ−のゲートにそれぞれ出力する。
【００３５】
トランジスタＦＵ＋，ＦＵ−，ＦＶ＋，ＦＶ−，ＦＷ＋，ＦＷ−の種類は特に限定されない。たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）であってもよいし、バイポーラトランジスタであってもよいし、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）であってもよい。
【００３６】
センサレスベクトル制御回路５０は、ブラシレスＤＣモーター３０をベクトル制御するための回路であり、インバーター駆動信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−を生成して駆動回路４０に供給する。さらに、センサレスベクトル制御回路５０は、ブラシレスＤＣモーター３０を起動させる際に、静止状態にあるローターの磁極の初期位置をインダクティブセンス方式によって推定する。
【００３７】
センサレスベクトル制御回路５０は、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）などの専用回路として構成されていてもよいし、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）および／またはマイクロコンピューターなどを利用してその機能を実現するように構成されていてもよい。
【００３８】
上位制御回路６０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）およびメモリなどを備えたコンピュータをベースに構成される。上位制御回路６０は、センサレスベクトル制御回路５０に起動指令、停止指令、および回転角速度指令値などを出力する。
【００３９】
なお、上記と異なり、センサレスベクトル制御回路５０および上位制御回路６０が１つの制御回路としてＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなどによって構成されていてもよいし、マイクロコンピューターによって構成されていてもよい。
【００４０】
［モーター運転の概要について］
図２は、定常運転中のモーターを減速停止させてから再起動するまでのモーターの回転速度の変化を示す図である。図２の横軸は時間を示し、縦軸はモーターの回転速度を示す。
【００４１】
図２を参照して、モーターは、時刻ｔ１０までベクトル制御方式で定常運転され、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの間でモーターの回転速度の指令値が徐々に減少することによって、モーターが減速停止する。時刻ｔ１１でモーターの回転は停止し、その後の時刻ｔ１２においてステーターへの通電が停止する。時刻ｔ１２からその後の時刻ｔ１３までの間は、ステーターへの励磁電流の供給が停止された状態である。
【００４２】
ここで、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの減速停止の過程においても、センサレスベクトル制御方式によってモーターの回転速度が制御される。したがって、非常に低速の状態ではｄ軸誘起電圧の検出が困難になるのでローターの磁極の位置推定の精度が悪くなるけれども、少なくともモーターが停止する時刻ｔ１１の直前までは磁極の推定位置および推定回転速度に基づいた電気角でステーター巻線に電圧が印加され続けている。この結果、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２まで間では、最終的な電圧指令値に対応する電気角の近傍でローターは停止していることになる。ただし、ローターの引き込みを行っているわけではないので、最終的な電圧指令値に対応する電気角とローターの磁極位置とが一致している訳ではない。この開示では、最終的な電圧指令値に対応する電気角をホールド角度と称する。時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの間は、ホールド角度の近傍の磁極位置でローターが停止したホールド状態となっている。
【００４３】
次に、時刻ｔ１４からのモーターの再起動に先立って、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの間で、ローターの磁極の初期位置推定が実行される。ローターに回転方向のトルクを与えるためには、ローターの磁極の初期位置に応じた適切な電気角でステーター巻線３１に三相交流電流を供給する必要がある。このために、ローターの磁極の初期位置が推定される。本開示では、ローターの磁極の初期位置推定の方法としてインダクティブセンス方式が用いられる。さらに、実施の形態１のモーター制御装置では、初期磁極位置推定の際の通電電流の電気角の設定において前述のホールド角度が利用される。
【００４４】
時刻ｔ１４においてローターの回転が開始されると、以後、センサレスベクトル制御方式によってブラシレスＤＣモーターが制御される。時刻ｔ１５から回転速度が一定の定常運転に入る。
【００４５】
［センサレスベクトル制御方式の座標軸について］
図３は、センサレスベクトル制御における交流電流および磁極位置を表示するための座標軸について説明するための図である。
【００４６】
図３を参照して、ベクトル制御では、３相ブラシレスＤＣモーター３０のステーター巻線３１に流れる３相交流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を、ローターの永久磁石と同期して回転する２相の成分に変数変換する。具体的に、ローター３５の磁極の方向をｄ軸としｄ軸から電気角で９０°位相が進んだ方向をｑ軸とする。さらに、Ｕ相座標軸からのｄ軸の角度をθと定義する。
【００４７】
ここで、ローターの回転角度を検出する位置センサーを持たない制御方式である、センサレスベクトル制御方式の場合には、ローターの回転角度を表す位置情報を何らかの方法で推定する必要がある。推定された磁極方向をγ軸とし、γ軸から電気角で９０°位相が進んだ方向をδ軸とする。Ｕ相座標軸からのγ軸の角度をθＭとする。θに対するθＭの遅れを、Δθと定義する。
【００４８】
モーターを起動させる際に、インダクティブセンス方式で静止状態にあるローターの磁極の初期位置を推定するときにも、図３の座標軸が用いられる。この場合、ローターの磁極の真の位置を電気角θで表す。磁極の初期位置を推定するために、ステーター巻線３１に印加する電圧の電気角（通電角度または電圧印加角度とも称する）をθＭで表す。
【００４９】
［モーター運転中のベクトル制御］
図４は、モーターの運転中におけるセンサレスベクトル制御回路の動作を示す機能ブロック図である。以下、図４を参照して、モーター運転中におけるセンサレスベクトル制御回路５０の動作について簡単に説明する。
【００５０】
センサレスベクトル制御回路５０は、座標変換部５５と、回転速度制御部５１と、電流制御部５２と、座標変換部５３と、ＰＷＭ変換部５４と、磁極位置推定部５６とを含む。
【００５１】
座標変換部５５は、駆動回路４０のＵ相電流検出回路４３Ｕで検出されたＵ相電流Ｉｕと、Ｖ相電流検出回路４３Ｖで検出されたＶ相電流Ｉｖとを表す信号を受け取る。座標変換部５５は、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流ＩｖとからＷ相電流Ｉｗを計算する。そして、座標変換部５５は、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、およびＷ相電流Ｉｗを座標変換することによって、γ軸電流Ｉγとδ軸電流Ｉδとを生成する。具体的には以下の手順による。
【００５２】
まず、次式（Ａ１）に従って、座標変換部５５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相電流をα軸電流Ｉαおよびβ軸電流Ｉβの２相電流に変換する。この変換はClarke変換と呼ばれる。
【００５３】
【数１】
2020115731.tif 000003
【００５４】
次に、次式（Ａ２）に従って、座標変換部５５は、α軸電流Ｉαおよびβ軸電流Ｉβを回転座標系であるγ軸電流Ｉγおよびδ軸電流Ｉδに変換する。この変換はPark変換と呼ばれる。次式（Ａ２）において、θＭは磁極位置推定部５６によって推定された磁極方向の電気角、すなわち、Ｕ相座標軸からのγ軸の角度である。
【００５５】
【数２】
2020115731.tif 000004
【００５６】
回転速度制御部５１は、上位制御回路６０から起動命令、停止命令、目標回転角速度ω*を受け取る。回転速度制御部５１は、目標回転角速度ω*と、磁極位置推定部５６によって推定されたローター３５の回転角速度ωＭとから、たとえば、ＰＩ制御（比例・積分制御）またはＰＩＤ制御（比例・積分・微分制御）などにより、ブラシレスＤＣモーター３０へのγ軸電流指令値Ｉγ*およびδ軸電流指令値Ｉδ*を決定する。
【００５７】
電流制御部５２は、回転速度制御部５１から与えられたγ軸電流指令値Ｉγ*およびδ軸電流指令値Ｉδ*と、座標変換部５５から与えられた現時点のγ軸電流Ｉγおよびδ軸電流Ｉδとから、たとえば、ＰＩ制御またはＰＩＤ制御などにより、γ軸電圧指令値Ｖγ*およびδ軸電圧指令値Ｖδ*を決定する。
【００５８】
座標変換部５３は、電流制御部５２からγ軸電圧指令値Ｖγ*およびδ軸電圧指令値Ｖδ*を受け取る。座標変換部５３は、γ軸電圧指令値Ｖγ*およびδ軸電圧指令値Ｖδ*を座標変換することにより、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ*、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ*を生成する。具体的には以下の手順による。
【００５９】
まず、次式（Ａ３）に従って、座標変換部５３は、γ軸電圧指令値Ｖγ*およびδ軸電圧指令値Ｖδ*を、α軸電圧指令値Ｖα*およびβ軸電圧指令値Ｖβ*に変換する。この変換は、逆Park変換と呼ばれる。次式（Ａ３）において、θＭは磁極位置推定部５６によって推定された磁極方向の電気角、すなわち、Ｕ相座標軸からのγ軸の角度である。
【００６０】
【数３】
2020115731.tif 000005
【００６１】
次に、次式（Ａ４）に従って、座標変換部５３は、α軸電圧指令値Ｖα*およびβ軸電圧指令値Ｖβ*を、３相のＵ相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ*、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ*に変換する。この変換は逆Clarke変換と呼ばれる。なお、α，βの２相からＵ，Ｖ，Ｗの３相への変換は、逆Clarke変換に代えて空間ベクトル変換を用いることもできる。
【００６２】
【数４】
2020115731.tif 000006
【００６３】
ＰＷＭ変換部５４は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ*、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ*に基づいて、トランジスタＦＵ＋，ＦＵ−，ＦＶ＋，ＦＶ−，ＦＷ＋，ＦＷ−のゲートをそれぞれ駆動するためのＰＷＭ信号であるインバーター駆動信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−を生成する。
【００６４】
磁極位置推定部５６は、γ軸電流Ｉγおよびδ軸電流Ｉδとγ軸電圧指令値Ｖγ*およびδ軸電圧指令値Ｖδ*とから、ローター３５の現時点の回転角速度ωＭと、磁極位置を表す電気角θＭとを推定する。具体的に、磁極位置推定部５６は、γ軸誘起電圧を０にするような回転角速度ωＭを算出し、回転角速度ωＭから磁極位置を表す電気角θＭを推定する。磁極位置推定部５６は、推定した回転角速度ωＭを上位制御回路６０に出力するとともに回転速度制御部５１に出力する。また、磁極位置推定部５６は、推定した磁極位置を表す電気角θＭの情報を、座標変換部５３，５５に出力する。
【００６５】
［静止状態にあるローターの磁極の初期位置推定］
図５は、静止状態にあるローターの磁極の初期位置を推定する方法を示す機能ブロック図である。
【００６６】
図４の磁極位置推定部５６は、ステーター巻線３１に生じる誘起電圧を利用したものであるので、ローターが静止しているときには使用することができない。このため、図５では、磁極位置推定部５６に代えて、インダクティブセンス方式でローター３５の磁極の初期位置を推定する初期位置推定部５７が設けられている。
【００６７】
ここで、インダクティブセンス方式では、複数の通電角度を順次変更しながらステーター巻線３１に連続的またはＰＷＭによって間欠的に定電圧を印加し、通電角度ごとにステーター巻線３１に流れる電流の変化が検出される。ここで、ステーター巻線３１への通電時間および印加電圧の大きさは、ローター３５が回転しないレベルに設定される。ただし、通電時間が短すぎたり、印加電圧の大きさが小さすぎたりすると、磁極の初期位置を検出できなくなるので注意が必要である。
【００６８】
前述のように、インダクティブセンスによる初期位置推定方法は、ローターが回転しないレベルの電圧を複数の電気角でステーター巻線に印加したとき、ローターの磁極位置とステーター巻線による電流磁界との位置関係に応じて、実効的なインダクタンスが微妙に変化する性質を利用している。このインダクタンスの変化は、ｄ軸電流の場合に顕著に生じる磁気飽和現象に基づいている。また、永久磁石埋め込み型（ＩＰＭ：Interior  Permanent  Magnet）モーターの場合には、ｑ軸方向のインダクタンスがｄ軸方向のインダクタンスよりも大きくなる突極性を有しているので、磁気飽和が生じなくてもインダクタンスの変化が検出できる場合がある。
【００６９】
具体的にローターの磁極の方向を検知するためにしばしば用いられる手法は、通電角度ごとの通電時間および印加電圧の指令値（具体的にはγ軸電圧の指令値）を一定にして、通電時間内でのγ軸電流のピーク値を検出し、最大のピーク値が得られた通電角度（すなわち、実効的なインダクタンスが最小となる通電角度）が磁極の方向であると判定するものである。もしくは、通電の開始からγ軸電流が予め定めた電流閾値に達するまでの時間を計測するという方法によってもよい。γ軸電流が電流閾値に達するまでの時間が最も短い場合、すなわち、最もインダクタンスが低い場合の通電角が、ローターの磁極位置に対応している。以下では、通電角度ごとにγ軸電流の最大ピーク値を検出するという前者の方法を主に説明するが、本開示の技術は後者の場合にも適用可能であるし、インダクティブセンス方式に基づくその他の方法にも適用可能である。
【００７０】
図５を参照して、センサレスベクトル制御回路５０は、ローター３５の磁極の初期位置を推定するための機能として、初期位置推定部５７と、座標変換部５３と、ＰＷＭ変換部５４と、座標変換部５５とを含む。このように、ローターの磁極の初期位置推定では、図４で説明したベクトル制御の機能の一部が利用される。以下、各部の機能についてさらに詳しく説明する。
【００７１】
（１．  初期位置推定部によるγ軸電圧指令値、通電角度、および通電時間の設定）
初期位置推定部５７は、γ軸電圧指令値Ｖγ*の大きさ、ステーター巻線３１に印加する各相電圧の電気角θＭ（通電角度θＭとも称する）、および通電時間を設定する。初期位置推定部５７は、δ軸電圧指令値Ｖδ*を０に設定する。なお、γ軸電流が電流閾値に達するまでの時間を計測する場合には、通電時間に代えて電流閾値が設定される。
【００７２】
γ軸電圧指令値Ｖγ*の大きさおよび通電時間（または、電流閾値）は、ローター３５を回転させない範囲で十分なＳＮ比のγ軸電流Ｉγが得られるような大きさに設定される。電気角θＭは、０度から３６０度の範囲で複数の角度に設定される。たとえば、初期位置推定部５７は、電気角θＭを３０度刻みで０度から３６０度まで変化させる。ただし、本開示の場合には、通電する順番は電気角の昇順または降順にはならない。
【００７３】
（２．  座標変換部５３）
座標変換部５３は、γ軸電圧指令値Ｖγ*およびδ軸電圧指令値Ｖδ*（＝０）を座標変換することにより、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ*、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ*を生成する。この座標変換には、たとえば、前述の式（Ａ３）によって表される逆Park変換および前述の式（Ａ４）によって表される逆Clarke変換が用いられる。
【００７４】
具体的に、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ*、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ*は、次式（Ａ５）で表される。次式（Ａ５）において、電圧指令値の振幅をＶ０としている。
【００７５】
【数５】
2020115731.tif 000007
【００７６】
図６は、上式（Ａ５）で示されるＵ相電圧指令値、Ｖ相電圧指令値、およびＷ相電圧指令値と電気角との関係を示す図である。図６では、上式（Ａ５）における電圧指令値の振幅Ｖ０を１に規格化している。
【００７７】
図６を参照して、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ*、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ*は、任意のθＭに対して定めることができる。たとえば、θＭ＝０°のとき、Ｖｕ*＝１、Ｖｖ*＝Ｖｗ*＝−０．５である。θＭ＝３０°のとき、Ｖｕ*＝（√３）／２≒０．８７、Ｖｖ*＝０、Ｖｗ*＝−（√３）／２≒−０．８７である。
【００７８】
（３．  ＰＷＭ変換部５４）
再び図５を参照して、ＰＷＭ変換部５４は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ*、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ*に基づいて、トランジスタＦＵ＋，ＦＵ−，ＦＶ＋，ＦＶ−，ＦＷ＋，ＦＷ−のゲートをそれぞれ駆動するためのＰＷＭ信号であるインバーター駆動信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−を生成する。
【００７９】
生成されたインバーター駆動信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−に従って、駆動回路４０は、ブラシレスＤＣモーター３０のＵ相巻線３１Ｕ、Ｖ相巻線３１Ｖ、およびＷ相巻線３１ＷにＵ相電圧ＵＭ、Ｖ相電圧ＶＭ、Ｗ相電圧ＷＭを供給する。インバーター駆動信号のパルスの総数は、設定された通電時間に対応している。駆動回路４０に設けられたＵ相電流検出回路４３ＵおよびＶ相電流検出回路４３Ｖは、Ｕ相電流ＩｕおよびＶ相電流Ｉｖをそれぞれ検出する。検出されたＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流Ｉｖを表す信号は、座標変換部５５に入力される。
【００８０】
（４．  座標変換部５５）
座標変換部５５は、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流ＩｖとからＷ相電流Ｉｗを計算する。そして、座標変換部５５は、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、およびＷ相電流Ｉｗを座標変換することによって、γ軸電流Ｉγとδ軸電流Ｉδとを生成する。この座標変換には、前述の式（Ａ１）のClarke変換および式（Ａ２）のPark変換が用いられる。
【００８１】
なお、仮に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電気特性および磁気特性が相互に違いがなく、さらに、ローター３５の永久磁石の影響がなければ、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの相互の比率は電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*の相互の比率に等しくなるはずである。したがって、この仮想的な場合には、δ軸電流Ｉδは通電角度によらず０になり、γ軸電流Ｉγは通電角度によらず一定値になる。しかし、実際には、ステーター巻線に対するローターの永久磁石の位置に応じてγ軸電流Ｉγの大きさが変化し、さらに、ステーターおよびローターの構造によって各相の電気特性および磁気特性に違いが生じるためにγ軸電流Ｉγの大きさが変化する。
【００８２】
図７は、γ軸電圧指令値Ｖγ*と検出されたγ軸電流Ｉγとの関係の一例を模式的に示すタイミング図である。
【００８３】
図７を参照して、まず、図５の初期位置推定部５７は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、通電角度θＭを０度に設定するとともに、γ軸電圧指令値Ｖγ*を定められた設定値に設定する。これによって、ステーターのＵ相巻線３１Ｕ、Ｖ相巻線３１Ｖ、およびＷ相巻線３１Ｗには、パルス幅変調されたＵ相電圧ＵＭ、Ｖ相電圧ＶＭ、およびＷ相電圧ＷＭがそれぞれ印加される。この結果、γ軸電流Ｉγは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、０Ａから徐々に増加し、時刻ｔ２でピーク値Ｉγｐ１に達する。時刻ｔ２以降、ステーター巻線３１への電圧印加が停止するので、γ軸電流Ｉγは徐々に減少する。ステーター巻線３１に次に電圧が印加される時刻ｔ３までの間に、Ｕ相電流Ｉｕ，Ｖ相電流Ｉｖ，Ｗ相電流Ｉｗの値が０に戻る結果、γ軸電流Ｉγの値も０まで戻る。
【００８４】
次に、初期位置推定部５７は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、通電角度θＭを１８０度に設定するとともに、γ軸電圧指令値Ｖγ*を前回と同じ設定値に設定する。この結果、γ軸電流Ｉγは、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、０Ａから徐々に増加し、時刻ｔ４でピーク値Ｉγｐ２に達する。時刻ｔ４以降、ステーター巻線３１への電圧印加が停止するので、γ軸電流Ｉγは徐々に減少する。
【００８５】
以下、同様に、通電角度θＭの設定角度を変更し、変更された通電角度θＭにおいて、パルス幅変調された一定電圧がステーター巻線３１に印加される。γ軸電圧指令値Ｖγ*は各通電角度で同一であり、通電時間時間も各通電角度で同一である。そして、電圧印加の終了時におけるγ軸電流Ｉγのピーク値が検出される。
【００８６】
（５．  初期位置推定部によるローターの磁極位置の推定）
再び図５を参照して、初期位置推定部５７は、複数の通電角度θＭに対してそれぞれ得られたγ軸電流Ｉγのピーク値に基づいて、ローター３５の磁極の初期位置を推定する。もしくは、通電開始からγ軸電流が電流閾値に到達するまでの時間に基づいて、ローター３５の磁極の初期位置を推定してもよい。
【００８７】
図８は、ローターの磁極位置と通電角度との相対的位置関係と、γ軸電流のピーク値との関係を示す図である。まず、図８（ａ）を参照して、ローター３５の磁極位置θと通電角度θＭとの相対的位置関係について説明する。
【００８８】
図８（ａ）の場合、ローター３５の磁極位置θは０°に固定されている。したがって、ｄ軸は電気角０°の方向に定められ、ｑ軸は電気角９０°の方向に定められる。一方、通電角度θＭは０°から３６０°まで３０°刻みで変化する。図８（ａ）では、通電角度θＭが０°の場合のγ軸とδ軸が示されている。この場合、Δθ＝０°である。
【００８９】
次に、図８（ｂ）を参照して、磁極位置θと通電角度θＭとの角度差Δθとγ軸電流Ｉγのピーク値との関係を説明する。図８（ｂ）の横軸は角度差Δθを表し、縦軸はγ軸電流Ｉγのピーク値を示す。縦軸の単位は任意単位である。
【００９０】
図８（ｂ）に示すように、理想的には、磁極位置θと通電角度θＭとの角度差Δθが０°のとき、すなわち、磁極位置θと通電角度θＭとが一致するとき（図８（ａ）では、θ＝θＭ＝０°の場合）、γ軸電流Ｉγのピーク値が最大値を示す。
【００９１】
［インダクティブセンス方式の初期磁極位置推定の際の残留磁気の影響］
インダクティブセンス方式の初期磁極位置推定では、ステーター鉄心に残留する磁気によって測定誤差が生じる場合がある。たとえば、通電角度θＭを０°から３３０°まで３０°刻みで昇順で変化させた場合には、残留磁気の影響が顕著に現れる。以下、図９を参照して具体的に説明する。
【００９２】
図９は、本実施形態の比較例の場合において、通電角度と電圧指令値との関係を表形式で示す図である。
【００９３】
図９において、電圧印加の順番を番号（Ｎｏ．）１〜１２で示している。したがって、通電角度θＭは０°から３３０°まで３０°刻みで昇順で変化する。この場合、第ｉ番目（ただし、ｉ＝２〜１２）の通電時の電気角θＭ［ｉ］とその前の第ｉ−１番目の通電時の電気角θＭ［ｉ−１］との角度差（すなわち、θＭ［ｉ］−θＭ［ｉ−１］）は、３０°である。また、図９のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*は、前述の式（Ａ５）に従って計算したものである。ここで、式（Ａ５）の振幅Ｖ０を１に規格化している。
【００９４】
図９を参照して、たとえば、電気角０°の次に電気角３０°で通電する場合、ステーターのＵ相巻線では電気角０°の場合と電気角３０°の場合とで同じ極性の電圧が印加される。したがって、電気角３０°での通電によってＵ相巻線に生じる磁束には、その前の電気角０°での通電によってＵ相のステーター鉄心に残留する磁気による磁束が加算される。この結果、Ｕ相のステーター鉄心に磁気飽和が生じやすくなるので、初期磁極位置推定の誤差の原因となる。同様に、電気角６０°、１５０°〜２４０°、３３０°の各々の通電時においてＵ相のステーター巻線に生成される磁束にもその１つ前の通電角での通電によって生じた残留磁束が加算されるので、初期磁極位置推定に誤差が生じ得る。Ｖ相およびＷ相の場合にも同様の問題がある。
【００９５】
この問題を解決するために、特開２０１３−１７２５１１号公報（特許文献２）に記載されているように、各電気角でステーター巻線に通電する直前に、通電する電流に対して逆相の電流をステーター巻線に流すことによって、残留磁気の影響を低減する方法がある。しかしながら、この方法では、通電する電流の電気角を変更するごとに毎回、残留磁気を低減するために逆相電流を長す時間が余分に必要になるので、初期磁極位置推定のために要する全体の時間が長くなってしまうという問題が生じる。
【００９６】
［初期磁極位置を推定する際の電圧印加順序］
初期磁極位置推定に要する全体の時間を従来よりも長くしないという前提で、残留磁気の影響をできるだけ受けないようにするために、本実施形態のモーター制御装置では、以下に説明するような電気角の順番でステーター巻線に初期磁極位置推定のための電圧が印加される。
【００９７】
なお、本開示では、ステーター巻線に印加される電圧の電気角を、通電角度または電圧印加角度とも称する。通電角度は、図３および図６のθＭに対応している。
【００９８】
具体的に、図５の初期位置推定部５７は、互いに異なるＬ個の電気角（たとえば、Ｌは５以上の整数）を順次変更しながら、各電気角で駆動回路４０によってステーター巻線の各相に電圧を印加する。そして、初期位置推定部５７は、Ｌ個の電気角の各々での電圧印加によって検出されたステーター巻線の電流値に基づいて、ローターの磁極の初期位置を推定する。
【００９９】
この場合に、残留磁気の影響を低減させるために、第ｉ回目（ただし、ｉは２以上かつＬ以下の整数）にステーター巻線に印加する電圧の電気角と、第ｉ−１回目にステーター巻線に印加する電圧の電気角とは、これらの電気角の差の絶対値が（１８０−３６０／Ｌ）度以上かつ（１８０＋３６０／Ｌ）度以下となるように選択される。また、初期位置推定のために第１回目にステーター巻線に印加する電圧の電気角は、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加された電圧の電気角に対して、両者の差の絶対値が１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下となるように設定される。なお、実施の形態１の場合、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加された電圧の電気角とは、図２で説明したホールド角度である。
【０１００】
上記のように初期位置推定のためにステーター巻線に印加される電圧の電気角を設定することによって、初期位置推定のために第ｉ回目（２≦ｉ≦Ｌ）にステーター巻線の各相に印加された電圧と、第ｉ−１回目にステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは（すなわち、同じ相同士の電圧は）、互いに極性が異なるか、または、少なくとも一方が０になるか、または、同じ極性であっても各々の印加電圧の大きさは比較的小さくなる。この結果、残留磁気の影響をできるだけ受けないようにすることができる。
【０１０１】
同様に、初期位置推定のために第１回目にステーター巻線の各相に印加された電圧と、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは、互いに極性が異なるか、または、少なくとも一方が０になるか、または、同じ極性であっても各々の印加電圧の大きさは比較的小さくなる。この結果、残留磁気の影響をできるだけ受けないようにすることができる。
【０１０２】
以下、具体例を挙げてさらに説明する。以下の具体例では、Ｌ個の電気角は、３６０度をＬ等分したときの各角度にそれぞれ相当する。さらに、図１０〜図１３では、一例としてＬ＝１２の場合が示されているが、本開示の技術はＬ＝１２場合に限定されるわけではない。
【０１０３】
（具体例１）
図１０は、初期磁極位置推定のための電圧印加角度の順番について、第１の具体例を表形式で示す図である。図１０（ａ）では電圧印加角度の順番の基本パターン（以下、基本通電パターンとも称する）を示し、図１０（ｂ）ではホールド角度に応じて基本通電パターンを修正した場合の電圧印加角度の順番を示す。
【０１０４】
また、図１０（ａ）では通電角度に対応する電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*も示されている。さらに、図１０（ａ），（ｂ）の各々において、第ｉ回目（２≦ｉ≦１２）の通電角度θＭ［ｉ］と第ｉ−１回目の通電角度θＭ［ｉ−１］との角度差、すなわち、θＭ［ｉ］−θＭ［ｉ−１］が示されている。ただし、角度差が負になる場合は、３６０度が加算されている。言い替えると、剰余関数ｍｏｄを用いて、（θＭ［ｉ］−θＭ［ｉ−１］）ｍｏｄ３６０の値が示されている。
【０１０５】
具体例１の基本通電パターンでは、ｉ＝２ｍ−１（ただし、１≦ｍ≦６）である奇数番目の通電角度θＭ［２ｍ−１］は、（ｍ−１）×３０°と表される。ｉ＝２ｍである偶数番目の通電角度θＭ［２ｍ］は、１８０°＋（ｍ−１）×３０°と表される。この場合、奇数番目の通電角度は偶数番目の通電角度に対して２１０°を加算した値（ただし、３６０で割った余り）であり、偶数番目の通電角度は奇数番面の通電角度に対して１８０°を加算した値（ただし、３６０で割った余り）である。
【０１０６】
より一般的には、Ｌ＝２ｎ（ｎは３以上の整数）として、第（２ｍ−１）番目の通電角度θＭ［２ｍ−１］（ただし、１≦ｍ≦ｎ）は、
θＭ［２ｍ−１］＝３６０°×（ｍ−１）／（２ｎ）    …(B1)
で与えられる。また、第（２ｍ）番目の通電角度θＭ［２ｍ］は、
θＭ［２ｍ］＝１８０°＋３６０°×（ｍ−１）／（２ｎ）    …(B2)
で与えられる。
【０１０７】
この場合、ある電気角での電圧印加とその次の電気角での電圧印加との間の電気角の差は、１≦ｍ≦ｎとして、
（θＭ［２ｍ］−θＭ［２ｍ−１］）mod３６０＝１８０°    …(B3)
となるか、または、１≦ｍ≦ｎ−１として、
（θＭ［２ｍ＋１］−θＭ［２ｍ］）mod３６０＝１８０°＋３６０°／Ｌ    …(B4)
となる。
【０１０８】
さらに、図１０（ａ）では、前述の式（Ａ５）に通電角度θＭ［ｉ］（ただし、１≦ｉ≦１２）を代入したときの、電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*が示されている。この場合、式（Ａ５）の電圧振幅Ｖ０は１に規格化されている。
【０１０９】
図１０（ａ）に示すように、初期位置推定のために第ｉ回目（ただし、２≦ｉ≦１２）にステーター巻線の各相に印加された電圧と、第ｉ−１回目にステーター巻線の対応する相に印加された電圧（すなわち、同じ相同士の電圧）とは、互いに極性が異なるか、または、少なくとも一方が０になっているが、同じ極性になることはない。この結果、残留磁気の影響を低減することができる。
【０１１０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、上記の基本通電パターンは、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加された電圧の電気角、すなわち、図２で説明したホールド角度に応じて修正される。
【０１１１】
具体的に、３６０度をＬ等分することによって得られるＬ個の角度のうち（図１０の場合は、Ｌ＝１２）、ホールド角度θｈに１８０度を加算した値（ただし、３６０°以上の場合は、３６０で割った余りとする）に最も近い角度が修正角度θａに設定される。そして、上記の基本通電パターンの通電角度θＭ［ｉ］（ただし、１≦ｉ≦Ｌ）の各々に、この修正角度θａを加算した値が最終的な通電角度に決定される。
【０１１２】
図１０（ｂ）の場合には、ホールド角度θｈが０度、９０度、１８０度、２７０度の４通りの場合が例示されている。この場合、修正角度θａは、それぞれ、１８０度、２７０度、０度、９０度である。したがって、最終的な通電角度は、１≦ｉ≦Ｌを満たす各整数ｉに対して、（θＭ［ｉ］＋θａ）ｍｏｄ３６０で計算することができる。
【０１１３】
図１０（ｂ）に示すように、各回の通電角度θＭ［ｉ］をホールド角度θｈに応じて設定することによって、初期位置推定のために第１回目にステーター巻線の各相に印加された電圧と、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは、互いに極性が異なるか、または、少なくとも一方が０になる。この結果、残留磁気の影響を低減することができる。
【０１１４】
（具体例２）
図１１は、初期磁極位置推定のための電圧印加角度の順番について、第２の具体例を表形式で示す図である。第２の具体例は、第１の具体例を変形したものであり、図１１（ａ），（ｂ）は図１０（ａ），（ｂ）にそれぞれ対応している。
【０１１５】
具体例２の基本通電パターンでは、ｉ＝２ｍ−１（ただし、１≦ｍ≦６）である奇数番目の通電角度θＭ［２ｍ−１］は、３６０°−（ｍ−１）×３０°と表される。ｉ＝２ｍである偶数番目の通電角度θＭ［２ｍ］は、１８０°−（ｍ−１）×３０°と表される。この場合、奇数番目の通電角度は偶数番目の通電角度に対して１５０°を加算した値（ただし、３６０で割った余り）であり、偶数番目の通電角度は奇数番面の通電角度に対して１８０°を加算した値（ただし、３６０で割った余り）である。
【０１１６】
より一般的には、Ｌ＝２ｎ（ｎは３以上の整数）として、第（２ｍ−１）番目の通電角度θＭ［２ｍ−１］（ただし、１≦ｍ≦ｎ）は、
θＭ［２ｍ−１］＝３６０°−３６０°×（ｍ−１）／（２ｎ）    …(B5)
で与えられる。また、第（２ｍ）番目の通電角度θＭ［２ｍ］は、
θＭ［２ｍ］＝１８０°−３６０°×（ｍ−１）／（２ｎ）    …(B6)
で与えられる。
【０１１７】
この場合、ある電気角での電圧印加とその次の電気角での電圧印加との間の電気角の差は、１≦ｍ≦ｎとして、
（θＭ［２ｍ］−θＭ［２ｍ−１］）mod３６０＝１８０°    …(B7)
となるか、または、１≦ｍ≦ｎ−１として、
（θＭ［２ｍ＋１］−θＭ［２ｍ］）mod３６０＝１８０°−３６０°／Ｌ    …(B8)
となる。
【０１１８】
さらに、図１１（ａ）では、前述の式（Ａ５）に通電角度θＭ［ｉ］（ただし、１≦ｉ≦１２）を代入したときの、電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*が示されている。この場合、式（Ａ５）の電圧振幅Ｖ０は１に規格化されている。
【０１１９】
図１１（ａ）に示すように、初期位置推定のために第ｉ回目（ただし、２≦ｉ≦１２）にステーター巻線の各相に印加された電圧と、第ｉ−１回目にステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは（すなわち、同じ相同士の電圧は）、互いに極性が異なるか、または、少なくとも一方が０になっているが、同じ極性になることはない。この結果、残留磁気の影響を低減することができる。
【０１２０】
次に、図１１（ｂ）に示すように、上記の基本通電パターンは、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加された電圧の電気角、すなわち、図２で説明したホールド角度θｈに応じて修正される。
【０１２１】
具体的には、図１０（ｂ）の場合と同様に、３６０度をＬ等分することによって得られるＬ個の角度のうち（図１０の場合は、Ｌ＝１２）、ホールド角度θｈに１８０度を加算した値（ただし、３６０°以上の場合は、３６０で割った余りとする）に最も近い角度が修正角度θａに設定される。そして、上記の基本通電パターンの通電角度θＭ［ｉ］（ただし、１≦ｉ≦Ｌ）の各々に、この修正角度θａを加算した値（ただし、３６０で割った余り）が最終的な通電角度に決定される。
【０１２２】
図１１（ｂ）に示すように、各回の通電角度θＭ［ｉ］をホールド角度θｈに応じて設定することによって、初期位置推定のために第１回目にステーター巻線の各相に印加された電圧と、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは、互いに極性が異なるか、または、少なくとも一方が０になる。この結果、残留磁気の影響を低減することができる。
【０１２３】
（具体例３）
図１２は、初期磁極位置推定のための電圧印加角度の順番について、第３の具体例を表形式で示す図である。図１２（ａ）は基本通電パターンを示し、図１２（ｂ）はホールド角度に応じて基本通電パターンを修正した場合の電圧印加角度の順番を示す。
【０１２４】
また、図１２（ａ）では通電角度に対応する電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*も示されている。さらに、図１２（ａ），（ｂ）の各々において、第ｉ回目（２≦ｉ≦Ｌ）の通電角度θＭ［ｉ］と第ｉ−１回目の通電角度θＭ［ｉ−１］との角度差、すなわち、（θＭ［ｉ］−θＭ［ｉ−１］）ｍｏｄ３６０の値が示されている。
【０１２５】
具体例３の基本通電パターンでは、ｉ番目（ただし、１≦ｉ≦１２）の通電角度θＭ［ｉ］は、（ｉ−１）×１５０°を３６０で割った余りで表される。
【０１２６】
より一般的には、Ｌ＝２ｎ（ただし、ｎは４以上の整数、ｎ−１と２ｎとは互いに素）として、第ｉ番目の通電角度θＭ［ｉ］（ただし、１≦ｉ≦２ｎ）は、
θＭ［ｉ］＝mod((i-1)×(n-1),2n)×360°／(2n)    …(B9)
で与えられる。ここで、ｍｏｄ（（ｉ−１）×（ｎ−１），２ｎ）は、（ｉ−１）×（ｎ−１）を２ｎで割った余りである。
【０１２７】
上記の場合、ある電気角での電圧印加とその次の電気角での電圧印加との間の電気角の差は、２≦ｉ≦Ｌとして、
（θＭ［ｉ］−θＭ［ｉ−１］）mod３６０＝１８０°−３６０°／Ｌ    …(B10)
となる。
【０１２８】
さらに、図１２（ａ）では、前述の式（Ａ５）に通電角度θＭ［ｉ］（ただし、１≦ｉ≦１２）を代入したときの、電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*が示されている。この場合、式（Ａ５）の電圧振幅Ｖ０は１に規格化されている。
【０１２９】
図１２（ａ）に示すように、初期位置推定のために第ｉ回目（ただし、２≦ｉ≦１２）にステーター巻線の各相に印加された電圧と、第ｉ−１回目にステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは（すなわち、同じ相同士の電圧は）、互いに極性が異なるか、または、一方が０になっているが、同じ極性になることはない。さらに、第ｊ回目（ただし、２≦ｊ≦１１）にステーター巻線のある相に印加された電圧が０の場合に、第ｊ−１回目に同一相に印加された電圧の極性と第ｊ＋１回目に同一相に印加された電圧の極性とは互いに反対である。この結果、残留磁気の影響を低減することができる。
【０１３０】
次に、図１２（ｂ）に示すように、上記の基本通電パターンは、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加された電圧の電気角、すなわち、図２で説明したホールド角度に応じて修正される。
【０１３１】
具体的に、３６０度をＬ等分することによって得られるＬ個の角度のうち（図１２の場合は、Ｌ＝１２）、ホールド角度θｈに（１８０°＋３６０°／Ｌ）度を加算した値（ただし、３６０°以上の場合は、３６０で割った余りとする）に最も近い角度が修正角度θａに設定される。そして、上記の基本通電パターンの通電角度θＭ［ｉ］（ただし、１≦ｉ≦Ｌ）の各々に、この修正角度θａを加算した値（ただし、３６０で割った余り）が最終的な通電角度に決定される。
【０１３２】
図１２（ｂ）の場合には、ホールド角度θｈが０度、９０度、１８０度、２７０度の４通りの場合が例示されている。この場合、修正角度θａは、それぞれ、１５０度、２４０度、３３０度、６０度である。したがって、最終的な通電角度は、１≦ｉ≦Ｌを満たす各整数ｉに対して、（θＭ［ｉ］＋θａ）ｍｏｄ３６０で計算することができる。
【０１３３】
図１２（ｂ）に示すように、各回の通電角度θＭ［ｉ］をホールド角度θｈに応じて設定することによって、初期位置推定のために第１回目にステーター巻線の各相に印加された電圧と、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは、互いに極性が異なるか、または、いずれか一方が０になる。この結果、残留磁気の影響を低減することができる。
【０１３４】
（具体例４）
図１３は、初期磁極位置推定のための電圧印加角度の順番について、第４の具体例を表形式で示す図である。第４の具体例は、第３の具体例を変形したものであり、図１３（ａ），（ｂ）は図１２（ａ），（ｂ）にそれぞれ対応している。
【０１３５】
具体例４の基本通電パターンでは、ｉ番目（ただし、１≦ｉ≦１２）の通電角度θＭ［ｉ］は、（ｉ−１）×２１０°を３６０で割った余りで表される。
【０１３６】
より一般的には、Ｌ＝２ｎ（ただし、ｎは４以上の整数、ｎ＋１と２ｎとは互いに素）として、第ｉ番目の通電角度θＭ［ｉ］（ただし、１≦ｉ≦２ｎ）は、
θＭ［ｉ］＝mod((i-1)×(n+1),2n)×360°／(2n)    …(B11)
で与えられる。ここで、ｍｏｄ（（ｉ−１）×（ｎ＋１），２ｎ）は、（ｉ−１）×（ｎ＋１）を２ｎで割った余りである。
【０１３７】
上記の場合、ある電気角での電圧印加とその次の電気角での電圧印加との間の電気角の差は、２≦ｉ≦Ｌとして、
（θＭ［ｉ］−θＭ［ｉ−１］）mod３６０＝１８０°＋３６０°／Ｌ    …(B12)
となる。
【０１３８】
図１３（ａ）に示す例では、ｎ＝６の場合が記載されている。ただし、ｎの値は６に限定されない。
【０１３９】
さらに、図１３（ａ）では、前述の式（Ａ５）に通電角度θＭ［ｉ］（ただし、１≦ｉ≦１２）を代入したときの、電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*が示されている。この場合、式（Ａ５）の電圧振幅Ｖ０は１に規格化されている。
【０１４０】
図１３（ａ）に示すように、初期位置推定のために第ｉ回目（ただし、２≦ｉ≦１２）にステーター巻線の各相に印加された電圧と、第ｉ−１回目にステーター巻線の対応する相に印加された電圧（すなわち、同じ相同士の電圧）とは、互いに極性が異なるか、または、一方が０になっているが、同じ極性になることはない。さらに、第ｊ回目（ただし、２≦ｊ≦１１）にステーター巻線のある相に印加された電圧が０の場合に、第ｊ−１回目に同一相に印加された電圧の極性と第ｊ＋１回目に同一相に印加された電圧の極性とは互いに反対である。この結果、残留磁気の影響を低減することができる。
【０１４１】
次に、図１３（ｂ）に示すように、上記の基本通電パターンは、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加された電圧の電気角、すなわち、図２で説明したホールド角度に応じて修正される。
【０１４２】
具体的に、３６０度をＬ等分することによって得られるＬ個の角度のうち（図１３の場合は、Ｌ＝１２）、ホールド角度θｈに（１８０°＋３６０°／Ｌ）度を加算した値（ただし、３６０°以上の場合は、３６０で割った余りとする）に最も近い角度が修正角度θａに設定される。そして、上記の基本通電パターンの通電角度θＭ［ｉ］（ただし、１≦ｉ≦Ｌ）の各々に、この修正角度θａを加算した値（ただし、３６０で割った余り）が最終的な通電角度に決定される。
【０１４３】
図１３（ｂ）の場合には、ホールド角度θｈが０度、９０度、１８０度、２７０度の４通りの場合が例示されている。この場合、修正角度θａは、それぞれ、２１０度、３００度、３０度、１２０度である。したがって、最終的な通電角度は、１≦ｉ≦Ｌを満たす各整数ｉに対して、（θＭ［ｉ］＋θａ）ｍｏｄ３６０で計算することができる。
【０１４４】
図１３（ｂ）に示すように、各回の通電角度θＭ［ｉ］をホールド角度θｈに応じて設定することによって、初期位置推定のために第１回目にステーター巻線の各相に印加された電圧と、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは、互いに極性が異なるか、または、いずれか一方が０になる。この結果、残留磁気の影響を低減することができる。
【０１４５】
［三相モーターの制御手順］
図１４は、実施の形態１において、三相モーターを制御する手順を示すフローチャートである。図１５は、図１４のステップＳ１１５の手順を示すフローチャートである。以下、図１４および図１５を主として参照して、実施の形態１によるモーター制御方法について総括する。
【０１４６】
図１４を参照して、まず、図５のセンサレスベクトル制御回路５０は、上位制御回路６０からモーターの起動指令を受ける（ステップＳ１１０でＹＥＳ）。これにより、センサレスベクトル制御回路５０に含まれる図５の初期位置推定部５７は、ステップＳ１１５で初期磁極位置推定の際の通電角の順序を決定する。具体的手順は図１５に示される。
【０１４７】
図１５のステップＳ２００で、まず、初期位置推定部５７は、通電角の順序を基本通電パターンに設定する。基本通電パターンとして、たとえば、図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）、図１３（ａ）を参照して説明したものを用いることができる。どの基本通電パターンを用いるかは、予め定めることができる。
【０１４８】
次のステップＳ２１０において、初期位置推定部５７は、初期位置推定を開始する前の最後にモーターを減速停止させたときのホールド角度に基づいて、基本通電パターンにおける各通電角度θＭ［ｉ］を修正する。具体的な手順は、たとえば、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）を参照して説明した手順と同様である。
【０１４９】
再び図１４を参照して、次のステップＳ１２０において、初期位置推定部５７はローターの磁極の初期位置を推定する。具体的手順の一例については、図１６および図１７を参照して後述する。
【０１５０】
その次のステップＳ１２５において、センサレスベクトル制御回路５０は、モーターの回転駆動を開始する。具体的に、センサレスベクトル制御回路５０は、初期位置推定部５７によって推定された初期磁極位置に基づいて適切なトルクがローターに印加されるような電気角でステーター巻線に電圧を印加することによってローターの回転を開始させる。その後、センサレスベクトル制御回路５０は、図４の磁極位置推定部５６によって推定された磁極位置θＭおよび回転角速度ωＭに基づいて、上位制御回路６０から与えられた角速度指令値ω*でモーターが回転するように駆動回路４０を制御する。
【０１５１】
センサレスベクトル制御回路５０は、上位制御回路６０から減速停止指令を受けると（ステップＳ１３０でＹＥＳ）、角速度指令値ω*に従ってローターの回転速度を徐々に低下させる（ステップＳ１３５）。センサレスベクトル制御回路５０は、減速停止制御による最後の電圧指令値に対応する電気角を、ホールド角度としてメモリに記憶する（ステップＳ１４０）。ステップＳ１１５で説明したように、ホールド角度は、モーターを再起動させる前に行う初期磁極位置推定の際に、通電角の順序を決定するために利用される。以後、上記の各ステップが繰り返される。
【０１５２】
図１６は、図１４のステップＳ１２０に示す初期磁極位置推定の一例を示すフローチャートである。図１６に示す初期磁極位置推定方法は、通電角度ごとの通電時間およびγ軸電圧の指令値を一定にして、通電時間内でのγ軸電流のピーク値を検出するものである。この場合、最大のピーク値が得られた通電角度（すなわち、実効的なインダクタンスが最小となる通電角度）が磁極の方向であると判定される。
【０１５３】
図５および図１６を参照して、初期位置推定手順を開始する前に、γ軸電圧指令値Ｖγ*、通電角度θＭごとのステーター巻線３１への電圧印加時間（すなわち、通電時間）、全通電回数Ｌが予め設定される。通電回数をカウントするパラメーターをｉとする。ｉの初期値は１であり、ｉ＝Ｌとなるまで、ステップＳ３００〜Ｓ３１０が繰り返される。また、通電回数ｉに対応する通電角度θＭ［ｉ］は、図１４のステップＳ１１５で定められる。
【０１５４】
ステップＳ３０１において、図５の座標変換部５３は、パラメーターｉに対応する通電角θＭ［ｉ］での余弦値および正弦値と予め設定したγ軸電圧指令値Ｖγ*とから、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ*、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ*を算出する。さらに、ＰＷＭ変換部５４は、ＰＷＭ信号であるインバーター駆動信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−を生成する。
【０１５５】
その次のステップＳ３０２において、駆動回路４０のインバーター回路４１は、上記のインバーター駆動信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−に基づいてブラシレスＤＣモーター３０のステーター巻線３１の各相に予め定められた通電時間の間、パルス幅変調されたＵ相電圧ＵＭ、Ｖ相電圧ＶＭ、およびＷ相電圧ＷＭを印加する。
【０１５６】
その次のステップＳ３０３において、図１のＵ相電流検出回路４３ＵおよびＶ相電流検出回路４３Ｖは、通電期間内でのＵ相ピーク電流ＩｕｐおよびＶ相ピーク電流Ｉｖｐを検出する。通電期間の終了時点におけるＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流Ｉｖの値を、それぞれＵ相ピーク電流ＩｕｐおよびＶ相ピーク電流Ｉｖｐとすることができる。
【０１５７】
その次のステップＳ３０４において、座標変換部５５は、Ｕ相ピーク電流ＩｕｐおよびＶ相ピーク電流ＩｖｐからＷ相ピーク電流Ｉｗｐを、Ｉｗｐ＝−Ｉｕｐ−Ｉｖｐに従って計算する。座標変換部５５は、通電角度θＭ［ｉ］に基づいて、各相のピーク電流Ｉｕｐ，Ｉｖｐ，Ｉｗｐから座標変換により、γ軸のピーク電流Ｉγｐおよびδ軸のピーク電流Ｉδｐを計算する。
【０１５８】
上記のステップＳ３０１〜Ｓ３０４は、通電回数であるＬ回繰り返される。その後、次のステップＳ３２０において、初期位置推定部５７は、上記のステップＳ３０４で計算したγ軸電流のピーク値Ｉγｐ［ｉ］が最大となる通電角度θＭ［ｉ］をローターの磁極の初期位置θに決定する。以上で、初期磁極位置の推定手順が終了する。
【０１５９】
図１７は、図１４のステップＳ１２０に示す初期磁極位置推定の他の一例を示すフローチャートである。図１７に示す初期磁極位置推定方法は、通電の開始からγ軸電流が予め定めた電流閾値に達するまでの時間を計測するものである。この場合、γ軸電流が電流閾値に達するまでの時間が最も短い、すなわち、最もインダクタンスが低い場合の通電角が、ローターの磁極位置に対応している。
【０１６０】
図５および図１７を参照して、初期位置推定手順を開始する前に、γ軸電圧指令値Ｖγ*、全通電回数Ｌ、各通電回での電流閾値が予め設定される。通電回数をカウントするパラメーターをｉとする。ｉの初期値は１であり、ｉ＝Ｌとなるまで、ステップＳ３５０〜Ｓ３６０が繰り返される。また、通電回数ｉに対応する通電角度θＭ［ｉ］は、図１４のステップＳ１１５で定められる。
【０１６１】
ステップＳ３５１において、図５の座標変換部５３は、パラメーターｉに対応する通電角θＭ［ｉ］での余弦値および正弦値と予め設定したγ軸電圧指令値Ｖγ*とから、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ*、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ*を算出する。さらに、ＰＷＭ変換部５４は、ＰＷＭ信号であるインバーター駆動信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−を生成する。
【０１６２】
その次のステップＳ３５２において、駆動回路４０のインバーター回路４１は、上記のインバーター駆動信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−に基づいてブラシレスＤＣモーター３０のステーター巻線３１の各相に、パルス幅変調されたＵ相電圧ＵＭ、Ｖ相電圧ＶＭ、およびＷ相電圧ＷＭの印加を開始する。
【０１６３】
その次のステップＳ３５３において、図１のＵ相電流検出回路４３ＵおよびＶ相電流検出回路４３Ｖは、Ｕ相電流ＩｕおよびＶ相電流Ｉｖを検出する。
【０１６４】
その次のステップＳ３５４において、座標変換部５５は、Ｕ相電流ＩｕおよびＶ相電流ＩｖからＷ相電流Ｉｗを、Ｉｗ＝−Ｉｕ−Ｉｖに従って計算する。座標変換部５５は、通電角度θＭ［ｉ］に基づいて、各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗから座標変換により、γ軸の電流Ｉγおよびδ軸の電流Ｉδを計算する。
【０１６５】
その次のステップＳ３５６において、初期位置推定部５７は、γ軸電流Ｉγが電流閾値Ｉｔｈに達したか否かを判定する。γ軸電流Ｉγが電流閾値Ｉｔｈより小さい場合（ステップＳ３５６でＮＯ）には、上記のステップＳ３５３およびＳ３５４が繰り返される。γ軸電流Ｉγが電流閾値Ｉｔｈ以上となったとき（ステップＳ３５６でＹＥＳ）、初期位置推定部５７は、処理をステップＳ３５７に進める。ステップＳ３５７において、初期位置推定部５７は、通電開始からの経過時間Ｔ［ｉ］を記憶し、駆動回路４０によるステーター巻線への電圧印加を終了させる。
【０１６６】
上記のステップＳ３５１〜Ｓ３５７は、通電回数であるＬ回繰り返される。その後、次のステップＳ３７０において、初期位置推定部５７は、上記のステップＳ３５７で記憶した通電開始からの経過時間Ｔ［ｉ］が最小となる通電角度θＭ［ｉ］をローターの磁極の初期位置θに決定する。以上で、初期磁極位置の推定手順が終了する。
【０１６７】
なお、本実施の形態で説明した通電角度の順番の設定方法は、図１６および図１７に示した以外の初期磁極位置推定方法にも適用可能である。
【０１６８】
［実施の形態１の効果］
以上のとおり、実施の形態１のモーター制御装置は、インダクティブセンス方式によって三相モーターの初期磁極位置の推定を行う際に、互いに異なるＬ個の電気角（ただし、Ｌは５以上の整数）を変更しながら、各電気角で駆動回路によってステーター巻線に電圧を印加させる。この場合、第ｉ回目（ただし、２≦ｉ≦Ｌ）にステーター巻線に印加された電圧の電気角と、第ｉ−１回目にステーター巻線に印加された電圧の電気角との差の絶対値は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下である。さらに、初期位置推定のために第１回目にステーター巻線に印加された電圧の電気角と、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加された電圧の電気角との差の絶対値は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下である。
【０１６９】
特に、Ｌ個の電気角を、３６０度をＬ等分した角度に設定した場合には、上記の電気角の差の絶対値は、１８０°または１８０°−３６０°／Ｌまたは１８０°＋３６０°／Ｌである。
【０１７０】
上記のように初期位置推定のためにステーター巻線に印加される電圧の電気角を設定することによって、初期位置推定のために第ｉ回目（２≦ｉ≦Ｌ）にステーター巻線の各相に印加された電圧と、第ｉ−１回目にステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは（すなわち、同じ相同士の電圧は）、互いに極性が異なるか、または、少なくとも一方が０になるか、または、同じ極性であっても各々の印加電圧の大きさは比較的小さくなる。この結果、残留磁気の影響をできるだけ受けないようにすることができる。
【０１７１】
同様に、初期位置推定のために第１回目にステーター巻線の各相に印加された電圧と、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線の対応する相に印加された電圧とは、互いに極性が異なるか、または、少なくとも一方が０になるか、または、同じ極性であっても各々の印加電圧の大きさは比較的小さくなる。この結果、残留磁気の影響をできるだけ受けないようにすることができる。
【０１７２】
また、上記の初期磁極位置推定方法によれば、インダクタンスの変化を検出するための電圧印加以外に、残留磁気を低減するための目的で電圧を印加する必要がない。したがって、初期磁極位置推定に要する全体の時間を従来よりも長くすることがない。
【０１７３】
＜実施の形態２＞
実施の形態２では、モーターを停止する際に減速停止ではなくブレーキ停止もしくはフリーラン停止を行った場合、または、モーター制御装置への電源が供給された直後に初期位置推定を行う場合について説明する。この場合には、初期位置推定のためにステーターに電圧を印加する際に、ホールド角度を利用して印加電圧の電気角を設定することができない。そこで、初期位置推定を開始する前に、残留磁気を低減するためのパルス電圧がステーター巻線に印加される。以下、図面を参照して具体的に説明する。
【０１７４】
［ブレーキ停止の場合における残留磁気低減のためのパルス電圧印加について］
図１８は、定常運転中のモーターをブレーキ停止させてから再起動するまでのモーター回転速度の変化を示す図である。図１８の横軸は時間を示し、縦軸はモーターの回転速度を示す。
【０１７５】
図１８を参照して、モーターは、時刻ｔ２０までベクトル制御方式で定常運転される。時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの間で、図１のインバーター回路４１の全ての下アームまたは全ての上アームが導通状態に制御されることによって、ブラシレスＤＣモーター３０は電磁ブレーキの作用によって停止される。
【０１７６】
ローターの停止後の時刻ｔ２２から時刻ｔ２３の間で、残留磁気を低減させるためにパルス電圧が印加される。パルス電圧の電気角は、その後の初期磁極位置推定のための第１回目の印加電圧の電気角と１８０°程度異ならせる。たとえば、Ｌ回の電圧印加によって初期磁極位置推定を行う場合には、電気角の差は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下の範囲に設定される。これによって、残留磁気の影響を低減させることができる。その後の時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの間は、ステーターへの励磁電流の供給が停止された状態である。
【０１７７】
次に、時刻ｔ２５からのモーターの再起動に先立って、時刻ｔ２４から時刻ｔ２５までの間で、ローターの磁極の初期位置推定が実行される。ローターの磁極の初期位置推定の方法としてインダクティブセンス方式が用いられる。実施の形態１の説明したように、Ｌ回の電圧印加によって初期磁極位置を推定する場合には、第ｉ回目の電圧印加の電気角と第ｉ−１回目の電圧印加の電気角との差の絶対値は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下であるのが望ましい。これによって、残留磁気の影響をできるだけ受けないようにすることができる。
【０１７８】
時刻ｔ２５においてローターの回転が開始されると、以後、センサレスベクトル制御方式によってブラシレスＤＣモーターが制御される。時刻ｔ２６から回転速度が一定の定常運転に入る。
【０１７９】
なお、図１８の時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までを、ブレーキ停止に代えて、ステーター巻線への電力供給を遮断するフリーラン停止によってモーターを停止させた場合でも、上記と同じタイミングで、残留磁気を低減させるためのパルス電圧を印加することができる。
【０１８０】
［電源オンの場合における残留磁気低減のためのパルス電圧の印加について］
図１９は、モーター制御装置への電源がオンされた後に、モーターが定常運転状態に至るまでのモーターの回転速度の変化を示す図である。図１９の横軸は時間を示し、縦軸はモーターの回転速度を示す。
【０１８１】
時刻ｔ３０において、モーター制御装置への電源供給がオンされる。電源供給開始後の時刻ｔ３０から時刻ｔ３１までの間で、残留磁気を低減させるためにパルス電圧が印加される。パルス電圧の電気角は、その後の初期磁極位置推定のための第１回目の印加電圧の電気角と１８０°程度異ならせる。たとえば、Ｌ回の電圧印加によって初期磁極位置推定を行う場合には、電気角の差は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下であることが望ましい。これによって、残留磁気の影響を低減させることができる。その後の時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの間は、ステーターへの励磁電流の供給が停止された状態である。
【０１８２】
次に、時刻ｔ３３からのモーターの再起動に先立って、時刻ｔ３２から時刻ｔ３３までの間で、ローターの磁極の初期位置推定が実行される。ローターの磁極の初期位置推定の方法としてインダクティブセンス方式が用いられる。実施の形態１の説明したように、Ｌ回の電圧印加によって初期磁極位置を推定する場合には、第ｉ回目の電圧印加の電気角と第ｉ−１回目の電圧印加の電気角との差の絶対値は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下であるのが望ましい。これによって、残留磁気の影響をできるだけ受けないようにすることができる。
【０１８３】
時刻ｔ３３においてローターの回転が開始されると、以後、センサレスベクトル制御方式によってブラシレスＤＣモーターが制御される。時刻ｔ３４から回転速度が一定の定常運転に入る。
【０１８４】
［初期磁極位置を推定する際の電圧印加順序］
図２０は、実施の形態２のモーター制御装置において、初期磁極位置角度の順番の具体例を示す図である。図２０（ａ）は図１０（ａ）の基本通電パターンに対応するものである。図２０（ｂ）は図１２（ａ）の基本通電パターンに対応するものである。
【０１８５】
図２０（ａ）を参照して、初期磁極位置推定のための各電圧印加時の通電角度は図１０（ａ）の基本通電パターンと同じに設定される。この場合、第１日目の電圧印加の際の通電角度は０度である。
【０１８６】
さらに、残留磁気低減のために印加するパルス電圧の電気角は１８０度に設定される。これによって、初期位置推定のために第１回目にステーター巻線に印加された電圧の電気角と、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加された電圧の電気角との差の絶対値は１８０度になる。
【０１８７】
図２０（ｂ）を参照して、初期磁極位置推定のための各電圧印加時の通電角度は図１２（ａ）の基本通電パターンと同じに設定される。この場合、第１日目の電圧印加の際の通電角度は０度である。
【０１８８】
さらに、残留磁気低減のために印加するパルス電圧の電気角は２１０度に設定される。これによって、初期位置推定のために第１回目にステーター巻線に印加された電圧の電気角と、初期位置推定を開始する前の最後にステーター巻線に印加された電圧の電気角との差の絶対値は１５０度になる。この角度は、第ｉ−１回目（ただし、２≦ｉ≦１２）に印加される電圧の電気角に対する第ｉ回目に印加される電圧の電気角の差の絶対値と等しく設定されている。これによって、残留磁気の影響をできるだけ受けないようにすることができる。
【０１８９】
［三相モーターの制御手順］
図２１は、実施の形態２において、三相モーターを制御する手順を示すフローチャートである。図２１のフローチャートは、図１４のフローチャートを拡張したものである。図２１のフローチャートにおいて、図１４のフローチャートと同一または相当するステップには、同一の参照符号を付して詳しい説明を繰り返さない場合がある。
【０１９０】
図２１を参照して、ステップＳ１００において、モーター制御装置への電源供給がオンされる。
【０１９１】
次のステップＳ１０５において、センサレスベクトル制御回路５０に含まれる図５の初期位置推定部５７は、残留磁気を低減させるために、ローターが回転しない程度の電圧レベルおよび通電時間の間、駆動回路４０によってステーター巻線にパルス電圧を印加する。この残留磁気を低減するための電気角は、基本通電パターンの第１回目の通電角度と１８０度程度の角度差を有するように設定される。
【０１９２】
その後、図５のセンサレスベクトル制御回路５０は、上位制御回路６０からモーターの起動指令を受ける（ステップＳ１１０でＹＥＳ）。これにより、初期位置推定部５７は、ステップＳ１１５で初期磁極位置推定の際の通電角の順序を決定する。具体的には、初期位置推定部５７は、通電角の順序を、図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）、図１３（ａ）などで説明した基本通電パターンと同じに設定する。すなわち、図１５のステップＳ２００が実行される。どの基本通電パターンを用いるかは、予め定めることができる。モーター制御装置への電源供給が開始された直後では、ホールド角度が記憶されていないので、図１５のステップＳ２１０は実行されない。
【０１９３】
その次のステップＳ１２０において、初期位置推定部５７はローターの磁極の初期位置を推定する。具体的手順の一例は、図１６および図１７で説明した手順と同じである。
【０１９４】
その次のステップＳ１２５において、センサレスベクトル制御回路５０は、モーターの回転駆動を開始する。具体的に、センサレスベクトル制御回路５０は、初期位置推定部５７によって推定された初期磁極位置に基づいて適切なトルクがローターに印加されるような電気角でステーター巻線に電圧を印加することによってローターの回転を開始させる。その後、センサレスベクトル制御回路５０は、図４の磁極位置推定部５６によって推定された磁極位置θＭおよび回転角速度ωＭに基づいて、上位制御回路６０から与えられた角速度指令値ω*でモーターが回転するように駆動回路４０を制御する。
【０１９５】
次に、上位制御回路６０からモーターの停止指令を受けた場合のセンサレスベクトル制御回路５０の動作について説明する。まず、センサレスベクトル制御回路５０は、上位制御回路６０から減速停止指令を受けると（ステップＳ１３０でＹＥＳ）、角速度指令値ω*に従ってローターの回転速度を徐々に低下させる（ステップＳ１３５）。センサレスベクトル制御回路５０は、減速停止制御による最後の電圧指令値に対応する電気角を、ホールド角度としてメモリに記憶する（ステップＳ１４０）。
【０１９６】
次に上位制御回路６０からモーターの起動指令を受けると（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、初期位置推定部５７は、ステップＳ１１５において、初期位置を通電する際の通電角の順序を決定する。この場合、図１５のステップＳ２１０で説明したように、ホールド角度は基本通電パターンを修正するために用いられる。
【０１９７】
一方、センサレスベクトル制御回路５０は、上位制御回路６０からブレーキ停止指令を受けると（ステップＳ１３０でＮＯかつステップＳ１４５でＹＥＳ）、駆動回路４０を構成するインバーター回路４１の全ての下アームまたは全ての上アームを導通状態にすることによって、ブラシレスＤＣモーター３０をブレーキ制御する（ステップＳ１５０）。これによってローターの回転が停止する。
【０１９８】
次のステップＳ１６５において、センサレスベクトル制御回路５０の初期位置推定部５７は、残留磁気を低減させるために、ローターが回転しない程度の電圧レベルおよび通電時間の間、駆動回路４０によってステーター巻線にパルス電圧を印加する。この残留磁気を低減するための電気角は、基本通電パターンの第１回目の通電角度と１８０度程度の角度差を有するように設定される。
【０１９９】
次に上位制御回路６０からモーターの起動指令を受けると（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、初期位置推定部５７は、ステップＳ１１５で初期磁極位置推定の際の通電角の順序を、図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）、図１３（ａ）などで説明した基本通電パターンと同じに設定する（図１５のステップＳ２００）。この場合、図１５のステップＳ２１０は実行されない。
【０２００】
一方、センサレスベクトル制御回路５０は、上位制御回路６０からフリーラン停止指令を受けると（ステップＳ１３０でＮＯかつステップＳ１４５でＮＯかつステップＳ１５５でＹＥＳ）、ブラシレスＤＣモーター３０への電力供給を遮断するように、駆動回路４０のインバーター回路４１を制御する。これによって、ローターはフリーラン状態になって停止する（ステップＳ１６０）。
【０２０１】
その後、ステップＳ１６５において、センサレスベクトル制御回路５０の初期位置推定部５７は、残留磁気を低減させるために、ローターが回転しない程度の電圧レベルおよび通電時間の間、駆動回路４０によってステーター巻線にパルス電圧を印加する。この残留磁気を低減するための電気角は、基本通電パターンの第１回目の通電角度と１８０度程度の角度差を有するように設定される。
【０２０２】
次に上位制御回路６０からモーターの起動指令を受けると（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、初期位置推定部５７は、ステップＳ１１５で初期磁極位置推定の際の通電角の順序を、図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）、図１３（ａ）などで説明した基本通電パターンと同じに設定する（図１５のステップＳ２００）。この場合、図１５のステップＳ２１０は実行されない。
【０２０３】
その後、減速停止（ステップＳ１３０でＹＥＳ）、ブレーキ停止（ステップＳ１４５でＹＥＳ）、フリーラン停止（ステップＳ１５５でＹＥＳ）のいずれの場合も、次のステップＳ１２０において、初期位置推定部５７はローターの磁極の初期位置を推定する。以下、同様の手順が繰り返される。
【０２０４】
［実施の形態２の効果］
上記のとおり、実施の形態２のモーター制御装置によれば、モーター制御装置の電源をオンした直後、またはブレーキ停止もしくはフリーラン停止によってモーターを停止した直後に、残留磁気を低減するためのパルス電圧がステーター巻線に印加される。この場合、パルス電圧の電気角は、その後の初期磁極位置推定のための第１回目の印加電圧の電気角と１８０°程度異ならせる。たとえば、Ｌ回の電圧印加によって初期磁極位置推定を行う場合には、電気角の差は、１８０−３６０／Ｌ度以上かつ１８０＋３６０／Ｌ度以下の範囲に設定される。これによって、残留磁気の影響を低減させることができる。
【０２０５】
また、図２１のフローチャートを参照して説明したように、残留磁気を低減するためのパルス電圧がステーター巻線に印加されるタイミングは、モーターの起動指令を受ける前である。したがって、モーターの起動指令を受けた後に、残留磁気低減のためのパルス電圧を印加する必要はなく、直ちに初期磁極位置推定を実行することができるので、余分に電圧パルスを印加しても、初期位置推定に要する時間を増加させないというメリットがある。
【０２０６】
＜実施の形態３＞
実施の形態３では、初期磁極位置の推定精度を高めるために、初期磁極位置推定の際の電流検出値を補正する例について説明する。具体的に、電気角を変更しながらＬ回通電する場合に、初期位置推定部５７は、第ｋ回目（ただし、２≦ｋ≦Ｌ）に印加した電圧の電気角と第ｋ−１回目に印加した電圧の電気角との差に応じて、第ｉ回目の電圧印加に基づくステーター巻線の電流の検出値を補正する。
【０２０７】
実施の形態３は、実施の形態１および実施の形態２にいずれにも適用可能である。モーター制御装置の具体的な構成は実施の形態１で説明したものと同じである。
【０２０８】
［電流検出値の補正方法の具体例］
図２２は、実施の形態３のモーター制御装置において、電流補正値の例を説明するための図である。図２２（ａ）は、図１０で説明した基本通電パターンに対応する電流補正値の例を表形式で示すものである。図２２（ｂ）は、図１１で説明した基本通電パターンに対応する電流補正値の例を表形式で示すものである。図２２（ａ）および図２２（ｂ）において、第０回目の通電角度θＭ［０］は、実施の形態１におけるホールド角度、または実施の形態２における残留磁気低減のためのパルス電圧の電気角に相当するものとする。
【０２０９】
図２２（ａ）を参照して、第ｉ回目（ただし、１≦ｉ≦１２）に印加した電圧の電気角θＭ［ｉ］と第ｉ−１回目に印加した電圧の電気角θＭ［ｉ−１］との差、すなわち、（θＭ［ｉ］−θＭ［ｉ−１］）ｍｏｄ３６０が１８０度の場合には、電流補正値は０であり、電流検出値の補正は行われない。
【０２１０】
一方、電気角の差（θＭ［ｉ］−θＭ［ｉ−１］）ｍｏｄ３６０が２１０度の場合には、１８０度の場合に比べて残留磁気の影響が大きいと考えられる。そこで、残留磁気の影響による電流増加分が電流検出値から減算される。図２２（ａ）では一例として電流増加分を０．１［Ａ］としているが、実際には実験的に定められる。
【０２１１】
図２２（ｂ）を参照して、第ｉ回目（ただし、１≦ｉ≦１２）に印加した電圧の電気角θＭ［ｉ］と第ｉ−１回目に印加した電圧の電気角θＭ［ｉ−１］との差、すなわち、（θＭ［ｉ］−θＭ［ｉ−１］）ｍｏｄ３６０が１８０度の場合には、電流補正値は０であり、電流検出値の補正は行われない。
【０２１２】
一方、電気角の差（θＭ［ｉ］−θＭ［ｉ−１］）ｍｏｄ３６０が１５０度の場合には、１８０度の場合に比べて残留磁気の影響が大きいと考えられる。そこで、残留磁気の影響による電流増加分が電流検出値から減算される。図２２（ｂ）では一例として電流増加分を０．１［Ａ］としているが、実際には実験的に定められる。
【０２１３】
［初期磁極位置の推定手順］
以下、図１６および図１７で説明した初期磁極位置推定手順に、電流検出値を補正するステップを含めた例について説明する。
【０２１４】
図２３は、実施の形態３のモーター制御装置において、初期磁極位置推定の手順の一例を示すフローチャートである。図２３のフローチャートは、図１６のフローチャートに対応するものである。図２３において、図１６の場合と同一または対応するステップには、同一の参照符号を付して詳しい説明を繰り返さない。
【０２１５】
図５および図２３を参照して、全通電回数Ｌのうち第ｉ番目（ただし、１≦ｉ≦Ｌ）の通電角度θＭ［ｉ］でステーター巻線に電圧が印加される（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）。座標変換部５５は、その通電期間内のＵ相ピーク電流ＩｕｐおよびＶ相ピーク電流Ｉｖｐの検出値（ステップＳ３０３）に基づいて、γ軸電流のピーク値Ｉγｐ［ｉ］を計算する（ステップＳ３０４）。
【０２１６】
次のステップＳ３０５で、初期位置推定部５７は、第ｉ番目の通電角度θＭ［ｉ］とその１つ前の第ｉ−１番目の通電角度θＭ［ｉ−１］との角度差に応じて、第ｉ番目の通電によって得られたγ軸電流のピーク値Ｉγｐ［ｉ］を補正する。なお、第０回目の通電角度θＭ［０］は、実施の形態１におけるホールド角度、または実施の形態２における残留磁気低減のためのパルス電圧の電気角に相当する。
【０２１７】
具体的に、初期位置推定部５７は、第ｉ番目の通電角度θＭ［ｉ］とその１つ前の第ｉ−１番目の通電角度θＭ［ｉ−１］との角度差の絶対値が１８０度の場合には、γ軸電流のピーク値Ｉγｐ［ｉ］の計算結果を補正しない。一方、初期位置推定部５７は、第ｉ番目の通電角度θＭ［ｉ］とその１つ前の第ｉ−１番目の通電角度θＭ［ｉ−１］との角度差の絶対値が１８０度と異なる場合には、γ軸電流のピーク値Ｉγｐ［ｉ］が小さくなるように補正する。
【０２１８】
上記のステップＳ３０１〜Ｓ３０５は、通電回数であるＬ回繰り返される。その後、次のステップＳ３２０において、初期位置推定部５７は、上記のステップＳ３０５で計算した補正後のγ軸電流のピーク値Ｉγｐ［ｉ］が最大となる通電角度θＭ［ｉ］をローターの磁極の初期位置θに決定する。以上で、初期磁極位置の推定手順が終了する。
【０２１９】
図２４は、実施の形態３のモーター制御装置において、初期磁極位置推定の手順の他の一例を示すフローチャートである。図２４のフローチャートは、図１７のフローチャートに対応するものである。図２４において、図１７の場合と同一または対応するステップには、同一の参照符号を付して詳しい説明を繰り返さない。
【０２２０】
図５および図２４を参照して、全通電回数Ｌのうち第ｉ番目（ただし、１≦ｉ≦Ｌ）の通電角度θＭ［ｉ］でステーター巻線に電圧が印加される（ステップＳ３５１，Ｓ３５２）。座標変換部５５は、通電中のＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流Ｉｖの検出値（ステップＳ３５３）に基づいて、γ軸電流Ｉγを計算する（ステップＳ３５４）。
【０２２１】
次のステップＳ３５５で、第ｉ番目の通電角度θＭ［ｉ］とその１つ前の第ｉ−１番目の通電角度θＭ［ｉ−１］との角度差に応じて、算出したγ軸電流Ｉγの値を補正する。なお、第０回目の通電角度θＭ［０］は、実施の形態１におけるホールド角度、または実施の形態２における残留磁気低減のためのパルス電圧の電気角に対応するものとする。
【０２２２】
具体的に、初期位置推定部５７は、第ｉ番目の通電角度θＭ［ｉ］とその１つ前の第ｉ−１番目の通電角度θＭ［ｉ−１］との角度差の絶対値が１８０度の場合には、γ軸電流Ｉγの計算結果を補正しない。一方、初期位置推定部５７は、第ｉ番目の通電角度θＭ［ｉ］とその１つ前の第ｉ−１番目の通電角度θＭ［ｉ−１］との角度差の絶対値が１８０度と異なる場合には、γ軸電流Ｉγの値が小さくなるように補正する。
【０２２３】
その次のステップＳ３５６において、初期位置推定部５７は、補正後のγ軸電流Ｉγが電流閾値Ｉｔｈに達したか否かを判定する。ただし、初期位置推定部５７は、補正を行わなかった場合は、算出されたγ軸電流Ｉγをそのまま用いて、γ軸電流Ｉγが電流閾値Ｉｔｈに達したか否かを判定する。
【０２２４】
上記の判定の結果、γ軸電流Ｉγが電流閾値Ｉｔｈより小さい場合（ステップＳ３５６でＮＯ）には、上記のステップＳ３５３〜Ｓ３５５が繰り返される。γ軸電流Ｉγが電流閾値Ｉｔｈ以上となったとき（ステップＳ３５６でＹＥＳ）、初期位置推定部５７は、処理をステップＳ３５７に進める。ステップＳ３５７において、初期位置推定部５７は、通電開始からの経過時間Ｔ［ｉ］を記憶し、駆動回路４０による通電角度θＭ［ｉ］でのステーター巻線への電圧印加を終了させる。
【０２２５】
上記のステップＳ３５１〜Ｓ３５７は、通電回数であるＬ回繰り返される。その後、次のステップＳ３７０において、初期位置推定部５７は、上記のステップＳ３５７で記憶した通電開始からの経過時間Ｔ［ｉ］が最小となる通電角度θＭ［ｉ］をローターの磁極の初期位置θに決定する。以上で、初期磁極位置の推定手順が終了する。
【０２２６】
［実施の形態３の効果］
上記のとおり、実施の形態３のモーター制御装置によれば、初期磁極位置推定の際に電気角を変更しながらＬ回通電する場合に、第ｉ回目（ただし、１≦ｉ≦Ｌ）に印加した電圧の電気角θＭ［ｉ］と第ｉ−１回目に印加した電圧の電気角θＭ［ｉ−１］との差に応じて、第ｉ回目の電圧印加によって生じたステーター巻線電流の検出値が補正される。これによって、初期磁極位置の推定精度を高めることができる。
【０２２７】
＜実施の形態４＞
実施の形態４では、実施の形態１〜３で説明したモーター制御装置を、電子写真方式の画像形成装置の各種ローラーを駆動するモーターの制御に用いた例について説明する。
【０２２８】
［画像形成装置の構成例］
図２５は、画像形成装置の構成の一例を示す断面図である。図２５の断面図は模式的なものであって、図解を容易にするために一部を拡大して示したり、縦横比を変更したりしている点に注意されたい。
【０２２９】
図２５を参照して、画像形成装置１８０は、タンデムカラープリンターとして構成される作像部１８１と、給紙機構１８２と、原稿読み取り装置１６０とを備える。画像形成装置１８０は、ネットワークに接続されてプリンター、スキャナー、コピー機、ファクシミリなどの機能を兼ね備えた多機能周辺装置（ＭＦＰ：Multifunction  Peripheral）として構成されていてもよい。
【０２３０】
作像部１８１は、４個の感光体カートリッジ１９１，１９２，１９３，１９４と、１次転写ローラー１３１と、転写ベルト１３２と、トナーボトル１２３と、２次転写ローラー１３３と、定着装置１０５とを備える。
【０２３１】
感光体カートリッジ１９１，１９２，１９３，１９４は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色のトナー像を形成する。感光体カートリッジ１９１，１９２，１９３，１９４の各々は、円筒の感光体１１０と、帯電器１１１と、光源を含む画像露光装置１１２と、現像ローラー１２１を含む現像装置１０２とを備える。
【０２３２】
帯電器１１１は、感光体１１０の表面を一様に所定電位に帯電する。画像露光装置１１２は、感光体１１０の帯電域に、原稿画像に応じた画像を露光する。これによって、感光体１１０上に静電潜像が形成される。現像装置１０２は、現像バイアスが印加された現像ローラー１２１を利用して静電潜像にトナーを付着させることにより、可視トナー像を形成する。
【０２３３】
なお、感光体カートリッジ１９１，１９２，１９３，１９４にそれぞれ対応して、４個のトナーボトル１２３が設けられる。トナーボトル１２３から対応の感光体カートリッジにトナーが供給される。トナーボトル１２３の内部には、トナーを攪拌するための攪拌羽１２４が設けられる。
【０２３４】
４個の感光体１１０にそれぞれ対向して４個の１次転写ローラー１３１が設けられている。各感光体１１０と対応する１次転写ローラー１３１とで転写ベルト１３２を圧接する。さらに、１次転写ローラー１３１にはトナーを引き寄せるバイアスが印加されている。これによって、現像後の感光体１１０表面の可視トナー像は転写ベルト１３２に転写される。
【０２３５】
転写ベルト１３２の上に転写された可視トナー像は、２次転写ローラー１３３の位置まで搬送される。２次転写ローラー１３３にも１次転写ローラーと同様に転写電圧が印加されている。これによって、転写ベルト１３２によって搬送された可視トナー像は、２次転写ローラー１３３と転写ベルト１３２とのニップ部で、記録媒体１８３である用紙に転写される。
【０２３６】
記録媒体１８３に転写された可視トナー像は、定着装置１０５まで搬送される。定着装置１０５は、定着ローラー１５０を有し、定着ローラー１５０によって記録媒体１８３を加熱および加圧することによって記録媒体１８３上に可視トナー像を定着させる。定着後の記録媒体１８３は、排紙ローラー１５１によって排紙トレー１５２に排出される。
【０２３７】
給紙機構１８２は、記録媒体１８３としての用紙を給紙カセット１４０，１４２から取り込んで２次転写ローラー１３３まで搬送する。給紙機構１８２は、給紙カセット１４０，１４２と、給紙ローラー１４１，１４３と、搬送ローラー１４４と、タイミングローラー１４５とを含む。
【０２３８】
１段目の給紙カセット１４０に収容された記録媒体１８３は、給紙ローラー１４１によって１枚ずつ取り出され、タイミングローラー１４５まで搬送される。２段目の給紙カセット１４２に収容された記録媒体１８３は、給紙ローラー１４３によって１枚ずつ取り出され、搬送ローラー１４４を介してタイミングローラー１４５まで搬送される。
【０２３９】
タイミングローラー１４５は、供給された記録媒体１８３を一旦停止させる。これによって、転写ベルト１３２上に転写された可視トナー像が２次転写ローラー１３３まで搬送されるタイミングと、記録媒体１８３が２次転写ローラー１３３に供給するタイミングとを調整する。
【０２４０】
原稿読み取り装置１６０は、原稿用紙１６１上の原稿画像を読み取ることによって、画像データを生成する。図１７に示す例では、原稿読み取り装置１６０は、作像部１８１の上部に設けられる。原稿読み取り装置１６０は、原稿台１６２と、給紙ローラー１７０と、原稿搬送ローラー１６３，１７１と、原稿排出ローラー１７２と、排紙トレー１７３と、光源１６４と、ミラー１６５と、レンズ１６６と、ＣＣＤ（Charged-Coupled  Devices）などのイメージセンサー１６７とを備える。
【０２４１】
原稿台１６２に載置された原稿用紙１６１は、給紙ローラー１７０によって１枚ずつ取り込まれる。原稿用紙１６１は、原稿搬送ローラー１６３，１７１によって搬送されることにより、原稿読み取り位置に到達する。
【０２４２】
原稿読み取り位置において、原稿用紙１６１上の原稿画像に、光源１６４からの光が照射される。原稿用紙１６１の表面で反射された光は、ミラー１６５で反射された後にレンズ１６６で集光されてイメージセンサー１６７に入射される。この結果、原稿用紙１６１の上の原稿画像がイメージセンサー１６７のセンサー面上に結像し、イメージセンサー１６７によって原稿画像の画像データが生成される。
【０２４３】
原稿読み取り位置を通過した原稿用紙１６１は、原稿排出ローラー１７２によって排紙トレー１７３に排出される。
【０２４４】
［ローラーの駆動源へのセンサレス方式のブラシレスＤＣモーターの適用］
図２６は、画像形成装置のローラーの駆動制御に用いられるモーターとその制御装置の構成を示すブロック図である。
【０２４５】
図２６を参照して、画像形成装置１８０を構成する各種のローラー９０は、センサレス方式のブラシレスＤＣモーター３０によって駆動される。実施の形態１〜３で説明したように、このブラシレスＤＣモーター３０を駆動制御するモーター制御装置は、駆動回路４０、センサレスベクトル制御回路５０、および上位制御回路６０を含む。
【０２４６】
センサレス型のブラシレスＤＣモーター３０を起動しようとする場合、起動前に行われるローターの磁極の初期位置推定には、実施の形態１〜３で説明したインダクティブセンス方式が用いられる。
【０２４７】
ここで、画像形成装置１８０で用いられるモーターのうち、特に、給紙ローラー１４１，１４３，１７０およびタイミングローラー１４５を駆動するモーターでは、初期磁極位置推定方法として一般的なローター引き込みの方法を用いることができない点に注意すべきである。ローター引き込みによって記録媒体１８３である用紙も一緒に動いてしまうために、給紙ローラー１４１，１４３，１７０の場合にはジャムの原因になり、タイミングローラー１４５の場合には正確なタイミング制御が困難になるからである。
【０２４８】
また、上述の給紙ローラー１４１，１４３，１７０およびタイミングローラー１４５を駆動するブラシレスＤＣモーターは、頻繁に起動および停止が繰り返される。このため、初期磁極位置の推定を短時間で行う必要がある。実施の形態１〜３のモーター制御装置によれば、従来技術とは異なり、初期磁極位置推定のとき、通電する電気角ごとに残留磁気を低減するためのパルス電圧の印加を必要とせずに、残留磁気の影響を低減することが可能である。したがって、初期磁極位置推定に要する時間を短縮でき、しかも高精度の初期磁極位置推定が実現できる。
【０２４９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０２５０】
３０  ブラシレスＤＣモーター、３１  ステーター巻線、３１Ｕ  Ｕ相巻線、３１Ｖ  Ｖ相巻線、３１Ｗ  Ｗ相巻線、３２  中性点、３５  ローター、４０  駆動回路、４１  インバーター回路、４２Ｕ  Ｕ相アーム回路、４２Ｖ  Ｖ相アーム回路、４２Ｗ  Ｗ相アーム回路、４３Ｕ  Ｕ相電流検出回路、４３Ｖ  Ｖ相電流検出回路、４４  プリドライブ回路、５０  センサレスベクトル制御回路、５１  回転速度制御部、５２  電流制御部、５３，５５  座標変換部、５４  ＰＷＭ変換部、５６  磁極位置推定部、５７  初期位置推定部、６０  上位制御回路、９０  ローラー、１３１  １次転写ローラー、１３３  ２次転写ローラー、１４１，１４３，１７０  給紙ローラー、１４４  搬送ローラー、１４５  タイミングローラー、１５０  定着ローラー、１５１  排紙ローラー、１６０  原稿読み取り装置、１７２  原稿排出ローラー、１８０  画像形成装置、１８１  作像部、１８２  給紙機構、１８３  記録媒体。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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