(57)【要約】【課題】モータの回転状態に応じてブラシモータに発生する火花を防止することができるモータ制御装置、モータ及びモータ制御方法を提供する。【解決手段】ロータに形成されたコンミテータに電極となる一対のブラシが接触し、一対のブラシを介してロータに設けられた複数のコイルに電流を供給してロータを回転させるブラシモータの通電を制御するモータ制御装置１であって、モータＭに流れる電流値を検出する検出部１０と、検出部により検出された電流値に基づいてロータの回転数を演算する演算部２１と、所定の周波数を有する第１信号又は所定のタイミングで第１信号と異なる周波数を有する第２信号に基づいてモータを制御する制御部２０と、を備え、演算部は、検出部により検出された第２信号により制御されたモータに流れる電流値の波形を解析して回転数を演算し、制御部は演算部により演算された回転数に基づいて第１信号を調整する、モータ制御装置である。【選択図】図２
2020171112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータに形成されたコンミテータに電極となる一対のブラシが接触し、前記一対のブラシを介して前記ロータに設けられた複数のコイルに電流を供給して前記ロータを回転させるブラシモータの通電を制御するモータ制御装置であって、
前記モータに流れる電流値を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記電流値に基づいて前記ロータの回転数を演算する演算部と、
所定の周波数を有する第１信号又は所定のタイミングで前記第１信号と異なる周波数を有する第２信号に基づいて前記モータを制御する制御部と、を備え、
前記演算部は、前記検出部により検出された前記第２信号により制御された前記モータに流れる前記電流値の波形を解析して前記回転数を演算し、
前記制御部は前記演算部により演算された前記回転数に基づいて前記第１信号を調整する、
モータ制御装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記波形に前記回転数の周波数帯域におけるバンドパスフィルタ処理して前記第２信号に基づく前記電流値の波形のリップル成分を含むリップル電流波形を抽出し、前記リップル電流波形に基づいて前記回転数を演算する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記リップル電流波形に基づいて前記ロータが備える前記コンミテータに設けられた複数のセグメントが前記ロータの回転に伴って現れる周期を演算し前記回転数を演算する、
請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記回転数に同期させて、隣接するセグメントに跨る負極側のブラシから片方のセグメントが離脱する位置において通電を遮断するよう前記第１信号を調整し前記ロータへの通電を調整する、
請求項２又は３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の前記モータ制御装置を備えるモータ。
【請求項６】
ロータに形成されたコンミテータに電極となる一対のブラシが接触し、前記一対のブラシを介して前記ロータに設けられた複数のコイルに電流を供給して前記ロータを回転させるブラシモータの通電を制御するモータ制御装置によるモータ制御方法であって、
前記モータ制御装置が、
所定の周波数を有する第１信号により前記モータを制御し、
所定のタイミングで前記第１信号と異なる周波数を有する第２信号に基づいて前記モータを制御し、
前記モータに流れる電流値を検出し、
検出した前記第２信号により制御された前記モータに流れる前記電流値の波形を解析して前記回転数を演算し、
演算した前記回転数に基づいて前記第１信号を調整する、
モータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モブラシ付きモータに発生する火花を抑制するモータ制御装置、モータ及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシ付きモータは、ハウジング内に回転自在に支持されたロータのコイルに電極となるブラシを介して通電し、ロータの周囲を覆うようにハウジングの内周に配置された永久磁石の磁界に対して吸引、反発するようにコイルに磁界を発生させてロータを回転させるものである。ロータには、ロータ軸の片側に電極となるコンミテータが円柱状に形成され、コンミテータにはロータに設けられた複数のコイルに電流を供給するようにロータ軸回りに複数のセグメントが境界毎に区切られて形成されている。
【０００３】
コンミテータの外周には、陽極側のブラシと負極側のブラシとが接触している。ロータの回転時に、ブラシはコンミテータに対してコンミテータの周方向に相対的に摺動する。ロータの回転時において、隣接するセグメントに跨るブラシから片方のセグメントが離脱する際に、コイルに蓄電された電磁エネルギーが放出され、ブラシとセグメントとの間でアーク放電による火花が発生する。かかる火花は、ブラシの寿命を低下させると共に、電波ノイズを発生させるため、ブラシモータの火花を低減することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０４４８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ブラシとコンミテータとを接触させる機構的な工夫によってブラシモータの火花の発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、ブラシがコンミテータを押圧する力が、コンミテータの回転方向上流側よりも回転方向下流側の方が小さくなるようにブラシを押圧する弾性部材の付勢力を変化させている。しかし、このような対策を行ってもなお、ブラシとコンミテータとの間に発生する火花を完全に抑制することは実現していない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、モータの回転状態に応じてブラシモータに発生する火花を防止することができるモータ制御装置、モータ及びモータ制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一態様に係るモータ制御装置は、ロータに形成されたコンミテータに電極となる一対のブラシが接触し、前記一対のブラシを介して前記ロータに設けられた複数のコイルに電流を供給して前記ロータを回転させるブラシモータの通電を制御するモータ制御装置であって、前記モータに流れる電流値を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記電流値に基づいて前記ロータの回転数を演算する演算部と、所定の周波数を有する第１信号又は所定のタイミングで前記第１信号と異なる周波数を有する第２信号に基づいて前記モータを制御する制御部と、を備え、前記演算部は、前記検出部により検出された前記第２信号により制御された前記モータに流れる前記電流値の波形を解析して前記回転数を演算し、前記制御部は前記演算部により演算された前記回転数に基づいて前記第１信号を調整する、モータ制御装置である。
【０００８】
上記構成により本発明は、制御部は回転数を検出するための第２信号を生成し、演算部がモータに流れる第２信号に基づく電流値の波形を解析することでブラシに火花が発生するタイミングをロータの回転数に応じて演算することができ、制御部はブラシに火花が発生するタイミングにおいてロータに通電しないように制御することで、ブラシから発生する火花を低減することができる。
【０００９】
また、前記演算部は、前記波形に前記回転数の周波数帯域におけるバンドパスフィルタ処理して第２電流値の波形のリップル成分を含むリップル電流波形を抽出し、前記リップル電流波形に基づいて前記回転数を演算するように構成されていてもよい。
【００１０】
上記構成により本発明は、検出された電流波形に所望の周波数帯域以外の帯域のノイズ成分が含まれていても演算部がバンドパスフィルタ処理をすることにより、ロータに設けられたセグメントのセグメント周期に対応するリップル成分を抽出してロータの回転数を演算することができる。
【００１１】
また、前記演算部は、前記リップル電流波形に基づいて前記ロータが備える前記コンミテータに設けられた複数のセグメントが前記ロータの回転に伴って現れる周期を演算し前記回転数を演算するように構成されていてもよい。
【００１２】
上記構成により本発明は、リップル電流波形を検出することでリップル電流波形に対応するセグメント周期を演算することでロータの回転数を演算することができる。
【００１３】
また、前記制御部は、前記回転数に同期させて、隣接するセグメントに跨る負極側のブラシから片方のセグメントが離脱する位置において通電を遮断するよう前記第１信号を調整し前記ロータへの通電を調整するように構成されていてもよい。
【００１４】
上記構成により本発明は、制御部がブラシに火花が発生する具体的な位置においてロータに通電しないように、回転数に応じて第１信号を調整して制御することで、ブラシから発生する火花を低減することができる。
【００１５】
また、モータが上記モータ制御装置を備えるように構成されていてもよい。
【００１６】
上記構成により本発明は、火花抑制することができるモータが実現される。
【００１７】
この発明の一態様に係るモータ制御方法は、ロータに形成されたコンミテータに電極となる一対のブラシが接触し、前記一対のブラシを介して前記ロータに設けられた複数のコイルに電流を供給して前記ロータを回転させるブラシモータの通電を制御するモータ制御装置によるモータ制御方法であって、前記モータ制御装置が、所定の周波数を有する第１信号により前記モータを制御し、所定のタイミングで前記第１信号と異なる周波数を有する第２信号に基づいて前記モータを制御し、前記モータに流れる電流値を検出し、検出した前記第２信号により制御された前記モータに流れる前記電流値の波形を解析して前記回転数を演算し、演算した前記回転数に基づいて前記第１信号を調整する、モータ制御方法である。
【００１８】
上記構成により本発明は、回転数を検出するための第２信号を生成し、モータに流れる第２信号に基づく電流値の波形を解析することでブラシに火花が発生するタイミングをロータの回転数に応じて演算することができ、ブラシに火花が発生するタイミングにおいてロータに通電しないように制御することで、ブラシから発生する火花を低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、モータの回転状態に応じてブラシモータに発生する火花を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】モータ制御装置により駆動されるモータの構成の一例を示す図である。
【図２】モータ制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】制御信号生成部の詳細な構成の一例を示すブロック図である。
【図４】ロータのセグメントの位置と負極側のブラシの位置との関係を示す図である。
【図５】モータの各種検出値及び制御信号との関係を示す図である。
【図６】第１信号と第２信号との電圧波形とモータに流れる電流波形とを示す図である。
【図７】第２信号で制御されたモータの電流値の波形を示す図である。
【図８】バンドパスフィルタ処理を行った後の第２信号で制御されたモータの電流値の波形を示す図である。
【図９】バンドパスフィルタ処理を説明する図である。
【図１０】フィルタ処理後の電流波形からリップル電流波形の周期を演算する方法を示す図である。
【図１１】ロータの回転数の演算結果を示す図である。
【図１２】モータ制御装置において実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１３】モータ制御装置を適用して火花が抑制されたモータの状態を示す図である。
【図１４】モータ制御装置を適用したモータの寿命の比較例を示す図である。
【図１５】モータ制御装置を適用したモータのノイズの比較例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明にかかるモータ制御装置の実施形態を説明する。先ず、モータ制御装置により駆動されるモータについて説明する。
【００２２】
図１に示されるように、モータＭは、電極となる一対のブラシＢ１，Ｂ２を備えるブラシモータである。モータＭは、例えば、円筒形のハウジングＨ内に回転自在に軸支されたロータＲを備える。ハウジングＨの一側面には円盤状の蓋（不図示）が設けられており、蓋の中心にロータＲのシャフトＪの一端側を軸支する軸受け（不図示）が取り付けられている。蓋は、ハウジングＨと一体に形成されていてもよい。ハウジングＨの他側面には、ハウジングＨの開口を覆うように円形のエンドベル（不図示）が取り付けられている。エンドベルの中心には、ロータＲのシャフトＪの他端側を軸支する軸受け（不図示）が取り付けられている。エンドベルには、電極となる一対のブラシＢ１，Ｂ２が取り付けられている。
【００２３】
ハウジングＨの内周面には、断面が馬蹄形の一対の永久磁石Ｇ１，Ｇ２が対向して取り付けられている。一対の永久磁石Ｇ１，Ｇ２の内側には、接触しないようにわずかな隙間で離間してハウジングＨと同芯にロータＲが配置されている。ロータＲには、シャフトＪの軸線方向から見て断面がＴ字型の複数（実施例では３個）のティースＴ１〜Ｔ３が放射状に設けられている。各ティースＴ１〜Ｔ３には、エナメル被覆されたモータ巻線Ｗ１〜Ｗ３が巻回されている。これによりロータＲには、シャフトＪの軸線方向からみて放射状に複数のアーマチュアコイルＣ１〜Ｃ３（以下コイルともいう）が形成される。
【００２４】
シャフトＪの他端側（図１の紙面の手前側）にはコンミテータＰがシャフトＪに圧入固定されており、コンミテータＰの外周面には、各コイルＣ１〜Ｃ３の電極となる複数のセグメントＳ１〜Ｓ３が設けられている。一対のブラシＢ１，Ｂ２は、それぞれコンミテータＰの外周に周方向等間隔に配置されており、それぞれのブラシＢ１、Ｂ２がそれぞれのセグメントＳに接触している。
【００２５】
このような構成により、一対のブラシＢ１，Ｂ２に通電するとコイルＣ１〜Ｃ３に流れる電流により磁界が発生し、永久磁石Ｇ１，Ｇ２により形成されている磁界内で生じるロータＲの磁気吸引又は磁気反発によりロータＲに回転が生じる。ロータＲの回転に伴って、コンミテータＰのセグメントＳ１〜Ｓ３とブラシＢ１，Ｂ２との接触位置が変化し、コイルＣ１〜Ｃ３に発生する磁界の方向が変化する。コイルＣ１〜Ｃ３に発生する磁界は、ロータＲに回転力を発生させる方向に生じるようにセグメントＳ１〜Ｓ３にモータ巻線Ｗ１〜Ｗ３が配線されている。上記実施例は、ロータにコイルが３個設けられているモータを例示したが、モータにはコイル及びセグメントが３個以上設けられていてもよい。
【００２６】
次に、モータ制御装置について説明する。モータ制御装置１は、モータＭに供給される電源からの電流を制御してモータＭの回転時に発生する火花を抑制しつつ、モータＭの出力を調整するものである。モータ制御装置１は、パルス電流を出力するＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御によりモータＭを制御する。
【００２７】
図２及び図３に示されるように、モータ制御装置１は、ロータＲの回転状態を検出する検出部１０と、検出されたロータＲの回転状態に応じて電源からモータＭに入力する電力をＰＷＭ制御する制御部２０と、電源３０とを備える。制御部２０は、更に後述のようにブラシから発生する火花の発生タイミングを演算する演算部２１と、ＰＷＭ制御及び火花の発生タイミングに合わせて通電を遮断する制御信号生成部２２とを備える。
【００２８】
次に、制御信号生成部２２のＰＷＭ制御について説明する。
【００２９】
制御信号生成部２２は、デューティ制御部２３、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号生成部２４、駆動部２５、駆動トランジスタ（ＦＥＴ）２６を備えている。ここで、制御信号生成部２２において、デューティ制御部２３及びＰＷＭ信号生成部２４の各々を、マイクロコンピュータを用いて、プログラムでモータＭを駆動するＰＷＭ信号の生成の要素として構成する。上記ＰＷＭ信号生成部２４は、駆動トランジスタ２６をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ信号のデューティ（デューティ比、パルス周期におけるＨレベルの比率）を変化させることにより、モータＭのロータＲの回転速度を変化させる。
【００３０】
モータＭの作動速度を変更する場合について説明する。デューティ制御部２３は、高速作動電圧信号ＶＨが入力された場合、駆動トランジスタ２６のゲートに供給されるＰＷＭ信号のデューティを高速作動のデューティとする制御信号を、ＰＷＭ信号生成部２４に対して出力する。一方、デューティ制御部２３は、低速作動電圧信号ＶＬが入力された場合、駆動トランジスタ２６のゲートに供給されるＰＷＭ信号のデューティを低速作動のデューティとする制御信号を、ＰＷＭ信号生成部２４に対して出力する。
【００３１】
ＰＷＭ信号生成部２４は、制御信号に基づいてパルス状の矩形の電圧波形を有するＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号生成部２４は、高速作動のデューティとする制御信号が供給されると、予め設定されている高速作動のデューティのパルスのパルス列であるＰＷＭ信号を生成して、駆動部２５に対して出力する。また、ＰＷＭ信号生成部２４は、低速作動のデューティとする制御信号が供給されると、予め設定されている低速作動のデューティのＰＷＭ信号を生成して、駆動部２５に対して出力する。
【００３２】
駆動部２５は、ＰＷＭ信号生成部２４から供給されるＰＷＭ信号におけるパルスの電力増幅を行い、駆動トランジスタ２６に対して出力する。上記ＰＷＭ信号におけるパルスのハイレベルの区間において、駆動トランジスタ２６がオン状態に駆動され、上記ＰＷＭ信号におけるパルスのローレベルの区間において、駆動トランジスタ２６がオフ状態に駆動される。ＰＷＭ信号のデューティは、モータＭの特性要件に応じて設定される。
【００３３】
以下、火花を低減させるモータＭの制御について説明する。
【００３４】
制御信号生成部２２は、上記ＰＷＭ制御による制御に加えて、後述のように通電を遮断することにより矩形波のパルス電圧を有する第１信号を発生させて、ブラシから発生する火花を低減するようにロータＲへの通電を調整してモータＭを制御する。制御信号生成部２２は、７００〜８００［Ｈｚ］の周波数を有する矩形波の電圧波形を有する第１信号を生成する。制御信号生成部２２は、例えば、第１信号を生成すると共に、１０秒周期のタイミングでロータＲの回転数を検出するため、検出信号を生成する。
【００３５】
制御信号生成部２２は、検出信号として第１信号の周波数と異なる２０［ｋＨｚ］の周波数を有する矩形波の電圧波形を有する第２信号を１秒間生成する（図６参照）。検出信号を生成する周期や時間は、他の値に設定されていてもよい。
【００３６】
検出部１０は、モータＭに供給される電流を監視し電流波形を取得する。検出部１０は、第１信号がモータに供給される場合、第１信号に基づいてモータＭに流れる第１電流の電流値を検出する。検出部１０は、第２信号がモータに供給される場合、第２信号に基づいてモータＭに流れる第２電流の電流値を検出する。
【００３７】
演算部２１は、後述のように検出部１０により検出されたモータＭの検出電流の電流波形を解析して、波形に現れるセグメントの切り替わり時に出現する波形の変化に基づいて、セグメントの周期を演算する。演算部２１は、演算したセグメントの周期に基づいてロータＲの回転数を演算する。演算部２１の詳細な演算手法については後述する。演算部２１は、検出部１０から取得したロータＲの回転数に基づいて、ロータＲに設けられたコンミテータのセグメントの単位ごとの位置を演算し、ロータＲの回転に伴い、複数のセグメントがロータＲの回転に伴って基準位置に現れる周期を演算する。
【００３８】
ここで、基準位置は、モータＭのハウジング側において設定され、ロータＲの回転に伴って定まる負極側のブラシの後端であってもよいし、セグメントの周期を決定する起点はセグメント間に設けられた境界であってもよい。
【００３９】
制御信号生成部２２は、例えば、セグメントの周期に同期させて駆動トランジスタ２６をオフ状態に駆動することにより、ロータＲに断続的に電流を供給する。即ち制御信号生成部２２は、セグメントの周期に同期させてロータＲに矩形波の電圧を与える。この矩形波は、例えば、ブラシに火花が発生するタイミングの直前に電圧をゼロにするように生成される。具体的には、演算部２１は、検出部１０の検出結果に基づいてセグメントの単位ごとの位置を演算する。
【００４０】
制御信号生成部２２は、演算結果に基づいて隣接するセグメントＳ１，Ｓ２に跨る負極側のブラシＢ１から片方のセグメントＳ１が離脱する直前の位置でモータＭへの通電を遮断するよう前記ロータＲに断続的に通電する。セグメントが離脱する直前の位置とは例えば、ロータＲの回転方向によって定まる負極側のブラシＢ１の後端が隣接するセグメントＳ１，Ｓ２の境界に到達する位置である。制御信号生成部２２は、この位置からロータＲの所定回転角度の回転前に通電をオフ状態として遮断する。制御信号生成部２２は、通電を遮断してロータＲが所定回転角度を回転した後、ロータＲへの通電をオン状態にしてロータＲを回転させる。
【００４１】
次に、制御部２０によるモータＭの制御の原理を、図面を参照しつつ説明する。先ず、比較例としてＰＷＭ制御によるモータＭに切れ目なく電力を与える制御について説明する。
【００４２】
図４に示されるように、複数のセグメントの回転を平行移動に置き換えてブラシとセグメントとの動作を概念的に図示すると、複数のセグメントに対して負極側のブラシが押圧されながら摺動する状態となる。所定のセグメントＳ１に着目すると、隣接するセグメントＳ１，Ｓ２に負極側のブラシＢ１が跨らない状態（１）の状態から隣接するセグメントＳ１，Ｓ２に負極側のブラシＢ１が跨っている状態（２）に変化するとコイルＣ１に流れる電流の方向が反転する。
【００４３】
負極側のブラシＢ１から片方のセグメントＳ１が離脱する状態（３）では、コイルＣ１の磁束を維持しようとするようにコイルＣ１に流れる電流が増大し、ブラシＢ１の後端からセグメントＳ１にアーク放電が発生し、それに伴う火花が発生する。ブラシＢ１の後端とは、例えば、ロータＲの回転方向によって定まるものであり、ブラシＢ１から見たセグメントの移動方向に対して下流方向に位置するブラシの角部である。
【００４４】
図５（Ａ）に示されるように、セグメントＳ１と負極側のブラシＢ１との間の電位差を後端電圧として経時的な変化を観察すると、上記（３）の火花が発生する瞬間に後端電圧が急激に増大し、火花が発生する。そこで、制御信号生成部２２は、図５（Ｂ）に示されるように、上述した矩形波の電圧よるモータＭの制御により火花の発生を抑制する。制御信号生成部２２は、負極側のブラシＢ１から片方のセグメントＳ１が離脱する位置においてモータＭへの通電を遮断する。そうすると、制御信号生成部２２は、火花が発生するタイミングが通電を遮断した区間に含まれるようにモータＭへの通電を調整するため、ブラシからの火花の発生を完全に抑制することができる。この火花を抑制する制御は、ロータＲの回転数に伴って調整する必要がある。
【００４５】
次に、演算部２１によるロータＲの回転数の検出について説明する。
【００４６】
図６に示されるように、モータＭの火花抑制制御時の第１電流の電流波形に含まれるリップル成分から回転数を算出しようとする場合、電流波形が三角波状になってしまうため、リップル成分の抽出が困難となる。そこで、制御信号生成部２２は、通常の制御においてはモータＭに所定の周波数を有する第１信号を発生してモータＭを制御し、ロータＲの回転数を検出するために所定のタイミングで第１電流と異なる周波数を有する第２信号を発生してモータＭを制御する。
【００４７】
第２信号は、２０［ｋＨｚ］の周波数の矩形の電圧波形で生成されるＰＷＭ駆動用の信号である。第２信号の周波数が高いため、見かけ上は略直流の電圧値となる。そのため、検出部１０により検出される第２信号に基づくモータＭに流れる電流値の波形は、直流で流れる電流値のようにロータＲのセグメントごとにリップルが現れる。検出部１０は、第２信号に基づくモータＭに流れる電流値を取得する。演算部２１は、第２信号に基づくモータＭに流れる電流値の波形に基づいてロータＲのセグメントＳの周期を演算する。
【００４８】
図７に示されるように、ＰＷＭ信号生成部２４は第２信号でモータＭを制御している間は火花抑制制御を行っていないため、検出部１０により検出される電流値の波形には、リップル以外の成分であるスパイク状の電流波形が含まれる。そこで、演算部２１は、第２信号によるモータＭの電流値の波形に対してリップル成分の周波数帯域に設定されたバンドパスフィルタ処理を行う。
【００４９】
図８に示されるように、バンドパスフィルタ処理を行った後の電流波形は、リップル成分が抽出された波形となる。図９に示されるように、バンドパスフィルタ処理は、ロータＲの回転次数成分やセグメント周期の２次成分が除去される。
【００５０】
図１０に示されるように、演算部２１は、例えば、抽出されたリップル成分と閾値とを比較して比較結果に基づいてリップル成分の１波長分のリップル電流波形を抽出する。閾値は、例えば、０である。演算部２１は、閾値以上となったタイミング（時間）を抽出し、複数の１波長分のリップル電流波形を抽出する。１波長分のリップル電流波形は、ブラシがセグメントを切り替える１周期に対応する。演算部２１は、複数の１波長分のリップル電流波形の平均値を演算してブラシがセグメントを切り替える周期であるセグメント周期を演算する。演算部２１は、ロータＲのセグメントの数に基づいてロータＲの回転数を演算する。演算部２１は、演算した複数の回転数の値の平均値を演算する。
【００５１】
図１１に示されるように、演算されたロータＲの回転数の平均値は、標準偏差が大きいものの、誤差が小さいものであることが確認された。
【００５２】
次に、モータ制御装置１の処理の流れについて説明する。図１２は、モータ制御装置１により実行されるモータＭの制御方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００５３】
制御信号生成部２２は、第２信号を発生してモータＭを回転する（ステップＳ１００）。検出部１０は、第２信号によりモータＭに流れる電流値を検出する（ステップＳ１０２）。演算部２１は、検出部１０により検出されたモータＭに流れる電流の波形をバンドパスフィルタ処理してロータＲのセグメントの周期を演算しロータＲの回転数を演算する（ステップＳ１０４）。演算部２１は、ロータＲの回転数が１８００［ｒｐｍ］以上か否かを判定する（ステップＳ１０６）。
【００５４】
演算部２１がロータＲの回転数を１８００［ｒｐｍ］未満と判定した場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、処理がステップＳ１０４に戻される。演算部２１がロータＲの回転数を１８００［ｒｐｍ］以上と判定した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、制御信号生成部２２は、演算された回転数に基づいて、セグメントの周期に同期させて隣接するセグメントに跨る負極側のブラシから片方のセグメントが離脱する位置において通電を遮断するよう第１信号を調整しロータＲに断続的に通電しモータＭを回転させる（ステップＳ１０８）。
【００５５】
制御信号生成部２２は、前回の検出からロータＲの回転数を検出する１０秒周期のタイミングとなったか否かを判定する（ステップＳ１１０）。制御信号生成部２２がロータＲの回転数を検出するタイミングでないと判定した場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、処理はステップＳ１０８に戻され第１信号によるロータＲへの通電が継続する。制御信号生成部２２がロータＲの回転数を検出するタイミングであると判定した場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１００に戻される。各ステップにおいてモータＭの電源３０がオフ状態となる場合、フローチャートの処理は終了する。
【００５６】
図１３に示す実測結果のように、モータ制御装置１により制御されたモータは、ブラシの後端の火花の発生が抑制されることが確認された。更に、図１４に示されるように、モータ制御装置１による制御と単なるＤＣ駆動による制御とによってブラシの寿命を比較すると、モータ制御装置１による制御によるブラシの寿命が９０６１［ｈ］であるのに対してＤＣ駆動による制御によるブラシの寿命が６８４２［ｈ］という結果となり、モータ制御装置１による制御を行った方が３２［％］ものブラシの寿命の延長効果が確認された。
【００５７】
そして、コンミテータの寿命を比較すると、モータ制御装置１による制御によるコンミテータの寿命が９２１３［ｈ］であるのに対してＤＣ駆動による制御によるコンミテータの寿命が８４８９［ｈ］という結果となり、モータ制御装置１による制御を行った方が８［％］ものコンミテータの寿命の延長効果が確認された。更に、モータ制御装置１は、ノイズの低減効果も備えていることが確認された。
【００５８】
図１５に示されるように、電波ノイズを測定した結果、従来の駆動方法である量産品に対する比較を行うと、モータ制御装置１による制御では、火花が抑制されるため伝導及び放射ノイズを低減することができる。上述したようにモータ制御装置１には、一方でモータの寿命を延ばす効果やノイズを低減する効果があるのに対し、他方で放射ノイズを測定すると３０〜１００［MHz］の領域においてノイズが量産品よりも増加することが確認された。これは、上記モータ制御装置１においては放射ノイズの対策が行われていないことに起因するもので、今後、対策を施せば解消されるものである。
【００５９】
［変形例］
上述したように制御信号生成部２２は、上記実施形態では、ＰＷＭ制御によりモータＭを制御しているが、これに限らず、制御信号生成部２２は、単なる矩形波を生成してモータＭを制御するものであってもよい。制御信号生成部２２は、セグメントの周期に同期させて隣接するセグメントに跨る負極側のブラシから片方のセグメントが離脱するタイミングにおいてモータＭへの通電を遮断するようロータＲに断続的に通電する。このような制御によれば、モータＭに対して制御や装置構成を簡略化することができる。
【００６０】
また、演算部２１は、検出部２０が検出した電流波形をバンドパスフィルタ処理してセグメント周期を演算することでロータＲの回転数を演算したが、これに限らずモータＭの回転数が求められるのであれば他の演算手法を用いてもよい。
【００６１】
上述したモータ制御装置１の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、プログラムが実行されることにより、コンピュータが、モータ制御装置１の一部として機能してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されていてもよく、ネットワークに接続された記憶装置に記憶されていてもよい。
【００６２】
上述した実施形態におけるモータ制御装置１をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【００６３】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１…モータ制御装置、１０…検出部、１１…光センサ、１２…回転計、２０…制御部、２１…演算部、２２…制御信号生成部、２３…デューティ制御部、２４…ＰＷＭ信号生成部、２５…駆動部、２６…駆動トランジスタ、３０…電源、Ｂ１、Ｂ２…ブラシ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…アーマチュアコイル、Ｇ１、Ｇ２…永久磁石、Ｈ…ハウジング、Ｊ…シャフト、Ｍ…モータ、Ｐ…コンミテータ、Ｒ…ロータ、Ｓ…セグメント、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…セグメント、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…ティース、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３…モータ巻線
【図１】
2020171112.tif 000003
【図２】
2020171112.tif 000004
【図３】
2020171112.tif 000005
【図４】
2020171112.tif 000006
【図５】
2020171112.tif 000007
【図６】
2020171112.tif 000008
【図７】
2020171112.tif 000009
【図８】
2020171112.tif 000010
【図９】
2020171112.tif 000011
【図１０】
2020171112.tif 000012
【図１１】
2020171112.tif 000013
【図１２】
2020171112.tif 000014
【図１３】
2020171112.tif 000015
【図１４】
2020171112.tif 000016
【図１５】
2020171112.tif 000017