(57)【要約】【課題】低速回転しているときでも低コストで安定な回転数制御を可能とするモータ制御装置及びモータ制御方法を提供する。【解決手段】モータの回転数を制御するモータ制御装置であって、モータの回転数を周期性のある出力電圧として検出する回転数検出部と、前記出力電圧の値に基づく２以上の基準電位を保持する基準電位保持部と、前記出力電圧の連続する周期間において前記出力電圧が２以上の基準電位それぞれと同電位となるそれぞれの基準電位周期を、モータの回転数として測定する回転数測定部と、回転数測定部により検出されたモータの回転数と、モータの目標となる回転数とを比較する回転数比較器と、回転数比較器の比較結果に基づき加速度を生成する加速度指令生成部と、加速度指令生成部が生成した加速度に従ってモータを駆動することによりモータの回転数を制御するドライバーとを備える。【選択図】図１
2010288340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転数を制御するモータ制御装置であって、
前記モータの回転数に応じた周期を有する出力電圧を検出する回転数検出部と、
前記出力電圧の値に基づく２以上の基準電位を保持する基準電位保持部と、
前記出力電圧の連続する周期間において前記出力電圧が前記２以上の基準電位それぞれと同電位となるそれぞれの基準電位周期を、前記モータの回転数に関する情報として測定する回転数測定部と、
前記回転数測定部により検出された前記モータの回転数に関する情報と、前記モータの目標となる回転数に関する情報とを比較する回転数比較器と、
前記回転数比較器の比較結果に基づき加速指示を生成する加速度指令生成部と、
前記加速度指令生成部が生成した前記加速指示に従ってモータを駆動することにより前記モータの回転数を制御するドライバーとを備える
モータ制御装置。
【請求項２】
前記基準電位保持部は、
前記回転数検出部より検出された前記出力電圧における山及び谷の電圧値をサンプル・ホールドするサンプル・ホールド部と、
サンプル・ホールドされた当該電圧値から得られるピークトゥピーク値を予め設定した２以上の数で分割し、分割した当該ピークトゥピーク値を用いて前記２以上の基準電位を生成して保持する分割基準電位生成部とを備える
請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記分割基準電位生成部は、前記ピークトゥピーク値を予め設定した２以上の数で等分に分割する
請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記基準電位保持部は、
前記出力電圧の値に基づく２以上の基準電位が予め入力されている
請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御装置は、さらに、
前記モータの目標となる回転数を当該回転数に相当する目標周期として保持している目標回転数保持部を備える
請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記回転数測定部は、
前記出力電圧が前記２以上の基準電位それぞれと同電位になる毎に信号を出力する信号出力部と、
前記信号出力部から出力される前記信号を前記出力電圧の周期内で独立にカウントすることにより、前記それぞれの基準電位周期を測定する検出回転数カウンタとを備える
請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記回転数測定部は、
前記２以上の基準電位の数より多くの前記基準電位周期の数を測定する
請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
加速度指令生成部は、
前記回転数比較器の比較結果に基づき、前記基準電位周期が前記モータの目標となる回転数に対応する周期よりも長い場合には、前記モータの回転数を速める加速指示を生成し、前記基準電位周期が前記モータの目標となる回転数に対応する周期よりも短い場合には、前記モータの回転数を遅くする減速指示を生成する
請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
モータの回転数を制御するモータ制御方法であって、
前記モータの回転数に応じた周期を有する出力電圧を検出する回転数検出ステップと、
前記出力電圧の値に基づく２以上の基準電位を保持する基準電位保持ステップと、
前記出力電圧の連続する周期間において前記出力電圧が前記２以上の基準電位それぞれと同電位となるそれぞれの基準電位周期を、前記モータの回転数に関する情報として測定する回転数測定ステップと、
前記回転数測定ステップにおいて検出された前記モータの回転数に関する情報と、前記モータの目標となる回転数に関する情報とを比較する回転数比較ステップと、
前記回転数比較ステップでの比較結果に基づき加速指示を生成する加速度指令生成ステップと、
前記加速度指令生成ステップにおいて生成された前記加速指示に従ってモータを駆動することにより前記モータの回転数を制御する制御ステップとを含む
モータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関し、特にモータの回転数を制御するモータ制御装置及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転数を検出し、目標回転数との差分をフィードバックすることにより、モータ回転数を制御するモータ制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。以下、特許文献１に開示される従来のモータ制御装置について説明する。
【０００３】
図１１は、従来のモータ制御装置の構成の１例を示す図である。図１１に示すモータ制御装置１０００は、回転数情報生成部１００１、検出回転数カウンタ１００２、目標回転数カウンタ１０１０、回転数比較器１０２０、加速度指令生成部１０３０、ドライバー１０４０、モータ１０５０及びモータ１０５０の回転数を検出するＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｒ）１０６０を備える。このモータ制御装置１０００では、モータ１０５０の回転数をＦＧ１０６０で検出し、回転数情報生成部１００１で基準電位（例えばＶＦＧ２）になるタイミングを検出し、検出回転数カウンタ１００２でカウントすることで、モータ１０５０の回転数を示す周期を測定する。そして、測定したその周期と目標回転数（ＮEXC）とを回転数比較器１０２０で比較し誤差分を加速度指令生成部１０３０にフィードバックし、ドライバー１０４０でモータの回転数を制御する。
【０００４】
ここで、上記のモータ制御装置１０００において低コストでモータの回転数を検出する一般的な方法について説明する。なお、モータ１０５０は、例えば回転子と呼ばれるロータに着磁させ、駆動コイルを固定子と呼ばれるステータとロータとでモータを構成するブラシレスモータを備えるものとして以下説明する。
【０００５】
図１２は、従来のモータ制御装置における６極対に着磁されたロータの例とモータ基板の例を示す図である。図１２（ａ）は、従来のモータ制御装置のモータがブラシレスモータで、ロータ１１００を６極対に着磁している場合の例を示している。図１２（ｂ）は、モータ基板１１０１にＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｒ）パターン１１０２が描写された場合または位置検出用のホール素子１２０２が搭載された場合の例を示している。
【０００６】
そして、従来のモータ制御装置では、モータ基板１１０１上に搭載された位置検出用のホール素子１２０２の出力信号を用い回転数の信号として取り出すことができる。または、モータ基板１１０１上に金属配線で描写されたＦＧパターン１１０２を用いて、ロータ１１００の磁束変化を電圧に変化させて（図中のＶＦＧ１−ＶＦＧ２）回転数の信号として取り出すことができる。
【０００７】
このように、モータ制御装置１０００では、低コストで備えることのできるホール素子１２０２またはＦＧパターン１１０２を用いることにより、モータの回転数を検出することができる。
【０００８】
次に、回転数情報生成部１００１がモータ１０５０の回転数を検出する場合に、ＦＧ１０６０にホール素子１２０２とＦＧパターン１１０２とを用いる場合の違いについて説明する。
【０００９】
図１３は、ＦＧパターンを用いる場合のモータの起動動作を説明するための図である。それに対して、図１４は、ホール素子を用いる場合のモータの起動動作を説明するための図である。また、図１５は、ＦＧにホール素子とＦＧパターンを用いる場合の出力電圧の振幅を回転数と比較した図である。
【００１０】
ＦＧパターン１１０２を用いる場合、ＦＧパターン１１０２は、ロータ１１００の磁束変化による出力電圧を発生するので、ＦＧ１０６０は、図１３に示すように、モータ１０５０の回転数に比例した振幅の出力電圧（以下、ＦＧ出力電圧と記載。）を出力する。そのため、モータ１０５０の回転が低速回転している場合には、ＦＧ１０６０が出力するＦＧ出力電圧の振幅が小さく、回転数情報生成部１００１が認識できない場合がある。すなわち、回転数情報生成部１００１は、図１３（ｂ）に示すように、ＶID以下の振幅ではＦＧ出力電圧が認識できないとすると、ＶID に対応するＮNUC以下の低速回転数は読み取れない（検出できない）ので、ＮNUC以下の低速回転数では、モータ１０５０の回転数を制御できないことになる。
【００１１】
一方、ホール素子１２０２を用いる場合、ホール素子１２０２は、着磁されているロータ１１００の磁界の大きさに応じた出力をするので、図１４に示すように、ＦＧ１０６０は、モータ回転数に依存しない一定振幅の出力電圧（以下、ホール出力電圧と記載。）を出力する。そのため、モータ１０５０の回転が低速回転であってもＦＧ１０６０が出力するホール出力電圧の振幅は一定であるので、回転数情報生成部１００１は認識すなわちモータ１０５０の回転数を検出することができるので、モータ１０５０の回転数を制御できる。
【００１２】
したがって、図１５に示すように、ＦＧ１０６０がＦＧパターン１１０２を用いて出力するＦＧ出力電圧（図中ＦＧ出力と記載）は、低速回転領域では、ＦＧ１０６０がホール素子１２０２を用いて出力するホール出力電圧（図中ホール出力と記載）と異なり振幅が小さいので、モータ１０５０の回転数を制御するのが困難である。そのため、低速回転領域でも、モータ１０５０の回転数を制御するため、モータ制御装置１０００では、ホール素子１２０２を用いてモータ１０５０の回転数を検出するのが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２７８２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、ホール素子１２０２を用いてモータの回転数を検出するには以下のような問題がある。
【００１５】
ＦＧ１０６０が出力する信号（出力電圧）の周波数（以下、出力周波数と記載。）は、モータ１０５０の回転数を制御する場合に回転数補正の分解能となるため、その信号の周波数は高い方が好まれる。ＦＧパターン１１０２を用いる場合にはパターン刻み数に比例した出力周波数の信号（例えば１回転に４４パルス）を取り出すことが可能である。しかし、ホール素子１２０２を用いる場合には、例えばロータ１１００が６極対の場合、１回転で６パルスの信号しか取り出せず、現実的にはロータ着磁数をＦＧパターン刻み数より多く設定するのは困難である。ここで、モータ１０５０の回転数が同じ場合での出力電圧と周波数及び振幅との関係を図１６及び図１７に示す。なお、図１６は、ホール素子及びＦＧパターンを用いて回転数検出を行った場合の出力周波数の比較例を示す図であり、図１７は、ホール素子及びＦＧパターンを用いて回転数検出を行った場合の出力電圧の振幅例を時間軸で比較した図である。
【００１６】
前述の通り出力周波数は高い方が高分解能となるため、ＦＧパターンを用いた方が好ましい。しかし、ロータ１１００とモータ基板１１０１との小型に伴いＦＧパターン刻み数にも限界があり、またＦＧパターンは前述の通り低速回転時に低振幅となることから、低速回転領域でのモータ１０５０の回転数を制御するのは、繰り返しになるが、やはりホール素子を利用するのが現実的である。
【００１７】
以下具体的に、モータ制御装置１０００がホール素子１２０２を用いてモータ１０５０の回転数を検出する場合の課題について説明をする。
【００１８】
図１８は、従来のモータ制御装置での検出回転数カウンタの動作タイミングを示す図である。図１９は、従来のモータ制御装置において加減速指令が出力される様子を示した図である。
【００１９】
回転数情報生成部１００１は、ＦＧ１０６０から出力される出力電圧を示す出力信号（図１８（ａ））が予め定められた基準電位（例えばＶＦＧ２）となったタイミングを検出し、検出したそのタイミングにおいて回転数情報を示すパルスを出力する（図１８（ｂ））。回転数情報生成部１００１は、図１８（ａ）に示すように出力信号が再び基準電位となったタイミングにパルスを出力する。そして、検出回転数カウンタ１００２は、回転数情報生成部１００１が出力するパルス間の周期をカウントする。以下同様にパルス間の周期を順次カウントする。ここで、１周期とは、ホール素子１２０２をロータ１１００の６極対のうちの１極対分が通過する時間を意味している。
【００２０】
次に、回転数比較器１０２０は、任意時刻ｔ−１、ｔ及びｔ＋１にカウントしたパルス間の周期であるカウント値（回転数信号）を目的回転数ＮEXCと比較する。回転数比較器１０２０は、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように任意時刻ｔ−１ではＮEXC＞ＮFB（ｔ−１）であるため、モータ１０５０の回転が速すぎると認識し、減速指令（ＤＥ）を誤差の時間分出力する（図１９（ｃ））。同様に、回転数比較器１０２０は、任意時刻ｔ及びｔ＋１では逆にＮEXC＜ＮFB（ｔ）及びＮＥＸＣ＜ＮＦＢ（ｔ＋１）のため、モータ１０５０の回転が遅すぎると認識し、加速指令（ＡＣ）を誤差の時間分出力する（図１９（ｃ））。
【００２１】
このように、モータ制御装置１０００がホール素子１２０２を用いてモータ１０５０の回転数を検出する場合、１周期当たり１回の誤差信号を出力することしかできないので、上述のように６極対の場合１回転当たり６パルス程度しか取り出せない。すなわち、回転速度補正回数が少ない（分解能が低い）ため、１周期が相対的に長くなる低速回転領域で安定した制御が困難となる。この点において、例えばロータリーエンコーダ等の高分解能センサを用いれば技術的には解決できるが、コスト高となるためその利用範囲は限定的である。
【００２２】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、低速回転しているときでも低コストで安定な回転数制御を可能とするモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために本発明に係るモータ制御装置は、モータの回転数を制御するモータ制御装置であって、前記モータの回転数に応じた周期を有する出力電圧を検出する回転数検出部と、前記出力電圧の値に基づく２以上の基準電位を保持する基準電位保持部と、前記出力電圧の連続する周期間において前記出力電圧が前記２以上の基準電位それぞれと同電位となるそれぞれの基準電位周期を、前記モータの回転数に関する情報として測定する回転数測定部と、前記回転数測定部により検出された前記モータの回転数に関する情報と、前記モータの目標となる回転数に関する情報とを比較する回転数比較器と、前記回転数比較器の比較結果に基づき加速指示を生成する加速度指令生成部と、前記加速度指令生成部が生成した前記加速指示に従ってモータを駆動することにより前記モータの回転数を制御するドライバーとを備える。
【００２４】
この構成により、例えばホール素子による出力電圧の１周期の間でも回転数補正を２以上の回数分行うことができる。それにより、モータが低速回転しているときでも低コストで安定な回転数制御を可能とするモータ制御装置を実現することができる。
【００２５】
また、前記基準電位保持部は、前記回転数検出部より検出された前記出力電圧における山及び谷の電圧値をサンプル・ホールドするサンプル・ホールド部と、サンプル・ホールドされた当該電圧値から得られるピークトゥピーク値を予め設定した２以上の数で分割し、分割した当該ピークトゥピーク値を用いて前記２以上の基準電位を生成して保持する分割基準電位生成部とを備えてもよい。
【００２６】
この構成により、モータの回転数を周期性のある出力電圧で検出することができれば、例えばモータの磁束にばらつきがあって出力電圧の波形が正弦波のようなものでなくとも周期性があれば出力電圧の１周期の間でも回転数補正を２以上の回数分行うことができる。
【００２７】
また、上記課題を解決するために本発明に係るモータ制御方法は、モータの回転数を制御するモータ制御方法であって、前記モータの回転数に応じた周期を有する出力電圧を検出する回転数検出ステップと、前記出力電圧の値に基づく２以上の基準電位を保持する基準電位保持ステップと、前記出力電圧の連続する周期間において前記出力電圧が前記２以上の基準電位それぞれと同電位となるそれぞれの基準電位周期を、前記モータの回転数に関する情報として測定する回転数測定ステップと、前記回転数測定ステップにおいて検出された前記モータの回転数に関する情報と、前記モータの目標となる回転数に関する情報とを比較する回転数比較ステップと、前記回転数比較ステップでの比較結果に基づき加速指示を生成する加速度指令生成ステップと、前記加速度指令生成ステップにおいて生成された前記加速指示に従ってモータを駆動することにより前記モータの回転数を制御する制御ステップとを含む。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、低速回転しているときでも低コストで安定な回転数制御を可能とするモータ制御装置及びモータ制御方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】出力電圧振幅をサンプル・ホールドする様子を示す図である。
【図３】出力電圧が各基準電位によりｎ分割される様子を示した図である。
【図４】回転数情報生成部が検出回転数カウンタにタイミング信号（パルス）を出力する様子を示す図である。
【図５】検出回転数カウンタの動作と回転数比較器の動作との関係を説明するための図である。
【図６】出力電圧の波形が歪んでいる場合について説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１の変形例に係る出力電圧の波形にばらつきがある場合について説明するための図である。
【図８】本発明に係るモータ制御装置を備えた洗濯機の概観を示す図である。
【図９】本発明に係るモータ制御装置を備えたプリンタの概観を示す図である。
【図１０】本発明に係るモータ制御装置を備えた電気自動車の概観を示す図である。
【図１１】従来のモータ制御装置の構成の１例を示す図である。
【図１２】従来のモータ制御装置における６極対に着磁されたロータの例とモータ基板の例を示す図である。
【図１３】ＦＧパターンを用いる場合のモータの起動動作を説明するための図である。
【図１４】ホール素子を用いる場合のモータの起動動作を説明するための図である。
【図１５】ＦＧに、ホール素子及びＦＧパターンを用いる場合の出力電圧の振幅を回転数と比較した図である。
【図１６】ホール素子及びＦＧパターンを用いて回転数検出を行った場合の出力周波数の比較例を示す図である。
【図１７】ホール素子及びＦＧパターンを用いて回転数検出を行った場合の出力電圧の振幅例を時間軸で比較した図である。
【図１８】従来のモータ制御装置での検出回転数カウンタの動作タイミングを示す図である。
【図１９】従来のモータ制御装置において加減速指令が出力される様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【００３２】
モータ制御装置２００は、図１に示すように、目標回転数保持部１０、回転数比較器２０、加速度指令生成部３０、モータ駆動用のドライバー４０、回転数検出部（図中、ＦＧと記載。）６０、サンプル・ホールド部７０、１／ｎ分割基準電位生成部８０、回転数情報生成部９０、及びｍ個の検出回転数カウンタ１００を備える。モータ制御装置２００は、モータ５０を目標回転数になるように制御する。
【００３３】
目標回転数保持部１０は、外部から目標回転数を示す目標回転数信号が入力される。ここで、目標回転数を示す目標回転数信号は、周期性をもつ波形からなる信号であり、その周期は目標回転数に応じて変動する。目標回転数保持部１０は、入力された目標回転数信号から得た周期（以下、目標周期と記載。）を常時カウントしており、カウントした目標回転数カウント値ＮEXCを回転数比較器２０へ出力する。
【００３４】
回転数比較器２０は、例えば時刻ｔに検出回転数カウンタ１００によりカウントされた検出回転数カウント値ＮFB１（ｔ）〜ＮFBｍ（ｔ）と、目標回転数保持部１０によりカウントされたが目標回転数カウント値ＮEXCとが入力される。回転数比較器２０は、入力された目標回転数カウント値ＮEXCと検出回転数カウント値ＮFB１（ｔ）〜ＮFBｍ（ｔ）とを比較して、それら目標回転数カウント値ＮEXCと検出回転数カウント値ＮFB１（ｔ）〜ＮFBｍ（ｔ）との差分時間である誤差を検出する。回転数比較器２０は、目標回転数カウント値ＮEXCが任意の検出回転数カウント値ＮFBｎ（ｔ）：ｎ＝１〜ｍより小さいすなわちモータ５０が目標回転数より遅ければ、加速指令ＡＣを加速度指令生成部３０へ出力する。回転数比較器２０は、目標回転数カウント値ＮEXCが任意の検出回転数カウント値ＮFBｎ（ｔ）：ｎ＝１〜ｍより大きいすなわちモータ５０が目標回転数より速ければ減速指令ＤＥを加速度指令生成部３０へ出力する。
【００３５】
加速度指令生成部３０は、回転数比較器２０から出力される加速指令ＡＣと減速指令ＤＥとからモータ５０の加速度を決定し、モータ５０への印加電圧波形情報をドライバー４０へ出力する。
【００３６】
ドライバー４０は、加速度指令生成部３０より入力された印加電圧波形情報をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に変換し、ＰＷＭ信号に従いパルス電圧をモータ５０に印加する。
【００３７】
ＦＧ６０は、モータ５０の回転数を示す信号をモータ５０の回転数に応じた周期を有する出力電圧として検出し、検出した出力電圧をサンプル・ホールド部７０及び回転数情報生成部９０に出力する。なお、ＦＧ６０は、以下ホール素子を用いてモータ５０の回転数に応じた周期を有する出力電圧を検出するとして説明するが、それに限定されない。例えば磁界検出等センサを用いてモータ５０の回転数を検出するとしてもよい。すなわち回転数によって検出される出力振幅が依存しない、かつ、回転数に応じた周期を有する出力電圧を検出する低コストのセンサであれば、ホール素子に限定するものではない。なお、ＦＧ６０は、ホール素子を複数備えるが、以下、説明を簡単にするために、１つのホール素子の挙動に絞って説明をする。
【００３８】
サンプル・ホールド部７０は、ＦＧ６０が出力する信号が示す出力電圧の山及び谷の値を取り込み、常時更新しながら一定時間取り込んだ値を保持する。ここで、サンプル・ホールド部７０が出力電圧のピークトゥピーク値（以下、振幅と記載。）を取り込み、保持する様子を図２に示す。図２は、出力電圧振幅をサンプル・ホールドする様子を示す図である。図２では、例えばモータ５０の起動直後にＦＧ６０により出力された出力電圧の波形が示されており、出力電圧の振幅を示す情報として出力電圧波形の山と谷のピーク値であるＶP1とＶP2とを取り込み保持する。このようにして、サンプル・ホールド部７０は、ＦＧ６０が出力する信号が示す出力電圧の振幅を保持する。
【００３９】
１／ｎ分割基準電位生成部８０は、本発明に係る基準電位保持部に相当する。１／ｎ分割基準電位生成部８０は、サンプル・ホールド部７０に保持された出力電圧の振幅を予め設定された１以上の整数であるｎでｎ分割し、ｎ分割した振幅に対応する出力電圧値を基準電位として生成する。１／ｎ分割基準電位生成部８０は、生成した基準電位を回転数情報生成部９０に出力する。なお、ｎが大きいほど回転数検出の分解能は上がる。ここで、１／ｎ分割基準電位生成部８０が基準電位として生成する様子を図３に示す。
【００４０】
図３は、出力電圧が各基準電位によりｎ分割される様子を示す図である。図３に示すように、１／ｎ分割基準電位生成部８０は、サンプル・ホールド部７０に保持された振幅をｎ分割すなわち（ＶP1−ＶP2）/ｎし、ｎ分割した振幅（ＶP1−ＶP2）/ｎそれぞれに対応する出力電圧値を基準電位として生成する。図３では、出力電圧の１周期の波形が示されており、ｎ=８であるとして７つの基準電位を生成している例を示している。なお、基準電位とその次の基準電位との電位差は、（ＶP1−ＶP2）/ｎすなわち等分割の電位差として説明しているが、等分割でなくてもよい。
【００４１】
回転数情報生成部９０は、ＦＧ６０よりモータ５０の回転数を示す信号（出力電圧）と１／ｎ分割基準電位生成部８０より基準電位とが入力される。回転数情報生成部９０は、入力されたモータ５０の回転数を示す信号（出力電圧）と基準電位とから、検出回転数カウンタ１００がカウントするタイミングを決定するタイミング信号を生成する。具体的には、回転数情報生成部９０は、それぞれの基準電位に、モータ５０の回転数を示す信号であるモータ５０の回転数に応じた周期を有する出力電圧の電位が同電位（一致）となるタイミングで、回転数情報を示す信号としてタイミング信号（パルス）を出力する。
【００４２】
検出回転数カウンタ１００は、ｍ個の検出回転数カウンタすなわち検出回転数カウンタ１〜検出回転数カウンタｍを備え、回転数情報生成部９０より回転数情報を示す信号として複数のタイミング信号（パルス）が入力される。検出回転数カウンタ１００は、入力された複数のタイミング信号（パルス）に従って、検出回転数カウント値ＮFB１（ｔ）〜ＮFBｍ（ｔ）をカウントする。そして、検出回転数カウンタ１００は、カウントした検出回転数カウント値ＮFB１（ｔ）〜ＮFBｍ（ｔ）を順次回転数比較器２０に出力する。
【００４３】
具体的には、回転数情報生成部９０よりタイミング信号（パルス）は、検出回転数カウンタ１００が備える検出回転数カウンタ１〜検出回転数カウンタｍそれぞれに入力されて、検出回転数カウンタ１〜検出回転数カウンタｍが入力されたタイミング信号（パルス）に従って、検出回転数カウント値ＮFB１（ｔ）〜ＮFBｍ（ｔ）をそれぞれカウントし、各々の周期信号として回転数比較器２０に出力する。すなわち、検出回転数カウンタｎ（１〜ｍ）は、回転数情報生成部９０より入力されるタイミング信号（パルス）の周期（時間）をカウントすることで、検出回転数カウント値ＮFBｎ（ｔ）：ｎ＝１〜ｍをカウントして、回転数比較器２０に出力する。
【００４４】
このように、本発明の回転数測定部に相当する回転数情報生成部９０及び検出回転数カウンタ１００は、モータ５０の回転数を示す信号である出力電圧の連続する周期間において２以上の基準電位それぞれと同電位となる周期をモータ５０の回転数に相当する情報として測定する。
【００４５】
以上のようにして、モータ制御装置２００は、構成される。
次に、回転数情報生成部９０、検出回転数カウンタ１００及び回転数比較器２０の動きについて図を用いて説明する。
【００４６】
図４は、回転数情報生成部が検出回転数カウンタにタイミング信号（パルス）を出力する様子を示す図である。図４（ａ）では、図３と同様にｎ＝８であるとして７つの基準電位が生成されている様子を示している。図４（ｂ）では、回転数情報生成部９０がモータ５０の回転数を示す信号である１周期の出力電圧でｍ発のタイミング信号（パルス）を検出回転数カウンタ１００に出力する様子を示している。
【００４７】
回転数情報生成部９０は、図４（ｂ）に示すように、基準電位と出力電圧の電位とが同電位になるタイミングで、タイミング信号（パルス）を検出回転数カウンタ１００が備える検出回転数カウンタ１〜検出回転数カウンタｍのいずれかに出力してカウントを開始させる。具体的には、回転数情報生成部９０は、例えば任意の時刻ｔにおける例えば１発目のタイミング信号（パルス）を検出回転数カウンタ１に出力し、検出回転数カウンタ１にカウントを開始させる。同様に時刻ｔにおけるｎ（２〜ｍ）発目のタイミング信号（パルス）を検出回転数カウンタｎ（２〜ｍ）に出力し、検出回転数カウンタｎ（２〜ｍ）にカウントを開始させる。
【００４８】
なお、回転数情報生成部９０は、ｍ＋１発目のタイミング信号（パルス）からは、時刻ｔ＋１における回転数情報を示す信号になるため、回転数情報生成部９０は、ｍ＋１発目のタイミング信号（パルス）を時刻ｔ＋１における１発目のタイミング信号（パルス）として検出回転数カウンタ１に出力する。以下同様のため説明を省略する。
【００４９】
したがって、回転数情報生成部９０は、時刻ｔ＋１における回転数情報を示す信号を検出回転数カウンタ１〜検出回転数カウンタｍそれぞれに出力して、各検出回転数カウンタにカウントを開始させる。つまり、回転数情報生成部９０は、時刻がｔ→ｔ＋１に移行すると、時刻ｔにおける１発目〜ｍ発目のタイミング信号（パルス）に相当する時刻ｔ＋１における１発目〜ｍ発目のタイミング信号（パルス）をそれぞれ検出回転数カウンタ１〜検出回転数カウンタｍに出力し、各検出回転数カウンタにカウントを開始させる。
【００５０】
ここで、検出回転数カウンタ１００は、時刻がｔ→ｔ＋１に移行すると、時刻ｔにおける回転数情報のカウントを終了し、時刻ｔ＋１における回転数情報のカウントを開始する。すなわち、検出回転数カウンタ１００は、回転数情報生成部９０より時刻ｔ＋１におけるｎ（１〜ｍ）発目のタイミング信号（パルス）が入力されると、対応する時刻ｔにおけるｎ（１〜ｍ）発目のタイミング信号（パルス）の周期（時間）の回転数情報のカウントを終了し、検出回転数カウント値ＮFBｎ（ｔ）：ｎ＝１〜ｍとして回転数比較器２０に出力すると同時に、時刻ｔ＋１における回転数情報のカウントを開始する。
【００５１】
その結果、回転数比較器２０には随時、検出回転数カウンタ１００からＮFB１（ｔ）〜ＮFBｍ（ｔ）→ＮFB１（ｔ＋１）〜ＮFBｍ（ｔ＋１）→ＮFB１（ｔ＋２）〜ＮFBｍ（ｔ＋２）と検出した回転数情報のカウント値が入力される。
【００５２】
以上のようにして、回転数情報生成部が検出回転数カウンタにタイミング信号（パルス）を出力し、検出回転数カウンタ１００にモータ５０の回転数を示す回転数情報をカウントさせる。
【００５３】
図５は、検出回転数カウンタの動作と回転数比較器の動作との関係を説明するための図である。
【００５４】
検出回転数カウンタ１００は、任意の時刻ｔ−１において、それぞれの基準電位にモータ５０の回転数を示す信号である出力電圧の電位が同電位（一致）となるタイミングで、回転数情報のカウントを行う。
【００５５】
具体的には、まず、検出回転数カウンタ１００は、図５（ａ）に示すように、モータ５０の回転数を示す信号である出力電圧が、時刻ｔ−１における例えばＶＦＧ２を最初の基準電位として、この基準電位と一致すると、基準電位は次のレベルへ移行するとともに検出回転数カウンタ１に検出回転数情報（検出回転数カウント値ＮFB１（ｔ−１））のカウントを開始させる。
【００５６】
そして、検出回転数カウンタ１００は、モータ５０の回転数を示す信号である出力電圧が、時刻ｔ−１における次の基準電位と一致すると、基準電位は次の次のレベルへ移行するとともに検出回転数カウンタ２に検出回転数情報（検出回転数カウント値ＮFB２（ｔ−１））のカウントを開始させる。以下、同様にして、検出回転数カウンタ３〜ｍに検出回転数情報（検出回転数カウント値ＮFB３（ｔ−１）〜ＮFBｍ（ｔ−１））のカウントを開始させる。
【００５７】
次に、検出回転数カウンタ１００は、時刻ｔとなると、モータ５０の回転数を示す信号である出力電圧が、時刻ｔにおけるＶＦＧ２と一致すると、検出回転数カウンタ１に時刻ｔ−１における検出回転数情報のカウントを終了させてＮFB１（ｔ−１）として回転数比較器２０に出力させる。検出回転数カウンタ１００は、それと同時に検出回転数カウンタ１に時刻ｔにおける検出回転数情報のカウントを開始させる。以下、同様にして、検出回転数カウンタ１００は、検出回転数カウンタ２〜ｍに時刻ｔ−１における検出回転数情報のカウントを終了させてＮFB２（ｔ−１）〜ＮFBｍ（ｔ−１）として回転数比較器２０に出力させる。それと同時に、検出回転数カウンタ１００は、検出回転数カウンタ２〜ｍに時刻ｔにおける検出回転数情報のカウントを開始させる。
【００５８】
次に、回転数比較器２０は、図５（ｂ）に示すように時刻ｔ−１に検出回転数カウンタ１００によりカウントされた任意の検出回転数カウント値ＮFB１（ｔ−１）〜ＮFBｍ（ｔ−１）と、目標回転数保持部１０によりカウントされた目標回転数カウント値ＮEXCと、各々比較する。
【００５９】
回転数比較器２０は、図５（ｃ）に示すように検出回転数カウント値ＮFBｎ（ｔ）：ｎ＝１〜ｍと目標回転数カウント値ＮEXCとを比較して、加速指令ＡＣまたは減速指令ＤＥを加速度指令生成部３０に出力する。具体的には、回転数比較器２０は、ＮFB１（ｔ−１）、・・・・、ＮFBｍ（ｔ−１）＜ＮEXCの場合、モータ５０の周期の方が目標とする周期よりも小さく、目標回転数よりもモータ５０は速いことを意味するため、誤差分を減速指令ＤＥとして出力する。逆の場合は加速指令ＡＣを出力する。
【００６０】
以上のようにして、検出回転数カウンタ１００と回転数比較器２０とは動作する。
以上、本実施の形態１によれば、従来では、加速指令ＡＣや減速指令ＤＥによる回転数補正がホール素子による出力電圧の１周期に１回しかできなかったのに対して、ホール素子による出力電圧の１周期の間に予め設定した分割数ｎに応じた回数分（ｍ回）行うことができる。つまり、本実施の形態１によれば、ホール素子による出力電圧の１周期でもｍ回の回転数補正タイミングを実現でき、従来に比べると、分割数ｎに応じて１／ｍまでの低速回転を検出することができる。それにより、たとえホール素子を用いた出力電圧であってもモータ５０の回転数制御に用いるリアルタイムの回転数情報の分解能を上げることができる。そのため、従来方式では制御分解能が荒すぎて制御が不安定であった低速回転領域についても安定した制御を可能とするモータ制御装置２００を実現することができる。
【００６１】
このように、本実施の形態１におけるモータ制御装置２００によれば、低速回転についても低分解能回転検出センサでも安定な回転数制御が可能であり、ロータリーエンコーダなどの高級な部品を必要としない。すなわち、低コスト化を図ることができる。
【００６２】
なお、図４に示す例ではｎ＝８分割で、ｍ＝１２として説明をしているが、これに限定されないのは言うまでもない。
【００６３】
また、本実施の形態１では、１つのホール素子の挙動に絞って説明をしているが、複数のホール素子に対しても同様である。したがって、本実施の形態１におけるモータ制御装置２００では、備えている複数のホール素子の数毎に、出力電圧の１周期でもｎ回の回転数補正タイミングを実現できるので、回転数情報の分解能をさらに確保することができる。
【００６４】
また、本実施の形態１では、３相ブラシレスモータを想定してドライバー４０からモータ５０へ３本の入力として説明しているが、それに限らない。本発明は回転数を安定に制御を主張するものであり、ブラシレスモータ・ＤＣブラシモータ・ステッピングモータ等、モータの種類を限定するものではない。
【００６５】
また、ＦＧ６０が出力する信号が示す出力電圧の振幅が予め明確な場合、サンプル・ホールド部７０を必ずしも備えなくてよい。その場合、サンプル・ホールド部７０に替えて出力電圧の山及び谷の間の値を保持する保持部を備えるとしてもよい。また、１／ｎ分割基準電位生成部８０に複数の予め２以上の基準電位を設定し、それらを使用しても構わない。
【００６６】
また、ＦＧ６０が出力する信号が示す出力電圧の波形は上述したような正弦波である必要はない。例えば図６に示すような、歪んだ波形であってもモータ５０の回転数に応じた周期を有する波形であれば同様の効果は得られる。すなわち、周期を有し、山と谷のピーク値であるＶP1とＶP2とが算出できれば、山と谷のピーク値であるＶP1とＶP2とから、複数の基準電位が生成できるので回転数情報の分解能を上げることができる。
【００６７】
また、例えばロータ１１００の着磁状態（個々のＳＮ）にばらつきがあれば、ＦＧ６０が出力する出力電圧の波形は周期性をもつものの振幅等がばらついてしまう場合がある。以下、この場合を変形例として説明する。
【００６８】
（変形例）
図７は、出力電圧の波形にばらつきがある場合について説明するための図である。この図７は、ＦＧ６０が出力する信号（出力電圧）の波形にばらつきがある場合の１例を示している。すなわち、この図７に示す出力電圧は、モータ５０の回転数に応じた周期を有する電圧波形を示すものの、振幅ばらつきがある場合（図示しないがＤｕｔｙばらつきでも構わない）を示している。ここで、例えば、図７では、ロータ１回転の周期Ｆの１波形内に振幅ばらつきを示す波形として周期Ｆ１の波形１と周期Ｆ２の波形２と周期Ｆ３の波形３を有する場合を示している。
【００６９】
そして、この場合にも、上述した実施の形態１と同様の手法を用いて回転数情報の分解能を上げることができる。すなわち、波形１、波形２及び波形３の各々の振幅をサンプル・ホールド部７０でサンプル・ホールドし、波形１、波形２及び波形３それぞれにおいて、基準電位を決める。そして、連続する出力電圧の周期Ｆ毎に波形１、波形２及び波形３それぞれにおける基準電位と一致するタイミングを回転数情報として検出回転数カウンタ１００でカウントすればよい。
【００７０】
その場合、例えばＦ11（ｔ−１）、Ｆ12（ｔ−１）、Ｆ21（ｔ−１）、Ｆ22（ｔ−１）、Ｆ23（ｔ−１）、Ｆ24（ｔ−１）及びＦ31（ｔ−１）のように、波形にばらつきのある出力電圧の１回転でも７回の回転数補正タイミングを有することができる。
【００７１】
なお、波形１、波形２及び波形３それぞれにおける基準電位の数は上記の例に限らず、任意に決定すればよい。
【００７２】
また、基準電位は、波形１だけにより決めてもよい。すなわち、最小の振幅を有する波形１に基づき、基準電位を決定し、決定した基準電位を波形２及び波形３に対しても用いるとしてもよい。いずれにせよ、波形にばらつきのある出力電圧の１周期でも２以上の回転数補正タイミングをもつことができるという同様の効果が得られる。
【００７３】
以上のように、本実施の形態１によれば、例えばモータの着磁状態にばらつきがあって出力電圧の波形にばらつきがあったとしても、モータ５０の回転数を周期性のある出力電圧で検出することができれば、ロータ１回転における出力電圧の１周期の間で回転数補正を２以上の回数分行うことができる。
【００７４】
（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１に係るモータ制御装置２００を用いて構成される応用製品についていくつか例を挙げて説明する。
【００７５】
図８は、本発明に係るモータ制御装置を備えた洗濯機の概観を示す図である。図８に示す洗濯機は、例えば、モータ５０と、モータ制御装置２００と、攪拌体２０１とを備えている。なお、図１と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００７６】
洗濯機特有のモータ５０の駆動としては、例えば、洗濯モードでは高トルクかつ低速回転が求められ、脱水モードでは低トルクかつ高速回転が求められるといったことが挙げられる。このように、洗濯機では、動作モードに応じてモータ５０の回転数とともに必要なトルクが変化する。また、洗濯モードでは攪拌体２０１によって洗濯物２０２が攪拌されるため、洗濯物２０２の絡み合いなどによってモータ５０にかかる負荷が変化する。
【００７７】
したがって、図８に示す洗濯機に、モータ制御装置２００を設けることで、モータ５０を任意の回転数で安定制御することが可能な洗濯機を実現することができる。
【００７８】
なお、本発明に係るモータ駆動装置は、洗濯機以外にも適用してもよい。例えば空調機、冷蔵庫及び掃除機などの、モータを備えた家電機器全般に適用可能である。
【００７９】
図９は、本発明に係るモータ駆動装置を備えたプリンタの概観を示す図である。図９に示すプリンタは、例えば、モータ５０と、モータ制御装置２００と、感光ドラム２１１と、紙送り機構２１２とを備えている。なお、図１と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００８０】
図９に示すように、プリンタでは、モータ５０の動力は感光ドラム２１１や紙送り機構２１２などの回転駆動に用いられる。プリンタで印字可能な紙２１３は、上質紙、ＯＨＰ用フォイル及び封筒などさまざまである。近年のプリンタは回転速度設定が数段階あり、低速回転設定の段階もあるものの、さらなる低速回転でのモータ駆動の必要性が高まっている。したがって、図９に示すプリンタに、モータ制御装置２００を設けることで、モータ５０を任意の回転数で安定制御が可能なプリンタを実現することができる。
【００８１】
なお、本発明に係るモータ制御装置は、プリンタ以外にも適用してもよい。例えば、複写機及びシュレッダ装置など、モータを備えた事務機器全般に適用可能である。
【００８２】
図１０は、本発明に係るモータ駆動装置を備えた電気自動車の概観図を示す図である。例えばハイブリッドカーを含むモータ５０を備えた電気自動車では、当然任意のモータ５０速度での安定性が要求される。したがって、図１０に示すように、電気自動車にモータ制御装置２００を設けることで、モータ５０を任意の回転数で安定制御することが可能な電気自動車を実現することができる。
【００８３】
なお、本発明に係るモータ駆動装置は、電気自動車以外にも適用してもよい。例えば、電気二輪車、電動アシスト自転車、列車及び飛行機など、動力源としてモータを備えた移動体全般に適用可能である。
【００８４】
以上、本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、モータ制御装置及びモータ制御方法に利用でき、特に、例えば、空調機、洗濯機、冷蔵庫、掃除機などの家電機器、複写機及びプリンタなどの事務機器、電動ハイブリッド自転車、並びに、ハイブリッド自動車などの移動体などの、低速回転を含む広い回転数範囲を低コスト回転数検出センサでの実現が求められる製品分野にモータ制御装置及びモータ制御方法を利用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０    目標回転数保持部
２０、１０２０    回転数比較器
３０、１０３０    加速度指令生成部
４０、１０４０    ドライバー
５０、１０５０    モータ
６０、１０６０    ＦＧ
７０    サンプル・ホールド部
８０    １／ｎ分割基準電位生成部
９０、１００１    回転数情報生成部
１００、１００２  検出回転数カウンタ
２００、１０００  モータ制御装置
２０１  攪拌体
２１１  感光ドラム
２１２  紙送り機構
２１３  紙
１１００  ロータ
１１０１  モータ基板
１１０２  ＦＧパターン
１２０２  ホール素子
【図１】
2010288340.tif 000003
【図２】
2010288340.tif 000004
【図３】
2010288340.tif 000005
【図４】
2010288340.tif 000006
【図５】
2010288340.tif 000007
【図６】
2010288340.tif 000008
【図７】
2010288340.tif 000009
【図８】
2010288340.tif 000010
【図９】
2010288340.tif 000011
【図１０】
2010288340.tif 000012
【図１１】
2010288340.tif 000013
【図１２】
2010288340.tif 000014
【図１３】
2010288340.tif 000015
【図１４】
2010288340.tif 000016
【図１５】
2010288340.tif 000017
【図１６】
2010288340.tif 000018
【図１７】
2010288340.tif 000019
【図１８】
2010288340.tif 000020
【図１９】
2010288340.tif 000021