(57)【要約】【課題】簡便な構成によって電気機械装置の制御を行うことを目的とする。【解決手段】電気機械装置１０であって、電磁コイル２１０と、磁石１１０と、前記電磁コイル２１０に対する前記磁石１１０の相対位置を検出する第１のセンサー２４０と、前記電気機械装置１０の動作状態または前記電気機械装置１０の動作環境を示す被制御値Ｒｉｎを取得し、前記被制御値Ｒｉｎを用いて前記電磁コイルに電流を流す励磁期間ＥＴを決めるための指令値Ｒｅを生成するとともに、前記第１のセンサーの出力値ＳＳＢと前記指令値Ｒｅとを用いて前記電磁コイルに電流を流す励磁期間ＥＴを決定する制御部４１０〜４３０と、前記励磁期間に応じて前記電磁コイルに電流を流す駆動回路４４０と、を備える。【選択図】図７
2010213435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械装置であって、
電磁コイルと、
磁石と、
前記電磁コイルに対する前記磁石の相対位置を検出する第１のセンサーと、
前記電気機械装置の動作状態または前記電気機械装置の動作環境を示す被制御値を取得し、前記被制御値を用いて前記電磁コイルに電流を流す励磁期間を決めるための指令値を生成するとともに、前記第１のセンサーの出力値と前記指令値とを用いて前記電磁コイルに電流を流す励磁期間を決定する制御部と、
前記励磁期間に応じて前記電磁コイルに電流を流す駆動回路と、
を備える、電気機械装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電機機械装置において、
前記制御部は、前記励磁期間を、前記第１のセンサーの出力で規定される位相の各π期間の中央に形成する、電気機械装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電気機械装置において、
前記被制御値は、前記第１のセンサーの出力から取得される、電気機械装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気機械装置において、
前記制御部は、前記電気機械装置の回転数を前記被制御値として取得し、前記回転数と、目標回転数との差を用いて前記指令値を生成し、さらに、
前記制御部は、前記指令値と、前記回転数と、が線形関係になるように、前記指令値を補正する、電気機械装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電気機械装置において、さらに、
前記電気機械装置が用いられるシステムの温度を測定する第２のセンサーを備え、
前記制御部は、前記第２のセンサーにより取得された温度と、目標温度とを用いて、前記指令値を生成する、電気機械装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電気機械装置において、さらに、
前記電気機械装置の消費電力を測定する第２のセンサーを備え、
前記制御部は、前記第２のセンサーにより取得された消費電力の値と、目標消費電力とを用いて、前記指令値を生成する、電気機械装置。
【請求項７】
電気機械装置の駆動制御方法であって、
（１）電磁コイルに対する磁石の相対位置を検出する第１のセンサーからの出力値を取得する工程と、
（２）前記電気機械装置の動作状態または前記電気機械装置の動作環境を示す被制御値を取得し、前記被制御値を用いて前記電磁コイルに電流を流す励磁期間を決めるための指令値を生成する工程と、
（３）前記第１のセンサーの出力値と前記指令値とを用いて前記電磁コイルに電流を流す励磁期間を決定する工程と、
（４）前記励磁期間の間、前記電磁コイルに電流を流す工程と、
を備える、電気機械装置の駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭ駆動による電気機械装置の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械装置の一種として、ブラシレスモーターが利用されている。ブラシレスモーターの回転数制御を行う場合、たとえば、ＰＷＭで駆動制御することが行われている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８０８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のＰＷＭ制御では、ＰＷＭ信号を発生させるための駆動制御回路が複雑になるという問題があった。このような問題は、ブラシレスモーターに限らず、他の電機機械装置にも共通する問題であった。
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決し、簡便な構成によって電気機械装置の制御を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
電気機械装置であって、電磁コイルと、磁石と、前記電磁コイルに対する前記磁石の相対位置を検出する第１のセンサーと、前記電気機械装置の動作状態または前記電気機械装置の動作環境を示す被制御値を取得し、前記被制御値を用いて前記電磁コイルに電流を流す励磁期間を決めるための指令値を生成するとともに、前記第１のセンサーの出力値と前記指令値とを用いて前記電磁コイルに電流を流す励磁期間を決定する制御部と、前記励磁期間に応じて前記電磁コイルに電流を流す駆動回路と、を備える、電気機械装置。
この適用例によれば、第１のセンサーの出力値と指令値とを用いて電磁コイルに電流を流す励磁期間を決定するので、通常のＰＷＭ制御に比べて制御回路を簡単にすることが可能となる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載の電気機械装置において、前記制御部は、前記励磁期間を、前記第１のセンサーの出力で規定される位相の各π期間の中央に形成する、電気機械装置。
この適用例によれば、励磁期間を位相の各π期間の中央に形成するので、制御を簡単に行うことが可能となる。
【０００９】
［適用例３］
適用例１又は適用例２に記載の電気機械装置において、前記被制御値は、前記第１のセンサーの出力から取得される、電気機械装置。
この適用例によれば、被制御値を取得するためのセンサーを独立して備える必要がない。
【００１０】
［適用例４］
適用例１から適用例３のいずれかに記載の電気機械装置において、前記制御部は、前記電気機械装置の回転数を前記被制御値として取得し、前記回転数と、目標回転数との差を用いて前記指令値を生成し、さらに、前記制御部は、前記指令値と、前記回転数と、が線形関係になるように、前記指令値を補正する、電気機械装置。
この適用例によれば、電気機械装置の回転数を用いて電気機械装置の動作を制御することが可能である。また、指令値と回転数とが線形関係にあるので、指令値を生成するための回路との相性を良くすることが可能である。
【００１１】
［適用例５］
適用例１に記載の電気機械装置において、さらに、前記電気機械装置が用いられるシステムの温度を測定する第２のセンサーを備え、前記制御部は、前記第２のセンサーにより取得された温度と、目標温度とを用いて、前記指令値を生成する、電気機械装置。
【００１２】
［適用例６］
適用例１に記載の電気機械装置において、さらに、前記電気機械装置の消費電力を測定する第２のセンサーを備え、前記制御部は、前記第２のセンサーにより取得された消費電力の値と、目標消費電力とを用いて、前記指令値を生成する、電気機械装置。
この適用例によれば、消費電力を目標として電気機械装置を制御するので、省エネルギーを達成することが可能となる。
【００１３】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気機械装置の他、電気機械装置の制御方法等、様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施例にかかるモーターを示す説明図である。
【図２】本実施例の駆動制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】スイッチング回路４４０の内部構成を示す説明図である。
【図４】スイッチング信号と電磁コイルの励磁電圧を示す説明図である。
【図５】駆動制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】励磁期間ＥＴと回転数の関係を示す説明図である。
【図７】図２に示す回路を用いて速度制御を行う状態を示すブロック図である。
【図８】第２の実施例における制御ブロックを示す説明図である。
【図９】補正近似曲線の一例を示す説明図である。
【図１０】図９による補正を適用したときの補正前の励磁期間指令値Ｒｅとモーターの回転数の関係を示すグラフである。
【図１１】第３の実施例における制御ブロックを示す説明図である。
【図１２】第４の実施例における制御ブロックを示す説明図である。
【図１３】励磁期間制御と通常のＰＷＭ制御とを比較する説明図である。
【図１４】図１３に示した励磁期間制御と通常のＰＷＭ制御における回転数と消費電力の関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の適用例によるモーターを利用したプロジェクタを示す説明図である。
【図１６】本発明の適用例によるモーターを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。
【図１７】本発明の適用例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図１８】本発明の適用例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施例］
図１は、第１の実施例にかかるモーターを示す説明図である。図１（Ａ）は、回転軸に垂直な平面でモーター１０を切ったときの説明図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ’切断面で切ったときの説明図である。本実施例のモーター１０は、アウターローター型の単相全波駆動モーターである。モーター１０は、ローター１００とステーター２００を備える。ローター１００は、磁石１１０と、ヨーク材１２０と、軸１３０と、軸受１４０と、を備える。磁石１１０は、４極あり、ローター１００の外周部に配置されている。磁石１１０の磁化の向きは、放射方向である。図１では、中心側の磁極が表示されている。ヨーク材１２０は、磁石１１０の外側に配置されている。ヨーク材１２０は、無くてもよい。
【００１６】
ステーター２００は、電磁コイル２１０と、ヨーク材２２０と、センサー２４０と、回路基板３００と、を備える。電磁コイル２１０は、Ａ相用電磁コイル２１０Ａが２巻、Ｂ相用電磁コイル２１０Ｂが２巻の計４巻あり、Ａ相用電磁コイル２１０ＡとＢ相用電磁コイル２１０Ｂは巻きの向きが逆である。また、Ａ相用電磁コイル２１０Ａと、Ｂ相用電磁コイル２１０Ｂとは、交互に、電気角のπの位相差に相当する間隔で配置されている。ヨーク材２２０は、電磁コイル２１０の外側及び内側に配置されている。ヨーク材２２０は、無くてもよい。センサー２４０は、磁気センサーであり、例えば、リニアホールＩＣを用いることが可能である。
【００１７】
図２は、本実施例の駆動制御部の構成を示すブロック図である。駆動制御部４００は、制御ユニット４１０と、比較部４２０と、分配ロジック部４３０と、スイッチング回路４４０と、アナログデジタル変換回路４５０（「ＡＤＣ回路４５０」とも呼ぶ。）と、絶対値抽出部４６０と、を備える。制御ユニット４１０は、後述する励磁期間指令値Ｒｅを生成する。励磁期間指令値Ｒｅは、様々な入力指令値Ｒｉｎに基づいて決定することが可能である。入力指令値Ｒｉｎとしては、例えばモーター１０の回転速度を用いてもよい。また、モーター１０がファンに接続され、そのファンが発熱体を冷却している場合には、入力指令値Ｒｉｎとして、その発熱体の温度を用いてもよい。比較部４２０は、励磁期間指令値Ｒｅと、絶対値抽出部４６０から与えられるセンサーレベル絶対値信号｜ＳＳＢ｜とを用いて、励磁期間制御信号Ｅｓを生成する。分配ロジック部４３０は、励磁期間制御信号Ｅｓと、絶対値抽出部４６０から与えられる極性信号Ｐｕとを用いてスイッチング信号ＳＷｓ１〜ＳＷｓ４を生成して、スイッチング回路４４０に供給する。
【００１８】
ＡＤＣ回路４５０は、リニアホールＩＣ２４０からの出力信号ＳＳＡをアナログデジタル変換し、さらに中心値がゼロとなるようにシフト処理を行う。ＡＤＣ回路４５０のアナログ−デジタル変換における出力のレンジは、例えばＦＦｈ〜０ｈ（語尾の”ｈ”は１６進数であることを示す）であり、中央値８０ｈがセンサー波形の中位点に相当する。ＡＤＣ回路４５０は、さらに、センサー出力値の中位点の値が０になるように、シフトを行う。その結果、ＡＤＣ回路４５０で生成されるセンサー出力信号ＳＳＢは、正側の所定の範囲（例えば＋１２７〜０）と負側の所定の範囲（例えば０〜−１２８）の値を取る。センサー出力信号ＳＳＢは、絶対値抽出部４６０に入力される。
【００１９】
絶対値抽出部４６０は、センサー出力信号ＳＳＢから、極性信号Ｐｕと、センサーレベル絶対値信号｜ＳＳＢ｜を生成する。極性信号Ｐｕは、センサー出力信号ＳＳＢが正であれば１（＝Ｈ）であり、センサー出力信号ＳＳＢが負であれば０（＝Ｌ）である。センサーレベル絶対値信号｜ＳＳＢ｜は、比較部４２０に入力され、極性信号Ｐｕは、分配ロジック部４３０に入力される。
【００２０】
図３は、スイッチング回路４４０の内部構成を示す説明図である。スイッチング回路４４０は４つのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４を備える。スイッチ素子ＳＷ１とＳＷ４が直列に接続され、スイッチ素子ＳＷ２とＳＷ３が直列に接続されている。さらに、直列接続されたスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ４と、直列接続されたスイッチ素子ＳＷ２、ＳＷ３とが並列に接続されている。電磁コイル２１０は、スイッチ素子ＳＷ１とＳＷ４の接続点Ｓ１４と、スイッチ素子ＳＷ２とＳＷ３の接続点Ｓ２３とに接続されている。電磁コイル２１０は、Ａ相用電磁コイル２１０ＡとＢ相用電磁コイル２１０Ｂを有し、Ａ相用電磁コイル２１０ＡとＢ相用電磁コイル２１０Ｂは並列に接続されている。スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４を図２に示すような形に配置した構成をフルブリッジ回路、あるいは、Ｈブリッジ回路と呼ぶ。スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４としては、例えば、バイポーラトランジスタや、ＭＯＳトランジスタを用いることが可能である。
【００２１】
例えば、スイッチ素子ＳＷ１とＳＷ３とをオンし、スイッチ素子ＳＷ２とＳＷ４とをオフすると、矢印ｉ１で示す方向に電流が流れる。一方、スイッチ素子ＳＷ２とＳＷ４とをオンし、スイッチ素子ＳＷ１とＳＷ３とをオフすると、矢印ｉ２で示す方向に電流が流れる。この動作を交互に繰り返すことにより、電磁コイル２１０に発生する磁界の方向を切り替え、磁石１１０（図１）との相互作用により、モーター１０の回転運動を実現する。
【００２２】
図４は、スイッチング信号と電磁コイルの励磁電圧を示す説明図である。スイッチ素子ＳＷ１とＳＷ３をオンし、スイッチ素子ＳＷ２とＳＷ４をオフすると、電磁コイル２１０は、プラス方向の励磁電圧が発生する。なお、本実施例では、矢印ｉ１の方向に電流が流れた時に発生する励磁電圧の向きをプラスとしている。一方、スイッチ素子ＳＷ２とＳＷ４をオンし、スイッチ素子ＳＷ１とＳＷ３をオフすると、電磁コイル２１０は、マイナス方向の励磁電圧が発生する。
【００２３】
図５は、駆動制御部の動作を示すタイミングチャートである。ＡＤＣ回路４５０の出力｜ＳＳＢ｜は、ほぼ正弦波状の波形を示している。比較部４２０（図２）は、励磁期間指令値Ｒｅと指令値の最大値ＲｅＭａｘとを用いて、指令値反転信号／Ｒｅ（＝ＲｅＭａｘ−Ｒｅ）を生成する。なお、この最大値ＲｅＭａｘは、予め定められている値である。次に、比較部４２０は、指令値反転信号／Ｒｅと、センサーレベル絶対値信号｜ＳＳＢ｜と、を用いて励磁期間制御信号Ｅｓを生成する。励磁期間制御信号Ｅｓは、センサーレベル信号｜ＳＳＢ｜と指令値反転信号／Ｒｅの差分が０以上の時１（＝Ｈ）となり、０未満のとき０（＝Ｌ）となる。
【００２４】
分配ロジック部４３０は、例えば、極性信号Ｐｕと、励磁期間制御信号Ｅｓとのアンドを取ることにより、スイッチング信号ＳＷｓ２、とＳＷｓ４とを生成する。また、分配ロジック部４３０は、極性信号Ｐｕの反転信号／Ｐｕ（図示せず）と、励磁期間制御信号Ｅｓとのアンドを取ることにより、スイッチング信号ＳＷｓ１、とＳＷｓ３とを生成する。
【００２５】
スイッチング回路４４０（図３）は、スイッチング信号ＳＷｓ１〜ＳＷｓ４に基づいてスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４を順次オンオフし、電磁コイル２１０を駆動する。なお、スイッチング信号ＳＷｓ１〜ＳＷｓ４がオンの期間を励磁期間ＥＴと呼ぶ。励磁期間ＥＴは、ＡＤＣ回路出力ＳＳＢ（すなわちリニアホールＩＣ２４０の出力）で規定される位相の各π期間の中央に形成されている。
【００２６】
図６は、励磁期間ＥＴと回転数の関係を示す説明図である。図６では、横軸に励磁期間ＥＴをとり、縦軸にモーター１０の回転数を取っている。ここで、励磁期間ＥＴは、電気角でπに相当する期間を１００％とした割合で値を示している。なお、励磁期間ＥＴと励磁期間指令値Ｒｅの間には、線形の関係がある。このように、励磁期間ＥＴとモーター１０の回転数の間には、正の相関関係があるため、励磁期間ＥＴによって、すなわち励磁期間指令値Ｒｅによって、モーター１０の回転数を制御することが可能である。
【００２７】
図７は、図２に示す回路を用いて速度制御を行う状態を示すブロック図である。この回路では、モーター１０の回転数を目標値（入力指令値Ｒｉｎ）とするフィードバック制御を実行する。この回路は、図２に示した実施例の構成に加えて、モーター１０の回転数を計測するためのタコメーター５００を備えている。なお、タコメーター以外の回転数を計測するための機器、たとえば、ロータリーエンコーダを用いることが可能である。また、リニアホールＩＣ（センサー２４０）の出力信号ＳＳＡからモーター１０の回転数を取得ように構成されていてもよい。
【００２８】
制御ユニット４１０は、目標回転数Ｒｔａｒとタコメーター５００から取得した回転数Ｒａとを用いて、励磁期間指令値Ｒｅを生成する。このとき、制御ユニット４１０は、例えば、ＰＩＤ制御により、励磁期間指令値Ｒｅを生成してもよい。目標回転数Ｒｔａｒと回転数Ｒａとの差が大きければ、励磁期間指令値Ｒｅは大きな値となり、目標回転数Ｒｔａｒと回転数Ｒａとの差が小さければ、励磁期間指令値Ｒｅは小さな値となる。励磁期間指令値Ｒｅが大きければ、励磁期間ＥＴの幅が広くなり、励磁期間指令値Ｒｅが小さければ、励磁期間ＥＴの幅が狭くなる。このような制御を繰り返すことにより、目標回転数Ｒｔａｒと、モーター１０の回転数Ｒａとが同じ値となって、励磁期間制御信号Ｅｓが安定する。
【００２９】
以上、本実施例によれば、励磁期間指令値Ｒｅとセンサーからの出力信号ＳＳＡ（センサー出力信号ＳＳＢ）とを用いて励磁期間ＥＴを決定するので、構成が極めて簡単である。また、簡単な回路で、励磁期間ＥＴを、電気角の位相でπに相当する期間の中央部に形成することが可能である。また、電気角の位相でπに相当する期間毎に１つのパルスでモーター１０を制御するので、通常のＰＷＭ駆動にように１つの周期に複数のパルスを生成する回路に比べて、制御回路の構成が簡単である。
【００３０】
［第２の実施例］
図８は、第２の実施例における制御ブロックを示す説明図である。この実施例では、制御ユニット４１０と、比較部４２０の間に、励磁期間指令値Ｒｅを補正するための補正部４１５が追加されている以外は、図９の回路と同じである。補正部４１５は、励磁期間指令値Ｒｅと、モーター１０の回転数Ｒａが線形関係になるように励磁期間指令値Ｒｅの補正を行う。
【００３１】
図９は、補正近似曲線の一例を示す説明図である。図９（Ａ）は、補正部４１５を備えない場合の零時期間指令値と回転数の関係を示したグラフであり、図９（Ｂ）は、補正近似曲線を示している。図９（Ｂ）のグラフでは、横軸は、回転数であり、最大回転数ＭＡＸを１００％としたとき割合で示している。縦軸は、補正後の励磁期間指令値Ｒｅ’を示している。このモーターでは、最大回転数ＭＡＸは、３２００回転である。このときの励磁期間指令値Ｒｅは、１００である。図９（Ｂ）上で、この点（１００、１００）をプロットする。また、このモーター１００では、最大回転数の８０％ときの回転数は２５６０回転であり、このときの励磁期間指令値Ｒｅは、４２である。図９（Ｂ）上でこの点（８０、４２）をプロットする。このようにして図９（Ａ）上の全ての点について、図９（Ｂ）上にプロットしたものが、補正近似曲線である。
【００３２】
図１０は、図９による補正を適用したときの、補正前の励磁期間指令値Ｒｅとモーターの回転数の関係を示すグラフである。グラフを一見すればわかるように、補正前の励磁期間指令値Ｒｅと、モーター１００の回転数とは、ほぼ直線関係（線形関係）にある。すなわち、本実施例では、補正部４１５を備えているので、補正前の励磁期間指令値Ｒｅとモーター１０の回転数とを線形関係にすることが可能となる。
【００３３】
励磁期間指令値Ｒｅとモーター１０の回転数とが図６に示すような関係の場合、補正前の励磁期間指令値Ｒｅを同じように増加させても増速する回転数が異なることになる。例えば、モーターの回転数を５００回転から２０００回転に１５００回転増速する場合には、補正前の励磁期間指令値Ｒｅを約３から約２０に上げればよい。一方、モーターの回転数を１５００回転から３０００回転に１５００回転増速する場合には、補正前の励磁期間指令値Ｒｅを約１８から約６２に上げる必要がある。同じ１５００回転増速する場合であっても、必要とする補正前の励磁期間指令値Ｒｅの増分は異なっている。このように、補正前の励磁期間指令値Ｒｅとモーター１０の回転数とが直線関係（線形関係）にない制御は、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御における制御性が低下する。一方、本実施例では、補正部４１５を備え、補正前の励磁期間指令値Ｒｅとモーターの回転数とを線形関係にしているので、ＰＩＤ制御が容易となる。なお、本実施例では、補正部４１５を独立して備えているが、補正部４１５を制御ユニット４１０内に設けてもよい。
【００３４】
［第３の実施例］
図１１は、第３の実施例における制御ブロックを示す説明図である。本実施例では、サーミスタ６１０を備えている点が異なる。サーミスタ６１０は、モーター１０そのものの温度を計測するのではなく、例えば、モーター１０に接続されたファン（図示せず）により冷却される発熱体の温度を計測するために用いられる。本実施例では、制御ユニット４１０は、発熱体の温度Ｔａと目標温度Ｔｔａｒとを用いて、励磁期間指令値Ｒｅを生成する。なお、第２の実施例で用いた線形補正を行ってもよい。
【００３５】
［第４の実施例］
図１２は、第４の実施例における制御ブロックを示す説明図である。本実施例では、パワーメーター６２０を備えている点が異なる。パワーメーター６２０は、モーター１０の消費電力を取得する。本実施例では、制御ユニット４１０は、消費電力Ｐａと目標消費電力Ｐｔａｒとを用いて、励磁期間指令値Ｒｅを生成する。昨今の省エネルギー志向を考慮すると、目標消費電力による制御は重要である。通常のＰＷＭ制御の場合、消費電力制御を行おうとすると、正弦波駆動を組み合わせて使う必要があり、制御系が複雑になる。これに対し、本実施例によれば、制御系は簡単な構成でよい。なお、本実施例において、第２の実施例で用いた線形補正を行ってもよい。さらに、モーター１０の回転数によるフィードバックを、同時に行ってもよい。
【００３６】
図１３は、励磁期間制御と通常のＰＷＭ制御とを比較する説明図である。ここでは、同じモーター１０を電源電圧１２Ｖ一定の下、励磁期間制御を行った場合と、ＰＷＭ制御を行った場合の電流、電力と、モーターの回転数との関係を示している。
【００３７】
図１４は、図１３に示した励磁期間制御と通常のＰＷＭ制御における回転数と消費電力の関係を示すグラフである。図１４は、横軸を回転数、縦軸を消費電力とし、図１３の説明図で示される値を、プロットしたものである。このように、同じ回転数でモーター１０を回す場合、本実施例の励磁期間制御の方が、通常のＰＷＭ制御よりも、消費電流が少なく、消費電力も少なくすることが可能である。
【００３８】
［変形例］
本発明は、ファンモーター、時計（針駆動）、ドラム式洗濯機（単一回転）、ジェットコースタ、振動モーターなどの種々の装置のモーターに適用可能である。本発明をファンモーターに適用した場合には、上述した種々の効果（低消費電力、低振動、低騒音、低回転ムラ、低発熱、高寿命）が特に顕著である。このようなファンモーターは、例えば、デジタル表示装置や、車載機器、燃料電池式パソコン、燃料電池式デジタルカメラ、燃料電池式ビデオカメラ、燃料電池式携帯電話などの燃料電池使用機器、プロジェクタ等の各種装置のファンモーターとして使用することができる。本発明のモーターは、さらに、各種の家電機器や電子機器のモーターとしても利用可能である。例えば、光記憶装置や、磁気記憶装置、ポリゴンミラー駆動装置等において、本発明によるモーターをスピンドルモーターとして使用することが可能である。また、本発明によるモーターは、移動体やロボット用のモーターとしても利用可能である。
【００３９】
図１５は、本発明の適用例によるモーターを利用したプロジェクタを示す説明図である。このプロジェクタ１６００は、赤、緑、青の３色の色光を発光する３つの光源１６１０Ｒ、１６１０Ｇ、１６１０Ｂと、これらの３色の色光をそれぞれ変調する３つの液晶ライトバルブ１６４０Ｒ、１６４０Ｇ、１６４０Ｂと、変調された３色の色光を合成するクロスダイクロイックプリズム１６５０と、合成された３色の色光をスクリーンＳＣに投写する投写レンズ系１６６０と、プロジェクタ内部を冷却するための冷却ファン１６７０と、プロジェクタ１６００の全体を制御する制御部１６８０と、を備えている。冷却ファン１６７０を駆動するモーターとしては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。
【００４０】
図１６は、本発明の適用例によるモーターを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。図１６（Ａ）は携帯電話１７００の外観を示しており、図１６（Ｂ）は、内部構成の例を示している。携帯電話１７００は、携帯電話１７００の動作を制御するＭＰＵ１７１０と、ファン１７２０と、燃料電池１７３０とを備えている。燃料電池１７３０は、ＭＰＵ１７１０やファン１７２０に電源を供給する。１ファン７２０は、燃料電池１７３０への空気供給のために携帯電話１７００の外から内部へ送風するため、或いは、燃料電池１７３０で生成される水分を携帯電話１７００の内部から外に排出するためのものである。なお、１ファン７２０を図１６（Ｃ）のようにＭＰＵ１７１０の上に配置して、ＭＰＵ１７１０を冷却するようにしてもよい。ファン１７２０を駆動するモーターとしては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。
【００４１】
図１７は、本発明の適用例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車１８００は、前輪にモーター１８１０が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路１８２０と充電池１８３０とが設けられている。モーター１８１０は、充電池１８３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモーター１８１０で回生された電力が充電池１８３０に充電される。制御回路１８２０は、モーターの駆動と回生とを制御する回路である。このモーター１８１０としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することが可能である。
【００４２】
図１８は、本発明の適用例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット１９００は、第１と第２のアーム１９１０，１９２０と、モーター１９３０とを有している。このモーター１９３０は、被駆動部材としての第２のアーム１９２０を水平回転させる際に使用される。このモーター１９３０としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することが可能である。
【００４３】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４４】
１０…モーター
１００…ローター
１１０…磁石
１２０…ヨーク材
１３０…軸
１４０…軸受
２００…ステーター
２１０…電磁コイル
２２０…ヨーク材
２４０…センサー
３００…回路基板
４００…制御部
４１０…制御ユニット
４１５…補正部
４２０…比較部
４３０…分配ロジック部
４４０…スイッチング回路
４５０…アナログデジタル変換回路
４６０…絶対値抽出部
５００…タコメーター
６１０…サーミスタ
６２０…パワーメーター
１６００…プロジェクタ
１６１０Ｒ…光源
１６４０Ｒ…液晶ライトバルブ
１６５０…クロスダイクロイックプリズム
１６６０…投写レンズ系
１６７０…冷却ファン
１６８０…制御部
１７００…携帯電話
１７２０…ファン
１７３０…燃料電池
１８００…自転車
１８１０…モーター
１８２０…制御回路
１８３０…充電池
１９００…ロボット
１９１０…第２のアーム
１９２０…第２のアーム
１９３０…モーター
ＳＷｓ１〜ＳＷｓ４…スイッチング信号
ＲｅＭａｘ…最大値
ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチ素子
Ｒｔａｒ…目標回転数
Ｔｔａｒ…目標温度
Ｐｔａｒ…目標消費電力
ｉ１、ｉ２…矢印
Ｔ１〜Ｔ２…周期
ＳＣ…スクリーン
ＥＴ…励磁期間
Ｒａ…回転数
Ｔａ…温度
Ｐａ…消費電力
Ｒｅ…励磁期間指令値
Ｅｓ…励磁期間制御信号
Ｐｕ…極性信号
Ｓ１４…接続点
Ｓ２３…接続点
ＳＳＡ…出力信号
ＳＳＢ…センサー出力信号
｜ＳＳＢ｜…センサーレベル絶対値信号
／Ｒｅ…指令値反転信号
／Ｐｕ…反転信号
Ｔａｒ…目標値
【図１】
2010213435.tif 000003
【図２】
2010213435.tif 000004
【図３】
2010213435.tif 000005
【図４】
2010213435.tif 000006
【図５】
2010213435.tif 000007
【図６】
2010213435.tif 000008
【図７】
2010213435.tif 000009
【図８】
2010213435.tif 000010
【図９】
2010213435.tif 000011
【図１０】
2010213435.tif 000012
【図１１】
2010213435.tif 000013
【図１２】
2010213435.tif 000014
【図１３】
2010213435.tif 000015
【図１４】
2010213435.tif 000016
【図１５】
2010213435.tif 000017
【図１６】
2010213435.tif 000018
【図１７】
2010213435.tif 000019
【図１８】
2010213435.tif 000020