(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、この回転軸を軸心とする周方向において、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが等間隔で交互に配置された永久磁石と、前記軸心を中心として前記回転軸を回転自在に保持する軸受と、を有するロータと、
複数の突極を有するステータ鉄心と、このステータ鉄心に対して相ごとに巻線を巻回したステータと、
前記永久磁石が発する磁極の変化から前記ロータの回転位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出センサと、
を備えるブラシレスモータを駆動するモータ駆動方法であって、
前記位置検出信号に基づいて、前記ロータの回転速度の補正処理を実行するに際し、定速回転において前記補正処理を所定回数スキップすることを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項２】
回転軸と、この回転軸を軸心とする周方向において、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが等間隔で交互に配置された永久磁石と、前記軸心を中心として前記回転軸を回転自在に保持する軸受と、を有するロータと、
複数の突極を有するステータ鉄心と、このステータ鉄心に対して相ごとに巻線を巻回したステータと、
前記永久磁石が発する磁極の変化から前記ロータの回転位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出センサと、
を備えるブラシレスモータを駆動するモータ駆動方法であって、
前記位置検出信号に基づいて、前記ロータの回転速度の補正処理を実行するに際し、前記補正処理を所定回数スキップし、前記ロータが目標回転数に到達しかつ前記ロータの回転速度が安定になったことを判定後、前記補正処理を実行するとともに前記スキップする回数を変更するステップを有し、
このステップを繰り返すことを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項３】
回転軸と、この回転軸を軸心とする周方向において、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが等間隔で交互に配置された永久磁石と、前記軸心を中心として前記回転軸を回転自在に保持する軸受と、を有するロータと、
複数の突極を有するステータ鉄心と、このステータ鉄心に対して相ごとに巻線を巻回したステータと、
前記永久磁石が発する磁極の変化から前記ロータの回転位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出センサと、
を備えるブラシレスモータを駆動するモータ駆動方法であって、
前記位置検出信号に基づいて、前記ロータの回転速度の補正処理を実行するに際し、前記補正処理を所定回数スキップし、前記ロータの磁極数をＮｐ、前記位置検出センサの数をｓとした場合、前記所定回数は、１回以上、（Ｎｐ×ｓ−１）回以下の範囲内で変更することを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項４】
回転軸と、この回転軸を軸心とする周方向において、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが等間隔で交互に配置された永久磁石と、前記軸心を中心として前記回転軸を回転自在に保持する軸受と、を有するロータと、
複数の突極を有するステータ鉄心と、このステータ鉄心に対して相ごとに巻線を巻回したステータと、
前記永久磁石が発する磁極の変化から前記ロータの回転位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出センサと、
を備えるブラシレスモータを駆動し、
前記位置検出信号に基づいて、前記ロータの回転速度の補正処理を実行するに際し、前記補正処理を所定回数スキップするモータ駆動方法であって、
前記ロータが目標回転数に到達し、前記ロータの回転速度が安定になったか否かを判定するステップと、
前記回転速度が安定した場合に、スキップした回数が最大スキップ回数に到達したか否かを判定するステップと、
前記スキップした回数が前記最大スキップ回数に到達していない場合には、前記補正処理をスキップし、
前記スキップした回数が前記最大スキップ回数に到達した場合には、前記補正処理を実行するとともに、前記最大スキップ回数を変更するステップと、
を有することを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項５】
前記ロータの磁極数をＮｐ、前記位置検出センサの数をｓとした場合、前記最大スキップ回数は、１回以上、（Ｎｐ×ｓ−１）回以下の範囲内で変更することを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動方法。
【請求項６】
前記スキップした回数が前記最大スキップ回数に到達するごとに、前記最大スキップ回数は、（Ｎｐ×ｓ−１）回から１回までの範囲内で、１回ずつ減少することを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動方法。
【請求項７】
前記スキップした回数が前記最大スキップ回数に到達するごとに、前記最大スキップ回数は、１回から（Ｎｐ×ｓ−１）回までの範囲内で、１回ずつ増加することを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動方法。
【請求項８】
前記スキップした回数が前記最大スキップ回数に到達するごとに、前記最大スキップ回数は、１回から（Ｎｐ×ｓ−１）回までの範囲内で、ランダムに変更することを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動方法。
【請求項９】
回転軸と、この回転軸を軸心とする周方向において、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが等間隔で交互に配置された永久磁石と、前記軸心を中心として前記回転軸を回転自在に保持する軸受と、を有するロータと、
複数の突極を有するステータ鉄心と、このステータ鉄心に対して相ごとに巻線を巻回した
ステータと、
前記永久磁石が発する磁極の変化から前記ロータの回転位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出センサと、
を備えるブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記位置検出信号が入力するタイミングで、前記ロータの回転速度の補正処理を実行するとともに、前記補正処理を実行することを案内する補正信号を出力する補正処理部と、
前記位置検出センサと前記補正処理部との間に接続され、前記補正処理部に入力する前記位置検出信号を間引いて前記補正処理を所定回数スキップさせるスイッチと、
前記補正信号に基づいて前記巻線を駆動するための波形信号を生成して供給する駆動波形生成部と、
前記波形信号によりパルス幅変調した駆動パルス信号を生成して供給するＰＷＭ回路と、前記駆動パルス信号に基づいて前記巻線を通電するインバータと、
を含み、
前記ロータの磁極数をＮｐ、前記位置検出センサの数をｓとした場合、前記所定回数は、１回以上、（Ｎｐ×ｓ−１）回以下の範囲内で変更することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記ブラシレスモータが備える前記ロータの目標回転数を指示する上位システムをさらに含み、
前記補正処理部は、
前記位置検出信号から前記ロータが現実に回転している実回転数を検出する位置信号生成部と、
前記上位システムから指示された前記目標回転数と、前記位置信号生成部で検出した前記実回転数との偏差により前記ロータの回転数を制御する回転制御部と、
前記位置検出信号を基準タイミングとして、必要とされる進角量に応じた位相の通電タイミングを生成するとともに、この通電タイミングを示す通電位相信号を前記駆動波形生成部に供給する通電タイミング生成部と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載のモータ駆動装置。
【請求項１１】
前記必要とされる進角量を予め記憶する進角値テーブルを備えたことを特徴とする請求項１０に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転音を低減するモータ駆動方法およびモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車は、車自身を走行させるために大型バッテリが搭載される。ハイブリッド自動車や電気自動車は、大型バッテリを含む電気回路を冷却するために空冷ブロアが搭載される。電気回路に流される電流値や、車の走行状態等に応じて、空冷ブロアには、その時々に必要とされる風量などの冷却性能が定められる。空冷ブロアは、冷却性能を満足するよう制御される必要がある。また、その冷却性能のバラツキは、空冷ブロアに依存する。特に、冷却性能のバラツキは、インペラー（羽根車）の回転速度のバラツキに大きく依存する。
【０００３】
大型バッテリを安定して冷却するためには、空冷ブロアを駆動するモータが、安定して回転駆動する必要がある。一般的に、モータを目標回転数に対して安定して回転させる方法として、つぎの制御がある。つまり、モータの回転位置を検出する位置検出センサ等を用いて、モータの実回転数を検出する。検出されたモータの実回転数と、モータの目標回転数との偏差が最小となるよう、モータの回転数を制御する、というものである。
【０００４】
ところで、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ。以下、「ＰＷＭ」と記す。）駆動で制御される３相ブラシレスモータの場合、ホール素子等からなる３個の位置検出センサからの出力に基づいて、ＰＷＭ駆動を実現する素子の駆動開始タイミングが制御される。したがって、３個の位置検出センサが取付けられる位置にずれがあると、モータの回転数は安定して維持されない。
【０００５】
この対応として、特許文献１では、例えば、予め計測された回転位置検出センサの正規位置からの位置ずれを記憶する位置ずれ量記憶手段と、この位置ずれ量記憶手段に記憶された位置ずれ量に応じて回転位置検出センサの回転位置信号を補正する回転位置信号補正手段と、を備えるものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１０３６３号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明が対象とするブラシレスモータは、ロータと、ステータと、位置検出センサと、を備える。
【０００８】
ロータは、回転軸と、この回転軸を軸心とする周方向において、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが等間隔で交互に配置された永久磁石と、軸心を中心として回転軸を回転自在に保持する軸受と、を有する。
【０００９】
ステータは、複数の突極を有するステータ鉄心と、このステータ鉄心に対して相ごとに巻線が巻回される。
【００１０】
位置検出センサは、永久磁石が発する磁極の変化からロータの回転位置を検出して位置検出信号を出力する。
【００１１】
このようなブラシレスモータを駆動するにあたり、本発明に関するモータ駆動方法は、位置検出信号に基づいて、ロータの回転速度の補正処理を実行するに際し、補正処理を所定回数スキップする。
【００１２】
また、このようなブラシレスモータを駆動するにあたり、本発明に関するモータ駆動装置は、補正処理部と、スイッチと、駆動波形生成部と、ＰＷＭ回路と、インバータと、を含む。
【００１３】
補正処理部は、位置検出信号が入力するタイミングで、ロータの回転速度の補正処理を実行するとともに、補正処理を実行することを案内する補正信号を出力する。
【００１４】
スイッチは、位置検出センサと補正処理部との間に接続され、補正処理部に入力する位置検出信号を間引いて補正処理を所定回数スキップさせる。
【００１５】
駆動波形生成部は、補正信号に基づいて巻線を駆動するための波形信号を生成して供給する。
【００１６】
ＰＷＭ回路は、波形信号によりパルス幅変調した駆動パルス信号を生成して供給する。
【００１７】
インバータは、駆動パルス信号に基づいて巻線を通電する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの構造を示す断面図である。
【図２】図２は同ブラシレスモータの２−２断面図である。
【図３】図３は同ブラシレスモータの３−３断面図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置のブロック図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態１における補正処理のスキップ回数と補正により生じる振動周波数との特性図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態１におけるモータ駆動方法を示すフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは本発明の実施の形態１と比較するブラシレスモータの回転速度の補正処理による騒音の周波数特性を示す特性図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの回転速度の補正処理による騒音の周波数特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態であるモータ駆動方法およびモータ駆動装置は、ロータの回転速度の補正処理をスキップすることにより、補正処理により生じる振動周波数を分散させることが可能となる。補正処理により生じる振動周波数を分散させることで、モータが回転するときに生じる特定周波数における騒音のピークレベルを低減できる。
【００２０】
その結果、モータで駆動される空冷ブロアが動作することにより生じる音に対して、聴感レベルを改善できる。また、補正処理を行うにあたり、複雑な処理を必要としないので、安価な回路、例えば、８ビット程度のマイコンで容易に実現できる。
【００２１】
つまり、従来のモータ駆動方法には、つぎの改善点があった。すなわち、ＰＷＭ駆動を実現する素子の駆動開始タイミングは、位置検出センサから出力される位置信号に同期して補正される。よって、この補正処理の周期に相当する特定周波数において、モータの回転音、つまり騒音が増大する。
【００２２】
そこで、後述する本発明の実施の形態であるモータ駆動方法およびモータ駆動装置により、簡単な構成で、モータが回転するときに生じていた特定周波数の騒音を低減する。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２４】
なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの構造を示す断面図である。本実施の形態では、ロータがステータの内周側に回転自在に配置されたインナロータ型のブラシレスモータの例を挙げて説明する。本実施の形態におけるブラシレスモータ１０は、ロータ１２と、ステータ１１と、位置検出センサとしてホール素子３８と、を備える。
【００２６】
ロータ１２は、回転軸２０と、この回転軸２０を軸心とする周方向において、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが等間隔で交互に配置された永久磁石１８と、軸心を中心として回転軸２０を回転自在に保持する軸受１９と、を有する。
【００２７】
ステータ１１は、複数の突極を有するステータ鉄心１５と、このステータ鉄心１５に対して相ごとに巻線１６が巻回される。各相を成す巻線１６には、パルス幅を変調された信号が流される。その結果、本実施の形態におけるブラシレスモータ１０は、ＰＷＭ駆動で制御されて回転する。
【００２８】
位置検出センサであるホール素子３８は、永久磁石１８が発する磁極の変化からロータ１２の回転位置を検出して位置検出信号を出力する。
【００２９】
さらに、詳細に説明する。図１に示すように、ブラシレスモータ１０は、ステータ１１、ロータ１２、回路基板１３およびモータケース１４を備える。モータケース１４は、密封された円筒形状の金属で形成される。ブラシレスモータ１０は、このようなモータケース１４内にステータ１１、ロータ１２および回路基板１３を収納する。モータケース１４は、ケース本体１４ａとケース蓋１４ｂとで構成される。ケース本体１４ａにケース蓋１４ｂが装着されると、モータケース１４内は略密封された状態となる。
【００３０】
図１に示すように、ステータ１１は、ステータ鉄心１５に対して相ごとの巻線１６が巻回される。本実施の形態では、特に顕著な効果を発揮する３相ブラシレスモータを例示して説明する。本実施の形態におけるブラシレスモータ１０は、互いに１２０度ずつ位相が異なる巻線１６を有する。巻線１６は、３つの相に区分され、各々をＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする。ステータ鉄心１５は、内周側に突出した複数の突極を有する。また、ステータ鉄心１５の外周側は、概略円筒形状である。ステータ鉄心１５の外周は、ケース本体１４ａに固定される。
【００３１】
ステータ１１の内側には、空隙を介してロータ１２が挿入される。ロータ１２は、ロータフレーム１７の外周に円筒形状の永久磁石１８を保持する。ロータ１２は、軸受１９で支持された回転軸２０を中心として、回転自在に配置される。すなわち、ステータ鉄心１５が有する突極の先端面と、永久磁石１８の外周面とが対向するように配置される。
【００３２】
さらに、このブラシレスモータ１０には、各種の回路部品３１が実装された回路基板１３が、モータケース１４の内部に取り付けられる。これら回路部品３１によって、モータを制御するための駆動装置が構成される。また、回路基板１３には、ロータ１２の回転位置を検出するために、位置検出センサとしてホール素子３８も実装される。なお、ロータ１２の回転位置が検出できれば、位置検出センサはホール素子３８以外でもよい。ステータ鉄心１５には、支持部材２１が装着される。回路基板１３は、この支持部材２１を介してモータケース１４内に固定される。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれの巻線１６の端部である引出線１６ａは、ステータ１１から引き出される。それぞれの引出線１６ａの一端は、回路基板１３に接続される。
【００３３】
このようなブラシレスモータ１０は、つぎの手順で構成できる。まず、ステータ１１が、ケース本体１４ａの内部に挿入される。ステータ１１は、ケース本体１４ａの内面に固定される。次に、ロータ１２と回路基板１３とが、ケース本体１４ａの内部に収納される。その後、ケース蓋１４ｂが、ケース本体１４ａに固着される。こうして、ホール素子３８や駆動装置が内蔵されたブラシレスモータ１０が形成される。
【００３４】
なお、ブラシレスモータ１０は、駆動装置を一体化した構成であってもよい。特に、モータケース１４を金属製とすれば、シールド効果を得ることができる。よって、このシールド効果により、回路基板１３やステータ１１などからモータケース１４の外部に向けて放射される電磁ノイズを抑制できる。また、ステータ鉄心１５が、直接、ケース本体１４ａに固定される構成であるため、ステータ１１で生じた熱は金属製のモータケース１４を介してモータケース１４の外部に向けて放熱できる。
【００３５】
図２は、図１に示した本実施の形態におけるブラシレスモータの２−２断面図である。図３は、同ブラシレスモータの３−３断面図である。図２および図３は、本実施の形態におけるブラシレスモータについて、モータケース１４の内部を上方から見た概要を示す。なお、図２および図３では、図１に示した巻線１６を巻回していない状態であり、ステータ鉄心１５を示す。特に、図２は、ステータ鉄心１５と永久磁石１８との配置関係を示す。図３は、ステータ鉄心１５と回路基板１３との配置関係を示す。
【００３６】
まず、図２に示すように、ステータ鉄心１５は、環状のヨーク１５ａと、突極としてのそれぞれのティース１５ｂとで構成される。本実施の形態で例示するステータ鉄心１５は、突極数を１２極とした１２個のティース１５ｂを有する。このようなステータ鉄心１５の外周が、ケース本体１４ａの内面に固着される。それぞれのティース１５ｂは、内周側へと延伸して突出する。それぞれのティース１５ｂは、隣り合うティース１５ｂとの間に位置する空間としてスロットを形成しながら、回転軸２０を軸心とする周方向において、等間隔で配置される。ティース１５ｂは、順番に、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかに対応付けられる。Ｕ相のティース１５ｂにはＵ相の巻線が巻回される。Ｖ相のティース１５ｂにはＶ相の巻線が巻回される。Ｗ相のティース１５ｂにはＷ相の巻線が巻回される。
【００３７】
また、このような１２個のティース１５ｂの先端部と向い合うように、ステータ鉄心１５の内周側にはロータ１２が配置される。ロータ１２が保持する永久磁石１８は、回転軸２０を軸心とする周方向において、Ｓ極の磁極とＮ極の磁極とが交互に配置されるように等間隔で着磁される。図２に示すように、本実施の形態における永久磁石１８は、一対のＳ極の磁極とＮ極の磁極とからなる組合せをロータフレーム１７の外周に５対有する。すなわち、永久磁石１８は、周方向に沿って、磁極数が１０極となるように着磁される。以上のように、ブラシレスモータ１０は、１０極１２スロットの構成である。
【００３８】
次に、図３に示すように、回路基板１３上には、各種の回路部品３１とともに、３つのホール素子３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗが実装される。ホール素子３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗは、円筒形状を成す永久磁石の一端面と向い合うように、回路基板１３上に配置される。回路基板１３上において、ホール素子３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗは、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するティース１５ｂを延伸した方向に配置される。これにより、ホール素子３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して永久磁石の磁極が検出できる。
【００３９】
なお、ホール素子は、各相との関係を示す場合には、符号３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗを用いて示し、ホール素子を総称する場合には、符号３８を用いて示すこともある。
【００４０】
本実施の形態のように、１０極１２スロットのモータ構成とした場合、つぎの効果を得ることができる。つまり、ホール素子３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗが、機械角において、それぞれ１２０度間隔で配置される。その結果、ホール素子３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗから、電気角において、それぞれ１２０度の位相が異なるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の位置検出信号を得ることができる。すなわち、図３に示すように、ホール素子３８Ｕは、ｕ軸上に沿って配置され、Ｕ相のティース１５ｂと対向する場所に位置する。同様に、ホール素子３８Ｖは、ｖ軸上に沿って配置され、Ｖ相のティース１５ｂと対向する場所に位置する。ホール素子３８Ｗは、ｗ軸上に沿って配置され、Ｗ相のティース１５ｂと対向する場所に位置する。図２および図３に示すように、本構成により、ホール素子３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗは、永久磁石１８の磁極に対して、電気角で１２０度ごとにずれるように配置される。よって、ホール素子３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗは、ロータ１２について、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の回転位置を検出できる。
【００４１】
以上のように構成されたブラシレスモータ１０に対して、ブラシレスモータ１０の外部から電源電圧や制御信号が供給される。供給された電源電圧や制御信号に基づいて、回路基板１３上に設けられたモータ駆動装置などが、巻線１６に流す駆動電流を生成する。生成された駆動電流が、巻線１６に流れるため、ステータ鉄心１５から磁界が発生する。ステータ鉄心１５から生じた磁界と永久磁石１８から生じた磁界とが相互に働き掛けることで、磁界の極性に応じた吸引力と磁界の極性に応じた反発力とが生じる。吸引力と反発力との作用によって、回転軸２０を中心としてロータ１２が回転する。
【００４２】
次に、回路基板１３上に実装された位置検出センサであるホール素子３８や回路部品３１により構成されるモータ駆動装置について説明する。
【００４３】
図４は、本実施の形態におけるブラシレスモータのモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【００４４】
モータ駆動装置４０は、３つの相にそれぞれ対応する位置検出センサであるホール素子３８と、補正処理部５０と、駆動波形生成部４２と、ＰＷＭ回路４３と、インバータ４４と、スイッチ６０とを含む。
【００４５】
補正処理部５０は、位置検出信号が入力するタイミングで、ロータの回転速度の補正処理を実行するとともに、補正処理を実行することを案内する補正信号を出力する。
【００４６】
スイッチ６０は、位置検出センサであるホール素子３８と補正処理部５０との間に接続され、補正処理部５０に入力する位置検出信号を間引いて補正処理を所定回数スキップさせる。
【００４７】
駆動波形生成部４２は、補正信号に基づいて巻線１６を駆動するための波形信号Ｗｄを生成して供給する。
【００４８】
ＰＷＭ回路４３は、波形信号Ｗｄによりパルス幅変調した駆動パルス信号Ｐｄを生成して供給する。
【００４９】
インバータ４４は、駆動パルス信号Ｐｄに基づいて巻線１６を通電する。
【００５０】
モータ駆動装置４０には、例えば外部の上位システムである上位器などから、ロータの目標回転数である回転速度として、例えば１分間あたりの回転数（ｒｐｍ）を指令する回転指令信号Ｒｒが通知される。
【００５１】
補正処理部５０は、回転制御部４１、通電タイミング生成部４５、位置信号生成部４６、および進角値テーブル５２から構成される。
【００５２】
位置信号生成部４６は、位置検出信号からロータが現実に回転している実回転数を検出する。
【００５３】
回転制御部４１は、上位システムから指示された目標回転数と、位置信号生成部４６で検出した実回転数との偏差によりロータの回転数を制御する。
【００５４】
通電タイミング生成部４５は、位置検出信号を基準タイミングとして、必要とされる進角量に応じた位相の通電タイミングを生成する。また、通電タイミング生成部４５は、この通電タイミングを示す通電位相信号を駆動波形生成部４２に供給する。
【００５５】
進角値テーブル５２は、必要とされる進角量を予め記憶する。
【００５６】
さらに、図面を用いて、詳細に説明する。回転指令信号Ｒｒは、回転制御部４１に通知される。また、回転制御部４１には、位置信号生成部４６で生成された検出位置信号Ｒｐが通知される。基本的に、検出位置信号Ｒｐは、ロータの回転位置を検出した結果に基づいて生成された信号である。巻線１６への駆動量を示す回転制御信号Ｄｄは、回転指令信号Ｒｒと検出位置信号Ｒｐとに基づいて、回転制御部４１で生成される。
【００５７】
具体的には、まず、回転制御部４１は、速度指令を示す回転指令信号Ｒｒと、検出位置信号Ｒｐに基づいて算出された検出速度との速度偏差を求める。検出速度は、検出位置信号Ｒｐから微分演算などにより算出できる。つぎに、回転制御部４１は、速度指令に従った実速度となるように、速度偏差に応じたトルク量を示す回転制御信号Ｄｄを生成する。回転制御部４１は、生成された回転制御信号Ｄｄを駆動波形生成部４２に供給する。
【００５８】
駆動波形生成部４２は、巻線１６を駆動するための波形信号Ｗｄを相ごとに生成する。駆動波形生成部４２は、生成された波形信号ＷｄをＰＷＭ回路４３に供給する。巻線１６を正弦波駆動する場合、波形信号Ｗｄは正弦波信号となる。巻線１６を矩形波駆動する場合、波形信号Ｗｄは矩形波信号となる。波形信号Ｗｄの振幅は、回転制御信号Ｄｄに応じて決定される。波形信号ＷｄがＰＷＭ回路４３に供給されるタイミングは、通電タイミング生成部４５からの通電位相信号Ｄｐに応じて決定される。基準とするタイミングに対して、通電位相信号Ｄｐに応じたタイミングが進み方向の位相のときには、いわゆる進角となる。基準とするタイミングに対して、通電位相信号Ｄｐに応じたタイミングが遅れ方向の位相のときには、いわゆる遅角となる。
【００５９】
ＰＷＭ回路４３は、駆動波形生成部４２から相ごとに供給された波形信号Ｗｄを変調信号として、それぞれの相に対してパルス幅変調を行う。つまり、ＰＷＭ回路４３は、供給された波形信号Ｗｄに対してパルス幅変調を行う。ＰＷＭ回路４３は、パルス幅変調が行われた結果、生成されたパルス列の信号である駆動パルス信号Ｐｄをインバータ４４に供給する。
【００６０】
インバータ４４は、駆動パルス信号Ｐｄに基づいて、相ごとに巻線１６への通電を行い、巻線１６を駆動する。インバータ４４は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれにおいて、電源の正極側に接続されたスイッチ素子と電源の負極側に接続されたスイッチ素子とを備える。電源の正極側に接続されたスイッチ素子の反電源側と、電源の負極側に接続されたスイッチ素子の反電源側とは、互いに接続されており、接続部を成す。この接続部が、インバータ４４から巻線１６を駆動する駆動出力端部となる。Ｕ相の駆動出力端部Ｕｏは、引出線１６ａを介して巻線１６Ｕに接続される。Ｖ相の駆動出力端部Ｖｏは、引出線１６ａを介して巻線１６Ｖに接続される。Ｗ相の駆動出力端部Ｗｏは、引出線１６ａを介して巻線１６Ｗに接続される。
【００６１】
それぞれの相において、駆動パルス信号Ｐｄに基づいてスイッチ素子がオンオフされる。このとき、電源の正極側に接続されたスイッチ素子のうち、オンされたスイッチ素子を介して、駆動出力端部から巻線１６へと駆動電流が流される。そして、他の巻線１６を経て駆動出力端部へと流された駆動電流は、電源の負極側に接続されたスイッチ素子のうち、オンされたスイッチ素子を介して、電源へと流される。駆動パルス信号Ｐｄは、波形信号Ｗｄをパルス幅変調した信号である。よって、各スイッチ素子が上述したオンオフ動作を行うことにより、波形信号Ｗｄに応じた駆動電流がそれぞれの巻線１６に通電される。
【００６２】
以上のような構成により、回転指令信号Ｒｒに従って、ロータの回転速度やロータ１２の回転位置を制御するフィードバック制御ループが形成される。
【００６３】
次に、検出位置信号Ｒｐや通電位相信号Ｄｐを生成するための構成について説明する。
【００６４】
図４に示すように、まず、回路基板上に実装されたホール素子３８は、回転するロータが保持する永久磁石から生じた磁極変化を検出し、位置検出信号として位置センサ信号Ｄｅｔを出力する。位置センサ信号Ｄｅｔは、スイッチ６０を介して通電タイミング生成部４５に供給されるとともに、位置信号生成部４６にも供給される。位置信号生成部４６は、位置センサ信号Ｄｅｔを用いて検出位置信号Ｒｐを生成する。位置信号生成部４６は、生成された検出位置信号Ｒｐを回転制御部４１に供給する。
【００６５】
通電タイミング生成部４５は、位置センサ信号Ｄｅｔのタイミングを基準タイミングとして、基準タイミングからある進角量だけ位相をずらしたタイミングを生成する。通電タイミング生成部４５には、そのときのブラシレスモータの回転状況に最適な進角量である進角値Ｐが、進角値テーブル５２から供給される。通電タイミング生成部４５は、基準タイミングから進角値Ｐだけ進角したタイミングを示す通電位相信号Ｄｐを生成する。生成された通電位相信号Ｄｐが、駆動波形生成部４２に供給される。このようにして、駆動波形生成部４２は、位置センサ信号Ｄｅｔに基づく基準タイミングから通電位相信号Ｄｐだけ進角したタイミングで、波形信号Ｗｄを出力する。進角値テーブル５２は、回転数（ｒｐｍ）に対応付けてその回転数で最適とする進角値Ｐを記憶している。本実施の形態では、各回転数において、モータ電流が最も少なくなるような進角値Ｐを保存進角値として記憶する。
【００６６】
進角値テーブル５２には、回転指令信号Ｒｒが通知される。進角値テーブル５２は、通知された回転指令信号Ｒｒが示す回転数に対応する進角値Ｐを読み出す。進角値テーブル５２は、読み出した進角値Ｐを通電タイミング生成部４５に供給する。このように、補正処理部５０では、通電タイミング生成部４５に位置センサ信号Ｄｅｔを入力することで、ロータの回転速度を目標回転速度に合わせるように補正を行っている。
【００６７】
ここで、スイッチ６０の動作およびその作用について説明する。まず、スイッチ６０が接続されている状態、すなわち、常時オンの状態の動作について説明する。
【００６８】
本実施の形態では、補正処理部５０がマイクロコンピュータ（Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ、以下「マイコン」と記す。）で構成されている場合を例示して、以下の説明を行う。なお、補正処理部５０は、マイコンを用いることなく、同様の機能を成す構成で実現してもよい。
【００６９】
ホール素子３８から出力された位置センサ信号Ｄｅｔが、マイコンで構成された補正処理部５０に入力される。補正処理部５０では、位置センサ信号Ｄｅｔが補正処理部５０に入力される度に割込み処理が行われ、通電タイミング生成部４５から駆動波形生成部４２へ通電位相信号Ｄｐが出力される。出力された通電位相信号Ｄｐに基づいて、ロータの回転速度の補正処理が実行される。
【００７０】
一方、スイッチ６０がオフされると、位置センサ信号Ｄｅｔがマイコンで構成された補正処理部５０に入力されない。補正処理部５０に位置センサ信号Ｄｅｔが入力されないため、補正処理部５０では割込み処理が行われない。割込み処理により生成された通電位相信号Ｄｐが出力されないため、ロータの回転速度の補正処理は実行されない。このように、ロータの回転に応じて周期的に発生する位置センサ信号Ｄｅｔは、スイッチ６０により補正処理部５０への入力が間引かれる。つまり、スイッチ６０を用いれば、ロータの回転速度の補正処理がスキップできる。
【００７１】
ホール素子３８は、回転するロータが保持する永久磁石から生じた磁極変化を検出し、位置センサ信号Ｄｅｔとして出力する。上述したように、本実施の形態のブラシレスモータのロータでは、永久磁石として５対のＮ極の磁極とＳ極の磁極がそれぞれ交互に配置され、合計で１０極の磁極が保持される。したがって、ロータが１回転する毎に、各ホール素子３８からそれぞれ１０個ずつ、合計で３０個の位置センサ信号Ｄｅｔが、等しい時間間隔で出力される。
【００７２】
つまり、スイッチ６０が常時オンされた状態では、補正処理はスキップされないため、ロータが１回転する毎に、マイコンでは３０回の割込み処理が発生する。この割込み処理毎に補正処理が実行されるので、ロータが１回転する毎に、３０回の回転速度の補正処理が実行される。
【００７３】
これに対して、スイッチ６０を所定の規則に従ってオンオフすれば、周期的に発生する位置センサ信号Ｄｅｔが補正処理部５０へ入力することを所定の規則に従って間引くことができる。よって、本実施の形態のモータ駆動装置４０は、補正処理をスキップすることができる。
【００７４】
なお、スイッチ６０は、補正処理部５０に対する位置センサ信号Ｄｅｔの入力を制御できればよい。スイッチ６０は、機械的なスイッチでもよく、電気的なスイッチでもよい。
【００７５】
ところで、上述したように、ロータの回転速度の補正処理が周期的に実行されると、この補正処理の周期に相当する特定の振動周波数でロータが振動する。ロータが振動するため、この特定の振動周波数でロータから騒音が発生する。
【００７６】
ここで、ロータの１回転あたりの補正回数をＮｃ、ロータの磁極数をＮｐ、位置検出センサであるホール素子３８の数をｓ、ロータの回転速度をＮｒ（ｒｐｍ）とする。補正処理により生じる振動周波数ｆｖは、式（１）のようになる。
ｆｖ＝Ｎｃ×Ｎｒ／６０＝Ｎｐ×ｓ×Ｎｒ／６０    （１）
補正処理がスキップされるスキップ回数をＮｓとする。補正処理により生じる振動周波数ｆｖは、式（２）のようになる。
ｆｖ＝Ｎｐ×ｓ／（１＋Ｎｓ）×Ｎｒ／６０    （２）
図５は、本実施の形態におけるブラシレスモータの補正処理のスキップ回数Ｎｓと補正処理により生じる振動周波数ｆｖとの関係を示す特性図である。
【００７７】
本実施の形態におけるブラシレスモータは、Ｎｐ＝１０、ｓ＝３である。ここで、Ｎｒ＝６００ｒｐｍとすると、スキップ回数Ｎｓが０回、１回、２回、・・・・２９回となるに従って、振動周波数ｆｖはそれぞれ３００Ｈｚ、１５０Ｈｚ、１００Ｈｚ、・・・・１０Ｈｚとなる。本実施の形態では、スキップ回数が２９回となったときに、ロータの機械角が１回転あたり、１回の補正が行われる。ロータの機械角が１回転以上の場合は、補正処理のスキップ回数が増やされても、補正処理による生じる振動周波数はあまり変化しない。このため、補正処理のスキップ回数は最大２９回までとする。
【００７８】
図６は、本実施の形態におけるモータ駆動装置の駆動方法を示すフローチャートである。
【００７９】
本実施の形態におけるモータ駆動方法は、位置検出信号に基づいて、ロータの回転速度の補正処理を実行するに際し、補正処理を所定回数スキップする。
【００８０】
具体的には、ロータが目標回転数に到達し、ロータの回転速度が安定になったか否かを判定するステップが行われる（ステップＳ１０２）。
【００８１】
回転速度が安定した場合に、スキップした回数が最大スキップ回数に到達したか否かを判定するステップが行われる（ステップＳ１０４）。
【００８２】
スキップした回数が最大スキップ回数に到達していない場合には、補正処理をスキップする（ステップＳ１０５）。
【００８３】
スキップした回数が最大スキップ回数に到達した場合には、補正処理を実行するとともに、最大スキップ回数を変更するステップが行われる（ステップＳ１０６、Ｓ１０７）。
【００８４】
最大スキップ回数は、ロータの磁極数をＮｐ、位置検出センサの数をｓとした場合、１回以上、（Ｎｐ×ｓ−１）回以下の範囲内で変更される。
【００８５】
最大スキップ回数を変更させる方法は、スキップした回数が最大スキップ回数に到達するごとに、（Ｎｐ×ｓ−１）回から１回までの範囲内で、１回ずつ減少される。
【００８６】
または、最大スキップ回数を変更させる方法は、スキップした回数が最大スキップ回数に到達するごとに、１回から（Ｎｐ×ｓ−１）回までの範囲内で、１回ずつ増加される。
【００８７】
あるいは、最大スキップ回数を変更させる方法は、スキップした回数が最大スキップ回数に到達するごとに、１回から（Ｎｐ×ｓ−１）回までの範囲内で、ランダムに変更される。
【００８８】
以下、図面とともに、詳細に説明する。図６に示すように、まず、ブラシレスモータが動作をスタートする前に、スキップ最大回数Ｎｓｍａｘ（０から２９までの整数）は初期値に設定され、スキップ回数ｎｓはリセット（ｎｓ＝０）されているものとする。
【００８９】
補正処理部を構成するマイコンにおいて、センサ割込みがスタートすると（ステップＳ１０１）、ロータが目標回転数に到達し、かつその回転速度が安定しているか否かが判定される（ステップＳ１０２）。ロータが目標回転数に到達し、かつその回転速度が安定していない場合（ステップＳ１０２のＮｏ）、回転速度の補正処理が実行され（ステップＳ１０３）、補正処理部による補正処理が終了する（ステップＳ１０８）。
【００９０】
一方、ロータが目標回転数に到達し、かつその回転速度が安定している場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、スキップ回数ｎｓがスキップ最大回数Ｎｓｍａｘに到達しているか否かが判定される（ステップＳ１０４）。スキップ回数ｎｓがスキップ最大回数Ｎｓｍａｘに到達していない場合（ステップＳ１０４のＮｏ）、回転速度の補正処理がスキップされ、かつスキップ回数ｎｓがインクリメントされて（ステップＳ１０５）、補正処理部による補正処理が終了する（ステップＳ１０８）。
【００９１】
一方、スキップ回数ｎｓがスキップ最大回数Ｎｓｍａｘに到達した場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、回転速度の補正処理が実行される（ステップＳ１０６）。その後、ステップＳ１０７に進んで、スキップ回数ｎｓがリセットされるとともに、スキップ最大回数Ｎｓｍａｘの値が変更される。
【００９２】
このスキップ最大回数Ｎｓｍａｘの変更の方法は、２９回から１回ずつ減少させてもよいし、０回から１回ずつ増加させてもよい。また、ロータの回転速度が安定した後、０回から２９回までの間でランダムに変更するようにしてもよい。例えば、スキップ最大回数Ｎｓｍａｘの値を０回から２９回まで１回ずつ増加させる場合を考えると、回転速度の補正処理は次のように実行されることになる。
【００９３】
ロータの回転速度が安定すると、まず、センサ割込み１回について１回の補正処理が実行される（スキップ回数は０回）。次に、センサ割込み２回について１回の補正処理が実行される（スキップ回数は１回）。次に、センサ割込み３回について１回の補正処理が実行される（スキップ回数は２回）。このように、スキップ回数が１回ずつ増加され、最後にセンサ割込み３０回について１回の補正処理が実行される（スキップ回数は２９回）。そして、この補正処理のスキップ動作が繰り返される。
【００９４】
図６を用いて説明した補正処理のスキップ動作の効果について、図７Ａ、図７Ｂを用いて説明する。図７Ａ、図７Ｂは、ロータの回転速度の補正処理による振動周波数、すなわち騒音の周波数特性を示した特性図である。図７Ａは、従来のモータ駆動方法によって駆動した場合の例を示す。図７Ｂは、本実施の形態のモータ駆動方法によって駆動した場合の例を示す。図７Ａに示すように、従来は、補正処理部を構成するマイコンに対して入力された、すべてのセンサ割込みについて補正処理が実行されていた。従って、上述した式（１）から算出されるように、補正処理による振動周波数は３００Ｈｚに集中する。その結果、ブラシレスモータのロータが回転すると、この補正処理のために周波数３００Ｈｚにおいて閾値を超える大きなピーク騒音が発生していた。
【００９５】
一方、本実施の形態におけるモータ駆動方法では、図７Ｂに示すように、補正処理による振動周波数は、補正処理のスキップ回数に応じて複数の周波数に分散される。例えば、図７Ｂ中、「スキップなし時の騒音」として示される補正処理のスキップがない場合の騒音は、周波数３００Ｈｚに発生する。同様に、図７Ｂ中、「スキップ１回時の騒音」として示される補正処理のスキップが１回の場合の騒音は、周波数１５０Ｈｚに発生する。図７Ｂ中、「スキップ２回時の騒音」として示される補正処理のスキップが２回の場合の騒音は、周波数１００Ｈｚに発生する。補正処理のスキップ回数が増加した結果、補正処理のスキップが２９回の場合の騒音は、周波数１０Ｈｚに発生する。
【００９６】
このようにして、ロータの回転速度の補正処理により生じる振動周波数は、特定の周波数に集中することなく、３０個の異なる周波数に分散される。分散された各振動周波数における騒音レベルは、すべての周波数において閾値以下となる。
【００９７】
以上説明したように、本発明が対象とするブラシレスモータは、ロータと、ステータと、位置検出センサと、を備える。
【００９８】
ロータは、回転軸と、この回転軸を軸心とする周方向において、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが等間隔で交互に配置された永久磁石と、軸心を中心として回転軸を回転自在に保持する軸受と、を有する。
【００９９】
ステータは、複数の突極を有するステータ鉄心と、このステータ鉄心に対して相ごとに巻線が巻回される。
【０１００】
位置検出センサは、永久磁石が発する磁極の変化からロータの回転位置を検出して位置検出信号を出力する。
【０１０１】
このようなブラシレスモータを駆動するにあたり、本発明に関するモータ駆動方法は、位置検出信号に基づいて、ロータの回転速度の補正処理を実行するに際し、補正処理を所定回数スキップする。
【０１０２】
また、このようなブラシレスモータを駆動するにあたり、本発明に関するモータ駆動装置は、補正処理部と、スイッチと、駆動波形生成部と、ＰＷＭ回路と、インバータと、を含む。
【０１０３】
補正処理部は、位置検出信号が入力するタイミングで、ロータの回転速度の補正処理を実行するとともに、補正処理を実行することを案内する補正信号を出力する。
【０１０４】
スイッチは、位置検出センサと補正処理部との間に接続され、補正処理部に入力する位置検出信号を間引いて補正処理を所定回数スキップさせる。
【０１０５】
駆動波形生成部は、補正信号に基づいて巻線を駆動するための波形信号を生成して供給する。
【０１０６】
ＰＷＭ回路は、波形信号によりパルス幅変調した駆動パルス信号を生成して供給する。
【０１０７】
インバータは、駆動パルス信号に基づいて巻線を通電する。
【０１０８】
このような装置を用いて、ロータの回転速度の補正処理をスキップすることにより、補正処理による生じていた振動周波数を分散させることが可能となる。この結果、従来、モータの回転時に、特定の周波数に生じていた騒音のピークレベルを低減することができる。
【０１０９】
本実施の形態におけるモータ駆動方法を空冷ブロアの制御へ用いれば、空冷ブロアの動作音について聴感レベルを改善することができる。
【０１１０】
しかも、本実施の形態における補正処理は複雑な処理を必要としないので、安価な回路、例えば８ビット程度のマイコンで容易に実現できる。
【０１１１】
なお、上記実施の形態では、スイッチというハードウェアを用いて、位置検出センサであるホール素子の出力である位置センサ信号Ｄｅｔ（位置検出信号）を間引くことで補正処理をスキップした。
【０１１２】
次の方法によれば、ソフトウェアを用いて同様の作用効果を得ることができる。すなわち、補正処理部を構成するマイコンに、すべての位置センサ信号Ｄｅｔを入力する。補正処理部による補正処理を行う際、ソフト的に補正処理をスキップすればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明のモータ駆動方法およびモータ駆動装置は、簡単な構成でモータの安定な回転制御と騒音の低減が可能となる。本発明のモータ駆動方法およびモータ駆動装置は、特に低騒音が求められるファンモータやブロアに好適である。その他、本発明のモータ駆動方法およびモータ駆動装置は、低騒音が求められる電気機器に使用されるモータにも有用である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  ブラシレスモータ
１１  ステータ
１２  ロータ
１３  回路基板
１４  モータケース
１４ａ  ケース本体
１４ｂ  ケース蓋
１５  ステータ鉄心
１５ａ  ヨーク
１５ｂ  ティース（突極）
１６，１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗ  巻線
１６ａ  引出線
１７  ロータフレーム
１８  永久磁石
１９  軸受
２０  回転軸
２１  支持部材
３１  回路部品
３８，３８Ｕ，３８Ｖ，３８Ｗ  ホール素子（位置検出センサ）
４０  モータ駆動装置
４１  回転制御部
４２  駆動波形生成部
４３  ＰＷＭ回路
４４  インバータ
４５  通電タイミング生成部
４６  位置信号生成部
５０  補正処理部
５２  進角値テーブル
６０  スイッチ
【図１】
0005527488.tif 000002
【図２】
0005527488.tif 000003
【図３】
0005527488.tif 000004
【図４】
0005527488.tif 000005
【図５】
0005527488.tif 000006
【図６】
0005527488.tif 000007
【図７Ａ】
0005527488.tif 000008
【図７Ｂ】
0005527488.tif 000009