(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位コントローラの指令に基づいて、モータ制御装置がモータを回転制御するモータ制御システムであって、
指令信号からＰＷＭ指令信号を生成し、生成した前記ＰＷＭ指令信号を送出するとともに通知信号から生成されたＰＷＭ通知信号を受け取る前記上位コントローラと、
前記指令信号から生成された前記ＰＷＭ指令信号を受け取るとともに前記通知信号から前記ＰＷＭ通知信号を生成し、生成した前記ＰＷＭ通知信号を送出する前記モータ制御装置と、
前記ＰＷＭ指令信号および前記ＰＷＭ通知信号がそれぞれにパルス信号として伝送される信号伝送線と、
前記モータ制御装置によって回転制御される前記モータとを備え、
前記上位コントローラは、パルス周期幅に対するパルス幅の比率であるデューティを前記指令信号によって変調した前記ＰＷＭ指令信号を生成し、前記ＰＷＭ指令信号を、前記信号伝送線を介して前記モータ制御装置に送出し、
前記モータ制御装置は、前記デューティを前記通知信号によって変調した前記ＰＷＭ通知信号を生成し、前記ＰＷＭ通知信号を、前記ＰＷＭ指令信号に同期させ、前記信号伝送線を介して前記上位コントローラに送出し、
前記上位コントローラが送出する前記ＰＷＭ指令信号は、互いに異なった前記パルス周期幅のパルス周期を含むことを特徴とするモータ制御システム。
【請求項２】
前記指令信号は、前記モータの回転速度を指令する速度指令信号であり、
前記通知信号は、前記モータの実回転から検出した回転速度を示す速度検出信号であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御システム。
【請求項３】
前記上位コントローラは、前記パルス周期幅をパルス周期ごとに変更した前記ＰＷＭ指令信号を生成し、生成した前記ＰＷＭ指令信号を送出することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御システム。
【請求項４】
前記上位コントローラは、所定のパターンに従って、前記パルス周期幅をパルス周期ごとに所定幅ずつ変更した前記ＰＷＭ指令信号を生成し、生成した前記ＰＷＭ指令信号を送出することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御システム。
【請求項５】
前記上位コントローラは、所定の式に従って各パルス周期幅の出現頻度が一様となるように、前記パルス周期幅を変更した前記ＰＷＭ指令信号を生成し、生成した前記ＰＷＭ指令信号を送出することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御システム。
【請求項６】
前記上位コントローラは、
前記ＰＷＭ指令信号のパルス周期幅をパルス周期ごとに算出するＰＷＭ周期算出部と、
前記ＰＷＭ周期算出部が算出したパルス周期幅と前記指令信号とに基づいて、パルス幅を算出するパルス幅算出部と、
前記ＰＷＭ周期算出部が算出したパルス周期幅と前記パルス幅算出部が算出したパルス幅とに基づいて、前記ＰＷＭ指令信号を生成し、送出する上位側のＰＷＭ変調部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御システム。
【請求項７】
互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含むとともに、前記パルス周期幅に対するパルス幅の比率であるデューティが指令信号によって変調されたＰＷＭ指令信号を受け取り、受け取った前記ＰＷＭ指令信号から復元した前記指令信号に応じた回転動作を行うように、モータを回転制御するモータ制御装置であって、
前記ＰＷＭ指令信号を復調し、前記指令信号を復元するＰＷＭ復調部と、
前記指令信号に応じて、前記モータの駆動信号を生成する回転制御部と、
前記駆動信号に基づいて、前記モータの巻線を通電駆動する駆動電圧を生成する通電駆動部と、
外部に通知するための通知信号を生成する通知信号生成部と、
前記デューティが前記通知信号によって変調されたＰＷＭ通知信号を生成するＰＷＭ変調部とを備え、
前記ＰＷＭ変調部は、前記ＰＷＭ指令信号のパルス周期幅に同期して前記ＰＷＭ通知信号を生成し、送出することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
前記指令信号は、前記モータの回転速度を指令する速度指令信号であり、
前記通知信号は、前記モータの実回転から検出した回転速度を示す速度検出信号であることを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記ＰＷＭ復調部は、
所定方向に変化するエッジのタイミングを検出するエッジタイミング検出部と、
前記エッジの周期幅を検出するエッジ周期検出部と、
前記エッジ周期検出部が検出した前記エッジの周期幅と、所定のパターンに従ったパルス周期の変更幅とに基づいて、次のパルス周期幅を算出する次周期算出部とを備え、
前記ＰＷＭ変調部は、
前記通知信号と前記次周期算出部で算出したパルス周期幅とに基づいて、前記ＰＷＭ通知信号のパルス幅を算出するパルス幅算出部と、
前記パルス幅算出部が算出したパルス幅と、前記エッジタイミング検出部が検出したタイミングとに基づいて、前記ＰＷＭ通知信号を生成して出力するＰＷＭ通知信号生成部とを備えたことを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
ロータと、３相の巻線を備えたステータと、前記巻線を通電駆動する請求項７に記載のモータ制御装置とを備えたことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項１１】
上位コントローラにより指令信号から生成したＰＷＭ指令信号を送出し、モータ制御装置が前記ＰＷＭ指令信号を受け取って、受け取った前記ＰＷＭ指令信号から復元した前記指令信号に応じた回転動作となるようにモータを回転制御するモータ制御方法であって、
前記上位コントローラにより、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含むとともに、前記パルス周期幅に対するパルス幅の比率であるデューティを前記指令信号によって変調した前記ＰＷＭ指令信号を、前記モータ制御装置に対して送出し、
前記モータ制御装置により、受け取った前記ＰＷＭ指令信号から前記指令信号を復元し、復元した前記指令信号に基づいて前記モータを回転動作させるとともに、外部に通知するための通知信号を生成し、前記ＰＷＭ指令信号のパルス周期幅に同期して、デューティが前記通知信号によって変調されたＰＷＭ通知信号を生成し、
前記モータ制御装置から前記上位コントローラに対して、生成した前記ＰＷＭ通知信号を送出することを特徴と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、上位コントローラなどの指令に基づいてモータ制御装置がモータを回転制御するモータ制御システム、そのモータ制御装置、このモータ制御装置を備えたブラシレスモータ、およびモータ制御方法に関し、特に、速度指令信号によってパルス信号のデューティを変調したＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）信号を利用してモータ回転速度を制御するモータ制御システム、モータ制御装置、ブラシレスモータおよびモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このようなモータ制御装置を含むモータ制御システムの一例として、例えば、特許文献１では、車両に搭載するファンモータをＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）などの上位コントローラによって制御する技術が開示されている。この文献の上位コントローラは、駆動制御回路を備えたブラシレスモータに対して、ファンの回転速度指令をＰＷＭ信号として与える。そして、駆動制御回路は、ＰＷＭ信号のデューティに応じた回転速度でファンを回転させている。また、例えば、特許文献２では、ＰＷＭ信号による回転速度指令に加えて、モータ制御部から上位コントローラに対して回転検出信号を出力するような構成が開示されている。
【０００３】
ところで、このようなモータ制御システムでは、近年、パルス信号を利用したデジタル信号で制御されることが多くなっている。このようなデジタル処理によれば、柔軟な処理が可能となる一方、パルス信号に基づくノイズが電磁輻射され、他の機器に影響を与える可能性が高くなる。例えば、車両に装備する上述のようなモータ制御システムの場合、モータ本体や電源あるいは制御ラインなどからノイズが電磁輻射され、車両搭載のラジオ等に悪影響を与えるおそれがあった。
【０００４】
このようなノイズの影響を抑制するため、コンデンサやインダクタンス素子を用いたノイズ防止回路を設けたり、ノイズ発生源をシールドしたり、あるいは給電線や制御線をできるだけ短くするような配置構成としたりするなどの手段が用いられてきた。また、特許文献３では、車両において、ツイストペア構造を有したケーブルを用いて信号を伝送し、伝播する信号によって発生する磁界を相殺し、電磁波の不要輻射を低減するような手法を開示している。
【０００５】
しかしながら、電磁輻射を低減する手法として、上述したようなノイズ防止回路、シールド手段やツイストペア構造のケーブルなどの手法は、ノイズ対策用としての回路部品やシールド部材などの増加を招いたり、ツイストペアケーブルのような特殊なケーブル部材が必要としたりするなどの課題があった。また、給電線や制御線を短くする構成の場合、電源やモータなどの配置が限られてしまうという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４８５４２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３０５３２号公報
【特許文献３】特開２００９−１０４９０７号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明のモータ制御システムは、上位コントローラの指令に基づいて、モータ制御装置がモータを回転制御するモータ制御システムである。本モータ制御システムは、指令信号からＰＷＭ指令信号を生成し、生成したＰＷＭ指令信号を送出するとともに通知信号から生成されたＰＷＭ通知信号を受け取る上位コントローラと、指令信号から生成されたＰＷＭ指令信号を受け取るとともに通知信号からＰＷＭ通知信号を生成し、生成したＰＷＭ通知信号を送出するモータ制御装置と、ＰＷＭ指令信号およびＰＷＭ通知信号がそれぞれにパルス信号として伝送される信号伝送線と、モータ制御装置によって回転制御されるモータとを備える。上位コントローラは、パルス周期幅に対するパルス幅の比率であるデューティを指令信号によって変調したＰＷＭ指令信号を生成し、ＰＷＭ指令信号を、信号伝送線を介してモータ制御装置に送出する。モータ制御装置は、デューティを通知信号によって変調したＰＷＭ通知信号を生成し、ＰＷＭ通知信号を、ＰＷＭ指令信号に同期させ、信号伝送線を介して上位コントローラに送出する。そして、上位コントローラが送出するＰＷＭ指令信号は、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含む。
【０００８】
また、本発明のモータ制御装置は、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含むとともに、パルス周期幅に対するパルス幅の比率であるデューティが指令信号によって変調されたＰＷＭ指令信号を受け取り、受け取ったＰＷＭ指令信号から復元した指令信号に応じた回転動作を行うように、モータを回転制御するモータ制御装置である。本モータ制御装置は、ＰＷＭ指令信号を復調し、指令信号を復元するＰＷＭ復調部と、指令信号に応じて、モータの駆動信号を生成する回転制御部と、駆動信号に基づいて、モータの巻線を通電駆動する駆動電圧を生成する通電駆動部と、外部に通知するための通知信号を生成する通知信号生成部と、デューティが通知信号によって変調されたＰＷＭ通知信号を生成するＰＷＭ変調部とを備える。そして、ＰＷＭ変調部は、ＰＷＭ指令信号のパルス周期幅に同期してＰＷＭ通知信号を生成し、送出する構成である。
【０００９】
また、本発明ブラシレスモータは、ロータと、３相の巻線を備えたステータと、巻線を通電駆動する上記モータ制御装置とを備えた構成である。
【００１０】
また、本発明のモータ制御方法は、上位コントローラにより指令信号から生成したＰＷＭ指令信号を送出し、モータ制御装置がＰＷＭ指令信号を受け取って、受け取ったＰＷＭ指令信号から復元した指令信号に応じた回転動作となるようにモータを回転制御するモータ制御方法である。本モータ制御方法は、上位コントローラにより、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含むとともに、パルス周期幅に対するパルス幅の比率であるデューティを指令信号によって変調したＰＷＭ指令信号を、モータ制御装置に対して送出する。また、モータ制御装置により、受け取ったＰＷＭ指令信号から指令信号を復元し、復元した指令信号に基づいてモータを回転動作させるとともに、外部に通知するための通知信号を生成する。さらに、ＰＷＭ指令信号のパルス周期幅に同期して、デューティが通知信号によって変調されたＰＷＭ通知信号を生成する。そして、モータ制御装置から上位コントローラに対して、生成したＰＷＭ通知信号を送出する。
【００１１】
このような構成により、ＰＷＭ指令信号とＰＷＭ通知信号とが同期することで両信号のパルス周期幅が等しくなるとともに、両信号が互いに逆方向へと伝送される。これによって、ＰＷＭ指令信号の伝送線から輻射される磁界とＰＷＭ通知信号の伝送線から輻射される磁界とが、常にほぼ逆方向の磁界となる。このため、両伝送線から輻射される不要輻射が打ち消されることになり、不要輻射を低減できる。
【００１２】
さらに、ＰＷＭ指令信号は、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含むため、ＰＷＭ指令信号およびそれに同期したＰＷＭ通知信号の周波数成分が１つの周波数に集中せず、周波数成分を分散して低レベルとすることができる。このため、両伝送線から輻射される不要輻射をさらに低減できる。
【００１３】
このように、本発明のモータ制御システム、モータ制御装置、ブラシレスモータおよびモータ制御方法によれば、上位コントローラから送出するＰＷＭ指令信号を可変のパルス周期幅とし、モータ側で受け取るＰＷＭ指令信号とモータ側から送出するＰＷＭ通知信号とのパルス周期を互いに同期させるのみで、不要輻射を低減できる。このため、本発明によれば、ノイズ対策用としての特別な部品や部材を必要せず、簡易な構成で不要輻射を低減できるモータ制御システム、モータ制御装置、ブラシレスモータおよびモータ制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態におけるモータ制御システムのブロック図である。
【図２】図２は、同モータ制御システムの上位コントローラのＰＷＭ変調部とＰＷＭ復調部とのブロック図である。
【図３】図３は、同上位コントローラのＰＷＭ変調部の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】図４は、同上位コントローラのＰＷＭ変調部が出力するＰＷＭ指令信号のＰＷＭ周波数の一例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態におけるモータ制御装置のＰＷＭ復調部とＰＷＭ変調部とのブロック図である。
【図６】図６は、同モータ制御装置における要部の信号波形などを示す図である。
【図７】図７は、同モータ制御システムの上位コントローラのＰＷＭ変調部が出力するＰＷＭ指令信号のＰＷＭ周波数の他の例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態におけるブラシレスモータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態におけるモータ制御システム、モータ制御装置、ブラシレスモータおよびモータ制御方法について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるモータ制御システム１００のブロック図である。本実施の形態では、本発明のモータ制御装置１０を備えたブラシレスモータ５０を含むモータ制御システム１００の構成を挙げて説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態のモータ制御システム１００は、ブラシレスモータ５０と、このブラシレスモータ５０を制御する上位コントローラ１１とを含む構成である。また、詳細については以下で説明するが、本実施の形態では、ブラシレスモータ５０が、モータ制御装置１０を構成する回路部品を実装した構成としている。すなわち、図１に示すように、ブラシレスモータ５０において、モータ制御装置１０がモータ４０を回転制御する。
【００１８】
モータ４０は、ロータと巻線５６を有したステータとを備えており、巻線５６を通電駆動することでロータが回転する。本実施の形態では、互いに１２０度位相が異なるＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする３相でモータ４０を駆動するブラシレスモータ５０の一例を挙げて説明する。このような３相駆動を行うため、モータ４０は、巻線５６として、Ｕ相を駆動する巻線５６Ｕ、Ｖ相を駆動する巻線５６ＶおよびＷ相を駆動する巻線５６Ｗを有している。
【００１９】
モータ制御装置１０は、相ごとに巻線５６に所定の波形の駆動電圧を印加する。これによって、ロータは、モータ制御装置１０からの回転制御に従った回転速度で回転する。また、このような回転制御を行うため、モータ４０には、ロータの回転位置や回転速度を検出するためのセンサが配置されている。本実施の形態では、ロータの回転位置を検出するために各相に対応させて、ホール素子などの３つの位置検出センサ４９をモータ４０に配置している。そして、モータ制御装置１０には、位置検出センサ４９からのセンサ信号Ｄｅｔが供給されている。
【００２０】
また、図１に示すように、モータ制御装置１０は、信号伝送線１９を介して上位コントローラ１１と信号接続されている。
【００２１】
上位コントローラ１１は、例えば、ブラシレスモータ５０が搭載される機器などに備えられ、マイコン（マイクロコンピュータ）あるいはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などで構成される。例えば、ブラシレスモータ５０が車両に搭載される電装用モータの場合は、上位コントローラ１１は、ＥＣＵのようなコントローラである。モータ制御装置１０には、このような上位コントローラ１１から信号伝送線１９を介して、モータ４０を回転制御するための指令が指令信号として通知される。また、逆に、ブラシレスモータ５０における情報が、モータ制御装置１０から信号伝送線１９を介して、上位コントローラ１１に通知信号として通知される。
【００２２】
本実施の形態では、上位コントローラ１１からの指令として、モータ４０の回転速度を指令する回転速度指令が指令信号としてモータ制御装置１０に通知される。また、回転速度指令によって指令される回転速度は、信号伝送線１９ｓを介して、パルス幅変調されたパルス信号であるＰＷＭ指令信号Ｓｉとして通知される。
【００２３】
さらに、モータ制御装置１０から上位コントローラ１１に対して、所定の情報が通知信号として通知される。本実施の形態では、通知する情報として、検出回転速度の情報を通知するような一例を挙げて説明する。すなわち、モータ制御装置１０は、検出回転速度を示す情報を、通知信号として上位コントローラ１１に通知する。ここで、検出回転速度は、モータ制御装置１０によって検出されたモータ４０の回転速度であり、実回転速度に相当する。また、ＰＷＭ指令信号Ｓｉと同様に、このような通知信号は、信号伝送線１９ｆを介して、パルス幅変調されたＰＷＭ通知信号Ｆｐとして上位コントローラ１１に通知される。また、回転速度指令や検出回転速度としては、例えば１分間あたりの回転数（ｒｐｍ）を用いている。
【００２４】
このように、上位コントローラ１１は、指令信号を送出するとともに通知信号を受け取る。モータ制御装置１０は、指令信号を受け取るとともに通知信号を送出する。信号伝送線１９は、指令信号および通知信号をそれぞれに伝送する。モータ４０は、モータ制御装置１０によって回転制御される。この構成により、上位コントローラ１１の指令に基づいて、モータ制御装置１０がモータ４０を回転制御する。
【００２５】
次に、上位コントローラ１１の構成について説明する。図１に示すように、上位コントローラ１１は、コントロール部１１０、ＰＷＭ変調部１２０およびＰＷＭ復調部１３０を備えている。そして、上位コントローラ１１は、ＰＷＭ信号を伝送する信号伝送線１９を介して、モータ制御装置１０と接続されている。コントロール部１１０は、例えば、モータ制御装置１０に対する指令信号を生成するなど、上位コントローラ１１における各種処理や外部とのインタフェース処理や制御などを行う。コントロール部１１０は、ＰＷＭ変調部１２０に対して、回転速度指令を示す指令信号としての速度指令信号Ｖｒ、およびＰＷＭ変調部１２０を指示制御する変調指示信号Ｃｓｉを供給する。また、コントロール部１１０は、モータ制御装置１０から送出された通知信号を、ＰＷＭ復調部１３０を介して取り込む。
【００２６】
ＰＷＭ変調部１２０は、供給された速度指令信号Ｖｒによってパルス幅変調したＰＷＭ指令信号Ｓｉを生成する。詳細については以下で説明するが、本実施の形態でのＰＷＭ指令信号Ｓｉは、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含むようなパルス列で構成される信号としている。また、このような可変のパルス周期幅としているため、ＰＷＭ指令信号Ｓｉは、デューティが速度指令信号Ｖｒによって変調されている。ここで、デューティは、パルス周期幅に対するパルス幅の比率である。すなわち、ＰＷＭ変調部１２０は、パルスを生成する処理ごとに、まずパルス周期幅を決定し、次に、決定したパルス周期幅を基準として速度指令信号Ｖｒに応じたパルス幅を決定している。そして、決定されたパルス周期幅の期間に、決定されたパルス幅の期間だけレベルが高いＯＮとし、ＯＮ以外の期間をレベルが低いＯＦＦとするようなパルスを順次生成して、ＰＷＭ指令信号Ｓｉとしている。ＰＷＭ変調部１２０は、このようなＰＷＭ指令信号Ｓｉを、信号伝送線１９ｓを介してモータ制御装置１０に送出している。
【００２７】
また、ＰＷＭ復調部１３０は、モータ制御装置１０から送出されたＰＷＭ通知信号Ｆｐを受け取り、パルス幅変調された信号を復調する動作を行う。ＰＷＭ復調部１３０は、この復調動作によって、受け取ったＰＷＭ通知信号Ｆｐから通知信号としての速度検出信号Ｖｄを復元する。速度検出信号Ｖｄは、モータ制御装置１０で検出された実回転速度を示す信号である。そして、ＰＷＭ通知信号Ｆｐは、この速度検出信号Ｖｄに応じたデューティのパルス列で構成されるパルス信号である。ＰＷＭ復調部１３０は、ＰＷＭ通知信号Ｆｐの各パルス周期において、そのパルス周期幅に対するパルス幅であるデューティを検出することによって、ＰＷＭ通知信号Ｆｐを復調する。そして、ＰＷＭ復調部１３０は、復調動作によって復元した速度検出信号Ｖｄを時系列に出力する。ＰＷＭ復調部１３０がこのように動作することによって、モータ制御装置１０が検出した回転速度が速度検出信号Ｖｄとして復元される。
【００２８】
次に、モータ制御装置１０の構成について説明する。モータ制御装置１０は、回転制御部１２、ＰＷＭ駆動回路１４、インバータ１５、位置検出部１６、回転速度算出部１７、ＰＷＭ復調部２０およびＰＷＭ変調部３０を備えている。そして、モータ制御装置１０には、上述したように、モータ４０に配置した３つの位置検出センサ４９から、センサ信号Ｄｅｔが供給されている。さらに、モータ制御装置１０は、ＰＷＭ信号を伝送する信号伝送線１９を介して、上位コントローラ１１と接続されている。
【００２９】
まず、位置検出センサ４９からのセンサ信号Ｄｅｔは、位置検出部１６に供給される。位置検出部１６は、ロータの回転に伴う磁極変化に応じて変化するセンサ信号Ｄｅｔから、各相の位置情報を検出する。例えば、位置検出部１６は、磁極変化時点においてセンサ信号Ｄｅｔがゼロクロスするタイミングを検出し、この検出したタイミングに基づく位置検出信号Ｐｄを出力する。すなわち、回転するロータの回転位置はこのような検出タイミングと対応しており、検出タイミングを利用して回転位置を検出できる。また、位置検出信号Ｐｄは、具体的には、例えばこのような検出タイミングを示すパルス信号とすればよい。位置検出部１６は、それぞれの相に対応した位置検出信号Ｐｄを、回転速度算出部１７に供給する。
【００３０】
回転速度算出部１７は、位置検出信号Ｐｄが示す回転位置に基づき、例えば微分演算などによりロータの回転速度を算出する。回転速度算出部１７は、算出した回転速度を速度検出信号Ｖｄとして回転制御部１２およびＰＷＭ変調部３０に供給する。なお、本実施の形態では、位置検出センサ４９からのセンサ信号Ｄｅｔに基づいて速度検出信号Ｖｄを生成するような一例を挙げて説明するが、速度検出手段によりロータ速度を検出し、この検出結果に基づき速度検出信号Ｖｄを生成するような構成であってもよい。すなわち、速度検出信号Ｖｄは、モータの実回転から検出や推定した速度を示す時系列の値や信号であればよい。
【００３１】
一方、ＰＷＭ復調部２０は、上位コントローラ１１から送出されたＰＷＭ指令信号Ｓｉを受け取り、パルス幅変調された信号を復調する動作を行う。ＰＷＭ復調部２０は、この復調動作によって、受け取ったＰＷＭ指令信号Ｓｉから速度指令信号Ｖｒを復元する。ＰＷＭ指令信号Ｓｉは、上位コントローラ１１が指令する回転速度に応じたデューティのパルス列で構成されるパルス信号である。ＰＷＭ復調部２０は、ＰＷＭ指令信号Ｓｉの各パルス周期において、そのパルス周期幅に対するパルス幅であるデューティを検出することによって、ＰＷＭ指令信号Ｓｉを復調する。そして、ＰＷＭ復調部２０は、復調動作によって復元した速度指令信号Ｖｒを時系列に出力する。ＰＷＭ復調部２０がこのように動作することによって、上位コントローラ１１の回転速度指令が速度指令信号Ｖｒとして復元される。
【００３２】
速度指令信号Ｖｒは、回転制御部１２に供給される。また、回転制御部１２には、回転速度算出部１７で算出された速度検出信号Ｖｄが供給されている。回転制御部１２は、速度指令信号Ｖｒと速度検出信号Ｖｄとに基づき、巻線５６への駆動量を示す駆動信号Ｄｄを生成する。具体的には、回転制御部１２は、速度指令を示す速度指令信号Ｖｒと、実速度に対応した検出速度を示す速度検出信号Ｖｄとの速度偏差を求める。そして、回転制御部１２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駆動信号Ｄｄを生成する。回転制御部１２は、このような駆動信号ＤｄをＰＷＭ駆動回路１４に供給する。
【００３３】
ＰＷＭ駆動回路１４は、巻線５６を駆動するための駆動波形を相ごとに生成し、生成した駆動波形をそれぞれパルス幅変調し、駆動パルス信号Ｄｐとして出力する。巻線５６を正弦波駆動する場合には駆動波形は正弦波波形であり、矩形波駆動する場合には駆動波形は矩形波波形である。また、駆動波形の振幅は、駆動信号Ｄｄに応じて決定される。ＰＷＭ駆動回路１４は、相ごとに生成した駆動波形を変調信号として、それぞれにパルス幅変調を行い、駆動波形でパルス幅変調したパルス列の駆動パルス信号Ｄｐを、インバータ１５に供給する。
【００３４】
インバータ１５は、駆動パルス信号Ｄｐに基づいて、相ごとに巻線５６への通電を行い、巻線５６を通電駆動する。インバータ１５は、電源の正極側に接続されたスイッチ素子と負極側に接続されたスイッチ素子とを、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれに備えている。Ｕ相の駆動出力Ｕｏは巻線５６Ｕに、Ｖ相の駆動出力Ｖｏは巻線５６Ｖに、そして、Ｗ相の駆動出力Ｗｏは巻線５６Ｗに接続されている。そして、それぞれの相において、駆動パルス信号Ｄｐによりスイッチ素子がオンオフされる。すると、電源からオンのスイッチ素子を介し、さらに駆動出力から巻線５６に対して駆動電圧が供給される。この駆動電圧の供給によって、巻線５６に駆動電流が流れる。ここで、駆動パルス信号Ｄｐは駆動波形をパルス幅変調した信号であるため、駆動波形に応じた駆動電流でそれぞれの巻線５６が通電される。
【００３５】
また、ＰＷＭ駆動回路１４とインバータ１５とによって、通電駆動部１３が構成される。通電駆動部１３は、上述のように駆動信号Ｄｄに基づいて、モータ４０の巻線５６を相ごとに通電駆動する。
【００３６】
以上のような構成により、速度指令信号Ｖｒに追従するようにロータの回転速度を制御するフィードバック制御ループが形成される。
【００３７】
さらに、本実施の形態では、ＰＷＭ変調部３０を備えている。ＰＷＭ変調部３０は、通知信号として供給される速度検出信号Ｖｄによってパルス幅変調し、ＰＷＭ通知信号Ｆｐを生成する。このようなパルス幅変調を行うために、ＰＷＭ復調部２０からＰＷＭ変調部３０に対して、送出する各パルスの開始タイミングを示すパルス開始信号Ｐｓと、各パルスの周期を示すパルス周期信号Ｐｗとが供給される。ＰＷＭ変調部３０は、速度検出信号Ｖｄとパルス周期信号Ｐｗとに基づいて、送出するパルスのパルス幅を決定する。そして、パルス開始信号Ｐｓからこのパルス幅の期間だけＯＮとなるようなパルスを順次生成する。このように生成されたパルス列がＰＷＭ通知信号Ｆｐとして、信号伝送線１９ｆを介して、上位コントローラ１１に送出される。
【００３８】
特に、本実施の形態では、ＰＷＭ通知信号Ｆｐのパルス周期および位相がＰＷＭ指令信号Ｓｉのパルス周期および位相と同期するように構成している。すなわち、パルス周期信号Ｐｗによって、ＰＷＭ指令信号ＳｉとＰＷＭ通知信号Ｆｐとの周期を同期させるとともに、パルス開始信号Ｐｓのタイミングによって、ＰＷＭ指令信号ＳｉとＰＷＭ通知信号Ｆｐとの位相を同期させている。本実施の形態では、このような構成とすることにより、ＰＷＭ通知信号Ｆｐの信号伝送線１９ｆから輻射される磁界が、常に、ＰＷＭ指令信号Ｓｉの信号伝送線１９ｓから輻射される磁界のほぼ逆方向の磁界となるようにしている。本実施の形態は、これにより、両信号伝送線１９から輻射される不要輻射を打ち消し、不要輻射を低減している。さらに、本実施の形態では、ＰＷＭ指令信号Ｓｉを、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含むようなパルス列で構成した信号としている。これによって、各パルス周期に含まれる周波数成分を分散させて低レベルとし、両伝送線から輻射される不要輻射をさらに低減している。
【００３９】
次に、上位コントローラ１１におけるＰＷＭ変調部１２０とＰＷＭ復調部１３０との詳細な構成について説明する。
【００４０】
図２は、本発明の実施の形態における上位コントローラ１１のＰＷＭ変調部１２０とＰＷＭ復調部１３０との構成例を示すブロック図である。
【００４１】
まず、図２に示すように、ＰＷＭ変調部１２０およびＰＷＭ復調部１３０には、クロック信号Ｃｋが供給されている。クロック信号Ｃｋは一定周期のパルス信号であり、ＰＷＭ指令信号ＳｉやＰＷＭ通知信号Ｆｐの周波数よりも十分に高い周波数である。例えば、ＰＷＭ指令信号ＳｉやＰＷＭ通知信号Ｆｐの周波数を５００Ｈｚ近辺とし、クロック信号Ｃｋの周波数を１ＭＨｚとしている。また、図２に示す構成では、クロック信号Ｃｋをカウントするカウンタを利用してＰＷＭ信号を生成するような構成例を挙げている。例えば、パルス周期幅やパルス幅などは、カウンタによるクロック信号Ｃｋのカウント数Ｃｎｔを利用して所定の時間幅を決定している。
【００４２】
上述したように、ＰＷＭ変調部１２０は、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含むＰＷＭ指令信号Ｓｉを生成する。このようなＰＷＭ指令信号Ｓｉを生成するため、ＰＷＭ変調部１２０は、図２に示すように、デューティ算出部１２１、変調カウント数算出部１２２、タイマ出力部１２３、ＰＷＭ周期算出部１２５、開始周期設定部１２６および周期変化量算出部１２７を備えている。また、ＰＷＭ変調部１２０には、コントロール部１１０から速度指令信号Ｖｒおよび変調指示信号Ｃｓｉが供給されている。
【００４３】
デューティ算出部１２１は、供給された速度指令信号Ｖｒから、パルス幅変調するためのデューティを算出する。例えば、速度指令信号Ｖｒの値が１０００（ｒｐｍ）の場合にはデューティを５０％、５００（ｒｐｍ）の場合にはデューティを２５％というように、速度指令信号Ｖｒが示す回転速度に応じたデューティを算出する。
【００４４】
一方、ＰＷＭ周期算出部１２５は、ＰＷＭ指令信号Ｓｉにおける各パルス周期のパルス周期幅を、カウンタのカウント数Ｃｎｔに対応させたカウント値Ｎｔｐとして決定して出力する。すなわち、カウント値Ｎｔｐはパルス周期幅に対応している。そして、カウンタがカウント値Ｎｔｐまでカウントするように構成し、カウント値Ｎｔｐをパルス周期によって変更することで、パルス周期幅も可変としている。
【００４５】
また、ＰＷＭ周期算出部１２５は、変調指示信号Ｃｓｉが通知されると、開始周期設定部１２６から供給される初期値のカウント値Ｎｔｐを出力する。それ以降、周期変化量算出部１２７から供給される変化量ｄＮだけ変化させたカウント値Ｎｔｐを順次出力する。さらに、ＰＷＭ周期算出部１２５は、順次変化させたカウント値Ｎｔｐが所定の最大値を越えたり、逆に所定の最小値以下となったりした場合に、開始周期設定部１２６から供給される初期値のカウント数Ｎｔｐを出力する。ＰＷＭ周期算出部１２５のこのような動作によって、パルス周期ごとに異なった値のカウント値Ｎｔｐが出力される。カウント値Ｎｔｐは、変調カウント数算出部１２２およびタイマ出力部１２３に供給される。
【００４６】
変調カウント数算出部１２２は、ＰＷＭ周期算出部１２５から供給されたカウント値Ｎｔｐとデューティ算出部１２１からのデューティとに基づき、ＰＷＭ指令信号ＳｉのＯＮ期間のパルス幅を算出する。具体的には、パルス周期幅に対応するカウント数Ｎｔｐにデューティを乗じて、ＰＷＭ指令信号Ｓｉを生成するときのカウント値Ｎｏｎを算出する。このカウント値ＮｏｎはＯＮのパルス幅に対応している。
【００４７】
また、デューティ算出部１２１と変調カウント数算出部１２２とによって、パルス幅算出部１２４を構成している。すなわち、パルス幅算出部１２４は、速度指令信号ＶｒとＰＷＭ周期算出部１２５で算出したパルス周期幅（カウント値Ｎｔｐ）とに基づいて、ＰＷＭ指令信号ＳｉのＯＮ期間のパルス幅（カウント値Ｎｏｎ）を算出している。
【００４８】
タイマ出力部１２３には、ＰＷＭ周期算出部１２５からカウント値Ｎｔｐ、変調カウント数算出部１２２からカウント値Ｎｏｎが供給されている。タイマ出力部１２３は、供給されたそれぞれのカウント値に基づき、カウント値Ｎｔｐに対応するパルス周期幅で、カウント値Ｎｏｎに対応する期間だけＯＮとなるパルス列の信号を生成する。具体的には、本構成例では、タイマ出力部１２３が、クロック信号Ｃｋの数をカウント数Ｃｎｔとしてカウントするようなカウンタを有している。タイマ出力部１２３のカウンタは、ゼロからのカウントを開始し、カウント値Ｎｔｐまでカウントを継続する。タイマ出力部１２３は、このようにカウントを継続している期間において、カウント数Ｃｎｔがゼロからカウント値Ｎｏｎまでの期間、ＯＮを出力する。そして、タイマ出力部１２３は、カウント数Ｃｎｔがカウント値Ｎｏｎを超えた時点からカウント値Ｎｔｐとなるまでの期間、ＯＦＦを出力する。タイマ出力部１２３は、このようにして、ＰＷＭ指令信号Ｓｉを生成して出力している。
【００４９】
さらに、タイマ出力部１２３は、カウンタがカウント値Ｎｏｎをカウントした時点で、次の処理の準備を指示する準備指示信号Ｐｎを周期変化量算出部１２７に供給する。
【００５０】
準備指示信号Ｐｎの指示に応答して、周期変化量算出部１２７は、現在のパルス周期と次のパルス周期とのカウント値Ｎｔｐの変化量ｄＮを算出し、変化量ｄＮをＰＷＭ周期算出部１２５に供給する。ＰＷＭ周期算出部１２５は、周期変化量算出部１２７から供給される変化量ｄＮだけ変化させたカウント値Ｎｔｐを算出し、次のパルス周期幅として出力する。
【００５１】
図３は、以上のような構成のＰＷＭ変調部１２０の動作の一例を示すタイミングチャートである。次に、図３を参照しながら、ＰＷＭ変調部１２０のより詳細な動作例について説明する。なお、図３では、ＰＷＭ指令信号Ｓｉのパルス周期幅がパルス周期ごとに変化量ｄＮずつ小さくなり、これにより、パルス周期ごとの周波数成分が順次高くなっていく一例を示している。
【００５２】
まず、動作開始時などにおいて、コントロール部１１０から速度指令信号Ｖｒおよび変調指示信号Ｃｓｉが供給される。すると、ＰＷＭ周期算出部１２５は、変調指示信号Ｃｓｉに応答して、開始周期設定部１２６から供給される初期値のカウント値Ｎｔｐを出力する。図３では、初期値のカウント値Ｎｔｐとしてカウント値Ｎｔｐ（０）が出力される一例を示している。変調カウント数算出部１２２は、カウント値Ｎｔｐ（０）とデューティ算出部１２１からのデューティとに基づき、ＰＷＭ指令信号ＳｉのＯＮ期間に対応するカウント値Ｎｏｎ（０）を算出する。
【００５３】
その後、図３の時間ｔ００において、タイマ出力部１２３のカウンタのカウント数Ｃｎｔがゼロとなる。この時点で、タイマ出力部１２３は、ＰＷＭ指令信号ＳｉをＯＮとする。そして、カウンタが順次カウントアップしていく。タイマ出力部１２３は、カウント数Ｃｎｔがカウント値Ｎｏｎ（０）よりも小さい期間、ＰＷＭ指令信号ＳｉのＯＮ設定を継続する。そして、カウント数Ｃｎｔがカウント値Ｎｏｎ（０）に等しくなった時点（時間ｔ０１）で、準備指示信号Ｐｎを出力するとともに、ＰＷＭ指令信号ＳｉをＯＦＦとする。
【００５４】
タイマ出力部１２３は、カウント数Ｃｎｔがカウント値Ｎｏｎ（０）を超え、カウント数Ｃｎｔがカウント値Ｎｔｐ（０）となるまで、ＰＷＭ指令信号ＳｉのＯＦＦ設定を継続する。
【００５５】
これによって、ＯＮ期間Ｔｏｎ（０）とＯＦＦ期間Ｔｏｆｆ（０）とで構成されるパルス周期幅Ｔｐ（０）の１つ目のパルス周期が形成される。このパルス周期幅Ｔｐ（０）の期間でのデューティは、Ｔｏｎ（０）／Ｔｐ（０）となる。
【００５６】
また、ＯＦＦ期間Ｔｏｆｆ（０）において、次のパルス周期の設定値が算出される。準備指示信号Ｐｎに応答して、周期変化量算出部１２７が変化量ｄＮを算出する。そして、ＰＷＭ周期算出部１２５が次のカウント値Ｎｔｐ（１）を算出し、変調カウント数算出部１２２がカウント値Ｎｔｐ（１）を用いてカウント値Ｎｏｎ（１）を算出する。
【００５７】
その後、カウント数Ｃｎｔがカウント値Ｎｔｐ（０）となった時点（時間ｔ０２）で、カウンタがリセットされ、次に、カウント数Ｃｎｔがゼロからカウントアップしていく。すなわち、ＯＮ期間Ｔｏｎ（１）とＯＦＦ期間Ｔｏｆｆ（１）とで構成されるパルス周期幅Ｔｐ（１）の次のパルス周期が形成される。以下、同様に、パルス周期幅Ｔｐ（２）、パルス周期幅Ｔｐ（３）というように、ＰＷＭ指令信号Ｓｉの各パルス周期が形成されていく。また、ＰＷＭ周期算出部１２５は、算出したカウント値Ｎｔｐが所定の最小値以下となると、開始周期設定部１２６から供給される初期値のカウント値Ｎｔｐ（０）を出力する。
【００５８】
図４は、上位コントローラ１１のＰＷＭ変調部１２０が出力するＰＷＭ指令信号ＳｉのＰＷＭ周波数の一例を示す図である。図４では、パルス周期幅を周波数で示しており、例えば、４００Ｈｚはパルス周期幅２．５ｍＳ、５００Ｈｚはパルス周期幅２ｍＳに対応している。図４では、周波数４００Ｈｚから６００Ｈｚまで、パルス周期幅ＴｐをＴｐ（０）からＴｐ（２０）まで２０段階変更し、それを繰り返すような一例を示している。
【００５９】
クロック信号Ｃｋの周波数を１ＭＨｚとし、変調するデューティを５０％とした場合、具体的には次のようになる。周波数４００Ｈｚのときには、カウント値Ｎｔｐが２５００でパルス周期幅２．５ｍＳ、カウント値Ｎｏｎが１２５０でＯＮのパルス幅が１．２５ｍＳとなる。周波数５００Ｈｚのときには、カウント値Ｎｔｐが２０００でパルス周期幅２．０ｍＳ、カウント値Ｎｏｎが１０００でＯＮのパルス幅が１．０ｍＳとなる。このように、本実施の形態では、ＰＷＭ変調部１２０は、パルス周期に応じてパルス周期幅を変更しており、変調するデューティが一定であっても、パルス周期幅の変更に伴ってパルス幅が変更される。
【００６０】
次に、ＰＷＭ復調部１３０は、図２に示すように、立上りエッジ検出部１３１、エッジ周期検出部１３２、デューティ算出部１３３および速度検出値算出部１３４を備えている。
【００６１】
ＰＷＭ復調部１３０において、モータ制御装置１０から送出されたＰＷＭ通知信号Ｆｐは、立上りエッジ検出部１３１およびデューティ算出部１３３に供給される。ＰＷＭ通知信号Ｆｐは、ＰＷＭ指令信号Ｓｉと同様に、パルス周期幅が可変のパルス列であり、各パルス周期の期間は、ＯＮ期間とＯＦＦ期間とで構成されている。そして、パルス周期幅に対するＯＮ期間のパルス幅の比率であるデューティが、速度検出信号Ｖｄによって変調されている。ＰＷＭ復調部１３０は、パルス周期ごとにこのデューティを検出することによって、速度検出信号Ｖｄを復元している。
【００６２】
立上りエッジ検出部１３１は、ＰＷＭ通知信号Ｆｐの各パルスに対し、ＯＦＦからＯＮへと立上るエッジのタイミングを検出している。そのタイミングに基づいてエッジ検出信号Ｐｅを生成する。このエッジ検出信号Ｐｅのタイミングは、ＰＷＭ通知信号Ｆｐを構成する各パルスの開始タイミングに対応している。生成したエッジ検出信号Ｐｅは、エッジ周期検出部１３２およびデューティ算出部１３３に供給される。
【００６３】
エッジ周期検出部１３２は、立上りエッジ検出部１３１から順次供給されるエッジ検出信号Ｐｅの周期を検出する。本構成例では、エッジ周期検出部１３２は、クロック信号Ｃｋの数をカウントするカウンタを有している。そして、カウンタがエッジ検出信号Ｐｅ間のクロック数をカウントすることでパルス周期幅を検出している。エッジ周期検出部１３２のカウンタは、このような動作を行い、パルス周期幅の期間のカウント数Ｍｔｐを検出する。検出したこのカウント数Ｍｔｐは、ＰＷＭ通知信号Ｆｐを構成する各パルスのパルス周期幅に対応している。カウント数Ｍｔｐは、デューティ算出部１３３に供給される。
【００６４】
デューティ算出部１３３は、本構成例では、クロック信号Ｃｋの数をカウントするカウンタを有している。デューティ算出部１３３のカウンタは、エッジ検出信号Ｐｅのタイミングでカウントを開始し、ＰＷＭ通知信号ＦｐのＯＮ期間中カウントを継続し、ＯＮ期間のカウント数Ｍｏｎを検出する。さらに、デューティ算出部１３３は、カウント数Ｍｔｐに対するカウント数Ｍｏｎの比率を算出する。この比率は、ＰＷＭ通知信号Ｆｐのデューティに対応している。すなわち、この比率を算出することにより、ＰＷＭ通知信号Ｆｐが復調される。さらに、速度検出値算出部１３４は、デューティ算出部１３３が算出した比率から、速度検出信号Ｖｄを復元する。例えば、カウント数Ｍｔｐが２０００、カウント数Ｍｏｎが１０００とすると、その比率は０．５となり、デューティは５０％となる。速度検出値算出部１３４は、例えば、５０％のデューティから、検出した回転速度が１０００（ｒｐｍ）、２５％のデューティの場合には５００（ｒｐｍ）であることを復元する。
【００６５】
次に、モータ制御装置１０におけるＰＷＭ復調部２０とＰＷＭ変調部３０との詳細な構成について説明する。
【００６６】
図５は、本発明の実施の形態におけるモータ制御装置１０のＰＷＭ復調部２０とＰＷＭ変調部３０との構成例を示すブロック図である。また、図６は、モータ制御装置１０における要部の信号波形などを示す図である。図６において、図６の上段は、実線でＰＷＭ指令信号Ｓｉの信号波形を示し、図６の中段は、実線でパルス開始信号Ｐｓのタイミングを示し、図６の下段は、実線でＰＷＭ通知信号Ｆｐの信号波形を示している。
【００６７】
図５に示すように、ＰＷＭ復調部２０およびＰＷＭ変調部３０には、クロック信号Ｃｋが供給されている。また、図５に示す構成では、クロック信号Ｃｋをカウントするカウンタを利用してＰＷＭ信号を生成するような構成例を挙げている。
【００６８】
まず、ＰＷＭ復調部２０は、図５に示すように、立上りエッジ検出部２１、エッジ周期検出部２２、デューティ算出部２３、速度指令算出部２４、周期変化量算出部２５、最大最小周期判定部２６および次周期算出部２７を備えている。
【００６９】
ＰＷＭ復調部２０において、上位コントローラ１１から送出されたＰＷＭ指令信号Ｓｉは、立上りエッジ検出部２１とデューティ算出部２３とに供給される。ＰＷＭ指令信号Ｓｉは、図６の上段に示すように、パルス周期ごとにそのパルス周期幅Ｔｐが変化するパルス列であり、各パルス周期の期間は、レベルが高いＯＮ期間Ｔｏｎとレベルが低いＯＦＦ期間Ｔｏｆｆと構成されている。そして、パルス周期幅Ｔｐに対するＯＮ期間Ｔｏｎの比率であるデューティを検出することによって、速度指令信号Ｖｒを復元している。図６の上段では、速度指令信号Ｖｒは一定であるとともに、時間の経過にしたがって、ＰＷＭ指令信号Ｓｉのパルス周期幅ＴｐおよびＯＮのパルス幅Ｔｏｎが変化するような一例を示している。
【００７０】
立上りエッジ検出部２１は、ＰＷＭ指令信号Ｓｉの各パルスに対し、ＯＦＦからＯＮへと立上るエッジのタイミングを検出し、そのタイミングに基づいてエッジ検出信号Ｐｅを生成する。このエッジ検出信号Ｐｅのタイミングは、図６の中段に示すように、ＰＷＭ指令信号Ｓｉを構成する各パルスの開始タイミングに対応している。生成したエッジ検出信号Ｐｅは、エッジ周期検出部２２およびデューティ算出部２３に供給される。さらに、このエッジ検出信号Ｐｅは、パルス開始信号ＰｓとしてＰＷＭ変調部３０にも供給される。また、本実施の形態では、所定方向に変化するエッジのタイミングを検出するエッジタイミング検出部の一例として、このような動作を行う立上りエッジ検出部２１を挙げている。
【００７１】
エッジ周期検出部２２は、立上りエッジ検出部２１から順次供給されるエッジ検出信号Ｐｅの周期を検出する。本構成例では、エッジ周期検出部２２は、クロック信号Ｃｋの数をカウントするようなカウンタを有している。そして、カウンタがエッジ検出信号Ｐｅ間のクロック数をカウントすることでエッジ検出信号Ｐｅの周期を検出している。エッジ周期検出部２２のカウンタは、このような動作を行い、図６の中段に示すように、パルス周期幅Ｔｐの期間のカウント数Ｎｔｐを検出する。検出したこのカウント数Ｎｔｐは、ＰＷＭ指令信号Ｓｉを構成する各パルスのパルス周期幅Ｔｐに対応している。カウント数Ｎｔｐは、デューティ算出部２３に供給され、さらに、周期変化量算出部２５、最大最小周期判定部２６および次周期算出部２７にも供給される。
【００７２】
デューティ算出部２３は、本構成例では、クロック信号Ｃｋの数をカウントするようなカウンタを有している。デューティ算出部２３のカウンタは、図６の中段に示すように、エッジ検出信号Ｐｅのタイミングでカウントを開始し、ＰＷＭ指令信号ＳｉのＯＮ期間Ｔｏｎの間カウントを継続し、ＯＮ期間Ｔｏｎのカウント数Ｎｏｎを検出する。さらに、デューティ算出部２３は、カウント数Ｎｔｐに対するカウント数Ｎｏｎの比率を算出する。この比率は、ＰＷＭ指令信号Ｓｉのデューティに対応している。この比率を算出することにより、ＰＷＭ指令信号Ｓｉが復調される。さらに、速度指令算出部２４は、デューティ算出部２３が算出した比率から、速度指令信号Ｖｒを復元する。例えば、カウント数Ｎｔｐが２０００、カウント数Ｎｏｎが１０００とすると、その比率は０．５となり、デューティは５０％となる。速度指令算出部２４は、例えば、５０％のデューティから回転速度指令が１０００（ｒｐｍ）、２５％のデューティの場合には５００（ｒｐｍ）であることを復元する。
【００７３】
一方、周期変化量算出部２５と最大最小周期判定部２６と次周期算出部２７とによって次周期推定部２９が構成される。次周期推定部２９は、ＰＷＭ指令信号Ｓｉにおいて、次に伝送されるパルス周期のパルス周期幅を推定し、この推定したパルス周期幅をパルス周期信号ＰｗとしてＰＷＭ変調部３０に通知する。
【００７４】
周期変化量算出部２５は、ＰＷＭ指令信号Ｓｉの各パルス周期において、それらのパルス周期幅の変化量ｄＮを算出する。例えば、周期変化量算出部２５は、カウント数Ｎｔｐを用いて、前回のパルス周期幅と現在のパルス周期幅との差分を求めることにより、変化量ｄＮを算出する。例えば、前回のカウント数ＮｔｐがＮｔｐ（０）、現在のカウント数ＮｔｐがＮｔｐ（１）とすれば、変化量ｄＮを、ｄＮ＝Ｎｔｐ（１）−Ｎｔｐ（０）としている。
【００７５】
最大最小周期判定部２６は、現在処理中のカウント数Ｎｔｐが所定の最大値、あるいは所定の最小値であるかどうかを判定する。最大最小周期判定部２６は、その判定結果を次周期算出部２７に通知する。
【００７６】
次周期算出部２７は、周期変化量算出部２５から供給される変化量ｄＮだけ変化させたカウント値Ｎｔｐを順次パルス周期ごとに出力する。さらに、次周期算出部２７は、最大最小周期判定部２６から最大値あるいは最小値と判定した通知を受け取った場合には、初期値のカウント数Ｎｔｐを出力する。図６の中段では、パルス周期幅Ｔｐ（２０）が最小値に相当する最小のカウント数Ｎｔｐ（２０）としている。最大最小周期判定部２６がこのようなカウント数Ｎｔｐ（２０）であると判定すると、次周期算出部２７は、次のパルス周期幅Ｔｐに対応するカウント数Ｎｔｐとして、カウント数Ｎｔｐ（０）を示すパルス周期信号Ｐｗを出力する。
【００７７】
本実施の形態では、次周期推定部２９のこのような動作によって、ＰＷＭ指令信号Ｓｉの各パルス周期に同期したパルス周期幅を示すパルス周期信号Ｐｗを生成している。
【００７８】
次に、図５に示すように、ＰＷＭ変調部３０は、デューティ算出部３１と、変調カウント数算出部３２と、タイマ出力部３３とを備えている。
【００７９】
デューティ算出部３１は、供給された速度検出信号Ｖｄから、パルス幅変調するためのデューティを算出する。例えば、速度検出信号Ｖｄが１０００（ｒｐｍ）の場合にはデューティを５０％、５００（ｒｐｍ）の場合にはデューティを２５％というように、速度検出信号Ｖｄが示す回転速度に応じたデューティを算出する。
【００８０】
変調カウント数算出部３２は、供給されたパルス周期信号Ｐｗが示すパルス周期幅に対応したカウント数Ｎｔｐとデューティ算出部３１からのデューティとに基づき、ＰＷＭ通知信号ＦｐのＯＮ期間のパルス幅を算出する。具体的には、パルス周期信号Ｐｗが示すカウント数Ｎｔｐにデューティを乗じて、ＰＷＭ通知信号Ｆｐを生成するときのカウント値Ｍｏｎを算出する。
【００８１】
また、デューティ算出部３１と変調カウント数算出部３２とによって、パルス幅算出部３４を構成している。すなわち、パルス幅算出部３４は、速度検出信号Ｖｄとエッジ周期検出部２２で検出したエッジの周期とに基づいてＰＷＭ通知信号ＦｐのＯＮ期間のパルス幅を算出している。
【００８２】
タイマ出力部３３は、図６の下段に示すように、パルス周期信号Ｐｗが示すパルス周期で、パルス開始信号Ｐｓのタイミングからカウント値Ｍｏｎに対応する期間だけＯＮとなるパルス列の信号を生成する。具体的には、タイマ出力部３３は、本構成例では、クロック信号Ｃｋの数をカウントするようなカウンタを有している。タイマ出力部３３のカウンタは、パルス開始信号Ｐｓのタイミングでゼロからのカウントアップを開始し、カウント値Ｍｏｎまでカウントを継続する。タイマ出力部３３は、このようにカウントを継続している期間にＯＮを出力し、カウントが終了した時点からＯＦＦを出力し、このような出力をＰＷＭ通知信号Ｆｐとしている。また、タイマ出力部３３は、パルス幅算出部３４が算出したパルス幅と立上りエッジ検出部２１から供給されたパルス開始信号Ｐｓとに基づいて、ＰＷＭ通知信号Ｆｐを生成して出力するＰＷＭ通知信号生成部として機能している。
【００８３】
本実施の形態でのＰＷＭ復調部２０およびＰＷＭ変調部３０は、以上のように構成している。すなわち、ＰＷＭ通知信号Ｆｐの各パルスの立上るタイミングは、ＰＷＭ指令信号Ｓｉから復元したパルス開始信号Ｐｓに基づいている。これより、ＰＷＭ通知信号Ｆｐの各パルスの位相は、ＰＷＭ指令信号Ｓｉのパルスの位相と同期している。また、ＰＷＭ通知信号Ｆｐの各パルスのパルス周期幅も、ＰＷＭ指令信号Ｓｉから復元したパルス周期幅Ｔｐに基づいている。これより、ＰＷＭ通知信号Ｆｐの各パルスのパルス周期幅も、ＰＷＭ指令信号Ｓｉのパルスのパルス周期幅と同期している。このように、ＰＷＭ通知信号ＦｐをＰＷＭ指令信号Ｓｉに同期させることにより、ＰＷＭ通知信号Ｆｐの信号伝送線１９ｆから輻射される磁界が、常に、ＰＷＭ指令信号Ｓｉの信号伝送線１９ｓから輻射される磁界のほぼ逆方向の磁界となる。このため、両信号伝送線１９から輻射される不要輻射を打ち消し、不要輻射を低減することができる。
【００８４】
さらに、ＰＷＭ指令信号Ｓｉを、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含むようなパルス列で構成した信号としている。そして、ＰＷＭ通知信号Ｆｐは、ＰＷＭ指令信号Ｓｉに同期している。これによって、各パルス周期に含まれる周波数成分を分散させて低レベルとすることができ、両伝送線から輻射される不要輻射をさらに低減することができる。
【００８５】
また、本実施の形態では、ＰＷＭ通知信号Ｆｐによって送出する通知信号を速度検出信号Ｖｄとしている。ここで、上位コントローラ１１からの速度指令信号Ｖｒに従って、ロータの回転速度がこの速度指令信号Ｖｒの速度になると、速度検出信号Ｖｄは速度指令信号Ｖｒにほぼ等しくなる。すなわち、指令された回転速度となった時点で、ＰＷＭ通知信号Ｆｐの波形はＰＷＭ指令信号Ｓｉの波形とほぼ等しくなる。このような等しい波形どうしの信号が、信号伝送線１９ｓと信号伝送線１９ｆとの双方で伝送される。このため、両信号線から輻射される磁界も逆方向に近似した磁界となり、不要輻射がより効果的に打ち消されることになり、不要輻射の低減効果をさらに高めることができる。
【００８６】
また、立上りエッジ検出部２１がエッジを検出しない期間はパルス開始信号Ｐｓを出力せず、これに応じてタイマ出力部３３もこの期間はＰＷＭ通知信号Ｆｐを出力しないような構成とすることも可能である。このような構成とすることにより、ＰＷＭ指令信号Ｓｉを受け取ったときのみＰＷＭ通知信号Ｆｐを送出するため、不要にＰＷＭ通知信号Ｆｐが送出される頻度を抑制でき、不要輻射の低減効果をさらに高めることができる。
【００８７】
なお、以上の説明では、ＰＷＭ復調部２０およびＰＷＭ変調部３０を、カウンタなどを利用して構成した一例を挙げて説明したが、マイコンなどを利用して構成することも可能である。すなわち、上述したようなＰＷＭ復調部２０およびＰＷＭ変調部３０の機能をプログラムとして組み込み、上述のような処理を実行するよう構成すればよい。また、上述の構成例では、パルスの立上りを基準としてＯＮ期間のパルス幅を変調するような一例を挙げて説明したが、パルスの立下りを基準としたり、ＯＦＦ期間のパルス幅を変調したりするような構成であってもよい。要するに、モータ制御装置１０において、受け取ったＰＷＭ指令信号Ｓｉに同期したＰＷＭ通知信号Ｆｐを生成して送出するような構成であればよい。
【００８８】
また、以上の説明では、ＰＷＭ指令信号Ｓｉを互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含むようなパルス列で構成する１つの手法として、図４に示すように各パルス周期の周波数を所定のパターンに従って、一定な変化量ｄＮずつ高くしていく例を挙げている。しかし、例えば、所定のパターンに従って低くしたり、他のパターンで各パルス周期の周波数を変化させたりしてもよい。例えば、図４に示すようなパターンでは、周波数が高いほど、高い側のパルス周期の出現頻度が高くなり、周波数分布において完全には均一とならない。そこで、例えば、次のような式で定義される関数に従って、各時間における周波数を決定してもよい。
【００８９】
【数１】
0005387805.tif 000002
【００９０】
ここで、ｆstartは開始周波数［Ｈｚ］、ｄＦは周波数変化量［Ｈｚ／１パルス］、ｔは経過時間［ｍｓ］である。また、図７は、この式に基づく、周波数の変化を示した図である。ＰＷＭ変調部１２０の周期変化量算出部１２７において、このような式に基づき変化量ｄＮを順次算出するように構成してもよい。
【００９１】
次にブラシレスモータ５０の詳細な構成について説明する。
【００９２】
図８は、本発明の実施の形態におけるブラシレスモータ５０の断面図である。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５０の例を挙げて説明する。
【００９３】
図８に示すように、ブラシレスモータ５０は、ステータ５１、ロータ５２、回路基板５３およびモータケース５４を備えている。モータケース５４は密封された円筒形状の金属で形成されており、ブラシレスモータ５０は、このようなモータケース５４内にステータ５１、ロータ５２および回路基板５３を収納した構成である。
【００９４】
図８において、ステータ５１は、ステータ鉄心５５に相ごとの巻線５６を巻回して構成される。ステータ鉄心５５は、内周側に突出した複数の突極を有している。また、ステータ鉄心５５の外周側は概略円筒形状であり、その外周がモータケース５４に固定されている。ステータ５１の内側には、空隙を介してロータ５２が挿入されている。ロータ５２は、ロータフレーム５７の外周に円筒形状の永久磁石５８を保持し、軸受５９で支持された回転軸６０を中心に回転自在に配置される。すなわち、ステータ鉄心５５の突極の先端面と永久磁石５８の外周面とが対向するように配置されている。このようなステータ５１と軸受５９で支持されるロータ５２とによりモータ４０が構成されている。
【００９５】
さらに、このブラシレスモータ５０には、各種の回路部品４１を実装した回路基板５３がモータケース５４の内部に内蔵されている。これら回路部品４１によって、モータ４０を制御や駆動するためのモータ制御装置１０が具体的に構成されている。また、回路基板５３には、ロータ５２の回転位置を検出するために、ホール素子などによる位置検出センサ４９も実装されている。ステータ鉄心５５には支持部材６１が装着されており、回路基板５３は、この支持部材６１を介してモータケース５４内に固定される。そして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれの巻線５６Ｕ、５６Ｖ、５６Ｗの端部が引出線５６ａとしてステータ５１から引き出されており、回路基板５３にそれぞれの引出線５６ａが接続されている。
【００９６】
また、ブラシレスモータ５０からは、上位コントローラ１１と接続するための信号伝送線１９が引き出されている。
【００９７】
以上のように構成されたブラシレスモータ５０に対して、外部から電源電圧やＰＷＭ指令信号Ｓｉを供給することにより、回路基板５３上に構成されたモータ制御装置１０によって巻線５６に駆動電流が流れ、ステータ鉄心５５から磁界が発生する。そして、ステータ鉄心５５からの磁界と永久磁石５８からの磁界とにより、それら磁界の極性に応じて吸引力および反発力が生じ、これらの力によって回転軸６０を中心にロータ５２が回転する。
【００９８】
以上説明したように、本発明のモータ制御システムは、指令信号からＰＷＭ指令信号を生成し、生成したＰＷＭ指令信号を送出するとともに通知信号から生成されたＰＷＭ通知信号を受け取る上位コントローラと、指令信号から生成されたＰＷＭ指令信号を受け取るとともに通知信号からＰＷＭ通知信号を生成し、生成したＰＷＭ通知信号を送出するモータ制御装置と、ＰＷＭ指令信号およびＰＷＭ通知信号がそれぞれにパルス信号として伝送される信号伝送線と、モータ制御装置によって回転制御されるモータとを備える。上位コントローラは、パルス周期幅に対するパルス幅の比率であるデューティを指令信号によって変調したＰＷＭ指令信号を生成し、ＰＷＭ指令信号を、信号伝送線を介してモータ制御装置に送出する。モータ制御装置は、デューティを通知信号によって変調したＰＷＭ通知信号を生成し、ＰＷＭ通知信号を、ＰＷＭ指令信号に同期させ、信号伝送線を介して上位コントローラに送出する。そして、上位コントローラが送出するＰＷＭ指令信号は、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含む構成である。
【００９９】
また、本発明のモータ制御装置は、ＰＷＭ指令信号を復調し、指令信号を復元するＰＷＭ復調部と、指令信号に応じて、モータの駆動信号を生成する回転制御部と、駆動信号に基づいて、モータの巻線を通電駆動する駆動電圧を生成する通電駆動部と、外部に通知するための通知信号を生成する通知信号生成部と、デューティが通知信号によって変調されたＰＷＭ通知信号を生成するＰＷＭ変調部とを備える。そして、ＰＷＭ変調部は、ＰＷＭ指令信号のパルス周期幅に同期してＰＷＭ通知信号を生成し、送出する構成である。
【０１００】
また、本発明ブラシレスモータは、ロータと、３相の巻線を備えたステータと、巻線を通電駆動する上記モータ制御装置とを備えた構成である。
【０１０１】
また、本発明のモータ制御方法は、上位コントローラにより、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含むとともに、パルス周期幅に対するパルス幅の比率であるデューティを指令信号によって変調したＰＷＭ指令信号を、モータ制御装置に対して送出する。また、モータ制御装置により、受け取ったＰＷＭ指令信号から指令信号を復元し、復元した指令信号に基づいてモータを回転動作させるとともに、外部に通知するための通知信号を生成する。さらに、ＰＷＭ指令信号のパルス周期幅に同期して、デューティが通知信号によって変調されたＰＷＭ通知信号を生成する。そして、モータ制御装置から上位コントローラに対して、生成したＰＷＭ通知信号を送出する。
【０１０２】
このような構成により、ＰＷＭ指令信号とＰＷＭ通知信号とが同期することで両信号のパルス周期幅が等しくなるとともに、両信号が互いに逆方向へと伝送される。これによって、ＰＷＭ指令信号の伝送線から輻射される磁界とＰＷＭ通知信号の伝送線から輻射される磁界とが、常にほぼ逆方向の磁界となる。このため、両伝送線から輻射される不要輻射が打ち消されることになり、不要輻射を低減できる。
【０１０３】
さらに、ＰＷＭ指令信号は、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含むため、ＰＷＭ指令信号およびそれに同期したＰＷＭ通知信号の周波数成分が１つの周波数に集中せず、周波数成分を分散して低レベルとすることができる。このため、両伝送線から輻射される不要輻射をさらに低減できる。
【０１０４】
したがって、本発明によれば、ノイズ対策用としての特別な部品や部材を必要せず、簡易な構成で不要輻射を低減できるモータ制御システム、モータ制御装置、ブラシレスモータおよびモータ制御方法を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明のモータ制御システム、モータ制御装置、ブラシレスモータおよびモータ制御方法は、不要輻射を低減できるため、特に不要輻射を抑えることが求められる電装用のモータに好適であり、さらに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】
【０１０６】
１０  モータ制御装置
１１  上位コントローラ
１２  回転制御部
１３  通電駆動部
１４  ＰＷＭ駆動回路
１５  インバータ
１６  位置検出部
１７  回転速度算出部
１９，１９ｆ，１９ｓ  信号伝送線
２０，１３０  ＰＷＭ復調部
２１，１３１  立上りエッジ検出部
２２，１３２  エッジ周期検出部
２３，３１，１２１，１３３  デューティ算出部
２４  速度指令算出部
２５，１２７  周期変化量算出部
２６  最大最小周期判定部
２７  次周期算出部
２９  次周期推定部
３０，１２０  ＰＷＭ変調部
３２，１２２  変調カウント数算出部
３３，１２３  タイマ出力部
３４，１２４  パルス幅算出部
４０  モータ
４１  回路部品
４９  位置検出センサ
５０  ブラシレスモータ
５１  ステータ
５２  ロータ
５３  回路基板
５４  モータケース
５５  ステータ鉄心
５６，５６Ｕ，５６Ｖ，５６Ｗ  巻線
５６ａ  引出線
５７  ロータフレーム
５８  永久磁石
５９  軸受
６０  回転軸
６１  支持部材
１００  モータ制御システム
１１０  コントロール部
１２５  ＰＷＭ周期算出部
１２６  開始周期設定部
１３４  速度検出値算出部
【要約】
本モータ制御システムは、指令信号を送出して通知信号を受け取る上位コントローラと、指令信号を受け取って通知信号を送出するモータ制御装置と、指令信号および通知信号が伝送される信号伝送線と、モータ制御装置によって回転制御されるモータとを備える。上位コントローラは、デューティを指令信号によって変調したＰＷＭ指令信号Ｓｉを生成して送出する。モータ制御装置は、デューティを通知信号によって変調したＰＷＭ通知信号Ｆｐを生成し、ＰＷＭ通知信号ＦｐをＰＷＭ指令信号Ｓｉに同期させて送出する。そして、上位コントローラが送出するＰＷＭ指令信号Ｓｉは、互いに異なったパルス周期幅のパルス周期を含む。【図１】
0005387805.tif 000003
【図２】
0005387805.tif 000004
【図３】
0005387805.tif 000005
【図４】
0005387805.tif 000006
【図５】
0005387805.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
0005387805.tif 000010