(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの動作に応じて発生する誘起電圧を検出するモータ誘起電圧検出回路と、
前記モータ誘起電圧検出回路の無検出状態に応じて、前記モータの起動時用のタイミング信号を発生する起動時用タイマ回路と、
前記モータ誘起電圧検出回路に検出された誘起電圧に応じて、前記モータの制御における複数の転流モードを所定の順序で遷移させる一方、前記タイミング信号に応じて前記モータの起動時用制御における複数の転流モードを所定の順序で遷移させる転流モード遷移回路と、
前記転流モード遷移回路により遷移された前記各転流モードに応じて、所定の増加率で増加する電圧波形と、一定値を維持する電圧波形と、所定の減少率で減少する電圧波形とを連続して形成することにより台形波電圧を形成する回路であって、形成しうる電圧波形の電圧には上限電圧及び下限電圧が設けられており、かつ、形成する電圧波形の電圧が前記上限電圧又は前記下限電圧に到達したときは当該上限電圧又は下限電圧をそのまま保持しておき、前記転流モードの所定の遷移があったときに当該保持状態を解除するように構成された台形波形成回路と、
を備え、
前記モータの起動時には、前記起動時用タイマ回路により発生させられた前記タイミング信号に応じて前記転流モード遷移回路により遷移された前記各転流モードに応じ、１２０°通電制御を行うとともに、前記モータの回転数が所定値以上に到達して前記モータ誘起電圧検出回路に検出される前記誘起電圧が所定値以上となった後は、前記モータの動作を定常時の動作に移行させるべく１８０°通電制御を行い、
前記モータの定常動作時には、前記台形波電圧に基づき発生する台形波制御電流により前記モータの動作を制御することを特徴とする台形波通電制御センサレス駆動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の台形波通電制御センサレス駆動システムにおいて、さらに、
前記台形波電圧に基づき発生した前記台形波制御電流を増幅して出力する出力増幅回路を備えたことを特徴とする台形波通電制御センサレス駆動システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の台形波通電制御センサレス駆動システムにおいて、
前記所定の増加率の絶対値と前記所定の減少率の絶対値とはほぼ等しく、かつ、ほぼ一定値であることを特徴とする台形波通電制御センサレス駆動システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の台形波通電制御センサレス駆動システムにおいて、
前記台形波形成回路は、
前記転流モード遷移回路により遷移された前記各転流モードに応じて、アップカウントし又はカウントせずにホールドし又はダウンカウントするアップダウンカウンタと、
前記アップダウンカウンタからの出力をＤＡ変換して前記台形波電圧を形成するＤＡ変換回路とから構成されたものであることを特徴とする台形波通電制御センサレス駆動システム。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の台形波通電制御センサレス駆動システムにおいて、
前記台形波形成回路は、
一方側が接地されたコンデンサと、
前記各転流モードに応じて制御される第１のスイッチを介して前記コンデンサの他方側に接続された第１の定電流回路と、
前記各転流モードに応じて制御される第２のスイッチを介して前記コンデンサの他方側に一端が接続され、他端が接地された第２の定電流回路とから構成されたものであることを特徴とする台形波通電制御センサレス駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、台形波通電制御センサレス駆動システムに関し、特に、ホール素子等の回転位置検出用素子を不要としたセンサレス駆動される無整流子直流電動機（ブラシレスモータ）の駆動における可変速対応に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラのドラムモータ等のモータを駆動するシステムであって、モータにおいて発生する誘起電圧を検出することにより回転位置を検出するホール素子等の回転位置検出用素子を持たないセンサレス駆動システムのなかには、モータの駆動音を低減するために台形波通電制御が行われる台形波通電制御センサレス駆動システムがある。
【０００３】
図７は、従来の台形波通電制御センサレス駆動システムのブロック図である。
【０００４】
従来の台形波通電制御センサレス駆動システムは、モータ７７の誘起電圧を検出するモータ誘起電圧検出回路７１と、検出されたモータの誘起電圧に応じて起動時用波形形成回路７３と定常時用波形形成回路７４との選択切り換えを行い、起動時用波形形成回路７３を動作させる起動時用タイマ回路７２と、起動時用タイマ回路７２による選択切り換えに応じて起動時用の制御電流の波形を形成する起動時用波形形成回路７３と、定常時用の制御電流の波形を形成する定常時用波形形成回路７４と、起動時用波形形成回路７３又は定常時用波形形成回路７４から出力された制御電流の波形の合成を行う波形合成回路７５と、波形合成回路７５により波形合成されて所定の波形が形成された制御電流を増幅して出力する出力増幅回路７６とから構成され、このシステムにより駆動されるモータ７７を介してループを形成している。ループは、起動時には、モータ誘起電圧検出回路７１と起動時用タイマ回路７２及び起動時用波形形成回路７３と波形合成回路７５と出力増幅回路７６とモータ７７とから形成され、定常時には、モータ誘起電圧検出回路７１と定常時用波形形成回路７４と波形合成回路７５と出力増幅回路７６とモータ７７とから形成される。
【０００５】
図８は、従来の台形波通電制御センサレス駆動システムにより合成された台形波制御電流とモータ誘起電圧との関係を示すグラフであり、図８（ａ）はモータの回転数（回転／分）が低い場合、図８（ｂ）はモータの回転数（回転／分）が高い場合をそれぞれ示している。
【０００６】
従来は、図８（ａ）に示されるように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のモータ誘起電圧ＥＵ  ，ＥＶ  ，ＥＷ  のゼロクロスポイント（電圧が０となる点）に応じて、ｕｐ，ｄｏｗｎ，ａ，ｂ，．．．，ｆの波形を形成し、それらの波形を合成して台形波制御電流を形成する。例えば、図８に示された部分の場合、Ｕ相の台形波制御電流ＩＵ  は、波形ｕｐと波形ｂと波形ｄｏｗｎとを順次合成することにより形成される。また、モータ回転数が高い場合は、図８（ｂ）に示されるように、波形ｕｐ，ｄｏｗｎの傾きを変化させて、台形波制御電流を合成する。
【０００７】
一方、モータ起動時には、台形波通電制御のような１８０°通電よりは、１２０°通電の方が効率が良いので、図７に示したように、起動時用通電制御駆動システムと定常時用通電制御駆動システムとは、回路システム上、別構成となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の台形波通電制御センサレス駆動システムには、以下のような問題点がある。
【０００９】
第１に、従来の台形波制御電流の合成の仕方は、波形ｕｐ及び波形ｄｏｗｎと、波形ａ，ｂ，．．．，ｆのいずれかとを加え合わせることにより合成しているので、これらの波形の振幅がいずれか１つでも他と異なっていれば、整合のとれた台形波を形成することができない。また、振幅の差を補正することも、容易ではない。
【００１０】
第２に、モータの回転数の変動に応じて、スロープ波形（波形ｕｐ，ｄｏｗｎ）の傾きを変化させる必要があり、そのためには、モータの誘起電圧の周波数情報を電圧情報又は電流情報に変換する機能が必要とされ、さらに、変換された電圧情報又は電流情報に基づきスロープ波形の傾きを変化させる回路が必要とされる。
【００１１】
第３に、モータ起動時は１２０°通電制御、定常回転時は１８０°通電制御となるシステムを実現するためには、上述のように、起動時用通電制御駆動システムと定常時用通電制御駆動システムとは、回路システム上、別々に用意する必要がある。
【００１２】
これらの問題点は、従来の台形波通電制御センサレス駆動システムの構成に起因する問題点であり、これらの問題点のためにシステムの回路規模がより大きくなり、また、回路構成も煩雑になる。
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑みたもので、その目的は、モータの回転数が変動しても、台形波通電制御センサレス駆動を容易に実現することができる構成の台形波通電制御センサレス駆動システムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムによれば、
モータの動作に応じて発生する誘起電圧を検出するモータ誘起電圧検出回路と、
上記モータ誘起電圧検出回路の無検出状態に応じて、上記モータの起動時用のタイミング信号を発生する起動時用タイマ回路と、
上記モータ誘起電圧検出回路に検出された誘起電圧に応じて、上記モータの制御における複数の転流モードを所定の順序で遷移させる一方、上記タイミング信号に応じて上記モータの起動時用制御における複数の転流モードを所定の順序で遷移させる転流モード遷移回路と、
上記転流モード遷移回路により遷移された上記各転流モードに応じて、所定の増加率で増加する電圧波形と、一定値を維持する電圧波形と、所定の減少率で減少する電圧波形とを連続して形成することにより台形波電圧を形成する回路であって、形成しうる電圧波形の電圧には上限電圧及び下限電圧が設けられており、かつ、形成する電圧波形の電圧が上記上限電圧又は上記下限電圧に到達したときは当該上限電圧又は下限電圧をそのまま保持しておき、上記転流モードの所定の遷移があったときに当該保持状態を解除するように構成された台形波形成回路と、
を備え、
上記モータの起動時には、上記起動時用タイマ回路により発生させられた上記タイミング信号に応じて上記転流モード遷移回路により遷移された上記各転流モードに応じ、１２０°通電制御を行うとともに、上記モータの回転数が所定値以上に到達して上記モータ誘起電圧検出回路に検出される上記誘起電圧が所定値以上となった後は、上記モータの動作を定常時の動作に移行させるべく１８０°通電制御を行い、
上記モータの定常動作時には、上記台形波電圧に基づき発生する台形波制御電流により上記モータの動作を制御することを特徴とする。
この構成により、台形波制御電流を連続的に発生させるので、モータの回転数が変動しても、台形波通電制御センサレス駆動を容易に実現することができ、台形波の斜辺部分と上底部分とを加算して合成する波形合成回路が不要となり、加算合成の際に必要とされるレベル補正回路も不要となる。また、モータの誘起電圧の周波数情報を電圧情報又は電流情報に変換し、変換された電圧情報又は電流情報に基づきスロープ波形（図８の波形ｕｐ，ｄｏｗｎ）の傾きを変化させる回路が不要となる。
さらに、モータ誘起電圧検出回路の無検出状態に応じて、モータの起動時用のタイミング信号を発生する起動時用タイマ回路を備え、転流モード遷移回路は、タイミング信号に応じて、モータの起動時用制御における複数の転流モードを所定の順序で遷移させることとし、モータの起動時には、１２０°通電制御を行い、モータの回転数が所定値以上に到達し、モータ誘起電圧検出回路に検出される誘起電圧が所定値以上となった後は、モータの動作を定常時の動作に移行させるべく１８０°通電制御を行うこととしており、モータの起動時及び定常動作時に共通の台形波形成回路を利用しているので、スムーズにセンサレス駆動へ移行することができるとともに、モータ起動時における１２０°通電制御を実現するための固有の回路が不要となる。
【００１５】
さらに、台形波電圧に基づき発生した台形波制御電流を増幅して出力する出力増幅回路を備えたものとすると、台形波通電制御センサレス駆動をより容易に実現することができる。
【００１８】
また、所定の増加率の絶対値と所定の減少率の絶対値とはほぼ等しく、かつ、ほぼ一定値であるものとすると、モータの回転数が変動しても、台形波通電制御センサレス駆動を容易に実現することができ、台形波の斜辺部分と上底部分とを加算して合成する波形合成回路が不要となり、加算合成の際に必要とされるレベル補正回路も不要となる。また、モータの誘起電圧の周波数情報を電圧情報又は電流情報に変換し、変換された電圧情報又は電流情報に基づきスロープ波形の傾きを変化させる回路が不要となる。
【００１９】
台形波形成回路の具体的な構成は、転流モード遷移回路により遷移された各転流モードに応じて、アップカウントし又はカウントせずにホールドし又はダウンカウントするアップダウンカウンタと、アップダウンカウンタからの出力をＤＡ変換して台形波電圧を形成するＤＡ変換回路とから構成されたものとすると良い。
【００２０】
台形波形成回路の具体的な他の構成は、一方側が接地されたコンデンサと、各転流モードに応じて制御される第１のスイッチを介してコンデンサの他方側に接続された第１の定電流回路と、各転流モードに応じて制御される第２のスイッチを介してコンデンサの他方側に一端が接続され、他端が接地された第２の定電流回路とから構成されたものとすると良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムの実施の一形態におけるブロック図であり、図２は、本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムにより形成された台形波制御電流の一例を示すグラフである。
【００２４】
本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムは、モータ１８の誘起電圧を検出するモータ誘起電圧検出回路１１と、一方の入力にモータ誘起電圧検出回路１１の出力が接続されるＯＲ回路１４及びＯＲ回路１４の出力が入力に接続された転流モード記憶手段１５からなる転流モード遷移回路１３と、ＯＲ回路１４の出力が入力に接続され、出力がＯＲ回路１４の入力に接続された起動時用タイマ回路１２と、転流モード遷移回路１３からの出力に応じて台形波電圧を形成する台形波形成回路１６と、台形波形成回路１６により形成された台形波電圧に基づき台形波制御電流を増幅して出力する出力増幅回路１７とから構成され、このシステムにより駆動されるモータ１８を介してループを形成している。
【００２５】
転流モード遷移回路１３は、モータ誘起電圧検出回路１１から入力されるトリガパルス又は起動時用タイマ回路１２から入力されるトリガパルスに応じて、転流モード（後述する図５におけるＩ，ＩＩ，．．．，ＶＩ）を遷移させ、転流モードの指令を発生する。この転流モードの指令に基づき、台形波形成回路１６は台形波電圧を形成するが、台形波形成回路１６の構成として、例えば、以下の２通りの構成が挙げられる。
【００２６】
図３は、本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムにおける台形波形成回路の第１の構成例のブロック図である。この台形波形成回路の第１の構成例は、転流モード遷移回路１３からの転流モードの指令が入力されるアップダウンカウンタ２１と、アップダウンカウンタ２１の出力をＤＡ変換するＤＡ変換回路２２とから構成されている。
【００２７】
例えば、図２に示した電流波形のうちＵ相の制御電流ＩＵ  を形成する場合、転流モードの指令に応じて、アップダウンカウンタ２１は、転流モードＩにおいてはアップカウントし、転流モードＩＩにおいてはカウントせずにホールドし、転流モードＩＩＩ  においてはダウンカウントし、転流モードＩＶにおいては再びアップカウントし、以下同様に、転流モードに応じた動作を行う。そして、アップダウンカウンタ２１からの出力をＤＡ変換回路２２がＤＡ変換することにより、台形波電圧ＨＵ  を形成する。同様に、Ｖ相、Ｗ相の台形波電圧ＨＶ  、ＨＷ  を形成し、これらの台形波電圧ＨＵ  、ＨＶ  、ＨＷ  に基づき発生する台形波制御電流ＩＵ  、ＩＶ  、ＩＷ  によりモータの通電制御を行う。
【００２８】
図４は、本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムにおける台形波形成回路の第２の構成例のブロック図である。この台形波形成回路の第２の構成例は、一方側が接地されたコンデンサＣと、転流モードの指令に応じて制御される第１のスイッチＳＷ１を介してコンデンサＣの他方側に接続された第１の定電流回路Ａと、転流モードの指令に応じて制御される第２のスイッチＳＷ２を介してコンデンサＣの他方側に一端が接続され、他端が接地された第２の定電流回路Ｂとから構成されている。
【００２９】
例えば、図２に示した電流波形のうちＵ相の制御電流ＩＵ  を形成する場合、転流モードの指令に応じて、転流モードＩにおいては第１のスイッチＳＷ１のみがオンとなり、第１の定電流回路Ａからの電流によりコンデンサＣの電圧が上昇し、転流モードＩＩにおいては第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２はともにオフとなってコンデンサＣの電圧は一定値に保持され、転流モードＩＩＩ  においては第２のスイッチＳＷ２のみがオンとなり、第２の定電流回路Ｂに電流が流れてコンデンサＣの電圧は低下する。このコンデンサＣの電圧から台形波電圧ＨＵ  を形成する。同様に、Ｖ相、Ｗ相の台形波電圧ＨＶ  、ＨＷ  を形成し、これらの台形波電圧ＨＵ  、ＨＶ  、ＨＷ  に基づき発生する台形波制御電流ＩＵ  、ＩＶ  、ＩＷ  によりモータの通電制御を行う。
【００３０】
図５は、本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムにより形成される台形波制御電流とモータ誘起電圧及び台形波との関係を示すグラフであり、図５（ａ）はモータの回転数（回転／分）が低い場合、図５（ｂ）はモータの回転数（回転／分）が高い場合をそれぞれ示している。
【００３１】
台形波形成回路１６の動作については、図３及び図４についての説明で前述したが、本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システム全体の動作は、以下のように行われる。モータ誘起電圧検出回路１１により検出されたモータ誘起電圧ＥＵ  、ＥＶ  、ＥＷ  に応じて転流モード遷移回路１３は転流モードを決定し、その転流モードに応じて台形波形成回路１６が動作することにより台形波電圧ＨＵ  、ＨＶ  、ＨＷ  を形成する。そして、これらの台形波電圧ＨＵ  、ＨＶ  、ＨＷ  に基づき台形波制御電流ＩＵ  、ＩＶ  、ＩＷ  が形成され、これらの台形波制御電流ＩＵ  、ＩＶ  、ＩＷ  が出力増幅回路１７により増幅されてモータにはモータ電流ＩＵ  、ＩＶ  、ＩＷ  が通電される。
【００３２】
以上のような動作により台形波制御電流が形成されるため、モータの回転数が高い場合でも低い場合でも、容易かつ確実に台形波制御電流を形成することができ、台形波制御電流のうち電流が増加する部分の増加率及び電流が減少する部分の減少率は常に一定であり、また、その増加率の絶対値と減少率の絶対値とはほぼ等しく、モータの回転数が変動しても常にその回転数に応じた台形波制御電流を形成することができる。従って、図５に示されるように、モータの回転数が低い場合は台形波制御電流の最大値は大きくなり、モータの回転数が高い場合は台形波制御電流の最大値は小さくなるが、出力増幅回路１７により必要な電流まで増幅される。
【００３３】
図６は、本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムによりモータの起動時において形成される制御電流を示すグラフである。図６（ｂ）は、図６（ａ）における制御電流ＩＵ  の拡大図である。
【００３４】
モータの起動時においては、モータの誘起電圧が発生しないので、その場合に起動時用タイマ回路１２を動作させ、この起動時用タイマ回路１２により転流モード遷移回路１３を動作させて転流モードの遷移を行う。図６（ａ）における記号αは、起動時用タイマ回路１２の動作間隔を示している。
【００３５】
以下、図６に示した電流波形のうちＵ相の制御電流ＩＵ  を形成する場合を例に採って説明する。転流モードＩ’の周期は定常時における転流モードＩの周期に相当する周期であり、Ｕ相の制御電流ＩＵ  の形成では、定常時における転流モードＩは増加モードである。しかし、台形波形成回路１６が形成しうる電圧波形には上限・下限があり、上限電圧又は下限電圧に到達したときはその上限電圧又は下限電圧をそのまま保持しておくようにする。そして、転流モードＩＩ’  から転流モードＩＩＩ’に遷移したとき、転流モードＶ’から転流モードＶＩ’  に遷移したときは、この保持状態を解除する。このことにより、定常時は１８０°通電制御を行うためのシステムであるにも拘わらず、起動時には１２０°通電制御の電流波形を容易に得ることができる。
【００３６】
尚、モータの回転数が所定値以上に到達し、所定値以上の誘起電圧が発生してモータ誘起電圧検出回路１１に検出されると定常時の動作に移行し、上述したような１８０°通電制御が行われる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムによれば、台形波制御電流を連続的に発生させるので、モータの回転数が変動しても、台形波通電制御センサレス駆動を容易に実現することができ、台形波の斜辺部分と上底部分とを加算して合成する波形合成回路が不要となり、加算合成の際に必要とされるレベル補正回路も不要となる。
【００３８】
また、モータの誘起電圧の周波数情報を電圧情報又は電流情報に変換し、変換された電圧情報又は電流情報に基づきスロープ波形（図８の波形ｕｐ，ｄｏｗｎ）の傾きを変化させる回路が不要となる。
【００３９】
さらに、モータ起動時における１２０°通電制御を実現するための固有の回路が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムの実施の一形態におけるブロック図。
【図２】本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムにより形成された台形波制御電流の一例を示すグラフ。
【図３】本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムにおける台形波形成回路の第１の構成例のブロック図。
【図４】本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムにおける台形波形成回路の第２の構成例のブロック図。
【図５】本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムにより形成される台形波制御電流とモータ誘起電圧及び台形波との関係を示すグラフ。
【図６】本発明に係る台形波通電制御センサレス駆動システムによりモータの起動時において形成される制御電流を示すグラフ。
【図７】従来の台形波通電制御センサレス駆動システムのブロック図。
【図８】従来の台形波通電制御センサレス駆動システムにより合成された台形波制御電流とモータ誘起電圧との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１１、７１  モータ誘起電圧検出回路
１２、７２  起動時用タイマ回路
１３  転流モード遷移回路
１４  ＯＲ回路
１５  転流モード記憶手段
１６  台形波形成回路
１７、７６  出力増幅回路
１８、７７  モータ
２１  アップダウンカウンタ
２２  ＤＡ変換回路
７３  起動時用波形形成回路
７４  定常時用波形形成回路
７５  波形合成回路
【図１】
0003611423.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003611423.tif 000009