(57)【要約】【課題】本発明は、モータの初期駆動時に設定された単位周波数間隔で駆動周波数をスイープ（ｓｗｅｅｐ）して逆起電力が発生する最適な駆動周波数でモータを駆動させることができるモータ駆動装置及びモータ駆動方法に関する。【解決手段】本発明は、予め設定された単位周波数間隔で周波数が設定される周波数信号を提供する周波数信号生成部と、上記周波数信号生成部からの周波数信号に基づいてモータ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、上記駆動信号生成部のモータ駆動信号によりモータを駆動させる駆動部と、を含むモータ駆動装置及びモータ駆動方法を提案する。【選択図】図３
2014117132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された単位周波数間隔で周波数が設定される周波数信号を提供する周波数信号生成部と、
前記周波数信号生成部からの周波数信号に基づいてモータ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部のモータ駆動信号によりモータを駆動させる駆動部と、を含む、モータ駆動装置。
【請求項２】
前記駆動部のモータ駆動により発生する逆起電力（Ｂａｃｋ‐Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  Ｆｏｒｃｅ；ＢＥＭＦ）を検出する検出部をさらに含む、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記周波数信号生成部からの周波数を分周して前記駆動信号生成部に伝達する分周部をさらに含む、請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記周波数信号生成部は、
前記周波数を前記単位周波数間隔で生成するように制御する周波数生成制御部と、
前記周波数生成制御部の制御に従って電流を生成する電流生成部と、
前記電流生成部の電流生成に応じて該当する周波数を生成する周波数生成部と、を含む、請求項１から３の何れか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記周波数生成部は少なくとも一つのインバータを含む、請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記周波数生成部は奇数個のインバータを含む、請求項５に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記電流生成部は、
複数の電流源を有する第１電流源群と、前記周波数生成制御部の制御に従って前記複数の電流源それぞれの電流伝達経路を提供する複数のスイッチを有する第１スイッチ群と、を有する第１電流生成器と、
複数の電流源を有する第２電流源群と、前記周波数生成制御部の制御に従って前記第２電流源群の複数の電流源それぞれの電流伝達経路を提供する複数のスイッチを有する第２スイッチ群と、を有する第２電流生成器と、を含む、請求項４から６の何れか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
予め設定された周波数を有する駆動信号によりモータを駆動する段階と、
モータ駆動により発生する逆起電力（Ｂａｃｋ‐Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  Ｆｏｒｃｅ；ＢＥＭＦ）を検出する段階と、
検出した逆起電力のレベルに応じて予め設定された単位周波数間隔で駆動信号の周波数を再設定する段階と、を含む、モータ駆動方法。
【請求項９】
前記周波数を再設定する段階は、所望のレベルの逆起電力が検出されるまで予め設定された単位周波数間隔で駆動信号の周波数を再設定する、請求項８に記載のモータ駆動方法。
【請求項１０】
前記周波数を再設定する段階はモータの駆動初期に行われる、請求項８または９に記載のモータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最適な駆動周波数でモータを駆動させるモータ駆動装置及びモータ駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、個人、家庭、オフィスなどの需要により、電気機器又は電子機器の使用が爆発的に増えている。
【０００３】
上記機器は、特定の動作を駆動するための駆動回路を内部に設けることができ、このような機器としてはモータが挙げられる。
【０００４】
通常、モータは、永久磁石と、印加電流により極性を変えるコイルを用いて回転子（Ｒｏｔｏｒ）を回転させることで駆動する。最初のモータは回転子にコイルを設けたブラシタイプのモータであったが、モータの駆動によってブラシが摩耗したりスパークが発生するなどの問題点があった。
【０００５】
そのため、近年では、様々な形態のＢＬＤＣモータ（ＢｒｕｓｈＬｅｓｓ  ＤＣ  ｍｏｔｏｒ）が汎用的に使用されている。ＢＬＤＣモータは、回転子を永久磁石として利用し、複数のコイルを固定子に設けることで回転子の回転を誘導する方式である。
【０００６】
このようなＢＬＤＣモータは、回転子の位置を確認することが必須であり、このためにホールセンサを使用するか、センサレス（ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ）モータの場合には逆起電力（ＢＥＭＦ、Ｂａｃｋ‐Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  Ｆｏｒｃｅ）を利用する方式が広く用いられている。
【０００７】
しかし、下記の先行技術文献に記載の発明のようにセンサレスモータ駆動の場合には、モータ駆動時に発生する逆起電力に基づいてモータ駆動を制御するが、モータの駆動初期には逆起電力が発生しないため、最適なモータ駆動が容易でないという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本公開特許公報第２００１‐０６１２９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、上記問題点を解決することにあり、本発明は、モータの初期駆動時に設定された単位周波数間隔で駆動周波数をスイープ（ｓｗｅｅｐ）して逆起電力が発生する最適な駆動周波数でモータを駆動させることができるモータ駆動装置及びモータ駆動方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した本発明の課題を解決するために、本発明の一つの技術的な面では、予め設定された単位周波数間隔で周波数が設定される周波数信号を提供する周波数信号生成部と、上記周波数信号生成部からの周波数信号に基づいてモータ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、上記駆動信号生成部のモータ駆動信号によりモータを駆動させる駆動部と、を含むモータ駆動装置を提案する。
【００１１】
本発明の一つの技術的な面によると、上記駆動部のモータ駆動により発生する逆起電力（Ｂａｃｋ‐Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  Ｆｏｒｃｅ；ＢＥＭＦ）を検出する検出部をさらに含むことができる。
【００１２】
本発明の一つの技術的な面によると、上記周波数信号生成部からの周波数を分周して上記駆動信号生成部に伝達する分周部をさらに含むことができる。
【００１３】
本発明の一つの技術的な面によると、上記周波数信号生成部は、上記周波数を上記単位周波数間隔で生成するように制御する周波数生成制御部と、上記周波数生成制御部の制御に従って電流を生成する電流生成部と、上記電流生成部の電流生成に応じて該当する周波数を生成する周波数生成部と、を含むことができる。
【００１４】
本発明の一つの技術的な面によると、上記周波数生成部は少なくとも一つのインバータを含むことができる。
【００１５】
本発明の一つの技術的な面によると、上記周波数生成部は奇数個のインバータを含むことができる。
【００１６】
本発明の一つの技術的な面によると、上記電流生成部は、複数の電流源を有する第１電流源群及び上記周波数生成制御部の制御に従って上記複数の電流源それぞれの電流伝達経路を提供する複数のスイッチを有する第１スイッチ群を有する第１電流生成器と、複数の電流源を有する第２電流源群及び上記周波数生成制御部の制御に従って上記第２電流源群の複数の電流源それぞれの電流伝達経路を提供する複数のスイッチを有する第２スイッチ群を有する第２電流生成器と、を含むことができる。
【００１７】
上述した本発明の課題を解決するために、本発明の他の技術的な面では、予め設定された周波数を有する駆動信号によりモータを駆動する段階と、モータ駆動により発生する逆起電力（Ｂａｃｋ‐Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  Ｆｏｒｃｅ；ＢＥＭＦ）を検出する段階と、検出した逆起電力のレベルに応じて予め設定された単位周波数間隔で駆動信号の周波数を再設定する段階と、を含むモータ駆動方法を提案する。
【００１８】
本発明の他の技術的な面によると、上記周波数を再設定する段階は、所望のレベルの逆起電力が検出されるまで予め設定された単位周波数間隔で駆動信号の周波数を再設定することができる。
【００１９】
本発明の他の技術的な面によると、上記周波数を再設定する段階はモータの駆動初期に行われることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、モータの初期駆動時に設定された単位周波数間隔で駆動周波数をスイープ（ｓｗｅｅｐ）して逆起電力が発生する最適な駆動周波数でモータを駆動させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のモータ駆動装置の概略的なブロック図である。
【図２】本発明のモータ駆動装置に備えられた周波数生成部の概略的な構成図である。
【図３】本発明のモータ駆動装置に備えられた電流生成部の概略的な構成図である。
【図４】本発明のモータ駆動装置の周波数設定グラフである。
【図５】本発明のモータ駆動方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように、添付の図面を参照して好ましい実施例について詳細に説明する。
【００２３】
但し、本発明の好ましい実施例について詳細に説明するにあたり、関連の公知機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００２４】
また、類似する機能及び作用を行う部分に対しては、図面全体にわたって同一又は類似した符号を用いる。
【００２５】
さらに、明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとする場合、「直接連結」されている場合だけでなく、その間に他の素子を挟んで「間接的に連結」されている場合も含む。
【００２６】
また、ある構成要素を「含む」ということは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
【００２７】
以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明のモータ駆動装置の概略的なブロック図である。
【００２９】
図１を参照すると、本発明のモータ駆動装置１００は、周波数信号生成部１１０と、駆動信号生成部１２０と、駆動部１３０と、を含むことができ、検出部１４０と、分周部１５０と、をさらに含むことができる。
【００３０】
周波数信号生成部１１０は、予め設定された単位周波数間隔で周波数が設定される周波数信号を提供することができ、駆動信号生成部１２０は、周波数信号生成部１１０からの周波数信号に基づいてモータ駆動信号を生成することができ、駆動部１３０は、駆動信号生成部１２０のモータ駆動信号によりモータを駆動させることができる。
【００３１】
周波数信号生成部１１０は、周波数生成制御部１１１と、周波数生成部１１２と、電流生成部１１３と、を含むことができる。
【００３２】
周波数生成制御部１１１は、単位周波数間隔で周波数が生成されるように電流生成部１１３の電流生成を制御することができ、周波数生成部１１２は、電流生成部１１３の電流生成に応じて該当する周波数を生成することができ、電流生成部１１３は、周波数生成制御部１１１の制御に従って電流を生成することができる。
【００３３】
図２は本発明のモータ駆動装置に備えられた周波数生成部の概略的な構成図である。
【００３４】
図２を参照すると、本発明のモータ駆動装置１００に備えられた周波数生成部１１２は複数のインバータ１１２‐１〜１１２‐Ｎを含むことができる。
【００３５】
さらに、第１〜第Ｎインバータ１１２‐１〜１１２‐Ｎは、入力された信号をインバートするという点において、奇数個で構成されることが好ましい。
【００３６】
図３は本発明のモータ駆動装置に備えられた電流生成部の概略的な構成図である。
【００３７】
図３を参照すると、電流生成部１１３は第１及び第２電流生成器１１３ａ、１１３ｂを含むことができる。
【００３８】
第１電流生成器１１３ａは、第１電流源群Ｉ１と、第１スイッチ群ＳＷ１と、を含むことができ、同様に、第２電流生成器１１３ｂは、第２電流源群Ｉ２と、第２スイッチ群ＳＷ２と、を含むことができる。
【００３９】
第１電流源群Ｉ１は第１〜第Ｎ電流源Ｉ１ａ〜ＩＮａを含むことができ、第２電流源群Ｉ２も第１〜第Ｎ電流源Ｉ１ｂ〜ＩＮｂを含むことができる。
【００４０】
第１スイッチ群ＳＷ１は第１電流源群Ｉ１の第１〜第Ｎ電流源Ｉ１ａ〜ＩＮａに一対一に対応する第１〜第ＮスイッチＳ１ａ〜ＳＮａを含むことができ、第２スイッチ群ＳＷ２も第２電流源群Ｉ２の第１〜第Ｎ電流源Ｉ１ｂ〜ＩＮｂに一対一に対応する第１〜第ＮスイッチＳ１ｂ〜ＳＮｂを含むことができる。
【００４１】
第１スイッチ群ＳＷ１の第１〜第ＮスイッチＳ１ａ〜ＳＮａ及び第２スイッチ群ＳＷ２の第１〜第ＮスイッチＳ１ｂ〜ＳＮｂは、それぞれ周波数生成制御部１１１の制御に従ってスイッチングすることができる。
【００４２】
第１電流源群Ｉ１の第１〜第Ｎ電流源Ｉ１ａ〜ＩＮａ及び第２電流源群Ｉ２の第１〜第Ｎ電流源Ｉ１ｂ〜ＩＮｂは、それぞれに対応する第１スイッチ群ＳＷ１の第１〜第ＮスイッチＳ１ａ〜ＳＮａ及び第２スイッチ群ＳＷ２の第１〜第ＮスイッチＳ１ｂ〜ＳＮｂのスイッチングにより該当する電流をインバータに供給することができる。
【００４３】
即ち、周波数生成制御部１１１は、周波数生成部１１２のインバータへの電流供給を制御することができ、これにより、周波数生成部１１２のインバータから出力される信号の周波数が変更されることができる。この際、周波数生成部１１２のインバータは、Ｐ  ＭＯＳ  ＦＥＴとＮ  ＭＯＳ  ＦＥＴが直列連結された構造を有することができる。
【００４４】
図４は本発明のモータ駆動装置の周波数設定グラフである。
【００４５】
図４を参照すると、周波数生成制御部１１１によって電流生成部１１３の電流生成が制御され、これにより、周波数生成部１１２のインバータに流れる電流が制御されて周波数が設定されることができる。
【００４６】
即ち、第１スイッチ群ＳＷ１の第１スイッチＳ１ａ及び第２スイッチ群ＳＷ２の第１スイッチＳ１ｂがターンオンし、第１及び第２スイッチ群ＳＷ１、ＳＷ２の他のスイッチがターンオフすることで第１電流源群Ｉ１の第１電流源Ｉ１ａ及び第２電流源群Ｉ２の第１電流源Ｉ１ｂが該当する電流を周波数生成部１１２のインバータに提供することができ、これによりインバータがインバーティング動作を行い、出力される周波数が変更されることができる。
【００４７】
この際、第１電流源群Ｉ１の第１〜第Ｎ電流源Ｉ１ａ〜ＩＮａ及び第２電流源群Ｉ２の第１〜第Ｎ電流源Ｉ１ｂ〜ＩＮｂの電流の大きさはそれぞれ同一に設定されてもよく、互いに異なるように設定されてもよい。
【００４８】
即ち、第１電流源群Ｉ１の第１〜第Ｎ電流源Ｉ１ａ〜ＩＮａ及び第２電流源群Ｉ２の第１〜第Ｎ電流源Ｉ１ｂ〜ＩＮｂの電流の大きさが互いに同一に設定される場合、第１スイッチ群ＳＷ１の第１スイッチＳ１ａ及び第２スイッチ群ＳＷ２の第１スイッチＳ１ｂがターンオンする時に比べて（識別符号Ｓ１参照）、第１スイッチ群ＳＷ１の第１及び第２スイッチＳ１ａ、Ｓ２ａ及び第２スイッチ群ＳＷ２の第１及び第２スイッチＳ１ｂ、Ｓ２ｂがターンオンし、第１及び第２スイッチ群ＳＷ１、ＳＷ２の他のスイッチがターンオフして、第１電流源群Ｉ１の第１及び第２電流源Ｉ１ａ、Ｉ２ａ及び第２電流源群Ｉ２の第１及び第２電流源Ｉ１ｂ、Ｉ２ｂが該当する電流を周波数生成部１１２のインバータに提供すると、周波数が２倍速くなる（識別符号Ｓ１＋Ｓ２参照）。
【００４９】
同様に、各スイッチ群の第１〜第３スイッチＳ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ３ａ、Ｓ３ｂがターンオンして各電流源群の第１〜第３電流源Ｉ１ａ、Ｉ１ｂ、Ｉ２ａ、Ｉ２ｂ、Ｉ３ａ、Ｉ３ｂが該当する電流を提供すると、周波数が４倍速くなり（識別符号Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３参照）、各スイッチ群の第１〜第４スイッチＳ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ４ａ、Ｓ４ｂがターンオンして各電流源群の第１〜第４電流源Ｉ１ａ、Ｉ１ｂ、Ｉ２ａ、Ｉ２ｂ、Ｉ３ａ、Ｉ３ｂ、Ｉ４ａ、Ｉ４ｂが該当する電流を提供すると、周波数が８倍速くなることができる（識別符号Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４参照）。
【００５０】
また、第１電流源群Ｉ１の第１〜第Ｎ電流源Ｉ１ａ〜ＩＮａ及び第２電流源群Ｉ２の第１〜第Ｎ電流源Ｉ１ｂ〜ＩＮｂの電流の大きさが互いに異なるように設定される場合、第１スイッチ群ＳＷ１の第１スイッチＳ１ａ及び第２スイッチ群ＳＷ２の第１スイッチＳ１ｂがターンオンする時に比べて、予め設定された単位周波数間隔で、例えば１００Ｈｚ単位で周波数を速くすることができる。
【００５１】
検出部１４０は、該当周波数を有する駆動信号によりモータが動作する逆起電力を検出して駆動信号生成部１２０に伝達することができ、分周部１５０は、周波数信号生成部１１０からの周波数を分周して駆動信号生成部１２０に伝達することができる。これにより、駆動信号生成部１２０は設定される周波数間隔をより精密に調整することができる。
【００５２】
図５は本発明のモータ駆動方法を示すフローチャートである。
【００５３】
図１及び図５を参照すると、まず、周波数信号生成部１１０はモータの初期駆動時に予め設定された周波数を有する周波数信号を分周部１５０に提供し、分周部１５０は周波数信号生成部１１０からの周波数信号の周波数を予め設定された分周比で分周して駆動信号生成部１２０に伝達し、駆動信号生成部１２０は分周された周波数を有する駆動信号を駆動部１３０に提供し、駆動部１３０は提供された駆動信号によりモータを駆動させる（Ｓ１０）。
【００５４】
この際、検出部１４０は、モータ駆動時に発生する逆起電力（ＢＥＭＦ）を検出し、該当するレベルの逆起電力が検出されると、その検出結果を駆動信号生成部１２０に提供して、駆動信号生成部１２０は該当する周波数を有する駆動信号でモータ駆動が行われるように駆動部１３０に駆動信号を提供することができる（Ｓ２０）。
【００５５】
万が一、検出部１４０で該当するレベルの逆起電力が検出されなかった場合には、駆動信号生成部１２０が周波数変更を要請し、周波数信号生成部１１０が次の単位周波数間隔を有する周波数信号を生成して分周部１５０に提供し、分周部１５０は周波数信号生成部１１０からの周波数信号の周波数を予め設定された分周比で分周して駆動信号生成部１２０に伝達し、駆動信号生成部１２０は分周された周波数を有する駆動信号を駆動部１３０に提供し、駆動部１３０は提供された駆動信号によりモータを駆動させ、検出部１４０から所望のレベルの逆起電力を有する検出結果を得るまで周波数変更を繰り返すことができる（Ｓ３０、Ｓ４０）。
【００５６】
例えば、単位周波数を２Ｈｚ単位に設定して、２Ｈｚ、４Ｈｚ、６Ｈｚ、８Ｈｚの周波数を有する駆動信号がモータを駆動させることができ、単位周波数を１０Ｈｚ単位に設定して、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚの周波数を有する駆動信号がモータを駆動させてそのうち所望の逆起電力レベルが検出された周波数を有する駆動信号でモータを初期駆動させることができる。
【００５７】
上述したように、本発明によると、モータの初期駆動時に設定された単位周波数間隔で駆動周波数をスイープ（ｓｗｅｅｐ）して逆起電力（Ｂａｃｋ‐Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  Ｆｏｒｃｅ；ＢＥＭＦ）が発生する最適な駆動周波数でモータを駆動させることができる。
【００５８】
以上で説明した本発明は、上述した実施例及び添付の図面によって限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲によって限定され、本発明の構成が本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様に変更及び改造できるということは、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば容易に分かることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１００  モータ駆動装置
１１０  周波数信号生成部
１１１  周波数生成制御部
１１２  周波数生成部
１１２‐１〜１１２‐Ｎ  第１〜第Ｎインバータ
１１３  電流生成部
１１３ａ  第１電流生成器
１１３ｂ  第２電流生成器
ＳＷ１  第１スイッチ群
ＳＷ２  第２スイッチ群
Ｉ１  第１電流源群
Ｉ２  第２電流源群
１２０  駆動信号生成部
１３０  駆動部
１４０  検出部
１５０  分周部
【図１】
2014117132.tif 000003
【図２】
2014117132.tif 000004
【図３】
2014117132.tif 000005
【図４】
2014117132.tif 000006
【図５】
2014117132.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月24日(2014.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された単位周波数間隔で周波数が設定される周波数信号を提供する周波数信号生成部と、
前記周波数信号生成部からの周波数信号に基づいてモータ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部のモータ駆動信号によりモータを駆動させる駆動部と、を含み、
前記周波数信号生成部は、
前記周波数を前記単位周波数間隔で生成するように制御する周波数生成制御部と、
前記周波数生成制御部の制御に従って電流を生成する電流生成部と、
前記電流生成部の電流生成に応じて該当する周波数を生成する周波数生成部と、を含み、
前記電流生成部は、
複数の電流源を有する第１電流源群と、前記周波数生成制御部の制御に従って前記複数の電流源それぞれの電流伝達経路を提供する複数のスイッチを有する第１スイッチ群と、を有する第１電流生成器と、
複数の電流源を有する第２電流源群と、前記周波数生成制御部の制御に従って前記第２電流源群の複数の電流源それぞれの電流伝達経路を提供する複数のスイッチを有する第２スイッチ群と、を有する第２電流生成器と、を含むモータ駆動装置。
【請求項２】
前記駆動部のモータ駆動により発生する逆起電力（Ｂａｃｋ‐Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  Ｆｏｒｃｅ；ＢＥＭＦ）を検出する検出部をさらに含む、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記周波数信号生成部からの周波数を分周して前記駆動信号生成部に伝達する分周部をさらに含む、請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記周波数生成部は少なくとも一つのインバータを含む、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記周波数生成部は奇数個のインバータを含む、請求項４に記載のモータ駆動装置。