(57)【要約】【課題】ロック状態を早期に検出する。【解決手段】逆起電力検出回路１０は、ファンモータ６の複数のコイルの少なくともひとつの一端に生ずる電圧ＶＵにもとづいて、ファンモータ６が安定して回転するときに周期的にアサートされる検出信号ＢＥＭＦＵを生成する。ロック保護回路６０は、ファンモータのロータのロック状態を検出する。周期検出部６２は、検出信号ＢＥＭＦＵの周期を測定する。同期パルス生成回路６４は、過去において測定された検出信号ＢＥＭＦＵの周期の１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）の長さの周期を有する同期パルスＳ５を生成する。ロック判定部６６は、検出信号ＢＥＭＦＵの各周期において、同期パルスＳ５をカウントし、カウント値Ｓ５がＮより大きな所定のしきい値Ｍ（Ｍは２以上の整数）を超えると、ロックモード判定信号Ｓ６をアサートする。【選択図】図１
2014103786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルを有するセンサレスファンモータの駆動装置であって、
前記ファンモータの前記複数のコイルの少なくともひとつの一端に生ずる電圧を、前記複数のコイルの共通接続ノードに生ずる中点電圧と比較し、比較結果にもとづいて、前記ファンモータが安定して回転するときに周期的にアサートされる検出信号を生成する逆起電力検出回路と、
前記検出信号と同期して、前記複数のコイルの通電状態を指示する駆動制御信号を生成する駆動信号合成回路と、
前記駆動制御信号にもとづいて、前記複数のコイルそれぞれに駆動電圧を印加する駆動回路と、
前記ファンモータのロータのロック状態を検出するロック保護回路と、
を備え、
前記ロック保護回路は、
前記検出信号の周期を測定する周期検出部と、
過去において測定された前記検出信号の周期の１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）の長さの周期を有する同期パルスを生成する同期パルス生成回路と、
前記検出信号の各周期において、前記同期パルスをカウントし、カウント値が前記Ｎより大きな所定のしきい値Ｍ（Ｍは２以上の整数）を超えると、ロックモード判定信号をアサートするロック判定回路と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
Ｍ＝Ｎ＋１であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記検出信号は、ひとつのコイルの一端に生ずる逆起電力を、前記中点電圧と比較した結果得られる信号であることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
Ｎ＝１２であることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記検出信号は、複数のコイルのそれぞれ一端に生ずる逆起電力を、前記中点電圧と比較した結果得られる信号を合成して得られる信号であることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記ロック判定回路は、前記検出信号が所定の判定期間、アサートされないとき、前記ロックモード判定信号をアサートすることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記ロックモード判定信号がアサートされると、前記センサレスファンモータの通電を停止することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項８】
前記センサレスファンモータの目標トルクを指示するトルク指令信号を受け、当該トルク指令信号に応じた値を有する信号をフィルタリングするローパスフィルタをさらに備え、
前記駆動信号合成回路は、前記ローパスフィルタの出力信号にもとづいて、前記駆動制御信号を生成することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項９】
前記駆動回路は、前記ファンモータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記駆動回路は、前記ファンモータをＢＴＬ（Bridged Transless）駆動することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記駆動装置は、前記センサレスファンモータを１８０度通電正弦波駆動することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１２】
ファンモータと、
前記ファンモータを駆動する請求項１から１１のいずれかに記載のモータ駆動装置と、
を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項１３】
複数のコイルを有するセンサレスファンモータの制御方法であって、
前記ファンモータの前記複数のコイルの少なくともひとつの一端に生ずる電圧を、前記複数のコイルの共通接続ノードに生ずる中点電圧と比較し、比較結果にもとづいて、前記ファンモータが安定して回転するときに、周期的にアサートされる検出信号を生成するステップと、
前記検出信号の周期を測定するステップと、
過去において測定された前記検出信号の周期の１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）の長さの周期を有する周期信号を生成するステップと、
前記検出信号の各周期において、前記周期信号をカウントし、カウント値が前記Ｎより大きな所定のしきい値Ｍを超えると、ロックモード判定信号をアサートするステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記ロックモード判定信号がアサートされると、前記センサレスファンモータの駆動を停止するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記センサレスファンモータを１８０度通電正弦波駆動することを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のパーソナルコンピュータやワークステーションの高速化にともない、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ(Digital Signal Processor)などの演算処理用ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）の動作速度は上昇の一途をたどっている。このようなＬＳＩは、その動作速度、すなわちクロック周波数が高くなるにつれて発熱量も大きくなる。ＬＳＩからの発熱は、そのＬＳＩ自体を熱暴走に導いたり、あるいは周囲の回路に対して影響を及ぼすという問題がある。したがって、ＬＳＩの適切な熱冷却はきわめて重要な技術となっている。
【０００３】
ＬＳＩを冷却するための技術の一例として、冷却ファンによる空冷式の冷却方法がある。この方法においては、たとえば、ＬＳＩの表面に対向して冷却ファンを設置し、冷たい空気を冷却ファンによりＬＳＩ表面に吹き付ける。
【０００４】
冷却ファンを駆動するモータにおいて、異物がファンに挟まるなどによりモータがロックした場合、コイルや半導体素子に過大な電流が流れるなどしてデバイスとしての信頼性を損ねるおそれがある。こうした問題に対処するために、モータの停止時にモータコイルへの通電を停止するロック保護回路が用いられる。
【０００５】
ロック保護を適切に行うためには、モータの回転状態を適切に判定する必要がある。ホール素子などのセンサ付きのモータの場合、センサからの出力信号にもとづき、モータが停止しているか、回転しているかを確実に判定することができる（特許文献１）。
【０００６】
一方、センサレスモータの場合、ホール素子からの出力信号を利用できず、代わりの手段、具体的にはモータのコイルに生ずる電圧（逆起電力）にもとづいて、モータのロック状態を判定する必要がある。
【０００７】
本発明はセンサレスモータのロックを検出する技術として、以下のもの（比較技術と称する）を検討した。モータのコイルには、モータの回転に応じた正弦波の逆起電力が発生する。比較技術では、コンパレータによって、モータの少なくともひとつのコイルに生ずる逆起電力をコイルの中点電圧と比較する。モータが安定して回転しているときには、それらが周期的に交差し、コンパレータの出力（逆起電力検出信号ともいう）は周期的に遷移する。反対にモータがロックすると逆起電力は発生せず、したがって逆起電力検出信号が発生しなくなる。したがって、比較技術によれば、逆起電力検出信号を監視することで、逆起電力検出信号がアサートされなくなったことを条件として、モータのロックを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−６４０５号公報
【特許文献２】特開平１０−２３４１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
三相ブラシレスモータの制御方法としては、１２０度通電方式と１８０度通電駆動方式（正弦波駆動）が広く用いられる。１２０度通電方式は、制御が容易である反面、１８０度通電方式と比べて騒音や振動が発生し易い。一方、１８０度通電方式では、１２０度、１５０度通電方式に比べて、静音性及び振動特性に優れ、また効率が高いが、ひとたび同期が外れると制御不能となることから、１２０度通電方式に比べて制御が複雑である。
【００１０】
本発明者らは、上述の比較技術について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。１２０度通電あるいは１５０度通電を行う場合には、モータのロックによりロータが停止すると、逆起電力検出信号が発生しなくなり、比較技術によりモータのロックを確実に検出できる。ところが、１８０度通電正弦波駆動では、モータがロックしていても逆起電力検出信号が発生し続ける場合があり、ロックの検出ができない。
【００１１】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ロック状態を早期に検出可能なモータ駆動回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のある態様は、複数のコイルを有するセンサレスファンモータの駆動装置に関する。駆動装置は、ファンモータの複数のコイルの少なくともひとつの一端に生ずる電圧を、複数のコイルの共通接続ノードに生ずる中点電圧と比較し、比較結果にもとづいて、ファンモータが安定して回転するときに周期的にアサートされる検出信号を生成する逆起電力検出回路と、検出信号にもとづいて、複数のコイルの通電状態を指示する駆動制御信号を生成する駆動信号合成回路と、駆動制御信号にもとづいて、複数のコイルそれぞれに駆動電圧を印加する駆動回路と、ファンモータのロータのロック状態を検出するロック保護回路と、を備える。ロック保護回路は、検出信号の周期を測定する周期検出部と、過去において測定された検出信号の周期の１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）の長さの周期を有する同期パルスを生成する同期パルス生成回路と、検出信号の各周期において、同期パルスをカウントし、カウント値がＮより大きな所定のしきい値Ｍ（Ｍは２以上の整数）を超えると、ロックモード判定信号をアサートするロック判定回路と、を備える。
【００１３】
１８０度通電正弦波駆動をはじめとする特定の駆動方式では、モータのロックによって同期が外れたときに（本明細書において脱調と称する）、ロータが回転していないにもかかわらず、検出信号が検出され続ける。この態様によれば、現在の検出信号の周期が、過去において測定された検出信号の周期のＭ／Ｎ倍に達すると、それを脱調の兆候とみなし、モータのロック状態を短時間で検出することができる。
【００１４】
Ｍ＝Ｎ＋１であってもよい。この場合、現在の検出信号の周期が、過去において測定された検出信号の周期の（Ｎ＋１）／Ｎ倍に達すると、モータのロック状態を検出でき、そのときの検出遅延は周期Ｔｐの１／Ｎ倍ときわめて高速な検出が可能となる。
【００１５】
検出信号は、ひとつのコイルの一端に生ずる逆起電力を、中点電圧と比較した結果得られる信号であってもよい。
【００１６】
Ｎ＝１２であってもよい。
【００１７】
検出信号は、複数のコイルのそれぞれ一端に生ずる逆起電力を、中点電圧と比較した結果得られる信号を合成して得られる信号であってもよい。
【００１８】
ロック判定回路は、検出信号が所定の判定期間、アサートされないとき、ロックモード判定信号をアサートしてもよい。
【００１９】
ある態様において、駆動装置は、ロックモード判定信号がアサートされると、センサレスファンモータの通電を停止してもよい。
【００２０】
駆動装置は、センサレスファンモータの目標トルクを指示するトルク指令信号を受け、当該トルク指令信号に応じた値を有する信号をフィルタリングするローパスフィルタをさらに備えてもよい。駆動信号合成回路は、ローパスフィルタの出力信号にもとづいて、駆動制御信号を生成してもよい。
トルク指令信号が急激に小さくなると、モータがロックしていなくても、検出信号の周期は、長くなり、モータのロック状態が誤検出されるおそれがある。そこでトルク指令信号をフィルタリングし、トルクの急激な低下を抑制することにより、誤検出を防止できる。
【００２１】
駆動回路は、ファンモータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動してもよい。
【００２２】
駆動回路は、ファンモータをＢＴＬ（Bridged Transless）駆動してもよい。
【００２３】
駆動装置は、センサレスファンモータを１８０度通電正弦波駆動してもよい。
【００２４】
本発明の別の態様は、冷却装置に関する。冷却装置は、ファンモータと、ファンモータを駆動する上述のモータ駆動装置と、を備えてもよい。
【００２５】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によればロック状態を早期に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態に係る冷却装置を備える電子機器の構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、駆動信号合成回路および駆動回路の構成例を示す回路図である。
【図３】図１の駆動装置の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２９】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００３０】
本発明の実施の形態について、パーソナルコンピュータやワークステーションなどの電子計算機に搭載され、ＣＰＵなどを冷却するためのファンモータを駆動させるためのファンモータ駆動装置を例に説明する。
【００３１】
はじめに、図１を参照して実施の形態に係る駆動装置１００全体の構成を説明する。駆動装置１００は、ファンモータ６を有する冷却装置４に搭載され、ファンモータ６を駆動する。図１は、実施の形態に係る冷却装置４を備える電子機器１の構成を示すブロック図である。
【００３２】
電子機器１は、パーソナルコンピュータ、ワークステーションなどの計算機、サーバー、あるいは冷蔵庫やテレビなどの家電製品であり、冷却対象、たとえばＣＰＵ２を備える。冷却装置４は、送風によってＣＰＵ２を冷却する。
【００３３】
冷却装置４は、駆動装置１００およびファンモータ６を備える。ファンモータ６は、冷却対象のＣＰＵ２に近接して配置されている。駆動装置１００は、ファンモータ６のトルク（回転数）を指示するためのトルク指令信号（以下、単に指令信号という）Ｓ１にもとづいてファンモータ６を駆動する。冷却装置４は、モジュール化されて市販、流通される。
【００３４】
ファンモータ６は、３相交流モータであり、スター結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷと、図示しない永久磁石を備える。ファンモータ６の極数は特に限定されず、たとえば４である。
【００３５】
駆動装置１００は、ひとつの半導体基板上に集積化された機能ＩＣ（Integrated Circuit）である。電源端子ＩＣＶＤＤには、電源電圧が供給され、接地端子ＩＣＧＮＤには接地電圧が供給される。
【００３６】
駆動装置１００は、逆起電力（ＢＥＭＦ：Back ElectroMotive Force）検出回路１０、ＰＷＭ制御信号生成回路１２、ローパスフィルタ１３、駆動信号合成回路１４、駆動回路１６、回転数信号生成回路２０、ロック保護回路６０を備える。
【００３７】
駆動装置１００は、１８０度通電（正弦波駆動）により、ファンモータ６を制御する。また、本実施の形態において、駆動装置１００は、ファンモータ６をＰＷＭ駆動するものとする。
【００３８】
ＰＷＭ制御信号生成回路１２は、ファンモータ６の目標トルクに応じたＰＷＭ制御信号Ｓ２を出力する。ＰＷＭ制御信号生成回路１２には、駆動装置１００の外部から、モータの目標トルクに応じてパルス幅変調された指令信号Ｓ１が入力され、それをデジタル値のＰＷＭ制御信号Ｓ２に変換する。あるいはＰＷＭ制御信号生成回路１２は、指令信号Ｓ１として、サーミスタなどを利用して得られる周囲温度Ｔａに応じたアナログ電圧を受け、アナログ電圧に応じたデジタル値のＰＷＭ制御信号Ｓ２を生成してもよい。あるいはＰＷＭ制御信号生成回路１２は、ＣＰＵなどのホストプロセッサから、デューティ比を示すデジタルの指令信号Ｓ１を受け、デジタル信号に応じたＰＷＭ制御信号Ｓ２を生成してもよい。
【００３９】
ローパスフィルタ１３は、指令信号Ｓ１に応じた値を有するＰＷＭ制御信号Ｓ２を平滑化し、駆動信号合成回路１４に出力する。ローパスフィルタ１３はたとえばデジタルの積分器で構成できる。指令信号Ｓ１あるいはそれに応じたＰＷＭ制御信号Ｓ２がアナログ電圧である場合、ローパスフィルタ１３は、アナログ電圧を平滑化してもよい。
【００４０】
ＢＥＭＦ検出回路１０は、スター結線されるＵ、Ｖ、Ｗ相のコイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷそれぞれの一端に生ずる逆起電力ＶＵ、ＶＶ、ＶＷを、３つのコイルの共通接続ノードＮ１に生ずる中点電圧ＶＣＯＭと比較し、周期的にアサートされる回転検出信号Ｓ３を生成する。
【００４１】
ＢＥＭＦ検出回路１０は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相ごとに設けられたコンパレータＣＭＰＵ〜ＣＭＰＷを備える。各コンパレータＣＭＰＵ〜ＣＭＰＷは、対応する相のコイルＬＵ〜ＬＷの一端に生ずるコイル電圧（逆起電力）ＶＵ、ＶＶ、ＶＷを、中点電圧ＶＣＯＭと比較し、対応する相の逆起電力が中点電圧ＶＣＯＭとクロスするたびにアサートされる検出信号ＢＥＭＦＵ〜ＢＥＭＦＷを生成する。複数の検出信号ＢＥＭＦＵ〜ＢＥＭＦＷはそれぞれ、ファンモータ６が安定的に回転するとき、ロータの回転と同期して周期的にアサートされる。より具体的には、検出信号ＢＥＭＦＵ〜ＢＥＭＦＷはそれぞれ、電気角３６０度の周期で、かつ互いに１２０度ずつシフトした位相で順にアサートされる。
【００４２】
ＢＥＭＦ合成回路１１は、各相のコンパレータＣＭＰＵ〜ＣＭＰＷから出力される検出信号ＢＥＭＦＵ〜ＢＥＭＦＷを論理合成することにより、回転検出信号Ｓ３を生成する。回転検出信号Ｓ３は、ファンモータ６が所定の電気角６０度回転する度にアサートされる。なお、ＢＥＭＦ検出回路１０の構成は図１のそれには限定されず、たとえばコンパレータＣＭＰＵのみでＢＥＭＦ検出回路１０を構成してもよい。この場合、回転検出信号Ｓ３は、検出信号ＢＥＭＦＵとなる。
【００４３】
駆動信号合成回路１４は、回転検出信号Ｓ３およびＰＷＭ制御信号Ｓ２を受け、それらを合成して、各相のコイルＬＵ〜ＬＷに、正弦波のコイル電流が流れるように、駆動制御信号Ｓ４を生成する。具体的には、駆動信号合成回路１４は、過去の回転検出信号Ｓ３にもとづいて、現在のファンモータ６のロータの位相（位置）を予測し、予測された位相に応じて、各相のコイルＬＵ〜ＬＷに印加すべき駆動電圧ＶＵ〜ＶＷを指示するデジタル値の駆動制御信号Ｓ４を生成する。
【００４４】
駆動回路１６は、駆動制御信号Ｓ４に応じて、コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷそれぞれの一端に、駆動電圧ＶＵ〜ＶＷを印加する。駆動回路１６は、ファンモータ６をＰＷＭ駆動する。なお後述するように、駆動回路１６はファンモータ６をＢＴＬ駆動してもよい。
【００４５】
図２（ａ）、（ｂ）は、駆動信号合成回路１４および駆動回路１６の構成例を示す回路図である。図２（ａ）の駆動装置１００は、ファンモータ６をＰＷＭ駆動する。
【００４６】
駆動信号合成回路１４は、同期制御部３０、乗算器３２を有する。同期制御部３０は、回転検出信号Ｓ３をトリガーとして、Ｕ、Ｖ、Ｗ相それぞれに対して、１２０度の位相差を有する波形データＳ７Ｕ〜Ｓ７Ｗを読み出す。
【００４７】
同期制御部３０は、周期検出部５０、波形読出部５２、波形メモリ５４を含む。波形メモリ５６は、振幅が正規化された正弦波の波形データを保持する。正弦波の波形データは、完全な正弦波である必要はなく、擬似的な正弦波、たとえば台形波であってもよい。
【００４８】
周期検出部５０は、回転検出信号Ｓ３の周期を測定し、その値を保持する。波形読出部５２は、前回測定された回転検出信号Ｓ３の周期が、所定の電気角と対応するように、波形メモリ５４から波形データを読み出す。たとえば回転検出信号Ｓ３が、検出信号ＢＥＭＦＵである場合、測定された周期が電気角３６０度、つまり波形データの１周期となるように、波形データを読み出す。
【００４９】
そして乗算器３２Ｕ〜３２Ｗは、読み出された波形データＳ７Ｕ〜Ｓ７Ｗを、トルクの指令信号Ｓ１に応じたＰＷＭ制御信号Ｓ２’と乗算し、駆動制御信号Ｓ４Ｕ〜Ｓ４Ｗを生成する。
【００５０】
駆動回路１６は、パルス幅変調器３４、ドライバ３６、ブリッジ出力段３８を備える。パルス幅変調器３４は、駆動制御信号Ｓ４Ｕ〜Ｓ４Ｗそれぞれをパルス幅変調する。インバータ型のブリッジ出力段３８Ｕ〜３８Ｗおよびドライバ３６Ｕ〜３６Ｗは、相ごとに設けられる。ドライバ３６Ｕ〜３６Ｗは、パルス幅変調器３４により生成されたＰＷＭ信号Ｓ８Ｕ〜Ｓ８Ｗによって、対応するブリッジ出力段３８Ｕ〜３８Ｗをスイッチングする。
【００５１】
図２（ｂ）の駆動装置１００は、ファンモータ６をＢＴＬ駆動する。駆動信号合成回路１４は、波形読出部３０を有し、回転検出信号Ｓ３と同期して、Ｕ、Ｖ、Ｗ相それぞれに対して、波形データＳ７Ｕ〜Ｓ７Ｗを１２０度の位相差で周期的に読み出す。ＰＷＭ信号生成部３９は、ＰＷＭ制御信号Ｓ２’の値に応じたデューティ比を有する、所定の周波数のＰＷＭ信号Ｓ９を生成する。
【００５２】
Ｄ／Ａコンバータ４０Ｕ〜４０Ｗ、アンプ４２Ｕ〜４２Ｗは、相ごとに設けられる。Ｄ／Ａコンバータ４０Ｕ〜４０Ｗは、対応する波形データＳ７Ｕ〜Ｓ７ＷをＤ／Ａ変換する。アンプ４０Ｕ〜４０Ｗは、対応するＤ／Ａコンバータ４０Ｕ〜４０Ｗの出力Ｓ１０Ｕ〜Ｓ１０Ｗに応じた駆動電圧ＶＵ〜ＶＷを、対応するコイルＬＵ〜ＬＷの一端に印加する。アンプ４０Ｕ〜４０Ｗから出力される駆動電圧ＶＵ〜ＶＷは、Ｄ／Ａコンバータ４０Ｕ〜４０Ｗの出力Ｓ１０Ｕ〜Ｓ１０Ｗを包絡線として、ＰＷＭ信号Ｓ９に応じてスイッチングした信号である。
【００５３】
なお、駆動信号合成回路１４および駆動回路１６の構成は特に限定されず、公知の、あるいは将来利用可能な回路を利用すればよい。
【００５４】
図１に戻る。回転数信号生成回路２０は、回転検出信号Ｓ３にもとづき、ファンモータ６の機械角（モータ角）１８０度ごとに、すなわちファンモータ６の１／２回転ごとに遷移する回転数信号ＦＧを生成し、ＦＧ端子から出力する。
【００５５】
ロック保護回路６０は、ファンモータ６に異物が挟まるなどして、ロックしている状態を検出し、ロック状態を検出すると所定の保護処理を実行する。たとえばロック保護回路６０は、ロック状態を検出すると、駆動信号合成回路１４もしくは駆動回路１６、あるいは入力信号Ｓ１を生成する外部のＤＳＰに通知する。ロック状態検出の通知を受けたユニットは、ファンモータ６に対する通電を所定時間停止するように動作する。
【００５６】
ロック保護回路６０は、周期検出部６２、同期パルス生成部６４、ロック判定部６６を備える。周期検出部６２は、ファンモータ６が安定して回転するときに、ロータが所定の電気角、回転する度にアサートされることが期待される検出信号を受ける。本実施の形態において周期検出部６２が受ける検出信号は、電気角３６０度ごとにアサートされるＵ相の検出信号ＢＥＭＦＵであるが、本発明はそれには限定されず、Ｖ相、Ｗ相の検出信号ＢＥＭＦＶ、ＢＥＭＦＷであってもよい。あるいは、周期検出部６２が受ける検出信号Ｓ３は、検出信号ＢＥＭＦＵ〜ＢＥＭＦＷを論理合成して得られる回転検出信号Ｓ３であってもよい。
【００５７】
周期検出部６２は、検出信号ＢＥＭＦＵの周期Ｔｐをサイクルごとに測定する。同期パルス生成部６４は、過去において検出された検出信号の周期Ｔｐの１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）の長さの周期を有する同期パルスＳ５を生成する。
【００５８】
ロック判定部６６は、検出信号ＢＥＭＦＵの各周期において、同期パルスＳ５をカウントし、そのカウント値ＣＮＴがＮより大きな所定のしきい値Ｍ（Ｍは２以上の整数）を超えると、ロックモード判定信号Ｓ６をアサートする。
【００５９】
たとえばＭ＝Ｎ＋１に設定される。本実施の形態では、Ｎ＝１２、Ｍ＝１３であり、同期パルスＳ５は、ファンモータ６のロータが電気角３０度に相当する周期を有する。
【００６０】
また、ロック判定回路６０は、検出信号ＢＥＭＦＵが所定の判定期間、アサートされないとき、ロックモード判定信号Ｓ６をアサートする。
【００６１】
以上が駆動装置１００の構成である。続いてその動作を説明する。図３は、図１の駆動装置１００の動作を示す波形図である。検出信号ＢＥＭＦＵは、ロータが安定的に回転するとき、電気角３６０度ごとにアサートされる。周期検出部６２は、各サイクルの検出信号ＢＥＭＦＵの周期Ｔｐｉ−１、Ｔｐｉ、Ｔｐｉ＋１…を測定する。
【００６２】
同期パルス生成部６４は、あるｉ番目のサイクルの間、過去において測定された、より具体的には、ひとつ前（ｉ−１）のサイクルにおいて測定された検出信号ＢＥＭＦＵの周期Ｔｐｉ−１の１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）の長さの周期Ｔｑを有する同期パルスＳ５を生成する。
Ｔｑｉ＝Ｔｐｉ−１／Ｎ
【００６３】
Ｎ＝１２とするとき、ロータが安定的に回転するときに、同期パルスＳ５の周期は、電気角３０度に相当する。
【００６４】
ロータが安定的回転しているとき、Ｔｐｉ−１＝Ｔｐｉ＝Ｔｐｉ＋１＝・・・であることが期待され、したがってサイクルｉの最終的なカウント値ＣＮＴの期待値は、ＮもしくはＮ−１となる。
【００６５】
一方、あるサイクルにおいて、ロータがロック状態となると、同期が外れ、脱調状態となり、印加している駆動信号ＶＵ〜ＶＷの位相に対して、ロータの位相が遅れる。つまり、駆動信号ＶＵ〜ＶＷを電気角３６０度にわたり印加したにもかかわらず、次の検出信号ＢＥＭＦＵがアサートされない状態が発生する。これは、そのサイクルにおける検出信号ＢＥＭＦＵの周期Ｔｐｉ＋２が、直前の周期Ｔｐｉ＋１に比べて長くなることを意味する。
【００６６】
実施の形態に係る駆動装置１００によれば、あるサイクルにおける最終的なカウント値ＣＮＴが、しきい値Ｍ（＝Ｎ＋１）に達したことを検出すると、ロックモード判定信号Ｓ６をアサートし、ロック状態と判定する。図３の波形図では、第ｉ＋２サイクルにおいて、カウント値ＣＮＴがしきい値Ｍ＝１３を超え、ロックモード判定信号Ｓ６がアサートされる。
【００６７】
Ｎ＝１２、Ｍ＝１３の場合、ロック保護回路６０は、駆動電圧ＶＵ〜ＶＷの位相に対して、ロータ位相の検出角が３０度以上遅延すると、それをロック状態として判定することができる。なお実際には、ロータは停止しているため、ロータ位相の検出角は、実際のロータの回転角ではないことに注意されたい。
【００６８】
このように、駆動装置１００によれば、サイクルごとに検出信号ＢＥＭＦＵの周期Ｔｐを測定し、現在の検出信号ＢＥＭＦＵの周期Ｔｐｉが、過去において測定された検出信号ＢＥＭＦＵの周期Ｔｐｉ−１のＭ／Ｎ倍に達すると、それを脱調の兆候とみなし、モータのロック状態を短時間で検出することができる。
【００６９】
また、トルク指令信号が急激に小さくなると、モータがロックしていなくても、検出信号の周期は、長くなり、モータのロック状態が誤検出されるおそれがある。実施の形態に係る駆動装置１００によれば、トルク指令信号Ｓ２をフィルタリングし、トルクの急激な低下を抑制することにより、誤検出を防止できる。
【００７０】
また、ロック判定回路６０は、検出信号ＢＥＭＦＵが所定の判定期間、アサートされない場合にも、ロックモード判定信号Ｓ６をアサートする。これにより、モータのロックによって、検出信号ＢＥＭＦＵが発生しなくなる状況においても、ロック状態を検出できる。
【００７１】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００７２】
実施の形態では、Ｍ＝Ｎ＋１の場合を説明したが、ＭはＮ＋２あるいはそれより大きくてもよい。
【００７３】
実施の形態では、１８０度通電正弦波駆動において、ロックを検出する場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。１８０度通電正弦波駆動以外においても、モータがロック状態となっても、逆起電力検出信号が周期的に発生し続ける駆動方式は存在しうる。本発明はそのような駆動方式にも適用できる。
【００７４】
実施の形態では三相のモータについて説明したが、モータの相数は特に限定されない。
【００７５】
実施の形態において、冷却装置４を電子機器に搭載してＣＰＵを冷却する場合について説明したが、本発明の用途はこれには限定されず、発熱体を冷却するさまざまなアプリケーションに用いることができる。
【００７６】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００７７】
１００…駆動装置、１…電子機器、２…ＣＰＵ、４…冷却装置、６…ファンモータ、１０…ＢＥＭＦ検出回路、１１…ＢＥＭＦ合成回路、１２…ＰＷＭ制御信号生成回路、１３…ローパスフィルタ、１４…駆動信号合成回路、１６…駆動回路、２０…回転数信号生成回路、３０…波形読出部、３２…乗算器、３４…パルス変調器、３６…ドライバ、３８…ブリッジ出力段、４０…Ｄ／Ａコンバータ、４２…アンプ、５０…周期検出部、５２…カウンタ、５４…波形メモリ、６０…ロック保護回路、６２…周期検出部、６４…パルス信号生成部、６６…ロック判定部、ＦＧ…回転数信号、Ｓ１…指令信号、Ｓ２…ＰＷＭ制御信号、Ｓ３…回転検出信号、Ｓ４…駆動制御信号、Ｓ５…同期パルス、Ｓ６…ロックモード判定信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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