(57)【要約】【課題】  別途センサを設けることなく安定して回転制御が可能なブラシレスモータの制御装置及び制御方法を提供する。【解決手段】  ブラシレスモータ１の制御装置１０は、誘起電圧信号のデジタル信号が入力されるマスク処理部２２と、通電タイミング生成処理部２３とを有し、さらに進角補正を行うためのパルス幅検出部２４及び進角補正部２５を有している。パルス幅検出部２４は、スパイク電圧のパルス幅を計測し、このパルス幅の長さに応じて進角補正部２５が進角の補正値を演算する。通電タイミング生成処理部２３は、マスク処理部２２で生成した位置検出信号のエッジ間隔から補正値を減算した値を１／２倍した値を進角とする。【選択図】    図１
2006288145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を有する回転子に回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線に通電して回転磁界を得ると共に、前記回転子の回転によって、通電していない前記固定子巻線に生じる誘起電圧の変化と基準となる電圧とを比較することによって得られる位置検出信号に基づいて、前記固定子巻線への通電を順次切り替えるように構成したブラシレスモータの制御装置において、
前記固定子巻線への通電を切り替えた直後に、その前記固定子巻線に生じる誘起電圧のパルス幅に応じて、前記固定子巻線の通電を切り替えるタイミングを変更するタイミング変更手段を有することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
【請求項２】
前記固定子巻線の通電を切り替えるタイミングを、フライホイール電流に起因して発生するスパイク電圧のパルス幅の１／２だけ進角させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置と、前記ブラシレスモータとを備えることを特徴とするモータシステム。
【請求項４】
永久磁石を有する回転子に回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線に通電して回転磁界を得ると共に、前記回転子の回転によって、通電していない前記固定子巻線に生じる誘起電圧の変化と基準となる電圧とを比較することによって得られる位置検出信号に基づいて、前記固定子巻線への通電を順次切り替えるブラシレスモータの制御方法において、
前記固定子巻線に対する通電切り替えの間隔と、前記固定子巻線の通電を切り替えた直後に前記固定子巻線に生じる誘起電圧のパルス幅との差分に応じて、前記固定子巻線の通電を切り替えるタイミングを変更することを特徴とするブラシレスモータの制御方法。
【請求項５】
前記固定子巻線の通電を切り替える間隔を計測する際に、前記固定子巻線の通電を切り替えた直後に前記固定子巻線に生じる誘起電圧のパルス幅に相当する期間だけ計測を停止することで、前記差分を取得することを特徴とする請求項４に記載のブラシレスモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータの制御装置及び制御方法並びにモータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータの制御装置は、コイル状に巻き回された固定子巻線への通電を切り替えながら回転制御を行うもので、通電の切り替えのタイミングは、回転子の磁極位置を検出することで決定されている。従来のブラシレスモータの制御装置では、システム全体の小型化などの観点から、位置検出用のセンサを別途設けずに回転子の回転によって固定子巻線に生じる誘起電圧を取得し、回転子の回転位置を検出することが知られている。具体的には、固定子巻線の中性点の電圧と、固定子巻線の誘起電圧とをコンパレータで比較し、コンパレータの出力信号の変化時間を測定し、この変化時間に基づいて固定子巻線への通電切り替えタイミングが決定されていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６４−８８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、固定子巻線はコイル状に巻き回されているため、通電を切り替えて電流がオフになったときには、コイルに蓄えられたエネルギがゼロになるまでフライホイール電流が流れ、これに起因するスパイク状の電圧（スパイク電圧）が発生する。このスパイク電圧のパルス幅は、固定子巻線に通電される電流が増加するにつれて増加するので、負荷条件によっては誘起電圧と中性点の電圧との交点がスパイク電圧によって隠れてしまうことがあった。このような場合には、位置検出ができなくなり、ブラシレスモータが脱調に至るという問題があった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ブラシレスモータにおいて、別途センサを設けることなく安定して回転制御を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、永久磁石を有する回転子に回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線に通電して回転磁界を得ると共に、前記回転子の回転によって、通電していない前記固定子巻線に生じる誘起電圧の変化と基準となる電圧とを比較することによって得られる位置検出信号に基づいて、前記固定子巻線への通電を順次切り替えるように構成したブラシレスモータの制御装置において、前記固定子巻線への通電を切り替えた直後に、その前記固定子巻線に生じる誘起電圧のパルス幅に応じて、前記固定子巻線の通電を切り替えるタイミングを変更するタイミング変更手段を有することを特徴とするブラシレスモータの制御装置とした。
このブラシレスモータの制御装置では、通電切り替え直後に生じる誘起電圧のパルス幅に応じて位置検出信号の進角補正を行って通電切り替えのタイミングを制御する。通電切り替え直後に生じる誘起電圧のパルス幅が大きくなった場合には、パルス幅に応じて通電タイミングを早め、基準となる電圧が通電切り替え直後に生じる誘起電圧のパルスに隠れて検出できなくなることを防止する。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のブラシレスモータの制御装置において、前記固定子巻線の通電を切り替えるタイミングを、フライホイール電流に起因して発生するスパイク電圧のパルス幅の１／２だけ進角させるように構成したことを特徴とする。
このブラシレスモータの制御装置では、通電切り替え直後に生じる誘起電圧としてスパイク電圧のパルス幅に着目して進角補正を行う。具体的には、スパイク電圧のパルス幅の１／２だけ進角させることによって、スパイク電圧のパルス幅が大きくなった場合に、通電タイミングを早めて、基準となる電圧がスパイク電圧に隠れて検出できなくなることを防止する。
【０００６】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置と、前記ブラシレスモータとを備えることを特徴とするモータシステムとした。
このモータシステムでは、制御装置で生成した位置検出信号に基づいて、ブラシレスモータの各固定子巻線への通電が切り替えられ、回転子の回転制御が行われる。
【０００７】
請求項４に係る発明は、永久磁石を有する回転子に回転磁界を与えるように配置された複数の固定子巻線に通電して回転磁界を得ると共に、前記回転子の回転によって、通電していない前記固定子巻線に生じる誘起電圧の変化と基準となる電圧とを比較することによって得られる位置検出信号に基づいて、前記固定子巻線への通電を順次切り替えるブラシレスモータの制御方法において、前記固定子巻線に対する通電切り替えの間隔と、前記固定子巻線の通電を切り替えた直後に前記固定子巻線に生じる誘起電圧のパルス幅との差分に応じて、前記固定子巻線の通電を切り替えるタイミングを変更することを特徴とするブラシレスモータの制御方法とした。
このブラシレスモータの制御方法では、通電切り替えを行う間隔と、通電を切り替えた直後に発生する誘起電圧のパルス幅との差分を取得し、この差分の大きさに応じて通電切り替えのタイミングを進角させる。
【０００８】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のブラシレスモータの制御方法において、前記固定子巻線の通電を切り替える間隔を計測する際に、前記固定子巻線の通電を切り替えた直後に前記固定子巻線に生じる誘起電圧のパルス幅に相当する期間だけ計測を停止することで、前記差分を取得することを特徴とする。
このブラシレスモータの制御方法では、差分を取得するにあたり、通電切り替え直後の誘起電圧のパルス幅に相当する期間だけタイマなどを停止させることで、減算を行うことなく差分を得る。そして、このようにして取得した差分の大きさに応じて通電切り替えのタイミングを進角させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、通電切り替え直後に発生する誘起電圧のパルス幅に応じて進角補正を行うようにしたので、通電切り替え直後の誘起電圧のパルス幅がブラシレスモータの負荷の増加によって大きくなった場合には、それに応じて通電切り替えのタイミングが進角補正されるので基準となる電圧と誘起電圧との比較が可能になる。したがって、負荷変動が発生しても回転子の位置を検出する信号が確実に得られるので、ブラシレスモータの脱調耐性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１にブラシレスモータを含むモータシステムの概略構成を示す。このモータシステムは、ブラシレスモータ１と、ブラシレスモータ１の駆動装置２とを備え、駆動装置２を介して電源３から通電制御が行われるように構成されている。
図２に示すように、ブラシレスモータ１は、固定子５と、回転子６とを主な構成要素とする。固定子には、３本の固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗが巻き回されており、これら固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗによって形成されるコイルは、いわゆるスター結線になっている。回転子６は、回転軸と、回転軸の周方向に沿って複数の磁極（Ｎ極及びＳ極）が配置される永久磁石とから構成されている。なお、ブラシレスモータ１は、インナーロータ型であっても良いし、アウターロータ型であっても良い。
【００１１】
図１に示すように、このようなブラシレスモータ１の各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗは、ブラシレスモータ１から引き出されて駆動装置２に接続されている。駆動装置２は、駆動信号の入力によって所定の処理を行う制御装置１０を有し、制御装置１０の出力は、プリドライバ１１を介して３相インバータ１２に接続されている。３相インバータ１２は、電源３に接続されており、制御装置１０の出力に応じて固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに通電するように構成されている。また、３相インバータ１２からブラシレスモータ１への通電によって各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに現れる誘起電圧のアナログ波形は、分圧回路１３で降圧された後に誘起電圧Ｉ／Ｆ（インターフェイス）回路１４に入力されるようになっている。誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４は、各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗのそれぞれの電圧（誘起電圧）から、スター結線の中性点の電位を基準電圧（等価中性点電圧）として生成すると共に、各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの誘起電圧の波形と、等価中性点電圧とがそれぞれのコンパレータに入力されデジタル信号が生成されるように構成されている。そして、各コンパレータの出力は、制御装置１０に接続されている。
【００１２】
ここで、制御装置１０は、駆動信号が入力される始動処理部２１と、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４に接続されるマスク処理部２２と、マスク処理部２２から所定のデータを受け取る通電タイミング生成処理部２３及びパルス幅検出部２４と、パルス幅検出部２４に続いて処理を行う進角補正部２５とに機能分割することができる。通電タイミング生成処理部２３には、マスク処理部２２の他に、始動処理部２１及び進角補正部２５からもデータが入力されるようになっており、通電タイミング生成処理部２３の出力は、プリドライバ１１に接続されている。なお、このような、制御装置１０は、例えば、シングルチップマイコンなどによって実現される。
【００１３】
マスク処理部２２は、固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの誘起電圧の信号変化を検出するエッジ検出手段３０と、固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの誘起電圧の状態を電圧レベルの高低によって検出する状態検出手段３１と、エッジ検出手段３０及び状態検出手段３１の検出結果に基づいてマスク信号を生成するマスク信号生成手段３２とに機能分割することができる。これら各手段の作用は後に説明する。
【００１４】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
まず、図２を主に参照して、駆動装置２からブラシレスモータ１に通電する通電パターンと、ブラシレスモータ１の固定子５及び回転子６の誘起状態との関係について説明する。なお、図２には、インナーロータ型のブラシレスモータで、１２０°通電矩形波駆動を行う場合が図示されている。
【００１５】
図２に示すように、通電パターンは、３つの固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの組み合わせで６パターン（＃１〜＃６）ある。通電パターン＃１では、固定子巻線Ｗから固定子巻線Ｖに通電されており、通電パターン＃１に切り替えたときの固定子５と回転子６はパターン［Ａ］に示すような誘起状態になる。ここで、パターン［Ｂ］は、通電パターン＃１を持続させたときに、回転子６にトルクが発生してパターン［Ａ］の位置からＣＣＷ方向に電気角３０°回転した状態を示している。このとき、物理的には、固定子巻線Ｗ（開放相）の中心と、回転子６のＳ極の中心とが対向した状態となる。電気的には、等価中性点電圧と誘起電圧とが交差した状態となる。そして、このような状態を回転子６の回転位置を検出するタイミングとする。さらに、パターン［Ｃ］は、パターン［Ｂ］から回転子６が電気角３０°回転した状態である。このパターン［Ｃ］は、通電パターンが＃２に切り替わった瞬間を示すので、回転子６の回転位置を検出したタイミングから電気角で３０°だけ回転子６が回転したタイミングで通電パターンを切り替えれば、固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗにより形成される回転磁界によって回転子６を回転させることができる。このような通電パターン＃１〜＃６を順番に切り替えると、誘起状態がパターン［Ａ］〜［Ｌ］に順番に移行しながら回転子６が固定子５に対して回転する。そして、パターン［Ｂ］、［Ｄ］、［Ｆ］、［Ｈ］、［Ｊ］、［Ｌ］は、すべて回転子６の回転位置を検出するタイミングを示し、このときに発生するトルクが最大トルクとなる。
【００１６】
ここで、ブラシレスモータ１の始動時の処理について説明する。位置検出センサを有しないブラシレスモータ１では、始動時の回転子６の位置を特定することができないので、始動処理部２１が所定の通電パターンを一定時間出力するように通電タイミング生成処理部２３を制御する（イニシャル動作）。これによって、回転子６は、その通電パターンに合わせた位置にロックされ、回転子６の初期位置が確定する。例えば、イニシャル動作として通電パターン＃５を実行した場合には、パターン［Ｍ］に示す位置に回転子６がロックされ、これによって初期位置が確定する。このときの持続時間は、ブラシレスモータ１の体格や、イナーシャ負荷に応じて予め設定された値が用いられる。そして、その後に現在の通電パターンから１つとばした通電パターンを実施する（スキップ通電）。前記の例では、通電パターン＃５の次は、通常であれば通電パターン＃６であるのに対して、スキップ通電では通電パターン＃１を実施する。通電パターン＃６をとばすのは、パターン[Ｍ]のロック位置では最大トルクが得られるパターン［Ｊ］の位置を既に通過しているので、このままパターン＃６を実行しても、位置情報となる最大トルク時の誘起電圧が取得できないからである。したがって、パターン＃１を実行することで、パターン［Ｍ］からパターン［Ａ］に移行させ、パターン［Ｌ］からパターン［Ａ］ に移行したときと同じトルクを発生させる。このように回転子６を回転させることで発生する誘起電圧が一定のレベルに達して位置情報が得られた場合には、このまま通常運転に移行してフィードバック制御を行う。これに対して、誘起電圧が一定のレベルに達しない場合には、位置情報が得られないので、この通電パターン＃１でイニシャル動作を実施した後に、通電パターン＃３でスキップ通電を実施し、以降、通常運転が可能になるまで同様の処理を繰り返す。
【００１７】
次に、通常運転時の通電制御について図１、図３及び図４を主に参照して説明する。
図３は、横軸に電気角をとり、縦軸は上側から各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗへの通電状態と、各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの実際の誘起電圧波形Ｕｖ、Ｖｖ、Ｗｖ（アナログ信号）と、各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの誘起電圧信号Ｕｄ，Ｖｄ，Ｗｄ（デジタル信号）とが図示されている。最上段の各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗへの通電状態は、上段で「＋」が付加されている固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗが高電位側で、下段で「−」が付加されている固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗが低電位側であることを示している。つまり、電気角０°から６０°までの間の「Ｗ＋」「Ｖ−」は、固定子巻線Ｗから固定子巻線Ｖに通電することを示す（図２における通電パターン＃１と同等）。また、誘起電圧波形Ｕｖ、Ｖｖ、Ｗｖには、等価中性点電圧を仮想線で重ねて図示している。さらに、例えば、誘起電圧波形Ｕｖにおいて、電気角０°で立ち上がるパルスや、電気角１８０°で立ち下がるパルスがスパイク電圧であり、これらスパイク電圧がこの実施の形態において除去対象となる信号である。
【００１８】
各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの誘起電圧波形Ｕｖ、Ｖｖ、Ｗｖは、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４（図１参照）に入力され、これらの電圧値から等価中性点電圧が得られる。この等価中性点電圧と誘起電圧波形Ｕｖとをコンパレータに入力すると、誘起電圧信号Ｕｄが得られる。同様にして、アナログ信号の誘起電圧波形Ｖｖ，Ｗｖと、等価中性点電圧とから、デジタル信号の誘起電圧信号Ｖｄ，Ｗｄが得られる。これら、誘起電圧信号Ｕｄ，Ｖｖ，Ｗｖは、制御装置１０のマスク処理部２２に入力され、マスク信号が生成される。
【００１９】
図４にマスク信号の生成過程及び位置検出信号の生成過程を模式的に示す。なお、図４は、横軸に電気角をとり、縦軸は上側から各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの誘起電圧信号Ｕｄ，Ｖｄ，Ｗｄと、固定子巻線Ｕ用のマスク信号Ｕｍ、固定子巻線Ｖ用のマスク信号Ｖｍ、固定子巻線Ｗ用のマスク信号Ｗｍと、マスク後の各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの位置検出信号Ｕｓ、Ｖｓ、Ｗｓと、電気角３０°位相シフト後の位置検出信号Ｕｓｓ、Ｖｓｓ、Ｗｓｓとが順番に図示されている。
【００２０】
制御装置１０のマスク処理部２２は、３つの誘起電圧信号Ｕｄ，Ｖｄ，Ｗｄが入力されたら、エッジ検出手段３０で各誘起電圧信号Ｕｄ，Ｖｄ，Ｗｄの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジを検出する。これと同時に状態検出手段３１で各誘起電圧信号Ｕｄ，Ｖｄ，Ｗｄのそれぞれの電圧レベルを検出する。エッジ検出手段３０及び状態検出手段３１における検出結果は、マスク信号生成手段３２に入力される。マスク信号生成手段３２は、メモリに予め登録されているマスク信号生成条件を参照しながらマスク信号を生成する。ここで、マスク信号生成条件の具体例について、表１にまとめて示す。
【００２１】
【表１】
2006288145.tif 000003
【００２２】
なお、表１中で条件Ｃ１〜Ｃ６は、マスク信号生成条件を示し、例えば、条件Ｃ１では、誘起電圧信号Ｗｄが立ち上がりエッジ（↑）で、誘起電圧信号ＵｄがＨ（High）、かつ誘起電圧信号ＶｄがＬ（Low）レベルの場合には、固定子巻線Ｗ用のマスク信号ＷｍをＬレベルからＨレベルに変更し、マスク信号ＵｍはＬレベルを維持する。さらに、マスク信号ＷｍはＨレベルからＬレベルに変更する。ここで、表１中で「＊」はそのレベルを維持することを示す。同様に、条件Ｃ２は、誘起電圧信号Ｗｄが立ち下がりエッジ（↓）の場合の条件を示している。
【００２３】
マスク処理部２２の処理の具体例を以下に示す。図４において電気角が０°から増加すると、最初に誘起電圧信号ＵｄでＨレベルからＬレベルに急峻に立ち下がるエッジがエッジ検出手段２５によって検出され、誘起電圧信号Ｕｄの立ち下がりエッジであることを示す信号がマスク信号生成手段２７に出力される。これと同時に、マスク信号生成手段２７には、各誘起電圧信号Ｕｄ，Ｖｄ，Ｗｄの電圧レベルを示す情報が状態検出手段２６から入力される。したがって、マスク信号生成手段２７は、誘起電圧信号Ｕｄを特定の固定子巻線Ｕの誘起電圧としたときの残りの２つの固定子巻線Ｖ，Ｗの誘起電圧の電圧レベルを調べる。この場合は、誘起電圧ＶｄはＬレベルで、誘起電圧ＷｄはＨレベルである。この状態は、表１の条件Ｃ６に当てはまるので、固定子巻線Ｗ用のマスク信号ＷｍをＨレベルに設定し、固定子巻線Ｕ用のマスク信号ＵｍをＬレベルに設定する。さらに、固定子巻線Ｖ用のマスク信号Ｖｍは、Ｌレベルを維持する。
【００２４】
次に、電気角３０°では、誘起電圧信号Ｕｄの立ち上がりエッジが検出されるが、誘起電圧信号Ｖｄ、Ｗｄのレベルが条件Ｃ５を満たさないのでマスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍの設定は変化しない。同様に、電気角６０°の誘起電圧信号Ｗの立ち下がりエッジは、条件Ｃ２を満たさないのでマスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍの設定は変化しない。電気角６０°から９０°の間に現れる誘起電圧信号Wの立ち上がりエッジは、条件Ｃ１を満たすのでマスク信号ＶｍをＨに設定し、マスク信号ＷｍをＬレベルに設定する。さらに、マスク信号ＵｍはＬレベルに設定する。これによって、マスク信号Ｗｍは、条件Ｃ６から条件Ｃ１に至るまでの電気角に相当するパルス幅のマスクとなる。
【００２５】
以下同様にして、マスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍが生成される。なお、マスク信号Ｕｍは、条件Ｃ４で立ち上がり、条件Ｃ５で立ち下がるパルスと、条件Ｃ３で立ち上がり、条件Ｃ６で立ち下がるパルスとからなる。マスク信号Ｖｍは、条件Ｃ１で立ち上がり、条件Ｃ４で立ち下がるパルスと、条件Ｃ２で立ち上がり、条件Ｃ３で立ち下がるパルスとからなる。マスク信号Ｗｍは、条件Ｃ６で立ち上がり、条件Ｃ１で立ち下がるパルスと、条件Ｃ５で立ち上がり、条件Ｃ２で立ち下がるパルスとからなる。
【００２６】
そして、マスク信号ＵｍがＨレベルにある間は、誘起電圧波形Ｕｖの変化を無視すると、位置検出信号Ｕｓが得られる。同様に、マスク信号Ｖｍと誘起電圧Ｖｖとから、位置検出信号Ｖｓが得られ、マスク信号Ｗｍと誘起電圧Ｗｖとから、位置検出信号Ｗｓが得られる。これら位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓは、マスク処理部２２から通電タイミング生成処理部２３に出力される。通電タイミング生成処理部２３は、位置検出信号Ｕｓ、Ｖｓ、Ｗｓをそれぞれ電気角３０°だけ位相を進ませて、位置検出信号Ｕｓｓ，Ｖｓｓ，Ｗｓｓを生成する。これら位置検出信号Ｕｓｓ，Ｖｓｓ，Ｗｓｓは、位置検出センサを設けた場合に得られる信号と等価な信号である。そして、通電タイミング生成処理部２３は、位置検出信号Ｕｓｓ，Ｖｓｓ，Ｗｓｓに基づいて各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの通電の切り替えタイミングを制御する。その結果、図２に示すように、ブラシレスモータ１の回転子６が回転する。
【００２７】
さらに、重負荷時の運転や、回転数が増加した状態を図５に示す。図５は、横軸に電気角をとり、縦軸は上側から固定子巻線Ｕ，Ｗの誘起電圧波形Ｕｖ，Ｗｖと、固定子巻線Ｕ，Ｗのマスク後の位置検出信号Ｕｓ，Ｗｓと、進角補正後の位置検出信号Ｕｓｓとが順番に図示されている。なお、図５には、３つの固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの内で、通電切り替えタイミングが連続して発生する２相分のみが主に図示されており、以下の説明においてもこの２相での処理を説明するが、２相の組み合わせはこれに限定されるものではない。また、図５に示す誘起電圧波形Ｕｖ，Ｗｖには、定格の誘起電圧の波形が破線で図示されており、重負荷時の誘起電圧の波形が実線で図示されている。
【００２８】
図５では、スパイク電圧のパルス幅Ｔｐが大きくなり、その立ち下がりエッジが等価中性点と誘起電圧との交点に近付いている。これ以上パルス幅Ｔｐが大きくなって等価中性点と誘起電圧との交点がスパイク電圧に隠れてしまうと、誘起電圧信号Ｕｄ，Ｖｄ，Ｗｄの生成処理が実行できなくなり、位置検出ができなくなる。このように定常運転時よりもスパイク電圧のパルス幅が大きくなる場合には、進角補正をパルス幅検出部２４及び進角補正部２５によって実行し、通電タイミング生成処理部２３で発生させる通電タイミングを変更する。
【００２９】
まず、マスク処理部２２は、前記と同様にして、スパイク電圧をマスクして位置検出信号Ｕｓ，Ｗｓを生成する。マスク処理部２２は、位置検出信号Ｕｓ，Ｗｓを通電タイミング生成処理部２３に受け渡すと共に、誘起電圧信号Ｕｄ，Ｗｄをパルス幅検出部２４に受け渡す。パルス幅検出部２４は、スパイク電圧のパルス幅Ｔｐをカウントし、カウント値を進角補正部２５に受け渡す。進角補正部２５は、このパルス幅Ｔｐを１／２にした値を演算し、進角補正値として通電タイミング生成処理部２３に受け渡す。１／２倍する処理の具体例としては、パルス幅Ｔｐのカウント値を１ビットシフトすることがあげられる。
【００３０】
通電タイミング生成処理部２３では、通電切り替えの間隔として、位置検出信号Ｕｓと位置検出信号Ｗｓのエッジ間隔Ｔｅをカウントし、このエッジ間隔Ｔｅを１／２にした値を演算する。１／２倍する処理の具体例としては、エッジ間隔Ｔｅのカウント値を１ビットシフトすることがあげられる。そして、エッジ間隔の１／２倍値から進角補正値（パルス幅Ｔｐの１／２倍値）を減算し、その演算結果（＝（１／２）×Ｔｅ−（１／２）×Ｔｐ）を位相シフト量θとする。この位相シフト量θだけ各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓを進角させた信号を位置検出信号Ｕｓｓ´，Ｖｓｓ´，Ｗｓｓ´とし、この位置検出信号Ｕｓｓ´，Ｖｓｓ´，Ｗｓｓ´に従って各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗへの通電を切り替える。
【００３１】
このように進角補正を行った結果を図６に示す。図６は、横軸に進角をとり、縦軸には、進角補正後の誘起電圧波形Ｕｖ，Ｗｖ、誘起電圧信号Ｕｄ，Ｗｄとを順番に並べ、さらに、対比のために、進角補正前の位置検出信号Ｕｓｓ，Ｗｓｓと、進角補正後の位置検出信号Ｕｓｓ´とを図示させている。なお、図示しない他の位置検出信号Ｖｓｓ´，Ｗｓｓ´についても同様に進角補正された信号が生成される。
【００３２】
誘起電圧波形Ｕｖ，Ｗｖの全体が進角することで、等価中性点は誘起電圧が略斜めに変化する領域の中央に位置するようになる。したがって、この状態から負荷や速度が増加してスパイク電圧のパルス幅Ｔｐが増大しても等価中性点と誘起電圧との交点が隠れることがないので、位置検出を継続して行うことができる。なお、図６に示すように、波形の進角は、結果的にＴｐ／２、つまりフライホイール電圧が流れるスパイク電圧のパルス幅の半分になっている。
【００３３】
この実施の形態によれば、通電タイミング生成処理部２３、パルス幅検出部２４及び進角補正部２５でタイミング変更手段を構成し、スパイク電圧のパルス幅Ｔｐを用いて位置検出信号の進角補正を行うようにしたので、ブラシレスモータ１の負荷が増加したり、回転数が増加したりしてスパイク電圧のパルス幅Ｔｐが増加した場合でも、等価中性点電圧と誘起電圧波形Ｕｖ，Ｖｖ，Ｗｖとの交点を確実に取得することができる。このため、誘起電圧波形Ｕｖ，Ｖｖ，Ｗｖから作成するマスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍによってスパイク電圧を確実にマスク処理し、位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓを生成することが可能になる。したがって、回転数や、負荷に依らずに位置検出信号Ｕｓｓ´，Ｖｓｓ´，Ｗｓｓ´を確実に生成することが可能になり、ブラシレスモータ１の脱調耐性を向上させることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態は、進角量の演算処理のみが異なり、その他の構成要素や作用は第１の実施の形態と同様である。
図７に示すように、制御装置４０は、始動処理部２１と、マスク処理部２２と、通電タイミング生成処理部２３と、パルス幅検出部２４と、進角演算部４１とに機能分割することができる。進角演算部４１は、マスク処理部２２及びパルス幅検出部２４のそれぞれからデータ入力を受け、進角を演算して通電タイミング生成処理部２３に出力するように構成されている。
【００３５】
この実施の形態の作用について説明する。まず、進角演算部４１は、マスク処理部２２からマスク後の位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓを受け取ると共に、パルス幅検出部２４からスパイク電圧のパルス幅Ｔｐのカウント値を受け取る。そして、位置検出信号Ｕｓ，Ｗｓのエッジ間隔Ｔｅをカウントし、このカウント値からパルス幅Ｔｐを減算した後に、１／２倍する。その結果、第１の実施の形態と同じ位相シフト量θが得られるので、この位相シフト量θを通電タイミング生成処理部２３に出力する。通電タイミング生成処理部２３は、位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓをそれぞれ位相シフト量θだけ進角させて位置検出信号Ｕｓｓ´，Ｖｓｓ´，Ｗｓｓ´を生成し、３相インバータ１２からの通電タイミングを切り替える。
【００３６】
また、進角演算部４１は、エッジ間隔Ｔｅからパルス幅Ｔｐを減算する演算を行う代わりに、エッジ間隔Ｔｅのカウンタ又はタイマをパルス幅Ｔｐだけ停止させても良い。この場合に進角演算部４１は、マスク処理部２２から誘起電圧信号Ｕｄ，Ｖｄ，Ｗｄ及びマスク後の位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓを受け取ると共に、パルス幅検出部２４からスパイク電圧のパルス幅Ｔｐのカウント値を受け取る。そして、エッジ間隔Ｔｅの計測用のカウンタ又はタイマをパルス幅Ｔｐの期間だけ停止させる。この結果として得られたカウント値を１／２倍すると、シフト位相量θが得られる。
【００３７】
さらに、ここでの処理を具体的に説明すると、進角演算部４１は、以下の条件式（１）を満たしている間だけカウンタ又はタイマを停止させる。
（（Ｕｄ＾Ｕｓ）｜（Ｖｄ＾Ｖｓ）｜（Ｗｄ＾Ｗｓ））＝１      （１）
【００３８】
ここで、「＾」は論理演算子の「ＥＸＯＲ」を示し、「｜」は論理演算子の「ＯＲ」を示す。この条件式（１）は予めメモリに登録されているものとする。例えば、エッジ間隔Ｔｅをカウントしている間に、誘起電圧信号Ｕｄとマスク後の位置検出信号Ｕｓとの間で、電圧レベルの高低が反転している間（（Ｕｄ＾Ｕｓ）＝１）だけカウンタ又はタイマを停止させる。この条件が満たされる期間は、スパイク電圧のパルス幅Ｔｐに等しいので、このカウント値を１／２倍した値を取得すると、シフト位相量θが得られる。
【００３９】
この実施の形態によれば、通電タイミング生成処理部２３、パルス幅検出部２４及び進角演算部４１でタイミング変更手段を構成し、進角量を決定する際に、エッジ間隔などの回転周期を計測するカウンタ又はタイマをスパイク電圧のパルス幅だけ停止させることで進角量を決定することができるので、エッジ間隔やパルス幅を別々にカウントし、これらの値を保持した後に演算を行う場合に比べて回路構成や処理を簡略化することができる。その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００４０】
なお、この発明は、前記の実施の形態に限定されずにその趣旨を逸脱しない範囲で広く応用することができる。
例えば、マスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍは、固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗへの通電を切り替えるときに位置検出信号Ｕｓｓ，Ｖｓｓ，Ｗｓｓや、位置検出信号Ｕｓｓ´，Ｖｓｓ´，Ｗｓｓ´に基づいて生成し、マスク信号のパルス幅は、予め定められた電気角に相当する大きさとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係るブラシレスモータの制御装置を含むシステム構成図である。
【図２】ブラシレスモータの通電パターンと、固定子及び回転子の誘起状態を示す図である。
【図３】固定子巻線の誘起電圧波形の信号処理を説明する図であって、アナログ信号からデジタル信号を作成する手順を示すタイミングチャートである。
【図４】固定子巻線の誘起電圧波形の信号処理を説明する図であって、マスク信号の作成手順と、マスク処理後の位置検出信号の作成手順を示すタイミングチャートである。
【図５】重負荷時や、回転数が増加したときの固定子巻線の誘起電圧波形の信号を示す図である。
【図６】図５の状態から進角補正を行った後の固定子巻線の誘起電圧波形の信号を示す図である。
【図７】ブラシレスモータの制御装置を含むシステム構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      ブラシレスモータ
６      回転子
１０    制御装置
２３    通電タイミング生成処理部（タイミング変更手段）
２４    パルス幅検出部（タイミング変更手段）
２５    進角補正部（タイミング変更手段）
３１    進角演算部（タイミング変更手段）
Ｕ，Ｖ，Ｗ    固定子巻線
Ｕｄ，Ｖｄ，Ｗｄ    誘起電圧信号
Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍ    マスク信号
Ｕｓｓ´    位置検出信号
Ｔｐ    パルス幅
Ｔｅ    エッジ間隔（通電切り替えの間隔）
θ      位相シフト量（進角）
【図１】
2006288145.tif 000004
【図２】
2006288145.tif 000005
【図３】
2006288145.tif 000006
【図４】
2006288145.tif 000007
【図５】
2006288145.tif 000008
【図６】
2006288145.tif 000009
【図７】
2006288145.tif 000010