(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、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に接続されるエッジ分離処理部２２と、回転子位置検出部２３と、停止処理部２４と、通電切り替えタイミング生成処理部２５と、マスク信号生成部２６とを有し、固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの誘起電圧信号に基づいて位置検出信号を生成し、特定の固定子巻線に発生するスパイク電圧のパルス幅がマスク信号のパルス幅よりも大きい場合には、他の固定子巻線の電圧レベルの高低に応じてスパイク電圧か否かを判定する。【選択図】    図１
2006288147.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を基準となる電圧と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、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、前記固定子巻線に発生するスパイク電圧のパルスをマスクするマスク信号発生手段と、
前記固定子巻線の誘起電圧の変化に基づく誘起電圧信号に、前記マスク信号発生手段で除去されないエッジが検出されたときに、スパイク電圧のエッジであるか否かを判定する判定手段と、
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】
特定の前記固定子巻線において前記マスク信号発生手段で除去されないエッジが検出されたときに、前記判定手段は他の前記固定子巻線の誘起電圧の高低によってスパイク電圧のエッジであるか否かを判定する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】
前記判定手段によって検出されたエッジが、スパイク電圧によるものであると判定された場合に、前記ブラシレスモータを停止させる停止信号を出力する停止処理手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置。
【請求項４】
周期的に発生する誘起電圧信号のエッジの発生周期を計測し、所定の電気角を越えても次の誘起電圧信号のエッジが検出されない場合には、前記ブラシレスモータを停止させる停止信号を出力する停止処理手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブラシレスモータの制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項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６】
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を基準となる電圧と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、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、
通電している前記固定子巻線を切り替えた直後に、前記固定子巻線に発生するスパイク電圧のパルスをマスクし、前記固定子巻線の誘起電圧の変化に基づく誘起電圧信号にマスクによって除去されないエッジが検出されたときに、スパイク電圧のエッジであるか否かを判定し、スパイク電圧のパルスを除去して位置検出信号を作成することを特徴とする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、このような制御装置とブラシレスモータを含む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通電制御を行うもので、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。
【０００３】
ここで、通電を切り替えて電流がオフになったときには、コイルに蓄えられてい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誘起電圧（スパイク電圧）がその固定子巻線に発生する。このため、制御装置は、マスク信号を生成して、このようなスパイク電圧をノイズとして除去した上で切り替えタイミングを判定する必要がある。スパイク電圧を除去する従来の方法としては、制御装置と、ブラシレスモータの固定子巻線との間の電圧降下を別途検出し、この電圧降下が基準電圧と同電位に達したときにリセット信号を発生させ、スパイク電圧の区間だけ位置検出を無視することがあげられる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１８２３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電圧降下を別途検出するためには、双方向性ダイオード及び双方向フォトカプラ、フリップ・フロップ回路などが必要になり、装置構成が複雑化してしまうという問題があった。また、スパイク電圧の発生から一定時間だけリセット信号を発生させる場合には、負荷変動によってスパイク電圧のパルス幅が変化すると、スパイク電圧をマスクしきれなくなることがある。このような場合には、誘起電圧と基準電圧との交点を検出できなくなり、ブラシレスモータが脱調をしてしまうことがあった。
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通電制御を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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を基準となる電圧と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、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、前記固定子巻線に発生するスパイク電圧のパルスをマスクするマスク信号発生手段と、前記固定子巻線の誘起電圧の変化に基づく誘起電圧信号に、前記マスク信号発生手段で除去されないエッジが検出されたときに、スパイク電圧のエッジであるか否かを判定する判定手段と、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、定常状態ではマスク信号発生手段でマスク信号を作成してスパイク電圧をマスクして位置検出信号を生成するが、負荷変動などによってスパイク電圧のパルス幅が増大してマスク信号でマスクしきれなくなったときに、判定手段でマスクしきれない信号のエッジを識別し、スパイク電圧のエッジであると判定した場合にはその信号を除去し、位置検出信号とすべきエッジであると判定した場合にはその信号は除去しないようにする。
【０００６】
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、特定の前記固定子巻線において前記マスク信号発生手段で除去されないエッジが検出されたときに、前記判定手段は他の前記固定子巻線の誘起電圧の高低によってスパイク電圧のエッジであるか否かを判定することを特徴とする。
このブラシレスモータの制御装置では、判定手段が特定の固定子巻線のエッジを判定するにあたって、そのエッジが立ち上がりエッジであるか、立ち下がりエッジであるかを調べ、さらに他の固定子巻線の誘起電圧の高低を調べ、これらの組み合わせに応じて判定対象となっているエッジがスパイク電圧のエッジであるか否かを判定する。
【０００７】
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において、前記判定手段によって検出されたエッジが、スパイク電圧によるものであると判定された場合に、前記ブラシレスモータを停止させる停止信号を出力する停止処理手段を有することを特徴とする。
このブラシレスモータの制御装置では、定常状態でマスク信号のパルス幅以下であったスパイク電圧が、そのマスク信号で除去しきれなくなったときには、ブラシレスモータにかかる負荷が大きく増大して、スパイク電圧のパルス幅が増大したとみなし、ブラシレスモータを停止させる。
【０００８】
請求項４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において、周期的に発生する誘起電圧信号のエッジの発生周期を計測し、所定の電気角を越えても次の誘起電圧信号のエッジが検出されない場合には、前記ブラシレスモータを停止させる停止信号を出力する停止処理手段を有することを特徴とする。
このブラシレスモータの制御装置では、定常状態でスパイク電圧のパルス幅がマスク信号のパルス幅を越えている場合に、さらに所定の電気角を越えても次の誘起電圧の立ち下がりエッジ又は立ち上がりエッジが検出されない場合には、ブラシレスモータにかかる負荷の大きく増大したとみなして、ブラシレスモータを停止させる。
【０００９】
請求項５にかかる発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項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、スパイク電圧のパルス幅がマスク信号のパルス幅よりも大きいときに、判定手段でスパイク電圧のエッジを抽出することでスパイク電圧を除去し、位置検出信号を作成して回転子の回転制御が行われる。
【００１０】
請求項６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を基準となる電圧と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、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、通電している前記固定子巻線を切り替えた直後に前記固定子巻線に発生するスパイク電圧のパルスをマスクする工程と、前記マスク信号発生手段で除去できないエッジが検出されたときに、前記位置検出信号のエッジであるか前記スパイク電圧のエッジであるかを判定する工程と、を有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、定常状態ではマスク信号発生手段でマスク信号を作成してスパイク電圧をマスクして位置検出信号を生成するが、負荷変動などによってスパイク電圧のパルス幅が増大してマスク信号でマスクしきれなくなったときに、判定手段でマスクしきれない信号のエッジを識別し、スパイク電圧のエッジであると判定した場合にはその信号を除去し、位置検出信号とすべきエッジであると判定した場合にはその信号は除去しないようにする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ブラシレスモータにかかる負荷の変動によってスパイク電圧のパルス幅が変動した際に、スパイク電圧をマスク処理によって除去しきれない信号が発生した場合でも、その信号がスパイク電圧によるものであるか否かを判定するようにしたので、スパイク電圧のパルス幅が大きい場合でも確実に除去することが可能になる。したがって、ブラシレスモータを確実に回転制御することができる。
また、スパイク電圧のパルス幅が一定幅以上になったときに、過負荷としなしてブラシレスモータを停止させるようにすると、ブラシレスモータを適切な負荷領域で運転させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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に接続されるエッジ分離処理部２２と、回転子６の回転位置を検出する信号を作成する回転子位置検出部２３（判定手段）と、過負荷時の処理を行う停止処理部２４（停止処理手段）と、通電切り替えタイミング生成処理部２５と、スパイク電圧を除去するマスク信号を生成させるマスク信号生成部２６（マスク信号発生手段）とに機能分割することができる。エッジ分離処理部２２からは、回転子位置検出部２３と停止処理部２４とに信号が出力され、回転子位置検出部２３からは停止処理部２４と通電切り替えタイミング生成処理部２５とに信号が出力される。さらに、通電切り替えタイミング生成処理部２５には、始動処理部２１及び停止処理部２４から信号が出力される。そして、通電切り替えタイミング生成処理部２５からは、マスク処理部２６を介してエッジ分離処理部２２に信号がフィードバックされるようになっており、最終的な切り替えタイミングの情報がプリドライバ１１に出力されるようになっている。各部の詳細な機能は後に説明する。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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
次に、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２５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。なお、アナログ方式での同期運転で始動時の通電の切り替えタイミングを生成しても良い。
【００１８】
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、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Ｐｓであり、これらスパイク電圧Ｐｓがこの実施の形態において除去対象となる信号である。
【００１９】
また、図４は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図である。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（図３と同じ信号）と、固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの位置検出信号Ｕｓ、Ｖｓ、Ｗｓと、電気角３０°位相シフトした後の位置検出信号Ｕｓｓ、Ｖｓｓ、Ｗｓｓ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とが順番に図示されている。
【００２０】
図３に示す各固定子巻線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のエッジ分離処理部２２に入力され、以下の処理によって通電切り替えタイミングが生成される。
【００２１】
まず、エッジ分離処理部２２は、誘起電圧信号Ｕｄ，Ｖｖ，Ｗｖのパルス信号から、スパイク電圧Ｐｓのエッジと回転子６の回転により生じる誘起電圧のエッジとを分離し、回転子位置検出部２３が回転子６の回転により生じる誘起電圧の情報からなる位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓを作成し、通電切り替えタイミング生成処理部２５に受け渡たす。通電切り替えタイミング生成処理部２５では、図４に示す位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓのエッジ（誘起電圧エッジ）の間隔Ｔｅをカウントする。具体的には、位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓのすべてのエッジをトリガーとしてカウンタによる計測を開始し、次にいずれかの位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓのエッジが検出されたらカウント値をクリアすると同時に次のカウントを開始する。ここで、ブラシレスモータ１が回転しているときには、誘起電圧エッジの間隔Ｔｅは、電気角６０°ごとに発生するので、誘起電圧の発生間隔を示すカウント値から回転子６（図２参照）の回転速度や加速度を演算し、これに応じて次に通電を切り替えるタイミングを推定し、その分だけ位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓの位相をシフトして位相検出信号Ｕｓｓ，Ｖｓｓ，Ｗｓｓを生成する。そして、制御装置１０は、これら位相検出信号Ｕｓｓ，Ｖｓｓ，Ｗｓｓに従って３相インバータ１２を制御し、各固定子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗへの通電を切り替えてブラシレスモータ１の回転子６を回転させる。
【００２２】
ここで、通電切り替えタイミング生成処理部２５は、３相インバータ１２に対して通電切り替えを指令する信号を出力すると同時に、又は直前にマスク信号生成部２６に位置検出信号Ｕｓ、Ｖｓ、Ｗｓを出力する。マスク信号生成部２６は、この位置検出信号Ｕｓ、Ｖｓ，Ｗｓの入力を受けてマスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍを生成する。例えば、図４の例では、固定子巻線Ｕの位置検出信号Ｕｓの誘起電圧エッジの発生タイミングから所定の電気角に相当するタイミングで、固定子巻線Ｗのマスク信号ＷｍをＨ（High）レベルに設定する。同様に、固定子巻線Ｖの位置検出信号Ｖｓの誘起電圧エッジの発生タイミングから所定の電気角に相当するタイミングで、固定子巻線Ｕのマスク信号ＵｍをＨ（High）レベルに設定する。固定子巻線Ｗの位置検出信号Ｗｓの誘起電圧エッジの発生タイミングから所定の電気角に相当するタイミングで、固定子巻線Ｖのマスク信号ＶｍをＨ（High）レベルに設定する。これら各マスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍの信号レベルは所定の電気角の間維持された後にＬ（Low）レベルに変更される。そして、マスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍは、エッジ分離処理部２２に入力される。
【００２３】
なお、マスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍのパルス幅を決定する電気角は、常にＴｅの計測値から予めメモリされている角度を算出する。具体的には、通常負荷で回転させたときのスパイク電圧Ｐｓのパルス幅よりも大きく、かつマスク信号のパルスで誘起電圧波形Ｕｖ，Ｖｖ，Ｗｖと等価中性点電圧との交点がマスクされないような値、０°＜θ＜３０°が用いられる。
【００２４】
以降は、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路１４から入力される誘起電圧信号Ｕｄ，Ｖｄ，Ｗｄに対して、マスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍでスパイク電圧Ｐｓのパルスを除去して位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓを作成し、ブラシレスモータ１の通電制御を行う。
【００２５】
ここで、スパイク電圧Ｐｓのパルス幅は、負荷の大きさや、回転速度によって変化する。これに対して、マスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍは、一定のパルス幅なので、マスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍでスパイク電圧Ｐｓのパルスを完全にマスクできる場合と、マスクしきれない場合とが生じる。これらの場合のエッジ分離処理部２２の処理について以下に順番に説明する。
【００２６】
まず、スパイク電圧Ｐｓのパルス幅がマスク幅以下の場合には、図５に示すように、スパイク電圧Ｐｓの開始エッジ及び終了エッジの両方をマスクすることができる。この場合には、回転子位置検出部２３は、表１に示すような誘起電圧信号検出ロジックに従って、誘起電圧信号Ｕｄ，Ｖｄ，Ｗｄから位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓを作成する。
【００２７】
【表１】
2006288147.tif 000003
【００２８】
なお、図５において、電気角θ１から始まるスパイク電圧Ｐｓの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジは、マスク信号ＵｍがＨレベルであるので無視される。電気角θ２における立ち上がりエッジは、表１の立ち上がりエッジの誘起電圧信号Ｕｄについての条件を満たすので、固定子巻線Ｕの誘起電圧の立ち上がりエッジとみなされる。同様に、電気角θ３から始まるスパイク電圧Ｐｓの立ち下がりエッジ及び立ち上がりエッジは、マスク信号ＵｍがＨレベルであるので無視される。電気角θ４における誘起電圧信号Ｕｄの立ち下がりエッジは、表１の立ち下がりエッジの誘起電圧信号Ｕｄについての条件を満たすので、固定子巻線Ｕの誘起電圧の立ち下がりエッジとみなされる。同様にして他の誘起電圧信号Ｖｄ，Ｗｄについても、表１の誘起電圧信号検出ロジックに従って誘起電圧の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとを判定し、位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓを作成する。
【００２９】
これに対して、図６に示すように、スパイク電圧Ｐｓのパルス幅がマスク幅を越える場合には、スパイク電圧Ｐｓの開始エッジはマスクできるが、スパイク電圧Ｐｓの終了エッジはマスクすることができない。このような場合に、回転子位置検出部２３は、表１に示すような誘起電圧信号検出ロジックに加えて、表２に示すようなスパイク電圧終了エッジ判定ロジックを参照して誘起電圧エッジを分離し、位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓを作成する。
【００３０】
【表２】
2006288147.tif 000004
【００３１】
図６において、電気角θ１から始まるスパイク電圧Ｐｓの立ち上がりエッジは、マスクされるが、同じスパイク電圧Ｐｓの立ち下がりエッジは、マスクできないので、表１及び表２に示す立ち下がりエッジの条件を満たすか否かを調べる。この場合には、表２の立ち下がりエッジの誘起電圧信号Ｕｄについての条件を満たすので、スパイク電圧Ｐｓのエッジであるとみなし、この信号を除去した上で位置検出信号Ｕｓを作成する。電気角θ２のエッジは、前記のように表１の条件を満たすので、誘起電圧エッジとする。同様に、電気角θ３から始まるスパイク電圧Ｐｓの立ち下がりエッジは、マスク信号Ｕｍによって除去され、同じスパイク電圧Ｐｓの立ち上がりエッジは、表２の立ち上がりエッジの誘起電圧信号Ｕｄについての条件を満たすので除去する。このようにして、マスク信号Ｕｍで除去しきれないスパイク電圧Ｐｓのパルスがあった場合には、他の誘起電圧信号Ｖｄ，Ｗｄの電圧レベルの高低を調べて表１及び表２の条件に当てはめることで除去の要否を判定し、スパイク電圧Ｐｓによる信号を除去して位置検出信号Ｕｓを作成する。さらに、同様にして、位置検出信号Ｖｓ，Ｗｓを作成する。
【００３２】
次に、制御装置１０の停止処理部２４による処理について説明する。
この処理は、図７に示すように、ブラシレスモータ１にかかる負荷が徐々に増大する場合に、ブラシレスモータ１が過負荷状態になったことを判定し、ブラシレスモータ１を停止させる処理である。以下、この処理について、定常状態でマスク信号生成部２６で作成したマスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍのマスク幅でスパイク電圧Ｐｓのパルスを完全にマスクできる状態から負荷が増大した場合（負荷判定Ｄ１）と、定常状態でスパイク電圧Ｐｓのパルスをマスクしきれない状態から負荷が増大した場合（負荷判定Ｄ２）とに分けて説明する。
【００３３】
まず、負荷判定Ｄ１、つまり定常状態でスパイク電圧Ｐｓのパルス幅がマスク幅以下であった場合には、停止処理部２４はマスク幅を過負荷判定の閾値として判定を行う。具体的には、エッジ分離処理部２２がマスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍで除去しきれないスパイク電圧Ｐｓのパルスが存在するときに、その信号を停止処理部２４に受け渡す。このようなパルスは、スパイク電圧Ｐｓによるものであるのか、誘起電圧によるものであるか不明なので、表２の条件を満たすか否かを判定する。その結果、表２の条件を満たし、スパイク電圧Ｐｓのエッジであることが判明したら、過負荷状態であるとみなす。したがって、停止処理部２４は、停止を指令する信号を通電タイミング切り替え生成部２６に出力し、ブラシレスモータ１を停止させる。
【００３４】
これに対して、負荷判定Ｄ２、つまり定常状態でスパイク電圧Ｐｓのパルス幅がマスク幅を越えていた場合には、停止処理部２４は所定の電気角Ｒ１を過負荷判定の閾値として判定を行う。ここで、所定の電気角Ｒ１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が、例えば、３６０°と設定しても良い。図７に示すように、本来ならば周期的に現れる誘起電圧エッジを回転子位置検出部２３で検出できなくなったときに、停止処理部２４が誘起電圧エッジが検出される度にリセットされるカウンタの値を調べる。その結果、カウンタの値が電気角Ｒ１に相当する値を越えてもリセットされない場合には、過負荷状態であるとみなす。したがって、停止処理部２４は、停止を指令する信号を通電タイミング切り替え生成部２６に出力し、ブラシレスモータ１を停止させる。
【００３５】
この実施の形態によれば、誘起電圧を検出して通電切り替えタイミングを算出し、この通電タイミングをフィードバックすることでスパイク電圧Ｐｓをマスクするマスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍを作成するようにしたので、スパイク電圧Ｐｓの有無に関わらず常にマスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍを生成することが可能になる。したがって、通電切り替えを繰り返す過程でスパイク電圧Ｐｓが発生したときでも、回転子６の位置を正確に検出することが可能になり、ブラシレスモータ１の種類や、負荷状態によらずに、適切なタイミングで通電の切り替えを行うことができる。また、マスク処理用に別途外付けのデジタルマスク回路を設ける必要がないので、回路規模を小さくすることができる。
【００３６】
また、回転子位置検出部２３において、表１及び表２に示すようなロジックを用いてスパイク電圧Ｐｓのパルスを抽出して除去するようにしたので、ブラシレスモータ１の種類や、負荷によらずに確実に回転子６の位置を検出することが可能になる。特に、スパイク電圧Ｐｓのパルス幅がマスク信号Ｕｍ，Ｖｍ，Ｗｍのパルス幅よりも大きくなる場合でも確実に回転子６の位置を検出することが可能になる。
さらに、停止処理部２３でスパイク電圧のパルス幅がマスクの幅を越えたときや、電気角３０°を越えても誘起電圧のエッジが出現しないときには、過負荷とみなしてブラシレスモータ１を停止するようにしたので、負荷が過大になったときにブラシレスモータ１を速やかに停止させることができる。
【００３７】
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、負荷変動時にスパイク電圧のパルス幅が大きく変化する場合に対応するために、制御装置１０に進角補正手段を付加しても良い。進角補正手段は、スパイク電圧のパルス幅から通電の切り替えの周期を減算し、この減算結果を１／２倍した値を進角補正値とする。通電タイミング生成処理部２５は、位置検出信号Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓを進角補正値だけ進角させた信号を位置検出信号Ｕｓｓ，Ｖｓｓ，Ｗｓｓとし、これに基づいて通電切り替えを制御する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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】誘起電圧エッジの判定処理を説明するタイミングチャートであって、スパイク電圧のパルス幅がマスク信号のパルス幅以下の場合を示す図である。
【図６】誘起電圧エッジの判定処理を説明するタイミングチャートであって、スパイク電圧のパルス幅がマスク信号のパルス幅を越える場合を示す図である。
【図７】誘起電圧エッジの判定処理を説明するタイミングチャートであって、過負荷時の判定処理を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      ブラシレスモータ
６      回転子
１０    制御装置
２３    回転子位置検出部（判定手段）
２４    停止処理部（停止処理手段）
２６    マスク信号生成部（マスク信号発生手段）
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，Ｖｓｓ，Ｗｓｓ    位置検出信号
【図１】
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【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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