(57)【要約】【課題】制御用に専用のコンピュータを設ける必要がなく、管理を簡単化することができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】４極対の永久磁石を有するモータを用いた場合の第１回転数信号を処理するマイコン１からの回転指令に基づきモータ駆動信号を生成し、モータ駆動信号により５極対の永久磁石を有するモータ６を駆動させるモータ制御装置であって、５極対の永久磁石を有するモータ６の第２回転数信号を４極対の永久磁石を有するモータの第１回転数信号に変換してマイコン１に出力する極対変換回路３０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ極対の永久磁石を有するモータを用いた場合の第１回転数信号を処理するコンピュータからの回転指令に基づきモータ駆動信号を生成し、モータ駆動信号によりＮ極対の永久磁石を有するモータを駆動させるモータ制御装置であって、
前記Ｎ極対の永久磁石を有する前記モータの第２回転数信号を前記Ｍ極対の永久磁石を有するモータの前記第１回転数信号に変換して前記コンピュータに出力する極対変換回路を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記極対変換回路は、前記第２回転数信号が電気角３６０°に対して１パルス出力する場合に電気角１８０°×Ｎ／Ｍで前記第２回転数信号を反転させ、前記第２回転数信号が電気角３６０°に対して３パルス出力する場合に電気角６０°×Ｎ／Ｍで前記第２回転数信号を反転させるように信号変換することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記極対変換回路は、前記第２回転数信号の電気角６０°の時間を測定する時間測定部と、
前記時間測定部で測定された電気角６０°の時間を基準にして、前記１パルス出力する場合に電気角１８０°×Ｎ／Ｍ毎に前記第２回転数信号を反転させ、前記３パルス出力する場合に電気角６０°×Ｎ／Ｍ毎に前記第２回転数信号を反転させることにより前記第１回転数信号を生成する回転数信号生成部と、
を備えることを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記Ｍは、４であり、前記Ｎは、５であり、
前記回転数信号生成部は、前記時間測定部で測定された電気角６０°の時間を６４で除算し電気角０．９３７°の時間を求める第１カウンタと、
前記１パルス出力する場合、前記第１カウンタからの電気角０．９３７°の時間を２４０回カウントしたとき電気角２２５°で位相を反転する信号を出力し、前記３パルス出力する場合、前記第１カウンタからの電気角０．９３７°の時間を８０回カウントしたとき、電気角７５°で位相を反転する信号を出力する第２カウンタと、
を備えることを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記Ｍは、４であり、前記Ｎは、５であり、
前記回転数信号生成部は、前記時間測定部で測定された電気角６０°の時間を４で除算して電気角１５°の時間を求める第３カウンタと、
前記１パルス出力する場合、前記第１カウンタからの電気角１５°の時間を１５回カウントしたとき電気角２２５°で位相を反転する信号を出力し、前記３パルス出力する場合、前記第１カウンタからの電気角１５°の時間を５回カウントしたとき、電気角７５°で位相を反転する信号を出力する第４カウンタと、
を備えることを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記Ｍは、４であり、前記Ｎは、５であり、
前記回転数信号生成部は、前記時間測定部で測定された電気角６０°の時間を４で除算して電気角１５°の時間を求め、電気角１５°の時間を５回出力する第５カウンタと、
前記第１カウンタからの電気角１５°の時間を５回カウントしたとき位相を反転する信号を出力する第６カウンタと、
を備えることを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロコンピュータ（以下、マイコン）からの回転指令によりモータの回転を制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサ付き３相ブラシレス直流モータは、ホール素子、制御及びドライブＩＣを有し駆動を行う。例えば、エアコンの室内ファン等のように、スペースが限られ、かつ１次側と２次側の電源構成によりマイコンをモータの近場に配置できない場合には、モータ制御ＩＣがモータを駆動する。モータ制御ＩＣは、マイコンから回転指令を受け取り、磁気素子によって認識されたロータ位置に応じたモータ駆動信号をドライブＩＣに供給する。
【０００３】
ドライブＩＣと出力トランジスタは、モータ駆動信号を増幅し、モータ駆動用の電力をモータに供給する。モータ制御ＩＣは、磁気素子によって認知されたモータの回転数信号を絶縁されたフォトカプラ等を通して、マイコンにフィードバックしている。マイコンは、回転数信号と回転指令の差をなくすように調整し、クローズドループの制御を実現する。
【０００４】
ブラシレス直流モータにおいては、回転角を考えるに当たって機械角と電気角が使い分けられる。図８に示すように横軸を電気角、縦軸を３相電流とした場合に、正弦波で１周期を電気角３６０°と呼ぶ。機械角と電気角には、機械角=電気角／極対数の関係があることから、電気角３６０°に対して、機械角は１極対なら３６０°、２極対なら１８０°。４極対なら９０°となる。エアコン室内ファンが４極対である場合には、機械角１周-３６０°（人間が目で見てロータ1周に等しい）を行うためには、電気角４周-１４４０°の正弦波をモータに供給する必要がある。
【０００５】
一方、モータ回転数信号にも取り決めがある。図９に磁気信号と回転数信号ＦＧ出力を示す。
【０００６】
電気角１周-３６０°に対して、３回の信号が回転数信号ＦＧとして出力される場合と、電気角１周−３６０°に対して１回の回転数信号ＦＧが出力される場合がある。これらは各社のマイコンに応じて選択される。例えば４極対モータでＦＧ１パルスを選択した場合には、マイコンが４回の回転数信号ＦＧを検知した際に、機械角１周モータが回転したと認知する。一方、ＦＧ３パルスを選択した場合には、同状況の場合には、１２回の回転数信号ＦＧで機械角１周と判断する。
【０００７】
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上式は、排他的論理和を示している。
【０００８】
ＦＧ１パルス      ＦＧ＝磁気素子U                          ・・・Ｕ相信号はそのまま出力される。
【０００９】
また、モータの回転数はｒｐｍを単位として表現する場合が多い。変換式は下記となる。
【００１０】
ＦＧ３パルス選択時      モータ回転数（ｒｐｍ）=ＦＧ周波数（Ｈｚ）×１／（３×極対数）×６０（ｍｉｎ）
ＦＧ１パルス選択時      モータ回転数（ｒｐｍ）=ＦＧ周波数（Ｈｚ）×１／（１×極対数）×６０（ｍｉｎ）
このような取り決めが市場に広く浸透しているため、マイコンは４極対の回転数信号ＦＧの受取部と回転指令の出力の一連の流れについて標準化されており、容易には変更できない。
【００１１】
一方、エアコン等の市場では、負荷の増大に伴って、モータトルクを重視して、モータトルクの大きいモータの需要がある。モータトルクを大きくするために５極対等に極数を増やして対応を行うことがある。
【００１２】
なお、先行技術として、例えば、特許文献１に記載されたブラシレスモータの駆動方法及びブラシレスモータの駆動制御装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−１９２３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述したように、マイコン側の変更は困難である。仮に、マイコンの調整を行わずに、マイコンがそのまま回転数信号ＦＧを受け取ると、ＦＧ１パルスで、ＦＧ＝１０Ｈｚの際に、５極対ではモータ回転数は、本来１２０ｒｐｍであるが、マイコンが、４極対設定のままであるために、マイコンは、モータ回転数が１５０ｒｐｍであると勘違いしてしまう。
【００１５】
また、マイコンを変更した場合には、制御用に専用のマイコンが必要となり、管理が複雑化する。
【００１６】
本発明の課題は、制御用に専用のコンピュータを設ける必要がなく、管理を簡単化することができるモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るモータ制御装置は、Ｍ極対の永久磁石を有するモータを用いた場合の第１回転数信号を処理するコンピュータからの回転指令に基づきモータ駆動信号を生成し、モータ駆動信号によりＮ極対の永久磁石を有するモータを駆動させるモータ制御装置であって、前記Ｎ極対の永久磁石を有する前記モータの第２回転数信号を前記Ｍ極対の永久磁石を有するモータの前記第１回転数信号に変換して前記コンピュータに出力する極対変換回路を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、極対変換回路がＮ極対の永久磁石を有するモータの第２回転数信号をＭ極対の永久磁石を有するモータの第１回転数信号に変換してコンピュータに出力するので、コンピュータは、Ｍ極対の永久磁石を有するモータを用いた場合と同様に信号を処理できる。
【００１９】
従って、制御用に専用のコンピュータを設ける必要がなく、管理を簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１に係るモータ制御装置の回路構成図である。
【図２】本発明の実施例１に係るモータ制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施例１に係るモータ制御装置における磁気信号と回転数信号出力電気角６０度毎の時間取込みを示す図である。
【図４】本発明の実施例２に係るモータ制御装置の回路構成図である。
【図５】本発明の実施例２に係るモータ制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施例３に係るモータ制御装置の回路構成図である。
【図７】本発明の実施例３に係るモータ制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】電気角とモータ回転を示す図である。
【図９】磁気信号と回転数信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態のモータ制御装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係るモータ制御装置の回路構成図である。モータ６は、ブラシレス直流モータであり、ＵＶＷ相の３相に対応してホール素子等からなるＵ相用の磁気素子７ａ、Ｖ相用の磁気素子７ｂ、Ｗ相用の磁気素子７ｃが電気角で略１２０°間隔に配置されている。磁気素子７ａ〜７ｃは、モータ６の回転により磁気信号を検知して、検知された磁気信号をモータ制御装置３に出力する。
【００２２】
モータ制御装置３は、マイコン１からの回転指令をフォトカプラ２ａと駆動指令部４１を介して駆動信号生成部４２に入力し、駆動信号生成部４２は回転指令に基づき磁気素子７ａ〜７ｃによって認識されたロータ位置に応じたモータ駆動信号を生成し、モータドライブ回路４に出力する。モータドライブ回路４は、モータ駆動信号により、出力トランジスタ５をオンオフさせることによりモータ６を駆動する。
【００２３】
モータ制御装置は、４極対（本発明のＭ極対に対応）の永久磁石を有するモータからの第１回転数信号を処理するマイコン１からの回転指令に基づきモータ駆動信号を生成し、モータ駆動信号により５極対（本発明のＮ極対に対応）の永久磁石を有するモータ６を駆動させる。Ｍは、４以外でもよく、Ｎは、５以外でも良い。
【００２４】
モータ制御装置３は、５極対の永久磁石を有するモータ６の第２回転数信号を４極対の永久磁石を有するモータの第１回転数信号に変換してマイコン１に出力する極対変換回路３０を備えている。
【００２５】
極対変換回路３０は、第２回転数信号が電気角３６０°に対して１パルス出力する場合に電気角１８０°×５／４＝電気角２２５°で第２回転数信号を反転させ、第２回転数信号が電気角３６０°に対して３パルス出力する場合に電気角６０°×５／４＝電気角７５°で第２回転数信号を反転させるように信号変換する。
【００２６】
極対変換回路３０は、差動コンパレータ３１ａ〜３１ｃ、時間測定部３２、カウンタ３４、排他的論理和回路３５、パルス選択部３６、位相反転部３７を備えている。
【００２７】
差動コンパレータ３１ａ〜３１ｃは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の磁気素子７ａ〜７ｃから送られてくる、互いに電気角１２０°位相がずれた図２に示す磁気信号ＨＵＰ，ＨＵＮ，ＨＶＰ，ＨＶＮ，ＨＷＰ，ＨＷＮを増幅し、増幅された磁気信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷを時間測定部３２と排他的論理回路３５に出力する。
【００２８】
排他的論理和回路３５は、差動コンパレータ３１ａ〜３１ｃから送られてくる、互いに電気角１２０°位相がずれた図２に示す磁気信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの排他的論理和をとり、図２に示すＦＧ３パルスの回転数信号ＦＧ’３パルスをパルス選択部３６に出力する。
【００２９】
パルス選択部３６は、差動コンパレータ３１ａからのＵ相の磁気素子７ａの磁気信号ＨＵを図２に示すＦＧ１パルスの回転数信号ＦＧ’１パルスとして入力するとともに、排他的論理和回路３５からのＦＧ３パルスの回転数信号ＦＧ’３パルスを入力し、ＦＧ１パルスの回転数信号ＦＧ’１パルス又はＦＧ３パルスの回転数信号ＦＧ’３パルスを選択して位相反転部３７及びカウンタ３４に出力する。
【００３０】
時間測定部３２は、差動コンパレータ３１ａ〜３１ｃからのＵ相〜Ｗ相の磁気信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷに基づき各相間の立上りエッジから立下りエッジ又は立下りエッジから立上りエッジまでの電気角６０°の時間を測定し、測定された電気角６０°の時間で、モータ６を駆動するためのモータ駆動信号をモータドライブ回路４に出力する。
【００３１】
時間測定部３２は、Ｔ／６４カウンタ３３を有する。Ｔ／６４カウンタ３３は、本発明の第１カウンタを構成し、電気角６０°の時間を６４（２６＝６４）で除算して、電気角０．９３７°の時間を求め、電気角０．９３７°の時間をカウンタ３４に出力する。
【００３２】
カウンタ３４は、本発明の第２カウンタを構成し、パルス選択部３６からＦＧ１パルスの回転数信号ＦＧ’１パルスが送られてきた場合に、Ｔ／６４カウンタ３３から送られてくる電気角０．９３７°の時間を２４０回カウントしたとき、即ち、電気角２２５°になったとき位相を反転する信号を位相反転部３７に出力する。
【００３３】
カウンタ３４は、パルス選択部３６からＦＧ３パルスの回転数信号ＦＧ’３pulseが送られてきた場合に、電気角０．９３７°の時間を８０回カウントしたとき、即ち、電気角７５°になったとき位相を反転する信号を位相反転部３７に出力する。
【００３４】
位相反転部３７は、パルス選択部３６からＦＧ１パルスの回転数信号ＦＧ’１パルスが送られてきた場合で且つカウンタ３４から電気角２２５°になったことを示す信号が送られてきたとき、図２に示すように、ＦＧ１パルスの回転数信号ＦＧ’１パルスを電気角２２５°毎に位相反転させたＦＧ１パルスの回転数信号ＦＧ１パルスに変換してフォトカプラ２ｂを介してマイコン１に出力する。
【００３５】
位相反転部３７は、ＦＧ３パルスの回転数信号ＦＧ’３パルスが送られてきた場合で且つカウンタ３４から電気角７５°になったことを示す信号が送られてきたとき、図２に示すように、ＦＧ３パルスの回転数信号ＦＧ’３パルスを電気角７５°毎に位相反転させたＦＧ３パルスの回転数信号ＦＧ３パルスに変換してフォトカプラ２ｂを介してマイコン１に出力する。
【００３６】
Ｔ／６４カウンタ３３、カウンタ３４、位相反転部３７は、時間測定部３２で測定された電気角６０°の時間を基準にして、電気角２２５°毎に第２回転数信号を反転することにより第１回転数信号を生成する本発明の回転数信号生成部を構成する。
【００３７】
次にこのように構成された実施例１のモータ制御装置の動作を説明する。まず、マイコン１が回転数信号ＦＧから４極対の信号が入力されることを想定し、実際にはモータ側が５極対とする。
【００３８】
ＦＧ１パルスで、モータ６の回転数が１２０ｒｐｍの場合、モータ６が５極対のため、回転数信号ＦＧは１０Ｈｚで出力される。しかし、マイコン１には４極対相当で回転数信号ＦＧを出力するため、回転数信号ＦＧは８Ｈｚで出力する必要がある。
【００３９】
図２では、５極対の磁気信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷとそのときの回転数信号ＦＧ出力（ＦＧ’３パルスとＦＧ’１パルスを示す。機械角１周３６０°の場合にＦＧ’１パルスで５回のパルスが出力されている。このままでは、本来１２０ｒｐｍのところをマイコン１が１５０ｒｐｍと勘違いしてしまう。
【００４０】
これに対して、実施例１では、５極対でモータ１周の際に、ＦＧ１パルスのように４回の出力とすることで、本来の回転数のままをマイコン１で認知することができる。
【００４１】
即ち、ＦＧ１パルス=ＦＧ’１パルス×（従来のマイコン側想定極対）÷（本来のモータ極対）とする必要がある。この計算に関してはモータ機械角１周のデータを全て保持しつつ演算を行い出力しようとすると、膨大なロジック制御用のレジスターと出力に遅延が生じてしまう。そこで、実施例１では、本制御用にレジスター数を大きく増やすことなく、出力遅延も抑えている。
【００４２】
センサ付き３相ブラシレス直流モータの制御ＩＣは、一般的に磁気素子より磁気信号、即ち、位置信号を取得し、電気角３６０°を図３に示すように、６つの状態に分ける。即ち、電気角６０°毎に６つの状態が存在している。次の電気角６０°のモータ駆動信号を生成するために、時間測定部３２により現在の電気角６０°の時間を測定する。
【００４３】
さらに、Ｔ／６４カウンタ３３は、電気角６０°の時間を６４（２６＝６４）で除算して、電気角０．９３７°の時間を求め、電気角０．９３７°の時間をカウンタ３４に出力する。
【００４４】
次に、ＦＧ’１パルスの場合には、図２に示すように、電気角３６０°／２＝１８０°で信号を反転させている。
【００４５】
これに対して、実施例１では、カウンタ３４が、パルス選択部３６からＦＧ１パルスの回転数信号ＦＧ’１パルスが送られてきた場合に、Ｔ／６４カウンタ３３から送られてくる電気角０．９３７°の時間を２４０回カウントしたとき、即ち、電気角２２５°になったとき位相を反転する信号を位相反転部３７に出力する。
【００４６】
即ち、ＦＧ１パルス＝電気角３６０°／２×（本来のモータ極対） ÷（従来のマイコン側想定極対）で電気角２２５°で信号を反転させている。
【００４７】
電気角６０°の信号を計測していることから、電気角２２５°毎に５極対回転数信号を反転することで、４極対相当の回転数信号を出力することができる。
【００４８】
このように実施例１のモータ制御装置によれば、極対変換回路３０が５極対の永久磁石を有するモータの第２回転数信号を４極対の永久磁石を有するモータ６の第１回転数信号に変換してマイコン１に出力するので、マイコン１は、４極対の永久磁石を有するモータを用いた場合と同様に信号を処理できる。
【００４９】
従って、制御用に専用のコンピュータを設ける必要がなく、管理を簡単化することができる。
（実施例２）
図４は、本発明の実施例２に係るモータ制御装置の回路構成図である。実施例２に係るモータ制御装置は、実施例１に係るモータ制御装置に対して、Ｔ／４カウンタ３３ａ、カウンタ３４ａの構成が異なる。
【００５０】
Ｔ／４カウンタ３３ａは、本発明の第３カウンタを構成し、図５に示すように、時間測定部３２で測定された電気角６０°の時間を４で除算して電気角１５°の時間を求める。この際に、ロジック信号の２の倍数の除算は、非常にロジック数が少なく実現可能である。
【００５１】
カウンタ３４ａは、本発明の第４カウンタを構成し、電気角３６０°に対して１パルス出力する場合、Ｔ／４カウンタ３３ａからの電気角１５°の時間を１５回カウントしたとき電気角２２５°で位相を反転する信号を位相反転部３７に出力する。
【００５２】
また、カウンタ３４ａは、電気角３６０°に対して３パルス出力する場合、Ｔ／４カウンタ３３ａからの電気角１５°の時間を５回カウントしたとき、電気角７５°で位相を反転する信号を位相反転部３７に出力する。
【００５３】
このように実施例２に係るモータ制御装置によっても、実施例１に係るモータ制御装置の効果と同様な効果が得られる。
（実施例３）
図６は、本発明の実施例３に係るモータ制御装置の回路構成図である。実施例３に係るモータ制御装置は、実施例１に係るモータ制御装置に対して、Ｔ／４カウンタ３３ｂ、カウンタ３４ｂの構成が異なる。
【００５４】
Ｔ／４カウンタ３３ｂは、本発明の第５カウンタを構成し、図７に示すように、時間測定部３２で測定された電気角６０°の時間を４で除算して電気角１５°の時間を求め、電気角１５°の時間を５回出力する。この際に、ロジック信号の２の倍数の除算は、非常にロジック数が少なく実現可能である。
【００５５】
カウンタ３４ｂは、本発明の第６カウンタを構成し、Ｔ／４カウンタ３３ｂからの電気角１５°の時間を５回カウントしたとき位相を反転する信号を位相反転部３７に出力する。
【００５６】
この場合に、５番目のカウントは、推測で事前の電気角１５°の値を用いる。このため、灰色網掛けの部分のデータが余ることになるので、この部分のデータは切り捨てる。
【００５７】
このように実施例３に係るモータ制御装置によっても、実施例１に係るモータ制御装置の効果と同様な効果が得られる。
【符号の説明】
【００５８】
１  マイクロコンピュータ
２ａ，２ｂ  フォトカプラ
３  モータ制御回路
４  モータドライブ回路
５  出力トランジスタ
６  モータ
７ａ，７ｂ，７ｃ  磁気素子
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ  差動コンパレータ
３２  時間測定部
３３  Ｔ／６４カウンタ
３３ｂ  Ｔ／４カウンタ
３４，３４ｂ  カウンタ
３５  排他的論理和回路
３６  パルス選択部
３７  位相反転部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2018157698.tif 000006
【図４】
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【図５】
2018157698.tif 000008
【図６】
2018157698.tif 000009
【図７】
2018157698.tif 000010
【図８】
2018157698.tif 000011
【図９】
2018157698.tif 000012