(57)【要約】【課題】モータ回転数によらず、駆動電圧波形を好適なものにする。【解決手段】  モータ１２の駆動を制御する。モータ１２の誘起電圧波形を誘起電圧検出回路１６により検出する。駆動タイミング回路１６は、検出した誘起電圧波形に対し所定位相になるように駆動電圧波形を決定し、出力回路１０を制御して決定された駆動電圧波形となるようにモータ駆動を制御する。【選択図】図１
2011055586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動を制御するモータ駆動制御回路であって、
モータの誘起電圧波形を検出する検出手段と、
検出した誘起電圧波形に対し所定位相になるように駆動電圧波形を決定し、決定された駆動電圧波形となるようにモータ駆動を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動制御回路であって、
前記制御手段は、前記誘起電圧波形の位相と、前記駆動電圧波形の位相が合致するように駆動電圧波形を決定することを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータ駆動制御回路であって、
前記検出手段は、駆動電圧の印加を停止した期間にモータのコイル端をハイインピーダンスとして、誘起電圧波形は検出することを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項４】
請求項３に記載のモータ駆動制御回路であって、
前記検出手段は、コイル端電圧のゼロクロスの近傍において誘起電圧波形を検出することを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項５】
請求項４に記載のモータ駆動制御回路であって、
前記検出手段は、ホール素子からのモータ回転位相についての信号に応じて、誘起電圧波形の検出期間を決定することを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項６】
請求項４に記載のモータ駆動制御回路であって、
前記検出手段は、検出した誘起電圧波形と、ホール素子からの信号の両方に応じて、前記検出期間を決定することを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項７】
請求項６に記載のモータ駆動制御回路であって、
前記検出手段は、駆動開始当初は、ホール素子出力に応じて誘起電圧の検出期間を決定し、その後は、誘起電圧波形または印加電圧波形を用いて誘起電圧の検出期間を決定することを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項８】
請求項４に記載のモータ駆動制御回路であって、
前記検出手段は、ホール素子のモータ回転位相についての信号に応じて、誘起電圧波形を推定することを特徴とするモータ駆動制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの駆動を制御するモータ駆動制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコン、冷蔵庫、プリンタなどの各種の電気機器において、機械的な動作のためにモータが使用されている。
【０００３】
このようなモータとして、三相交流モータが広く用いられており、このような三相交流モータの低騒音化のためには、正弦波制御が好適であることが知られている。
【０００４】
ここで、正弦波制御においては、モータコイル印加電圧、誘起電圧、コイルインダクタンスなどによってモータ電流が決まる。従って、モータ駆動の効率を最大にするためには、モータのコイル電流の位相と、駆動電圧から誘起電圧を減算したモータコイルに実際に印加される電圧の位相の関係を調整する必要がある。モータ電流の位相は、駆動電圧に対し遅れるため、駆動電圧の位相を所定量進める進角制御について各種の提案がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３８２７７号公報
【特許文献２】特開２００２−２３８２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この進角制御は、誘起電圧位相の影響を受けるため、回転数などの影響を受けるため制御が難しい。また、ホール素子により回転位相を検出して、印加電圧制御を行っているが、正弦波制御の場合、正確な位相制御が必要であり、ホール素子の取り付け精度を向上しなければならないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、モータの駆動を制御するモータ駆動制御回路であって、モータの誘起電圧波形を検出する検出手段と、検出した誘起電圧波形に対し所定位相になるように駆動電圧波形を決定し、決定された駆動電圧波形となるようにモータ駆動を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記制御手段は、前記誘起電圧波形の位相と、前記駆動電圧波形の位相が合致するように駆動電圧波形を決定することが好適である。
【０００９】
また、前記検出手段は、駆動電圧の印加を停止した期間にモータのコイル端をハイインピーダンスとして、誘起電圧波形は検出することが好適である。
【００１０】
また、前記検出手段は、コイル端電圧のゼロクロスの近傍において誘起電圧波形を検出することが好適である。
【００１１】
また、前記検出手段は、ホール素子からのモータ回転位相についての信号に応じて、誘起電圧波形の検出期間を決定するが好適である。
【００１２】
また、前記検出手段は、検出した誘起電圧波形と、ホール素子からの信号の両方に応じて、前記検出期間を決定することが好適である。
【００１３】
また、前記検出手段は、駆動開始当初は、ホール素子出力に応じて誘起電圧の検出期間を決定し、その後は、誘起電圧波形または印加電圧波形を用いて誘起電圧の検出期間を決定することが好適である。
【００１４】
また、前記検出手段は、ホール素子のモータ回転位相についての信号に応じて、誘起電圧波形を推定することが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、誘起電圧波形を検出し、検出した誘起電圧波形に応じて駆動電圧の位相を制御する。従って、回転数が変化しても同様の制御が行え、比較的効率のよい点でのモータ駆動が安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】各種波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は全体構成を示すブロック図であり、電源からの電力は、出力回路１０に供給される。この例では、電源として直流電圧電源が利用され、出力回路１０はインバータを含み、直流電力を所定のモータ駆動電流に変換する。出力回路１０の出力は、モータ１２に供給される。この例では、モータ１２は、三相交流モータであり、ステータにはＵＶＷの三相のコイルを有している。各相コイルに出力回路１０からの互いに１２０度位相が異なる正弦波の駆動電流が供給され、これによって永久磁石を有するモータが回転する。なお、誘導モータでもよい。出力回路１０はインバータで構成され、正極母線と負極母線の間に直列接続された２つのスイッチングトランジスタからなるアームを３つ有し、各アームの中点がモータ１２の各相コイルにそれぞれ接続される。また、スイッチングトランジスタをＰＷＭ制御することで、インバータの出力が正弦波に制御されている。なお、モータ１２に所望の３相交流電流を供給できれば、出力回路１０はどのような構成でもよい。
【００１８】
モータ１２のステータには、例えば３つのホール素子１４が取り付けられており、このホール素子１４は、ロータの永久磁石に応じた磁界を検出して、ロータの回転位相についての信号を出力する。ホール素子１４の出力は、駆動タイミング回路１６に供給される。駆動タイミング回路１６は、ホール素子１４の出力から、ロータの回転位相を検出して、モータ駆動電流の位相を決定し、出力回路１０の出力、すなわちモータ１２の各コイルの駆動電圧が目標となるモータ駆動電流となるように出力回路１０を制御する。
【００１９】
ホール素子１４の出力は、誘起電圧検出回路１８にも供給される。この誘起電圧検出回路１８には、出力回路１０の出力（モータ１２の各相コイル端電圧：駆動電圧）が供給されており、誘起電圧検出回路１８は、各相コイル端がハイインピーダンス状態にされたタイミングにおける誘起電圧を検出する。
【００２０】
すなわち、誘起電圧検出回路１８は、ホール素子１４の出力から、各相コイルにおける誘起電圧のゼロクロス付近を推定し、駆動タイミング回路１６はそのタイミングで誘起電圧のゼロクロス付近の所定期間該当コイル端に接続されているアームの２つのスイッチングトランジスタをオフする。これによって、該当コイル端は、ハイインピーダンス状態になる。そして、ハイインピーダンス状態のコイル端電圧を誘起電圧検出回路１８により検出する。誘起電圧検出回路１８は、誘起電圧のゼロクロスを検出することで、該当するコイルの誘起電圧の位相を検出する。
【００２１】
この検出結果は、駆動タイミング回路１６に供給され、駆動タイミング回路１６は、検出した誘起電圧の位相に駆動電圧位相を合致させるように、出力回路１０を制御する。すなわち、本実施形態においては、図２に示すように、駆動電圧波形と、誘起電圧波形はその位相が同一になるように制御される。例えば、該当コイルにおける駆動電流が図２に示されるように同一位相であれば、誘起電圧波形とモータ駆動電流波形が合致することになるが、通常モータ駆動電流は同一にはならず、回転状態によって異なる。特に、モータの出力トルクが異なったり、回転数が異なる場合には、モータ駆動電流の位相は駆動電圧波形に対してずれる。
【００２２】
従来は、このずれを解消するために、進角制御を行っていた。この場合の進角量は、各種の条件に応じたテーブルを持ち、ホール素子の出力（ロータ回転位相）に基づいて決定していた。このような制御によれば、理論的には非常に最大効率でのモータ駆動が達成される。しかし、現実には、最適進角量をすべての回転数、出力トルクで達成するのは難しく、特にホール素子の少しの取付位置誤差によっても回転数によっては大きな進角量誤差が発生する。ホール素子の取付位置誤差をなくすのは非常に難しく、精度を高めるのも手間の掛かる作業となる。
【００２３】
本実施形態では、必ずしも最適な駆動電圧制御とはならないが、大きな負のトルクが発生したりすることは防止でき、回転数や出力トルクが大きく異なる場合であっても、効率の悪化を防止することができる。すなわち、駆動電圧波形を誘起電圧波形に一致させるため、モータ駆動電流の位相が誘起電圧の位相と大きく異なることを防止して、比較的高率の高いモータ駆動を達成することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、実際に各相コイルにおける誘起電圧を検出し、駆動電圧位相を制御する。従って、ホール素子の取付位置が多少ずれても、誘起電圧のゼロクロスを検出でき、ホール素子の取付精度が比較的低くてもかまわないという効果も得られる。
【００２５】
このように、本実施形態では、ホール素子１４を設け、その出力に応じて、誘起電圧の検出期間を決定している。一方、誘起電圧検出回路１８により、毎回実際の誘起電圧自体を検出している。従って、ホール素子１４の出力を利用せずに、前回またはこれまでの誘起電圧検出の履歴から次回の検出期間を決定してもよい。なお、回転開始との所定の期間（制御動作が安定するまで）などは、駆動タイミング回路１６においても、ホール素子１４の出力により、駆動を制御し、誘起電圧検出回路１８による誘起電圧検出期間についてもホール素子１４の出力に応じて決定することが好適である。
【００２６】
この例では、検出した誘起電圧波形と、ホール素子出力の両方に応じて、検出期間が決定され、駆動開始当初は、ホール素子出力に応じて検出期間が決定され、その後は誘起電圧波形が決定される。なお、駆動電圧波形は、誘起電圧波形と同一位相に制御されるため、誘起電圧波形ではなく駆動電圧波形を用いて、誘起電圧検出期間を決定してもよい。
【００２７】
さらに、ホール素子１４の取り付け精度がよければ、正しいロータ位置を検出できる。従って、ホール素子１４の出力から、誘起電圧のゼロクロスの位置を予測できるため、これを用いて誘起電圧波形を推定し、駆動電圧の位相を制御してもよい。
【００２８】
また、駆動電圧波形を誘起電圧波形に対し、若干進めた位相としてもよい。すなわち、本実施形態では正弦波駆動を行うにも拘わらず、誘起電圧波形を検出する。従って、誘起電圧波形に基づいて、進角制御を行うことで、より効率のよい駆動が行える。また、進角量を比較的小さな一定値に固定しておくことも好適である。
【００２９】
さらに、上述の実施形態では、誘起電圧のゼロクロスを検出したが、位相を検出するのであり、ゼロ以外の基準電圧に至った時点を検出すことも可能である。
【００３０】
上述したように、モータの駆動効率でいえば、駆動電流の位相と、駆動電圧と誘起電圧の差電圧の位相を合致するのがよい。しかし、差電圧は、誘起電圧の大きさによって、位相が変化するため、制御が難しい。
【００３１】
そこで、本実施形態では、誘起電圧波形を実際に検出し、検出した誘起電圧波形に駆動波形を制御する。従って、モータの回転数が変化しても、誘起電圧と駆動電圧の関係を所定のものに維持できる。すなわち、本実施形態においては、駆動電圧の位相は、常に誘起電圧と同一または所定位相だけ進めたものになり、安定した制御が行える。このため、回転数が大きく変化しても、効率が極端に悪くなることはない。そして、正弦波駆動であり、低騒音にできるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  出力回路、１２  モータ、１４  ホール素子、１６  駆動タイミング回路、１８  誘起電圧検出回路。
【図１】
2011055586.tif 000003
【図２】
2011055586.tif 000004