(57)【要約】【課題】永久磁石の配置誤差や磁極検出器の取付位置誤差に影響されずに全運転領域にわたって高精度で、かつ、回転速度が変化する過渡状態での応答性が良好で目標回転速度の制御に好適なブラシレスモータの制御装置を提供する。【解決手段】回転磁石形ブラシレスモータの制御装置において、回転子の回転状態を判定する回転状態判定手段と、磁極信号ＳＭに基づいて回転子の１回転周期を検出する周期検出手段と、回転子１回転分の磁極信号ＳＭの各実パルス幅Ｔｉを検出する実パルス幅検出手段と、定常状態において１回転周期をコイルの相数および極数で除算して理想パルス幅を演算し、理想パルス幅と各実パルス幅Ｔｉとのパルス幅誤差に基づいて各補正量（補正係数ωｉ）を演算する補正量演算手段と、各補正量を用いて補正パルス幅Ｔｄ１〜Ｔｄ６を演算し、各補正パルス幅に基づいて回転速度Ｎを演算する回転速度演算手段と、を備える。【選択図】図５
2011078171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子に永久磁石を有し固定子にコイルを有するブラシレスモータの前記永久磁石の磁
極位置を示すパルス信号である複数の磁極信号を取得し、該磁極信号に基づいて前記回転
子の回転速度を演算する制御装置において、
前記回転子の回転状態を、前記回転速度が変化している過渡状態、および前記回転速度
が概ね一定の定常状態のいずれであるかを判定する回転状態判定手段と、
前記磁極信号に基づいて前記回転子の１回転周期を検出する周期検出手段と、
前記回転子１回転分の前記磁極信号の複数パルスの各実パルス幅を検出する実パルス幅
検出手段と、
前記回転状態判定手段が前記回転子の回転状態を前記定常状態と判定しているときに、
検出した前記１回転周期を前記コイルの相数および極数で除算して理想パルス幅を演算し
、該理想パルス幅と検出した前記各実パルス幅とのパルス幅誤差に基づいて前記複数パル
スの各補正量を演算する補正量演算手段と、
前記各補正量を用いて前記各実パルス幅を補正することにより各補正パルス幅を演算し
、該各補正パルス幅に基づいて前記回転速度を演算する回転速度演算手段と、
を備え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】
請求項１において、前記補正量演算手段は、今回の前記各補正量を演算する際に、前回
の各補正量を考慮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３】
請求項２において、前記補正量演算手段は、前回の前記パルス幅誤差に所定の感度係数
を乗算して各補正変化量を演算し、該各補正変化量を前回の各補正量に加算して今回の各
補正量を演算し、前記回転速度演算手段は、前記今回の各補正量を今回の各実パルス幅に
乗算して今回の各補正パルス幅を求め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４】
請求項３において、前記ブラシレスモータの実回転速度を目標回転速度に制御する制御
装置であって、前記補正量演算手段は、前記回転速度演算手段により演算された回転速度
の前記目標回転速度に対する偏差に応じて、前記感度係数を設定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５】
請求項１〜４のいずれか一項において、前記回転状態判定手段が前記回転子の回転状態
を前記過渡状態と判定しているときに、前記補正量演算手段は前記各補正量を新たに演算
せずに前回の各補正量を保持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６】
請求項１〜５のいずれか一項において、前記回転速度演算手段は、前記磁極信号の複数
パルスのパルス幅に基づいて前記回転速度を演算する第１回転速度演算手段、および、該
第１回転速度演算手段よりも少ないパルス数のパルス幅に基づいて前記回転速度を演算す
る第２回転速度演算手段を有するとともに、前記回転状態判定手段が前記回転子の回転状
態を前記定常状態と判定しているときに前記第１回転速度演算手段で前記回転速度を演算
し、前記回転状態判定手段が前記回転子の回転状態を前記過渡状態と判定しているときに
前記第２回転速度演算手段で前記回転速度を演算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７】
請求項６において、前記第１回転速度演算手段は前記回転子１回転分の前記磁極信号の
パルス幅に基づいて前記回転速度を演算し、前記第２回転速度演算手段は前記磁極信号の
１パルスのパルス幅に基づいて前記回転速度を演算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８】
請求項１〜７のいずれか一項において、前記ブラシレスモータの実回転速度を目標回転
速度に制御する制御装置であって、前記回転状態判定手段は、前記回転速度演算手段によ
り演算された回転速度の前記目標回転速度に対する偏差が所定の閾回転速度未満のときに
前記回転子の回転状態を前記定常状態と判定し、前記偏差が前記閾回転速度以上のときに
前記回転子の回転状態を前記過渡状態と判定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９】
請求項１〜７のいずれか一項において、前記回転速度演算手段は、前記磁極信号の複数
パルスのパルス幅に基づいて前記回転速度を演算する第１回転速度演算手段、および、該
第１回転速度演算手段よりも少ないパルス数のパルス幅に基づいて前記回転速度を演算す
る第２回転速度演算手段を有し、前記回転状態判定手段は、前記第１回転速度演算手段に
より演算された回転速度と、前記第２回転速度演算手段により演算された回転速度との差
分が所定の閾回転速度未満のときに、前記回転子の回転状態を前記定常状態と判定し、前
記差分が前記閾回転速度以上のときに、前記回転子の回転状態を前記過渡状態と判定する
ことを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
【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に関し、より詳細には回転速度検出部に関する
。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転速度を所望の目標回転速度に制御したり、一定回転速度に安定させたりす
るために、回転子の回転速度を検出することが一般的になっている。回転子に永久磁石を
有し固定子にコイルを有する回転磁石形のブラシレスモータにおいては、磁界変化を検出
してパルス波形の磁極信号を出力する磁極検出器として例えばホールセンサを固定子側に
設ける場合が多い。そして、モータ制御装置で、ホールセンサから出力される磁極信号を
取得し、パルス幅を検出して回転速度を演算することが行われている。この種のモータ制
御装置の一例が特許文献１の「３相ブラシレスモータの回転速度検出装置」に開示されて
いる。
【０００３】
特許文献１の回転速度検出装置は、ロータ位置検出手段（磁極検出器に相当）から出力
される信号の立ち上りエッジから次の立ち上りエッジまでを計時して計時値を順次出力す
るカウンタ手段と、計時値の和を演算し該和に基づいて回転速度を演算する演算手段とを
備えている。そして、ロータ１回転分の時間を測定して回転速度を演算するので、ロータ
位置検出手段の取付位置ずれがあっても演算結果に関係せず、正確な回転速度が得られる
、とされている。
【０００４】
また、回転速度を目標回転速度に制御するときの応答性を向上するために、回転子の１
回転よりも少ない回転量で計時を行って回転速度を演算することが行われている。この場
合、回転子側の永久磁石の配置が誤差要因となる。永久磁石は、理想的には回転子の円筒
面上に同心等間隔に配置されるが、実際には円筒面に対して凹凸していたり、隣接する磁
石間の距離に誤差があったりする。また個々の磁石の大きさや磁界強度が微妙に異なるこ
とも考えられる。このような誤差要因により、磁界変化を検出したパルス波形のパルス幅
が一定とならず、演算される回転速度がばらつく場合がある。この対策として、例えば、
特許文献２に「ブラシレスモータ速度制御回路」が開示されている。
【０００５】
特許文献２の速度制御回路は、複数の磁極検出器の出力に基づいてロータの磁極位置（
回転位置）とその位置における検出速度を検出する手段と、検出速度に補正係数をかけて
制御に用いる回転速度を求める補正手段と、を備えている。補正手段の補正係数は、ブラ
シレスモータを無負荷、一定電圧で一回転させたときに各磁極位置での検出速度を検出し
、この検出速度に補正係数をかけた値が一定となるように各磁極位置で求められる。換言
すれば、ロータが無負荷、一定速度で回転するときの検出速度が大きい磁極位置では小さ
な補正係数、検出速度が小さい磁極位置では大きな補正係数を設定し、補正係数をかけた
とき全ての検出速度が一定となるようにして、回転速度の演算精度を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７０９７号公報
【特許文献２】特開平６−２２５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１の回転速度検出装置は、ロータ１回転分の時間を測定して回転速
度を演算するので、定常状態で正確な回転速度を得られる点は好ましいが、目標回転速度
に制御する際の過渡状態で応答性が低い。つまり、変化する回転速度の検出に時間遅れが
生じ、結果として目標回転速度への到達が遅れる。特許文献２の速度制御回路は、回転子
の１回転よりも少ない回転量で回転速度を演算できるので応答性は良好であるが、ブラシ
レスモータの全運転領域で補正係数の精度が高いとは言えない。すなわち、ブラシレスモ
ータの運転時には負荷トルクおよび回転速度が大きく変化し、軸受部のストレス荷重など
の変化に影響されて回転子の回転状況が変化し得るのに対し、無負荷、一定電圧の条件で
求められる一定値の補正係数では精度が低下する。また、経時使用による摩耗などで生じ
る特性変化にも追従せず、定期的に補正係数を修正することは煩雑で手間がかかる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、回転子側の永久磁石の配置誤差や固定子
側の磁極検出器の取付位置誤差に影響されずに全運転領域にわたって高精度で、かつ、回
転速度が変化する過渡状態での応答性が良好で目標回転速度の制御に好適なブラシレスモ
ータの制御装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する請求項１に係るブラシレスモータの制御装置の発明は、回転子に永
久磁石を有し固定子にコイルを有するブラシレスモータの前記永久磁石の磁極位置を示す
パルス信号である複数の磁極信号を取得し、該磁極信号に基づいて前記回転子の回転速度
を演算する制御装置において、前記回転子の回転状態を、前記回転速度が変化している過
渡状態、および前記回転速度が概ね一定の定常状態のいずれであるかを判定する回転状態
判定手段と、前記磁極信号に基づいて前記回転子の１回転周期を検出する周期検出手段と
、前記回転子１回転分の前記磁極信号の複数パルスの各実パルス幅を検出する実パルス幅
検出手段と、前記回転状態判定手段が前記回転子の回転状態を前記定常状態と判定してい
るときに、検出した前記１回転周期を前記コイルの相数および極数で除算して理想パルス
幅を演算し、該理想パルス幅と検出した前記各実パルス幅とのパルス幅誤差に基づいて前
記複数パルスの各補正量を演算する補正量演算手段と、前記各補正量を用いて前記各実パ
ルス幅を補正することにより各補正パルス幅を演算し、該各補正パルス幅に基づいて前記
回転速度を演算する回転速度演算手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記補正量演算手段は、今回の前記各補正
量を演算する際に、前回の各補正量を考慮することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記補正量演算手段は、前回の前記パルス
幅誤差に所定の感度係数を乗算して各補正変化量を演算し、該各補正変化量を前回の各補
正量に加算して今回の各補正量を演算し、前記回転速度演算手段は、前記今回の各補正量
を今回の各実パルス幅に乗算して今回の各補正パルス幅を求めることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項３において、前記ブラシレスモータの実回転速度を目標
回転速度に制御する制御装置であって、前記補正量演算手段は、前記回転速度演算手段に
より演算された回転速度の前記目標回転速度に対する偏差に応じて、前記感度係数を設定
することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記回転状態判定手段
が前記回転子の回転状態を前記過渡状態と判定しているときに、前記補正量演算手段は前
記各補正量を新たに演算せずに前回の各補正量を保持することを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記回転速度演算手段
は、前記磁極信号の複数パルスのパルス幅に基づいて前記回転速度を演算する第１回転速
度演算手段、および、該第１回転速度演算手段よりも少ないパルス数のパルス幅に基づい
て前記回転速度を演算する第２回転速度演算手段を有するとともに、前記回転状態判定手
段が前記回転子の回転状態を前記定常状態と判定しているときに前記第１回転速度演算手
段で前記回転速度を演算し、前記回転状態判定手段が前記回転子の回転状態を前記過渡状
態と判定しているときに前記第２回転速度演算手段で前記回転速度を演算することを特徴
とする。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項６において、前記第１回転速度演算手段は前記回転子１
回転分の前記磁極信号のパルス幅に基づいて前記回転速度を演算し、前記第２回転速度演
算手段は前記磁極信号の１パルスのパルス幅に基づいて前記回転速度を演算することを特
徴とする。
【００１６】
請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一項において、前記ブラシレスモータ
の実回転速度を目標回転速度に制御する制御装置であって、前記回転状態判定手段は、前
記回転速度演算手段により演算された回転速度の前記目標回転速度に対する偏差が所定の
閾回転速度未満のときに前記回転子の回転状態を前記定常状態と判定し、前記偏差が前記
閾回転速度以上のときに前記回転子の回転状態を前記過渡状態と判定することを特徴とす
る。
【００１７】
請求項９に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一項において、前記回転速度演算手段
は、前記磁極信号の複数パルスのパルス幅に基づいて前記回転速度を演算する第１回転速
度演算手段、および、該第１回転速度演算手段よりも少ないパルス数のパルス幅に基づい
て前記回転速度を演算する第２回転速度演算手段を有し、前記回転状態判定手段は、前記
第１回転速度演算手段により演算された回転速度と、前記第２回転速度演算手段により演
算された回転速度との差分が所定の閾回転速度未満のときに、前記回転子の回転状態を前
記定常状態と判定し、前記差分が前記閾回転速度以上のときに、前記回転子の回転状態を
前記過渡状態と判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係るブラシレスモータの制御装置の発明では、回転子の回転状態が定常状態
であるときに、回転子の１回転周期をコイルの相数および極数で除算した理想パルス幅と
検出された各実パルス幅とのパルス幅誤差に基づいて補正量を演算し、この補正量を用い
ることで補正後の各補正パルス幅を互いに等しくできる。このため、永久磁石の配置誤差
や固定子側の磁極検出器の取付位置誤差により検出された各実パルス幅がばらついていて
も、各補正パルス幅は等しくなる。したがって、いずれの１パルスの補正パルス幅から演
算しても回転速度はばらつかず、回転速度の演算精度が高いとともに、応答性が良好で目
標回転速度の制御に好適である。
【００１９】
請求項２係る発明では、今回の各補正量を演算する際に、前回の各補正量を考慮する。
さらに、請求項３係る発明では、前回のパルス幅誤差に所定の感度係数を乗算して各補正
変化量を演算し、各補正変化量を前回の各補正量に加算して今回の各補正量を演算する。
つまり、前回の補正で生じていたパルス幅誤差を減少させるように今回の各補正量を演算
する。したがって、定常状態で逐次補正量を演算して更新することでパルス幅誤差はゼロ
に収束するように減少し、過渡状態で負荷トルクあるいは回転速度が変化したときにもそ
の後の定常状態で同様にパルス幅誤差は減少するので、全運転領域にわたって回転速度の
演算精度が高い。
【００２０】
請求項４に係る発明では、制御装置はブラシレスモータの実回転速度を目標回転速度に
制御するものであって、演算された回転速度と目標回転速度との偏差に応じて感度係数を
設定することができる。したがって、演算された回転速度が目標回転速度に近づいて定常
状態と判定されるときに感度係数を調整し、補正量の収束性を良好にして回転速度の演算
精度を高め、目標回転速度に迅速に到達できる。
【００２１】
請求項５に係る発明では、過渡状態において、補正量演算手段は各補正量を新たに演算
せずに前回の各補正量を保持する。したがって、過渡状態が続く間、その直前の定常状態
で演算した最も確からしい補正量を用いて各実パルス幅を補正することができて、回転速
度の演算精度が高い。
【００２２】
請求項６に係る発明では、回転速度演算手段は、多くのパルス数のパルス幅に基づいて
回転速度を演算する第１回転速度演算手段を定常状態で用い、少ないパルス数のパルス幅
に基づいて回転速度を演算する第２回転速度演算手段を過渡状態で用いる。さらに、請求
項７に係る発明では、回転速度演算手段は、定常状態で回転子１回転分の磁極信号のパル
ス幅、過渡状態で１パルスのパルス幅に基づいて回転速度を演算する。したがって、定常
状態において、誤差が小さくなる多くのパルス数例えば回転子１回転分のパルス幅から高
精度な回転速度を演算でき、過渡状態において、時間遅れが小さくなる少ないパルス数例
えば１パルスのパルス幅から応答性の良好な回転速度を演算できる。
【００２３】
請求項８に係る発明では、モータの実回転速度を目標回転速度に制御する場合、過渡状
態における実回転速度の目標回転速度に対する偏差は、定常状態におけるそれよりも大き
くなる。そこで、回転状態判定手段は、演算された回転速度と目標回転速度との偏差が所
定の閾回転速度よりも小さいか否かにより、定常状態および過渡状態を判定する。モータ
の回転速度を目標回転速度に制御する場合に、この偏差を用いてモータの回転状態を判定
できる。
【００２４】
請求項９に係る発明では、第１回転速度演算手段により演算される回転速度と第２回転
速度演算手段により演算される回転速度とでは応答性が異なるため、それらの回転速度の
差分はモータの過渡状態において大きくなる。そこで、回転状態判定手段は、第１および
第２回転速度演算手段が演算した回転速度の差分が所定の閾回転速度よりも小さいか否か
により、定常状態および過渡状態を判定する。目標回転速度への制御を行わない場合に、
この差分を用いて回転子の回転状態を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態のブラシレスモータの制御装置（モータ制御装置）を説明する全体構成図である。
【図２】第１実施形態のモータ制御装置の回転速度演算機能を説明する図である。
【図３】第１実施形態のモータ制御装置の処理フローを説明するフローチャートの図であり、（１）はメインフロー、（２）は割り込みフローを示している。
【図４】図３のメインフロー中の補正係数演算のサブフローを説明するフローチャートの図である。
【図５】第１実施形態のモータ制御装置の作用を説明する図であり、（１）は磁極信号を基にして回転速度を演算する作用の説明図、（２）は過渡状態を含む回転速度の時間変化を示す図である。
【図６】図５（２）と同じ条件下で従来方法により１回転周期から演算した回転速度のグラフを、本第１実施形態のグラフと重ねたものである。
【図７】第２実施形態のモータ制御装置の処理フローを説明するフローチャートの図である。
【図８】第３実施形態の三相ブラシレスモータの制御装置を説明する全体構成図である。
【図９】第３実施形態における三相合成パルス信号を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明を実施するための第１実施形態を、図１〜図６を参考にして説明する。図１は、
本発明の第１実施形態のブラシレスモータの制御装置１（モータ制御装置１）を説明する
全体構成図である。単相８極のブラシレスモータ９１は、８極（４極対）の永久磁石を有
する回転子と、コイルを有する固定子とで構成されている。固定子側には、永久磁石の磁
極位置を検出してパルス波形の磁極信号ＳＭを出力する磁極検出器としてホールセンサ９
２が設けられている。モータ制御装置１は、ホールセンサ９２の磁極信号ＳＭを取得し、
ブラシレスモータ９１の回転速度N（ｒｐｓ）を演算して、実回転速度を目標回転速度Ｎ
１に制御するものである。
【００２７】
モータ制御装置１は、ＣＰＵを内蔵してソフトウェアで動作する電子制御装置を主体に
構成されており、機能的に、回転速度演算部９５、制御演算部９６、駆動電圧出力部９７
などに分けて考えることができる。回転速度演算部９５は、ホールセンサ９２が出力した
磁極信号ＳＭを取得し、ブラシレスモータ９１の回転子の回転速度Ｎを演算して制御演算
部９６に受け渡す機能を有している。制御演算部９６は、回転速度Ｎを目標回転速度Ｎ１
に制御する機能を有し、回転速度Ｎを目標回転速度Ｎ１に近づけるための制御信号ＳＣを
求めて駆動電圧出力部９７に送出するようになっている。また、制御演算部９６は、目標
回転速度Ｎ１を回転速度演算部９５に受け渡している。駆動電圧出力部９７は、制御信号
ＳＣにしたがって、電圧値および位相を調整した駆動電圧Ｖをブラシレスモータ９１のコ
イルに供給するようになっている。
【００２８】
図１に示されるように、回転速度演算部９５は機能的に、エッジ検出部２、実パルス幅
検出手段３、周期検出手段４、補正係数演算手段５、回転速度演算手段６，回転状態判定
手段７で構成される。また、図２は、第１実施形態のモータ制御装置１の回転速度演算機
能を説明する図であり、横軸を共通の時間軸として、磁極信号ＳＭ、実パルス幅Ｔｉ、補
正パルス幅Ｔｄｉなどを示している。
【００２９】
エッジ検出部２は、入力インターフェイス２１を介して入力される磁極信号ＳＭのパル
ス波形の立ち上がりおよび立ち下がりのエッジを検出し、エッジの発生番号ＥＮおよび発
生時刻ｔｉを記憶するようになっている。発生番号ＥＮをカウントアップするために、エ
ッジ検出部２はエッジカウンタを有している。本第１実施形態では、ブラシレスモータ９
１は単相８極であり、回転子が１回転すると、図２に示されるように、正負各４パルス合
計で８パルスが発生する。したがって、発生番号ＥＮは１から８までの値をとり、エッジ
カウンタは、８の次に１に戻るサイクリックカウンタとなっている。なお、発生番号ＥＮ
は、エッジの発生順序とともに、エッジを始点とするパルス波形の順序も示している。エ
ッジ検出部２は、エッジを検出した都度、発生番号ＥＮおよび発生時刻ｔｉをデータセッ
トにして実パルス幅検出手段３に送出する。
【００３０】
実パルス幅検出手段３は、時間的に隣り合う２つの発生時刻ｔｉを減算することにより
実パルス幅Ｔｉを検出する。例えば、発生番号ＥＮ＝ｉの実パルス幅Ｔｉは次式により求
める。
実パルス幅Ｔｉ＝ｔ（ｉ＋１）−ｔｉ
これを回転子１回転分の８パルスについて行えば、１回転分の各実パルス幅Ｔ１〜Ｔ８を
検出できる。実パルス幅検出手段３は、実パルス幅Ｔｉを検出した都度、周期検出手段４
、補正係数演算手段５、および回転速度演算手段６に送出する。
【００３１】
周期検出手段４は、次式で示されるように実パルス幅Ｔｉを１回転分加算して、回転子
の１回転周期ＴＲｊを検出する。
１回転周期ＴＲｊ＝ΣＴｉ  （ｉ＝（ｊ＋１）〜８、１〜ｊ）
この式は、図２に示されるように、ある実パルス幅Ｔｉを受け取ったときに１回転分前の
前回の実パルス幅Ｔ（ｉ−８）と入れ替えて常に最新の８パルスを加算する、いわゆる移
動加算法を意味している。周期検出手段４は、１回転周期ＴＲｊを検出した都度、補正係
数演算手段５に送出する。
【００３２】
補正係数演算手段５は、補正量演算手段に相当し、補正量に相当する補正係数ωｉを演
算する。補正係数演算手段５は、回転状態判定手段７が回転子の回転状態を定常状態と判
定している間、回転子が１回転するたびに各補正係数ωｉを演算して更新する。補正係数
ωｉは、回転子１回転分の８パルスについてそれぞれ演算されるものである。補正係数演
算手段５は、実パルス幅Ｔｉ、１回転周期ＴＲｉ、前回の補正係数ωｉ（−１）、コイル
の相数Ｐ１および極数Ｐ２（第１実施形態ではＰ１＝１、Ｐ２＝８）、感度係数ｋ（＝０
〜１）を用い、次の４つの式で補正係数ωｉを演算する。補正係数ωｉの初期値は、８パ
ルス全てで１に設定する。なお、記号に添えた（−１）は前回値を意味する。
定常状態での理想パルス幅ＴＡｉ＝ＴＲｉ／（Ｐ１・Ｐ２）
前回の補正係数を用いた補正パルス幅Ｔｃｉ＝ωｉ（−１）・Ｔｉ
前回の補正係数で求めたパルス幅誤差Ｅ＝（ＴＡｉ−Ｔｃｉ）／ＴＡｉ
今回の補正係数ωｉ＝ωｉ（−１）＋ｋ・Ｅ
【００３３】
上式において、理想パルス幅ＴＡｉは、回転速度の変化が全くない定常状態と考えて、
１回転周期ＴＲｉを相数Ｐ１および極数Ｐ２で除算した値である。この理想パルス幅ＴＡ
ｉは、全てのパルス波形が同一パルス幅で一致したときの理想的な値を意味している。ま
た、補正パルス幅Ｔｃｉは、前回の補正係数ωｉ（−１）を今回の実パルス幅Ｔｉに乗算
した値である。パルス幅誤差Ｅは、前回の補正係数を用いた補正パルス幅Ｔｃが理想パル
ス幅ＴＡｉに一致しなかった比率を示すものである。今回の補正係数ωｉは、パルス幅誤
差Ｅに感度係数ｋを乗算した補正変化量を、前回の補正係数ωｉ（−１）に加算して求め
る。
【００３４】
ここで、前回の補正係数ωｉ（−１）が良好である場合には、補正パルス幅Ｔｃｉ＝理
想パルス幅ＴＡｉ（したがってパルス幅誤差Ｅ＝０）となり、今回の補正係数ωｉ＝ωｉ
（−１）となって前回値を保持する。前回の補正係数を用いた補正パルス幅Ｔｃｉが理想
パルス幅ＴＡｉよりも小さい場合には、パルス幅誤差Ｅは正値となり、今回の補正係数ω
ｉは前回値ωｉ（−１）よりも大きくなる。つまり、今回の補正パルス幅Ｔｄｉ（＝ωｉ
・Ｔｉ）を前回よりも大きめにして、パルス幅誤差Ｅを０に近づけるように作用する。逆
に、前回の補正係数を用いた補正パルス幅Ｔｃｉが理想パルス幅ＴＡｉよりも大きい場合
には、パルス幅誤差Ｅは負値となり、今回の補正係数ωｉは前回値ωｉ（−１）よりも小
さくなる。つまり、今回の補正パルス幅Ｔｄｉを前回よりも小さめにして、やはりパルス
幅誤差Ｅを０に近づけるように作用する。
【００３５】
なお、補正係数演算手段５は、回転状態判定手段７が回転子の回転状態を過渡状態と判
定したとき、上述の補正係数ωｉを新たに演算せずに、前回の補正係数ωｉ（−１）を保
持して今回の補正係数ωｉとする。なぜなら、過渡状態では実パルス幅Ｔｉが刻々と変化
するのが当然であって、一定と考えた理想パルス幅ＴＡｉが意味を持たないからである。
補正係数演算手段５は、今回の補正係数ωｉを回転速度演算手段６に送出する。
【００３６】
さらに、補正係数演算手段５は、回転状態判定手段７から受け取った偏差ＤＦに応じて
感度係数ｋの値を０〜１の間で調整する。通常は、偏差ＤＦが大きいときに感度係数ｋを
大きめとし、偏差ＤＦが減少するにつれて感度係数ｋを小さくする。この調整は、補正係
数ωｉの収束性を良好にして回転速度Ｎの演算精度を高め、目標回転速度Ｎ１に迅速に到
達させるために行う。
【００３７】
回転速度演算手段６は、次式に示されるように、補正係数ωｉを実パルス幅Ｔｉに乗算
して補正パルス幅Ｔｄｉを演算し、さらに回転速度Ｎを演算する。また、１回転周期ＴＲ
ｉから第２回転速度Ｎ２を演算する。
補正パルス幅Ｔｄｉ＝ωｉ・Ｔｉ
回転速度Ｎ＝１／（Ｔｄｉ・Ｐ１・Ｐ２）
第２回転速度Ｎ２＝１／ＴＲｉ
回転速度演算手段６は、回転速度Ｎを制御演算部９６に受け渡し、第２回転速度Ｎ２を回
転状態判定手段７に送出する。
【００３８】
回転状態判定手段７は、演算された第２回転速度Ｎ２と制御演算部９６から受け取った
目標回転速度Ｎ１との偏差ＤＦを演算し、この偏差ＤＦを所定の閾回転速度Ｄ１と比較す
る。そして、偏差ＤＦが小さければ回転子の回転状態を定常状態と判定し、偏差ＤＦが大
きければ回転子の回転状態を過渡状態と判定する。回転状態判定手段７は、偏差ＤＦおよ
び判定結果を補正係数演算手段５に送出する。
【００３９】
次に、上述の機能を有して構成される第１実施形態のモータ制御装置１の演算処理内容
について図３および図４を参考にして説明する。図３は、第１実施形態のモータ制御装置
１の処理フローを説明するフローチャートの図であり、（１）はメインフロー、（２）は
割り込みフローを示している。また、図４は、図３のメインフロー中の補正係数演算の処
理を説明するフローチャートの図である。
【００４０】
図３（１）に示されるように、まず、メインフローのステップＭ１で、モータ制御装置
１の内部状態を初期化するとともに、割り込みを受け付ける状態とする。すると、エッジ
割り込みが発生するたびに、図３（２）の割り込みフローの処理を行う。割り込みフロー
のステップＢ１では、エッジ検出部２が磁極信号ＳＭのエッジを検出すると、メインフロ
ーがいずれのステップの処理を行っている途中であってもこれを中断し、割り込みフロー
を優先して処理する。次にステップＢ２で、磁極信号ＳＭの立ち上がりまたは立ち下がり
の発生時刻ｔｉを発生番号ＥＮとともに記憶する。次にステップＢ３で、エッジカウンタ
の発生番号ＥＮをカウントアップして、次回の割り込みを受け付けられる状態とする。最
後にステップＢ４で、発生時刻ｔｉおよび発生番号ＥＮからなるデータセットを持って、
メインフローの中断したステップにリターンする。
【００４１】
メインフローのステップＭ２で、目標回転速度Ｎ１を設定する。この設定は、前述した
ように回転状態判定手段７が制御演算部９６から目標回転速度Ｎ１を受け取って行う。次
にステップＭ３で、補正係数演算手段５は補正係数ωｉを演算する。このステップＭ３の
詳細処理内容は、後で図４を参考にして説明する。次にステップＭ４で、回転速度演算手
段６は、補正係数ωｉを用いて補正パルス幅Ｔｄｉを演算し、さらに回転速度Ｎを演算す
る。最後に、ステップＭ５で演算した回転速度Ｎを制御演算部９６に受け渡して、回転速
度Ｎ演算の１サイクルが終了する。以降はステップＭ２〜Ｍ５を繰り返す。
【００４２】
ステップＭ３の補正係数演算の詳細処理内容は、図４に示されている。図中のステップ
Ｓ１で、実パルス幅検出手段３は、発生時刻ｔｉおよび発生番号ＥＮからなるデータセッ
トを用いて実パルス幅Ｔｉを検出する。ステップＳ２では、周期検出手段４は、回転子の
１回転周期ＴＲｉを検出する。ステップＳ３では、回転速度演算手段６は、１回転周期Ｔ
Ｒｉから第２回転速度Ｎ２を演算する。次にステップＳ４で、回転状態判定手段７は第２
回転速度Ｎ２と目標回転速度Ｎ１との偏差ＤＦを演算し、ステップＳ５で、この偏差ＤＦ
を所定の閾回転速度Ｄ１と比較する。比較の結果偏差ＤＦが小さい定常状態では、ステッ
プＳ６で、補正係数演算手段５は補正係数ωｉを演算する。偏差ＤＦが大きい過渡状態で
は、ステップＳ７で、補正係数演算手段５は前回の補正係数ωｉ（−１）を保持する。ま
た、ステップＳ８で、補正係数演算手段５は補正係数ωｉにガードをかける。これは、演
算した補正係数ωｉがガード範囲（１±α）から逸脱しているとき、補正係数ωｉを強制
的に上限値（１＋α）または下限値（１−α）とする処理である。ガードの許容範囲αと
しては０．１程度を設定する。このガード機能により、演算のたびに補正係数ωｉが増減
振動して収束しなくなるおそれを解消できる。
【００４３】
次に、第１実施形態のモータ制御装置１の作用について、図５の波形例を参考にして説
明する。図５は、第１実施形態のモータ制御装置１の作用を説明する図であり、（１）は
磁極信号ＳＭを基にして回転速度Ｎを演算する作用の説明図である。  図５（１）におい
て、磁極信号ＳＭは、立ち上がりタイミングから立ち下がりタイミングまでの高レベルが
継続する実パルス幅Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５が広く（時間が長く）、立ち下がりタイミングから
立ち上がりタイミングまでの低レベルが継続する実パルス幅Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６が狭い（時
間が短い）波形例である。また、モータ制御装置１は、各実パルス幅Ｔ１〜Ｔ６を検出し
たわずか後の演算タイミングｔｍ１〜ｔｍ５に、各実パルス幅Ｔ１〜Ｔ６を補正して補正
パルス幅Ｔｄ１〜Ｔｄ６を演算しさらに回転速度Ｎを演算する処理を行うようになってい
る。そして、補正パルス幅Ｔｄ１〜Ｔｄ６が互いに等しくなるように、各補正係数ω１〜
ω６が求められている。したがって、各演算タイミングｔｍ１〜ｔｍ５で、各補正パルス
幅Ｔｄ１〜Ｔｄ６から演算した回転速度Ｎの実線のグラフＧ１は一定となる。
【００４４】
一方、従来方法の各実パルス幅Ｔ１〜Ｔ６から演算した回転速度Ｎの破線のグラフＧ２
は矩形波状にばらついている。これは、広い実パルス幅Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５から低回転速度
が演算され、狭い実パルス幅Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６から高回転速度が演算される当然の結果で
ある。
【００４５】
次に、図５は（２）は切替時刻ｔＸで、目標回転速度Ｎ１がＮ１１からＮ１２に切り替
わった過渡状態を含む回転速度Ｎの時間変化を示す図である。図中で、回転速度Ｎの時間
変化のグラフは、演算タイミングｔｍ１〜ｔｍ５ごとに求められる各値を結んで示してあ
る。したがって、図５（１）の従来方法で求めたグラフＧ２の矩形波状のばらつきは、図
５（２）ではグラフＧ４（破線）の三角波状のばらつきで示されている。本第１実施形態
で演算される回転速度ＮのグラフＧ３（実線）は、目標回転速度Ｎ１が切り替わる前後の
定常状態で一定値に安定するとともに、切り替わる途中の過渡状態でも滑らかに変化する
。一方、従来方法の各実パルス幅Ｔ１〜Ｔ６から演算した回転速度ＮのグラフＧ４（破線
）は、定常状態および過渡状態の両方で三角波状にばらつく。この波形の差は、従来除去
し得なかった磁極信号ＳＭの誤差分を本第１実施形態で除去できる効果を示している。
【００４６】
また、図６は、図５（２）と同じ条件下で従来方法により１回転周期ＴＲｉから演算し
た回転速度ＮのグラフＧ５（破線）を、本第１実施形態のグラフＧ３（実線）と重ねたも
のである。図示されるように、本第１実施形態のグラフＧ３が切替時刻ｔＸの直後から急
峻に立ち上がり、速やかに新しい目標回転速度Ｎ１２に収束するのに対し、従来方法のグ
ラフ５は切替時刻ｔＸから遅れて立ち上がり、応答性が低い。
【００４７】
なお、図５、図６においては、実パルス幅Ｔｉが一つおきに大小変化する例を示したが
、実パルス幅Ｔｉが不規則に変化しても、これを補償するような補正係数ωｉを演算でき
るので、補正の効果は顕著である。
【００４８】
第１実施形態のモータ制御装置１によれば、永久磁石の配置誤差や固定子側の磁極検出
器の取付位置誤差により検出された各実パルス幅Ｔｉがばらついていても、補正係数ωｉ
を乗算することで補正後の補正パルス幅Ｔｄｉを互いに等しくできる。このため、いずれ
の１パルスの補正パルス幅Ｔｄｉから演算しても回転速度Ｎはばらつかず、回転速度Ｎの
演算精度が高いとともに、応答性が良好で目標回転速度Ｎ１の制御に好適である。
【００４９】
また、定常状態で逐次補正係数ωｉを演算して更新するのでパルス幅誤差Ｅはゼロに収
束するように減少し、負荷トルクあるいは回転速度が変化したときにもその後の定常状態
で同様にパルス幅誤差Ｅは減少するので、全運転領域にわたって回転速度Ｎの演算精度が
高い。さらに、補正係数ωｉを演算する際の感度係数ｋを調整することにより補正係数ω
ｉの収束性を良好にして回転速度Ｎの演算精度を高め、目標回転速度Ｎ１に迅速に到達で
きる。
【００５０】
また、過渡状態において、補正量演算手段５は各補正係数ωｉを新たに演算せずに前回
値を保持する。したがって、過渡状態が続く間、その直前の定常状態で演算した最も確か
らしい補正係数ωｉを用いて各実パルス幅Ｔｉを補正することができ、回転速度Ｎの演算
精度が高い。
【００５１】
次に、第２実施形態のモータ制御装置について説明する。第２実施形態のモータ制御装
置に係る全体構成は図１と同様であり、回転速度演算の機能および回転子の回転状態の判
定方法が第１実施形態と異なり、実際は電子制御装置のソフトウェアが異なる。第２実施
形態のモータ制御装置において、過渡状態では第１実施形態と同様に１パルスの補正パル
ス幅Ｔｄｉに基づいた回転速度Ｎを最終的な演算値とし、定常状態では磁極信号ＳＭの１
回転周期ＴＲｉに基づいた第２回転速度Ｎ２を最終的な演算値とする。つまり、１パルス
の補正パルス幅Ｔｄｉから回転速度Ｎを求める手段が第２回転速度演算手段であり、１回
転周期ＴＲｉから第２回転速度Ｎ２を求める手段が第１回転速度演算手段である。図７は
、第２実施形態の回転速度演算の処理内容を説明するフローチャートの図である。図７の
フローチャートを、図３（１）に示される第１実施形態のメインフローのステップＭ４お
よびＭ５に置き換えることにより、第２実施形態のメインフローが構成される。
【００５２】
図７のフローチャートにおいて、回転速度演算手段６は、ステップＳ１１で第２回転速
度Ｎ２を演算し、ステップＳ１２で回転速度Ｎを演算する。次にステップＳ１３〜Ｓ２１
で、回転状態判定手段７が回転状態を判定する。詳述すると、ステップＳ１３で、目標回
転速度Ｎ１と演算された第２回転速度Ｎ２との偏差を演算し、この偏差を所定の閾回転速
度Ｄ２と比較する。偏差が大きければステップＳ１４で過渡状態と判定し、偏差が小さけ
ればステップＳ１５に進む。ステップＳ１５で、前回の回転状態の判定結果を確認し、前
回が定常状態であればステップＳ１６で定常状態を維持する判定をし、前回が過渡状態で
あればステップＳ１７に進む。ステップＳ１７で目標回転速度Ｎ１が第２回転速度Ｎ２よ
りも大きく、かつステップＳ１８で第２回転速度Ｎ２が回転速度Ｎよりも大きければ、ス
テップＳ１９で定常状態に移行するように判定する。また、ステップＳ１７で目標回転速
度Ｎ１が第２回転速度よりも小さく、かつステップＳ２０で第２回転速度Ｎ２が回転速度
Ｎよりも小さければ、ステップＳ２１で定常状態に移行するように判定する。ステップＳ
１８およびＳ２０で条件が満たされなかった場合（図中Ｎｏの矢印）には過渡状態を維持
する。
【００５３】
ここまでのステップにより回転子の回転状態が定常状態または過渡状態に確定する。次
に合流したステップＳ２２で、回転速度演算手段６は回転状態を確認し、過渡状態であれ
ばステップＳ２３で回転速度Ｎを制御演算部９６に受け渡し、定常状態であればステップ
Ｓ２４で第２回転速度Ｎ２を制御演算部９６に受け渡す。
【００５４】
以上説明した第２実施形態のモータ制御装置では、定常状態において、誤差が小さくな
る回転子１回転分のパルス幅ＴＲｉから高精度な第２回転速度Ｎ２を演算でき、過渡状態
において、時間遅れが小さくなる１パルスの補正パルス幅Ｔｄｉから応答性の良好な回転
速度Ｎを演算できる。つまり、図５（２）および図６に示される第１実施形態のグラフＧ
３と同等の精度および応答性が得られる。
【００５５】
次に、三相８極のブラシレスモータ９１３を制御対象とする第３実施形態のモータ制御
装置１０について、第１および第２実施形態と異なる点を主に説明する。図８は、第３実
施形態の三相ブラシレスモータの制御装置１０（モータ制御装置１０）を説明する全体構
成図である。図示されるように、モータ制御装置１０は、３個のホールセンサ９２Ｕ、９
２Ｖ、９２Ｗから、三相の磁極信号ＳＭＵ、ＳＭＶ、ＳＭＷを取得するように構成されて
いる。エッジ検出部２０は、入力インターフェイス２１を介して入力される三相の磁極信
号ＳＭＵ、ＳＭＶ、ＳＭＷを合成して三相合成パルス信号ＳＭＴを作成し、その立ち上が
りおよび立ち上がりのエッジを検出するようになっている。
【００５６】
図９は、第３実施形態における三相合成パルス信号ＳＭＴを説明する図である。図示さ
れるように、三相合成パルス信号ＳＭＴは、三相の磁極信号ＳＭＵ、ＳＭＶ、ＳＭＷの立
ち上がりおよび立ち下がりごとに、高低のレベルが切り替わる信号である。三相合成パル
ス信号ＳＭＴでは、回転子が１回転する間に２４パルスが発生し、発生番号ＥＮは１から
２４までの値をとる。１回転あたりのパルス数が異なる点を除いて、機能、処理内容は第
１実施形態と同様であり、説明は省略する。本発明は、磁極信号を出力する磁極検出器が
１個の場合だけでなく、３個でその磁極信号を合成する場合にも適用できる。
【００５７】
なお、第１および第２実施形態において、回転状態判定手段７で回転子の回転状態の判
定に用いる閾回転速度Ｄ１およびＤ２は、同一の値でも異なる値でもよい。また、回転状
態の判定に用いる判定指標は説明した偏差ＤＦに限定されず、他の判定指標を閾回転速度
Ｄ１、Ｄ２と比較するようにしてもよい。例えば、回転速度Ｎと第２回転速度Ｎ２の差分
を判定指標に用い、あるいは、第２回転速度Ｎ２のみに着目して前回と今回の変化分を判
定指標に用いてもよい。その他、目標回転速度Ｎ１、回転速度Ｎ、および第２回転速度Ｎ
２の組み合わせにより、種々の判定指標および判定条件を設定できる。
【００５８】
また、第２実施形態において、第１回転速度演算手段は１回転周期ＴＲｉから第２回転
速度Ｎ２を求め、第２回転速度演算手段は１パルスの補正パルス幅Ｔｄｉから回転速度Ｎ
を求めるようになっている。この１回転周期ＴＲｉおよび１パルスの補正パルス幅Ｔｄｉ
は限定されず、大小関係が逆転しない限り自由に設定可能である。例えば、図５（１）に
示される高レベルと低レベルで実パルス幅に差がある場合、第２回転速度演算手段で２パ
ルス分のパルス幅を求めると演算精度を向上しやすい。
【符号の説明】
【００５９】
１、１０：ブラシレスモータの制御装置（モータ制御装置）
２：エッジ検出部
３：実パルス幅検出手段
４：周期検出手段
５：補正係数演算手段
６：回転速度演算手段
７：回転状態判定手段
９１：ブラシレスモータ    ９１３：三相ブラシレスモータ
９２、９２Ｕ、９２Ｖ、９２Ｗ：ホールセンサ
９５：回転速度演算部    ９６：制御演算部    ９７：駆動電圧出力部
ＳＭ、ＳＭＵ、ＳＭＶ、ＳＭＷ：磁極信号    ＳＭＴ：三相合成パルス信号
Ｔｉ、Ｔ１〜Ｔ８：実パルス幅    Ｔｄｉ、Ｔｄ１〜Ｔｄ６：補正パルス幅
ＴＲｊ：１回転周期    ωｉ：補正係数
Ｎ：回転速度    Ｎ１：目標回転速度    Ｎ２：第２回転速度
【図１】
2011078171.tif 000003
【図２】
2011078171.tif 000004
【図３】
2011078171.tif 000005
【図４】
2011078171.tif 000006
【図５】
2011078171.tif 000007
【図６】
2011078171.tif 000008
【図７】
2011078171.tif 000009
【図８】
2011078171.tif 000010
【図９】
2011078171.tif 000011