(57)【要約】【課題】製造コストの増加を来たすことなく調整時間の短縮を図ることができるブラシレスモータ駆動装置を提供する。【解決手段】ブラシレスモータ駆動装置は、ブリッジ回路２と、位置検出手段としてのホールＩＣ３１と、位相生成手段４と、電流検出手段５と、速度検出手段６と、速度比較手段７と、速度制御手段８と、駆動信号生成手段９と、進角調整手段１０を備え、進角調整手段１０は、検出電流ｃ１、ｃ２を、位置信号ａに基づいてd-q回転座標系の直流検出電流へ変換し、前記直流検出電流に基づいて前記進角量ｆを調整する。これにより、特性の異なる複数の装置に対して個体毎に最適な進み角調整が可能であり、かつ正弦波波形の最大値を検出する必要がないため、調整時間を短縮することができる。【選択図】図１
2011045217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の回転位置に応じて、複数相の電機子コイルに周期的な電流を流して回転子を回転させるブラシレスモータ駆動装置であって、
スイッチング素子とダイオードにより構成され、前記電機子コイルに電流を供給するブリッジ回路と、
前記回転子の位置に応じて周期的な位置信号ａを出力する位置検出手段と、
前記回転子の回転位置に基づく信号に応じて前記位置信号ａの１周期内の絶対位相情報ｂ０を出力する位相生成手段と、
前記電機子コイルに流れる相電流に応じて、２つの相の検出電流ｃ１、ｃ２を出力する電流検出手段と、
前記回転子の回転速度に応じて検出速度ｄ０を出力する速度検出手段と、
前記回転子の目標速度ｄ１と前記検出速度ｄ０とを比較し、速度差ｄ２を出力する速度比較手段と、
前記速度差ｄ２に応じて、前記回転子の回転速度が目標速度に追従するように、駆動電圧信号ｅを出力する速度制御手段と、
前記電機子コイルに正弦波電流を流すように、前記絶対位相情報ｂ０と、前記絶対位相情報に所定のオフセットを与える進角量ｆとに応じて、前記ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動する、スイッチング素子駆動信号を出力する駆動信号生成手段と、
前記検出電流ｃ１、ｃ２を、前記位置信号ａに基づいてd-q回転座標系の直流検出電流へ変換し、前記直流検出電流に基づいて前記進角量ｆを調整する進角調整手段と、
を備えることを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
【請求項２】
回転子の回転位置に応じて、複数相の電機子コイルに周期的な電流を流して回転子を回転させるブラシレスモータ駆動装置であって、
スイッチング素子とダイオードにより構成され、前記電機子コイルに電流を供給するブリッジ回路と、
前記回転子の位置に応じて周期的な位置信号aを出力する位置検出手段と、
前記回転子の回転位置に基づく信号に応じて前記位置信号ａの１周期内の絶対位相情報ｂ０を出力する位相生成手段と、
前記電機子コイルに流れる相電流に応じて、２つの相の検出電流ｃ１、ｃ２を出力する電流検出手段と、
前記回転子の回転速度に応じて検出速度ｄ０を出力する速度検出手段と、
前記回転子の目標速度ｄ１と前記検出速度ｄ０とを比較し、速度差ｄ２を出力する速度比較手段と、
前記速度差ｄ２に応じて、前記回転子の回転速度が目標速度に追従するように、駆動電圧信号ｅを出力する速度制御手段８と、
前記電機子コイルに正弦波電流を流すように、前記絶対位相情報ｂ０と、前記絶対位相情報ｂ０に所定のオフセットを与える進角量ｆとに応じて、前記ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動する、スイッチング素子駆動信号を出力する駆動信号生成手段と、
前記検出電流ｃ１、ｃ２を、前記絶対位相情報ｂ０に基づいてd-q回転座標系の直流検出電流へ変換し、前記直流検出電流に基づいて前記進角量ｆを調整する進角調整手段と、
を備えることを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のブラシレスモータ駆動装置において、
前記位置検出手段は、ホールセンサであることを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のブラシレスモータ駆動装置ブラシレスモータ駆動装置において、
前記位相生成手段は、前記回転子の回転位置に同期したエンコーダの出力パルスをカウントし、前記位置信号ａに応じて所定の値をロードするカウンタを有し、前記カウンタのカウント値に応じて前記絶対位置情報ｂ０を出力することを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のブラシレスモータ駆動装置ブラシレスモータ駆動装置において、
前記位相生成手段は、前記回転子の回転位置に同期したレゾルバの出力パルスをカウントし、前記位置信号ａに応じて所定の値をロードするカウンタを有し、前記カウンタのカウント値に応じて前記絶対位置情報ｂ０を出力することを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のブラシレスモータ駆動装置ブラシレスモータ駆動装置において、
前記位相検出手段は、前記位置信号ａに位相同期して、前記位置信号の１周期内の絶対位相情報ｂ０を出力するＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）からなることを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータを回転させるために、コイルに周期的な正弦波電流を流し、回転子の回転位置と正弦波電流の位相差を調整する、進み角調整を行うブラシレスモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータ駆動において、トルク変動の減少や静穏化を目的として、電機子コイルに正弦波状の電流を流す正弦波駆動が多く用いられている。その構成例を図１７、図４、図５を用いて説明する。
まず図１７に従来における装置の構成例を示す。ブラシレスモータ１は、例えば３相の電機子コイルがＹ結線され、前記電機子コイルに対向する位置に回転子である永久磁石が配置されているとする。
ブリッジ回路２は、複数のスイッチング素子とダイオードで構成され、ブラシレスモータ１の電機子コイルに接続されている。位置検出手段３は、多くの場合ホールＩＣが用いられ、ブラシレスモータの回転子の位置を検出し、周期的な位置信号ａを出力する。
エンコーダ４１は、前記回転子の軸に接続され、前記回転子の位置の変化に応じた位置変化信号ｇを出力する。位相生成手段４は、位置信号a及び位置変化信号ｇに応じて、位置信号ａの１周期内の絶対位相情報ｂ０を出力する。
【０００３】
速度検出手段６は、位置変化信号ｇに応じて、前記回転子の回転速度を検出し、検出速度ｄ０を出力する。速度比較手段７は、目標速度ｄ１と検出速度ｄ０とを比較して、速度差ｄ２を出力する。
速度制御手段８は、速度差ｄ２に基づいて回転子が目標速度に追従するよう駆動電圧信号ｅを出力する。加算手段１１は、絶対位相情報ｂ０にオフセットである進角量ｆを加算した絶対位相情報（進角後）ｂ１を出力する。
駆動信号生成手段９は、絶対位相情報（進角後）ｂ１に基づき、振幅が規格化され、互いに電気角１２０度の位相差をもつ３相の正弦波波形を生成し、図４に示すように、前記３相の正弦波波形は駆動電圧信号ｅを乗じた信号Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを、搬送波である三角波Ｖｔと比較することによりＰＷＭ変調し、さらに図５に示すように（Ｕ相のみ図示する）、前記ＰＷＭ変調された正弦波波形に基づいて、ブリッジ回路２における各相の上側アームのスイッチング素子駆動信号ＵＨ、及び貫通電流防止区間ｔｄを付加した、下側アームのスイッチング素子の駆動信号を出力する。
以上が、従来におけるブラシレスモータを正弦波駆動する装置の構成例である。
【０００４】
以下、前記進角量ｆを決定する進み角調整について説明する。正弦波駆動においては、前記電機子コイルに発生する誘起電圧と正弦波電流の位相差によって、モータの駆動効率が著しく低下する問題がある。
そこで、誘起電圧と正弦波電流の位相差を最適に設定するため、前記絶対位相情報に応じた、前記駆動信号の位相を調整する進み角調整が行われる。
例えば、第１の進み角調整の従来手法について説明する。前述の駆動装置の構成により速度制御された状態において、絶対位相情報ｂ０に加算する進角量ｆを、前記正弦波電流の振幅が最小になるように調整する。
以下、図１７を用いて構成例を説明する。電流振幅検出手段５１はピークホールド回路（図示せず）を備え、電機子コイルを流れる正弦波電流について、前記ピークホールド回路により前記正弦波電流の振幅を検出し、検出電流振幅ｃ０を出力する。
進角調整手段１０は、前記検出電流振幅ｃ０が最小となるように前記進角量ｆを調整する。
【０００５】
次に、第２の進み書角調整の従来手法について説明する。あらかじめ実験や数式モデルの計算により、速度検出手段の出力する検出速度と、速度制御手段の出力する駆動電圧信号の値に応じた、最適な進み角調整値のデータテーブルを作成し、各駆動装置においてモータを正弦波駆動し、前記検出速度と駆動電圧信号の値から、前記データテーブルに基づいて、前記進角量ｆを最適と推定される値に設定することにより、短時間で進み角調整を行う（例えば特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記第１の進み角調整の従来手法においては、進み角調整をおこなうために、正弦波電流の振幅を検出する必要があるが、正弦波電流の位相は、進角量により変化するため、正弦波電流の波形が最大となるタイミングを知ることができない。
そのため、ピークホールド回路等の正弦波電流の最大値を検出する手段が必要になり、コストの増加になる。また、正弦波波形の最大値は、正弦波波形１周期に１度しか測定できないため、調整に時間を要するという問題があった。
前記第２の進み角調整の従来手法においては、実機実験や数式モデルの計算により得た調整値を用いて作成したデータテーブルに基づいて、進角量を決定する。
しかしながら、量産等により装置が複数存在する場合、前記データテーブルに格納する調整値を求めた実機や数式モデルと、実際の装置の特性には誤差が存在し、進角量は最適に設定されるとは限らないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたもので、製造コストの増加を来たすことなく調整時間の短縮を図ることができるブラシレスモータ駆動装置の提供を、その目的とする。
また、本発明は、固体毎に最適な進み角調整が可能であるとともに、調整時間の短縮を図ることができるブラシレスモータ駆動装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、回転子の回転位置に応じて、複数相の電機子コイルに周期的な電流を流して回転子を回転させるブラシレスモータ駆動装置であって、スイッチング素子とダイオードにより構成され、前記電機子コイルに電流を供給するブリッジ回路と、前記回転子の位置に応じて周期的な位置信号ａを出力する位置検出手段と、前記回転子の回転位置に基づく信号に応じて前記位置信号ａの１周期内の絶対位相情報ｂ０を出力する位相生成手段と、前記電機子コイルに流れる相電流に応じて、２つの相の検出電流ｃ１、ｃ２を出力する電流検出手段と、前記回転子の回転速度に応じて検出速度ｄ０を出力する速度検出手段と、前記回転子の目標速度ｄ１と前記検出速度ｄ０とを比較し、速度差ｄ２を出力する速度比較手段と、前記速度差ｄ２に応じて、前記回転子の回転速度が目標速度に追従するように、駆動電圧信号ｅを出力する速度制御手段と、前記電機子コイルに正弦波電流を流すように、前記絶対位相情報ｂ０と、前記絶対位相情報に所定のオフセットを与える進角量ｆとに応じて、前記ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動する、スイッチング素子駆動信号を出力する駆動信号生成手段と、前記検出電流ｃ１、ｃ２を、前記位置信号ａに基づいてd-q回転座標系の直流検出電流へ変換し、前記直流検出電流に基づいて前記進角量ｆを調整する進角調整手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、回転子の回転位置に応じて、複数相の電機子コイルに周期的な電流を流して回転子を回転させるブラシレスモータ駆動装置であって、スイッチング素子とダイオードにより構成され、前記電機子コイルに電流を供給するブリッジ回路と、前記回転子の位置に応じて周期的な位置信号aを出力する位置検出手段と、
前記回転子の回転位置に基づく信号に応じて前記位置信号ａの１周期内の絶対位相情報ｂ０を出力する位相生成手段と、前記電機子コイルに流れる相電流に応じて、２つの相の検出電流ｃ１、ｃ２を出力する電流検出手段と、前記回転子の回転速度に応じて検出速度ｄ０を出力する速度検出手段と、前記回転子の目標速度ｄ１と前記検出速度ｄ０とを比較し、速度差ｄ２を出力する速度比較手段と、前記速度差ｄ２に応じて、前記回転子の回転速度が目標速度に追従するように、駆動電圧信号ｅを出力する速度制御手段８と、前記電機子コイルに正弦波電流を流すように、前記絶対位相情報ｂ０と、前記絶対位相情報ｂ０に所定のオフセットを与える進角量ｆとに応じて、前記ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動する、スイッチング素子駆動信号を出力する駆動信号生成手段と、
前記検出電流ｃ１、ｃ２を、前記絶対位相情報ｂ０に基づいてd-q回転座標系の直流検出電流へ変換し、前記直流検出電流に基づいて前記進角量ｆを調整する進角調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のブラシレスモータ駆動装置において、前記位置検出手段は、ホールセンサであることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載のブラシレスモータ駆動装置ブラシレスモータ駆動装置において、前記位相生成手段は、前記回転子の回転位置に同期したエンコーダの出力パルスをカウントし、前記位置信号ａに応じて所定の値をロードするカウンタを有し、前記カウンタのカウント値に応じて前記絶対位置情報ｂ０を出力することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載のブラシレスモータ駆動装置ブラシレスモータ駆動装置において、前記位相生成手段は、前記回転子の回転位置に同期したレゾルバの出力パルスをカウントし、前記位置信号ａに応じて所定の値をロードするカウンタを有し、前記カウンタのカウント値に応じて前記絶対位置情報ｂ０を出力することを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載のブラシレスモータ駆動装置ブラシレスモータ駆動装置において、前記位相検出手段は、前記位置信号ａに位相同期して、前記位置信号の１周期内の絶対位相情報ｂ０を出力するＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ブラシレスモータを正弦波駆動する装置の進み角調整において、速度制御している状態で、検出した相電流及び回転子の位置を示す情報に基づいて、周期的に変化する相電流を、d-q回転座標系の直流検出電流へ変換し、前記直流検出電流に基づいて前記進角量を調整する進角調整手段を構成することにより、特性の異なる複数の装置に対して個体毎に最適な進み角調整が可能であり、かつ正弦波波形の最大値を検出する必要がないため、調整時間を短縮することができる。
さらに、正弦波波形を生成するための絶対位置情報を位置信号のみから生成するため、位置変化検出手段が不要となり、装置の製造コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成ブロック図である。
【図２】電機子コイルの誘起電圧とホールＩＣの出力の位相関係を示す図である。
【図３】第１の実施形態及び第２の実施形態における位相生成手段の動作を示す図である。
【図４】駆動信号生成手段が生成する正弦波波形を示す図である。
【図５】駆動信号生成手段においてスイッチング素子駆動信号の生成を示す図である。
【図６】３軸固定座標系と２軸回転座標系の関係を示す図である。
【図７】進み角調整の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成ブロック図である。
【図９】第３の実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成ブロック図である。
【図１０】第３の実施形態におけるＰＬＬの構成を示す図である。
【図１１】第３の実施形態におけるＰＬＬの動作を示す図である。
【図１２】速度制御手段の構成を示す図である。
【図１３】進角量が最適の場合の相電流値の波形例を示す図である。
【図１４】進角量が最適の場合の座標変換後の波形例を示す図である。
【図１５】進角量が最適でない場合の相電流値の波形例を示す図である。
【図１６】進角量が最適でない場合の座標変換後の波形例を示す図である。
【図１７】従来におけるブラシレスモータ駆動装置の構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
ブラシレスモータ１は、３相の電機子コイルがＹ結線され、電機子コイルに対向する位置に永久磁石が配された回転子をもち、回転子の位置に従って周期的な電流を電機子コイルに流すことにより、回転子が回転する。なお、本実施形態におけるブラシレスモータ１は、永久磁石によるコイルを貫く磁束が回転子の位置に対して正弦波状に変化する、磁束正弦波分布であり、また、表面磁石型モータ（以下、ＳＰＭと表記する）とする。
ブリッジ回路２は、上側アームと下側アームそれぞれのスイッチング素子とダイオードで構成される、３相のフルブリッジ回路であり、ブラシレスモータ１の電機子コイルに接続されている。
【００１５】
位置検出手段としてのホールＩＣ３は、回転子の位置を検出し、位置信号ａを出力する。位置信号ａは、３相のホール信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗからなり、前記ホール信号は、互いに１２０度の位相差を持つ２値信号である。また、回転子の回転時において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の電機子コイルに発生する誘起電圧をＥｕ、Ｅｖ、Ｅｗとしたとき、前記ホール信号と誘起電圧の位相関係を図２に示す。
エンコーダ４１は、回転子の軸に接続され、回転子の位置の変化に応じて、パルス信号である、位置変化信号ｇを出力する。エンコーダ４１の回転子位置検出分解能は、回転子１回転につき、回転子の極ペア数の１９２倍のパルスを出力する。なお、エンコーダでなく、レゾルバでも回転子位置変化に対するパルス数が同じならば、同様である。
ホールＩＣ３からの位置信号ａと、エンコーダ４１からの位置変化信号ｇは、「回転子の回転位置に基づく信号」である。
【００１６】
位相生成手段４は、前記位置信号ａ及び前記位置変化信号ｇに基づいて、前記位置信号ａの１周期内の絶対位相情報ｂ０を出力する。絶対位置情報ｂ０は、位置信号ａの１周期を１９２カウント（以下、[cnt]と表記する）の分解能で表し、位置信号１周期は電気角３６０度であり、換算式を式１で示す。
【００１７】
【数１】
2011045217.tif 000003
【００１８】
以下、図３、表１及び式１を用いて、絶対位置情報ｂ０の生成について説明する。位相生成手段４は、内部にカウンタ手段を備え（図示せず）、入力される位置変化信号ｇのパルス数を、０−１９１[cnt]の範囲で繰り返しアップカウントする。但し、前記位置信号ａのＨｕ、Ｈｖ、Ｈｗのいずれかに変化があった場合、Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗの値の組み合わせに従って、前記カウンタに所定の値をロードする。前記位置信号ａの変化する点は位置信号ａの１周期に６回あり、それぞれの場合に前記カウンタへロードする値を表１に示す。
【００１９】
【表１】
2011045217.tif 000004
【００２０】
電流検出手段５は、電流検出トリガｃｄｔを受けると、前記電機子コイルのＵ相とＶ相に流れる電流値を検出し、それぞれｃ１、ｃ２として出力する。
速度検出手段６は、位置変化信号ｇのパルス間隔を測定し、前記パルス間隔に基づいた検出速度ｄ０を出力する。
速度比較手段７は、目標速度ｄ１と検出速度ｄ０とを比較し、速度差ｄ２を出力する。
速度制御手段８は、前記速度差ｄ２に基づいて、回転子が目標速度に追従するよう駆動電圧信号ｅを出力する。例えば、図１２に示すように速度比例系と速度積分位相系のフィルタで構成される。
加算手段１１は、前記絶対位相情報ｂ０にオフセットである進角量ｆを加算した絶対位相情報（進角後）ｂ１を出力する。進角量ｆの単位は、前記絶対位相情報と同様に[cnt]であり、例えばｂ０＝１９０[cnt]及びｆ＝３[cnt]の場合はｂ１＝１[cnt]となり、加算手段においても０−１９１[cnt]の範囲を繰り返すものとする。
進角調整手段１０は、検出電流ｃ１、ｃ２及び位相信号ａに基づいて、進角量ｆを最適に設定する。なお、最適な進角量を決定する動作については後述する。
駆動信号生成手段９は、前記絶対位相情報（進角後）ｂ１に基づき、ブリッジ回路２のスイッチング素子の駆動信号を出力する。
【００２１】
以下、図４及び図５を用いて駆動信号生成手段の動作を説明する。まず、前記絶対位相情報（進角後）ｂ１に基づき、振幅が規格化され、互いに電気角１２０度の位相差（６４[cnt]の位相差）をもつ３相の正弦波波形を生成する。
次に、図４に示すように、前記３相の正弦波波形に前記駆動電圧信号ｅの値を乗じた信号Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを、搬送波である三角波Ｖｔと比較することによりＰＷＭ変調する。このとき、図５に示すように（Ｕ相のみ図示する）、前記搬送波Ｖｔとの大小比較し、区間ｔｄだけ遅れた信号をＵ相上側アームのスイッチング素子駆動信号ＵＨとして出力する。
下側アームのスイッチング素子が上側アームに対して相補的に動作するように、前記駆動信号ＵＨを反転し、ＯＮ区間の前後に区間tdを貫通電流防止のＯＦＦ区間を付加した、下側アームのスイッチング素子駆動信号ＵＬを出力する。
以上が、本実施形態における、ブラシレスモータを正弦波駆動する装置の構成である。
【００２２】
以下、前記最適な進角量ｆを決定する、進角調整手段１０の動作について説明する。まず、ブラシレスモータにおける相電流の座標変換について、図６、式２及び式３を用いて説明する。
３相の電機子コイルに流れる電流をそれぞれｉｕ、ｉｖ、ｉｗとすると、ブラシレスモータ１はＹ結線のため式２に示す関係がある。Ｕ相及びＶ相の相電流値を、ＵＶＷ軸の３軸固定座標系から図６に示す関係にある、２軸回転座標系に変換することにより、前記２軸回転座標系において、前記ブラシレスモータ１が発生するトルクに寄与するトルク電流ｉｑと、トルクに寄与しない無効電流ｉｄの２つの直流電流に変換される。このとき、図６及び式２から、式３に示す計算により前記座標変換が行われる。
図１において、ｃ１がｉｕに、ｃ２がｉｖに対応している。また、図６及び式３中のθは、前記絶対位相情報ｂ０を式１により角度に変換した値とする。
【００２３】
【数２】
2011045217.tif 000005
【００２４】
【数３】
2011045217.tif 000006
【００２５】
次に、最適な進角量ｆを決定する、進角調整手段１０の動作について説明する。まず、本実施形態においてブラシレスモータ１はＳＰＭであり、前記無効電流ｉｄ＝０のとき、効率が最大である。
ここで、図１３、図１４及び図１５、図１６は、前記相電流ｉｕ、ｉｖと、座標変換後の直流電流ｉｄ、ｉｑを示す波形例を示す。図１３、図１４は、進角量ｆが最適に設定されている場合を示し、図１５、図１６は、進角量ｆが最適でない場合を示しており、共に同じ回転速度、負荷トルクである。
同じ回転速度、負荷トルクのため、トルクに寄与する電流ｉｑは等しいが、図１６における、トルクに寄与しない無効電流ｉｄがゼロでなく、その分だけ、図１５における正弦波電流の振幅は、図１３の場合と比較して大きくなっている。つまり、前記無効電流ｉｄ＝０の場合とは、特許文献１において、モータが一定速度回転しているときに正弦波電流の振幅が最小になることに相当する。
そして、効率最大とする進角量ｆが最適な進角量であり、図７は、進角量ｆを最適値を決定する進み角調整動作のフローチャートを示している。
【００２６】
以下、進み角調整の動作を説明する。まず、事前にn個の最適な進角量ｆの候補fdata(j) (j=0,1,・・・n-1)をメモリ（図示せず）に保存しておく。進み角調整開始後、まず調整カウントｊを初期化する（Ｓ００１）。次に、進角量ｆにfdata(j)を設定し、進角量を変更する（Ｓ００２）。進角量を変更したことに対する電流応答が整定するまで待つため、所定時間ウェイトする（Ｓ００３）。Ｓ００３が終了した後、位置信号ａの変化が検出されたら、電流検出手段５へ電流検出を実行するように、電流検出トリガｃｄｔを出力する。
電流検出手段５による電流検出が完了した後、検出電流ｃ１、ｃ２を受け取る。また、位置信号ａのどのエッジであったかを判定し、絶対位相情報を得る。なお前記絶対位相情報は、図３及び表１に示した、位相生成手段４において、位置信号ａが変化したときにカウンタへロードされる値と同じである（Ｓ００４）。
【００２７】
次に、式３に示す座標変換を行い、無効電流ｉｄを得る。このとき、式３中のｉｕ、ｉｖは、前記検出電流ｃ１、ｃ２の値であり、θは絶対位相情報を式１により電気角へ換算した値である（Ｓ００５）。Ｓ００５にて得た無効電流ｉｄの値をメモリ（図示せず）へ保存する（Ｓ００６）。調整カウントｊをインクリメントする（Ｓ００７）。
調整カウントが所定カウントに達したか否か判定する。達していない場合はＳ００２へ戻る（Ｓ００８）。Ｓ００６において保存したｉｄの中から、もっとも絶対値が最も０に近いものを判定し、そのときの調整カウントをｊｂとする（Ｓ００９）。
進角量ｆにfdata(jb)をセットする（Ｓ０１０）。以上が、本実施形態における進み角調整の手順である。
【００２８】
なお、本発明はＳＰＭに限るものではなく、埋め込み磁石型モータ（ＩＰＭ）においても適用できる。ＩＰＭを使用する場合は、回転速度毎にｉｄの目標値を設定しておき、上記の進み角調整手順と同様に、ｉｄを目標値へ近付けるよう進角量ｆを調整する。
また、上記進み角調整動作をプロセッサにソフトで実装する場合、座標変換には正弦関数計算が存在するため、本来ならば、浮動小数点演算ユニット等を搭載する高コストのプロセッサが必要になるが、本実施形態の構成においては、正弦関数を計算する絶対位相情報の値は６つのみであるため、事前に、各絶対位相情報の値に対応する正弦関数の値をデータとしてメモリに格納しておくことにより、正弦関数計算は不要となり、低コストのプロセッサでも問題なく実現可能である。さらに本実施形態の進み角調整の座標変換においては、式３に記述されている係数（２の二乗根）を省略しても調整結果は変わらないため、計算量を削減することができる。
【００２９】
以上により、周期的な相電流値と絶対位相を検出し、座標変換により得た直流電流成分に基づいて、正弦波駆動において進角量を最適に設定することにより、特性の異なる複数の装置に対して個体毎に最適な進み角調整をおこない、かつ正弦波波形の最大値を検出するまで待つ必要がないため、調整時間を短縮することができる。
【００３０】
次に第２の実施形態を説明する。
図８は、本実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
進角調整手段１０は、検出電流ｃ１、ｃ２及び絶対位相情報ｂ０に基づいて、進角量ｆを最適に設定する。
以下、図７に示す進み角調整のフローチャートの説明において、第１の実施形態と異なるステップについてのみ説明する。
Ｓ００３が終了した後、絶対位相信号ｂ０の変化が検出されたら、電流検出手段５へ電流検出を実行するように、電流検出トリガｃｄｔを出力する。電流検出手段５による電流検出が完了した後、検出電流ｃ１、ｃ２を受け取る（Ｓ００４）。
次に、式３に示す座標変換を実行して無効電流ｉｄを得る。このとき、式３中のｉｕ、ｉｖは、前記検出電流ｃ１、ｃ２の値であり、θは位相調整手段１０に入力される絶対位相情報ｂ０を、数０１により電気角へ換算した値である（Ｓ００５）。以上が、本実施形態における進み角調整の手順である。
【００３１】
以上により、周期的な相電流値と絶対位相を検出し、座標変換により得た直流電流成分に基づいて、正弦波駆動において進角量を最適に設定することにより、特性の異なる複数の装置に対して個体毎に最適な進み角調整をおこない、かつ正弦波波形の最大値を検出するまで待つ必要がないため、調整時間を短縮することができる。
【００３２】
次に第３の実施形態を説明する。
図９は本実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。上記各実施形態と異なる構成についてのみ説明する。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態の装置に備えられている、エンコーダ等の位置変化検出手段は、本実施形態においては不要である。
速度検出手段６は、位置信号ａの全てのエッジを検出し、エッジ間隔を測定して、前記エッジ間隔に基づいて検出速度ｄ０を出力する。
ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）４２は、位置信号ａに同期して、位置信号ａの１周期内の絶対位相情報ｂ０、及びＰＬＬがロックしているか否かを示す２値信号である、ロック信号ｌｋを出力する。ＰＬＬ４２の構成は後述する。
【００３３】
進角調整手段１０及び進み角調整の動作については、第２の実施形態と同様である。
駆動信号生成手段９は、前記ロック信号ｌｋがＨｉｇｈのときは、第１の実施形態と同様に正弦波駆動の動作を行う。しかし、前記ロック信号がＬｏｗのときは、位置信号ａを構成するホール信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗの論理により表２に従って、振幅が規格化され、互いに電気角１２０度の位相差（６４[cnt]の位相差）をもつ３相の矩形波波形を生成する。以後は正弦波駆動と同様に、駆動電圧信号ｅを乗じた後にＰＷＭ変調し、ブリッジ回路のスイッチング素子駆動信号を出力する。
但し、表２中の「Ｈ」「Ｌ」は、前記ホール信号がそれぞれ「Ｈｉｇｈ」「Ｌｏｗ」であることを表す。また、「Ｚ」はハイインピーダンスを示し、上側アーム及び下側アームのスイッチング素子をオフにするため、状態が「Ｚ」の相のスイッチング素子駆動信号は共にＬｏｗとする。
【００３４】
【表２】
2011045217.tif 000007
【００３５】
次に、ＰＬＬ４２の構成と動作について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０はＰＬＬ４２の構成を示す図である。
エッジ検出手段４２１は、図１１に示すように、位置信号ａの全てのエッジを検出してパルス信号を発生する、ホールエッジ信号ｈｇを出力する。
位相比較手段４２２は、後述の分周器４２５の出力信号とホールエッジ信号ｈｇを位相比較し、位相差ｐｄを出力する。
ループフィルタ４２３は、位相差ｐｄに基づき、位相差ｐｄが０に近付くように制御電圧を出力する。
ＶＣＯ４２４は、前記制御電圧に基づいて、逓倍信号ｇｐを出力する。このとき、逓倍信号ｇｐが前記ホールエッジ信号ｈｇの３２逓倍に相当するよう、ＶＣＯ４２４のゲインは設定される。
分周器４２５は、逓倍信号ｇｐをホールエッジ信号ｈｇに合わせるため、３２分の１に分周する。
ロック判定手段４２７は、位相差ｐｄが所定時間、所定範囲内であった場合、ＰＬＬがロック状態と判断し、ロック信号ｌｋをＨｉｇｈにアサートする。同様に、ＰＬＬがロック状態において、位相差ｐｄが所定時間、所定範囲から外れた場合、前記ロック信号ｌｋをＬｏｗにする。また前記ロック状態の判定は、ホールエッジ信号ｈｇのパルスが入力されるタイミングに同期して実行する。
【００３６】
カウンタ手段４２６は、入力される逓倍信号ｇｐのパルス数を、０−１９１[cnt]の範囲で繰り返しアップカウントし、カウント値を絶対位相信号ｂ０として出力する。
カウント値ロード手段４２８は、前記ロック信号ｌｋがアサートされたときに、前記カウント手段４２６へカウント値をロードする。ロードするカウント値は、図３及び表１に示す、ホール信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗの論理によって決まる。
以上が、ＰＬＬ４２の構成であり、位置信号ａに同期し、位置信号ａの１周期内を１９２[cnt]の分解能で表す絶対位相情報ｂ０を生成する。
【００３７】
以上により、周期的な相電流値と絶対位相を検出し、座標変換により得た直流電流成分に基づいて、正弦波駆動において進角量を最適に設定することにより、特性の異なる複数の装置に対して個体毎に最適な進み角調整をおこない、かつ正弦波波形の最大値を検出するまで待つ必要がないため、調整時間を短縮することができる。
さらに、ＰＬＬにより絶対位相情報を生成するため、エンコーダ等の検出手段が不要であり、装置の製造コストを下げることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ブラシレスモータ
２  ブリッジ回路
４  位相生成手段
５  電流検出手段
６  速度検出手段
７  速度比較手段
８  速度制御手段
９  駆動信号生成手段
１０  進角調整手段
３１  位置検出手段としてのホールＩＣ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特開２００７−０２８７７９号公報
【図１】
2011045217.tif 000008
【図２】
2011045217.tif 000009
【図３】
2011045217.tif 000010
【図４】
2011045217.tif 000011
【図５】
2011045217.tif 000012
【図６】
2011045217.tif 000013
【図７】
2011045217.tif 000014
【図８】
2011045217.tif 000015
【図９】
2011045217.tif 000016
【図１０】
2011045217.tif 000017
【図１１】
2011045217.tif 000018
【図１２】
2011045217.tif 000019
【図１３】
2011045217.tif 000020
【図１４】
2011045217.tif 000021
【図１５】
2011045217.tif 000022
【図１６】
2011045217.tif 000023
【図１７】
2011045217.tif 000024