(57)【要約】【課題】従来のものよりも、低騒音、低振動で、かつ精密なモータ駆動制御を行うことができるモータ駆動制御装置を提供すること。【解決手段】モータ駆動制御装置１００は、ブラシレスモータ１０の情報を取得するモータ情報取得手段２０と、制御データを生成する制御データ生成手段３０と、正弦波信号を出力する正弦波信号出力手段４０と、動作モードを設定する動作モード設定手段５０と、ブラシレスモータ１０の駆動電圧を制御する駆動電圧制御手段６０とを備え、正弦波信号出力手段４０は位相同期部７０と正弦波発生器４２とを備え、位相同期部７０は、ＰＬＬ回路の平滑化特性によって入力信号であるＨＧ信号の位相変化を抑え、正弦波発生器４２は、波形の乱れを小さく抑えた正規化正弦波信号を出力する構成とした。【選択図】図１
2008236831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転子の回転位置に応じて複数相の電機子巻線に周期的な電流を流して前記回転子を回転させるモータ駆動制御装置であって、
前記回転子の回転位置に応じて周期的な位置信号を出力する位置信号出力手段と、前記位置信号を平滑化して前記位置信号に応じた絶対位相情報を出力する絶対位相情報出力手段と、前記絶対位相情報に応じて前記複数相の電機子巻線に正弦波状の電流を流すための正弦波駆動信号を出力する正弦波駆動手段とを備えたことを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記絶対位相情報出力手段は、前記位置信号と位相同期する位相同期回路を備え、前記位相同期回路の出力信号の位相と前記位置信号とが位相同期している位相同期状態において前記絶対位相情報を出力することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項３】
前記絶対位相情報出力手段は、前記位置信号の信号レベルの各変化点にそれぞれ対応する予め定められた複数の基準位相と前記絶対位相情報に対応する位相とを比較して位相差を求める位相比較器と、前記位相差に応じた周波数のパルス信号を生成するパルス信号生成器と、前記パルス信号を基準として前記絶対位相情報に対応する位相の信号を生成する位相信号生成器とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項４】
前記位置信号に応じて前記複数相の電機子巻線に矩形波状の電流を流すための矩形波駆動信号を出力する矩形波駆動手段を備え、
前記位相同期回路が前記位相同期状態にあるとき前記正弦波駆動信号によって前記モータを駆動し、前記位相同期回路が前記位相同期状態にないとき前記矩形波駆動信号によって前記モータを駆動することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項５】
前記回転子の回転数に対応する周波数を検出する周波数検出手段と、予め定められた前記回転子の目標回転数に対応する目標周波数と前記周波数検出手段が検出した周波数との周波数差を検出する周波数差検出手段と、前記モータを駆動するための駆動電圧制御信号を前記周波数差に基づいて生成する制御信号生成手段とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項６】
前記駆動電圧制御信号に応じて前記正弦波駆動信号を振幅変調する正弦波振幅変調手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項７】
前記駆動電圧制御信号に応じて前記正弦波駆動信号及び前記矩形波駆動信号を振幅変調する駆動信号振幅変調手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば複数の電機子巻線を有するブラシレスモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータは、例えば、星型に接続された３相の電機子巻線と、この電機子巻線を取り巻くよう配置された永久磁石とを備え、電機子巻線側が固定された固定子、永久磁石側が回転する回転子となる構造であり、電機子巻線のＵ相、Ｖ相及びＷ相に逐次交流電圧を印加して回転トルクを発生させることにより回転子が回転するようになっている。
【０００３】
ブラシレスモータの駆動方式としては、電気角６０度ごとに各相の巻線に１２０度だけ一定の矩形波電流を流す１２０度矩形波通電方式や、各相の巻線に正弦波状の電流を流す正弦波通電方式が知られている。１２０度矩形波通電方式では矩形電流で駆動するため振動や騒音が発生するという課題があるが、正弦波通電方式ではこの課題を回避することができる。
【０００４】
しかしながら、一般的に正弦波通電では、正弦波を発生させるために回転子の回転位置を比較的高い分解能で得る必要があるので、例えば高精度なエンコーダを設ける構成となって製造コストが高くなるという課題があった。この課題を解決することを目的として、例えば特許文献１に示すようなインバータ装置が提案されている。
【０００５】
特許文献１に示されたものは、回転子の回転位置を検出して位置信号を出力する位置検出器と、位置信号の信号変化周期（電気角６０度相当）に応じた逓倍周波数のクロックパルスを生成するパルス発生回路と、位置信号のエッジを基準としてクロックパルスを計数し、回転子の回転位相を推定する位相推定回路と、推定した回転位相に基づいて正弦波状の電流を出力するインバータ主回路とを備え、電気角６０度よりも細かい分解能を逓倍周波数のクロックパルスにより得ることによって、永久磁石モータを低振動かつ低騒音で駆動することができるようになっている。
【特許文献１】特許第３５００３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示された従来のものは、位置信号の変化周期（電気角６０度相当）を測定し、その測定周期の１／３２の周期のパルス周波数を、次の位置信号の変化周期（次の電気角６０度相当）中に用いるものである。容易にわかるように、位置検出器の配置位置誤差や、永久磁石の位置誤差、着磁誤差等により、位置信号の変化点のずれが生じると測定周期にずれが生じる。つまり、このずれは、位置信号の周期測定ごとに異なるので、生成したパルスの周波数がそのずれの分だけ電気角６０度ごとに変化してしまう。したがって、このパルスを用いて正弦波を生成すると、正弦波が不連続になったり歪んだりするので、回転むらや騒音の原因になることが考えられる。
【０００７】
また、起動時や意図的な変速（回転数を変化）させるときは、位置信号の周期が時間とともに変化する。したがって、周期測定が反映される次の電気角６０度の区間では、すでにその周期とは異なる周期で回転していることになる。このため生成したパルスの周波数及び位相のずれはさらに大きくなり、発生した正弦波のずれや歪みも大きくなってしまい、脱調の恐れもある。
【０００８】
また、起動時のように定常状態と比べて非常に回転が遅いときは、位置信号の周期が非常に長く、例えば周期測定カウンタがオーバフローして位置信号の変化周期の測定が困難となり、回転子の回転位相を推定することができなくなる。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、従来のものよりも、低騒音、低振動で、かつ精密なモータ駆動制御を行うことができるモータ駆動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のモータ駆動制御装置は、モータの回転子の回転位置に応じて複数相の電機子巻線に周期的な電流を流して前記回転子を回転させるモータ駆動制御装置であって、前記回転子の回転位置に応じて周期的な位置信号を出力する位置信号出力手段と、前記位置信号を平滑化して前記位置信号に応じた絶対位相情報を出力する絶対位相情報出力手段と、前記絶対位相情報に応じて前記複数相の電機子巻線に正弦波状の電流を流すための正弦波駆動信号を出力する正弦波駆動手段とを備えた構成を有している。
【００１１】
この構成により、本発明のモータ駆動制御装置は、位置信号を平滑化することによって絶対位相情報に対する位置信号の変化点のずれを従来のものよりも小さく抑えることができるので、回転むら、振動及び騒音の発生を抑えることができる。したがって、本発明のモータ駆動制御装置は、正弦波駆動信号の歪みや不連続性を従来のものよりも小さくすることができ、低騒音、低振動で、かつ精密なモータ駆動制御を行うことができる。
【００１２】
また、本発明のモータ駆動制御装置は、前記絶対位相情報出力手段が、前記位置信号と位相同期する位相同期回路を備え、前記位相同期回路の出力信号の位相と前記位置信号とが位相同期している位相同期状態において前記絶対位相情報を出力する構成を有している。
【００１３】
この構成により、本発明のモータ駆動制御装置は、位相同期回路の出力信号の位相と位置信号とを位相同期させる際に得られる平滑化効果により、位置信号を平滑化して絶対位相情報に対する位置信号の変化点のずれを従来のものよりも小さく抑えることができるので、回転むら、振動及び騒音の発生を抑えることができる。
【００１４】
さらに、本発明のモータ駆動制御装置は、前記絶対位相情報出力手段が、前記位置信号の信号レベルの各変化点にそれぞれ対応する予め定められた複数の基準位相と前記絶対位相情報に対応する位相とを比較して位相差を求める位相比較器と、前記位相差に応じた周波数のパルス信号を生成するパルス信号生成器と、前記パルス信号を基準として前記絶対位相情報に対応する位相の信号を生成する位相信号生成器とを備えた構成を有している。
【００１５】
この構成により、本発明のモータ駆動制御装置は、位置信号の信号レベルの各変化点にそれぞれ対応する予め定められた複数の基準位相と絶対位相情報に対応する位相とを比較して位相差を求め、この位相差に応じた周波数のパルス信号を生成するので、より精密な絶対位相情報を出力することができる。また、この構成により、本発明のモータ駆動制御装置は、位相信号生成器をカウンタで構成した際にカウント数範囲を大きくすることにより、位相比較のダイナミックレンジを広くすることができ、位相同期回路の安定な動作が可能となる。
【００１６】
さらに、本発明のモータ駆動制御装置は、前記位置信号に応じて前記複数相の電機子巻線に矩形波状の電流を流すための矩形波駆動信号を出力する矩形波駆動手段を備え、前記位相同期回路が前記位相同期状態にあるとき前記正弦波駆動信号によって前記モータを駆動し、前記位相同期回路が前記位相同期状態にないとき前記矩形波駆動信号によって前記モータを駆動する構成を有している。
【００１７】
この構成により、本発明のモータ駆動制御装置は、起動時や意図的な変速時等のように、モータの回転数が極端に低い場合や、モータの回転数の変化が非常に速い場合において位相同期が正常にできないときはモータを矩形波駆動し、モータが定常状態にある場合のように、正常に位相同期しているときはモータを正弦波駆動するので、脱調や不安定な動作が生じず、常に安定したモータ駆動を行うことができる。
【００１８】
さらに、本発明のモータ駆動制御装置は、前記回転子の回転数に対応する周波数を検出する周波数検出手段と、予め定められた前記回転子の目標回転数に対応する目標周波数と前記周波数検出手段が検出した周波数との周波数差を検出する周波数差検出手段と、前記モータを駆動するための駆動電圧制御信号を前記周波数差に基づいて生成する制御信号生成手段とを備えた構成を有している。
【００１９】
この構成により、本発明のモータ駆動制御装置は、フィードバック制御によってモータ速度制御するものよりも精密にモータ速度制御を行うことができる。
【００２０】
さらに、本発明のモータ駆動制御装置は、前記駆動電圧制御信号に応じて前記正弦波駆動信号を振幅変調する正弦波振幅変調手段を備えた構成を有している。
【００２１】
この構成により、本発明のモータ駆動制御装置は、任意の電圧でモータを正弦波駆動することができるので、モータの駆動制御を容易に行うことができる。
【００２２】
さらに、本発明のモータ駆動制御装置は、前記駆動電圧制御信号に応じて前記正弦波駆動信号及び前記矩形波駆動信号を振幅変調する駆動信号振幅変調手段を備えた構成を有している。
【００２３】
この構成により、本発明のモータ駆動制御装置は、任意の電圧の正弦波及び矩形波でモータを駆動することができるので、モータの駆動制御を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、従来のものよりも、低騒音、低振動で、かつ精密なモータ駆動制御を行うことができるという効果を有するモータ駆動制御装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本発明のモータ駆動制御装置をブラシレスモータの駆動制御に適用した例を挙げて説明する。ここで例示するブラシレスモータは、３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）の電機子巻線が星形に接続され、この電機子巻線を固定子とし、配置個数が６個である６極の永久磁石が回転子として固定子の外側を回転するものである。
【００２６】
まず、本発明に係るモータ駆動制御装置の一実施の形態における構成について説明する。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態におけるモータ駆動制御装置１００は、ブラシレスモータ１０の情報を取得するモータ情報取得手段２０と、制御データを生成する制御データ生成手段３０と、正弦波信号を出力する正弦波信号出力手段４０と、動作モードを設定する動作モード設定手段５０と、ブラシレスモータ１０の駆動電圧を制御する駆動電圧制御手段６０とを備えている。
【００２８】
ブラシレスモータ１０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を有するモータコイル１１と、６極の永久磁石を有する回転子（図示省略）の回転位置を検知する３つのホールセンサ１２（１２ａ〜１２ｃ）と、回転子の回転数に応じてパルス信号を出力する周波数発生器（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：以下「ＦＧ」という。）１３とを備えている。
【００２９】
ホールセンサ１２は、回転子の磁界の変化を電圧の変化に変換し、回転子の回転位置を検出するようになっている。なお、ホールセンサ１２は、回転子の回転中心を基準として互いに１２０度の角度で固定子上に配置されているものとする。
【００３０】
ＦＧ１３は、例えば光学エンコーダや、磁気センサ等で構成され、ブラシレスモータ１０の回転速度に比例した周波数の周期信号を発生させるようになっている。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、ホールセンサ１２を用いて回転子の回転位置を検出するものとするが、これに限定するものではなく、例えばフォトダイオードを用いた光学式のエンコーダや赤外線センサ等、電磁変換方式以外の方式のセンサを用いてもよい。
【００３２】
モータ情報取得手段２０は、ホールセンサ１２の出力信号を増幅するホールアンプ２１と、ＦＧ１３が出力するＦＧ信号を増幅するＦＧアンプ２２とを備えている。なお、ホールアンプ２１は、本発明の位置信号出力手段に対応する。
【００３３】
ホールアンプ２１は、ホールセンサ１２が出力する信号を増幅し、波形整形を行ってＵ相、Ｖ相及びＷ相にそれぞれ対応する２値のホール信号ＨＵ、ＨＶ及びＨＷを出力するようになっている。なお、以下の記載において、ホール信号ＨＵ、ＨＶ及びＨＷの３つを総称する場合は「ＨＧ信号」という。
【００３４】
ＦＧアンプ２２は、ＦＧ１３の出力信号の増幅し、波形整形を行って２値のＦＧ信号として出力するようになっている。ＦＧ信号はモータ１回転につき所定数（例えば１００個）のパルスになる。モータ１回転当たりのパルス数はＦＧ１３の構成により決まる。なお、ＦＧアンプ２２は、本発明の周波数検出手段に対応する。
【００３５】
制御データ生成手段３０は、目標周波数のパルス信号を発生する目標周波数発生器３１と、周波数を比較する周波数比較器３２と、誤差信号を増幅する誤差増幅器３３とを備えている。
【００３６】
目標周波数発生器３１は、ブラシレスモータ１０の目標回転数に対応する目標周波数のパルス信号を発生するようになっている。
【００３７】
周波数比較器３２は、ＦＧアンプ２２が出力するＦＧ信号の周波数と、目標周波数発生器３１が出力するパルス信号の周波数とを比較し、両者の周波数の差に応じた誤差信号を出力するようになっている。なお、周波数比較器３２は、本発明の周波数差検出手段に対応する。
【００３８】
誤差増幅器３３は、周波数比較器３２が出力する誤差信号を増幅し、ブラシレスモータ１０を駆動するための制御データを出力するようになっている。ここで、誤差増幅器３３は、ＦＧ周波数の方が目標周波数より低いとき、正の符号の制御データを出力するものである。誤差増幅器３３のゲインを大きくすることで、目標周波数に対応する速度とモータ回転速度とがほぼ等しくなるよう制御データが出力される。
【００３９】
制御データは、後述するように、正弦波駆動波形又は矩形波駆動波形を振幅変調した形でモータコイル１１の印加電圧に対応するものである。この制御データにより、モータ回転速度が目標周波数に応じた速度にほぼ等しくなるよう速度制御が行われる。ここで、制御データは、特許請求の範囲に記載の駆動電圧制御信号に対応する。また、誤差増幅器３３は、本発明の制御信号生成手段に対応する。
【００４０】
なお、誤差増幅器３３の構成を、誤差信号の増幅のみでなく、例えば誤差信号の低域の信号成分を積分したり、誤差信号の高域のノイズ成分をカットしたりするフィルタを含むものとしてもよい。
【００４１】
正弦波信号出力手段４０は、位相同期部７０と、カウンタ４１と、正弦波発生器４２（４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗ）と、ロック判定部４３とを備えている。
【００４２】
位相同期部７０は、ホール信号ＨＵ、ＨＶ及びＨＷを入力してクロック信号ＳｉｎＣｋを出力するものであり、例えばＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路で構成される。ここで、ＰＬＬ回路は、本発明の位相同期回路に対応する。
【００４３】
具体的には、位相同期部７０は、入力信号であるホール信号ＨＵ、ＨＶ及びＨＷの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの位相と、出力信号であるクロック信号ＳｉｎＣｋの位相とを比較し、比較結果に応じてクロック信号ＳｉｎＣｋの周波数を可変するものである。その結果、位相同期部７０は、ホール信号ＨＵ、ＨＶ及びＨＷの各エッジに位相同期したクロック信号ＳｉｎＣｋを出力することができる。このクロック信号ＳｉｎＣｋの周波数は、ホール信号ＨＵ、ＨＶ及びＨＷのエッジ周波数を逓倍した周波数である。なお、本実施の形態のおいては、クロック信号ＳｉｎＣｋの周波数を例えばホール信号ＨＵの周波数の１９２倍とする。
【００４４】
また、位相同期部７０は、ホール信号ＨＵ、ＨＶ及びＨＷの例えば１周期に１回、所定の絶対位相でロード（Ｌｏａｄ）信号を出力するようになっている。なお、絶対位相は、回転子の１周期内において定めてもよいし、複数の周期内において定めてもよい。
【００４５】
以下、位相同期部７０及びロック判定部４３の構成について図２〜図７を適宜参照しながら説明する。図２は、位相同期部７０及びロック判定部４３のブロック図である。図３は、モータ１回転分におけるＨＧ信号及びＦＧ信号の波形、後述するカウンタ７３のカウント状態等を示している。前述のように、ホールセンサ１２ａ〜１２ｃが互いに１２０度の角度で配置されているので、図３に示すように、ホール信号ＨＵ、ＨＶ及びＨＷの３つを合わせて１周期（電気角３６０度）当たり６通りの組み合わせ論理状態が得られている。したがって、電気角では６０度ごとに信号のハイレベル及びローレベルの状態が変化している。モータ１回転ではこれが３周期なので、１８回の状態変化があり、モータ回転角２０度ごとに変化する。
【００４６】
まず、位相同期部７０の構成について説明する。なお、位相同期部７０をＰＬＬ回路で構成した例を挙げて説明する。
【００４７】
図２に示すように、位相同期部７０は、エッジ検出器７１と、オフセット生成器７２と、カウンタ７３と、レジスタ７４と、位相比較器７５と、増幅器７６と、積分器７７と、加算器７８と、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御発振器）７９と、分周器８０と、ロード信号発生器８１とを備えている。なお、図２において、記号「＝＝」は「と等しい」ことを示している。
【００４８】
エッジ検出器７１は、ＨＧ信号の全ての立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジを検出するものであり、エッジを検出した際にエッジ検出信号をレジスタ７４に出力するようになっている。具体的には、エッジ検出器７１は、図３に示すように、ホール信号ＨＵの立ち上がりエッジの位置を示すＵＲ及び立ち下がりエッジの位置を示すＵＦと、ホール信号ＨＶの立ち上がりエッジの位置を示すＶＲ及び立ち下がりエッジの位置を示すＶＦと、ホール信号ＨＷの立ち上がりエッジの位置を示すＷＲ及び立ち下がりエッジの位置を示すＷＦとを検出するものである。なお、図３に示したＵＲ〜ＶＦの１周期、すなわちＨＧ信号の１周期でエッジ検出信号は６個得られることとなる。
【００４９】
オフセット生成器７２は、ＨＧ信号の６個のエッジそれぞれに対応して、後述するように、予め定められた固有の基準カウンタ値を示す信号を生成するようになっている。なお、この基準カウンタ値は、特許請求の範囲に記載の基準位相に対応する。
【００５０】
カウンタ７３は、ＶＣＯ７９が出力するクロック信号ＶｃｏＣｋを入力するようになっており、クロック信号ＶｃｏＣｋの入力ごとにカウントダウンし、７６７から０までのカウントを繰り返すダウンカウンタである。なお、カウンタ７３は、本発明の位相信号生成器に対応する。
【００５１】
レジスタ７４は、エッジ検出器７１及びカウンタ７３に接続され、エッジ検出器７１がエッジ検出信号を出力するタイミングでカウンタ７３のカウンタ値をラッチ（保持）するようになっている。
【００５２】
位相比較器７５は、オフセット生成器７２及びレジスタ７４に接続され、オフセット生成器７２が生成した基準カウンタ値と、レジスタ７４が保持したカウンタ値とを比較してその差を算出するようになっている。
【００５３】
具体的には、位相比較器７５は、レジスタ７４が保持したカウンタ値からオフセット生成器７２が生成した基準カウンタ値を減算し、ＨＧ信号のエッジ６個に対応する、カウンタ値のそれぞれの位相比較結果を示すデータ（以下「位相差ＰｈＤａｔ」という。）を出力するものである。すなわち、位相比較器７５は、ＨＧ信号の各エッジの絶対位相に対して、それぞれカウンタ７３の基準カウンタ値つまりクロック信号ＶｃｏＣｋの絶対位相を比較していることになる。
【００５４】
図３を用いてさらに具体的に説明する。なお、オフセット生成器７２が位相比較器７５に出力する基準カウンタ値を次の値とし、各基準カウンタ値に±６４の幅を持たせる。これらの基準カウンタ値は、ＨＧ信号の各エッジの理想的な検出位置に基づいて予め定められるものである。
【００５５】
（１）ＨＵ信号の立ち上がりエッジＵＲに対応する基準カウンタ値を「７０４」
（２）ＨＷ信号の立ち下がりエッジＷＦに対応する基準カウンタ値を「５７６」
（３）ＨＶ信号の立ち上がりエッジＶＲに対応する基準カウンタ値を「４４８」
（４）ＨＵ信号の立ち下がりエッジＵＦに対応する基準カウンタ値を「３２０」
（５）ＨＷ信号の立ち上がりエッジＷＲに対応する基準カウンタ値を「１９２」
（６）ＨＶ信号の立ち下がりエッジＶＦに対応する基準カウンタ値を「６４」
まず、ＨＵ信号の立ち上がりエッジＵＲが発生した時点で、カウンタ７３のカウンタ値がレジスタ７４にロードされるとともに、ＵＲに対応する基準カウンタ値「７０４」がオフセット生成器７２から出力され、位相比較器７５は、カウンタ７３のカウンタ値と基準カウンタ値「７０４」とを比較し、位相差ＰｈＤａｔを算出して出力する。
【００５６】
以下同様に、位相比較器７５は、ＨＷ信号の立ち下がりエッジＷＦ時点のカウンタ値と基準カウンタ値「５７６」とを、ＨＶ信号の立ち上がりエッジＶＲ時点のカウンタ値と基準カウンタ値「４４８」とを、ＨＵ信号の立ち下がりエッジＵＦ時点のカウンタ値と基準カウンタ値「３２０」とをそれぞれ逐次比較し、位相差ＰｈＤａｔを逐次算出して出力する。さらに、位相比較器７５は、ＨＷ信号の立ち上がりエッジＷＲ時点のカウンタ値と基準カウンタ値「１９２」とを、ＨＶ信号の立ち下がりエッジＶＦ時点のカウンタ値と基準カウンタ値「６４」とを逐次比較し、位相差ＰｈＤａｔを逐次算出して出力する。
【００５７】
ここで、位相差ＰｈＤａｔの値は、ＨＧ信号のエッジが到来したときのカウンタ値が、当該ＨＧ信号のエッジに対応する基準カウンタ値と等しいとき位相差"０"であり、カウンタ７３のカウンタ値が各基準カウンタ値よりも大きいとき（カウンタ位相が遅れ位相のとき）は、＋１から＋６４までの正の位相差、カウンタ７３のカウンタ値が各基準カウンタ値よりも小さいとき（カウンタ位相が進み位相のとき）は、−１から−６４までの負の位相差となる。
【００５８】
図２に戻り、位相同期部７０の構成の説明を続ける。
増幅器７６は、位相差ＰｈＤａｔを増幅し、加算器７８に出力するものである。積分器７７は、位相差ＰｈＤａｔを積分し、加算器７８に出力するものである。加算器７８は、増幅器７６の出力信号と積分器７７の出力信号とを加算し、ＶＣＯ７９に出力するようになっている。以上の構成により、ＨＧ信号の周波数が平均的に一定周波数のとき、積分器７７の出力が平均的に一定値になり、位相差ＰｈＤａｔは平均的に"０"に制御される。したがって、位相同期部７０は、積分器７７の効果により定常位相差を持たないので、正確な絶対位相情報を出力することができる。
【００５９】
なお、増幅器７６、積分器７７及び加算器７８による構成は、位相差ＰｈＤａｔを増幅する誤差増幅器であり、低周波領域では積分器７７によってよりゲインが上がる、公知のＰＩ（Ｐｒｏｐｏｔｉｎａｌ＋Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎａｌ）制御器となっている。
【００６０】
ＶＣＯ７９は、デジタル方式の電圧制御発振器であり、加算器７８の出力信号の値に比例した周波数のクロック信号ＶｃｏＣｋを出力するようになっている。すなわち、位相差ＰｈＤａｔが正（カウンタ位相が遅れ位相）のときは、より周波数を高くしてカウンタ位相を進ませ、位相差ＰｈＤａｔが負（カウンタ位相が進み位相）のときは、より周波数を低くしてカウンタ位相を遅らせる。この結果、位相差ＰｈＤａｔの値が"０"になるようクロック信号ＶｃｏＣｋの周波数とカウンタ７３の絶対位相とが制御されることとなる。なお、本実施の形態においては、クロック信号ＶｃｏＣｋは、ＨＧ信号の７６８逓倍の周波数を持つものとする。また、ＶＣＯ７９は、本発明のパルス信号生成器に対応する。
【００６１】
ＶＣＯ７９の構成は、例えば図４に示すように、入力データＶｃｏＩｎを加算器７９ａとレジスタ７９ｂとで累積加算させ、そのキャリ信号をクロック信号ＶｃｏＣｋとすることで実現できる。レジスタ７９ｂに入力する加算クロック信号ｃｌｋは固定周波数ｆｃｌｋのクロック信号であり、この固定周波数ｆｃｌｋはクロック信号ＶｃｏＣｋより十分高い周波数が好ましい。また、クロック信号ＶｃｏＣｋの周波数ｆＶｃｏＣｋは、累積加算データのビット幅をｎビットとすると次式で得られ、入力データＶｃｏＩｎに比例する。
【００６２】
ｆＶｃｏＣｋ＝ＶｃｏＩｎ×（１／２ｎ）×ｆｃｌｋ    （Ｈｚ）
なお、ＶＣＯ７９の構成は、図４に示されたものに限定されず、例えばＤ／Ａ変換器で入力データＶｃｏＩｎをアナログ信号に変換した後、この信号をアナログ方式のＶＣＯの制御電圧として入力する構成としてもよい。
【００６３】
図１に戻り、位相同期部７０の構成の説明を続ける。
分周器８０は、クロック信号ＶｃｏＣｋを１／４に分周して正弦波生成用のクロック信号ＳｉｎＣｋを出力するようになっている。ここで、分周器８０を設けた理由を説明する。前述のように、クロック信号ＶｃｏＣｋは、ＨＧ信号周波数の７６８倍のクロックとしているので、位相差のレンジを広く（±６４の範囲）確保することができ、ＰＬＬ回路を安定に動作させることができる。ただし、一般にモータ駆動のための正弦波としてはＨＧ信号周波数の７６８倍のクロックを用いるような高い分解能は必要ないことが多いので分周器８０を設け、クロック信号ＶｃｏＣｋを１／４に分周し、ＨＧ信号周波数の１９２倍となる周波数のクロック信号ＳｉｎＣｋを出力する構成としている。
【００６４】
ロード信号発生器８１は、カウンタ７３に接続されており、カウンタ７３のカウンタ値が０になったときＬｏａｄ信号を発生して出力するようになっている。ロード信号発生器８１がＬｏａｄ信号を出力するタイミングは、例えば図３に示すように、ホール信号ＨＵの立ち上がりエッジＵＲの少し手前としている。この位置は、位相同期部７０の構成の説明で述べた所定の絶対位相に相当するものである。なお、図３において、２つ目のＬｏａｄ信号の出力位置における絶対位相を０度とすることにより、ＨＧ信号の例えば１周期分の絶対位相を定めることができる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態における位相同期部７０は、ＰＬＬ回路で構成され、ＨＧ信号を入力して正弦波生成用のクロック信号ＳｉｎＣｋを出力するものである。一般にＰＬＬ回路は、フィードバックループによって入力信号位相のノイズ的な変化が平滑化され、出力クロック信号の位相変化を小さく抑えることができるという平滑化効果を有する。したがって、位相同期部７０は、ＰＬＬ回路の平滑化効果によって、入力信号であるＨＧ信号の位相変化を抑えることができる。
【００６６】
ここで、平滑化について図５及び図６を用いて説明する。
図５（ａ）は、ＨＧ信号の１つの波形（例えばホール信号ＨＵ）を示しており、ある絶対位相を基準としてモータ５回転分の波形を取り込んだ状態を示す概念図である。理想的なモータにおいては、ＨＧ信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジは、複数周期の期間において同一の位置に現れるが、現実にはＨＧ信号の各エッジ位置は、ホールセンサや永久磁石等の部品の取り付け精度誤差、外来ノイズ等によってΔＴの幅でばらつくものとなる。しかしながら、位相同期部７０は、ＰＬＬ回路で構成されているので、その平滑化特性により、図５（ｂ）に示すように平滑化することができる。
【００６７】
ＰＬＬ回路による平滑化の波形は、例えば図６に示すようなものとなる。図６は、入力信号の位相と出力信号の位相との位相ずれを概念的に示している。ＰＬＬ回路による平滑化効果により、入力信号のノイズ的な位相変化として例えば任意単位"１"の変化があっても、出力クロックの位相変化を例えば"０．１"程度に抑えることができる。換言すれば、ホール信号の電気角ずれが例えば１０度相当あっても、電気角で例えば１度相当に抑えることができる。このような効果はＰＬＬ回路のループ帯域設計を適切に行うことで実現できることはよく知られている。ループ帯域の特性は、図２に示した位相同期部７０の回路においては、増幅器７６、積分器７７及び加算器７８の構成に関わり、例えば増幅器７６のゲインを下げていくと位相同期の追従速度は低下するが平滑化特性は向上するものとなる。
【００６８】
以上のように、位相同期部７０は、ＨＧ信号の各エッジ位置が、ホールセンサ１２や永久磁石の取り付け精度誤差、外来ノイズ等によってばらついても、ＰＬＬ回路の平滑化特性によって、ＨＧ信号の各エッジ位置のばらつきを解消することができるので、従来のものよりも位相変化が十分に小さいクロック信号ＳｉｎＣｋを出力することができる。
【００６９】
図２に戻り、続いてロック判定部４３の構成を説明する。
図２に示すように、ロック判定部４３は、データ比較器４３ａと、モノマルチバイブレータ（以下「ＭＭ」という。）４３ｂと、ロジック回路４３ｃとを備え、位相同期部７０における入力信号であるＨＧ信号の位相と、ＶＣＯ７９の出力信号であるクロック信号ＶｃｏＣｋの位相とが同期しているか否かを判定するようになっている。以下の説明において、ＨＧ信号の位相とクロック信号ＶｃｏＣｋの位相とが同期している状態を「ロック状態」といい、両者が同期していない状態を「アンロック状態」という。このロック状態は、特許請求の範囲に記載の位相同期状態に対応する。なお、「同期している」とは、ＨＧ信号の位相とクロック信号ＶｃｏＣｋの位相とが完全に一致している状態のみをいうものではなく、所定の幅を持って両者が一致している状態も含むものである。
【００７０】
データ比較器４３ａは、位相比較器７５に接続されており、位相差ＰｈＤａｔと予め定められた基準値（例えば"３２"）とを比較し、その結果を出力するようになっている。具体的には、データ比較器４３ａは、位相差ＰｈＤａｔの絶対値が"３２"より小さいか否かを比較し、小さいときに判定結果としてＰｄＯＫ＝１の信号を出力するものである。前述のように、位相差ＰｈＤａｔのレンジを±６４としているので、データ比較器４３ａは、位相差ＰｈＤａｔが±３２の範囲内か否かを判定していることになる。
【００７１】
ＭＭ４３ｂは、ＰｄＯＫ信号の立ち上がりエッジでトリガされ、所定時間だけ"１"を示す信号を出力するようになっている。
【００７２】
ロジック回路４３ｃは、ＰｄＯＫ信号が"１"でＭＭ４３ｂの出力信号が"０"のとき、位相同期部７０がロック状態にあると判定し、判定結果を示すＰＬＬ＿ＬＯＣＫ信号を"１"として出力するようになっている。すなわち、ロジック回路４３ｃは、位相差が±３２の範囲内の状態が設定時間ｔＭＭだけ連続したら、位相同期部７０がロック状態にあると判定するものである。
【００７３】
具体的に信号波形で説明すると、ロック判定部４３の動作は、図７に示すように、位相差ＰｈＤａｔが±３２の範囲内にあるときＰｄＯＫ＝１の信号を出力し、位相差ＰｈＤａｔが±３２の範囲内にないときＰｄＯＫ＝０の信号を出力する。ＭＭ４３ｂは、ＰｄＯＫ信号の立ち上がりエッジでトリガされ、"１"を示す信号を出力する。ロジック回路４３ｃは、ＭＭ４３ｂの出力信号＝１の状態が設定時間ｔＭＭだけ連続してからＰｄＯＫ信号＝０となるまでの間にＰＬＬ＿ＬＯＣＫ＝１の信号を出力する。したがって、ロジック回路４３ｃがＰＬＬ＿ＬＯＣＫ＝１の信号を出力する期間は、位相同期部７０のロック状態の期間に相当する。
【００７４】
図１に戻り、正弦波信号出力手段４０の構成の説明を続ける。
カウンタ４１は、位相同期部７０が出力するＬｏａｄ信号で所定値（例えば"０"）に初期化され、クロック信号ＳｉｎＣｋでカウントアップするようになっている。位相同期部７０の分周器８０及びロード信号発生器８１の構成（図２参照）により、カウンタ４１が"０"から"１９１"までカウントするとカウンタ４１のカウンタ値は"０"に戻る。このカウンタ値が、ＨＧ信号１周期分（電気角３６０度）の絶対位相を表し、電気角６０度当たり３２カウントになる。前述のようにカウンタ４１が"０"から"１９１"まで１９２カウントする構成は、ＨＧ信号１周期分で絶対位相を表した場合であり、例えばＨＧ信号２周期分で絶対位相を表した場合は、カウンタ４１が３８４（＝１９２×２）カウントする構成とすればよい。
【００７５】
なお、位相同期部７０及びカウンタ４１は、本発明の絶対位相情報出力手段に対応する。また、カウンタ４１のカウンタ値は、特許請求の範囲に記載の「絶対位相情報」に対応する。これに対し、カウンタ７３（図２参照）のカウンタ値は、特許請求の範囲に記載の「絶対位相情報に対応する位相」に対応する。前述のように、カウンタ４１とカウンタ７３との違いは、位相の分解能（１９２分割／ＨＧ周期か７６８分割／ＨＧ周期か）の違いだけである。したがって、カウンタ４１の代わりにカウンタ７３を直接使って正弦波を生成する「絶対位相情報」としてもよい。この場合は「絶対位相情報」と「絶対位相情報に対応する位相」とが同じ構成要素になる。
【００７６】
正弦波発生器４２は、カウンタ４１のカウンタ値に基づいて、モータコイル１１のＵ相、Ｖ相及びＷ相に印加すべき３相の正弦波状の波形を正規化（振幅を±１に正規化）して出力するようになっている。この正規化された正弦波信号（以下「正規化正弦波信号」という。）に基づいてＵ相、Ｖ相及びＷ相を駆動することで、正弦波電流がモータコイル１１に流れ、ブラシレスモータ１０が回転することとなる。なお、正弦波発生器４２は、本発明の正弦波駆動手段に対応する。
【００７７】
前述したように、位相同期部７０は、ＰＬＬ回路の平滑化特性によってＨＧ信号のエッジのばらつきを解消することができるので、従来のものよりも位相変化が十分に小さいクロック信号ＳｉｎＣｋを出力することができるものである。正弦波発生器４２は、このクロック信号ＳｉｎＣｋによってカウントアップするカウンタ４１のカウンタ値に基づいて正規化正弦波信号を生成するものである。したがって、正弦波発生器４２が生成した正規化正弦波信号は、従来のものよりも波形の乱れも小さく抑えられたものとなり、その結果、モータ回転に及ぼす影響も少なく抑えられる。
【００７８】
次に、動作モード設定手段５０の構成について説明する。
【００７９】
動作モード設定手段５０は、乗算器５１（５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗ）と、セレクタ５２（５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗ）と、動作モード指令部５３とを備え、位相同期部７０がロック状態にあるかアンロック状態にあるかに応じてブラシレスモータ１０の動作モードを設定するようになっている。ここで、ブラシレスモータ１０の動作モードは、ブラシレスモータ１０を正弦波で駆動する「正弦波通電モード」と、矩形波で駆動する「矩形波通電モード」とを含む。
【００８０】
乗算器５１は、制御データ生成手段３０が出力する制御データと、正弦波発生器４２が出力する正規化正弦波信号とを乗算するようになっている。例えば、乗算器５１Ｕは、制御データと、正弦波発生器４２Ｕが出力する正規化正弦波信号とを乗算するものである。
【００８１】
セレクタ５２は、ロック判定部４３からＰＬＬ＿ＬＯＣＫ信号を入力し、位相同期部７０がロック状態にあるかアンロック状態にあるかに応じて、制御データ生成手段３０が出力する制御データ及び乗算器５１の出力信号のいずれか一方を選択して出力するものである。なお、セレクタ５２の出力データを以下「駆動データ」という。図１においては、セレクタ５２Ｕ、５２Ｖ及び５２Ｗの出力データを、それぞれ、駆動データｄａｔａＵ、ｄａｔａＶ及びｄａｔａＷと表している。
【００８２】
具体的には、位相同期部７０がロック状態にあるとき（ＰＬＬ＿ＬＯＣＫ＝１）、セレクタ５２Ｕ、５２Ｖ及び５２Ｗは、それぞれ、乗算器５１Ｕ、５１Ｖ及び５１Ｗの出力信号を選択するようになっている。一方、セレクタ５２Ｕ、５２Ｖ及び５２Ｗは、位相同期部７０がアンロック状態にあるとき（ＰＬＬ＿ＬＯＣＫ＝０）、制御データ生成手段３０が出力する制御データを選択するようになっている。したがって、位相同期部７０がアンロック状態にあるとき、駆動データｄａｔａＵ、ｄａｔａＶ、ｄａｔａＷは同一のデータになる。
【００８３】
動作モード指令部５３は、ホールアンプ２１及びロック判定部４３に接続され、位相同期部７０がロック状態にあるかアンロック状態にあるかに応じて、駆動電圧制御手段６０の動作モードを指令するための動作モード指令信号を出力するようになっている。なお、動作モード指令部５３は、本発明の矩形波駆動手段に対応する。
【００８４】
例えば、動作モード指令部５３は、位相同期部７０がロック状態にあるとき（ＰＬＬ＿ＬＯＣＫ＝１）、駆動電圧制御手段６０が「正弦波通電モード」で動作するよう制御するための動作モード指令信号ｐｈ＿Ｕ、ｐｈ＿Ｖ、ｐｈ＿Ｗを駆動電圧制御手段６０に出力するようになっている。
【００８５】
一方、動作モード指令部５３は、位相同期部７０がアンロック状態にあるとき（ＰＬＬ＿ＬＯＣＫ＝０）、駆動電圧制御手段６０が「矩形波通電モード」で動作するよう、ホール信号ＨＵ、ＨＶ及びＨＷ信号の状態に応じて動作モード指令信号ｐｈ＿Ｕ、ｐｈ＿Ｖ、ｐｈ＿Ｗを駆動電圧制御手段６０に出力するようになっている。
【００８６】
次に、駆動電圧制御手段６０の構成について説明する。
【００８７】
駆動電圧制御手段６０は、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：以下「ＰＷＭ」という。）を行うＰＷＭ駆動部６１（６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗ）を備えている。
【００８８】
ＰＷＭ駆動部６１は、セレクタ５２から駆動データを入力し、動作モード指令部５３が出力する動作モード指令信号に基づいて動作するようになっている。なお、ＰＷＭ駆動部６１は、本発明の正弦波駆動手段、矩形波駆動手段、正弦波振幅変調手段及び駆動信号振幅変調手段に対応する。
【００８９】
例えば、ＰＷＭ駆動部６１は、動作モード指令部５３が「矩形波通電モード」で動作するよう制御するための動作モード指令信号を出力しているとき、制御データ生成手段３０が生成した制御データをセレクタ５２から駆動データとして入力し、駆動データに比例したパルス幅でモータコイル１１をＰＷＭ駆動して電流を流す。
【００９０】
具体的には、図８に示すように、ホール信号ＨＵ、ＵＶ及びＨＷに対して、位相同期部７０がアンロック状態（ＰＬＬ＿ＬＯＣＫ＝０）にあるときの矩形波駆動波形Ｕ、Ｖ、Ｗは図８中段に示すような位相関係となる。ここで「Ｍ」、「ＰＷＭ＿Ｈ」及び「ＰＷＭ＿Ｌ」の記号で示した信号が、動作モード指令部５３から指令される動作モード指令信号ｐｈ＿Ｕ、ｐｈ＿Ｖ及びｐｈ＿Ｗにそれぞれ対応している。
【００９１】
次に、図９にＰＷＭ駆動部６１の矩形波駆動時の各動作モード「Ｍ」「ＰＷＭ＿Ｈ」「ＰＷＭ＿Ｌ」に対応したＰＷＭパルス例を示す。モード「Ｍ」は、モータコイル１１には電流を流さないモードであり、デューティ５０％のパルスが出力される。モード「ＰＷＭ＿Ｈ」では、駆動データ（ここでは常に正）に応じてハイレベルの時間を５０％よりも長くして駆動される。モード「ＰＷＭ＿Ｌ」では、駆動データ（ここでは常に正）に応じてハイレベルの時間を逆に５０％よりも短くして駆動される。
【００９２】
一方、ＰＷＭ駆動部６１は、動作モード指令部５３が「正弦波通電モード」で動作するよう制御するための動作モード指令信号を出力しているとき、乗算器５１が制御データと正規化正弦波信号とを乗算した信号をセレクタ５２から駆動データとして入力し、駆動データに比例したパルス幅でモータコイル１１をＰＷＭ駆動して電流を流す。
【００９３】
ＰＷＭ駆動部６１における「正弦波通電モード」での動作波形は、図９の「Ｓｉｎ」で示すものとなる。すなわち、駆動データは"０"中心に正負の信号であるので、駆動データが"０"のとき出力パルスのデューティが５０％になり、駆動データが正のとき駆動データに応じてパルスのハイレベルの幅が長くなる。駆動データが負のとき駆動データに応じてパルスのハイレベルの幅が短くなる。パルスの基本周期は所定値ｔｐｗｍである。ｔｐｗｍは正弦波駆動の周期よりも十分短くするのが好ましい。
【００９４】
図９に示したようなＰＷＭ駆動により、モータコイル１１が接続された端子間（図示省略）には、パルスデューティの高い端子から低い端子（平均電圧の高い端子から低い端子）に電流が流れ、結果的にモータコイル１１のインダクタンス成分によって平滑化され駆動データに応じた正弦波状の電流が流れる。
【００９５】
なお、以上の説明において、位相同期部７０をＰＬＬ回路で構成する例を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転子の位置を示す位置信号を平滑化し、位置信号に応じた絶対位相情報を出力するものであればよい。また、従来、例えばモータの速度制御にＰＬＬ回路が用いられることがある。このような速度制御等に用いられるＰＬＬ回路に本発明に係る位相同期部７０の機能を持たせてもよいし、速度制御等に用いられるＰＬＬ回路とは別個に位相同期部７０を備える構成としてもよい。
【００９６】
次に、本実施の形態におけるモータ駆動制御装置１００の動作について説明する。
【００９７】
まず、モータ情報取得手段２０において、ホールアンプ２１は、ブラシレスモータ１０に備えられたホールセンサ１２から回転子の位置を示す位置信号を入力して増幅し、正弦波信号出力手段４０の位相同期部７０と、動作モード設定手段５０の動作モード指令部５３とにＨＧ信号を出力する。また、ＦＧアンプ２２は、ブラシレスモータ１０に備えられたＦＧ１３から回転子の回転速度を示す信号を入力して増幅し、制御データ生成手段３０の周波数比較器３２にＦＧ信号を出力する。
【００９８】
次に、制御データ生成手段３０において、目標周波数発生器３１は、ブラシレスモータ１０の目標回転数に対応する目標周波数のパルス信号を発生し、周波数比較器３２に出力する。
【００９９】
次いで、周波数比較器３２は、ＦＧアンプ２２が出力するＦＧ信号の周波数と、目標周波数発生器３１が出力するパルス信号の周波数とを比較し、両者の周波数の差に応じた誤差信号を誤差増幅器３３に出力する。
【０１００】
続いて、誤差増幅器３３は、周波数比較器３２が出力する誤差信号を増幅し、ブラシレスモータ１０を駆動する制御データとして動作モード設定手段５０に出力する。
【０１０１】
次に、正弦波信号出力手段４０において、位相同期部７０は、ＨＧ信号を入力して正弦波生成用のクロック信号ＳｉｎＣｋを出力する。ここで、位相同期部７０は、ＰＬＬ回路の平滑化効果によって、入力信号であるＨＧ信号の位相変化を抑えることができるので、クロック信号ＳｉｎＣｋの位相変化を小さく抑えることができる。
【０１０２】
また、位相同期部７０は、ＨＧ信号の１周期に１回、所定の絶対位相でＬｏａｄ信号を出力する。本実施の形態においては、位相同期部７０は、カウンタ７３（図２参照）のカウンタ値が０になったときＬｏａｄ信号を発生して出力する。
【０１０３】
続いて、カウンタ４１は、位相同期部７０が出力するＬｏａｄ信号でカウンタ値が例えば"０"に初期化され、クロック信号ＳｉｎＣｋでカウントアップする。"０"から"１９１"までカウントするとカウンタ４１のカウンタ値は"０"に戻る。
【０１０４】
次いで、正弦波発生器４２は、カウンタ４１のカウンタ値に基づいて、モータコイル１１のＵ相、Ｖ相及びＷ相に印加すべき３相の正弦波状の波形を正規化し、正規化正弦波信号を動作モード設定手段５０に出力する。
【０１０５】
一方、ロック判定部４３は、位相同期部７０の位相比較器７５（図２参照）から位相差ＰｈＤａｔを入力し、位相同期部７０がロック状態にあるかアンロック状態にあるかを判定し、判定結果を示すＰＬＬ＿ＬＯＣＫ信号を動作モード設定手段５０に出力する。
【０１０６】
次に、動作モード設定手段５０において、乗算器５１は、制御データ生成手段３０が出力する制御データと、正弦波発生器４２が出力する正規化正弦波信号とを乗算する。
【０１０７】
また、セレクタ５２は、ロック判定部４３からＰＬＬ＿ＬＯＣＫ信号を入力し、位相同期部７０がロック状態にあるかアンロック状態にあるかに応じて、制御データ生成手段３０が出力する制御データ及び乗算器５１の出力信号のいずれか一方を選択し、駆動データとして駆動電圧制御手段６０に出力する。例えば、セレクタ５２は、位相同期部７０がロック状態にあるときは乗算器５１の出力信号を選択し、位相同期部７０がアンロック状態にあるときは制御データ生成手段３０が出力する制御データを選択する。
【０１０８】
また、動作モード指令部５３は、位相同期部７０がロック状態にあるかアンロック状態にあるかに応じて、駆動電圧制御手段６０の動作モードを指令するための動作モード指令信号を駆動電圧制御手段６０に出力する。例えば、動作モード指令部５３は、位相同期部７０がロック状態にあるとき、駆動電圧制御手段６０が「正弦波通電モード」で動作するよう制御するための動作モード指令信号を駆動電圧制御手段６０に出力し、位相同期部７０がアンロック状態にあるとき、駆動電圧制御手段６０が「矩形波通電モード」で動作するよう、ＨＧ信号の状態に応じて動作モード指令信号を駆動電圧制御手段６０に出力する。
【０１０９】
次に、駆動電圧制御手段６０において、ＰＷＭ駆動部６１は、セレクタ５２から駆動データを入力し、動作モード指令部５３が出力する動作モード指令信号に基づいて動作する。
【０１１０】
例えば、ＰＷＭ駆動部６１は、動作モード指令部５３が「矩形波通電モード」で動作するよう制御するための動作モード指令信号を出力しているとき、制御データ生成手段３０が生成した制御データをセレクタ５２から駆動データとして入力し、駆動データに比例したパルス幅でモータコイル１１をＰＷＭ駆動して電流を流す。
【０１１１】
一方、ＰＷＭ駆動部６１は、動作モード指令部５３が「正弦波通電モード」で動作するよう制御するための動作モード指令信号を出力しているとき、乗算器５１が制御データと正規化正弦波信号とを乗算した信号をセレクタ５２から駆動データとして入力し、駆動データに比例したパルス幅でモータコイル１１をＰＷＭ駆動して電流を流す。その結果、モータコイル１１が接続された端子間には、パルスデューティの高い端子から低い端子に電流が流れ、モータコイル１１のインダクタンス成分によって平滑化され駆動データに応じた正弦波状の電流が流れる。
【０１１２】
以上のように、本実施の形態におけるモータ駆動制御装置１００によれば、位相同期部７０は、入力したＨＧ信号を平滑化することによって従来のものよりも位相変化が十分に小さいクロック信号ＳｉｎＣｋを出力し、カウンタ４１は、クロック信号ＳｉｎＣｋでカウントアップしてＨＧ信号の絶対位相情報を示すカウンタ値を出力し、ＰＷＭ駆動部６１は、絶対位相情報に基づいて正弦波駆動及び矩形波駆動を行う構成としたので、回転むら、振動及び騒音の発生を抑えることができる。
【０１１３】
したがって、本発明のモータ駆動制御装置は、正弦波駆動信号の歪みや不連続性を従来のものよりも小さくすることができ、低騒音、低振動で、かつ精密なモータ駆動制御を行うことができる。
【０１１４】
なお、起動時や意図的な変速時等のように、ＨＧ信号が極端に低い周波数の場合や、周波数変化が非常に速いときは、これに位相同期する位相同期部７０が正常にロックできないおそれがある。このため、本実施の形態におけるモータ駆動制御装置１００は、位相同期部７０がアンロック状態にあるときは矩形波駆動とし、ロック状態あるときは正弦波駆動にする構成としたので、常に安定したモータ駆動が可能になる。
【０１１５】
ここで、矩形波駆動になるのは、起動時や意図的な変速時など、過渡的な場合に過ぎないので、矩形波駆動特有の振動や騒音問題が起こるのは実使用上無視できる程度のごくわずかな時間である。ほとんどの時間は正弦波駆動で動作するので、正弦波駆動の特長である低振動や低騒音の効果は十分保たれる。
【０１１６】
なお、前述の実施の形態において、ＦＧ１３及びＦＧアンプ２２の出力信号を、ホール素子信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷのいずれか、あるいは組み合わせた信号で代用することもできる。この場合でもモータ回転数に比例した周波数が生成されるからである。ただし、ＦＧ１３をホールセンサ１２とは別に設けると、パルス数をＨＧ信号によるパルスより多くできるため、より精密な速度制御ができるので好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
以上のように、本発明に係るモータ駆動制御装置は、従来のものよりも、低騒音、低振動で、かつ精密なモータ駆動制御を行うことができるという効果を有し、複数の電機子巻線を有するブラシレスモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明に係るモータ駆動制御装置の一実施の形態における構成を示すブロック図
【図２】本発明に係るモータ駆動制御装置の一実施の形態における位相同期信号生成部及びロック判定部の構成を示すブロック図
【図３】本発明に係るモータ駆動制御装置の一実施の形態において、ホール信号、ＦＧ信号、基準カウント値及びカウント値の関係を示す図
【図４】本発明に係るモータ駆動制御装置の一実施の形態におけるＶＣＯの構成を示すブロック図
【図５】本発明に係るモータ駆動制御装置の一実施の形態における位相同期部の平滑化特性の概念図  （ａ）モータ５回転分のＨＧ信号の波形を取り込んだ状態を示す概念図  （ｂ）平滑化後のＨＧ信号の波形を示す概念図
【図６】本発明に係るモータ駆動制御装置の一実施の形態において、位相同期部における入力信号の位相と出力信号の位相との位相ずれを概念的に示す図
【図７】本発明に係るモータ駆動制御装置の一実施の形態におけるロック判定部の動作の説明図
【図８】本発明に係るモータ駆動制御装置の一実施の形態において、ＰＷＭ駆動部におけるホール信号ＨＵ、ＨＶ及びＨＷと、矩形波駆動波形Ｕ、Ｖ及びＷと、正弦波駆動波形Ｕ、Ｖ及びＷとの位相関係を示す図
【図９】本発明に係るモータ駆動制御装置の一実施の形態において、ＰＷＭ駆動部における矩形波駆動時のＰＷＭパルス例を示す図
【符号の説明】
【０１１９】
１０  ブラシレスモータ
１１  モータコイル
１２（１２ａ〜１２ｃ）  ホールセンサ
１３  ＦＧ
２０  モータ情報取得手段
２１  ホールアンプ（位置信号出力手段）
２２  ＦＧアンプ（周波数検出手段）
３０  制御データ生成手段
３１  目標周波数発生器
３２  周波数比較器（周波数差検出手段）
３３  誤差増幅器（制御信号生成手段）
４０  正弦波信号出力手段
４１  カウンタ（絶対位相情報出力手段）
４２（４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗ）  正弦波発生器（正弦波駆動手段）
４３  ロック判定部
４３ａ  データ比較器
４３ｂ  ＭＭ
４３ｃ  ロジック回路
５０  動作モード設定手段
５１（５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗ）  乗算器
５２（５２Ｕ、５２Ｖ、５２Ｗ）  セレクタ
５３  動作モード指令部（矩形波駆動手段）
６０  駆動電圧制御手段
６１（６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗ）  ＰＷＭ駆動部（正弦波駆動手段、矩形波駆動手段、正弦波振幅変調手段、駆動信号振幅変調手段）
７０  位相同期部（絶対位相情報出力手段、位相同期回路）
７１  エッジ検出器
７２  オフセット生成器
７３  カウンタ（位相信号生成器）
７４  レジスタ
７５  位相比較器（位相比較器）
７６  増幅器
７７  積分器
７８  加算器
７９  ＶＣＯ（パルス信号生成器）
７９ｂ  レジスタ
８０  分周器
８１  ロード信号発生器
１００  モータ駆動制御装置
【図１】
2008236831.tif 000003
【図２】
2008236831.tif 000004
【図３】
2008236831.tif 000005
【図４】
2008236831.tif 000006
【図５】
2008236831.tif 000007
【図６】
2008236831.tif 000008
【図７】
2008236831.tif 000009
【図８】
2008236831.tif 000010
【図９】
2008236831.tif 000011