(57)【要約】【課題】２つのホール素子を用いても、複雑なアルゴリズムを有する制御部を別途必要とせずに、３相のブラシレスモータの駆動を簡単に制御できるモータ駆動制御装置及びモータの駆動制御システムの提供。【解決手段】モータ駆動制御装置１は、３相の駆動コイルを有するステータ５２及び複数の磁極を有するロータ５３を含むブラシレスモータ５１の駆動を制御するためのものであって、ホール素子2u,2v、駆動信号決定部７及び出力回路８を備える。ホール素子2u,2vは、互いに電気角で１２０度離れた位置に設けられており、ステータ５２に対するロータ５３の位置を示す位置検出信号Hu,Hvを出力する。駆動信号決定部７は、位置検出信号Hu,Hvに基づいて、３相の駆動コイルを駆動するための駆動信号SU,SV,SWを決定する。出力回路８は、駆動信号決定部７により決定された駆動信号SU,SV,SWを生成して３相の駆動コイルに出力する。【選択図】図１
2008086180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相の駆動コイル（Lu,Lv,Lw）を有する固定子（５２）と、複数の磁極を有する回転子（５３）とを含むブラシレスモータ（５１）の駆動を制御するモータ駆動制御装置（１）であって、
互いに電気角で略１２０度離れた位置に設けられており、前記固定子（５２）に対する前記回転子（５３）の位置を示す位置検出信号(Hu,Hv)を出力する２つの位置検出手段（２ｕ，２ｖ）と、
前記２つの位置検出手段（２ｕ，２ｖ）それぞれが出力した前記位置検出信号(Hu,Hv)に基づいて、前記３相の駆動コイル（Lu,Lv,Lw）を駆動するための駆動信号(SU,SV,SW)を決定する駆動信号決定手段（７）と、
前記駆動信号決定手段（７）により決定された前記駆動信号(SU,SV,SW)を生成して前記３相の駆動コイル（Lu,Lv,Lw）に出力する駆動信号出力手段（８）と、
を備える、モータ駆動制御装置（１）。
【請求項２】
前記駆動信号決定手段（７）は、前記３相の駆動コイル（Lu,Lv,Lw）それぞれの通電幅が電気角で略１２０度、略１８０度及び略６０度となるように、前記駆動信号(SU,SV,SW)を決定する、請求項１に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項３】
前記通電幅が電気角で略１２０度の前記駆動信号(SU)は、この駆動信号(SU)の入力される前記駆動コイル（Lu）に発生する誘起電圧(Vun)とほぼ同相である、請求項２に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項４】
前記位置検出信号(Hu,Hv)は、前記位置検出信号(Hu,Hv)を出力する前記位置検出手段（２ｕ，２ｖ）に対応している前記駆動コイル（Lu,Lv）に発生する誘起電圧(Vun,Vvn)に対して位相が所定の第１角度ずれている、請求項３に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項５】
前記所定の第１角度は略３０度である、請求項４に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項６】
前記通電幅が電気角で略１８０度の前記駆動信号(SV)及び略６０度の前記駆動信号(SW)は、これらの駆動信号(SV,SW)がそれぞれ入力される前記駆動コイル(Ｌｖ，Ｌｗ）に発生する各誘起電圧(Vwn,Vvn)とほぼ同相である、請求項２に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項７】
前記位置検出信号(Hu,Hv)は、前記位置検出信号(Hu,Hv)を出力する前記位置検出手段（２ｕ，２ｖ）に対応している前記駆動コイル（Lu,Lv）に発生する誘起電圧(Vun,Vvn)とほぼ同相である、請求項６に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項８】
前記２つの位置検出手段（２ｕ，２ｖ)それぞれは、前記回転子（５３）の回転方向に応じて前記回転子（５３）の位置を検出するための閾値が異なるヒステリシス特性を有しており、前記ヒステリシス特性に基づいて、設けられる位置が調整されている、請求項１〜７のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項９】
前記２つの位置検出手段（２ｕ，２ｖ)それぞれは、前記位置検出手段（２ｕ，２ｖ）に対応している前記駆動コイル（Lu,Lv）に発生する各誘起電圧(Vun,Vvn)に対する前記位置検出信号(Hu,Hv)の位相のずれが、前記回転子の回転方向が変化してもほぼ同じになるように配置されている、請求項８に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１０】
前記位置検出信号(Hu,Hv)は矩形波であって、
前記２つの位置検出手段（２ｕ，２ｖ)それぞれが検出する２つの位置検出信号(Hu,Hv)のうちいずれか１つが変化するタイミングで第１時間の計測を開始する時間計測手段（５）を更に備え、
前記駆動信号決定手段（７）は、前記第１時間が第１所定時間以上となった場合、現在出力されている前記駆動信号(SU,SV,SW)を変更する、請求項１〜９のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１１】
前記時間計測手段（５）は、前記駆動信号決定手段（７）が前記駆動信号(SU,SV,SW)を変更したタイミングで第２時間の計測を開始し、
前記駆動信号決定手段（７）は、前記第２時間が第２所定時間以上となった場合、前記駆動信号(SU,SV,SW)を更に変更する、請求項１０に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１２】
前記回転子（５３）の回転数を計測する回転数計測手段（３）と、
前記２つの位置検出手段（２ｕ，２ｖ）それぞれにより検出される前記位置検出信号(Hu,Hv)の少なくとも１つに基づいて、前記回転子の位置を推定する位置推定手段（６）と、を更に備え、
前記駆動信号決定手段（７）は、前記回転子（５３）が正方向に回転しており、かつ前記回転数が所定回転数以上である場合、前記位置推定手段（６）により推定された前記回転子（５３）の位置に基づいて、前記駆動信号(SU,SV,SW)の通電幅を電気角で所定の第２角度に変更する、請求項１〜１１のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１３】
前記所定の第２角度は略１２０度である、請求項１２に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１４】
前記回転子（５３）の回転方向を検知する回転方向検知手段（４）を更に備える、請求項１２または１３に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１５】
前記ブラシレスモータ（５１）は、換気扇用モータである、請求項１〜１４のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１６】
前記ブラシレスモータ（５１）は、空気調和機の室外機ファンモータである、請求項１〜１４のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１７】
３相の駆動コイル（Lu,Lv,Lw）を有する固定子（５２）と、複数の磁極を有する回転子（５３）とを含むブラシレスモータ（５１）と、
前記ブラシレスモータ（５１）を駆動させるための請求項１〜１６のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）と、
を備える、モータの駆動制御システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動制御装置、特に、３相の駆動コイルを有する固定子及び複数の磁極を有する回転子を含む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、ならびにこのモータ駆動制御装置を用いたモータの駆動制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧縮機や送風ファン等の機器を備えた空気調和機では、これらの機器の動力源として例えば３相のブラシレスＤＣモータが用いられている。
【０００３】
一般的に、３相のブラシレスＤＣモータは、複数の磁極を有する永久磁石からなるロータと、３相の駆動コイルを有するステータとを有している。このようなブラシレスＤＣモータの駆動コイルには、ステータに対するロータの位置に応じた電流がこのモータを駆動制御するためのモータ駆動制御装置により流される。これにより、駆動コイルにはこの電流に応じた磁界が発生し、ロータが回転する。
【０００４】
ここで、ステータに対するロータの位置を検知する方法には、３相の駆動コイルそれぞれに対応するように配置された３つの位置検出センサを用いた方法が良く用いられている。位置検出センサとしては、例えばホール素子やホールＩＣが挙げられる。しかし、このような位置検出センサが多いとコストが高くなる他、位置検出センサを配置する基板のサイズが大きくなってしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１では、通常３つ用いるホールＩＣの数を２つにし、この２つのホールＩＣが検出する位置検出信号の位相が互いにπ／２ずれるように２つのホールＩＣを配置することで、モータを安定して駆動する装置が開示されている。
【特許文献１】特許第３４８３７４０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では、以下の問題点がある。
【０００７】
汎用品である３相のブラシレスＤＣモータでは、３つのホールＩＣは等間隔に、即ち各ホールＩＣが検出する位置検出信号の位相が互いに２／３πずつずれるように配置されている。ところが、特許文献１のホールＩＣは、汎用品の３相のブラシレスＤＣモータにおけるホールＩＣと配置が異なる。そのため、特許文献１では、汎用品の３相のブラシレスＤＣモータを用いることができない。
【０００８】
更に、特許文献１では、各ホールＩＣから検出される位置検出信号を用いてロータの回転を制御するための制御部を別途製作する必要がある他、この制御部のアルゴリズムは複雑になってしまう。従って、汎用性の観点からすると必ずしも最適な方法とは言い難い。
【０００９】
そこで、本発明は、２つのホールＩＣを用いても、複雑なアルゴリズムを有する制御部を別途必要とせずに、３相のブラシレスモータの駆動を簡単に制御できるモータ駆動制御装置及びモータの駆動制御システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明１に係るモータ駆動制御装置は、３相の駆動コイルを有する固定子及び複数の磁極を有する回転子を含むブラシレスモータの駆動を制御する。このモータ駆動制御装置は、２つの位置検出手段と、駆動信号決定手段と、駆動信号出力手段と備える。２つの位置検出手段は、互いに電気角で略１２０度離れた位置に設けられており、固定子に対する回転子の位置を示す位置検出信号を出力する。駆動信号決定手段は、２つの位置検出手段それぞれが出力した位置検出信号に基づいて、３相の駆動コイルを駆動するための駆動信号を決定する。駆動信号出力手段は、駆動信号決定手段により決定された駆動信号を生成して３相の駆動コイルに出力する。
【００１１】
このモータ駆動制御装置によると、駆動信号は２つの位置検出手段の検出信号により決定され、各駆動コイルに出力される。すると、各駆動コイルにはその時々の駆動電圧が印加されることにより電流が流れ、ブラシレスモータが駆動する。このように、このモータ駆動制御装置は、２つの位置検出手段を備えた構成によりブラシレスモータの駆動制御を行うが、特有の駆動制御用の回路等を必要とせず、３つの位置検出手段を備えた場合の駆動制御用の回路等を用いてブラシレスモータを駆動制御することができる。従って、コストの低廉化が実現できる。
【００１２】
発明２に係るモータ駆動制御装置は、発明１に係るモータ駆動制御装置であって、駆動信号決定手段は以下のように駆動信号を決定する。この駆動信号決定手段は、３相の駆動コイルそれぞれの通電幅が電気角で略１２０度、略１８０度及び略６０度となるように、駆動信号を決定する。
【００１３】
発明３に係るモータ駆動制御装置は、発明２に係るモータ駆動制御装置であって、通電幅が電気角で略１２０度の駆動信号は、この駆動信号の入力される駆動コイルに発生する誘起電圧とほぼ同相である。
【００１４】
発明４に係るモータ駆動制御装置は、発明３に係るモータ駆動制御装置であって、位置検出信号は、この位置検出信号を出力する位置検出手段に対応している駆動コイルに発生する誘起電圧に対して位相が所定の第１角度ずれている。
【００１５】
発明５に係るモータ駆動制御装置は、発明４に係るモータ駆動制御装置であって、所定の第１角度は略３０度である。
【００１６】
発明６に係るモータ駆動制御装置は、発明２に係るモータ駆動制御装置であって、通電幅が電気角で略１８０度の駆動信号及び略６０度の駆動信号は、これらの駆動信号がそれぞれ入力される駆動コイルに発生する各誘起電圧とほぼ同相である。
【００１７】
一般的に、各駆動コイルに通電される電流の位相、電流量及びモータのトルク出力には、図９に示すような関係が成り立っている。特に通電される電流量が大きい程モータのトルク出力は大きくなる。また、モータ駆動制御装置がモータについて例えばデューティが一定の出力電圧を出力するようなＰＷＭ制御を行っている場合、通電幅に応じて同様の関係が成り立つ。そこで、このモータ駆動制御装置は、例えば位置検出手段の配置を調節するなどして、６０度通電及び１８０度通電の各駆動信号が、対応する駆動コイルに発生する誘起電圧と同位相となるようにする。これにより、３相のうち、最もトルクを出力できない６０度通電では、出力される電流の位相はその駆動コイルに発生する誘起電圧と同相であるため、トルク出力の最小値が発明３に係る場合に比して高くなる。従って、トルクの変動幅、即ちトルクリップルも小さくなる。
【００１８】
発明７に係るモータ駆動制御装置は、発明６に係るモータ駆動制御装置であって、位置検出信号は、この位置検出信号を出力する位置検出手段に対応している駆動コイルに発生する誘起電圧とほぼ同相である。
【００１９】
発明８に係るモータ駆動制御装置は、発明１〜７のいずれかに係るモータ駆動制御装置であって、２つの位置検出手段それぞれは、回転子の回転方向に応じて回転子の位置を検出するための閾値が異なるヒステリシス特性を有している。そして、２つの位置検出手段は、このヒステリシス特性に基づいて、設けられる位置が調整されている。
【００２０】
位置検出手段は、回転子の回転方向に応じて位置を検出する閾値が異なる、いわゆるヒステリシスの特性を有している。例えば、回転子が正方向に回転した際の位置検出信号の位相が、その位置検出素子に対応する駆動コイルに発生する誘起電圧に対して“０”となるように位置検出手段が配置されていても、回転子が逆方向に回転した場合の位置検出信号はこの時に駆動コイルに発生する誘起電圧に対して所定の位相ずれてしまう。そこで、このモータ駆動制御装置では、位置検出手段のヒステリシスを考慮し、例えば回転子が正または逆のどちらの方向に回転した場合であっても誘起電圧に対する位相が同じになるように、位置検出手段を配置させる。これにより、ブラシレスモータの回転方向に関係なく、同じトルクが得られる。
【００２１】
発明９に係るモータ駆動制御装置は、発明８に係るモータ駆動制御装置であって、２つの位置検出手段それぞれは、各位置検出手段に対応している駆動コイルに発生する各誘起電圧に対する位置検出信号の位相のずれが、回転子の回転方向が変化してもほぼ同じになるように配置されている。
【００２２】
これにより、回転子の回転方向に関係なく、ほぼ同じトルクをより得ることができる。
【００２３】
発明１０に係るモータ駆動制御装置は、発明１〜９のいずれかに係るモータ駆動制御装置であって、位置検出信号は矩形波の形状を有しており、モータ駆動制御装置は、時間計測手段更に備えている。時間計測手段は、２つの位置検出手段それぞれが検出する２つの位置検出信号のうちいずれか１つが変化するタイミングで第１時間の計測を開始する。そして、駆動信号決定手段は、第１時間が第１所定時間以上となった場合、現在出力されている駆動信号を変更する。
【００２４】
一般的に、逆回転から正回転に変化した瞬間のように回転数が“０”rpmに近い場合、回転子の位置を正確に把握することは困難である。そこで、このモータ駆動制御装置は、２つの位置検出信号のうちいずれか１つが変化する時から時間の計測を開始し、所定時間経過後に現在出力されている駆動信号を変更する。これにより、３相の各駆動コイルに流れる電流経路が変化して駆動コイルに発生する電磁力が変化する。そのため、回転子は回転し、その回転数は“０”rpmではなくなる。従って、モータ駆動制御装置は、回転子の正確な位置を把握できるようになる。
【００２５】
発明１１に係るモータ駆動制御装置は、発明１０に係るモータ駆動制御装置であって、時間計測手段は、駆動信号決定手段が駆動信号を変更したタイミングで第２時間の計測を開始する。そして、駆動信号決定手段は、第２時間が第２所定時間以上となった場合、駆動信号を更に変更する。
【００２６】
これにより、位置検出信号が変化せずとも、駆動信号を変更することができる。
【００２７】
発明１２に係るモータ駆動制御装置は、発明１〜１１のいずれかに係るモータ駆動制御装置であって、回転数計測手段と位置推定手段とを更に備える。回転数計測手段は、回転子の回転数を計測する。位置推定手段は、２つの位置検出手段それぞれにより検出される位置検出信号の少なくとも１つに基づいて、回転子の位置を推定する。そして、駆動信号決定部は、回転子が正方向に回転しており、かつ回転数が所定回転数以上である場合、位置推定手段により推定された回転子の位置に基づいて、駆動信号の通電幅を電気角で所定の第２角度に変更する。
【００２８】
本発明では、位置検出手段が２つであるため、例えば発明２のように２つの相の駆動信号はそれぞれ１８０度通電及び６０度通電となる場合がある。すると、ブラシレスモータの出力トルクは３相全てが１２０度通電を行う場合に比してトルクリップルが大きくなり、騒音や振動が大きくなってしまう。そこで、このモータ駆動制御装置は、ブラシレスモータが正方向に回転しており、かつブラシレスモータの回転数が所定回転以上となった場合に、３つの駆動信号全てを略１２０度通電に切り替える。これにより、トルクリップルは抑制され、騒音や振動を抑制することができる。
【００２９】
発明１３に係るモータ駆動制御装置は、発明１２に係るモータ駆動制御装置であって、所定の第２角度は略１２０度である。
【００３０】
発明１４に係るモータ駆動制御装置は、発明１２または発明１３に係るモータ駆動制御装置であって、回転方向検知手段を更に備える。回転方向検知手段は、回転子の回転方向を検知する。
【００３１】
このように、モータ駆動制御装置は回転方向検知手段を更に備えることで、回転子が外部からの風等の影響により逆回転してしまうモータにおいても、本発明を適用することができる。
【００３２】
発明１５に係るモータ駆動制御装置は、発明１〜１４のいずれかに係るモータ駆動制御装置であって、ブラシレスモータは換気扇用モータである、
このように、本発明は、逆回転状態から駆動させる場合のある換気扇用モータにおいてもその効果を奏することができる。
【００３３】
発明１６に係るモータ駆動制御装置は、発明１〜１４のいずれかに係るモータ駆動制御装置であって、ブラシレスモータは、空気調和機の室外機ファンモータである。
【００３４】
このように、本発明は、逆回転状態から駆動させる場合のある空気調和機の室外機ファンモータにおいてもその効果を奏することができる。
【００３５】
また、発明１７に係るモータの駆動制御システムは、ブラシレスモータと、モータ駆動制御装置とを備える。ブラシレスモータは、３相の駆動コイルを有する固定子と、複数の磁極を有する回転子とを含む。モータ駆動制御装置は、ブラシレスモータを駆動させるための発明１〜１６のいずれかに記載のモータ駆動制御装置である。
【００３６】
これにより、発明１〜１６と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００３７】
発明１〜５に係るモータ駆動制御装置では、２つの位置検出手段を備えた構成によりブラシレスモータの駆動制御を行うが、複雑なアルゴリズムを有する特有の駆動制御用の回路等を必要とせず、３つの位置検出手段を備えた場合の駆動制御用の回路等を用いてブラシレスモータを駆動制御することができる。従って、コストの低廉化が実現できる。
【００３８】
発明６及び７に係るモータ駆動制御装置によると、３相のうち、最もトルクを出力できない６０度通電では、出力される電流の位相はその駆動コイルに発生する誘起電圧と同相であるため、トルク出力の最小値が発明３に係る場合に比して高くなる。トルクの変動幅、即ちトルクリップルを小さくすることができる。
【００３９】
発明８及び９に係るモータ駆動制御装置によると、ブラシレスモータの回転方向に関係なく、同じトルクが得られる。
【００４０】
発明１０に係るモータ駆動制御装置によると、回転子の正確な位置を把握できるようになる。
【００４１】
発明１１に係るモータ駆動制御装置によると、位置検出信号が変化せずとも、駆動信号を変更することができる。
【００４２】
発明１２及び１３に係るモータ駆動制御装置によると、トルクリップルは抑制され、騒音や振動を抑制することができる。
【００４３】
発明１４に係るモータ駆動制御装置によると、回転子が外部からの風等の影響により逆回転してしまうモータにおいても、本発明を適用することができる。
【００４４】
発明１５及び１６に係るモータ駆動制御装置によると、逆回転状態から駆動させる場合のある換気扇モータや空気調和機の室外機ファンモータにおいても、その効果を奏することができる。
【００４５】
発明１７に係るモータの駆動制御システムによると、発明１〜１６と同様の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
＜実施形態＞
（１）全体及びモータの構成
図１は、モータ５１と、このモータの駆動を制御するためのモータ駆動制御装置１とを含むモータの駆動制御システム１００の全体構成図である。ここで、モータの種類としては、一般的には直流モータや交流モータ、ステッピングモータ、ブラシレスＤＣモータ等が挙げられるが、本実施形態では、ブラシレスＤＣモータを用いる。
【００４７】
ブラシレスＤＣモータ５１は、例えば空気調和機の室外機におけるファン６１に用いられるファンモータであって、ステータ５２及びロータ５３を備えている。
【００４８】
ステータ５２はスター結線されたＵ相、Ｖ相及びＷ相の駆動コイルLu,Lv,Lwを含む。U相、V相及びW相の駆動コイルLu,Lv,Lwの一方端はそれぞれU相、V相及びW相の駆動コイル端子TU,TV,TWに接続され、それらの他方端は全て端子TNに接続されている。これら３相の駆動コイルLu,Lv,Lwは、ロータ５３が回転することにより、その回転速度とロータ５３の位置に応じた誘起電圧Vun,Vvn,Vwnを発生させる。
【００４９】
ロータ５３は、Ｎ極及びＳ極からなる２極の永久磁石を含み、ステータ５２に対し回転軸を中心として回転する。ロータ５３の回転は、この回転軸と同一軸心上にある出力軸（図示せず）を介してファン６１に出力される。
【００５０】
（２）モータ駆動制御装置の構成
次いで、本実施形態に係るモータ駆動制御装置１の構成について説明する。本実施形態のモータ駆動制御装置１は、ロータ５３の回転数に応じた制御を行うものであって、２つのホールＩＣ２ｕ，２ｖ、回転数計測部３、回転方向検知部４、タイマ５、位置推定部６、駆動信号決定部７及び出力回路８（駆動信号出力手段に相当）を備える。
【００５１】
２つのホールＩＣ２ｕ，２ｖは、互いに電気角で１２０度離れた位置に設けられている。具体的には、ホールＩＣ２ｕは駆動コイルLuに、ホールＩＣ２ｖは駆動コイルLvにそれぞれ対応するように設けられている。一般的に、汎用品である３相のブラシレスDCモータでは、ホールＩＣは各駆動コイルLu,Lv,Lwに対応して３つ設けられているが、これに対して本実施形態では、この汎用品の３相のブラシレスＤＣモータにおける３つのホールＩＣから駆動コイルLwに対応して設けられているホールＩＣを取り除いた構成であると言える。各ホールＩＣ２ｕ，２ｖは、ステータ５２に対するロータ５３の位置を、対応する各駆動コイルLu,Lvに発生した誘起電圧Vun,Vvnに基づいて検出する。以下より、各ホールＩＣ２ｕ，２ｖが検出したロータ５３の位置を示す信号を、位置検出信号Hu,Hvという。この位置検出信号Hu,Hvは、回転数計測部３、回転方向検知部４、タイマ５、位置推定部６及び駆動信号決定部７に出力される。尚、本実施形態に係る位置検出信号Hu,Hvは、“０”または“１”を示す矩形波である。尚、本実施形態では、ステータ５２に対するロータ５３の位置を検出するものとしてホールＩＣを採用しているが、ホールＩＣの代わりにホール素子を用いてもよい。
【００５２】
回転数計測部３は、ロータ５３の回転数を計測する。尚、計測されたロータ５３の回転数は、位置推定部６及び駆動信号決定部７に取り込まれる。
【００５３】
回転方向検知部４は、ロータ５３の回転方向を検知する。尚、検知されたロータ５３の回転方向は、位置推定部６及び駆動信号決定部７に取り込まれる。
【００５４】
タイマ５は、例えばロータ５３が回転を開始した直後や、風等の外力がファン６１の逆回転方向に加わり逆回転している状態のブラシレスＤＣモータ５１内のロータ５３を正方向に起動させた場合のようにロータ５３の回転数が“０”rpm付近である場合、各ホールＩＣ２ｕ，２ｖが検出する位置検出信号Hu,Hvのうちいずれか１つが変化するタイミングで、第１時間の計測を開始する。また、タイマ５は、ロータ５３の回転数が“０”rpm付近であって、駆動信号決定部７が駆動信号SU,SV,SW（後述）の通電パターンを変更した場合は、このタイミングで第２時間の計測を開始する。このようにして計測された第１及び第２時間は、駆動信号決定部７に取り込まれる。
【００５５】
位置推定部６は、各位置検出信号Hu,Hvの少なくとも１つに基づいて、ロータ５３の位置を推定する。例えば、位置推定部６は、２つの位置検出信号Hu,Hvそれぞれが変化する時間を基にロータ５３の回転速度を算出し、このロータ５３の回転速度に基づいて駆動コイルＬｗに対応する箇所でのロータ５３の位置を推定する。以下より、このように推定されたロータ５３の位置を示す信号を、位置推定信号Hw'と言う。位置推定信号Hw'は、駆動信号決定部７に出力される。ここでは、位置推定信号Ｈw'は、位置検出信号Hu,Hvと同様に“０”または“１”を示す信号であるとする。尚、本実施形態に係る位置推定部６は、このように“０”または“１”の信号からなる位置推定信号Hw'を出力するとしているが、ロータ５３の位置（即ち、電気角）そのものを推定してもよい。
【００５６】
駆動信号決定部７は、例えばＣＰＵとメモリとを含むマイクロコンピュータからなり、ロータ５３の回転数に応じて３相の駆動コイルLu,Lv,Lwを駆動するための駆動信号SU,SV,SWを決定する。より具体的には、駆動信号決定部７は、出力回路８における絶縁ゲート型バイポーラトランジスタQ１〜Q６（後述）をオン及びオフさせるためのゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを図２〜４の信号決定テーブル（後述）を用いて決定し、出力回路８に出力する。ここで、駆動信号SU,SV,SWは、ゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzにより各絶縁ゲート型バイポーラトランジスタQ１〜Q６がオン及びオフすることで生成される。そのため、ゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定するということは、即ち駆動信号SU,SV,SWを決定することに相当する。従って、以下では、説明を簡単にするため、駆動信号決定部７はゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定するとして記載する。尚、本実施形態に係る駆動信号SU,SV,SWは電圧である。
【００５７】
メモリには、ＣＰＵがゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定するための制御プログラムや、図２〜４の信号決定テーブル１〜３が記憶されている。図２の信号決定テーブル１は、駆動信号SU,SV,SWの通電パターン及びゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを１レコードとして記憶している。図３の信号決定テーブル２は、位置検出信号Hu,Hv、位置推定信号Hw'及びゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを、１レコードとして記憶している。図４の信号決定テーブル３は、位置検出信号Hu,Hv、ゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gz及び駆動信号SU,SV,SWの通電パターンを、１レコードとして記憶している。
【００５８】
ここで、駆動信号決定部７がゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定する方法を、ロータ５３の回転数に応じて３つの場合に分けて簡単に説明する。
【００５９】
ロータ５３の回転数が“０”rpm付近である場合、駆動信号決定部７は、タイマ５が計測している第１時間または第２時間を監視する。そして、この第１時間が第１所定時間を経過または第２時間が第２所定時間を経過すると、駆動信号決定部７は、現在出力されている駆動信号SU,SV,SWの通電パターンを、他の通電パターンに切り替える。例えば、駆動信号決定部７は、現在出力されている駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“０”である場合、他の通電パターン“１”を選択し、このパターン“１”におけるゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを図２の信号決定テーブル１から抽出する。
【００６０】
ロータ５３の回転方向が正方向であって、かつ通常の運転動作や風の影響等によりファン６１の回転している方向に力が加わりロータ５３の回転数が所定回転数以上となった場合、駆動信号決定部７は、この位置推定信号Ｈw'及び位置検出信号Hu,Hvに基づいて、現在出力されている各駆動信号SU,SV,SWの通電幅を電気角で１２０度に変更する。より具体的には、駆動信号決定部７は、位置推定信号Ｈw'及び位置検出信号Hu,Hvを図３の信号決定テーブル２に当てはめてゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定する動作を繰り返す。この動作により、出力回路８から出力される駆動信号SU,SV,SWは、駆動コイルLu,Lv,Lwを１２０度通電させるための信号となる。
【００６１】
また、ロータ５３の回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満である場合、駆動信号決定部７は、位置検出信号Hu,Hvを図４の信号決定テーブル３に当てはめてゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定する。尚、この動作については、「（３）ロータの回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満の場合の制御動作」で詳述する。
【００６２】
出力回路８は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、簡単にトランジスタという）Q１〜Q６とダイオードD１〜D６とを含む。トランジスタQ１及びQ２、Q３及びQ４、Q５及びQ６は、それぞれ電源部９からの電源電圧が供給される電源配線とGNDのラインとの間に直列に接続されている。トランジスタQ１及びQ２、Q３及びQ４、Q５及びQ６の間の各接続点NU，NV，NWは、それぞれ３相ブラシレスDCモータ５１のU相、V相及びW相の駆動コイル端子TU,TV,TWに接続されている。ダイオードD1，D３，D５は、トランジスタQ１,Q３,Q５を短絡するように接続され、ダイオードD２，D４，D６は、トランジスタQ２,Q４,Q６を短絡するように接続されている。このような構成を有する出力回路８では、駆動信号決定部７から出力されるゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzが各トランジスタQ１〜Q６のゲート端子に印加されることでトランジスタＱ１〜Ｑ６はオン及びオフし、駆動信号SU,SV,SWは各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力される。
【００６３】
（３）ロータの回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満の場合の制御動作
次に、本実施形態の一特徴である、ロータ５３の回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満の場合にモータ駆動制御装置１がブラシレスＤＣモータ５１の駆動を制御する動作について説明する。尚、本実施形態に係る位置検出信号Hu,Hvは、各駆動コイルLu,Lvに発生する各誘起電圧Vun,Vvnのゼロクロス点から３０度遅れて変化する。
【００６４】
図５は、ブラシレスＤＣモータ５１のロータ５３が正方向（CCW：Counter ClockWise）に回転している場合の、各駆動コイルLu,Lv,Lwに発生する誘起電圧Vun,Vvn,Vwn及びその他の各信号のタイミングチャートである。図５中の区間Ａ〜Hは、ロータ５３の回転角度を、１周期を３６０度として例えば“３３０度〜３０度”、“３０度〜９０度”のように、６０度毎に区分したものである。また、図５では、各ゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzが“ＯＮ”である場合を“Ｈ”、“ＯＦＦ”である場合を“Ｌ”として示している。
【００６５】
はじめに、ロータ５３の回転角度が区間Ａである場合、ホールＩＣ２ｕ，２ｖは、誘起電圧Vun,Vvnそれぞれに基づいて、値が共に“１”である位置検出信号Hu,Hvを出力する。駆動信号決定部７は、この位置検出信号Hu,Hvを図４の信号決定テーブル３に当てはめ、ゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを順に“OFF”“OFF”“OFF”“ON”“ON”“OFF”と決定し、出力回路８の各トランジスタＱ１〜Ｑ６のゲート端子に出力する。これにより、トランジスタＱ４及びＱ５がオンし、残りのトランジスタＱ１〜Ｑ３，Ｑ６がオフするため、各駆動信号SU,SV,SWは図５の区間Ａに示すようになり、電流は駆動コイルLwから駆動コイルＬvに流れる。これにより、各駆動コイルLu,Lv,Lwには通電した電流に応じた電磁力が発生し、ロータ５３は正方向に回転する。
【００６６】
次いで、ロータ５３の回転角度が区間Ｂとなると、ホールＩＣ２ｕ，２ｖは、値がそれぞれ“０”“１”である位置検出信号Hu,Hvを出力する。駆動信号決定部７は、この位置検出信号Hu,Hvを図４の信号決定テーブル３に当てはめ、ゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを順に“ON”“OFF”“OFF”“ON”“OFF”“OFF”と決定し、出力回路８の各トランジスタＱ１〜Ｑ６のゲート端子に出力する。これにより、トランジスタＱ１及びＱ４はオンし、残りのトランジスタＱ２〜Ｑ３，Ｑ５〜Ｑ６はオフするため、各駆動信号SU,SV,SWは図５の区間Ｂに示すようになり、電源は駆動コイルLuから駆動コイルＬvに流れる。このように、ロータの回転角度が区間Ａから区間Ｂとなるのに応じて３相の各駆動コイルLu,Lv,Lwに流れる電流経路が変化すると、各駆動コイルLu,Lv,Lwに発生する電磁力が変化し、ロータ５３は更に正方向に回転する。
【００６７】
その他の区間Ｃ〜Ｈについても、モータ駆動制御装置１は同様にブラシレスＤＣモータ５１の駆動を制御する。
【００６８】
上述したように、モータ駆動制御装置１がブラシレスＤＣモータ５１の駆動を制御した場合、図５に示すように、各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力される駆動信号SU,SV,SWそれぞれの通電幅は、順に１２０度、１８０度及び６０度となる。また、駆動信号SUは、この駆動信号SUが入力される駆動コイルLuに発生する誘起電圧Vunと同相となる。一方、駆動信号SV,SWは、これらの駆動信号SV,SWがそれぞれ入力される駆動コイルLv,Lwに発生する誘起電圧Vvn,Vwmに対し位相が３０度遅れている。
【００６９】
尚、各駆動信号SU,SV,SWの通電幅や位置検出信号Hu,Hvの位相等については、単に“１２０度”などと記載しているが、これらの数値はホールＩＣ２ｕ，２ｖが取り付けられた位置のばらつき等により、若干ずれることもある。
【００７０】
（４）モータ駆動制御装置の全体的な制御動作
図６は、モータ駆動制御装置１が行う制御動作の全体的な流れを示すフローチャートである。尚、以下より、回転数が“０”rpm付近であるか否かを判断するための所定回転数を“第１所定回転数”とし、第１所定回転数よりも十分に高い所定回転数を“第２所定回転数”とする（第１所定回転数＜第２所定回転数）。例えば、第１所定回転数は数十rpm程度であり、第２所定回転数は百数十rpm程度である。
【００７１】
ステップＳ１：ブラシレスＤＣモータ５１が起動すると、回転数計測部３は、ブラシレスＤＣモータ５１におけるロータ５３の回転数を計測し始める。また、位置推定部６は、２つの位置検出信号Hu,Hvそれぞれが変化する時間を基にロータ５３の回転速度を算出し、このロータ５３の回転速度に基づいてロータ５３の位置の推定を開始する。
【００７２】
ステップＳ２〜３：ロータ５３の回転数が第１所定回転数よりも低い場合（Ｓ２）、モータ駆動制御装置１はロータ５３の回転数が“０”rpm付近であると判断し、ブラシレスＤＣモータ５１について０付近制御を行う（Ｓ３）。この制御動作については、「（４−１）０付近制御動作」で詳述する。
【００７３】
ステップＳ４〜６：ロータ５３の回転方向が正方向であって（Ｓ４）、かつ回転数が第２所定回転数よりも高い場合（Ｓ５）、モータ駆動制御装置１はブラシレスＤＣモータ５１について位置推定制御を行う（Ｓ６）。この制御動作については、「（４−２）位置推定制御動作」で詳述する。
【００７４】
ステップＳ７：ロータ５３の回転数が第１所定回転数よりも高く第２所定回転数よりも低いか、またはロータ５３の回転数が第１所定回転数よりも高くロータ５３の回転方向が逆方向である場合、モータ駆動制御装置１は「（３）ロータの回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満の場合の制御動作」において記載した動作を行う。即ち、駆動信号決定部７は、ホールＩＣ２ｕ，２ｖが検出する位置検出信号Hu,Hvに基づいてゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定する。このようにして決定されたゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzにより出力回路９の各トランジスタＱ１〜Ｑ６がオン及びオフし、駆動信号SU,SV,SWはブラシレスＤＣモータ５１内の各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力される。
【００７５】
ステップＳ８：ブラシレスＤＣモータ５１が回転を停止するまで、モータ駆動制御装置１はステップＳ２〜Ｓ７の動作を繰り返す。
【００７６】
（４−１）０付近制御動作
図７は、０付近制御動作の流れを示すフローチャートである。
【００７７】
ステップＳ２１〜２３：駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが切り替わると（Ｓ２１）、回転方向検知部４は、ロータ５３の回転方向を検知する。この時、ロータ５３の回転方向が正方向であって、かつ駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“５”から“０”または“２”から“３”に切り替わったのであれば（Ｓ２２）、タイマ５は、第１時間の計測を開始する（Ｓ２３）。
【００７８】
ステップＳ２４〜２５：第１時間が第１所定時間を経過した場合（Ｓ２４）、駆動信号決定部７は、現在出力されている駆動信号SU,SV,SWの通電パターンに基づいて、次の駆動信号SU,SV,SWの通電パターンを決定する。具体的には、駆動信号決定部７は、現在の駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“０”の場合はこれを通電パターン“１”に、通電パターンが“３”の場合はこれを通電パターン“４”に切り替える（Ｓ２５）。
【００７９】
ステップＳ２６〜２９：ステップＳ２１において、ロータ５３の回転方向が逆方向であって、かつ駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“５”から“３”または“２”から“０”に切り替わったのであれば（Ｓ２６）、駆動信号決定部７は、現在出力されている駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“３”の場合はこれを通電パターン“４”に、現在の駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“０”の場合はこれを通電パターン“１”に切り替える（Ｓ２７）。次いで、駆動信号決定部７は、新たな通電パターンを図２の信号決定テーブル１に当てはめてゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定し、出力回路８に出力する。出力回路８は駆動信号SU,SV,SWを各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力する（Ｓ２８）。そして、タイマ５は、第２時間の計測を開始する（Ｓ２９）。
【００８０】
ステップＳ３０〜３１：第２時間が第２所定時間を経過した場合（Ｓ３０）、駆動信号決定部７は、現在出力されている駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが “４”の場合はこれを通電パターン“３”に、現在の駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“１”の場合はこれを通電パターン“０”に切り替える（Ｓ３１）。
【００８１】
ステップＳ３２：ステップＳ２１において、駆動信号SU,SV,SWの通電パターンがステップＳ２２及びＳ２６以外に切り替わった場合、駆動信号生成部７は、ホールＩＣ２ｕ，２ｖの位置検出信号Hu,Hvを図４の信号決定テーブル３に当てはめてゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定し、出力回路８に出力する。尚、この時の駆動信号生成部７の具体的な動作は、「（３）ロータの回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満の場合の制御動作」と同様である。
【００８２】
ステップＳ３３：出力回路８は、ステップS２５及びS３１で決定された駆動信号SU,SV,SWの通電パターンに基づく駆動信号SU,SV,SW、及びステップＳ３２で出力されたゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzに対応する駆動信号SU,SV,SWをブラシレスＤＣモータ５１内の各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力する。
【００８３】
（４−２）位置推定制御動作
図８は、位置推定制御動作の流れを示すフローチャートである。
【００８４】
ステップＳ４１〜４２：駆動信号決定部７は、位置推定部６により出力されている位置推定信号Hw'（Ｓ４１）、及びホールＩＣ２ｕ，２ｖにより検出された位置検出信号Hu,Hvを、図３の信号決定テーブル２に当てはめてゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定し、出力回路８に出力する（Ｓ４２）。
【００８５】
ステップＳ４３：出力回路８は、ステップＳ４２で出力されたゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzに対応する駆動信号SU,SV,SWをブラシレスＤＣモータ５１の各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力する。モータ駆動制御装置１がステップＳ４１〜Ｓ４３の動作を繰り返すことで、各駆動信号SU,SV,SWは通電幅がほぼ１２０度となり、ロータ５３は１２０度通電で回転する。
【００８６】
（５）効果
このモータ駆動制御装置１は、２つのホールＩＣ２ｕ，２ｖの位置検出信号Hu,Hvのみからゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定することで駆動信号SU,SV,SWを決定し、各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力する。すると、各駆動コイルLu,Lv,Lwにはその時々の駆動信号SU,SV,SWに応じた向きに電流が通電し、ブラシレスDCモータ５１が駆動する。このように、モータ駆動制御装置１は、２つのホールＩＣ２ｕ，２ｖを備えた構成によりブラシレスＤＣモータ５１の駆動制御を行うが、特有の駆動制御用の回路等を必要とせず、３つのホールＩＣを備えた場合の駆動制御用の回路等を用いてブラシレスＤＣモータ５１を駆動制御することができる。従って、コストの低廉化が実現できる。
【００８７】
また、例えば風等の外力がファン６１の逆回転方向に加わり逆回転している状態のブラシレスＤＣモータ５１を正方向に起動させる場合のように、ロータ５３の回転数が“０”rpm付近となる際、モータ駆動制御装置１は、２つの位置検出信号Hu,Hvのうちいずれか１つが変化する時から時間の計測を開始し、所定時間経過後に現在出力されている駆動信号SU,SV,SWを変更する。これにより、３相の各駆動コイルLu,Lv,Lwに流れる電流経路が変化して駆動コイルLu,Lv,Lwに発生する電磁力が変化するため、ロータ５３は回転し、その回転数は“０”rpmではなくなる。従って、モータ駆動制御装置１は、ロータ５３の正確な位置を把握し適確に制御できるようになる。そのため、逆転しているブラシレスＤＣモータ５１は、過剰な負荷がかかることなく安定して正方向に起動することができ、モータ駆動制御装置１は、モータ等信頼性の低下やモータ及びモータ駆動制御装置１自体寿命が短くなることを防ぐことができる。特に、このような制御は、図５に示すように、位置検出信号Hu,Hvの位相が各誘起電圧Vun,Vvnに対し３０度ずれている場合により効果を奏することができる。
【００８８】
更に、ブラシレスＤＣモータ５１が正方向に回転しており、かつブラシレスＤＣモータ５１の回転数が所定回転以上となった場合、このモータ駆動制御装置１は、２つのホールＩＣ２ｕ，２ｖの位置検出信号Hu,Hvに加え、更に位置推定部６により推定されたロータ５３の位置を示す位置推定信号Hw'に基づいて、３つの駆動信号SU,SV,SW全てを１２０度通電に切り替える。ここで、一般的には、各駆動コイルLu,Lv,Lwに通電される電流の位相、電流量及びモータのトルク出力との間には、図９に示すような関係が成り立っており、特に通電される電流量が大きい程モータのトルク出力は大きくなる。また、駆動信号決定部７が、デューティが一定の出力電圧を出力するようなＰＷＭ制御を行っている場合は、通電幅に応じて同様の関係が成り立つ。しかし、本実施形態では、このように３つの駆動信号SU,SV,SW全てを１２０度通電に切り替えるため、ブラシレスＤＣモータ５１のトルク出力は、ほぼ一定となる。従って、トルク出力のリップルを小さくすることができ、このトルク出力のリップルが起因して生じる騒音や振動を抑制することができる。尚、この制御方法は、例えば強風がファン６１の回転方向に吹いている影響によりブラシレスＤＣモータ５１の回転数が高い、または負荷が大きい等の理由によりブラシレスＤＣモータ５１に通電させる電流量を抑えたい場合に有効である。
【００８９】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００９０】
（ａ）上記実施形態において、ホールＩＣ２ｕ，２ｖは、ロータ５３の回転方向に応じてロータ５３の位置を検出する閾値が異なる、いわゆるヒステリシス特性を有している。従って、ホールＩＣ２ｕ，２ｖの配置によっては、例えば図１０に示すように、ロータ５３が正方向に回転した際の位置検出信号Huの誘起電圧Vunに対する位相のずれが、ロータ５３が逆方向に回転した際の位置検出信号Hu"の誘起電圧Vunに対する位相のずれと異なる場合がある。この各回転方向の位相のずれを合計すると、ホールＩＣ２ｕ，２ｖが有するヒステリシス幅Hysとなる。このように、ロータ５３の回転方向に応じて位置検出信号Hu,Hu"の位相のずれが異なると、位置検出信号により決定される駆動信号SU,SV,SWもこの影響を受けてしまう。従って、例えば駆動信号SUの誘起電圧Vunに対する位相は、ロータ５３が正方向に回転している場合と逆方向に回転している場合とで位置検出信号の位相がずれている分異なってしまうことになる。すると、図９からも分かるように、ブラシレスＤＣモータ５１の出力トルクはロータ５３の回転方向に応じて異なってしまう。
【００９１】
そこで、ホールＩＣ２ｕ，２ｖは、このヒステリシス幅Hysに基づいて配置された位置が微調整されるとよい。具体的には、ホールＩＣ２ｕ，２ｖは、ロータ５３が正方向に回転時の位置検出信号Huの位相のずれと逆方向に回転時の位置検出信号Hu"の位相のずれとが互いにほぼ等しくなるように配置される（図１１）。これにより、ロータ５３の回転方向に関係なく、ほぼ同じ出力トルクが得られるようになる。これにより、ロータ５３の回転方向が変化した際のトルクの変動はなくなり、ブラシレスＤＣモータ５１は過大な電流や異音などのない安定した動作を行うことができる。
【００９２】
（ｂ）上記実施形態では、ロータ５３の回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満の際にモータ駆動制御装置１がブラシレスＤＣモータ５１の駆動を制御する場合、図５に示すように、駆動信号SUは駆動コイルLuに発生する誘起電圧Vunと同相であるが、駆動信号SV,SWは、駆動コイルLuに発生する誘起電圧Vvn,Vwnに対しそれぞれ３０度ずつの位相差が生じている。このように、駆動信号SV,SWと、これに対応する駆動コイルLv,Lwに発生する誘起電圧Vvn,Vwnとの間に位相差が生じると、図９に示すようにこの位相差分だけモータのトルク出力は小さくなってしまう。特に、上記実施形態では、３相のうち２相に位相差が生じているため、モータのトルク出力は２相の位相差分だけ小さくなる。そこで、モータのトルク出力を高めるために、駆動信号SV,SWと誘起電圧Vvn,Vwnとが同相となるように、例えば２つホールＩＣ２ｕ，２ｖの配置を調節するとよい。
【００９３】
図１２は、駆動信号SV,SWと誘起電圧Vvn,Vwnとが同相となるように、２つのホールＩＣ２ｕ，２ｖの配置が調節された場合の、誘起電圧Vun,Vvn,Vwn及び各信号のタイミングチャートである。ここで、図１２では、ホールＩＣ２ｕ，２ｖの位置は、図５の場合に生じた駆動信号SV,SWと誘起電圧Vvn,Vwnとの間の位相差３０度分に基づいて調節されている。
【００９４】
図１２では、誘起電圧Vun,Vvnに基づいて位置検出信号Hu,Hvが変化するタイミングは、上記実施形態に係る図５において位置検出信号Hu,Hvが変化するタイミングに対して約３０度異なっている。より具体的には、図５では、誘起電圧Vun,Vvnがゼロクロス点から３０度ずれて位置検出信号Hu,Hvが変化していたのに対し、図１２の位置検出信号Hu,Hvは、各誘起電圧Vun,Vvnのゼロクロス点で信号が変化している。言い換えると、図１２の位置検出信号Hu,Hvは、各誘起電圧Vun,Vvnとほぼ同相である。すると、図１２では、通電幅が１２０度である駆動信号SUは、誘起電圧Vunに対して位相が３０度進んでいるが、通電幅が６０度及び１８０度である駆動信号SV,SWは、誘起電圧Vvn,Vwnと同相となっている。
【００９５】
このように、ホールＩＣ２ｕ，２ｖの配置を、図５に係る駆動信号SV,SWと誘起電圧Vvn,Vwnとの位相差３０度分だけ調節することで、３相の駆動信号SU,SV,SWのうち、誘起電圧Vun,Vvn,Vwnと位相がずれている信号は１２０度通電である駆動信号SUのみとなる。特に、３相のうち、最もトルクを出力できない６０度通電の駆動信号SWは誘起電圧Vwnと同相となるため、トルク出力の最小値が上記実施形態の図５の場合に比して高くなる。従って、トルクリップルも小さくなる。
【００９６】
尚、ここで記載している各駆動信号SU,SV,SWの通電幅や位置検出信号Hu,Hvの位相等についても、上記実施形態と同様、単に“１２０度”などと記載しているが、これらの数値はホールＩＣが取り付けられた位置のばらつき等により、若干ずれることもある。
【００９７】
（ｃ）上記実施形態では、出力回路８として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを用いた場合について記載したが、これに限定されない。出力回路は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの代わりに例えばＭＯＳトランジスタ等を用いた構成であってもよい。
【００９８】
（ｄ）上記実施形態では、モータ駆動制御装置１が、ロータ５３の回転方向を検知するための回転方向検知部３を備えている場合について記載したが、これに限定されない。モータ駆動装置が例えば逆回転しないモータの駆動用として用いられる場合は、回転方向検知部は設けられなくともよい。
【００９９】
（ｅ）上記実施形態では、モータ駆動制御装置１が、空気調和機の室外機におけるファン６モータを駆動する場合を例に取り説明したが、これに限定されない。本発明に係るモータ駆動制御装置１は、換気扇用モータを駆動する場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明に係るモータ駆動制御装置は、例えば空気調和機内の圧縮機及びファン等の回転駆動源として用いられるブラシレスモータや換気扇用のモータの駆動を制御するための装置として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本実施形態に係るモータの駆動制御システムの全体の構成とモータ駆動制御装置の内部構成を示したブロック図。
【図２】ロータの回転数が“０”rpm付近である場合に、駆動信号決定部が用いる信号決定テーブル１の概念図。
【図３】位置推定部がロータの位置を推定した場合に、駆動信号決定部が用いる信号決定テーブル２の概念図。
【図４】ロータの回転数が“０”rpm以上所定回転数未満の時に駆動信号決定部が用いる信号決定テーブル３の概念図。
【図５】本実施形態に係るモータの駆動制御システムにおいて、ブラシレスＤＣモータが正方向に回転した場合の各信号のタイミングチャート。
【図６】本実施形態に係るモータ駆動制御装置が行う制御動作の全体的な流れを示すフローチャート。
【図７】本実施形態に係るモータ駆動制御装置の０付近制御動作の流れを示すフローチャート。
【図８】本実施形態に係るモータ駆動制御装置の位置推定制御動作の流れを示すフローチャート。
【図９】電流の位相とブラシレスＤＣモータのトルク出力との関係を示した図。
【図１０】ホールＩＣのヒステリシス特性を説明するための図。
【図１１】その他の実施形態（ａ）において、ヒステリシス特性に基づいてホールＩＣの配置が調整された場合の誘起電圧及び位置検出信号を示した図。
【図１２】その他の実施形態（ｂ）に係るモータの駆動制御システムにおいて、ブラシレスＤＣモータが正方向に回転した場合の各信号のタイミングチャート。
【符号の説明】
【０１０２】
１  モータ駆動制御装置
２  ホールＩＣ
３  回転数計測部
４  回転方向検知部
５  タイマ
６  位置推定部
７  駆動信号決定部
８  出力回路
９  電源部
５１  ブラシレスＤＣモータ
５２  ステータ
５３  ロータ
６１  ファン
LU,LV,LW  駆動コイル
SU,SV,SW  駆動信号
Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gz  ゲート信号
Hu, Hv 位置検出信号
Hw' 位置推定信号
【図１】
2008086180.tif 000003
【図２】
2008086180.tif 000004
【図３】
2008086180.tif 000005
【図４】
2008086180.tif 000006
【図５】
2008086180.tif 000007
【図６】
2008086180.tif 000008
【図７】
2008086180.tif 000009
【図８】
2008086180.tif 000010
【図９】
2008086180.tif 000011
【図１０】
2008086180.tif 000012
【図１１】
2008086180.tif 000013
【図１２】
2008086180.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月28日(2008.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相の駆動コイル（Lu,Lv,Lw）を有する固定子（５２）と、複数の磁極を有する回転子（５３）とを含むブラシレスモータ（５１）の駆動を制御するモータ駆動制御装置（１）であって、
互いに電気角で略１２０度離れた位置に設けられており、前記固定子（５２）に対する前記回転子（５３）の位置を示す位置検出信号(Hu,Hv)を出力する２つの位置検出手段（２ｕ，２ｖ）と、
前記２つの位置検出手段（２ｕ，２ｖ）それぞれが出力した前記位置検出信号(Hu,Hv)に基づいて、前記３相の駆動コイル（Lu,Lv,Lw）を駆動するための駆動信号(SU,SV,SW)を決定する駆動信号決定手段（７）と、
前記駆動信号決定手段（７）により決定された前記駆動信号(SU,SV,SW)を生成して前記３相の駆動コイル（Lu,Lv,Lw）に出力する駆動信号出力手段（８）と、
を備え、
前記駆動信号決定手段（７）は、前記３相の駆動コイル（Lu,Lv,Lw）それぞれの通電幅が電気角で略１２０度、略１８０度及び略６０度となるように、前記駆動信号(SU,SV,SW)を決定する、
モータ駆動制御装置（１）。
【請求項２】
前記通電幅が電気角で略１２０度の前記駆動信号(SU)は、この駆動信号(SU)の入力される前記駆動コイル（Lu）に発生する誘起電圧(Vun)とほぼ同相である、請求項１に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項３】
前記位置検出信号(Hu,Hv)は、前記位置検出信号(Hu,Hv)を出力する前記位置検出手段（２ｕ，２ｖ）に対応している前記駆動コイル（Lu,Lv）に発生する誘起電圧(Vun,Vvn)に対して位相が所定の第１角度ずれている、請求項２に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項４】
前記所定の第１角度は略３０度である、請求項３に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項５】
前記通電幅が電気角で略１８０度の前記駆動信号(SV)及び略６０度の前記駆動信号(SW)は、これらの駆動信号(SV,SW)がそれぞれ入力される前記駆動コイル(Ｌｖ，Ｌｗ）に発生する各誘起電圧(Vwn,Vvn)とほぼ同相である、請求項１に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項６】
前記位置検出信号(Hu,Hv)は、前記位置検出信号(Hu,Hv)を出力する前記位置検出手段（２ｕ，２ｖ）に対応している前記駆動コイル（Lu,Lv）に発生する誘起電圧(Vun,Vvn)とほぼ同相である、請求項５に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項７】
前記２つの位置検出手段（２ｕ，２ｖ)それぞれは、前記回転子（５３）の回転方向に応じて前記回転子（５３）の位置を検出するための閾値が異なるヒステリシス特性を有しており、前記ヒステリシス特性に基づいて、設けられる位置が調整されている、請求項１〜６のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項８】
前記２つの位置検出手段（２ｕ，２ｖ)それぞれは、前記位置検出手段（２ｕ，２ｖ）に対応している前記駆動コイル（Lu,Lv）に発生する各誘起電圧(Vun,Vvn)に対する前記位置検出信号(Hu,Hv)の位相のずれが、前記回転子の回転方向が変化してもほぼ同じになるように配置されている、請求項７に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項９】
前記位置検出信号(Hu,Hv)は矩形波であって、
前記２つの位置検出手段（２ｕ，２ｖ)それぞれが検出する２つの位置検出信号(Hu,Hv)のうちいずれか１つが変化するタイミングで第１時間の計測を開始する時間計測手段（５）を更に備え、
前記駆動信号決定手段（７）は、前記第１時間が第１所定時間以上となった場合、現在出力されている前記駆動信号(SU,SV,SW)を変更する、請求項１〜８のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１０】
前記時間計測手段（５）は、前記駆動信号決定手段（７）が前記駆動信号(SU,SV,SW)を変更したタイミングで第２時間の計測を開始し、
前記駆動信号決定手段（７）は、前記第２時間が第２所定時間以上となった場合、前記駆動信号(SU,SV,SW)を更に変更する、請求項９に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１１】
前記回転子（５３）の回転数を計測する回転数計測手段（３）と、
前記２つの位置検出手段（２ｕ，２ｖ）それぞれにより検出される前記位置検出信号(Hu,Hv)の少なくとも１つに基づいて、前記回転子の位置を推定する位置推定手段（６）と、を更に備え、
前記駆動信号決定手段（７）は、前記回転子（５３）が正方向に回転しており、かつ前記回転数が所定回転数以上である場合、前記位置推定手段（６）により推定された前記回転子（５３）の位置に基づいて、前記駆動信号(SU,SV,SW)の通電幅を電気角で所定の第２角度に変更する、請求項１〜１０のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１２】
前記所定の第２角度は略１２０度である、請求項１１に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１３】
前記回転子（５３）の回転方向を検知する回転方向検知手段（４）を更に備える、請求項１１または１２に記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１４】
前記ブラシレスモータ（５１）は、換気扇用モータである、請求項１〜１３のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１５】
前記ブラシレスモータ（５１）は、空気調和機の室外機ファンモータである、請求項１〜１３のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）。
【請求項１６】
３相の駆動コイル（Lu,Lv,Lw）を有する固定子（５２）と、複数の磁極を有する回転子（５３）とを含むブラシレスモータ（５１）と、
前記ブラシレスモータ（５１）を駆動させるための請求項１〜１５のいずれかに記載のモータ駆動制御装置（１）と、
を備える、モータの駆動制御システム（１００）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動制御装置、特に、３相の駆動コイルを有する固定子及び複数の磁極を有する回転子を含む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、ならびにこのモータ駆動制御装置を用いたモータの駆動制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧縮機や送風ファン等の機器を備えた空気調和機では、これらの機器の動力源として例えば３相のブラシレスＤＣモータが用いられている。
【０００３】
一般的に、３相のブラシレスＤＣモータは、複数の磁極を有する永久磁石からなるロータと、３相の駆動コイルを有するステータとを有している。このようなブラシレスＤＣモータの駆動コイルには、ステータに対するロータの位置に応じた電流がこのモータを駆動制御するためのモータ駆動制御装置により流される。これにより、駆動コイルにはこの電流に応じた磁界が発生し、ロータが回転する。
【０００４】
ここで、ステータに対するロータの位置を検知する方法には、３相の駆動コイルそれぞれに対応するように配置された３つの位置検出センサを用いた方法が良く用いられている。位置検出センサとしては、例えばホール素子やホールＩＣが挙げられる。しかし、このような位置検出センサが多いとコストが高くなる他、位置検出センサを配置する基板のサイズが大きくなってしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１では、通常３つ用いるホールＩＣの数を２つにし、この２つのホールＩＣが検出する位置検出信号の位相が互いにπ／２ずれるように２つのホールＩＣを配置することで、モータを安定して駆動する装置が開示されている。
【特許文献１】特許第３４８３７４０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では、以下の問題点がある。
【０００７】
汎用品である３相のブラシレスＤＣモータでは、３つのホールＩＣは等間隔に、即ち各ホールＩＣが検出する位置検出信号の位相が互いに２／３πずつずれるように配置されている。ところが、特許文献１のホールＩＣは、汎用品の３相のブラシレスＤＣモータにおけるホールＩＣと配置が異なる。そのため、特許文献１では、汎用品の３相のブラシレスＤＣモータを用いることができない。
【０００８】
更に、特許文献１では、各ホールＩＣから検出される位置検出信号を用いてロータの回転を制御するための制御部を別途製作する必要がある他、この制御部のアルゴリズムは複雑になってしまう。従って、汎用性の観点からすると必ずしも最適な方法とは言い難い。
【０００９】
そこで、本発明は、２つのホールＩＣを用いても、複雑なアルゴリズムを有する制御部を別途必要とせずに、３相のブラシレスモータの駆動を簡単に制御できるモータ駆動制御装置及びモータの駆動制御システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明１に係るモータ駆動制御装置は、３相の駆動コイルを有する固定子及び複数の磁極を有する回転子を含むブラシレスモータの駆動を制御する。このモータ駆動制御装置は、２つの位置検出手段と、駆動信号決定手段と、駆動信号出力手段と備える。２つの位置検出手段は、互いに電気角で略１２０度離れた位置に設けられており、固定子に対する回転子の位置を示す位置検出信号を出力する。駆動信号決定手段は、２つの位置検出手段それぞれが出力した位置検出信号に基づいて、３相の駆動コイルを駆動するための駆動信号を決定する。駆動信号出力手段は、駆動信号決定手段により決定された駆動信号を生成して３相の駆動コイルに出力する。そして、駆動信号決定手段は、３相の駆動コイルそれぞれの通電幅が電気角で略１２０度、略１８０度及び略６０度となるように、駆動信号を決定する。
【００１１】
このモータ駆動制御装置によると、駆動信号は、２つの位置検出手段の位置検出信号により決定され、各駆動コイルに出力される。すると、各駆動コイルには、その時々の駆動信号（具体的には、通電幅がそれぞれ略１２０度、略１８０度及び略６０である駆動信号）が印加されることにより電流が流れ、ブラシレスモータが駆動する。このように、このモータ駆動制御装置は、２つの位置検出手段を備えた構成によりブラシレスモータの駆動制御を行うが、特有の駆動制御用の回路等を必要とせず、３つの位置検出手段を備えた場合の駆動制御用の回路等を用いてブラシレスモータを駆動制御することができる。従って、コストの低廉化が実現できる。
【００１２】
発明２に係るモータ駆動制御装置は、発明１に係るモータ駆動制御装置であって、通電幅が電気角で略１２０度の駆動信号は、この駆動信号の入力される駆動コイルに発生する誘起電圧とほぼ同相である。
【００１３】
発明３に係るモータ駆動制御装置は、発明２に係るモータ駆動制御装置であって、位置検出信号は、この位置検出信号を出力する位置検出手段に対応している駆動コイルに発生する誘起電圧に対して位相が所定の第１角度ずれている。
【００１４】
発明４に係るモータ駆動制御装置は、発明３に係るモータ駆動制御装置であって、所定の第１角度は略３０度である。
【００１５】
発明５に係るモータ駆動制御装置は、発明１に係るモータ駆動制御装置であって、通電幅が電気角で略１８０度の駆動信号及び略６０度の駆動信号は、これらの駆動信号がそれぞれ入力される駆動コイルに発生する各誘起電圧とほぼ同相である。
【００１６】
一般的に、各駆動コイルに通電される電流の位相、電流量及びモータのトルク出力には、図９に示すような関係が成り立っている。特に通電される電流量が大きい程モータのトルク出力は大きくなる。また、モータ駆動制御装置がモータについて例えばデューティが一定の出力電圧を出力するようなＰＷＭ制御を行っている場合、通電幅に応じて同様の関係が成り立つ。そこで、このモータ駆動制御装置は、例えば位置検出手段の配置を調節するなどして、６０度通電及び１８０度通電の各駆動信号が、対応する駆動コイルに発生する誘起電圧と同位相となるようにする。これにより、３相のうち、最もトルクを出力できない６０度通電では、出力される電流の位相はその駆動コイルに発生する誘起電圧と同相であるため、トルク出力の最小値が発明２に係る場合に比して高くなる。従って、トルクの変動幅、即ちトルクリップルも小さくなる。
【００１７】
発明６に係るモータ駆動制御装置は、発明５に係るモータ駆動制御装置であって、位置検出信号は、この位置検出信号を出力する位置検出手段に対応している駆動コイルに発生する誘起電圧とほぼ同相である。
【００１８】
発明７に係るモータ駆動制御装置は、発明１〜６のいずれかに係るモータ駆動制御装置であって、２つの位置検出手段それぞれは、回転子の回転方向に応じて回転子の位置を検出するための閾値が異なるヒステリシス特性を有している。そして、２つの位置検出手段は、このヒステリシス特性に基づいて、設けられる位置が調整されている。
【００１９】
位置検出手段は、回転子の回転方向に応じて位置を検出する閾値が異なる、いわゆるヒステリシスの特性を有している。例えば、回転子が正方向に回転した際の位置検出信号の位相が、その位置検出素子に対応する駆動コイルに発生する誘起電圧に対して“０”となるように位置検出手段が配置されていても、回転子が逆方向に回転した場合の位置検出信号はこの時に駆動コイルに発生する誘起電圧に対して所定の位相ずれてしまう。そこで、このモータ駆動制御装置では、位置検出手段のヒステリシスを考慮し、例えば回転子が正または逆のどちらの方向に回転した場合であっても誘起電圧に対する位相が同じになるように、位置検出手段を配置させる。これにより、ブラシレスモータの回転方向に関係なく、同じトルクが得られる。
【００２０】
発明８に係るモータ駆動制御装置は、発明７に係るモータ駆動制御装置であって、２つの位置検出手段それぞれは、各位置検出手段に対応している駆動コイルに発生する各誘起電圧に対する位置検出信号の位相のずれが、回転子の回転方向が変化してもほぼ同じになるように配置されている。
【００２１】
これにより、回転子の回転方向に関係なく、ほぼ同じトルクをより得ることができる。
【００２２】
発明９に係るモータ駆動制御装置は、発明１〜８のいずれかに係るモータ駆動制御装置であって、位置検出信号は矩形波の形状を有しており、モータ駆動制御装置は、時間計測手段更に備えている。時間計測手段は、２つの位置検出手段それぞれが検出する２つの位置検出信号のうちいずれか１つが変化するタイミングで第１時間の計測を開始する。そして、駆動信号決定手段は、第１時間が第１所定時間以上となった場合、現在出力されている駆動信号を変更する。
【００２３】
一般的に、逆回転から正回転に変化した瞬間のように回転数が“０”rpmに近い場合、回転子の位置を正確に把握することは困難である。そこで、このモータ駆動制御装置は、２つの位置検出信号のうちいずれか１つが変化する時から時間の計測を開始し、所定時間経過後に現在出力されている駆動信号を変更する。これにより、３相の各駆動コイルに流れる電流経路が変化して駆動コイルに発生する電磁力が変化する。そのため、回転子は回転し、その回転数は“０”rpmではなくなる。従って、モータ駆動制御装置は、回転子の正確な位置を把握できるようになる。
【００２４】
発明１０に係るモータ駆動制御装置は、発明９に係るモータ駆動制御装置であって、時間計測手段は、駆動信号決定手段が駆動信号を変更したタイミングで第２時間の計測を開始する。そして、駆動信号決定手段は、第２時間が第２所定時間以上となった場合、駆動信号を更に変更する。
【００２５】
これにより、位置検出信号が変化せずとも、駆動信号を変更することができる。
【００２６】
発明１１に係るモータ駆動制御装置は、発明１〜１０のいずれかに係るモータ駆動制御装置であって、回転数計測手段と位置推定手段とを更に備える。回転数計測手段は、回転子の回転数を計測する。位置推定手段は、２つの位置検出手段それぞれにより検出される位置検出信号の少なくとも１つに基づいて、回転子の位置を推定する。そして、駆動信号決定部は、回転子が正方向に回転しており、かつ回転数が所定回転数以上である場合、位置推定手段により推定された回転子の位置に基づいて、駆動信号の通電幅を電気角で所定の第２角度に変更する。
【００２７】
本発明では、位置検出手段が２つであるため、２つの相の駆動信号はそれぞれ１８０度通電及び６０度通電となる。すると、ブラシレスモータの出力トルクは３相全てが１２０度通電を行う場合に比してトルクリップルが大きくなり、騒音や振動が大きくなってしまう。そこで、このモータ駆動制御装置は、ブラシレスモータが正方向に回転しており、かつブラシレスモータの回転数が所定回転以上となった場合に、３つの駆動信号全てを略１２０度通電に切り替える。これにより、トルクリップルは抑制され、騒音や振動を抑制することができる。
【００２８】
発明１２に係るモータ駆動制御装置は、発明１１に係るモータ駆動制御装置であって、所定の第２角度は略１２０度である。
【００２９】
発明１３に係るモータ駆動制御装置は、発明１１または発明１２に係るモータ駆動制御装置であって、回転方向検知手段を更に備える。回転方向検知手段は、回転子の回転方向を検知する。
【００３０】
このように、モータ駆動制御装置は回転方向検知手段を更に備えることで、回転子が外部からの風等の影響により逆回転してしまうモータにおいても、本発明を適用することができる。
【００３１】
発明１４に係るモータ駆動制御装置は、発明１〜１３のいずれかに係るモータ駆動制御装置であって、ブラシレスモータは換気扇用モータである、
このように、本発明は、逆回転状態から駆動させる場合のある換気扇用モータにおいてもその効果を奏することができる。
【００３２】
発明１５に係るモータ駆動制御装置は、発明１〜１３のいずれかに係るモータ駆動制御装置であって、ブラシレスモータは、空気調和機の室外機ファンモータである。
【００３３】
このように、本発明は、逆回転状態から駆動させる場合のある空気調和機の室外機ファンモータにおいてもその効果を奏することができる。
【００３４】
また、発明１６に係るモータの駆動制御システムは、ブラシレスモータと、モータ駆動制御装置とを備える。ブラシレスモータは、３相の駆動コイルを有する固定子と、複数の磁極を有する回転子とを含む。モータ駆動制御装置は、ブラシレスモータを駆動させるための発明１〜１５のいずれかに記載のモータ駆動制御装置である。
【００３５】
これにより、発明１〜１５と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００３６】
発明１〜４に係るモータ駆動制御装置では、２つの位置検出手段を備えた構成によりブラシレスモータの駆動制御を行うが、複雑なアルゴリズムを有する特有の駆動制御用の回路等を必要とせず、３つの位置検出手段を備えた場合の駆動制御用の回路等を用いてブラシレスモータを駆動制御することができる。従って、コストの低廉化が実現できる。
【００３７】
発明５及び６に係るモータ駆動制御装置によると、３相のうち、最もトルクを出力できない６０度通電では、出力される電流の位相はその駆動コイルに発生する誘起電圧と同相であるため、トルク出力の最小値が発明２に係る場合に比して高くなる。トルクの変動幅、即ちトルクリップルを小さくすることができる。
【００３８】
発明７及び８に係るモータ駆動制御装置によると、ブラシレスモータの回転方向に関係なく、同じトルクが得られる。
【００３９】
発明９に係るモータ駆動制御装置によると、回転子の正確な位置を把握できるようになる。
【００４０】
発明１０に係るモータ駆動制御装置によると、位置検出信号が変化せずとも、駆動信号を変更することができる。
【００４１】
発明１１及び１２に係るモータ駆動制御装置によると、トルクリップルは抑制され、騒音や振動を抑制することができる。
【００４２】
発明１３に係るモータ駆動制御装置によると、回転子が外部からの風等の影響により逆回転してしまうモータにおいても、本発明を適用することができる。
【００４３】
発明１４及び１５に係るモータ駆動制御装置によると、逆回転状態から駆動させる場合のある換気扇モータや空気調和機の室外機ファンモータにおいても、その効果を奏することができる。
【００４４】
発明１６に係るモータの駆動制御システムによると、発明１〜１５と同様の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
＜実施形態＞
（１）全体及びモータの構成
図１は、モータ５１と、このモータの駆動を制御するためのモータ駆動制御装置１とを含むモータの駆動制御システム１００の全体構成図である。ここで、モータの種類としては、一般的には直流モータや交流モータ、ステッピングモータ、ブラシレスＤＣモータ等が挙げられるが、本実施形態では、ブラシレスＤＣモータを用いる。
【００４６】
ブラシレスＤＣモータ５１は、例えば空気調和機の室外機におけるファン６１に用いられるファンモータであって、ステータ５２及びロータ５３を備えている。
【００４７】
ステータ５２はスター結線されたＵ相、Ｖ相及びＷ相の駆動コイルLu,Lv,Lwを含む。U相、V相及びW相の駆動コイルLu,Lv,Lwの一方端はそれぞれU相、V相及びW相の駆動コイル端子TU,TV,TWに接続され、それらの他方端は全て端子TNに接続されている。これら３相の駆動コイルLu,Lv,Lwは、ロータ５３が回転することにより、その回転速度とロータ５３の位置に応じた誘起電圧Vun,Vvn,Vwnを発生させる。
【００４８】
ロータ５３は、Ｎ極及びＳ極からなる２極の永久磁石を含み、ステータ５２に対し回転軸を中心として回転する。ロータ５３の回転は、この回転軸と同一軸心上にある出力軸（図示せず）を介してファン６１に出力される。
【００４９】
（２）モータ駆動制御装置の構成
次いで、本実施形態に係るモータ駆動制御装置１の構成について説明する。本実施形態のモータ駆動制御装置１は、ロータ５３の回転数に応じた制御を行うものであって、２つのホールＩＣ２ｕ，２ｖ、回転数計測部３、回転方向検知部４、タイマ５、位置推定部６、駆動信号決定部７及び出力回路８（駆動信号出力手段に相当）を備える。
【００５０】
２つのホールＩＣ２ｕ，２ｖは、互いに電気角で１２０度離れた位置に設けられている。具体的には、ホールＩＣ２ｕは駆動コイルLuに、ホールＩＣ２ｖは駆動コイルLvにそれぞれ対応するように設けられている。一般的に、汎用品である３相のブラシレスDCモータでは、ホールＩＣは各駆動コイルLu,Lv,Lwに対応して３つ設けられているが、これに対して本実施形態では、この汎用品の３相のブラシレスＤＣモータにおける３つのホールＩＣから駆動コイルLwに対応して設けられているホールＩＣを取り除いた構成であると言える。各ホールＩＣ２ｕ，２ｖは、ステータ５２に対するロータ５３の位置を、対応する各駆動コイルLu,Lvに発生した誘起電圧Vun,Vvnに基づいて検出する。以下より、各ホールＩＣ２ｕ，２ｖが検出したロータ５３の位置を示す信号を、位置検出信号Hu,Hvという。この位置検出信号Hu,Hvは、回転数計測部３、回転方向検知部４、タイマ５、位置推定部６及び駆動信号決定部７に出力される。尚、本実施形態に係る位置検出信号Hu,Hvは、“０”または“１”を示す矩形波である。尚、本実施形態では、ステータ５２に対するロータ５３の位置を検出するものとしてホールＩＣを採用しているが、ホールＩＣの代わりにホール素子を用いてもよい。
【００５１】
回転数計測部３は、ロータ５３の回転数を計測する。尚、計測されたロータ５３の回転数は、位置推定部６及び駆動信号決定部７に取り込まれる。
【００５２】
回転方向検知部４は、ロータ５３の回転方向を検知する。尚、検知されたロータ５３の回転方向は、位置推定部６及び駆動信号決定部７に取り込まれる。
【００５３】
タイマ５は、例えばロータ５３が回転を開始した直後や、風等の外力がファン６１の逆回転方向に加わり逆回転している状態のブラシレスＤＣモータ５１内のロータ５３を正方向に起動させた場合のようにロータ５３の回転数が“０”rpm付近である場合、各ホールＩＣ２ｕ，２ｖが検出する位置検出信号Hu,Hvのうちいずれか１つが変化するタイミングで、第１時間の計測を開始する。また、タイマ５は、ロータ５３の回転数が“０”rpm付近であって、駆動信号決定部７が駆動信号SU,SV,SW（後述）の通電パターンを変更した場合は、このタイミングで第２時間の計測を開始する。このようにして計測された第１及び第２時間は、駆動信号決定部７に取り込まれる。
【００５４】
位置推定部６は、各位置検出信号Hu,Hvの少なくとも１つに基づいて、ロータ５３の位置を推定する。例えば、位置推定部６は、２つの位置検出信号Hu,Hvそれぞれが変化する時間を基にロータ５３の回転速度を算出し、このロータ５３の回転速度に基づいて駆動コイルＬｗに対応する箇所でのロータ５３の位置を推定する。以下より、このように推定されたロータ５３の位置を示す信号を、位置推定信号Hw'と言う。位置推定信号Hw'は、駆動信号決定部７に出力される。ここでは、位置推定信号Ｈw'は、位置検出信号Hu,Hvと同様に“０”または“１”を示す信号であるとする。尚、本実施形態に係る位置推定部６は、このように“０”または“１”の信号からなる位置推定信号Hw'を出力するとしているが、ロータ５３の位置（即ち、電気角）そのものを推定してもよい。
【００５５】
駆動信号決定部７は、例えばＣＰＵとメモリとを含むマイクロコンピュータからなり、ロータ５３の回転数に応じて３相の駆動コイルLu,Lv,Lwを駆動するための駆動信号SU,SV,SWを決定する。より具体的には、駆動信号決定部７は、出力回路８における絶縁ゲート型バイポーラトランジスタQ１〜Q６（後述）をオン及びオフさせるためのゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを図２〜４の信号決定テーブル（後述）を用いて決定し、出力回路８に出力する。ここで、駆動信号SU,SV,SWは、ゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzにより各絶縁ゲート型バイポーラトランジスタQ１〜Q６がオン及びオフすることで生成される。そのため、ゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定するということは、即ち駆動信号SU,SV,SWを決定することに相当する。従って、以下では、説明を簡単にするため、駆動信号決定部７はゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定するとして記載する。尚、本実施形態に係る駆動信号SU,SV,SWは電圧である。
【００５６】
メモリには、ＣＰＵがゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定するための制御プログラムや、図２〜４の信号決定テーブル１〜３が記憶されている。図２の信号決定テーブル１は、駆動信号SU,SV,SWの通電パターン及びゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを１レコードとして記憶している。図３の信号決定テーブル２は、位置検出信号Hu,Hv、位置推定信号Hw'及びゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを、１レコードとして記憶している。図４の信号決定テーブル３は、位置検出信号Hu,Hv、ゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gz及び駆動信号SU,SV,SWの通電パターンを、１レコードとして記憶している。
【００５７】
ここで、駆動信号決定部７がゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定する方法を、ロータ５３の回転数に応じて３つの場合に分けて簡単に説明する。
【００５８】
ロータ５３の回転数が“０”rpm付近である場合、駆動信号決定部７は、タイマ５が計測している第１時間または第２時間を監視する。そして、この第１時間が第１所定時間を経過または第２時間が第２所定時間を経過すると、駆動信号決定部７は、現在出力されている駆動信号SU,SV,SWの通電パターンを、他の通電パターンに切り替える。例えば、駆動信号決定部７は、現在出力されている駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“０”である場合、他の通電パターン“１”を選択し、このパターン“１”におけるゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを図２の信号決定テーブル１から抽出する。
【００５９】
ロータ５３の回転方向が正方向であって、かつ通常の運転動作や風の影響等によりファン６１の回転している方向に力が加わりロータ５３の回転数が所定回転数以上となった場合、駆動信号決定部７は、この位置推定信号Ｈw'及び位置検出信号Hu,Hvに基づいて、現在出力されている各駆動信号SU,SV,SWの通電幅を電気角で１２０度に変更する。より具体的には、駆動信号決定部７は、位置推定信号Ｈw'及び位置検出信号Hu,Hvを図３の信号決定テーブル２に当てはめてゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定する動作を繰り返す。この動作により、出力回路８から出力される駆動信号SU,SV,SWは、駆動コイルLu,Lv,Lwを１２０度通電させるための信号となる。
【００６０】
また、ロータ５３の回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満である場合、駆動信号決定部７は、位置検出信号Hu,Hvを図４の信号決定テーブル３に当てはめてゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定する。尚、この動作については、「（３）ロータの回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満の場合の制御動作」で詳述する。
【００６１】
出力回路８は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、簡単にトランジスタという）Q１〜Q６とダイオードD１〜D６とを含む。トランジスタQ１及びQ２、Q３及びQ４、Q５及びQ６は、それぞれ電源部９からの電源電圧が供給される電源配線とGNDのラインとの間に直列に接続されている。トランジスタQ１及びQ２、Q３及びQ４、Q５及びQ６の間の各接続点NU，NV，NWは、それぞれ３相ブラシレスDCモータ５１のU相、V相及びW相の駆動コイル端子TU,TV,TWに接続されている。ダイオードD1，D３，D５は、トランジスタQ１,Q３,Q５を短絡するように接続され、ダイオードD２，D４，D６は、トランジスタQ２,Q４,Q６を短絡するように接続されている。このような構成を有する出力回路８では、駆動信号決定部７から出力されるゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzが各トランジスタQ１〜Q６のゲート端子に印加されることでトランジスタＱ１〜Ｑ６はオン及びオフし、駆動信号SU,SV,SWは各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力される。
【００６２】
（３）ロータの回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満の場合の制御動作
次に、本実施形態の一特徴である、ロータ５３の回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満の場合にモータ駆動制御装置１がブラシレスＤＣモータ５１の駆動を制御する動作について説明する。尚、本実施形態に係る位置検出信号Hu,Hvは、各駆動コイルLu,Lvに発生する各誘起電圧Vun,Vvnのゼロクロス点から３０度遅れて変化する。
【００６３】
図５は、ブラシレスＤＣモータ５１のロータ５３が正方向（CCW：Counter ClockWise）に回転している場合の、各駆動コイルLu,Lv,Lwに発生する誘起電圧Vun,Vvn,Vwn及びその他の各信号のタイミングチャートである。図５中の区間Ａ〜Hは、ロータ５３の回転角度を、１周期を３６０度として例えば“３３０度〜３０度”、“３０度〜９０度”のように、６０度毎に区分したものである。また、図５では、各ゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzが“ＯＮ”である場合を“Ｈ”、“ＯＦＦ”である場合を“Ｌ”として示している。
【００６４】
はじめに、ロータ５３の回転角度が区間Ａである場合、ホールＩＣ２ｕ，２ｖは、誘起電圧Vun,Vvnそれぞれに基づいて、値が共に“１”である位置検出信号Hu,Hvを出力する。駆動信号決定部７は、この位置検出信号Hu,Hvを図４の信号決定テーブル３に当てはめ、ゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを順に“OFF”“OFF”“OFF”“ON”“ON”“OFF”と決定し、出力回路８の各トランジスタＱ１〜Ｑ６のゲート端子に出力する。これにより、トランジスタＱ４及びＱ５がオンし、残りのトランジスタＱ１〜Ｑ３，Ｑ６がオフするため、各駆動信号SU,SV,SWは図５の区間Ａに示すようになり、電流は駆動コイルLwから駆動コイルＬvに流れる。これにより、各駆動コイルLu,Lv,Lwには通電した電流に応じた電磁力が発生し、ロータ５３は正方向に回転する。
【００６５】
次いで、ロータ５３の回転角度が区間Ｂとなると、ホールＩＣ２ｕ，２ｖは、値がそれぞれ“０”“１”である位置検出信号Hu,Hvを出力する。駆動信号決定部７は、この位置検出信号Hu,Hvを図４の信号決定テーブル３に当てはめ、ゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを順に“ON”“OFF”“OFF”“ON”“OFF”“OFF”と決定し、出力回路８の各トランジスタＱ１〜Ｑ６のゲート端子に出力する。これにより、トランジスタＱ１及びＱ４はオンし、残りのトランジスタＱ２〜Ｑ３，Ｑ５〜Ｑ６はオフするため、各駆動信号SU,SV,SWは図５の区間Ｂに示すようになり、電源は駆動コイルLuから駆動コイルＬvに流れる。このように、ロータの回転角度が区間Ａから区間Ｂとなるのに応じて３相の各駆動コイルLu,Lv,Lwに流れる電流経路が変化すると、各駆動コイルLu,Lv,Lwに発生する電磁力が変化し、ロータ５３は更に正方向に回転する。
【００６６】
その他の区間Ｃ〜Ｈについても、モータ駆動制御装置１は同様にブラシレスＤＣモータ５１の駆動を制御する。
【００６７】
上述したように、モータ駆動制御装置１がブラシレスＤＣモータ５１の駆動を制御した場合、図５に示すように、各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力される駆動信号SU,SV,SWそれぞれの通電幅は、順に１２０度、１８０度及び６０度となる。また、駆動信号SUは、この駆動信号SUが入力される駆動コイルLuに発生する誘起電圧Vunと同相となる。一方、駆動信号SV,SWは、これらの駆動信号SV,SWがそれぞれ入力される駆動コイルLv,Lwに発生する誘起電圧Vvn,Vwmに対し位相が３０度遅れている。
【００６８】
尚、各駆動信号SU,SV,SWの通電幅や位置検出信号Hu,Hvの位相等については、単に“１２０度”などと記載しているが、これらの数値はホールＩＣ２ｕ，２ｖが取り付けられた位置のばらつき等により、若干ずれることもある。
【００６９】
（４）モータ駆動制御装置の全体的な制御動作
図６は、モータ駆動制御装置１が行う制御動作の全体的な流れを示すフローチャートである。尚、以下より、回転数が“０”rpm付近であるか否かを判断するための所定回転数を“第１所定回転数”とし、第１所定回転数よりも十分に高い所定回転数を“第２所定回転数”とする（第１所定回転数＜第２所定回転数）。例えば、第１所定回転数は数十rpm程度であり、第２所定回転数は百数十rpm程度である。
【００７０】
ステップＳ１：ブラシレスＤＣモータ５１が起動すると、回転数計測部３は、ブラシレスＤＣモータ５１におけるロータ５３の回転数を計測し始める。また、位置推定部６は、２つの位置検出信号Hu,Hvそれぞれが変化する時間を基にロータ５３の回転速度を算出し、このロータ５３の回転速度に基づいてロータ５３の位置の推定を開始する。
【００７１】
ステップＳ２〜３：ロータ５３の回転数が第１所定回転数よりも低い場合（Ｓ２）、モータ駆動制御装置１はロータ５３の回転数が“０”rpm付近であると判断し、ブラシレスＤＣモータ５１について０付近制御を行う（Ｓ３）。この制御動作については、「（４−１）０付近制御動作」で詳述する。
【００７２】
ステップＳ４〜６：ロータ５３の回転方向が正方向であって（Ｓ４）、かつ回転数が第２所定回転数よりも高い場合（Ｓ５）、モータ駆動制御装置１はブラシレスＤＣモータ５１について位置推定制御を行う（Ｓ６）。この制御動作については、「（４−２）位置推定制御動作」で詳述する。
【００７３】
ステップＳ７：ロータ５３の回転数が第１所定回転数よりも高く第２所定回転数よりも低いか、またはロータ５３の回転数が第１所定回転数よりも高くロータ５３の回転方向が逆方向である場合、モータ駆動制御装置１は「（３）ロータの回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満の場合の制御動作」において記載した動作を行う。即ち、駆動信号決定部７は、ホールＩＣ２ｕ，２ｖが検出する位置検出信号Hu,Hvに基づいてゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定する。このようにして決定されたゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzにより出力回路９の各トランジスタＱ１〜Ｑ６がオン及びオフし、駆動信号SU,SV,SWはブラシレスＤＣモータ５１内の各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力される。
【００７４】
ステップＳ８：ブラシレスＤＣモータ５１が回転を停止するまで、モータ駆動制御装置１はステップＳ２〜Ｓ７の動作を繰り返す。
【００７５】
（４−１）０付近制御動作
図７は、０付近制御動作の流れを示すフローチャートである。
【００７６】
ステップＳ２１〜２３：駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが切り替わると（Ｓ２１）、回転方向検知部４は、ロータ５３の回転方向を検知する。この時、ロータ５３の回転方向が正方向であって、かつ駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“５”から“０”または“２”から“３”に切り替わったのであれば（Ｓ２２）、タイマ５は、第１時間の計測を開始する（Ｓ２３）。
【００７７】
ステップＳ２４〜２５：第１時間が第１所定時間を経過した場合（Ｓ２４）、駆動信号決定部７は、現在出力されている駆動信号SU,SV,SWの通電パターンに基づいて、次の駆動信号SU,SV,SWの通電パターンを決定する。具体的には、駆動信号決定部７は、現在の駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“０”の場合はこれを通電パターン“１”に、通電パターンが“３”の場合はこれを通電パターン“４”に切り替える（Ｓ２５）。
【００７８】
ステップＳ２６〜２９：ステップＳ２１において、ロータ５３の回転方向が逆方向であって、かつ駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“５”から“３”または“２”から“０”に切り替わったのであれば（Ｓ２６）、駆動信号決定部７は、現在出力されている駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“３”の場合はこれを通電パターン“４”に、現在の駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“０”の場合はこれを通電パターン“１”に切り替える（Ｓ２７）。次いで、駆動信号決定部７は、新たな通電パターンを図２の信号決定テーブル１に当てはめてゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定し、出力回路８に出力する。出力回路８は駆動信号SU,SV,SWを各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力する（Ｓ２８）。そして、タイマ５は、第２時間の計測を開始する（Ｓ２９）。
【００７９】
ステップＳ３０〜３１：第２時間が第２所定時間を経過した場合（Ｓ３０）、駆動信号決定部７は、現在出力されている駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが “４”の場合はこれを通電パターン“３”に、現在の駆動信号SU,SV,SWの通電パターンが“１”の場合はこれを通電パターン“０”に切り替える（Ｓ３１）。
【００８０】
ステップＳ３２：ステップＳ２１において、駆動信号SU,SV,SWの通電パターンがステップＳ２２及びＳ２６以外に切り替わった場合、駆動信号生成部７は、ホールＩＣ２ｕ，２ｖの位置検出信号Hu,Hvを図４の信号決定テーブル３に当てはめてゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定し、出力回路８に出力する。尚、この時の駆動信号生成部７の具体的な動作は、「（３）ロータの回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満の場合の制御動作」と同様である。
【００８１】
ステップＳ３３：出力回路８は、ステップS２５及びS３１で決定された駆動信号SU,SV,SWの通電パターンに基づく駆動信号SU,SV,SW、及びステップＳ３２で出力されたゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzに対応する駆動信号SU,SV,SWをブラシレスＤＣモータ５１内の各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力する。
【００８２】
（４−２）位置推定制御動作
図８は、位置推定制御動作の流れを示すフローチャートである。
【００８３】
ステップＳ４１〜４２：駆動信号決定部７は、位置推定部６により出力されている位置推定信号Hw'（Ｓ４１）、及びホールＩＣ２ｕ，２ｖにより検出された位置検出信号Hu,Hvを、図３の信号決定テーブル２に当てはめてゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定し、出力回路８に出力する（Ｓ４２）。
【００８４】
ステップＳ４３：出力回路８は、ステップＳ４２で出力されたゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzに対応する駆動信号SU,SV,SWをブラシレスＤＣモータ５１の各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力する。モータ駆動制御装置１がステップＳ４１〜Ｓ４３の動作を繰り返すことで、各駆動信号SU,SV,SWは通電幅がほぼ１２０度となり、ロータ５３は１２０度通電で回転する。
【００８５】
（５）効果
このモータ駆動制御装置１は、２つのホールＩＣ２ｕ，２ｖの位置検出信号Hu,Hvのみからゲート信号Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを決定することで駆動信号SU,SV,SWを決定し、各駆動コイルLu,Lv,Lwに出力する。すると、各駆動コイルLu,Lv,Lwにはその時々の駆動信号SU,SV,SWに応じた向きに電流が通電し、ブラシレスDCモータ５１が駆動する。このように、モータ駆動制御装置１は、２つのホールＩＣ２ｕ，２ｖを備えた構成によりブラシレスＤＣモータ５１の駆動制御を行うが、特有の駆動制御用の回路等を必要とせず、３つのホールＩＣを備えた場合の駆動制御用の回路等を用いてブラシレスＤＣモータ５１を駆動制御することができる。従って、コストの低廉化が実現できる。
【００８６】
また、例えば風等の外力がファン６１の逆回転方向に加わり逆回転している状態のブラシレスＤＣモータ５１を正方向に起動させる場合のように、ロータ５３の回転数が“０”rpm付近となる際、モータ駆動制御装置１は、２つの位置検出信号Hu,Hvのうちいずれか１つが変化する時から時間の計測を開始し、所定時間経過後に現在出力されている駆動信号SU,SV,SWを変更する。これにより、３相の各駆動コイルLu,Lv,Lwに流れる電流経路が変化して駆動コイルLu,Lv,Lwに発生する電磁力が変化するため、ロータ５３は回転し、その回転数は“０”rpmではなくなる。従って、モータ駆動制御装置１は、ロータ５３の正確な位置を把握し適確に制御できるようになる。そのため、逆転しているブラシレスＤＣモータ５１は、過剰な負荷がかかることなく安定して正方向に起動することができ、モータ駆動制御装置１は、モータ等信頼性の低下やモータ及びモータ駆動制御装置１自体寿命が短くなることを防ぐことができる。特に、このような制御は、図５に示すように、位置検出信号Hu,Hvの位相が各誘起電圧Vun,Vvnに対し３０度ずれている場合により効果を奏することができる。
【００８７】
更に、ブラシレスＤＣモータ５１が正方向に回転しており、かつブラシレスＤＣモータ５１の回転数が所定回転以上となった場合、このモータ駆動制御装置１は、２つのホールＩＣ２ｕ，２ｖの位置検出信号Hu,Hvに加え、更に位置推定部６により推定されたロータ５３の位置を示す位置推定信号Hw'に基づいて、３つの駆動信号SU,SV,SW全てを１２０度通電に切り替える。ここで、一般的には、各駆動コイルLu,Lv,Lwに通電される電流の位相、電流量及びモータのトルク出力との間には、図９に示すような関係が成り立っており、特に通電される電流量が大きい程モータのトルク出力は大きくなる。また、駆動信号決定部７が、デューティが一定の出力電圧を出力するようなＰＷＭ制御を行っている場合は、通電幅に応じて同様の関係が成り立つ。しかし、本実施形態では、このように３つの駆動信号SU,SV,SW全てを１２０度通電に切り替えるため、ブラシレスＤＣモータ５１のトルク出力は、ほぼ一定となる。従って、トルク出力のリップルを小さくすることができ、このトルク出力のリップルが起因して生じる騒音や振動を抑制することができる。尚、この制御方法は、例えば強風がファン６１の回転方向に吹いている影響によりブラシレスＤＣモータ５１の回転数が高い、または負荷が大きい等の理由によりブラシレスＤＣモータ５１に通電させる電流量を抑えたい場合に有効である。
【００８８】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００８９】
（ａ）上記実施形態において、ホールＩＣ２ｕ，２ｖは、ロータ５３の回転方向に応じてロータ５３の位置を検出する閾値が異なる、いわゆるヒステリシス特性を有している。従って、ホールＩＣ２ｕ，２ｖの配置によっては、例えば図１０に示すように、ロータ５３が正方向に回転した際の位置検出信号Huの誘起電圧Vunに対する位相のずれが、ロータ５３が逆方向に回転した際の位置検出信号Hu"の誘起電圧Vunに対する位相のずれと異なる場合がある。この各回転方向の位相のずれを合計すると、ホールＩＣ２ｕ，２ｖが有するヒステリシス幅Hysとなる。このように、ロータ５３の回転方向に応じて位置検出信号Hu,Hu"の位相のずれが異なると、位置検出信号により決定される駆動信号SU,SV,SWもこの影響を受けてしまう。従って、例えば駆動信号SUの誘起電圧Vunに対する位相は、ロータ５３が正方向に回転している場合と逆方向に回転している場合とで位置検出信号の位相がずれている分異なってしまうことになる。すると、図９からも分かるように、ブラシレスＤＣモータ５１の出力トルクはロータ５３の回転方向に応じて異なってしまう。
【００９０】
そこで、ホールＩＣ２ｕ，２ｖは、このヒステリシス幅Hysに基づいて配置された位置が微調整されるとよい。具体的には、ホールＩＣ２ｕ，２ｖは、ロータ５３が正方向に回転時の位置検出信号Huの位相のずれと逆方向に回転時の位置検出信号Hu"の位相のずれとが互いにほぼ等しくなるように配置される（図１１）。これにより、ロータ５３の回転方向に関係なく、ほぼ同じ出力トルクが得られるようになる。これにより、ロータ５３の回転方向が変化した際のトルクの変動はなくなり、ブラシレスＤＣモータ５１は過大な電流や異音などのない安定した動作を行うことができる。
【００９１】
（ｂ）上記実施形態では、ロータ５３の回転数が“０”rpm付近以上かつ所定回転数未満の際にモータ駆動制御装置１がブラシレスＤＣモータ５１の駆動を制御する場合、図５に示すように、駆動信号SUは駆動コイルLuに発生する誘起電圧Vunと同相であるが、駆動信号SV,SWは、駆動コイルLuに発生する誘起電圧Vvn,Vwnに対しそれぞれ３０度ずつの位相差が生じている。このように、駆動信号SV,SWと、これに対応する駆動コイルLv,Lwに発生する誘起電圧Vvn,Vwnとの間に位相差が生じると、図９に示すようにこの位相差分だけモータのトルク出力は小さくなってしまう。特に、上記実施形態では、３相のうち２相に位相差が生じているため、モータのトルク出力は２相の位相差分だけ小さくなる。そこで、モータのトルク出力を高めるために、駆動信号SV,SWと誘起電圧Vvn,Vwnとが同相となるように、例えば２つホールＩＣ２ｕ，２ｖの配置を調節するとよい。
【００９２】
図１２は、駆動信号SV,SWと誘起電圧Vvn,Vwnとが同相となるように、２つのホールＩＣ２ｕ，２ｖの配置が調節された場合の、誘起電圧Vun,Vvn,Vwn及び各信号のタイミングチャートである。ここで、図１２では、ホールＩＣ２ｕ，２ｖの位置は、図５の場合に生じた駆動信号SV,SWと誘起電圧Vvn,Vwnとの間の位相差３０度分に基づいて調節されている。
【００９３】
図１２では、誘起電圧Vun,Vvnに基づいて位置検出信号Hu,Hvが変化するタイミングは、上記実施形態に係る図５において位置検出信号Hu,Hvが変化するタイミングに対して約３０度異なっている。より具体的には、図５では、誘起電圧Vun,Vvnがゼロクロス点から３０度ずれて位置検出信号Hu,Hvが変化していたのに対し、図１２の位置検出信号Hu,Hvは、各誘起電圧Vun,Vvnのゼロクロス点で信号が変化している。言い換えると、図１２の位置検出信号Hu,Hvは、各誘起電圧Vun,Vvnとほぼ同相である。すると、図１２では、通電幅が１２０度である駆動信号SUは、誘起電圧Vunに対して位相が３０度進んでいるが、通電幅が６０度及び１８０度である駆動信号SV,SWは、誘起電圧Vvn,Vwnと同相となっている。
【００９４】
このように、ホールＩＣ２ｕ，２ｖの配置を、図５に係る駆動信号SV,SWと誘起電圧Vvn,Vwnとの位相差３０度分だけ調節することで、３相の駆動信号SU,SV,SWのうち、誘起電圧Vun,Vvn,Vwnと位相がずれている信号は１２０度通電である駆動信号SUのみとなる。特に、３相のうち、最もトルクを出力できない６０度通電の駆動信号SWは誘起電圧Vwnと同相となるため、トルク出力の最小値が上記実施形態の図５の場合に比して高くなる。従って、トルクリップルも小さくなる。
【００９５】
尚、ここで記載している各駆動信号SU,SV,SWの通電幅や位置検出信号Hu,Hvの位相等についても、上記実施形態と同様、単に“１２０度”などと記載しているが、これらの数値はホールＩＣが取り付けられた位置のばらつき等により、若干ずれることもある。
【００９６】
（ｃ）上記実施形態では、出力回路８として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを用いた場合について記載したが、これに限定されない。出力回路は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの代わりに例えばＭＯＳトランジスタ等を用いた構成であってもよい。
【００９７】
（ｄ）上記実施形態では、モータ駆動制御装置１が、ロータ５３の回転方向を検知するための回転方向検知部３を備えている場合について記載したが、これに限定されない。モータ駆動装置が例えば逆回転しないモータの駆動用として用いられる場合は、回転方向検知部は設けられなくともよい。
【００９８】
（ｅ）上記実施形態では、モータ駆動制御装置１が、空気調和機の室外機におけるファン６モータを駆動する場合を例に取り説明したが、これに限定されない。本発明に係るモータ駆動制御装置１は、換気扇用モータを駆動する場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に係るモータ駆動制御装置は、例えば空気調和機内の圧縮機及びファン等の回転駆動源として用いられるブラシレスモータや換気扇用のモータの駆動を制御するための装置として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本実施形態に係るモータの駆動制御システムの全体の構成とモータ駆動制御装置の内部構成を示したブロック図。
【図２】ロータの回転数が“０”rpm付近である場合に、駆動信号決定部が用いる信号決定テーブル１の概念図。
【図３】位置推定部がロータの位置を推定した場合に、駆動信号決定部が用いる信号決定テーブル２の概念図。
【図４】ロータの回転数が“０”rpm以上所定回転数未満の時に駆動信号決定部が用いる信号決定テーブル３の概念図。
【図５】本実施形態に係るモータの駆動制御システムにおいて、ブラシレスＤＣモータが正方向に回転した場合の各信号のタイミングチャート。
【図６】本実施形態に係るモータ駆動制御装置が行う制御動作の全体的な流れを示すフローチャート。
【図７】本実施形態に係るモータ駆動制御装置の０付近制御動作の流れを示すフローチャート。
【図８】本実施形態に係るモータ駆動制御装置の位置推定制御動作の流れを示すフローチャート。
【図９】電流の位相とブラシレスＤＣモータのトルク出力との関係を示した図。
【図１０】ホールＩＣのヒステリシス特性を説明するための図。
【図１１】その他の実施形態（ａ）において、ヒステリシス特性に基づいてホールＩＣの配置が調整された場合の誘起電圧及び位置検出信号を示した図。
【図１２】その他の実施形態（ｂ）に係るモータの駆動制御システムにおいて、ブラシレスＤＣモータが正方向に回転した場合の各信号のタイミングチャート。
【符号の説明】
【０１０１】
１  モータ駆動制御装置
２  ホールＩＣ
３  回転数計測部
４  回転方向検知部
５  タイマ
６  位置推定部
７  駆動信号決定部
８  出力回路
９  電源部
５１  ブラシレスＤＣモータ
５２  ステータ
５３  ロータ
６１  ファン
LU,LV,LW  駆動コイル
SU,SV,SW  駆動信号
Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gz  ゲート信号
Hu, Hv 位置検出信号
Hw' 位置推定信号