(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
複数相の巻線と、を外部に用いた多層モータ駆動装置であって、
前記各巻線の両端の端子のうち一方の端子がスター結線された共通端子と、
前記巻線の前記共通端子ではない端子毎にそれぞれに接続された上側駆動トランジスタ及び下側駆動トランジスタと、
前記各巻線の前記共通端子ではない前記端子のうち２端子を選択して、対応する一対の上側駆動トランジスタ及び下側駆動トランジスタをオン状態にする転流制御手段と
前記選択した２端子間に探索パルスを印加するロータ位置探索パルス印加手段と、
前記各巻線の前記共通端子ではない前記端子のうち選択されなかった端子と前記共通端子との間に現れる前記探索パルス印加に対する応答信号に基づいてロータ位置を検出する比較手段と
を備えたことを特徴とするロータ位置センサレスの多相モータ駆動装置。
【請求項２】
前記比較手段は、前記応答信号と所定の閾値とを比較してロータ位置を検出することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記閾値として正の閾値と負の閾値の少なくとも一方を与える手段をさらに有することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記閾値の可変手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記比較手段を前記各巻線の端子に切り替えて使用するための端子線選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
起動時の極低回転領域の起動モードにおける起動回転パルス電流のピーク値を制御する指令手段を有することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
起動モードにおけるロータ位置探索パルス電流のピーク値を制御する指令手段を有すること、を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
起動モードにおけるロータ位置探索パルス電流が所定値に達したことを知るための電流指令手段と、
前記電流指令を前記パルス電流値が越えたタイミングで転流制御比較器の出力を転流制御ブロックに伝達する伝達手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記比較手段は、前記応答信号と正の閾値とを比較する第１比較手段と、前記応答信号と負の閾値とを比較する第２比較手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記比較手段は、前記起動モードと、前記ロータの回転によって発生する逆起電圧を検出して転流制御可能な逆起電圧帰還モードとの両方で兼用可能であることを特徴とする請求項９に記載のモータ駆動装置。
【請求項１１】
前記ロータ位置探索パルス印加手段は、選択した第１組の２端子間に第１方向に沿って１回目の探索パルスを印加し、
前記１回目の探索パルスに対応する応答信号によってロータ位置を検出できない場合に、選択した第２組の２端子間に第１方向に沿って２回目の探索パルスを印加し、
前記２回目の探索パルスに対応する応答信号によってロータ位置を検出できない場合に、前記第１組の２端子間に前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って３回目の探索パルスを印加し、
前記３回目の探索パルスに対応する応答信号によってロータ位置を検出できない場合に、前記第２組の２端子間に前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って４回目の探索パルスを印加し、
若しくは、前記２回目の探索パルスに対応する応答信号によってロータ位置を検出できない場合に、前記第２組の２端子間に前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って３回目の探索パルスを印加し、前記３回目の探索パルスに対応する応答信号によってロータ位置を検出できない場合に、前記第１組の２端子間に前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って４回目の探索パルスを印加する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項１２】
前記ロータ位置探索パルス印加手段は、１回目のロータ位置探索パルスを印加する場合に選択した第１組の二相と、２回目のロータ位置探索パルスを印加する場合に選択した第２組の二相との間で互いに共通する相を、
前記１回目のロータ位置探索パルス印加時において電流ソースとした場合には、前記２回目のロータ位置探索パルス印加時においては電流シンクとし、
前記１回目のロータ位置探索パルス印加時において電流シンクとした場合には、前記２回目のロータ位置探索パルス印加時においては電流ソースとすることを特徴とする請求項１１に記載のモータ駆動装置。
【請求項１３】
ロータ位置探索パルス印加手段は、前記第１組の２端子及び前記第２組の２端子のうち、１つの相の２端子として必ず特定の相の組み合わせを選択するものであることを特徴とする請求項１２に記載のモータ駆動装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
前記モータ駆動装置によって制御されて、ディスクを回転駆動させるモータと
を備えることを特徴とするディスク駆動システム。
【請求項１５】
ロータと、
複数相の巻線と、を用いた多層モータ駆動方法であって、
前記各巻線の両端の端子のうち一方の端子がスター結線された共通端子と、
前記巻線の前記共通端子ではない端子毎にそれぞれに接続された上側駆動トランジスタ及び下側駆動トランジスタと、
一対の前記上側駆動トランジスタ及び前記下側駆動トランジスタをオン状態にする転流制御手段と
を備えたロータ位置センサレスの多相モータ駆動装置のモータ駆動方法であって、
前記ロータの起動時において、前記各巻線の前記共通端子でない前記端子のうち２端子を選択し、前記選択した前記２端子間に対してロータ位置を探索するための探索パルスを印加する探索パルス印加ステップと、
前記探索パルス印加ステップにおいて、前記各巻線の前記共通端子ではない前記端子のうち選択されなかった端子と前記共通端子との間に現れる応答信号に基づいてロータ位置を検出するロータ位置検出ステップと、
検出した前記ロータ位置に基づいて起動回転パルスを印加する起動回転パルス印加ステップと
を含むことを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項１６】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、前記ロータ位置を検出できない場合には、少なくとも前記探索パルス印加ステップを繰り返して行うことを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項１７】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、１回目の探索パルスで前記ロータ位置を検出できない場合には、
前記探索パルス印加ステップにおいて、１回目の探索パルス印加時に選択した２つの端子間に対して、前記１回目とは逆方向に電流を印加する２回目の探索パルスを印加することを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項１８】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、前記２回目の探索パルスでも前記ロータ位置を検出できない場合には、
前記探索パルス印加ステップにおいて、前記１回目及び前記２回目の探索パルス印加時とは異なる２つの端子の組を選択し、前記選択した２つの端子間に３回目の探索パルスを印加することを特徴とする請求項１７に記載のモータ駆動方法。
【請求項１９】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、前記３回目の探索パルスでも前記ロータ位置を検出できない場合には、
前記探索パルス印加ステップにおいて、前記３回目の探索パルス印加時に選択した２つの端子間に対して、前記３回目とは逆方向に電流を印加する４回目の探索パルスを印加することを特徴とする請求項１８に記載のモータ駆動方法。
【請求項２０】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、前記４回目の探索パルスでも前記ロータ位置を検出できない場合には、
前記探索パルス印加ステップにおいて、前記１回目乃至前記４回目の探索パルス印加時とは異なる２つの端子の組を選択し、前記選択した２つの端子間に５回目の探索パルスを印加することを特徴とする請求項１９に記載のモータ駆動方法。
【請求項２１】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、前記５回目の探索パルスでも前記ロータ位置を検出できない場合には、
前記探索パルス印加ステップにおいて、前記５回目の探索パルス印加時に選択した２つの端子間に対して、前記５回目とは逆方向に電流を印加する６回目の探索パルスを印加することを特徴とする請求項２０に記載のモータ駆動方法。
【請求項２２】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、前記ロータ位置を検出できた場合には、前記起動回転パルス印加ステップを行って前記各ステップを一巡させた後、２巡目の探索パルス印加ステップ、ロータ位置検出ステップ、起動回転パルス印加ステップを行うことを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項２３】
Ｎ巡目（但し、Ｎは２以上の整数）の探索パルス印加ステップにおいて、Ｎ−１巡目でロータ位置を検出できた際の直前の探索パルス印加ステップの印加時に選択した２つの端子間に対して、前記Ｎ−１巡目でロータ位置を検出できた際の直前の探索パルスと同一の探索パルスを１回目の探索パルスとして印加することを特徴とする請求項２２に記載のモータ駆動方法。
【請求項２４】
前記２巡目の探索パルス印加ステップにおいて前記１回目の探索パルスを印加して、前記ロータ位置検出ステップにおいてロータ位置を検出できない場合に、
前記探索パルス印加ステップにおいて、前記１巡目のロータ位置検出ステップで検出されたロータ位置から前記ロータが電気角６０度回転した位置を検出可能な探索パルスを２回目の探索パルスとして印加することを特徴とする請求項２３に記載のモータ駆動方法。
【請求項２５】
起動モードから逆起電圧帰還モードに切り替えるための所定の条件を満たさない場合に、起動モードにおいて生じた前記ロータの正転間のインターバルから見積もられる回転速度が所定値を越える場合には所定時間だけ全相通電オフ状態を保ち、少なくとも１相の逆起電圧ゼロクロス間インターバルから見積られるトルク指令プロファイル及び逆起電圧検出期間を設けて逆起電圧帰還モードに切り替えることを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項２６】
起動モードから逆起電圧帰還モードに切り替えるための所定の条件を満たさない場合に、探索パルスの電流ピークレベルを低減させることを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項２７】
起動モードから逆起電圧帰還モードに切り替えるための所定の条件を満たさない場合に、探索パルス印加期間又は探索パルスＰＷＭ印加期間のいずれかを短縮することを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項２８】
前記ロータ位置検出ステップでは、前記探索パルスの応答信号を所定の閾値と比較することによってロータ位置を判定することを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項２９】
前記ロータ位置検出ステップでは、前記閾値を設定することを特徴とする請求項２８に記載のモータ駆動方法。
【請求項３０】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、ロータ位置を検出できない場合に、前記閾値を変更して、再度、前記ロータ位置探索パルス印加ステップから繰り返すことを特徴とする請求項２９に記載のモータ駆動方法。
【請求項３１】
前記変更した閾値を記憶することを特徴とする請求項３０に記載のモータ駆動方法。
【請求項３２】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、ロータ位置を検出できない場合に、ロータ位置がデッド点にあるものと判断して、前記デッド点からロータ位置を変化させるために所定の回数のキックパルスを印加するキックパルス印加ステップをさらに含み、
前記キックパルス印加ステップの後に、再度、ロータ位置探索パルス印加ステップから繰り返すことを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項３３】
前記キックパルス印加ステップにおける前記所定の回数のキックパルスが互いに略９０度位相が異なる２種類の印加パルスからなることを特徴とする請求項３２に記載のモータ駆動方法。
【請求項３４】
前記所定の回数のキックパルスが互いに略６０度又は１２０度位相が異なる２種類もしくは３種類の印加パルスからなることを特徴とする請求項３２に記載のモータ駆動方法。
【請求項３５】
前記起動回転パルスは、電流ピーク値を所定値に制御する所定期間の連続的なＰＷＭパルスからなることを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項３６】
前記ロータ位置探索パルスは、電流ピーク値を所定値に制御する所定期間の連続的なＰＷＭパルスからなることを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項３７】
前記ロータ位置検出ステップでは、電流が増加中の応答信号と電流が減少中の応答信号との一方の応答信号又は双方の応答信号に基づいてロータ位置を判定することを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項３８】
前記起動モードにおいて前記ロータの所定の正転回数を検知した場合に、前記起動モードから前記逆起電圧帰還モードに切り替えることを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項３９】
前記起動モードにおいて前記ロータの電気角６０度正転のインターバルに基づく回転速度が所定値に達したことを検知した場合に、前記起動モードから前記逆起電圧帰還モードに切り替えることを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項４０】
前記起動モードにおいて前記ロータの電気角６０度正転のインターバルを反映して、前記逆起電圧モードの最初の通電プロファイル制御を行うことを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項４１】
前記ロータ位置検出ステップでは、前記ロータ位置探索パルス電流が所定値に達した時点の応答信号の比較結果をロータ位置の判定に利用することを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項４２】
前記ロータ位置検出ステップでは、前記ロータ位置探索パルスに対する中性点電位を基準とした応答信号が所定の正の閾値より大である場合、又は、前記応答信号が所定の負の閾値より小である場合に、ロータ位置を判定することを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項４３】
前記起動モードにおいて、次の電気角６０度期間へのロータの回転を確認することをもって直ちに起動モードから逆起電圧帰還モードに切替った直後の逆起電圧として、前記６０度期間の中間期間において生じる所定の相巻線の逆起電圧ゼロクロスを待つことを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項４４】
１巡目のロータ位置探索パルス印加ステップにおいてのみ最大４回のロータ位置探索パルス印加を行うことを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項４５】
１巡目のロータ位置探索パルス印加ステップにおいてのみ最大６回のロータ位置探索パルス印加を行うことを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項４６】
前記ロータ位置探索パルス印加ステップにおいて、特定の二相を順番に応答信号の検出相とすることを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項４７】
前記ロータ位置探索パルス印加ステップにおいて、特定の一相とそれ以外の特定されない一相を順番に応答信号の検出相とすることを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項４８】
前記ロータ位置探索パルス印加ステップにおいて、前記二相の応答信号の検出相のうちの第１検出相を選択した際には前記第１検出相以外の二相間に対して第１方向に沿って１回目のロータ位置探索パルスを印加し、
続いて、第２検出相を選択した際には前記第２検出相以外の二相間に対して第１方向に沿って２回目のロータ位置探索パルスを印加し、
更に、前記第２検出相を選択した際には前記第２検出相以外の二相間に対して前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って３回目のロータ位置探索パルスを印加し、
更に続けて、前記第１検出相を選択した際には前記第１検出相以外の二相間に対して前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って４回目のロータ位置探索パルスを印加し、
若しくは、前記第１検出相を選択して前記第１検出相以外の二相間に対して前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って３回目のロータ位置探索パルスを印加し、これに続けて前記第２検出相を選択して前記第２検出相以外の二相間に対して前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って４回目のロータ位置探索パルスを印加する
ことを特徴とする請求項４６又は４７に記載のモータ駆動方法。
【請求項４９】
前記ロータ位置探索パルス印加ステップにおいて、１回目のロータ位置探索パルスを印加する場合に選択した第１の検出相以外の第１組の二相と、２回目のロータ位置探索パルスを印加する場合に選択した第２の検出相以外の第２組の二相との間で互いに共通する相を、
前記１回目のロータ位置探索パルス印加時において電流ソースとした場合には、前記２回目のロータ位置探索パルス印加時においては電流シンクとし、
前記１回目のロータ位置探索パルス印加時において電流シンクとした場合には、前記２回目のロータ位置探索パルス印加時においては電流ソースとする
ことを特徴とする請求項４８に記載のモータ駆動方法。
【請求項５０】
前記ロータ位置探索パルス印加ステップでは、入力されるトルク指令によって前記ロータ位置探索パルス電流のピーク値を制御することを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項５１】
前記起動回転パルス印加ステップでは、入力されるトルク指令によって前記起動回転パルス電流のピーク値を制御することを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項５２】
前記ロータ位置探索ステップの結果として、起動回転パルスを印加する前記起動回転パルス印加ステップを次巡のロータ位置探索パルス印加ステップと兼用することを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動方法。
【請求項５３】
前記起動回転パルスは、電流ピーク値を所定値に制御する所定期間の連続的なＰＷＭ駆動パルスからなることを特徴とする請求項５２に記載のモータ駆動方法。
【請求項５４】
ロータと、
複数相の巻線と、
前記各巻線の両端の端子のうち一方の端子がスター結線された共通端子と、
前記巻線の前記共通端子ではない端子毎にそれぞれに接続された上側駆動トランジスタ及び下側駆動トランジスタと、
前記各巻線の前記共通端子ではない前記端子のうち２端子を選択して、対応する一対の上側駆動トランジスタ及び下側駆動トランジスタをオン状態にする転流制御手段と
前記選択した２端子間に探索パルスを印加するロータ位置探索パルス印加手段と、
前記各巻線の前記共通端子ではない前記端子のうち選択されなかった端子と前記共通端子との間に現れる前記探索パルス印加に対する応答信号に基づいてロータ位置を検出する比較手段と
を備えたことを特徴とするロータ位置センサレスの多相モータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ位置センサを必要とせずに安定で迅速な起動を行うことが可能な三相ブラシレスモータ駆動装置及び起動時のモータ駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータにおいては、ステータの適切な巻線を選択して電流を与えてロータに安定なトルクを与えるために、ステータに対するロータの電気角的な相対位置の情報が必要になる。ステータに対するロータの電気角的な相対位置を知るために多様なロータ位置センサが利用されている。その一方、信頼性やコスト増や耐環境性の面でロータ位置センサを要しないセンサレス駆動技術も開発されている。このようなセンサレス駆動技術においては、ロータが回転している際にステータ相巻線に発生する逆起電圧を読み出すことによってロータ位置を検出することが一般的でよく知られている。
【０００３】
しかし、ロータ停止時には逆起電圧が発生しないため、上記方法ではロータ位置を検出できない。そのため、ロータ停止時のロータ位置検出方法として、種々の方法が提案されている。例えば、ステータ相を順次選択してロータ位置探索パルスを印加した時に流れる電流が最高振幅を発生したステータ相からロータ位置を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、ステータ相を選択して順方向及び逆方向にロータ位置探索パルスを印加した際の応答信号の差の極性を順次検出した結果をもとにロータ位置を決める方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】日本国特許第２５４７７７８号
【特許文献２】特公平８−１３１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の方法においては、ロータ位置探索パルス印加時に流れるパルス電流のピーク値の取り込みにおける正確性の問題がある。さらに、図９に示すように、ロータ位置に依存してパルス電流ピーク値に現れる相毎の差異が僅少であるため、ステータやロータが元来有している相毎の電気磁気的特性のばらつきが小さいことが前提条件として必要となる。従って、相毎の特性管理が不十分な安価なモータには適用困難となる場合がある。また、高速特性を達成するために巻線のインダクタンスが低いモータの場合にはパルス電流それ自体が大きくなり、パルス電流ピーク値の差異を得るための電流値自体が過大となるという問題もある。また、特許文献２の方法では、ロータ位置探索パルス信号の印加極性の正逆間での応答信号の差異を求める必要があり、相毎の応答信号差異の極性組合せを参照するテーブルが必要である。このため、上記方法を実現するには演算処理能力を必要とし、モータだけで自律した制御性を求める場合や安価なモータ駆動システムの場合には適用が困難である。
【０００６】
本発明の目的は、低コストで、起動モードから逆起電圧帰還モードによる駆動に切り替わるまでの起動期間を短縮し、起動速度を向上させることができるモータ駆動装置及びモータ駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るロータ位置センサレスの多相モータ駆動装置は、ロータと、
複数相の巻線と、
前記各巻線の両端の端子のうち一方の端子がスター結線された共通端子と、
前記巻線の前記共通端子ではない端子毎にそれぞれに接続された上側駆動トランジスタ及び下側駆動トランジスタと、
前記各巻線の前記共通端子ではない前記端子のうち２端子を選択して、対応する一対の上側駆動トランジスタ及び下側駆動トランジスタをオン状態にする転流制御手段と
前記選択した２端子間に探索パルスを印加するロータ位置探索パルス印加手段と、
前記各巻線の前記共通端子ではない前記端子のうち選択されなかった端子と前記共通端子との間に現れる前記探索パルス印加に対する応答信号に基づいてロータ位置を検出する比較手段と
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記比較手段は、前記応答信号と所定の閾値とを比較してロータ位置を検出することができる。
【０００９】
さらに、前記閾値として正の閾値と負の閾値の少なくとも一方を与える手段をさらに備えてもよい。前記閾値の可変手段をさらに備えてもよい。
【００１０】
またさらに、前記比較手段を前記各巻線の端子に切り替えて使用するための端子線選択手段をさらに備えてもよい。
【００１１】
また、起動時の極低回転領域の起動モードにおける起動回転パルス電流のピーク値を制御する指令手段をさらに備えてもよい。起動モードにおけるロータ位置探索パルス電流のピーク値を制御する指令手段をさらに備えてもよい。
【００１２】
さらに、起動モードにおけるロータ位置探索パルス電流が所定値に達したことを知るための電流指令手段と、
前記電流指令を前記パルス電流値が越えたタイミングで転流制御比較器の出力を転流制御ブロックに伝達する伝達手段と
をさらに備えてもよい。
【００１３】
前記比較手段は、前記応答信号と正の閾値とを比較する第１比較手段と、前記応答信号と負の閾値とを比較する第２比較手段とを備えてもよい。前記比較手段は、前記起動モードと、前記ロータの回転によって発生する逆起電圧を検出して転流制御可能な逆起電圧帰還モードとの両方で兼用可能としてもよい。
【００１４】
また、前記ロータ位置探索パルス印加手段は、選択した第１組の２端子間に第１方向に沿って１回目の探索パルスを印加し、
前記１回目の探索パルスに対応する応答信号によってロータ位置を検出できない場合に、選択した第２組の２端子間に第１方向に沿って２回目の探索パルスを印加し、
前記２回目の探索パルスに対応する応答信号によってロータ位置を検出できない場合に、前記第１組の２端子間に前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って３回目の探索パルスを印加し、
前記３回目の探索パルスに対応する応答信号によってロータ位置を検出できない場合に、前記第２組の２端子間に前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って４回目の探索パルスを印加するものであってもよい。
【００１５】
また、上記の代わりに、前記２回目の探索パルスに対応する応答信号によってロータ位置を検出できない場合に、前記第２組の２端子間に前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って３回目の探索パルスを印加し、前記３回目の探索パルスに対応する応答信号によってロータ位置を検出できない場合に、前記第１組の２端子間に前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って４回目の探索パルスを印加するものであってもよい。
【００１６】
さらに、前記ロータ位置探索パルス印加手段は、１回目のロータ位置探索パルスを印加する場合に選択した第１組の二相と、２回目のロータ位置探索パルスを印加する場合に選択した第２組の二相との間で互いに共通する相を、
前記１回目のロータ位置探索パルス印加時において電流ソースとした場合には、前記２回目のロータ位置探索パルス印加時においては電流シンクとし、
前記１回目のロータ位置探索パルス印加時において電流シンクとした場合には、前記２回目のロータ位置探索パルス印加時においては電流ソースとしてもよい。
【００１７】
またさらに、ロータ位置探索パルス印加手段は、前記第１組の２端子及び前記第２組の２端子のうち、１つの相の２端子として必ず特定の相の組み合わせを選択してもよい。
【００１８】
さらに、本発明に係るディスク駆動システムは、前記モータ駆動装置と、
前記モータ駆動装置によって制御されて、ディスクを回転駆動させるモータと
を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るモータ駆動方法は、ロータと、
複数相の巻線と、
前記各巻線の両端の端子のうち一方の端子がスター結線された共通端子と、
前記巻線の前記共通端子ではない端子毎にそれぞれに接続された上側駆動トランジスタ及び下側駆動トランジスタと、
一対の前記上側駆動トランジスタ及び前記下側駆動トランジスタをオン状態にする転流制御手段と
を備えたロータ位置センサレスの多相モータ駆動装置のモータ駆動方法であって、
前記ロータの起動時において、前記各巻線の前記共通端子でない前記端子のうち２端子を選択し、前記選択した前記２端子間に対してロータ位置を探索するための探索パルスを印加する探索パルス印加ステップと、
前記探索パルス印加ステップにおいて、前記各巻線の前記共通端子ではない前記端子のうち選択されなかった端子と前記共通端子との間に現れる応答信号に基づいてロータ位置を検出するロータ位置検出ステップと、
検出した前記ロータ位置に基づいて起動回転パルスを印加する起動回転パルス印加ステップと
を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、前記ロータ位置検出ステップにおいて、前記ロータ位置を検出できない場合には、少なくとも前記探索パルス印加ステップを繰り返して行ってもよい。
【００２１】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、１回目の探索パルスで前記ロータ位置を検出できない場合には、
前記探索パルス印加ステップにおいて、１回目の探索パルス印加時に選択した２つの端子間に対して、前記１回目とは逆方向に電流を印加する２回目の探索パルスを印加するようにしてもよい。
【００２２】
さらに、前記ロータ位置検出ステップにおいて、前記２回目の探索パルスでも前記ロータ位置を検出できない場合には、
前記探索パルス印加ステップにおいて、前記１回目及び前記２回目の探索パルス印加時とは異なる２つの端子の組を選択し、前記選択した２つの端子間に３回目の探索パルスを印加するようにしてもよい。
【００２３】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、前記３回目の探索パルスでも前記ロータ位置を検出できない場合には、
前記探索パルス印加ステップにおいて、前記３回目の探索パルス印加時に選択した２つの端子間に対して、前記３回目とは逆方向に電流を印加する４回目の探索パルスを印加するようにしてもよい。
【００２４】
またさらに、前記ロータ位置検出ステップにおいて、前記４回目の探索パルスでも前記ロータ位置を検出できない場合には、
前記探索パルス印加ステップにおいて、前記１回目乃至前記４回目の探索パルス印加時とは異なる２つの端子の組を選択し、前記選択した２つの端子間に５回目の探索パルスを印加するようにしてもよい。
【００２５】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、前記５回目の探索パルスでも前記ロータ位置を検出できない場合には、
前記探索パルス印加ステップにおいて、前記５回目の探索パルス印加時に選択した２つの端子間に対して、前記５回目とは逆方向に電流を印加する６回目の探索パルスを印加するようにしてもよい。
【００２６】
また、前記ロータ位置検出ステップにおいて、前記ロータ位置を検出できた場合には、前記起動回転パルス印加ステップを行って前記各ステップを一巡させた後、２巡目の探索パルス印加ステップ、ロータ位置検出ステップ、起動回転パルス印加ステップを行うようにしてもよい。
【００２７】
さらに、Ｎ巡目（但し、Ｎは２以上の整数）の探索パルス印加ステップにおいて、Ｎ−１巡目でロータ位置を検出できた際の直前の探索パルス印加ステップの印加時に選択した２つの端子間に対して、前記Ｎ−１巡目でロータ位置を検出できた際の直前の探索パルスと同一の探索パルスを１回目の探索パルスとして印加するようにしてもよい。
【００２８】
前記２巡目の探索パルス印加ステップにおいて前記１回目の探索パルスを印加して、前記ロータ位置検出ステップにおいてロータ位置を検出できない場合に、
前記探索パルス印加ステップにおいて、前記１巡目のロータ位置検出ステップで検出されたロータ位置から前記ロータが電気角６０度回転した位置を検出可能な探索パルスを２回目の探索パルスとして印加するようにしてもよい。
【００２９】
またさらに、起動モードから逆起電圧帰還モードに切り替えるための所定の条件を満たさない場合に、起動モードにおいて生じた転流間のインターバルから見積もられる回転速度が所定値を越える場合には所定時間だけ全相通電オフ状態を保ち、少なくとも１相の逆起電圧ゼロクロス間インターバルから見積られるトルク指令プロファイル及び逆起電圧検出期間を設けて逆起電圧帰還モードに切り替えるようにしてもよい。
【００３０】
起動モードから逆起電圧帰還モードに切り替えるための所定の条件を満たさない場合に、探索パルスの電流ピークレベルを低減させるようにしてもよい。起動モードから逆起電圧帰還モードに切り替えるための所定の条件を満たさない場合に、探索パルス印加期間又は探索パルスＰＷＭ印加期間のいずれかを短縮するようにしてもよい。
【００３１】
また、前記ロータ位置検出ステップでは、前記探索パルスの応答信号を所定の閾値と比較することによってロータ位置を判定するようにしてもよい。前記ロータ位置検出ステップでは、前記閾値を設定してもよい。
【００３２】
前記ロータ位置検出ステップにおいて、ロータ位置を検出できない場合に、前記閾値を変更して、再度、前記ロータ位置探索パルス印加ステップから繰り返してもよい。なお、前記変更した閾値を記憶してもよい。
【００３３】
さらに、前記ロータ位置検出ステップにおいて、ロータ位置を検出できない場合に、ロータ位置がデッド点にあるものと判断して、前記デッド点からロータ位置を変化させるために所定の回数のキックパルスを印加するキックパルス印加ステップをさらに含み、
前記キックパルス印加ステップの後に、再度、ロータ位置探索パルス印加ステップから繰り返してもよい。
【００３４】
前記キックパルス印加ステップにおける前記所定の回数のキックパルスが互いに略９０度位相が異なる２種類の印加パルスからなるものとしてもよい。あるいは、前記所定の回数のキックパルスが互いに略６０度又は１２０度位相が異なる２種類もしくは３種類の印加パルスからなるものとしてもよい。
【００３５】
また、前記起動回転パルスは、電流ピーク値を所定値に制御する所定期間の連続的なＰＷＭパルスとしてもよい。
【００３６】
前記ロータ位置探索パルスは、電流ピーク値を所定値に制御する所定期間の連続的なＰＷＭパルスとしてもよい。
【００３７】
さらに、前記ロータ位置検出ステップでは、電流が増加中の応答信号と電流が減少中の応答信号との一方の応答信号又は双方の応答信号に基づいてロータ位置を判定するようにしてもよい。
【００３８】
前記起動モードにおいてロータが電気角６０度の正転を所定の回数行なったことを検知した場合に、前記起動モードから前記逆起電圧帰還モードに切り替えてもよい。あるいは、前記起動モードにおいてロータの電気角６０度正転のインターバルに基づく回転速度が所定値に達したことを検知した場合に、前記起動モードから前記逆起電圧帰還モードに切り替えてもよい。
【００３９】
またさらに、前記起動モードにおいてロータの所定回数の電気角６０度正転のインターバルを反映して、前記逆起電圧モードの最初の通電プロファイル制御を行ってもよい。
【００４０】
前記ロータ位置検出ステップでは、前記ロータ位置探索パルス電流が所定値に達した時点の応答信号の比較結果をロータ位置の判定に利用してもよい。
【００４１】
また、前記ロータ位置検出ステップでは、前記ロータ位置探索パルスに対する中性点電位を基準とした応答信号が所定の正の閾値より大である場合、又は、前記応答信号が所定の負の閾値より小である場合に、ロータ位置を判定するものであってもよい。
【００４２】
前記起動モードにおいて、次の電気角６０度期間へのロータの回転を確認することをもって起動モードから逆起電圧帰還モードに切替った直後の逆起電圧として、前記電気角６０度期間の中間期間において生じる所定の相巻線の逆起電圧ゼロクロスを待つこととしてもよい。
【００４３】
さらに、１巡目のロータ位置探索パルス印加ステップにおいてのみ最大４回のロータ位置探索パルス印加を行ってもよい。あるいは、１巡目のロータ位置探索パルス印加ステップにおいてのみ最大６回のロータ位置探索パルス印加を行ってもよい。
【００４４】
前記ロータ位置探索パルス印加ステップにおいて、特定の二相を順番に応答信号の検出相としてもよい。前記ロータ位置探索パルス印加ステップにおいて、特定の一相とそれ以外の特定されない一相を順番に応答信号の検出相としてもよい。
【００４５】
またさらに、前記ロータ位置探索パルス印加ステップにおいて、前記二相の応答信号の検出相のうちの第１検出相を選択した際には前記第１検出相以外の二相間に対して第１方向に沿って１回目のロータ位置探索パルスを印加し、
続いて、第２検出相を選択した際には前記第２検出相以外の二相間に対して第１方向に沿って２回目のロータ位置探索パルスを印加し、
更に、前記第２検出相を選択した際には前記第２検出相以外の二相間に対して前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って３回目のロータ位置探索パルスを印加し、
更に続けて、前記第１検出相を選択した際には前記第１検出相以外の二相間に対して前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って４回目のロータ位置探索パルスを印加することとしてもよい。
【００４６】
また、上記の代わりに、前記第１検出相を選択して前記第１検出相以外の二相間に対して前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って３回目のロータ位置探索パルスを印加し、これに続けて前記第２検出相を選択して前記第２検出相以外の二相間に対して前記第１方向とは逆方向の第２方向に沿って４回目のロータ位置探索パルスを印加するものであってもよい。
【００４７】
前記ロータ位置探索パルス印加ステップにおいて、１回目のロータ位置探索パルスを印加する場合に選択した第１の検出相以外の第１組の二相と、２回目のロータ位置探索パルスを印加する場合に選択した第２の検出相以外の第２組の二相との間で互いに共通する相を、
前記１回目のロータ位置探索パルス印加時において電流ソースとした場合には、前記２回目のロータ位置探索パルス印加時においては電流シンクとし、
前記１回目のロータ位置探索パルス印加時において電流シンクとした場合には、前記２回目のロータ位置探索パルス印加時においては電流ソースとする
こととしてもよい。
【００４８】
また、前記ロータ位置探索パルス印加ステップでは、入力されるトルク指令によって前記ロータ位置探索パルス電流のピーク値を制御することとしてもよい。
【００４９】
前記起動回転パルス印加ステップでは、入力されるトルク指令によって前記起動回転パルス電流のピーク値を制御してもよい。
【００５０】
さらに、前記ロータ位置探索ステップの結果として、起動回転パルスを印加する前記起動回転パルス印加ステップを次巡のロータ位置探索パルス印加ステップと兼用してもよい。
【００５１】
前記起動回転パルスは、電流ピーク値を所定値に制御する所定期間の連続的なＰＷＭ駆動パルスとしてもよい。
【発明の効果】
【００５２】
本発明に係るモータ駆動装置及びモータ駆動方法によれば、印加されるロータ位置探索パルスに対する応答信号を所定の閾値と比較し、ロータ位置を判定する。この場合、ロータ位置を直ちに判定できる場合が一定の割合で存在する。従って、ロータ位置の判定ができた場合には、好適な通電相にロータを起動するための起動回転パルスの通電を直ちに行うことができる。即ち本発明では、所定の相選択を一通り行った後にロータ位置の判定を行うというステップを必ずしも経ることなく、起動のためのトルク信号印加を行うことができる。従って、起動モードから逆起電圧帰還モードによる駆動に切り替わるまでの起動期間を短縮し、起動速度を向上させることができる。また、ロータ位置探索パルスが所定の範囲内にある応答信号をモニタするので、応答信号の品質が良好で正確なロータ位置の判定を行うことができる。また、上記制御は低コストで実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置及びモータ駆動方法について添付図面を参照して説明する。なお、図面において、実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００５４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ駆動装置の回路構成を示すブロック図である。図１において、このモータ駆動装置は、高電位側電源線１、低電位側電源線２、Ｕ相高電位側駆動トランジスタ３、Ｖ相高電位側駆動トランジスタ４、Ｗ相高電位側駆動トランジスタ５、Ｕ相低電位側駆動トランジスタ６、Ｖ相低電位側駆動トランジスタ７、Ｗ相低電位側駆動トランジスタ８、モータ９、Ｕ相モータ巻線１０、Ｖ相モータ巻線１１、Ｗ相モータ巻線１２、Ｕ相端子線１３、Ｖ相端子線１４、Ｗ相端子線１５、中性点端子線１６、相比較制御ブロック１７、電流検出抵抗１８、電流検出増幅器１９、プリドライバ２０、外部指令信号２１、成分トルク生成ブロック２２、トルク比較ブロック２３、ＰＷＭオンパルス発生ブロック２４、ＰＷＭラッチブロック２５、転流制御ブロック２６、ロータ位置探索パルス指令発生器３１、起動パルス指令発生器３２を備える。また、相比較制御ブロック１７の中には、端子線選択ブロック２７、第一転流制御比較器２８、第二転流制御比較器２９、比較器閾値設定器３０を備える。
【００５５】
このモータ駆動装置は、モータ９の起動時を含めた極低回転領域においては、起動モードとして動作し、ロータ回転によって発生する逆起電圧を安定に検出して転流制御できる領域では本分野において広く知られている逆起電圧帰還モードで動作する。転流制御ブロック２６と相比較制御ブロック１７の機能を概略的に説明すると、両者は連携して動作する。このことを前提に図１のモータ駆動装置の動作を以下に説明する。
【００５６】
まず、逆起電圧帰還モードのトルク制御について説明する。本モードではロータ位置探索パルス指令発生器３１及び起動パルス指令発生器３２は用いられない。与えられたトルク指令信号２１を受けて、成分トルク生成ブロック２２は、転流制御ブロック２６からのタイミングと駆動トランジスタ３〜８のオン状態の組合せに応じた複数の成分トルク指令信号を生成する。ＰＷＭオンパルス発生ブロック２４は、転流制御ブロック２６で選択された相へのＰＷＭオンタイミングを与える。トルク比較ブロック２３は、転流制御ブロック２６から、オン状態にある相情報を受けることにより、複数の成分トルク指令信号から選択して増幅器１９の出力と比較するか、増幅器１９の出力と各成分トルク指令信号との複数の比較結果のいずれかを選択するか、のいずれかを行って、電流検出増幅器１９の出力が比較対象の成分トルク指令信号より大になったときにＰＷＭオフパルスを発生する。上記のＰＷＭオンパルスとＰＷＭオフパルスがラッチブロック２５に入力されることにより、転流制御ブロック２６が選択した相のパルス幅が制御されることになる。なお、上記方法の詳細は、特許文献（特開２００３−１７４７８９公報）に示されているものであり、３相巻線総てに電流が存在するときも電流制御を可能にするものである。なお、１２０度通電を行う場合には、成分トルク生成ブロック２２は必要なく、並列して複数本の信号が伝達されることを示す為に図１中で用いられている白抜き矢印は１本の信号の伝達を表わすために細い矢印表記が相応しいことになる。
【００５７】
次に、逆起電圧帰還モードの通電相制御について説明する。既に述べたようにこの方法は本分野で広く知られている方法である。転流制御ブロック２６は、三相巻線の各巻線について各々の逆起電圧の極性が変化すると予測される期間に於いて当該巻線の電流をゼロにするように通電制御を行う。電流がゼロである巻線では電流の時間変化成分も短時間後にゼロになり、当該巻線の両端子間、すなわちＵ相端子線１３と中性点端子線１６との間またはＶ相端子線１４と中性点端子線１６との間、またはＷ相端子線１５と中性点端子（共通端子）線１６との間には当該巻線と回転するロータ磁束との相互作用による逆起電圧が現れるので、この逆起電圧の極性変化のタイミング（ゼロクロスタイミング）を検出してロータ位置を正確に認識することができる。この逆起電圧帰還モードでは、比較器閾値設定器３０は、第一転流制御比較器２８及び第二転流制御比較器２９の双方または片方の差動入力信号の比較に際して若干のオフセットを設定する。このオフセットは、差動入力信号間の電位差が所定値に達したか否かによって比較器２８、２９の出力を変化させるものである。言い換えれば、このオフセットは、比較器の差動入力信号に対する閾値として作用するものであって、ゼロクロスタイミングのチャタリングによる影響を防止するものである。転流制御ブロック２６によって、電流及びその時間変化がゼロの巻線電位差のゼロクロスタイミングが端子線選択ブロック２７を介して選択され第一転流制御比較器２８及び第二転流制御比較器２９を介して転流制御ブロック２６に帰還されることによって正確な転流タイミングの制御が継続的に維持される。なお、上記チャタリング防止する目的ではオフセット（閾値）を設けなくともラッチ回路を転流制御ブロック２６内部に設けることでも可能であり、この場合は第二転流制御比較器２９及び比較器閾値設定器３０を要しない。また、各相巻線毎に第一転流制御比較器２８と第一転流制御比較器２９の一方または両方を予め用意すれば端子線選択ブロック２７を要しない。端子線選択ブロック２７を設けることによって、起動モードと逆起電圧帰還モードの両方で比較器を兼用することが可能となる。
【００５８】
さらに、起動モードについて説明する。ロータが起動直後で極低回転領域にある場合には起動モードとして動作する。起動モードでは、探索パルス印加ステップと、ロータ位置探索ステップと、ロータ位置が判明したロータに起動回転トルクを与えるために好適なステータ相にトルク電流パルスを印加する起動回転トルク付与ステップ、とを交互に繰り返すことで起動加速を行う。起動モードでは、転流制御ブロック２６が三相巻線のＵ相端子、Ｖ相端子及びＷ相端子のうちの２端子を選択して両端子間にロータ位置探索パルスを印加する。ロータ位置探索パルス印加に対する応答信号の説明を以下に図２を用いて行う。なお、図２の横軸において表記されている電気角表示は、Ｕ相端子からＶ相端子に定常電流を流したときにロータがロックされる位置を１５０度として示したものであり、以後の説明における図３、図５及び図７の電気角表記についても同様である。
【００５９】
図２は、あらかじめ得られたロータ位置の電気角と、Ｕ相巻線とＶ相巻線との間に探索パルスを印加した場合の応答電圧との関係を示す図である。図２のロータ位置の電気角と応答電圧との関係を示す曲線４１は、次のようにして得られる。
（ａ）まず、ロータ位置の電気角を所定間隔ごとに変化させて、所定間隔ごとの各電気角の位置にロータをセットする。
（ｂ）次いで、転流制御ブロック２６によって選択的に図１における駆動トランジスタ３及び駆動トランジスタ７をオンすることによって、ロータ位置探索パルス電流を、高電位側電源線１、駆動トランジスタ３、Ｕ相巻線１０、中性点端子（共通端子）、Ｖ相巻線１１、駆動トランジスタ７、電流検出抵抗１８、低電位側電源線２、の経路で流す。
（ｃ）電流ゼロのＷ相巻線のＷ相端子線１５と中性点端子線１６との間に生じる応答電圧を測定し、設定したロータ位置の電気角に対応する応答電圧として得る。
（ｄ）さらに、上記（ａ）でロータ位置の電気角を所定間隔ごとに変化させて、（ｂ）及び（ｃ）の手順を繰り返し、ロータ位置の電気角に対応する応答電圧の変化を図２の曲線４１として得ることができる。なお、図２では、ロータ位置の電気角に対する応答電圧の変化を連続した曲線４１として表しているが、実際には上述のように、あらかじめ設定した電気角ごとに得られる応答電圧の点をつなげて得られる。
なお、図２の点線４２については後述する。
【００６０】
次に、図２のロータ位置の電気角に対する応答電圧の関係を示す曲線４１を用いて、測定した応答電圧からロータ位置を検出する方法について説明する。図２に示すように、ロータ位置の電気角に対する応答電圧の関係を示す曲線４１は、電気角１２０度付近（領域４６）と、電気角１８０度付近（領域４５）でその絶対値が大きくなるが、それ以外の領域ではほとんど検出されない。このことから、測定された応答電圧から、ロータ位置が電気角１２０度付近、又は、電気角１８０度付近である場合には特定することができることがわかる。しかし、応答電圧に対してロータ位置の電気角が必ずしも一対一には対応しないので、所定の絶対値以上の応答電圧についてのみロータ位置を特定できるようにする必要がある。そこで、あらかじめ正の閾値４３と、負の閾値４４を設定しておくことにより、応答電圧が正の閾値４３以上となる場合（Ｈレベル信号）に、電気角１８０度付近と判定し、応答電圧が負の閾値４４以下となる場合（Ｌレベル信号）に、電気角１２０度付近と判定することができる。
【００６１】
また、図２のロータ位置の電気角と応答電圧との関係を示す曲線４２は、次のようにして得られる。
（ａ）まず、ロータ位置の電気角を所定間隔ごとに変化させて、所定間隔ごとの各電気角の位置にロータをセットする。
（ｂ）次いで、転流制御ブロック２６によって駆動トランジスタ４及び駆動トランジスタ６をオンすることによって、ロータ位置探索パルス電流を、高電位側電源線１、駆動トランジスタ４、Ｖ相巻線１１、中性点端子、Ｕ相巻線１０、駆動トランジスタ６、電流検出抵抗１８、低電位側電源線２、の経路で流す。
（ｃ）電流ゼロのＷ相巻線のＷ相端子線１５と中性点端子線１６との間に生じる応答電圧を測定し、設定したロータ位置の電気角に対応する応答電圧として得る。
の特性を曲線４２として示す。
（ｄ）さらに、上記（ａ）でロータ位置の電気角を所定間隔ごとに変化させて、（ｂ）及び（ｃ）の手順を繰り返し、ロータ位置の電気角に対応する応答電圧の変化を図２の曲線４２として得ることができる。なお、図２では、ロータ位置の電気角に対する応答電圧の変化を連続した曲線４２として表しているが、実際には上述のように、あらかじめ設定した電気角ごとに得られる応答電圧の点をつなげて得られる。
【００６２】
次に、図２のロータ位置の電気角に対する応答電圧の関係を示す曲線４２を用いて、測定した応答電圧からロータ位置を検出する方法について説明する。図２に示すように、ロータ位置の電気角に対する応答電圧の関係を示す曲線４２は、電気角０度付近（領域４８）と、電気角３００度付近（領域４７）でその絶対値が大きくなるが、それ以外の領域ではほとんど検出されない。このことから、測定された応答電圧から、ロータ位置が電気角０度付近、又は、電気角３００度付近である場合には特定することができることがわかる。この場合も上記の曲線４１と同様に、所定の絶対値以上の応答電圧についてのみロータ位置を特定できるようにする必要がある。ここでは、上記の曲線４１と同じ正の閾値４３と、負の閾値４４を設定している。これにより、応答電圧が正の閾値４３以上となる場合（Ｈレベル信号）に、電気角３００度付近と判定し、応答電圧が負の閾値４４以下となる場合（Ｌレベル信号）に、電気角０度付近と判定することができる。
【００６３】
図７は、３相の巻線のうち、２相を選択してロータ位置探索パルスを印加、選択しなかった１相と中性点端子との間の応答電圧によって検出できるロータ位置の領域を示す図である。具体的には、Ｕ相巻線とＶ相巻線との間にロータ位置探索パルスを印加する場合（図２）に検出できるロータ位置を上段の領域７１〜７４として示している。また、Ｖ相巻線とＷ相巻線との間にロータ位置探索パルスを印加する場合に検出できるロータ位置を中段の領域７５〜７８として示している。さらに、Ｗ相巻線とＵ相巻線との間にロータ位置探索パルスを印加する場合に検出できるロータ位置を下段の領域７９〜８２として示している。図７の７１〜８２の領域は、それぞれ略６０度の電気角領域を示しているので、それぞれを電気角６０度期間と呼ぶ。
【００６４】
図１４は、本発明の実施の形態１に係るモータ駆動方法におけるロータ位置探索ステップのフローチャートである。
以下に、測定した応答電圧からロータ位置を検出する具体的な手順を図１４のフローチャートを用いて説明する。
（ａ）まず、転流制御ブロック２６によって駆動トランジスタ３及び駆動トランジスタ７をオンすることによって、ロータ位置探索パルス電流を、Ｕ相巻線１０から中性点端子を介してＶ相巻線１１へ通電する（Ｓ０１）。
（ｂ）次に、比較器閾値設定器３０は、所定の正の閾値４３を第一転流制御比較器２８に与え、所定の負の閾値４４を第二転流制御比較器２９に与える。このとき端子線選択ブロック２７は、転流制御ブロック２６によってＷ相端子線１５と中性点端子線１６を比較器２８及び比較器２９の非反転入力端子と反転入力端子とに入力する。
（ｃ）このとき、比較器２８の出力を正の閾値４３と比較し、正の閾値４３以上であるか否か判断する（Ｓ０２）。出力が正の閾値４３以上である場合、すなわちＨレベル信号を出力した場合には、ロータ位置が図２の領域４５で示す電気角１８０度付近にあることが分る（Ｓ０３）。
（ｄ）また、比較器２９の出力を負の閾値４４と比較し、負の閾値４４以下であるか否か判断する（Ｓ０４）。出力が負の閾値４４以下である場合、すなわちＬレベル信号を出力した場合には、ロータ位置が図２の領域４６で示す電気角１２０度付近にあることが分る（Ｓ０５）。
（ｅ）比較器２８及び２９の出力が上記のＨレベル信号又はＬレベル信号でない場合には、ロータは他の角度位置にあるものと推定される。
（ｆ）ここで、電気角１８０度の位置にあるロータに対しては駆動トランジスタ４及び８をオンすることで良好な起動回転トルクを与えることができ、電気角１２０度の位置にあるロータに対しては駆動トランジスタ３及び８をオンすることで良好な起動回転トルクを与えることができる。
【００６５】
上記の要領で他の２端子の組合せを選択し、ロータ位置探索パルスを印加して、他の角度にある場合のロータ位置を検出することができる。そこで、Ｖ相巻線１１からＵ相巻線１０へ通電する場合を説明する。
（ａ）まず、転流制御ブロック２６によって駆動トランジスタ４及び駆動トランジスタ６をオンすることによって、ロータ位置探索パルス電流を、Ｖ相巻線１１から中性点端子を介してＵ相巻線１０へ通電する（Ｓ０６）。
（ｂ）次に、比較器閾値設定器３０は、所定の正の閾値４３を第一転流制御比較器２８に与え、所定の負の閾値４４を第二転流制御比較器２９に与える。この場合、端子線選択ブロック２７は、転流制御ブロック２６によってＷ相端子線１５と中性点端子線１６を比較器２８及び比較器２９の非反転入力端子と反転入力端子とに入力する。
（ｃ）このとき、比較器２８の出力を正の閾値４３と比較し、正の閾値４３以上であるか否か判断する（Ｓ０７）。出力が正の閾値４３以上である場合、すなわちＨレベル信号を出力した場合には、ロータ位置が図２の領域４７で示す電気角３００度付近にあることが分る（Ｓ０８）。
（ｄ）また、比較器２９の出力を負の閾値４４と比較し、負の閾値以下であるか否か判断する（Ｓ０９）。出力が負の閾値４４以下である場合、すなわちＬレベル信号を出力した場合には、ロータ位置が図２の領域４８で示す電気角０度付近にあることが分る（Ｓ１０）。
（ｅ）比較器２８及び比較器２９の出力が上記のＨレベル信号又はＬレベル信号でない場合には、ロータが他の角度位置にあるものと推定される。この場合には、Ｕ相端子とＶ相端子の組合せ以外の別の２端子の組を選んで、選択した２端子に対するロータ位置探索パルスを印加する。
（ｆ）なお、ステップＳ０８で、電気角３００度の位置にあると判定されたロータに対しては、駆動トランジスタ５及び６をオンすることで良好な起動回転トルクを与えることができる。また、ステップＳ１０で、電気角０度の位置にあると判定されたロータに対しては駆動トランジスタ５及び７をオンすることで良好な起動回転トルクを与えることができる。
【００６６】
次に、Ｖ相巻線１１からとＷ相巻線１２へ通電する場合について説明する。
（ａ）まず、転流制御ブロック２６によって駆動トランジスタ４と駆動トランジスタ８をオンした場合は、ロータ位置探索パルス電流を、Ｖ相巻線１１から中性点端子を介してＷ相巻線１２に通電する（Ｓ１１）。
（ｂ）次に、端子線選択ブロック２７を制御してＵ相端子線１３及び中性点端子線１６を比較器２８と比較器２９の非反転入力端子及び反転入力端子に入力する。
（ｃ）比較器２８の出力を正の閾値４３と比較し、正の閾値４３以上であるか否か判断する（Ｓ１２）。出力が正の閾値４３以上である場合、すなわちＨレベル信号を出力した場合には、ロータ位置は３００度付近と判定される（Ｓ１３）。
（ｄ）また、比較器２９の出力を負の閾値４４と比較し、負の閾値以下であるか否か判断する（Ｓ１４）。出力が負の閾値４４以下である場合、すなわちＬレベル信号を出力した場合には、ロータ位置は２４０度付近と判定される（Ｓ１５）。
（ｅ）比較器２８及び比較器２９の出力が上記のＨレベル信号又はＬレベル信号でない場合には、ロータが他の角度位置にあるものと推定される。この場合には、転流制御ブロック２６によって高電位側駆動トランジスタと低電位側駆動トランジスタとの他の組合せをオンして、他の２端子の組み合わせを選択し、探索パルス印加ステップ及びロータ位置探索ステップを継続することになる。
【００６７】
次に、Ｗ相巻線１２からとＶ相巻線１１へ通電する場合について説明する。
（ａ）まず、転流制御ブロック２６によって駆動トランジスタ５と駆動トランジスタ７をオンした場合は、ロータ位置探索パルス電流を、Ｗ相巻線１２から中性点端子を介してＶ相巻線１１に通電する（Ｓ１６）。
（ｂ）次に、端子線選択ブロック２７を制御してＵ相端子線１３及び中性点端子線１６を比較器２８と比較器２９の非反転入力端子及び反転入力端子に入力する。
（ｃ）比較器２８の出力を正の閾値４３と比較し、正の閾値４３以上であるか否か判断する（Ｓ１７）。出力が正の閾値４３以上である場合、すなわちＨレベル信号を出力した場合には、ロータ位置は６０度付近と判定される（Ｓ１８）。
（ｄ）また、比較器２９の出力を負の閾値４４と比較し、負の閾値以下であるか否か判断する（Ｓ１９）。出力が負の閾値４４以下である場合、すなわちＬレベル信号を出力した場合には、ロータ位置は１２０度付近と判定される（Ｓ２０）。
（ｅ）比較器２８及び２９の出力が上記のＨレベル信号又はＬレベル信号でない場合は、ロータが他の角度位置にあるものと推定される。この場合には、転流制御ブロック２６によって高電位側駆動トランジスタと低電位側駆動トランジスタとの他の組合せをオンしてロータ位置探索を継続することになる。
【００６８】
次に、Ｗ相巻線１２からとＵ相巻線１０へ通電する場合について説明する。
（ａ）まず、転流制御ブロック２６によって駆動トランジスタ５と駆動トランジスタ６をオンした場合は、ロータ位置探索パルス電流を、Ｗ相巻線１２から中性点端子を介してＵ相巻線１０に通電する（Ｓ２１）。
（ｂ）次に、端子線選択ブロック２７を制御してＶ相端子線１４及び中性点端子線１６を比較器２８と比較器２９の非反転入力端子及び反転入力端子に入力する。
（ｃ）比較器２８の出力を正の閾値４３と比較し、正の閾値４３以上であるか否か判断する（Ｓ２２）。出力が正の閾値４３以上である場合、すなわちＨレベル信号を出力した場合には、ロータ位置は６０度付近と判定される（Ｓ２３）。
（ｄ）また、比較器２９の出力を負の閾値４４と比較し、負の閾値以下であるか否か判断する（Ｓ２４）。出力が負の閾値４４以下である場合、すなわちＬレベル信号を出力した場合には、ロータ位置は０度付近と判定される（Ｓ２５）。
（ｅ）比較器２８及び比較器２９の出力が上記のＨレベル信号又はＬレベル信号でない場合には、ロータが他の角度位置にあるものと推定される。この場合には、転流制御ブロック２６によって高電位側駆動トランジスタと低電位側駆動トランジスタとの他の組合せをオンしてロータ位置探索を継続することになる。
【００６９】
次に、Ｕ相巻線１０からとＷ相巻線１２へ通電する場合について説明する。
（ａ）まず、転流制御ブロック２６によって駆動トランジスタ３と駆動トランジスタ８をオンした場合は、ロータ位置探索パルス電流を、Ｕ相巻線１０から中性点端子を介してＷ相巻線１２に通電する（Ｓ２６）。
（ｂ）次に、端子線選択ブロック２７を制御してＶ相端子線１４及び中性点端子線１６を比較器２８と比較器２９の非反転入力端子及び反転入力端子に入力する。
（ｃ）比較器２８の出力を正の閾値４３と比較し、正の閾値４３以上であるか否か判断する（Ｓ２７）。出力が正の閾値４３以上である場合、すなわちＨレベル信号を出力した場合には、ロータ位置は１８０度付近と判定される（Ｓ２８）。
（ｄ）また、比較器２９の出力を負の閾値４４と比較し、負の閾値以下であるか否か判断する（Ｓ２９）。出力が負の閾値４４以下である場合、すなわちＬレベル信号を出力した場合には、ロータ位置は２４０度付近と判定される（Ｓ３０）。
（ｅ）比較器２８及び比較器２９の出力が上記のＨレベル信号又はＬレベル信号でない場合には、ロータが他の角度位置にあるものと推定される。この場合には、転流制御ブロック２６が高電位側駆動トランジスタと低電位側駆動トランジスタとの他の組合せをオンしてロータ位置探索を継続することになる。
【００７０】
以上、印加極性も含めて６種類のロータ位置探索パルスを印加して、ロータ位置を検出する場合について説明したが、基本的にこの６種類のロータ位置探索パルス印加時の応答信号レベルからロータ位置判定を十分な精度で行うことができる。なお、図１４における第一相、第二相及び第三相は、上記の例に限られず、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の三相から適当に重複することなく選べばよい。図１４に示したロータ位置探索ステップは６回のロータ位置探索ステップを含むが、ロータ位置が判定され次第、直ちに終了としている。また、図１４のフローを２回目以降のロータ位置探索ステップとして利用してもよいが、以後に述べる効率化の観点から１回目のロータ位置探索パルス印加ステップにのみ用いるのがより効率的である。
【００７１】
更にまた、図１５のフローチャートに示すように、冗長性を排するならば４種類のロータ位置探索パルス印加時の応答信号レベルからロータ位置判定を行うことができる。図１５は、本発明の実施の形態１に係るモータ駆動方法におけるロータ位置探索ステップの別例のフローチャートである。この図１５のフローチャートの各ステップＳ３１〜Ｓ５０は、図１４のフローチャートのステップＳ０１〜Ｓ２０と実質的に対応するので説明を省略する。図１５における第一相、第二相及び第三相はＵ相、Ｖ相及びＷ相の三相から適当に重複することなく選べばよい。図１５に示したロータ位置探索ステップは４回のロータ位置探索ステップを含むが、ロータ位置が判定され次第、直ちに終了としている。図１５のフローを２回目以降のロータ位置探索ステップに利用してもよいが、以後に述べる効率化の観点から１回目のロータ位置探索ステップのみとして用いるのがより効率的である。図１５のフローを終了した後は図１６のフローが開始される。なお、図１６における終了のステップ以後は、広く知られている逆起電圧モードでの動作に移る。
【００７２】
図１６は、１回目の起動回転パルス印加ステップから逆起電圧帰還モードへの切替条件を満たすまでのフローチャートである。図１４のフローを終了した後、図１６のフローが開始される。
（ａ）まず、前回のロータ位置探索ステップによるロータ位置の判定結果に基づく相に起動回転パルスを印加する（Ｓ５１）。
（ｂ）次に、前回のロータ位置を判定できた場合に印加したロータ位置探索パルスと同じ条件の探索パルスを印加する（Ｓ５２）。
（ｃ）探索パルス電流を印加していない相の巻線端子の応答信号が所定閾値の外（すなわち、Ｈレベル信号でもＬレベル信号でもない状態０である）か否か判断する（Ｓ５３）。応答信号が前回と同じである場合（ＮＯ：状態Ｐ又は状態Ｎ）、ロータが前回判定の電気角６０度期間に存在と判定される（Ｓ５４）。その後、ステップＳ５１に戻る。
（ｃ）一方、ステップＳ５３において、応答信号が状態０の場合（ＹＥＳ）には、ロータが次の電気角６０度期間に回転したと判定され（Ｓ５５）、逆起電圧帰還モード切替条件を満たしたか否か判断する（Ｓ５６）。逆起電圧帰還モード切替条件を満たしている場合には、終了し、その後は、広く知られている逆起電圧帰還モードでの動作に移る。一方、切替条件を満たしていない場合には、ステップＳ５１に戻る。
【００７３】
既に、ロータ位置が電気角０度、１２０度、１８０度及び３００度にある場合の起動回転パルスの通電相については述べた。ロータ位置の電気角が６０度付近と判明した場合は、駆動トランジスタ３と駆動トランジスタ７をオンすることで、良好な起動回転トルクを与えることができる。一方、ロータ位置の電気角が２４０度付近と判明した場合は、駆動トランジスタ４と駆動トランジスタ６をオンすることで、良好な起動回転トルクを与えることができる。本方法では、最初のロータ位置探索パルスに対する応答結果が比較器２８の出力がＨレベル信号であるか、比較器２９の出力がＬレベル信号であれば、他の巻線へのロータ位置探索パルス印加の応答を待たなくとも直ちにロータ位置が分る。そこで、ロータ起動トルクに寄与しない余分な探索パルス印加を省略して所定の起動パルスを与えることができ、トータル的に迅速な起動加速を行うことができる。
【００７４】
図３は、ロータ位置探索パルスと起動回転パルスの印加の様子を模式的に示すタイミングチャートの一例である。図３において横軸は時間軸であり、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、各々Ｕ相巻線電流、Ｖ相巻線電流及びＷ相巻線電流をその縦軸に示し、（ｄ）は、比較器２８または比較器２９の出力結果を示しており、（ｅ）は、ロータ位置判定結果を示す。図３の（ｄ）における符号Ｐは、比較器２８の出力がＨレベル信号である状態を示し、Ｎは、比較器２９の出力がＬレベル信号である状態を示し、０は、比較器２８の出力がＨレベル信号でなく、且つ、比較器２９の出力がＬレベル信号でないことを示す。また、図３の（ｅ）において、各数値２４０、３００、０及び６０は、ロータ位置の判定結果がそれぞれ電気角２４０度前後、３００度前後、０度前後及び６０度前後、であることを各々示す。
【００７５】
図３には、一回目のロータ位置探索に要したロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ１として、３回のパルス印加を要した例を示している。このロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ１では、１回目にＵ相巻線１０からＶ相巻線１１へロータ位置探索パルスを通電し、２回目にＶ相巻線１１からＵ相巻線１０へ通電し、３回目にＶ相巻線１１からＷ相巻線１２へ通電している。１回目、２回目のロータ位置探索パルスの通電ではロータ位置探索に失敗したが、３回目のロータ位置探索パルス通電によって、第二転流制御比較器２９の出力がＬレベル信号（状態Ｎ）となり、ロータ位置が２４０度にあると判定される。このときのロータ位置探索パルス条件を保存すると共に、ロータに好適なトルクを印加するために駆動トランジスタ４及び６をオンにして、起動回転パルス印加ステップＳＰ１において起動回転パルスを与える。
【００７６】
図３の二回目のロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ２では、前回保存した探索パルス条件と同じ探索パルスを印加する。起動時は一般的に回転速度が低いために次の電気角６０度期間へのロータの回転を生じる頻度はロータ位置探索回数に比べて十分に低い。そこで、ロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ２では、直ちに再び第二転流制御比較器２９の出力としてＬレベル信号（状態Ｎ）を得ることができ、直前のロータ位置と同じ電気角２４０度であると判定される。このときの探索パルス条件を保存すると共にロータに好適なトルクを印加するために駆動トランジスタ４及び６をオンにして、起動回転パルス印加ステップＳＰ２において起動回転パルスを与える。
【００７７】
図３の三回目及び四回目のロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ３及びＤＳ４についても、そのロータ位置判定結果に基づいて、駆動トランジスタ４及び６をオンにして、三回目及び四回目の起動回転パルスステップＳＰ３及びＳＰ４に示す起動回転パルスを与える。
【００７８】
図３の五回目のロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ５では、２回のロータ位置探索パルスを印加している。まず、１回目のロータ位置探索パルス印加では、前回保存した探索パルス条件としてロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ４と同様のロータ位置探索パルスを印加するが、このときは第二転流制御比較器２９の出力としてＬレベル信号を得られない。従って、２回目のロータ位置探索パルスとして、直前に検出されたロータ位置の電気角２４０度から６０度だけロータが回転した位置３００度にあることを探索できるように、駆動トランジスタ４及び６をオンにする。この場合、Ｖ相巻線１１からＵ相巻線１０へ通電する。このとき第一転流制御比較器２８の出力がＨレベル信号（状態Ｐ）となり、ロータ位置が３００度にあると判定される。このときの探索パルス条件を保存すると共に、ロータに好適なトルクを印加するために駆動トランジスタ５及び６をオンにして起動回転パルス印加ステップＳＰ５において起動回転パルスを与える。
【００７９】
図３の六回目及び七回目のロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ６及びＤＳ７も、ロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ５の２回目のロータ位置探索パルスと同様の探索パルスを印加し、ロータ位置として同じ電気角３００度にあると判定される。そこで、六回目及び七回目の起動回転パルス印加ステップＳＰ６及びＳＰ７においても起動回転パルス印加ステップＳＰ５と同様の起動回転パルスを印加する。
【００８０】
図３の八回目のロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ８も、結果的に２回のロータ位置探索パルスからなる。まず、１回目のロータ位置探索パルス印加では、前回保存した探索パルス条件としてロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ７と同様な探索パルスを印加するが、このときは第一転流制御比較器２８の出力としてＨレベル信号を得られない。従って、２回目のロータ位置探索パルスとして、直前に検出されたロータ位置の電気角３００度から６０度だけロータが回転した位置３６０度、即ち０度にあることを探索できるように、駆動トランジスタ５及び６をオンにする。この場合、Ｗ相巻線１２からＵ相巻線１０へ通電する。このとき第二転流制御比較器２９の出力がＬレベル信号（状態Ｎ）となりロータ位置が０度にあると判定され、このときの探索パルス条件を保存すると共に、ロータに好適なトルクを印加するために駆動トランジスタ５及び７をオンにして起動回転パルス印加ステップＳＰ８において起動回転パルスを与える。
【００８１】
図３の九回目のロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ９もロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ８の２回目のロータ位置探索パルスと同様の探索パルスを印加し、ロータ位置として同じ電気角３００度にあると判定される。そこで、九回目の起動回転パルス印加ステップＳＰ９においても起動回転パルス印加ステップＳＰ８と同様の起動回転パルスを印加する。
【００８２】
図３の十回目のロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ１０では、結果的に２回のロータ位置探索パルスを印加している。まず、１回目のロータ位置探索パルス印加では、前回保存した探索パルス条件としてロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ９と同様のロータ位置探索パルスを印加するが、このときは第二転流制御比較器２９の出力としてＬレベル信号を得られない。従って、２回目のロータ位置探索パルスとして、直前に検出されたロータ位置の電気角０度から６０度だけロータが回転した位置６０度付近にあることを探索できるように駆動トランジスタ５及び７をオンにする。この場合、Ｗ相巻線１２からＶ相巻線１１へ通電する。このとき第一転流制御比較器２８の出力がＨレベル信号（状態Ｐ）となり、ロータ位置が６０度付近にあると判定される。
【００８３】
ここで、最初のロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ１からロータの一回目の電気角６０度正転を確認した五回目のロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ５、及び二回目の電気角６０度正転を確認した八回目のロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ８を経て、十回目のロータ位置探索パルス印加ステップＤＳ１０にて三回目の電気角６０度正転を確認することになる。三回の電気角６０度正転をもって回転起動が成功したものと判定すれば、以後は通常の加速トルクを印加するものとし、ロータ位置の検出方法として逆起電圧を利用することができる。ＡＰ１の電流波形に示すように駆動トランジスタ３及び７をオンにして電流をＰＷＭ制御して駆動することができる。以後はロータが回転しているので前述したように広く知られている逆起電圧によるロータ位置検出によってモータ駆動を行うことができる。
【００８４】
なお、上述の場合では、三回のロータの電気角６０度正転をもって回転起動が成功したものと判定したが、三回以外の回数の電気角６０度正転をもってロータの回転起動が成功したと判定してもよい。また、起動回転パルス電流についての電気角６０度の正転のインターバルから得られる回転速度が所定値に達していることをもって回転起動が成功したものと判定してもよい。
【００８５】
また、起動モードから逆起電圧帰還モードに変化した直後の加速トルク印加において、そのプロファイル形成及び逆起電圧のゼロクロスを検出するための電流ゼロ期間を、起動モードでの電気角６０度毎のモータ正転周期から予め逆起電圧のゼロクロスが予測されるタイミングで設ける。図３においては、ＡＰ１の後のゼロクロスを検出することになる。ロータ位置として電気角６０度の領域が判定されたことを受けて、例えば、電気角６０度の領域の中心タイミングで生じるべきＷ相巻線の逆起電圧の正から負へのゼロクロスの検出を行う。ゼロクロス検出期間の開始時にまだ上記所定のゼロクロスが生じていなければそのゼロクロスの発生を待ち、その発生をもってロータの電気角６０度正転を検出する。言い換えれば、Ｗ相巻線の逆起電圧の正から負へのゼロクロスを待つ場合に逆起電圧検出期間開始時にＷ相巻線の逆起電圧がまだ正であれば所定のゼロクロスが生じるまでゼロクロス検出期間を継続し、所定のゼロクロスが生じた時点をもって文字通りゼロクロスが生じたとするものである。逆起電圧ゼロクロス検出期間の開始時に既に所定のゼロクロスが生じていることが逆起電圧信号の極性から判明している場合は逆起電圧ゼロクロス検出期間の開始タイミングをもってゼロクロスタイミングとする。つまり、例えばＷ相巻線の逆起電圧の正から負へのゼロクロスを待つ場合に検出期間開始時にＷ相巻線の逆起電圧が既に負になっていれば、直ちにゼロクロスが生じたとする。
【００８６】
図４を用いて逆起電圧のゼロクロス検出について詳述する。図４の（ａ）は、逆起電圧ゼロクロスを検出するタイミングの説明図であり、図４（ｂ）及び（ｃ）は、逆起電圧帰還モードに変化した直後のロータ位置がタイミング６９及びタイミング７０にある場合の電流プロファイルを各々示す。図の横軸は、ロータ位置もしくは時間軸を示す。この図４の（ａ）は、図２に示した６種類の電気角６０度期間のうちいずれかの一つを期間６１として示す。図４の（ａ）には、上記電気角６０度期間６１の中心角度位置６２、初期位置６３及び最終位置６４をそれぞれ示す。また、図４の（ａ）には、逆起電圧ゼロクロス検出期間の進相成分６５ａ及び６５ｂを示すと共に、逆起電圧ゼロクロス検出期間が、逆起電圧ゼロクロスが来るまで延長される区間６６ａ及び６６ｂを示す。さらに、逆起電圧ゼロクロス検出期間の開始タイミング６７ａ、６７ｂ及び終了タイミング６８ａ、６８ｂを示す。
【００８７】
また、センサレス駆動では、逆起電圧を検出するための所定のゼロ電流区間を各相毎に形成する必要がある。上記ゼロ電流区間内における所定の期間を上記ゼロクロス検出期間として、前回電気角６０度相当期間と認識された期間を考慮して予測される次の逆起電圧ゼロクロスタイミングよりも図５に期間６５ａまたは期間６５ｂで示す期間だけ早いタイミング６７ａまたは６７ｂにてゼロクロス検出期間を開始する。これによって予測していた周期が長い場合、すなわち予測していた回転速度が低めだった場合には、少しずつ位相が進められて予測値が徐々に修正されていく。また、予測していた周期が短い場合、すなわち予測していた回転速度が高めだった場合には、上述したように所定の相において所定の逆起電圧ゼロクロスが生じるのを待ちつづけるので、結果的に位相が遅れて正しい逆起電圧ゼロクロスがタイミング６８ａまたは６８ｂにて検出されて予測タイミングが修正される。
【００８８】
通常は、逆起電圧帰還モードに切り替わる直前の起動モードにおける電気角６０度正転期間中の起動回転パルスの回数は十分多く、逆起電圧帰還モードに変化した直後のロータ位置は当該電気角６０度期間中の初期段階、例えばタイミング６９にある。このときに、通電電流プロファイルは、図４（ｂ）のようになる。直前のロータ位置情報を受けて、Ｕ相電流８３ａが比較的急峻に立ち上がり、Ｖ相電流８４ａが比較的急峻に立ち下がり、Ｗ相電流８５ａは比較的緩い傾斜で立ち上がる。その後、Ｕ相電流８３ａは比較的緩い傾斜で立下り始める。ここでのＵ相電流８３ａとＷ相電流８５aなどの緩い変化率はモータ振動及び騒音低減に効果的なスロープ状電流を構成するためのものである。やがてＵ相電流８３ａはゼロとなり、Ｕ相電流８３ａがゼロに整定するまでの短期間のゼロ電流区間を経てすぐに、Ｕ相に現れる逆起電圧の正から負へのゼロクロスを検出するためのゼロクロス検出期間が始まる。その後、タイミング６２で前記ゼロクロスを検出した結果、Ｕ相電流は更に負方向に比較的緩い傾斜で立下り始める。以上のように逆起電圧帰還モードに変化した後に生じる逆起電圧のゼロクロスは当該電気角６０度期間の中間タイミング６２で発生する逆起電圧ゼロクロスを検出することが可能であり、電気角約３０度期間後のタイミング６２の近くでゼロクロス検出期間を設定してよいことになる。この場合にゼロクロス検出期間が、ゼロクロスが検出されるまで継続されて正しくゼロクロスタイミングが検出される。
【００８９】
また、直前の起動モードでの電気角６０度正転期間中の起動回転パルスの回数が少なく、逆起電圧帰還モードに変化した直後のロータ位置は当該電気角６０度期間中の終盤、例えばタイミング７０にあるとする。このときに、通電電流プロファイルは図４（ｃ）のようになる。直前のロータ位置情報を受けて、Ｕ相電流８３ｂが比較的急峻に立ち上がり、Ｖ相電流８４ｂが比較的急峻に立ち下がり、Ｗ相電流８５ｂは比較的緩い傾斜で立ち上がる。その後、Ｕ相電流８３ｂは比較的緩い傾斜で立下り始める。ここでのＵ相電流８３ｂとＷ相電流８５ｂなどの緩い変化率はモータ振動及び騒音低減に効果的なスロープ状電流を構成するためのものである。やがて、Ｕ相電流８３ｂはゼロとなり、Ｕ相電流８３ｂがゼロに整定するまでの短期間のゼロ電流区間を経てすぐに、Ｕ相に現れる逆起電圧の正から負へのゼロクロスを検出するためのゼロクロス検出期間が始まる。この場合はタイミング６２で既に逆起電圧ゼロクロスが生じた後であり、一見したところ次に来る電気角６０度期間の中間タイミングのゼロクロスを検出した方がよいと思われるが、逆に、起動モードでの電気角６０度正転期間中の起動回転パルスの回数が十分多い場合にはゼロクロス検出期間が電気角９０度相当期間継続することになりトルクが低下するという問題が生じる。従って逆起電圧帰還モードに切り替わった直後のロータ位置がタイミング７０にあるような場合においても、当該電気角６０度期間の逆起電圧ゼロクロスを待つ方が好ましい。このとき、タイミング６２で既に逆起電圧ゼロクロスが生じた後であるため、更に電気角１８０度相当期間後までは極性が一定であり、その極性から逆起電圧ゼロクロス検出開始タイミング６７ｂで既に逆起電圧ゼロクロスが生じたと判断できて直ちにゼロクロス検出したものと見なし、次の電気角６０度のプロファイルを形成する。なお、この場合の方がトルク低下を生じない。既に説明したように、予測周期情報を期間６５ｂずつ短縮することによって、やがては正確なゼロクロスタイミングの検出ができるようになる。
【００９０】
なお、ここで相比較制御ブロック１７について説明する。相比較制御ブロック１７の具体例としては、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す回路構成等が考えられる。図７における領域７１〜７８のロータ位置探索パルスが印加できれば、領域７９〜８２のロータ位置探索パルスはなくてもよい。従って、常に探索パルス印加電流が流れるＶ相端子を応答信号検出端子として利用しないので、図１２（ａ）では、Ｕ相端子及びＷ相端子が端子線選択ブロック２７を介して比較器２８及び比較器２９に接続され、ロータ位置を判定可能としている。また、逆起電圧帰還モードでは、比較器２８及び比較器２９の閾値はゼロに戻されるか、または絶対値を小さくされ、各々がＵ相端子及びＷ相端子に接続される一方で、逆起電圧帰還モードでのみ使用される比較器９９がＶ相端子に接続される。上記３つの比較器の出力は転流制御ブロック２６に伝達される。
【００９１】
また、図１２（ｂ）は、端子線選択ブロック２７を使用しないで、各相が２つずつ専用のロータ位置探索パルス印加に対する応答信号を入力する比較器２８Ｕ、２８Ｖ、２８Ｗ、２９Ｕ、２９Ｖ及び２９Ｗをもつものである。逆起電圧帰還モードにおいては上記比較器の閾値はその絶対値を低減または除去されて逆起電圧比較用の比較器として使用される。
【００９２】
更に、図１２（ｃ）は、１組の比較器２８及び比較器２９のみが端子線選択ブロック２７を介してロータ位置探索パルスに対する応答信号を前記探索パルスが印加されていない巻線端子から読み出すものである。逆起電圧帰還モードにおいては上記比較器の閾値はその絶対値を低減または除去されて逆起電圧比較用の比較器として使用される。このとき逆起電圧のゼロクロスはその出現が予測されるタイミングで端子線選択ブロック２７を介して所定の巻線端子から検出される。
【００９３】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るモータ駆動方法は、ロータ位置探索パルスの電流が所定値にある時の誘導作用による応答信号値を利用することを特徴とする。図５は、ロータ位置探索パルスの電流レベルが互いに異なる２つの場合について、Ｕ相巻線端子からＶ相巻線端子にロータ位置探索パルスを印加した時の電流ゼロであるＷ相巻線のＷ相端子線１５と中性点端子線１６との間に生じる応答信号のロータ位置に対する特性を示す図である。図５では、ロータ位置探索パルス電流が高い場合における応答信号の特性を曲線５１として示しており、応答信号特性５１の主ピーク５２、主ボトム５３、サブピーク５４及びサブボトム５５を示す。また、ロータ位置探索パルス電流が比較的低い場合における応答信号の特性を曲線５６として示しており、応答信号特性５６の主ピーク５７、主ボトム５８、サブピーク５９及びサブボトム６０を示す。この結果から、ロータ位置探索パルス電流を高めに設定した場合のサブピーク５４及びサブボトム５５の方がロータ位置探索パルス電流を低めに設定した場合のサブピーク５９及びサブボトム６０よりも小さいので、正の閾値４３及び負の閾値レベル４４の絶対値の下限マージンを大きく確保できる。従って上記のロータ位置検出において所定のロータ位置探索パルス電流値をよく制御することによって電流ゼロの巻線両端に現れる応答電圧信号形状のサブピーク及びサブボトムの大きさが減少し、ロータ位置をより正しく判定できる。つまり基本的には、ロータ位置探索パルスの与え方としては、選択した高電位側駆動トランジスタと低電位側駆動トランジスタとのオンによって巻線端子間に所定電圧を所定時間幅だけ印加するものであるが、図５を用いた上記の議論の結果に基づいて本実施形態では以下のように行う。
【００９４】
図１におけるロータ位置探索パルス指令発生器３１は、上記応答信号の読み取りタイミングを決めるためにロータ位置探索パルスの閾値電流値を設定するものである。起動モードにおける転流制御ブロック２６がロータ位置探索パルス印加のために選択した駆動トランジスタをＰＷＭオンパルス発生ブロック２４からのパルスによってＰＷＭオンさせる。この様子を、図６を用いて説明する。図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、各々、ロータ位置探索電流、比較器２９の出力信号及び転流制御ブロック内格納信号を示す。印加によって流れ始めるロータ位置探索パルス電流は、図６（ａ）に示すように電流検出抵抗１８でモニタされ、これが増幅器１９を介した信号がロータ位置探索パルス指令発生器３１にて設定された値とトルク比較ブロック２３において比較されて、ロータ位置探索パルス電流値が所定値Ｉｔｈに達したならばこの瞬間８６のタイミングでの比較器２８及び比較器２９の出力結果を転流制御ブロック２６が取り込んだ後にロータ位置探索パルス電流はＰＷＭオフされる。仮にロータ位置が０度の位置にあるとする。このとき図６（ｂ）に示すようにロータ位置探索パルス電流の増加に伴って比較器２８の出力は、図５に示すようなサブピーク５９を誤検出してチャタリングを生じることが考えられる。電流レベルに依存してチャタリングを生じ得る期間８７と８８に示す出力が安定した期間が存在する。比較器の出力が安定な電流領域に相当する期間８８に含まれるタイミング８６で比較器出力を転流制御ブロック２６が格納することにより誤ったロータ位置判定を防止することができる。
【００９５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係るモータ駆動方法では、ロータ位置探索パルスを印加する際に、どの相の巻線からどの相の巻線に通電するか、どの２つの相の巻線の組合せを優先的に選択していくかについて所定の順番としていることを特徴とする。ロータ位置探索パルスを印加する際に、どの相の巻線からどの相の巻線に通電するかは、高電位側駆動トランジスタと低電位側駆動トランジスタと選択することによって決定される。図７は、三相巻線のうち、二相の直列巻線を選択してロータ位置探索パルスを印加した場合に、ロータ位置を検出できる電気角の角度位置を示す図である。
（ｉ）Ｕ相巻線からＶ相巻線にロータ位置探索パルス電流を通電した場合に検出できるロータ位置を領域７１及び７２として示す。
（ｉｉ）また、Ｖ相巻線からＵ相巻線にロータ位置探索パルス電流を通電した場合に検出できるロータ位置を領域７３及び７４として示す。
（ｉｉｉ）Ｖ相巻線からＷ相巻線にロータ位置探索パルス電流を通電した場合に検出できるロータ位置を領域７５及び７６として示す。
（ｉｖ）Ｗ相巻線からＶ相巻線にロータ位置探索パルス電流を通電した場合に検出できるロータ位置を領域７７及び７８として示す。
（ｖ）Ｗ相巻線からＵ相巻線にロータ位置探索パルス電流を通電した場合に検出できるロータ位置を領域７９及び８０として示す。
（ｖｉ）Ｕ相巻線からＷ相巻線にロータ位置探索パルス電流を通電した場合に検出できるロータ位置を領域８１及び８２として示す。
【００９６】
図７から分るように、これらの全パターンの探索パルス印加を行う必要はない。領域７１〜７４、領域７５〜７８または領域７９〜８２の何れにおいても４つの検出可能なロータ位置は、互いに位置の重複が少ないので効率的である。従って、これら３種の組合せの一つを選択して、一巡目のロータ位置探索ステップにおける１回目の探索パルス及び１回目の探索パルスでロータ位置判定できなかった場合の２回目の探索パルス印加に利用することが好適である。２回目の探索パルスでもロータ位置の判定ができなければ、別の組合せの探索パルスを３回目の探索パルス及び３回目の探索パルスでロータ位置が判定できなかった場合の４回目の探索パルス印加に利用すればよい。但し既述したように、二巡目以降のロータ位置探索ステップにおいては１回目の探索パルスは、一巡目の最後にロータ位置探索ステップにおいてロータ位置を判定できた探索パルスに等しいものを用い、これが外れた場合の２回目の探索パルスにはロータが電気角６０度正転した場合のロータ位置判定できる探索パルスを用いる。
【００９７】
また、図７において、ロータ位置探索パルス電流の印加を、Ｕ相巻線からＶ相巻線へ行うことで検出可能なロータ位置の領域７１及び７２と、Ｖ相巻線からＷ相巻線へ行うことで検出可能なロータ位置の領域７５及び７６と、Ｗ相巻線からＵ相巻線へ行うことで検出可能なロータ位置の領域７９及び８０とは、互いに検出可能なロータ位置の重複が少ない。従って、これらのうち２種類の探索パルス電流の印加を１回ずつ合計２回順次行ってもこの時点でのロータ位置把握率は上述のように一対の端子間に正方向及び逆方向にロータ位置探索パルス電流印加をする場合に比べて同程度であるといえる。続いて、ロータ位置検出のための３回目の探索パルス電流印加は、前記２種類のうち一方の電流印加相間に逆方向に電流パルス印加を行い、４回目の電流印加は前記２種類のうち他方の電流印加相間に逆方向に電流パルス印加を行えば、総てのロータ位置を把握することができる。即ち、図１５のフローチャートに示すように、例としては、ロータ位置探索パルス電流の印加を、まず、Ｕ相巻線からＶ相巻線へ行い、次に、Ｖ相巻線からＷ相巻線へ行い、さらに、Ｖ相巻線からＵ相巻線へ行い、そして、Ｗ相巻線からＶ相巻線へ行えば、ロータ位置を早期に把握できる。また、この手順を一部変えて、ロータ位置探索パルス電流の印加を、Ｕ相巻線からＶ相巻線へ行い、Ｖ相巻線からＷ相巻線へ行い、Ｗ相巻線からＶ相巻線へ行い、Ｖ相巻線からＵ相巻線へ行ってもロータ位置を把握できる。この場合Ｖ相は、１回目のロータ位置探索パルス電流印加ではソースであり、２回目のロータ位置探索パルス電流印加ではシンクとなっている。もし２回目の探索パルス電流印加においてもＶ相がソースであれば、１回目の電流印加と２回目の電流印加でのロータ位置検出可能な電気角の領域が、図７の領域７１、７２、７７、７８となり、重複が大きくロータ位置の早期検出率が低下する。
【００９８】
同様に、ロータ位置探索パルス電流の印加を、Ｖ相巻線からＵ相巻線へ行うことで検出可能なロータ位置の領域７３及び７４と、Ｗ相巻線からＶ相巻線へ行うことで検出可能なロータ位置の領域７７及び７８と、Ｗ相巻線からＵ相巻線へ行うことで検出可能なロータ位置の領域８１及び８２とは互いに検出できるロータ位置の重複が少ない。従って、これらのうち２種類の探索パルス電流の印加を１回ずつ合計２回順次行ってもこの時点でのロータ位置把握率は、上述のように一対の端子間に正方向及び逆方向にロータ位置探索パルス電流印加をする場合に比べて遜色がないといえる。続いて、ロータ位置検出のための３回目の探索パルス電流印加は、前記２種類のうち一方の電流印加相間に逆方向に電流パルス印加を行い、４回目の探索パルス電流印加は前記２種類のうち他方の電流印加相間に逆方向に電流パルス印加を行えば、総てのロータ位置を把握することができる。
【００９９】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係るモータ駆動方法は、起動回転パルスの印加方法について特徴づけられている。ロータ位置判定の結果から通電すべき相に対して起動回転パルスが印加される。起動回転パルスの与え方について図８を用いて説明する。上記までの説明ではロータ位置探索パルス及び起動回転パルスを図８（ａ）に示すように、それぞれ１つのパルス９１及び９２からなるとした。しかし、特に起動回転パルスを与える期間が長くなり過大な電流上昇を伴う場合があり、信頼性上問題を生じる場合がある。そこで、このモータ駆動方法では、図８（ｂ）のパルス９４に示すようにＰＷＭ駆動をすることを特徴とする。このようなＰＷＭパルスによれば、起動パルス指令発生器３２からのトルク指令値に基づいて電流ピーク値に達すればＰＷＭオフし、所定時間経過後に再度ＰＷＭオンすることによりほぼ一定の電流レベルを保つことができて信頼性を維持することができる。ロータ位置探索パルスについても、図８（ａ）のパルス９３に示すように電流値をＰＷＭ制御することも可能であり、ロータ位置の誤検出防止に効果がある。
【０１００】
なお、これまでは探索パルス電流の大きさが増大傾向にある場合の応答信号を基本に議論してきたが、探索パルス電流の大きさが減少傾向にある場合にもロータ位置検出は可能であることを説明する。図１３は、ロータ位置の電気角に対する探索パルスの応答信号の特性を示す図である。図の横軸は、ロータ位置の電気角であり、縦軸は応答信号である。図１３は、図２の場合と同様に、Ｕ相巻線からＶ相巻線にロータ位置探索パルス電流を通電した場合であって、そのパルス電流が増加傾向にあるときに電流印加されていないＷ相の巻線に現れる応答信号４１を示すとともに、Ｕ相巻線からＶ相巻線にロータ位置探索パルス電流を通電した場合であって、そのパルス電流が減少傾向にあるときに電流印加されていないＷ相の巻線に現れる応答信号４１＊とを示す。応答信号は、インダクタンスと電流変化の積として検出されるので、ロータが同じ位置にあるときに現れる応答信号４１＊と応答信号４１とは逆極性になる。すなわち応答信号４１＊及び応答信号４１の閾値設定については、一方の正の閾値設定は他方に対しては負の閾値設定とすればよい。従って、例えば、図８（ｂ）のパルス９３ではＰＷＭオン後にＰＷＭオフされた期間には極性が逆の応答信号を検出することができる。即ち、図８（ｂ）をロータ位置が２４０度にあるときにロータ位置探索パルスをＶ相端子からＷ相端子方向に流した場合とすればこのときＵ相巻線１０の応答信号としては、期間９５では比較器２９の出力がＬレベル信号になることを既述したが、期間９６では比較器２８の出力がＨレベル信号になるのでこれを利用してもよい。
【０１０１】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係るモータ駆動方法は、ロータ位置探索ステップにおける応答信号と比較するための閾値の設定について特徴付けられる。応答信号と比較するための適正な閾値レベル域は、モータによって変動するため、モータ毎に閾値を適正な値に調整する必要がある。閾値が高すぎれば、例えば図２に示される検出可能なロータ位置の領域４５〜４８の各々の角度範囲が狭まるので判定不能なロータ位置の範囲（判定デッドポイント）を生じてしまい、その一方、閾値が低すぎれば、サブピーク若しくはサブボトムを主ピーク若しくは主ボトムとして誤判定する可能性がある。そこで、実施の形態５に係るモータ駆動方法では、初期閾値の絶対値を大きめに設定しておく。図１４に示す６種類のロータ位置探索パルスの印加を行っても、比較器２８及び比較器２９の出力がＨレベル信号でもＬレベル信号でもない場合、すなわちロータ位置を判定できない場合には、閾値を自己調整する。例えば、閾値の絶対値を所定値低減した後に、再度ロータ位置探索ステップに戻す。このようにデッドポイントの存在を認識した結果としてデッドポイントを解消できる。自己調整した閾値レベルは更新する。内部に不揮発メモリを持っている場合には、適正化された閾値を内部に保持して、以後は迅速にロータ位置探索を可能にすることが出来る。この閾値レベル更新のステップは、図１４の経路９７及び図１５の経路９８の途中に挿入することができる。
【０１０２】
図１８は、閾値の自己調整を含む上記のモータ駆動方法のフローチャートである。この図１８は、図１４〜図１７に示したロータ位置探索ステップを一般化するとともに、ロータ位置探索パルスへの応答信号に対する上記の閾値の絶対値レベルの低減ステップを加えている。更に、前記閾値の可変の結果にも拘わらずロータ位置検出精度が向上しない場合に同期運転で起動する同期起動モードへの遷移ステップや、モータ回転に伴う逆起電圧を検出して得たロータ位置情報に基づく逆起電圧帰還モードでの運転への切替ステップを追加している。
【０１０３】
（ａ）回転速度は所定値以上か否かを判断する（Ｓ７１）。回転速度が所定値以上でない場合には、回転速度がゼロまたは極低速であって起動モードであると判断され、次のステップＳ７２に移行する。一方、回転速度が所定値以上の場合には、逆起電圧帰還モードで駆動できると判断して、ステップＳ７９に移行する。なお、図１６及び図１７では、単に「逆起電圧帰還モード切替条件」としていたが、ここでは、より具体的な回転速度を切替条件としている。
（ｂ）次に、印加するロータ位置探索パルスのパターン数Ｐを初期化する。具体的には、Ｐに０を代入する（Ｐ＝０）（Ｓ７２）。
（ｃ）続いて、印加するロータ位置探索パルスのパターン数Ｐをインクリメントする。具体的には、Ｐ自身に１を加えた値をＰに代入する（Ｐ＝Ｐ＋１）（Ｓ７３）。
（ｄ）Ｐ番目のパターンの探索パルスを印加する（Ｓ７４）。
（ｅ）検出相出力はロータ位置を特定できるレベルか否か判断する（Ｓ７５）。出力がＨレベル信号又はＬレベル信号である場合には、ロータ位置を判定でき、判定されたロータ位置に該当する起動回転パルスを印加する（Ｓ８１）。回転速度が所定値に達するまではロータ位置探索パルス印加ステップと起動パルス印加とが繰り返される（起動モード）。その後、ステップＳ７１に戻る。
（ｆ）全パターンのパルス印加を実施したか否か判断する（Ｐ＝Ｐ０？）（Ｓ７６）。ここでＰ０は全パターンの数である。なお、図１４の場合はＰ０＝６であり、図１５の場合はＰ０＝４に相当する。
（ｇ）比較器閾値の絶対値は下限値に達したか否か判断する（Ｓ７７）。閾値の絶対値が下限値に達した場合には、これ以上閾値の絶対値を低減できないので、所定の回転速度の回転磁界をステータに発生させてモータ起動を行う同期起動モードで起動を行う（Ｓ８２）。この同期起動モードでは起動速度が遅くなるがロータ位置が不明であっても確実な起動を実現できる。その後、ステップＳ７１に戻る。一方、下限値に達していない場合には、ステップＳ７８に移行する。
（ｈ）閾値の絶対値を所定値だけ低減する（Ｓ７８）。比較器閾値の絶対値を所定値だけ低減させたにも拘わらず一通りのパターン印加を経てもなおロータ位置判定されなければ、再度、所定値ずつ比較器閾値の絶対値が下げられていく。この比較器閾値の絶対値の低減ステップはロータ位置判定されなければ、Ｓ７７で比較器閾値の絶対値が下限値に達したと判定されるまでは、繰り返される。その後、ステップＳ７１に戻る。
（ｉ）ステップＳ７１において回転速度が所定値に達したと判定されれば、比較器閾値の絶対値を逆起電圧帰還モードに適した所定値に設定する（Ｓ７９）。次いで、逆起電圧帰還モードでの運転を行う（Ｓ８０）。その後、ステップＳ７１に戻る。
以上により、閾値を自己調整しながらロータ位置の判定のデッドポイントを解消してモータ駆動できる。
【０１０４】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係るモータ駆動方法は、所定のロータ位置判定を行ってもロータ位置判定できない場合に、キックパルスを印加してロータを変位させる点で特徴を有する。上記のロータ位置の判定におけるデッドポイントは、全電気角からみれば稀であるため、このモータ駆動方法では、所定のロータ位置判定を行ってもロータ位置判定できない場合に所定のキックパルスを印加してロータを現状の位置から若干変位させている。これによって、ロータがデッドポイントから脱するので、その後、ロータ位置を判定することができる。この場合のキックパルスとしては、所定値以上のトルクが印加される少なくとも１つのパルスを含む複数のパルスを一組によって構成する。例えば、互いに９０度位相が異なる２種類のパルスを印加すれば、最大トルクを１としたときに少なくとも０．７１のトルクを印加できる。あるいは、互いに６０度または１２０度位相が異なる３種類のパルスを印加すれば、最大トルクを１としたときに少なくとも０．８７のトルクを印加できる。別例として、互いに６０度または１２０度位相が異なる２種類のパルスを印加すれば、最大トルクを１としたときに少なくとも０．５０のトルクを印加できる。上記のうち、互いに６０度または１２０度位相が異なるパルスの組合せは、図１の３つの相巻線端子のうち任意に選んだ２つの端子間に電流パルスを印加する組合せによって用意できる。また、９０度位相が異なるパルスは、一回目は３つの相巻線端子のうち任意に選んだ２つの端子間に電流パルスを印加するとともに、二回目は前記２端子を束ねたものと、残る１端子との間に電流パルスを印加すれば用意できる。このキックパルス印加ステップは、図１４の経路９７又は図１５の経路９８の途中に挿入すればよい。
【０１０５】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係るモータ駆動方法は、回転速度を見積もることによって起動モードから逆起電圧帰還モードへの切り替えを行うことを特徴とする。上述の実施の形態では、起動モードでは通常はロータの電気角６０度の正転が順次進む場合について説明した。これはモータ負荷が通常の大きさで、これに適正化された起動回転トルクを与える場合に満足される。このような通常の大きさの負荷に加えて、もっと軽い負荷にも対応させる場合には同様の起動回転パルスではロータ回転速度が高くなり、一気に１２０度や１８０度のロータ正転が生じたりして電気角６０度のロータ正転確認条件を満足せずスムーズな加速が行われないことがある。この場合には、電気角６０度毎のロータ正転間の周期を測定しておいて、これから見積もられる回転速度が所定値以上であることを検知すれば、ロータ回転速度が速いことがわかる。この場合には、所定時間の全相通電オフ状態を作り、少なくとも１相のゼロクロス間隔または複数相のゼロクロス間隔を計測することにより正確な回転速度を見積ることができる。見積もられた回転速度を元にトルク指令プロファイル及び逆起電圧検出期間を設けて、以後は逆起電圧帰還モードとする。これによって、通常負荷時だけでなく軽負荷時も安定なモータの起動及び加速駆動を行うことができる。
【０１０６】
また、上記と同様に負荷が軽い場合などにおいて、起動モードでスムーズな加速が行われない場合には、探索パルスも回転トルクを与えている場合もあるので、その電流値及び継続時間若しくはパルス幅を絞れば軽負荷時の探索パルスに起動回転トルクを生じさせないようにすることができる。また１２０度や１８０度のロータ正転が生じることを防いで、電気角６０度のロータ正転確認条件を満たせるように起動回転パルスの電流値及び継続時間若しくはパルス幅を絞ることも有効である。これらは実施の形態４で説明したように起動回転パルスの電流値を制御することによって実現できる。
【０１０７】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８に係るモータ駆動方法は、起動回転パルス印加ステップがロータ位置探索パルス印加ステップを兼ねていることを特徴とする。図１０は、図３におけるロータ位置探索パルス印加ステップを合理化した模式的に示すタイミングチャートの一例である。図１０において横軸は時間軸であり、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、各々Ｕ相巻線電流、Ｖ相巻線電流及びＷ相巻線電流をその縦軸に示し、（ｄ）は、比較器２８または比較器２９の出力結果を示しており、（ｅ）は、ロータ位置判定結果を示す。実施の形態８に係るモータ駆動方法では、１回目の起動回転パルス印加ステップＳＤ１において、Ｖ相端子からＵ相端子方向への起動回転パルス電流印加が２回目のロータ位置探索パルス印加ステップを兼ねている。起動回転パルス印加ステップＳＤ１〜ＳＤ３においてはＷ相からの応答信号の大きさは小さく、ロータ位置は電気角６０度に対応した位置、１２０度に対応した位置、１８０度に対応した位置及び２４０度に対応した位置の何れかに在ると考えられるが、ロータは回転せず以前と同じ電気角２４０度の位置であると判断される。このロータ位置の判定方法は、検出できる電気角度の精度は粗いものの、１回の起動回転パルス印加によってロータが所定の電気角度ずつ正転するという条件に従って正しく行なうことができる。
【０１０８】
４回目の起動回転パルス印加ステップＳＤ４において、Ｗ相からの応答信号は、正の閾値以上となり、ロータは３００度位置に電気角６０度正転したと判定され、５回目の起動回転パルス印加ステップＳＤ５としてＷ相端子からＵ相端子に電流を流す。起動回転パルス印加ステップＳＤ５，ＳＤ６ではロータ位置は電気角１２０度に対応した位置、１８０度に対応した位置、２４０度に対応した位置及び３００度に対応した位置の何れかに在ると考えられるが、起動回転パルス印加ステップＳＤ１〜ＳＤ３における判断と同じ要領で電気角６０度の正転が無かったとされてロータは電気角３００度の位置にあると判定される。
【０１０９】
７回目の起動回転パルス印加ステップＳＤ７でＶ相からの応答信号は負の閾値以下となりロータは電気角０度に対応した位置に電気角６０度正転したと判定される。次に、８回目の起動回転パルス印加ステップＳＤ８でＷ相端子からＶ相端子方向に電流印加される。図１０では最終的に起動回転パルス印加ステップＳＤ９によって３回目の電気角６０度正転が確認されて以後は逆起電圧帰還モードに切り替わるとして例示した。
【０１１０】
図１７は、このモータ駆動方法のフローチャートである。
（ａ）まず、前回のロータ位置探索ステップによるロータ位置の判定結果に基づく相に起動回転パルスを印加する（Ｓ６１）。なお、この起動回転パルス印加ステップがロータ位置探索パルス印加ステップを兼用するので、図１６における探索パルス印加のステップが省略される。
（ｂ）起動回転パルス電流を印加していない相の巻線端子の応答信号が所定閾値の外（すなわち、Ｈレベル信号でもＬレベル信号でもない状態０）か否か判断する（Ｓ６２）。応答信号が前回と同じである場合（ＮＯ：状態Ｐ又は状態Ｎ）、ロータが前回判定の電気角６０度期間に存在と判定される（Ｓ６３）。その後、ステップＳ６１に戻る。
（ｃ）一方、ステップＳ６２において、応答信号が状態０の場合（ＹＥＳ）には、ロータが次の電気角６０度期間に正転したと判定され（Ｓ６４）、逆起電圧帰還モード切替条件を満たしたか否か判断する（Ｓ６５）。逆起電圧帰還モード切替条件を満たしている場合には、終了し、その後は、広く知られている逆起電圧帰還モードでの動作に移る。一方、切替条件を満たしていない場合には、ステップＳ６１に戻る。
この実施の形態８に係るモータ駆動方法によれば、トルクに寄与しないロータ位置探索パルスの代わりに起動回転パルスを利用するので起動時の加速度を高めることができる。
【０１１１】
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９に係るモータ駆動方法は、起動回転パルス印加ステップにおいて、ピーク電流値を制御されたＰＷＭ駆動パルスを印加することを特徴とする。図１１は、実施の形態９に係るモータ駆動方法における起動回転パルス印加ステップを示すタイミングチャートの一例である。この図１１は、図１０と同様に図３におけるロータ位置探索パルス印加ステップを合理化したものである。図１１において横軸は時間軸であり、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、各々Ｕ相巻線電流、Ｖ相巻線電流及びＷ相巻線電流をその縦軸に示し、（ｄ）は、比較器２８または比較器２９の出力結果を示しており、（ｅ）は、ロータ位置判定結果を示す。図１０では、起動回転パルス印加ステップＳＤ１〜ＳＤ４の起動回転パルスはそれぞれ孤立したパルス列であるが、図１１では、起動回転パルス印加ステップＳＤ１１〜ＳＤ１３のそれぞれの電流波形が示すように、ピーク電流値を制御されたＰＷＭ駆動期間となっている。実施の形態９では、図１１（ｄ）の実線の矢印はパルス電流の絶対値の増加区間を示すものである。起動回転パルス印加ステップＳＤ１１における前記増加期間に現れる応答信号が正の閾値以上であればロータが３００度の位置あることを示す。同様に起動回転パルス印加ステップＳＤ１２及びＳＤ１３における前記増加期間に現れる応答信号が負の閾値以下及び正の閾値以上であればロータが０度の位置及び６０度の位置にあることを各々示す。また、図１１（ｄ）の点線の矢印はパルス電流の絶対値の減少区間を示すものである。起動回転パルス印加ステップＳＤ１１における前記減少期間に現れる応答信号が負の閾値以下であればロータが３００度の位置にあることを示す。同様に起動回転パルス印加ステップＳＤ１２及びＳＤ１３における前記減少期間に現れる応答信号が正の閾値以上及び負の閾値以下であればロータが０度の位置及び６０度の位置にあることを各々示す。なお、上記パルス電流の増加期間に現れる応答信号及び減少期間に現れる応答信号のうちいずれか一方の応答信号を利用してもよく、あるいはその両方の応答信号を利用してロータ位置の判定を行ってもよい。この実施の形態９に係るモータ駆動方法では起動回転のためのトルクを与えるパルス電流が連続しており、図１０に示す実施の形態８よりもさらに起動時の加速度を高めることができる。
【０１１２】
以上、本発明の説明を上述のように各実施の形態に基づいて行ったが、本発明はこれらの具体例に限定することなく本発明の主旨に基づいた他の具体例を含むものであり、本発明の主旨は各請求項に示される。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明に係るモータ駆動装置及びモータ駆動方法は、正確なロータ位置判定を可能にすることによって、安定で高速な起動速度を達成するものであり、システムの高速スタートに寄与するものである。また起動時の負荷変動にも強い起動速度を向上することができる。またこれらの制御は低コストで容易に実現されるものであり、安価で安定かつ高性能のセンサレスモータ駆動装置に極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】Ｕ相巻線とＶ相巻線との間にロータ探索パルスを印加した場合におけるＷ相巻線間の応答電圧のロータ位置に対する特性を示す図である。
【図３】本発明のロータ位置探索パルスと起動回転パルスの印加の様子を示すタイミングチャートの一例であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれＵ相巻線電流、Ｖ相巻線電流及びＷ相巻線電流であり、（ｄ）は比較器の出力結果であり、（ｅ）はロータ位置判定結果である。
【図４】（ａ）は、逆起電圧ゼロクロスを検出するタイミングの説明図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、逆起電圧帰還モードに変化した直後のロータ位置がそれぞれ異なるタイミングにある場合の電流プロファイルを各々示す図である。
【図５】ロータ位置探索パルスのレベルが異なる場合の応答電圧のロータ位置の依存特性を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるロータ位置探索パルスの電流閾値による比較タイミングの制御の説明する図であって、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、各々、ロータ位置探索電流、比較器の出力信号及び転流制御ブロック内格納信号を示す。
【図７】３相の巻線のうち、２相を選択してロータ位置探索パルスを印加し、選択しなかった１相と中性点端子との間の応答電圧によって検出できるロータ位置の領域を示す図である。
【図８】（ａ）は、実施の形態１〜３におけるロータ位置探索パルス及び起動回転パルスの例であり、（ｂ）は、実施の形態４におけるロータ位置探索パルス及び起動回転パルスの例である。
【図９】従来例におけるパルス電流を示す概略図である。
【図１０】実施の形態８のロータ位置探索パルスと起動回転パルスの印加のタイミングチャートの一例であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれＵ相巻線電流、Ｖ相巻線電流及びＷ相巻線電流であり、（ｄ）は比較器の出力結果であり、（ｅ）はロータ位置判定結果である。
【図１１】実施の形態９のロータ位置探索パルスと起動回転パルスの印加のタイミングチャートの一例であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれＵ相巻線電流、Ｖ相巻線電流及びＷ相巻線電流であり、（ｄ）は比較器の出力結果であり、（ｅ）はロータ位置判定結果である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、相比較制御ブロックの具体的な構成例を示す図である。
【図１３】ロータ位置探索パルス電流の変化の極性が異なる場合の応答電圧のロータ位置の依存特性を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係るモータ駆動方法におけるロータ位置探索ステップのフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態１に係るモータ駆動方法におけるロータ位置探索ステップの別例のフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態１に係るモータ駆動方法における、起動モードでの１回目の起動回転トルク印加ステップ以降のフローチャートである。
【図１７】実施の形態８及び９の、起動モードの、１回目の起動回転トルク印加ステップ以降のフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態５に係るモータ駆動方法における閾値の自己調整を含む上記のモータ駆動方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１５】
１  高電位側電源線、２  低電位側電源線、３  Ｕ相高電位側駆動トランジスタ、４  Ｖ相高電位側駆動トランジスタ、５  Ｗ相高電位側駆動トランジスタ、６  Ｕ相低電位側駆動トランジスタ、７  Ｖ相低電位側駆動トランジスタ、８  Ｗ相低電位側駆動トランジスタ、９  モータ、１０  Ｕ相モータ巻線、１１  Ｖ相モータ巻線、１２  Ｗ相モータ巻線、１３  Ｕ相端子線、１４  Ｖ相端子線、１５  Ｗ相端子線、１６  中性点端子線、１７  相比較制御ブロック、１８  電流検出抵抗、１９  電流検出増幅器、２０  プリドライバ、２１  外部指令信号、２２  成分トルク生成ブロック、２３  トルク比較ブロック、２４  ＰＷＭオンパルス発生ブロック、２５  ＰＷＭラッチブロック、２６  転流制御ブロック、２７  端子線選択ブロック、２８  第一転流制御比較器、２９  第二転流制御比較器、３０  比較器オフセット設定器、３１  ロータ位置探索パルス指令発生器、３２  起動パルス指令発生器、４１、４２  応答電圧のロータ位置に対する特性、４３  正の閾値レベル、４４  負の閾値レベル、４５、４６、４７、４８  ロータ位置検出領域、５１  ロータ位置探索パルス電流が高い場合における応答電圧特性、
５２、５３、５４、５５  応答特性５１のピーク、ボトム、サブピーク及びサブボトム、
５６  ロータ位置探索パルス電流が比較的低い場合における応答電圧特性、
５７、５８、５９、６０  応答特性５６のピーク、ボトム、サブピーク及びサブボトム、
６１  電気角６０度期間のうちの一つ、
６２、６３、６４  電気角６０度期間６１の中心角度位置、初期位置及び最終位置、
６５ａ、６５ｂ  逆電圧ゼロクロス検出期間、
６６ａ、６６ｂ  逆電圧ゼロクロス検出期間６５の延長、
６７ａ、６７ｂ  逆起電圧ゼロクロス検出期間６７の開始タイミング、
６８ａ、６８ｂ  逆起電圧ゼロクロス検出期間６７の終了タイミング、
７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２  検出可能なロータ位置、８６  比較器出力の転流制御ブロック２６による格納タイミング、
９１  ロータ位置探索パルス、９２  ロータ起動回転パルス、９３  ロータ位置探索パルス、９４  ロータ起動回転パルス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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