(57)【要約】【課題】  発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動を実行することができ、かつ、起動時間の短縮化が可能なモータ駆動装置を提供する。【解決手段】  通電制御部４０において、上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬの通電開始タイミングを状態判定信号ＳＪにより調整し、起動時からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間は通電開始タイミングを通常時に対して早く設定して、進相通電制御を行い、ロータ回転速度が所定値以上の通常時は通電開始タイミングを効率的に最適位相で制御する。【選択図】図１
2005333689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相のコイルとロータを有するモータと、
前記コイルの非通電相の端子電圧と前記複数相のコイルの共通電位の中性点電圧とを比較することにより得られる比較信号に応じて前記ロータ位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出手段と、
起動時において前記位置検出信号に対する通電制御信号を進み位相として前記コイルへの通電制御を行い、通常時において前記位置検出信号に応じて前記コイルへの通電制御を行うよう構成された通電制御手段と、
指令信号に応じて高周波スイッチング制御を行う駆動信号を前記通電制御手段へ出力するスイッチング制御手段と、
を具備したことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記複数相のコイルへの通電に所定周期オフ区間を設ける所定周期オフ手段をさらに具備し、前記位置検出手段が前記所定周期オフ区間において位置検出を行うよう構成されたことを特徴とした請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記位置検出手段は、前記比較信号を反転した反転比較信号を生成し、高周波スイッチング制御のオン区間において前記反転比較信号に応じた位置検出を行うよう構成されたことを特徴とした請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記ロータの回転状態を判定する状態判定手段をさらに具備し、前記通電制御手段が前記状態判定手段の出力に応じて進み位相を解除させるよう構成されたことを特徴とした請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記ロータの回転状態を判定する状態判定手段をさらに具備し、前記通電制御手段が前記状態判定手段の出力に応じて進み位相を解除させると共に、前記所定周期オフ手段の所定周期オフ動作を停止し、前記位置検出手段が高周波スイッチング制御のオン区間またはオフ区間において位置検出を行うよう構成されたことを特徴とした請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記ロータの回転状態を判定する状態判定手段をさらに具備し、前記通電制御手段が前記状態判定手段の出力に応じて進み位相を解除させると共に、前記位置検出手段が前記比較信号に応じて位置検出を行うよう構成されたことを特徴とした請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記状態判定手段が、前記位置検出信号に基づいて得られる前記ロータ回転速度が所定値を超えているか否かを判定するよう構成されたことを特徴とした請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記状態判定手段が、前記通電制御信号の電気周期が所定回数以上出力されたか否かを判定するよう構成されたことを特徴とした請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記通電制御手段が、前記状態判定手段の出力に応じてリニア的もしくは階段的に進み位相の解除を行うよう構成されたことを特徴とした請求項４から請求項８のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記通電制御手段が、起動時の前記位置検出信号に対する前記通電制御信号の進み位相に対して小さい第２の進み位相を設定し、前記状態判定手段の出力応じて進み位相を解除した後は第２の進み位相で通電制御を行うよう構成されたことを特徴とした請求項４から請求項８のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１１】
前記スイッチング制御手段が、前記複数相のコイルに流れる駆動電流波形が実質的に台形波状となるようにスロープ制御を行うよう構成されたことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１２】
前記通電制御手段が、起動時に前記複数相のコイルに流れる実質的に台形波状電流波形のスロープ制御角度を小さく制御することにより進み位相とするよう構成されたことを特徴とした請求項１１に記載のモータ駆動装置。
【請求項１３】
前記通電制御手段が、起動時に前記複数相のコイルに流れる実質的に台形波状電流波形のスロープ制御角度をスロープの立上がり側と立下り側を個々に制御することにより進み位相とするよう構成されたことを特徴とした請求項１１に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルの非通電相に発生する逆起電圧のゼロクロスを検出してモータの位置センサレスＰＷＭ駆動を行うモータ駆動装置に関し、特にモータ駆動装置における起動制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクや光ディスク等の記録媒体に対する駆動用として、あるいは空調機器におけるファンやコンプレッサ等の駆動用として、ブラシレスモータが一般的に採用されている。このようなブラシレスモータは、広範囲の可変速制御や電力消費低減のため、インバータ装置を使ってＰＷＭ駆動されている。三相コイルを有するブラシレスモータ内部においては、通常、ロータの磁極位置検出のために、ホール素子等の位置センサが電気角１２０度毎に配置されている。このような位置センサを有するブラシレスモータに対して、低コスト化や小型化を目的として、位置センサを用いないブラシレスモータが望まれており、このようなセンサレス駆動技術が種々開発されている。センサレス駆動を実現する手段としては、例えば、電気角１２０度通電を行い、電流非通電区間に発生する逆起電圧のゼロクロスを検出する方法がある。
【０００３】
図２２は従来のセンサレス駆動を行うモータ駆動装置を示すブロック図である。図２２において、モータ１０は、図示しない永久磁石による界磁部を有するロータと、３相コイル１１，１２，１３がＹ結線されたステータとで構成されている。出力部１２０は図示しない３個の上側パワートランジスタおよび３個の下側パワートランジスタによりブリッジ構成され、３相コイル１１，１２，１３への電力供給を行っている。
【０００４】
位置検出部１３０は、３相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと中性点電圧Ｖｃとを比較することにより、ロータ位置を検出し、位置検出信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮをＣＰＵで構成される通電制御部１４０に出力する。通電制御部１４０は位置検出信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮに応じて出力部１２０の各パワートランジスタを制御する上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力し、３相コイル１１，１２，１３への通電タイミング制御を行う。上記のように構成されたモータ駆動装置によりモータ１０に対してセンサレス駆動が行われる。
【０００５】
図２３は図２２に示した構成のモータ駆動装置における各部の動作を示すタイミングチャートである。図２３において、波形Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗは３相逆起電圧の波形であり、波形ＵＮ，ＶＮ，ＷＮは位置検出信号を示している。位置検出信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮは３相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと中性点電圧Ｖｃとをそれぞれ比較した結果であり、３相逆起電圧波形Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗのゼロクロス点にエッジを持つ信号となる。波形ＵＵ，ＵＬは出力部１２０におけるＵ相の上下パワートランジスタの上側制御信号および下側制御信号である。波形ＩｕはＵ相コイルに流れる駆動電流である。
【０００６】
通電制御部１４０は位置検出信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮにより検出されたロータ位置と速度の変化率からロータの回転速度を計測し、回転角３０度相当の遅延時間を算出する。この遅延時間に応じたタイミングで通電制御を行い、上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力する。このように通電タイミングを制御することにより、従来のモータ駆動装置は、モータ駆動制御を行っている。
【０００７】
以上のように位置検出信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮに基づいて回転角３０度相当の遅延時間を算出し、算出された遅延時間に応じたタイミングで通電制御を行うモータ駆動装置は、例えば特許文献１において開示されている。
【０００８】
図２４は、従来の他のモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。ＣＰＵで構成された通電制御部１４０は、制御部１４０Ａと演算部１４０Ｂとにより構成されている。制御部１４０Ａと演算部１４０Ｂの出力は切替部１５０のスイッチにより切り替えられ、通電制御信号として出力部１２０に送られる。出力部１２０は通電制御信号に応じてモータ１０に電力を供給する。位置検出部１３０はロータ位置を検出し、そのロータ位置を示す位置検出信号を演算部１４０Ｂに出力する。制御部１４０Ａおよび演算部１４０Ｂの出力は比較回路１６０にも入力され、両信号の位相差を検出して、制御部１４０Ａおよび切替部１５０に出力する。
【０００９】
上記のように構成された図２４に示したモータ駆動装置における動作を簡単に説明する。
制御部１４０Ａは同期運転を行うための同期信号を出力し、それに伴いモータ１０が同期運転を行い起動する。位置検出部１３０はロータが回転し始めると逆起電圧によるロータ位置検出を行い、演算部１４０Ｂは位置検出信号に応じた通電制御信号を出力する。比較回路１６０は、制御部１４０Ａの同期信号と演算部１４０Ｂの通電制御信号の位相差を検出し、位相差が所定値以内に入った時点で切替部１５０のスイッチを１５０Ａから１５０Ｂに切り替える。すなわち、同期運転から位置検出駆動に切り替えられる。また、位相差検出信号は制御部１４０Ａにフィードバックされ、比較回路１６０において位相差が所定値以内の値になるように制御部１４０Ａの同期信号が補正される。
以上のように、同期信号と位置検出信号に応じた通電制御信号との位相差を検出し、位相差が所定値以内となった時点で同期運転から位置検出駆動に切り替えて起動を行うモータ駆動装置は、例えば特許文献２において開示されている。
【特許文献１】特許第２７７８８１６号明細書
【特許文献２】特開平７−８７７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように構成された従来のモータ駆動装置においては、逆起電圧を用いた位置検出信号を基に通電制御信号を生成して、センサレス駆動を行っている。このような方式では、起動時などのロータ回転速度が遅いときに逆起電圧が小さい等の原因で位置検出信号には検出誤差を多く含んでいた。つまり、本来検出すべき実位相に対して検出位相にずれが生じており、そのためロータ初期位置によっては発振、脱調、逆回転等の起動失敗を起こすか、もしくは、正転方向に回転しても十分な起動トルクが得られず起動時間が長くなるといった問題があった。特に、光ディスク等の情報機器用モータ駆動においては、起動時間の短縮化は強く要望される課題であると共に、センサレス駆動において安定したセンサレス起動も絶対条件である。
本発明は上記問題を解決するものであり、その目的とするところは、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動、かつ、起動時間の短縮化が可能なモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るモータ駆動装置は、請求項１に記載したように、複数相のコイルとロータを有するモータと、
前記コイルの非通電相の端子電圧と前記複数相のコイルの共通電位の中性点電圧とを比較することにより得られる比較信号に応じて前記ロータ位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出手段と、
起動時において前記位置検出信号に対する通電制御信号を進み位相として前記コイルへの通電制御を行い、通常時において前記位置検出信号に応じて前記コイルへの通電制御を行うよう構成された通電制御手段と、
指令信号に応じて高周波スイッチング制御を行う駆動信号(ＰＷＭ信号)を前記通電制御手段へ出力するスイッチング制御手段と、
を具備している。このように構成することにより、本発明のモータ駆動装置においては、起動トルクを向上させることが可能となり、起動時間の短縮化が可能となる。
【００１２】
本発明のモータ駆動装置は、請求項２に記載したように、請求項１の構成において、前記複数相のコイルへの通電に所定周期オフ区間を設ける所定周期オフ手段をさらに具備し、前記位置検出手段が前記所定周期オフ区間において位置検出を行うよう構成してもよい。このように構成することにより、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動が可能となる。
また、本発明のモータ駆動装置において、請求項３に記載したように、請求項１の前記位置検出手段は、前記比較信号を反転した反転比較信号を生成し、高周波スイッチング制御のオン区間において前記反転比較信号に応じた位置検出を行うよう構成してもよい。このように構成することにより、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動が可能となり、さらに、所定周期オフを用いないため、起動トルクが向上し、起動時間の短縮化が可能となる。
【００１３】
また、本発明のモータ駆動装置において、請求項４に記載したように、請求項１の構成において、前記ロータの回転状態を判定する状態判定手段をさらに具備し、前記通電制御手段が前記状態判定手段の出力に応じて進み位相を解除させるよう構成してもよい。このように構成することにより、発振、脱調、逆回転等の起動失敗がない安定したＰＷＭセンサレス起動が可能で、進み位相解除後は効率的に最適位相でのＰＷＭセンサレス駆動が可能となる。
また、本発明のモータ駆動装置は、請求項５に記載したように、請求項２の構成において、前記ロータの回転状態を判定する状態判定手段をさらに具備し、前記通電制御手段が前記状態判定手段の出力に応じて進み位相を解除させると共に、前記所定周期オフ手段の所定周期オフ動作を停止し、前記位置検出手段が高周波スイッチング制御のオン区間またはオフ区間において位置検出を行うよう構成してもよい。このように構成することにより、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動が可能で、進み位相解除後は効率的に最適位相でのＰＷＭセンサレス駆動が可能となる。さらに、所定周期オフを用いないため、起動トルクが向上し、起動時間の短縮化が可能となる。
【００１４】
また、本発明のモータ駆動装置は、請求項６に記載したように、請求項３の構成において、前記ロータの回転状態を判定する状態判定手段をさらに具備し、前記通電制御手段が前記状態判定手段の出力に応じて進み位相を解除させると共に、前記位置検出手段が前記比較信号に応じて位置検出を行うよう構成してもよい。このように構成することにより、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動が可能で、進み位相解除後は効率的に最適位相でのＰＷＭセンサレス駆動が可能となる。
また、本発明のモータ駆動装置は、請求項７に記載したように、請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の前記状態判定手段が、前記位置検出信号に基づいて得られる前記ロータ回転速度が所定値を超えているか否かを判定するよう構成してもよい。このように構成することにより、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動が可能で、進み位相解除後は効率的に最適位相でのＰＷＭセンサレス駆動が可能となる。
【００１５】
また、本発明のモータ駆動装置は、請求項８に記載したように、請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の前記状態判定手段が、前記通電制御信号の電気周期が所定回数以上出力されたか否かを判定するよう構成してもよい。このように構成することにより、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動が可能で、進み位相解除後は効率的に最適位相でのＰＷＭセンサレス駆動が可能となる。
また、本発明のモータ駆動装置は、請求項９に記載したように、請求項４から請求項８のいずれか一項に記載の前記通電制御手段が、前記状態判定手段の出力に応じてリニア的もしくは階段的に進み位相の解除を行うよう構成してもよい。
また、本発明のモータ駆動装置は、請求項１０に記載したように、請求項４から請求項８のいずれか一項に記載の前記通電制御手段が、起動時の前記位置検出信号に対する前記通電制御信号の進み位相に対して小さい第２の進み位相を設定し、前記状態判定手段の出力応じて進み位相を解除した後は第２の進み位相で通電制御を行うよう構成してもよい。
また、本発明のモータ駆動装置は、請求項１１に記載したように、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の前記スイッチング制御手段が、前記複数相のコイルに流れる駆動電流波形が実質的に台形波状となるようにスロープ制御を行うよう構成してもよい。このように構成することにより、駆動電流波形が台形波状となるため、駆動電流波形に起因する振動や騒音を低減した発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動が可能となる。
【００１６】
また、本発明のモータ駆動装置は、請求項１２に記載したように、請求項１１の前記通電制御手段が、起動時に前記複数相のコイルに流れる実質的に台形波状電流波形のスロープ制御角度を小さく制御することにより進み位相とするよう構成してもよい。このように構成することにより、駆動電流が台形波状を保持しつつ更なる進相通電制御が可能となるため、起動トルクが向上し、更なる起動時間の短縮化が可能となる。
また、本発明のモータ駆動装置は、請求項１３に記載したように、請求項１１の前記通電制御手段が、起動時に前記複数相のコイルに流れる実質的に台形波状電流波形のスロープ制御角度をスロープの立上がり側と立下り側を個々に制御することにより進み位相とするよう構成してもよい。
これらおよびその他の構成や動作については、実施の形態の説明において詳細に説明する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動を行うことができるとともに、起動時間を短縮することができる優れたモータ駆動装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るモータ駆動装置の好適な実施の形態について添付の図面を参照しながら説明する。
【００１９】
《実施の形態１》
図１は本発明に係る実施の形態１におけるモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１のモータ駆動装置の制御対象であるモータ１０は永久磁石による界磁部を有するロータ（図示省略）と、３相コイル１１，１２，１３がＹ結線されたステータ（図示省略）とで構成される。
図１に示すように、モータ駆動装置は、出力部２０と、位置検出手段である位置検出部３０と、通電制御手段である通電制御部４０と、電流検出部７０と、スイッチング制御手段であるスイッチング制御部８０と、状態判定手段である状態判定部９０と、を備える。
【００２０】
出力部２０は、電源１とＧＮＤ間に配置され、３個の上側パワートランジスタ２１，２２，２３および３個の下側パワートランジスタ２５，２６，２７によりブリッジ構成されている。上側パワートランジスタと下側パワートランジスタの接続点には、３相コイル１１，１２，１３がそれぞれ接続されている。また、上側パワートランジスタ２１，２２，２３には上側パワーダイオード２１ｄ、２２ｄ、２３ｄがそれぞれ逆並列に接続され、下側パワートランジスタ２５，２６，２７には下側パワーダイオード２５ｄ，２６ｄ，２７ｄがそれぞれ逆並列に接続されている。
【００２１】
以上のように構成された出力部２０は、通電制御部４０の上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬにより各パワートランジスタ２１，２２，２３および２５，２６，２７のスイッチング制御（ＰＷＭ駆動）を行い、モータ１０の３相コイル１１，１２，１３への電力供給を行う。なお、出力部２０の構成として上側パワートランジスタ２１，２２，２３および下側パワートランジスタ２５，２６，２７はＮ形電界効果トランジスタで構成した例で説明するが、上側パワートランジスタ２１，２２，２３をＰ形電界効果トランジスタで構成し、下側パワートランジスタ２５，２６，２７をＮ形電界効果トランジスタで構成してもよい。また、上側パワーダイオード２１ｄ，２２ｄ，２３ｄおよび下側パワーダイオード２５ｄ，２６ｄ，２７ｄは各パワートランジスタに構造的に存在する寄生ダイオードを用いて構成してもよい。
【００２２】
位置検出部３０は、３相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとモータ１０の中性点電圧Ｖｃとの比較を行い、３相コイルの非通電相に現れる逆起電圧のゼロクロスを検出する。図２は位置検出部３０の具体的な構成を示すブロック図であり、図３は位置検出部３０の動作を示すタイミングチャートである。図３において、波形Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗは、各相の逆起電圧を示す。
【００２３】
位置検出部３０は、３個の比較器３１，３２，３３と、ノイズ処理回路３４と、を含んで構成される。比較器３１，３２，３３は３相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとモータ１０の中性点電圧Ｖｃとをそれぞれ比較し、比較信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮをノイズ処理回路３４に出力する。比較信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮは、３相コイル１１，１２，１３の非通電相に現れる各相逆起電圧Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗのゼロクロス検出信号である。比較信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮには、実際は通電切り替わり時に発生するキックバックノイズによる影響を受け、さらにＰＷＭ駆動による高周波のスイッチングノイズが重畳されている。しかし、図３の波形図においては、これらのノイズによる影響を省略している。
ノイズ処理回路３４は、比較信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮに重畳されているノイズを除去し、位置検出信号Ｄｔを出力する。通電切り替わり時に発生するキックバックノイズによる影響は、通電制御部４０の検出ウィンドウ信号ＷＩＮによりマスク処理を行い、ＰＷＭ駆動による高周波のスイッチングノイズによる影響はスイッチング制御部８０のＰＷＭＭＡＳＫ信号によりマスク処理が行われる。
【００２４】
以上のように、ノイズによる影響をマスク処理されて出力される位置検出信号Ｄｔは、コイルの非通電相に現れる逆起電圧のゼロクロスに同期した電気角６０度間隔のパルス信号となる。このように生成された位置検出信号Ｄｔは、通電制御部４０および状態判定部９０に入力される。
なお、位置検出部３０の構成は図２に示した構成に限定されるものではなく、中性点電圧Ｖｃを３相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗにより擬似的に生成してもよく、比較器１つで選択的に位置検出を行うような構成としてもよい。
【００２５】
通電制御部４０は、位置検出部３０の位置検出信号Ｄｔに応じて出力部２０の各パワートランジスタ２１，２２，２３および２５，２６，２７の通電制御を行う上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力する。さらに、通電制御部４０は、状態判定部９０からの状態判定信号ＳＪに応じて上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬの通電開始タイミングの調整を行う。なお、上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵまたは下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬには、スイッチング制御部８０からのＰＷＭ信号が重畳されている。通電制御部４０の詳細な動作については後述する。
【００２６】
電流検出部７０は、例えば電流検出抵抗で構成され、出力部２０とＧＮＤ間に設けられて出力部２０に流れる電流の検出を行う。電流検出部７０は検出した電流検出信号ＣＳをスイッチング制御部８０に出力する。なお、実施の形態１では電流検出部７０は、出力部２０とＧＮＤ間に設けたが、これに限定されず電源１と出力部２０間に設けてもよい。
スイッチング制御部８０は、電流検出信号ＣＳと指令信号ＥＣとに応じたＰＷＭ信号を通電制御部４０に出力し、出力部２０の各パワートランジスタ２１，２２，２３および２５，２６，２７を高周波スイッチング動作（ＰＷＭ駆動）させる。さらに、スイッチング制御部８０はＰＷＭＭＡＳＫ信号を位置検出部３０のノイズ処理回路３４(図２)に出力する。
【００２７】
図４はスイッチング制御部８０の動作を説明する波形図である。スイッチング制御部８０において、装置外部から入力された指令信号ＥＣと電流検出信号ＣＳに応じたＰＷＭ信号が生成される。ＰＷＭ信号の生成方法としては種々あり、本発明においては特に限定する必要がないため説明は省略する。ＰＷＭＭＡＳＫ信号はＰＷＭ信号のオンタイミングおよびオフタイミングから所定時間Ｔｙだけ“Ｌ”レベルとなるように生成される。このように、所定時間Ｔｙにおいて位置検出部３０の比較器出力を無視することによりＰＷＭ駆動による高周波スイッチングノイズの影響が回避されている。
【００２８】
状態判定部９０は、位置検出信号Ｄｔに応じた状態判定信号ＳＪを通電制御部４０に出力する。状態判定信号ＳＪは、位置検出信号Ｄｔにより計測されたロータ回転速度が所定値以上となった時点で“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに状態変化する。なお、状態判定信号ＳＪの状態変化のタイミングは、上記の時点に限定されるものではなく、計測されたロータ回転速度が所定値以上であると所定回数判定したとき、もしくは連続して所定回数判定したときとしてもよい。また、状態判定信号ＳＪの状態変化のタイミングは、位置検出信号Ｄｔのパルスを所定回数検出したときとしてもよく、状況に応じて任意に設定可能である。
【００２９】
以上のように構成された実施の形態１のモータ駆動装置により、モータ１０をセンサレスでＰＷＭ駆動させる。以下、通電制御部４０の詳細な動作、およびＰＷＭセンサレス起動方法について説明する。
通電制御部４０は、位置検出信号Ｄｔに応じて出力部２０の各パワートランジスタ２１，２２，２３および２５，２６，２７の通電制御を行う上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力する。図５は通電制御部４０の具体的な構成を示すブロック図である。通電制御部４０は、同期信号発生回路４１と、選択回路４２と、時間計測回路４３と、第１調整回路４４と、第２調整回路４５と、通電制御信号作成回路４６と、を含んで構成されている。
【００３０】
同期信号発生回路４１は、モータ１０を強制的に同期運転させるための一定周期の同期信号Ｆｓを出力する。選択回路４２は、位置検出信号Ｄｔと同期信号Ｆｓを選択出力する。起動開始直後は選択回路４２により同期信号Ｆｓが選択され、これに応じてモータ１０を同期運転させる。同期運転に伴いロータが回転し位置検出信号Ｄｔが出力されると、選択回路４２は同期信号Ｆｓから位置検出信号Ｄｔに切り替えて出力する。
【００３１】
選択回路４２の出力信号は時間計測回路４３に入力され、その信号のエッジ間の時間計測を行う。このように計測された計測値Ｄａｔａは第１調整回路４４および第２調整回路４５にロードされる。第１調整回路４４はロードされた計測値Ｄａｔａに応じて第１調整時間Ｔ１後に第１調整パルスＦ１を出力し、第２調整回路４５は、ロードされた計測値Ｄａｔａに応じて第２調整時間Ｔ２後に第２調整パルスＦ２を出力する。通電制御信号作成回路４６は、第１調整パルスＦ１に応じて上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを生成し、第２調整パルスＦ２に応じて位置検出用の検出ウィンドウ信号ＷＩＮを生成する。このように計測値Ｄａｔａに応じて通電制御信号の通電開始タイミングを決定してセンサレス駆動を行う。
【００３２】
なお、第１調整回路４４および第２調整回路４５には状態判定信号ＳＪが入力されており、状態判定信号ＳＪに応じて第１調整時間Ｔ１および第２調整時間Ｔ２が調整されている。すなわち、第１調整回路４４および第２調整回路４５は、上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬの通電開始タイミングの調整を行っている。
【００３３】
図６は通電制御部４０の各部における動作を説明するタイミングチャートである。図６は通常時（ロータ回転速度が所定値以上）のときのタイミングチャート（Ｕ相のみ）である。Ｖ，Ｗ相はＵ相と位相がそれぞれ１２０，２４０度異なるだけでありここでの説明は省略する。通常時の状態判定信号ＳＪは“Ｈ”レベルを出力しており、通電制御部４０の選択回路４２は位置検出信号Ｄｔを選択出力している。
【００３４】
時間計測回路４３は位置検出信号Ｄｔのエッジ間の時間計測を行い、第１調整回路４４および第２調整回路４５に計測値Ｄａｔａをロードする。ロードされた計測値Ｄａｔａは電気角で６０度相当の時間計測値であり、第１調整回路４４は位置検出信号Ｄｔのエッジから電気角で３０度相当の遅延時間に相当する第１調整時間Ｔ１後に第１調整パルスＦ１を通電制御信号作成回路４６に出力する。また、第２調整回路４５は位置検出信号Ｄｔのエッジから電気角４５度相当の遅延時間に相当する第２調整時間Ｔ２後に第２調整パルスＦ２を通電制御信号作成回路４６に出力する。通電制御信号作成回路４６から出力される検出ウィンドウ信号ＷＩＮは、第２調整パルスＦ２に同期して“Ｈ”レベルに状態変化し、位置検出部３０の位置検出動作を可能状態にする。なお、検出ウィンドウ信号ＷＩＮは位置検出（各相逆起電圧のゼロクロス検出）と同時に“Ｌ”レベルに状態変化する。
【００３５】
上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、第１調整パルスＦ１から生成される１２０度通電のパルス信号である。図６において、上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＵＬは、実際は、スイッチング制御部８０のＰＷＭ信号が重畳されている。このように、第１調整パルスＦ１により上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを生成し、さらにＰＷＭ信号を重畳することにより、モータ１０に対するＰＷＭセンサレス駆動が行われる。なお、第１調整パルスＦ１に対して第２調整パルスＦ２の出力タイミングを電気角で１５度相当遅らせているのは、通電切り替わり時に発生するキックバックノイズ等の影響を避けるためである。図６では、上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＵＬを１２０度通電のパルス信号とし、第２調整パルスＦ２の出力タイミングを位置検出信号Ｄｔのエッジに対して電気角で４５度相当に設定しているが、通電制御信号は必ずしも１２０通電に限定されず、第２調整パルスＦ２の出力タイミングも電気角で４５度相当に限定しなくてもよい。
【００３６】
次に、実施の形態１のモータ駆動装置における起動時の動作について説明する。
図７は起動時の各部の動作（Ｕ相のみ）を示すタイミングチャートである。ここで、起動時とは、起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間をいう。起動開始直後の状態判定信号ＳＪは“Ｌ”レベルを出力し、選択回路４２は一定周期の同期信号Ｆｓを選択し出力する。時間計測回路４３は同期信号Ｆｓのエッジ間の時間計測を行い、第１調整回路４４および第２調整回路４５に計測値Ｄａｔａをロードする。ロードされた計測値Ｄａｔａは電気角で６０度相当の計測値であり、第１調整回路４４は第１調整時間Ｔ１を０とし、同期信号Ｆｓのエッジと同じタイミングで第１調整パルスＦ１’を出力し、第２調整回路４５は第１調整パルスＦ１’のエッジから電気角で１５度相当の遅延時間に相当する第２調整時間Ｔ２’後に第２調整パルスＦ２’を出力する。検出ウィンドウ信号ＷＩＮは、第２調整パルスＦ２’に同期して“Ｈ”レベルに状態変化し、位置検出部３０の位置検出動作を可能状態にし、同期信号Ｆｓのエッジに同期して“Ｌ”レベルに状態変化する。
【００３７】
上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、第１調整パルスＦ１’から生成される１２０度通電のパルス信号である。図７において、上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＵＬは、実際は、スイッチング制御部８０のＰＷＭ信号が重畳されている。このように、起動開始直後は同期信号Ｆｓにより生成される第１調整パルスＦ１’によって通電制御信号が生成され、さらにＰＷＭ信号を重畳することにより、モータ１０が強制的に同期運転させられる。
【００３８】
モータ１０の同期運転に伴い位置検出部３０が位置検出信号Ｄｔを出力すると（図７における時点Ａ参照）、選択回路４２は同期信号Ｆｓから位置検出信号Ｄｔに切り替えて出力する。このとき、状態判定信号ＳＪは“Ｌ”レベルのままであるため、起動開始直後の動作と同様に第１調整回路４４は第１調整時間Ｔ１を０とし、位置検出信号Ｄｔのエッジと同タイミングで第１調整パルスＦ１’を出力し、第２調整回路４５は第１調整パルスＦ１’のエッジから電気角で１５度相当の遅延時間に相当する第２調整時間Ｔ２’後に第２調整パルスＦ２’を出力する。検出ウィンドウ信号ＷＩＮは、第２調整パルスＦ２’に同期して“Ｈ”レベルに状態変化し、位置検出部３０の位置検出動作を可能状態にし、位置検出信号Ｄｔのエッジに同期して“Ｌ”レベルに状態変化する。
【００３９】
位置検出信号Ｄｔが出力された後は位置検出信号Ｄｔにより生成される第１調整パルスＦ１’により通電制御信号が生成され、さらにＰＷＭ信号を重畳することによりモータ１０のＰＷＭセンサレス駆動が行われる。なお、図７中の時点Ａ以降においても、ロータ回転速度が所定値に達するまで、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに状態変化するまでは、選択回路４２の出力と同じタイミングで出力する第１調整パルスＦ１’により通電が開始されていることに変わりはない。
【００４０】
上記のように、起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｌ”レベルの場合、第１調整パルスＦ１をＦ１’に、第２調整パルスＦ２をＦ２’にタイミングを早めることにより、上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬの通電開始タイミングを早く設定している。このように通電制御信号の通電開始タイミングを早めることにより、通常時の通電制御の通電開始タイミング（図６）に対して、電気角で３０度相当の進相通電制御を行うことができる（図７）。
このように進相通電制御を行うことにより、モータ１０をＰＷＭセンサレス駆動して加速していき、やがてロータ回転速度が所定値以上に達すると、状態判定信号ＳＪが “Ｌ”から“Ｈ”レベルに状態変化する。状態判定信号ＳＪが“Ｈ”レベルに変化すると、図６に示す効率的で最適な位相での通電制御に切り替えられてＰＷＭセンサレス駆動が行われる。
【００４１】
実施の形態１のモータ駆動装置においては、起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間、進相通電制御を行い、ロータ回転速度が所定値以上に達すると最適位相での通電制御に切り替えてＰＷＭセンサレス駆動を行っているため、起動時間の短縮が可能となる。位置検出部３０における位置検出信号Ｄｔは、起動初期などの回転速度が遅い領域において、本来検出すべき実位相に対して常に位相の遅れた検出信号となる。起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間で進相通電制御を行うことは、本来通電すべき最適位相に近い位相での通電制御を行うこととほぼ等価である。つまり、位相の遅れた位置検出信号Ｄｔに応じて生成される通電制御信号を進相通電制御信号とすることにより、位相遅れ分を補正して通電制御していることになる。したがって、位相の遅れた位置検出信号Ｄｔに応じて生成される通電制御信号により起動させる従来の方式と比較すると、実施の形態１のモータ駆動装置では進相通電制御を適用して、最適位相に近い位相での通電制御信号による起動を行うため、起動トルクが向上し、起動時間の短縮化が可能となる。
【００４２】
なお、実施の形態１では１２０度通電を例にして説明を行ったが、１５０度通電のような広角通電を用いてもよい。また進相量を３０度相当としたが、２０度や１０度としても同様に起動時間短縮の効果を得ることは言うまでもない。また、位置検出信号Ｄｔは電気角で６０度毎のパルス信号としたが、必ずしもこれに限定されず１２０度毎のパルス信号や３６０度毎のパルス信号として、通電制御を行ってもよい。さらに、状態判定信号ＳＪはロータの所定回転速度を閾値として状態変化する信号としたが、ロータの回転速度に応じて略比例する信号とし、それに応じて進相量を略比例的に、または階段的に解除させる方式としてもよい。さらに、状態判定信号ＳＪが“Ｈ”レベルの通常時の通電制御信号の通電開始タイミングを効率的に最適位相に設定するという駆動方式に限定されず、進み位相とすることでより高速回転が可能な設定としてもよく、その設定方法は状況に応じて任意に設定可能である。
【００４３】
《実施の形態２》
次に、本発明に係る実施の形態２のモータ駆動装置について説明する。図８は本発明に係る実施の形態２のモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。実施の形態２のモータ駆動装置において、前述の実施の形態１のモータ駆動装置と異なる点は、所定周期オフ回路１００を設けた点である。図８に示すように、所定周期オフ回路１００は、スイッチング制御部８０からのＰＷＭ信号と状態判定部９０からの状態判定信号ＳＪが入力されて、ＰＷＭＡ信号を通電制御部４０に出力し、ＰＷＭＭＡＳＫ信号を位置検出部３０に出力するよう構成されている。それ以外の構成、動作は実施の形態１で説明したものと同様であるので、実施の形態２においてはその説明を省略する。
【００４４】
図９は所定周期オフ回路１００の具体的な構成を示すブロック図である。所定周期オフ回路１００は、オフ区間作成回路１０１と、論理積ゲート１０２と、マスク作成回路１０３と、を含んで構成されている。オフ区間作成回路１０１は、スイッチング制御部８０のＰＷＭ信号が入力され、状態判定信号ＳＪに応じたＰＷＭＯＦＦ信号を出力する。論理積ゲート１０２はＰＷＭ信号とＰＷＭＯＦＦ信号とを論理積演算し、ＰＷＭＡ信号を出力する。マスク作成回路１０３はＰＷＭＡ信号が入力され、状態判定信号ＳＪに応じたＰＷＭＭＡＳＫ信号を出力する。
【００４５】
図１０は所定周期オフ回路１００の各部の動作を説明するタイミングチャートである。図１０において、（ａ）は状態判定信号ＳＪが“Ｌ”レベルの場合（起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間）のタイミングチャートであり、（ｂ）は状態判定信号ＳＪが“Ｈ”レベルの場合（ロータ回転速度が所定値以上の場合）のタイミングチャートである。図１０の（ａ）の場合、オフ区間作成回路１０１は、ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジに同期し、所定周期Ｔｐ中Ｔｘ期間オフとなるＰＷＭＯＦＦ信号を出力する。したがって、ＰＷＭＡ信号はＰＷＭ信号およびＰＷＭＯＦＦ信号の少なくともいずれかの信号がオフ区間のときにオフ区間となる信号である。なお、ＰＷＭ信号に対してＰＷＭＡ信号は本来通電すべきオンデューティーに対して小さいオンデューティーとなっているが、実動作上、通電に異常が生じることはない。
【００４６】
また、マスク作成回路１０３は、ＰＷＭＡ信号のオン区間とオフタイミングから所定時間Ｔｙを“Ｌ”レベルとするＰＷＭＭＡＳＫ信号を生成する。ＰＷＭＡ信号は通電制御部４０に入力され、モータ１０を所定周期でオフ区間を持つＰＷＭ駆動を行う。また、ＰＷＭＭＡＳＫ信号は位置検出部３０のノイズ処理回路３４に入力され、ＰＷＭ駆動(ＰＷＭＡ信号)のオン区間を除いた区間およびオフタイミングから所定時間Ｔｙを除いた区間でロータ位置検出の検出動作を可能状態にする。つまり、ＰＷＭ駆動のオフ区間のみロータ位置検出を行っている（オフ区間検出）。なお、所定周期Ｔｐ中のオフのタイミングは図１０の（ａ）に限定されず、任意のタイミングで作成してもよく、オフ期間ＴｘがＰＷＭＭＡＳＫ信号のマスク時間Ｔｙより大きい条件を満たす設定値であれば任意に設定可能である。
【００４７】
次に、図１０の（ｂ）の場合、オフ区間作成回路１０１は、常に“Ｈ”レベルのＰＷＭＯＦＦ信号を出力する。したがって、ＰＭＷＡ信号はＰＷＭ信号そのままとなる。また、マスク作成回路１０３は、ＰＷＭＡ信号のオンタイミングおよびオフタイミングから所定時間Ｔｙだけ“Ｌ”レベルとするＰＷＭＭＡＳＫ信号を生成する。ＰＷＭＡ信号は通電制御部４０に入力され、モータ１０のＰＷＭ駆動を行う。また、ＰＷＭＭＡＳＫ信号は位置検出部３０のノイズ処理回路３４に入力され、ＰＷＭ駆動（ＰＷＭＡ信号）のオンタイミングおよびオフタイミングから所定時間Ｔｙを除いた区間でロータ位置検出の検出動作を可能状態にする。つまり、ＰＷＭ駆動のオン区間検出とオフ区間検出の両方を行っている。
【００４８】
以上のように構成された実施の形態２のモータ駆動装置においては、起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間では位置検出部３０にてＰＷＭ駆動のオフ区間検出のみを行い、かつ、通電制御部４０にて進相通電制御を行う。ロータ回転速度が所定値以上では位置検出部３０にてＰＷＭ駆動のオン区間検出とオフ区間検出の両方を行い、かつ、通電制御部４０にて最適位相での通電制御を行う。このように構成することにより、実施の形態２のモータ駆動装置は、起動時間を短縮することができるとともに、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス駆動が可能となる。
【００４９】
起動初期などの回転速度が遅い領域においては非通電相のコイルに現れる逆起電圧が低いため、端子電圧と中性点電圧との比較により位置検出を行う従来のセンサレス駆動方式では、誤検出を多く含み、本来検出すべき実位相に対して位相のずれた位置検出信号Ｄｔとなる。しかも、ＰＷＭセンサレス駆動の場合、ＰＷＭ駆動特有の誘導電圧が逆起電圧に重畳して現れるため、特に起動初期などの回転速度が遅い領域においては逆起電圧よりもＰＷＭ駆動特有の誘導電圧が支配的であるため誤検出となりやすい。その誤検出を含んだ位置検出信号Ｄｔを基に通電制御信号を生成するため、従来のセンサレス駆動方式では発振、脱調、逆回転等の起動失敗を起こす可能性が高くなっていた。一方、通常時のようにロータ回転速度が速い場合、３相コイルに現れる逆起電圧は高く、ＰＷＭ駆動特有の誘導電圧よりも支配的となり、回転速度と共にＰＷＭ駆動特有の誘導電圧による影響は小さくなり、位置検出信号Ｄｔも本来検出すべき実位相を十分正確に検出することが可能である。
【００５０】
ＰＷＭ特有の誘導電圧はＰＷＭ駆動のオン区間検出とオフ区間検出ではその電圧極性は互いに逆極性であり、特にオフ区間検出のみでロータ位置検出を行った場合、安定してＰＷＭセンサレス起動を行わせることが可能である。これは、ＰＷＭ駆動特有の誘導電圧の特にオフ区間検出での特性が、本来検出すべき実位相に対して必ず遅れ位相で検出させることを可能にし、誤検出による不当な加速通電制御を無くしたことによる。
【００５１】
以上より、起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間、所定周期でオフ区間を持つＰＷＭ駆動を行い、かつ、ＰＷＭ駆動のオフ区間検出のみを行う構成にすれば、起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動が可能となる。しかし、安定したＰＷＭセンサレス起動は可能であるが、位置検出を本来検出すべき実位相に対して必ず遅れ位相で位置検出を行い、遅れ位相で検出した位置検出信号Ｄｔに応じて通電制御を行うため、起動トルクが十分ではなかった。そこで、進相通電制御を適用することにより、つまり、遅れ位相の位置検出信号Ｄｔに応じて生成される通電制御信号を進相通電制御信号とすることにより、位相遅れ分を補正した通電制御が可能となる。したがって、遅れ位相の位置検出信号Ｄｔに応じて生成される通電制御信号により起動させる従来の方式と比較すると、実施の形態２のモータ駆動装置の構成では進相通電制御を適用し、最適位相に近い位相での通電制御信号による起動を行うため、起動トルクが向上し、起動時間の短縮化が可能となる。
【００５２】
図１１は起動特性を示す図であり、実線で示す起動曲線（ａ）は進相通電制御を適用しない場合の起動特性であり、破線で示す起動曲線（ｂ）は起動に進相通電制御を適用した場合の起動特性である。図１１において、横軸は起動時間［ｓｅｃ］であり、縦軸はロータ回転速度［ｒｐｍ］である。図１１の横軸におけるＮａは、状態判定信号ＳＪの状態変化をさせるロータ回転速度の閾値である。図１１の起動曲線（ｂ）において、ロータ回転速度が所定回転速度Ｎａより遅い領域、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｌ”の領域では進相通電制御を行い、所定回転速度Ｎａ以上の領域、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｈ”の領域では最適位相での通電制御を行っている。図１１の起動曲線（ｂ）に示すように、進相通電制御を適用することにより起動トルクを向上させることができ、時間に対する速度変化の傾きを大きくすることが可能となる。その結果、所定回転速度Ｎａまでの起動時間をＴａ１からＴａ２に短縮でき、回転速度Ｎｂまでの起動時間もＴｂ１からＴｂ２に短縮できる。
【００５３】
以上のように、実施の形態２のモータ駆動装置では、起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間、所定周期でオフ区間を持つＰＷＭ駆動を行い、ＰＷＭ駆動のオフ区間検出のみを行う構成とすることにより、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動を可能とし、さらに、進相通電制御の適用により、起動時間の短縮化が可能となる。
【００５４】
《実施の形態３》
図１２は本発明に係る実施の形態３のモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。実施の形態３のモータ駆動装置の構成において、前述の実施の形態１とは位置検出部３０Ａおよびスイッチング制御部８０Ａの構成が異なる。それ以外の構成、動作は実施の形態１で説明したものと同様である。
【００５５】
図１３は実施の形態３における位置検出部３０Ａの具体的な構成を示すブロック図である。位置検出部３０Ａにおいては、実施の形態１の位置検出部３０に反転処理回路３５が追加されている。位置検出部３０Ａは、３相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとモータ１０の中性点電圧Ｖｃとの比較を行い、その比較結果の反転処理出力に応じてコイルの非通電相に現れる逆起電圧のゼロクロスを検出する。
【００５６】
位置検出部３０Ａは、３個の比較器３１，３２，３３と、ノイズ処理回路３４と、反転処理回路３５と、を含んで構成される。比較器３１，３２，３３は３相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとモータ１０の中性点電圧Ｖｃとの比較を行い、通電切り替わり時に発生するキックバックノイズによる影響や、ＰＷＭ駆動による高周波のスイッチングノイズが重畳された比較信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮを出力する。反転処理回路３５は比較信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮの反転処理を行い反転比較信号ＵＮＢ，ＶＮＢ，ＷＮＢを出力する。ノイズ処理回路３４は、反転比較信号ＵＮＢ，ＶＮＢ，ＷＮＢに重畳されているノイズを除去し、ノイズ除去された信号に応じた位置検出信号Ｄｔを出力する。ノイズ処理回路３４において、通電切り替わり時に発生するキックバックノイズによる影響は通電制御部４０からの検出ウィンドウ信号ＷＩＮによりマスク処理を行うことにより、そしてＰＷＭ駆動による高周波のスイッチングノイズによる影響はスイッチング制御部８０ＡからのＰＷＭＭＡＳＫ信号によりマスク処理を行うことにより除去される。
【００５７】
スイッチング制御部８０Ａは、電流検出信号ＣＳと指令信号ＥＣとに応じたＰＷＭ信号を通電制御部４０に出力し、出力部２０の各パワートランジスタを高周波スイッチング動作（ＰＷＭ駆動）させる。また、スイッチング制御部８０Ａは、状態判定部９０から状態判定信号ＳＪが入力されるよう構成されており、状態判定信号ＳＪに応じたＰＷＭＭＡＳＫ信号を位置検出部３０のノイズ処理回路３４に出力する。
【００５８】
図１４はスイッチング制御部８０Ａの動作を説明する波形図である。図１４において、（ａ）は状態判定信号ＳＪが“Ｌ”レベルの場合（起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間）を示しており、（ｂ）は状態判定信号ＳＪが“Ｈ”レベルの場合（ロータ回転速度が所定値以上の場合）である。スイッチング制御部８０Ａにおいて、電流検出信号ＣＳと指令信号ＥＣに応じたＰＷＭ信号が生成されているが、ＰＷＭ信号の生成方法は種々あり、ここでは特に限定する必要がないため、その説明は省略する。図１４の（ｂ）では、前述の実施の形態１と同様、ＰＷＭ信号のオンタイミングおよびオフタイミングから所定時間Ｔｙだけ“Ｌ”レベルとなるようにＰＷＭＭＡＳＫ信号が生成される。なお、図１４の（ａ）では、ＰＷＭ信号のオフ区間およびオンタイミングから所定時間Ｔｙだけ“Ｌ”レベルとなるようにＰＷＭＭＡＳＫ信号が生成される。
【００５９】
ＰＷＭＭＡＳＫ信号が入力された位置検出部３０Ａのノイズ処理回路３４は、ＰＷＭＭＡＳＫ信号に応じてノイズ除去とロータ位置検出を行うが、ＰＷＭＭＡＳＫ信号が状態判定信号ＳＪに応じて切り替わるため、検出方法も状態判定信号ＳＪに応じて切り替わる。図１４の（ａ）に示す状態において、すなわち状態判定信号ＳＪが“Ｌ”レベルの期間（起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間）では、ＰＷＭ駆動のオフ区間を除いた区間およびオンタイミングから所定時間Ｔｙを除いた区間でロータ位置検出の検出動作を可能状態にする。つまり、起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間においては、ＰＷＭ駆動のオン区間検出のみを行う。
一方、状態判定信号ＳＪが“Ｈ”レベル（ロータ回転速度が所定値以上）では、ＰＷＭ駆動のオンタイミングおよびオフタイミングのそれぞれの時点から所定時間Ｔｙを除いた区間でロータ位置検出の検出動作を可能状態にする。つまり、ロータ回転速度が所定値以上では、ＰＷＭ駆動のオン区間検出とオフ区間検出の両方を行う。
【００６０】
以上のように構成された実施の形態３のモータ駆動装置において、状態判定信号ＳＪが“Ｈ”レベルの場合（ロータ回転速度が所定値以上）は、前述の実施の形態１，２と同様に通常のＰＷＭセンサレス駆動が行われる。一方、状態判定信号ＳＪが“Ｌ”レベルの場合（起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間）は、比較信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮを反転出力した反転比較信号ＵＮＢ，ＶＮＢ，ＷＮＢを用いてオン区間検出を行う。これは、実施の形態２で説明したオフ区間検出のみを行うことと擬似的に等価な動作となる。これは、ＰＷＭ駆動特有の誘導電圧の極性がオン区間検出とオフ区間検出とでは互いに逆極性であることを利用しており、オン区間検出のみを行わせる代わりに比較信号の反転出力した信号を用いてロータ位置検出を行っている。これにより、実施の形態３のモータ駆動装置は比較信号を用いてオフ区間検出のみを行いロータ位置検出を行う実施の形態２と同様の効果が得られる。つまり、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス駆動が可能で、かつ、進相通電制御を適用しているため起動時間の短縮も可能となる。
【００６１】
さらに、実施の形態３のモータ駆動装置は、実施の形態２のように所定周期でオフ区間を作成する必要がなく、所定周期のオフ区間による電流減少、つまり起動トルク減少が改善され、さらに起動時間を短縮することが可能となる。
なお、位置検出部３０Ａの構成は図１３に限定されるものではなく、中性点電圧Ｖｃを３相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗにより擬似的に生成してもよく、比較器１つで選択的に位置検出を行うような構成としてもよい。
さらに、実施の形態３では比較信号を反転出力した信号を用いてノイズ処理を行いロータ位置検出を行う構成としたが、逆に、先に比較信号のノイズ処理を行いノイズ処理された信号を反転出力し、その信号を用いてロータ位置検出を行う構成としても同様の効果が得られる。
【００６２】
《実施の形態４》
図１５は本発明に係る実施の形態４のモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。実施の形態４のモータ駆動装置において、前述の実施の形態１とは通電制御部４０Ａの構成が異なり、それ以外の構成、動作は実施の形態１で説明したものと同様である。
【００６３】
図１６は実施の形態４における通電制御部４０Ａの具体的な構成を示すブロック図である。通電制御部４０Ａは、実施の形態１の通電制御部４０にスロープ調整回路４７を追加した構成である。スロープ調整回路４７は時間計測回路４３の計測値Ｄａｔａに基づきスロープ調整パルスＳＬを出力する。また、スロープ調整回路４７は、状態判定信号ＳＪに応じてスロープ調整パルスＳＬの出力タイミングの調整を行う。
【００６４】
図１７は通常時（ロータ回転速度が所定値以上）の通電制御部４０Ａの動作（Ｕ相のみ）を説明するタイミングチャートである。Ｖ，Ｗ相はＵ相と位相がそれぞれ１２０，２４０度異なるだけであり、ここでの説明は省略する。通常時の状態判定信号ＳＪは“Ｈ”レベルを出力しており、選択回路４２は位置検出信号Ｄｔを選択出力している。時間計測回路４３は、位置検出信号Ｄｔのエッジ間の時間計測を行い、第１調整回路４４、第２調整回路４５およびスロープ調整回路４７に計測値Ｄａｔａをロードする。ロードされた計測値Ｄａｔａは電気角で６０度相当の時間計測値であり、第１調整回路４４は位置検出信号Ｄｔのエッジから電気角で１５度相当の遅延時間に相当する第１調整時間Ｔ１後に第１調整パルスＦ１を出力する。また、第２調整回路４５は位置検出信号Ｄｔのエッジから電気角５５度相当の遅延時間に相当する第２調整時間Ｔ２後に第２調整パルスＦ２を出力する。さらに、スロープ調整回路４７は位置検出信号Ｄｔのエッジから電気角で４５度相当の遅延時間に相当するスロープ調整時間ＴＳＬ後にスロープ調整パルスＳＬを出力する。また、検出ウィンドウ信号ＷＩＮは、第２調整パルスＦ２に同期して“Ｈ”レベルに状態変化し、位置検出部３０の位置検出動作を可能状態にする。なお、検出ウィンドウ信号ＷＩＮは位置検出（各相逆起電圧のゼロクロス検出）と同時に“Ｌ”レベルに状態変化する。
【００６５】
上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよびＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、第１調整パルスＦ１およびスロープ調整パルスＳＬから生成される１５０度通電のパルス信号である。図１７において、上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＵＬは、実際には、スイッチング制御部８０のＰＷＭ信号が重畳されている。この時、図１７においてＢで示す区間（第１調整パルスＦ１からスロープ調整パルスＳＬまでの３０度区間）は駆動電流Ｉｕが台形波状波形となるようにＰＷＭ駆動し、スロープ制御を行っている。なお、スロープ制御方法は種々あり、本発明においては特に限定する必要もないため説明は省略する。
【００６６】
上記のように、スロープ制御を用いたＰＷＭ駆動を行うことにより、駆動電流波形が台形波状となるようにモータ１０のＰＷＭセンサレス駆動が行われる。なお、スロープ調整パルスＳＬに対して第２調整パルスＦ２の出力タイミングを電気角で１０度相当遅らせているのは、通電切り替わり時に発生するキックバックノイズ等の影響を避けるためである。
【００６７】
実施の形態４においては、スロープ区間が３０度の１５０度通電として説明を行ったが、必ずしもこれに限定されず、位置検出ができる程度の非通電区間を確保しさえすれば、スロープ区間を短く、もしくは長くすることも可能である。また、第２調整パルスＦ２の出力タイミングもスロープ調整パルスＳＬから電気角で１０度相当と設定したが、これに限定されず任意に設定可能である。さらに、第１調整パルスＦ１の出力タイミングを電気角で１５度相当（効率的に最適位相）として設定したがこれに限定されず任意に設定可能である。
以上のように、実施の形態４のモータ駆動装置においては、駆動電流波形を台形波状に制御することにより、駆動電流波形に起因する振動や騒音の低減が可能となる。
【００６８】
次に、起動時（起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間）における通電制御部４０Ａの動作について説明する。図１８は起動時の通電制御部４０Ａの動作（Ｕ相のみ）を説明するタイミングチャートである。
起動開始直後の状態判定信号ＳＪは“Ｌ”レベルを出力し、選択回路４２は一定周期の同期信号Ｆｓを選択出力している。時間計測回路４３は、同期信号Ｆｓのエッジ間の時間計測を行い、第１調整回路４４、第２調整回路４５およびスロープ調整回路４７に計測値Ｄａｔａをロードする。ロードされた計測値Ｄａｔａは電気角で６０度相当の計測値であり、第１調整回路４４は第１調整時間Ｔ１を０とし、同期信号Ｆｓのエッジと同じタイミングで第１調整パルスＦ１’を出力する。また、第２調整回路４５は第１調整パルスＦ１’のエッジから電気角で４０度相当の遅延時間に相当する第２調整時間Ｔ２’後に第２調整パルスＦ２’を出力する。さらに、スロープ調整回路４７は第１調整パルスＦ１’のエッジから電気角で３０度相当の遅延時間に相当するスロープ調整時間ＴＳＬ’後にスロープ調整パルスＳＬ’を出力する。また、検出ウィンドウ信号ＷＩＮは、第２調整パルスＦ２’に同期して“Ｈ”レベルに状態変化し、位置検出部３０の位置検出動作を可能状態にし、同期信号Ｆｓのエッジに同期して“Ｌ”レベルに状態変化する。
【００６９】
上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよびＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、第１調整パルスＦ１’およびスロープ調整パルスＳＬ’から生成される１５０度通電のパルス信号である。図１８において、上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＵＬは、実際には、スイッチング制御部８０のＰＷＭ信号が重畳されている。この時、通常時と同様に図１８におけるＢで示す区間（第１調整パルスＦ１’からスロープ調整パルスＳＬ’までの３０度区間）では、駆動電流Ｉｕが台形波状波形となるようにＰＷＭ駆動し、スロープ制御を行っている。このように、起動開始直後は同期信号Ｆｓにより生成される第１調整パルスＦ１’およびスロープ調整パルスＳＬ’により通電制御信号を生成し、スロープ制御を用いたＰＷＭ駆動を行うことにより、駆動電流波形が台形波状となるようにモータ１０を強制的に同期運転させる。
【００７０】
モータ１０の同期運転に伴い位置検出部３０が位置検出信号Ｄｔを出力すると（図１８において時点Ａ参照）、選択回路４２は同期信号Ｆｓから位置検出信号Ｄｔに切り替えて出力する。このとき、状態判定信号ＳＪは“Ｌ”レベルのままであるため、起動開始直後の動作と同様に第１調整回路４４は第１調整時間Ｔ１を０とし、位置検出信号Ｄｔのエッジと同じタイミングで第１調整パルスＦ１’を出力し、第２調整回路４５は第１調整パルスＦ１’のエッジから電気角で４０度相当の遅延時間に相当する第２調整時間Ｔ２’後に第２調整パルスＦ２’を出力する。さらに、スロープ調整回路４７は第１調整パルスＦ１’のエッジから電気角で３０度相当の遅延時間に相当するスロープ調整時間ＴＳＬ’後にスロープ調整パルスＳＬ’を出力する。また、検出ウィンドウ信号ＷＩＮは、第２調整パルスＦ２’に同期して“Ｈ”レベルに状態変化し、位置検出部３０の位置検出動作を可能状態にし、位置検出信号Ｄｔのエッジに同期して“Ｌ”レベルに状態変化する。
【００７１】
位置検出部３０が位置検出信号Ｄｔを出力した後においても、上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよびＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、第１調整パルスＦ１’およびスロープ調整パルスＳＬ’から生成される１５０度通電のパルス信号であり、図１８に示す上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＵＬは、実際には、スイッチング制御部８０のＰＷＭ信号が重畳されている。この時、通常時と同様に図１８においてＢ'で示す区間（第１調整パルスＦ１’からスロープ調整パルスＳＬ’までの３０度区間）は駆動電流Ｉｕが台形波状となるようにＰＷＭ駆動し、スロープ制御を行っている。
このように、位置検出信号Ｄｔが出力された後においては、位置検出信号Ｄｔにより生成される第１調整パルスＦ１’およびスロープ調整パルスＳＬ’により通電制御信号を生成し、スロープ制御を用いたＰＷＭ駆動を行うことによりモータ１０のＰＷＭセンサレス駆動が行われる。
【００７２】
なお、図１８における時点Ａ以降でも、ロータ回転速度が所定値に達するまで、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに状態変化するまでは、選択回路４２の出力と同じタイミングで出力する第１調整パルスＦ１’により通電開始されていることに変わりはない。
このように、起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｌ”レベルの場合、第１調整パルスＦ１をＦ１’に設定し、第２調整パルスＦ２をＦ２’に設定し、そしてスロープ調整パルスＳＬをＳＬ’に設定して、タイミングを早めることにより、通電制御信号の通電開始タイミングを早くしている。このように、実施の形態４のモータ駆動装置は、通電制御信号の通電開始タイミングを早めることにより、通常時の通電制御の通電開始タイミング（図１７）に対して、電気角で１５度相当の進相通電制御を行うことができる（図１８）。
【００７３】
実施の形態４のモータ駆動装置においては、進相通電制御によりモータ１０をＰＷＭセンサレス駆動させると加速していき、やがてロータ回転速度が所定値以上となり、状態判定信号ＳＪが “Ｌ”から“Ｈ”レベルに状態変化する。状態判定信号ＳＪが“Ｈ”レベルになると、図１７に示したように効率的で最適な位相での通電制御に切り替えてＰＷＭセンサレス駆動が行われる。
【００７４】
実施の形態４のモータ駆動装置のように、起動時から通常時に至るまで駆動電流波形を台形波状に制御しつつ、起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間は進相通電制御を行い、ロータ回転速度が所定値以上では最適位相での通電制御に切り替えてＰＷＭセンサレス駆動を行っている。このため、実施の形態４のモータ駆動装置は、駆動電流波形に起因する振動や騒音の低減が可能であり、かつ、起動時間の短縮も可能となる。
【００７５】
なお、実施の形態４のモータ駆動装置の説明において、位置検出信号Ｄｔは電気角で６０度毎のパルス信号としたが、必ずしもこれに限定されず１２０度毎のパルス信号や３６０度毎のパルス信号とし、通電制御を行ってもよい。また、状態判定信号ＳＪはロータの所定回転速度を閾値として状態変化する信号としたが、ロータの回転速度に応じて略比例する信号とし、それに応じて進相量を略比例的に、または階段的に解除させる方式としてもよい。さらに、実施の形態４のモータ駆動装置の構成を前述の実施の形態２，３のような構成とすることにより、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動が可能となることも言うまでもない。
【００７６】
《実施の形態５》
図１９は本発明に係る実施の形態５のモータ駆動装置の構成を示ブロック図である。実施の形態５のモータ駆動装置の構成において、前述の実施の形態１とは通電制御部４０Ｂの構成が異なるが、それ以外の構成、動作は実施の形態１で説明したものと同様である。
実施の形態５における通電制御部４０Ｂは、実施の形態４の通電制御部４０Ａ（図１６）と実質的に同じ構成を有し、スロープ調整回路４７の動作が異なる。通常時動作、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｈ”レベル（ロータ回転速度が所定値以上）における動作は実施の形態４の通常時動作と同じである。
【００７７】
図２０は起動時（起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間）の通電制御部４０Ｂの動作（Ｕ相のみ）を説明するタイミングチャートである。起動開始直後の状態判定信号ＳＪは“Ｌ”レベルを出力し、選択回路４２は一定周期の同期信号Ｆｓを選択出力している。時間計測回路４３は、同期信号Ｆｓのエッジ間の時間計測を行い、第１調整回路４４、第２調整回路４５およびスロープ調整回路４７に計測値Ｄａｔａをロードする。ロードされた計測値Ｄａｔａは電気角で６０度相当の計測値であり、第１調整回路４４は第１調整時間Ｔ１を０とし、同期信号Ｆｓのエッジと同じタイミングで第１調整パルスＦ１’を出力する。また、第２調整回路４５は第１調整パルスＦ１’のエッジから電気角で２５度相当の遅延時間に相当する第２調整時間Ｔ２’後に第２調整パルスＦ２’を出力する。さらに、スロープ調整回路４７は第１調整パルスＦ１’のエッジから電気角で１５度相当の遅延時間に相当するスロープ調整時間ＴＳＬ’後にスロープ調整パルスＳＬ’を出力する。また、検出ウィンドウ信号ＷＩＮは、第２調整パルスＦ２’に同期して“Ｈ”レベルに状態変化し、位置検出部３０の位置検出動作を可能状態にし、同期信号Ｆｓのエッジに同期して“Ｌ”レベルに状態変化する。
【００７８】
上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよびＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、第１調整パルスＦ１’およびスロープ調整パルスＳＬ’から生成される１３５度通電のパルス信号である。図２０において、上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＵＬは、実際には、スイッチング制御部８０のＰＷＭ信号が重畳されている。この時、通常時と同様に、図２０におけるＢで示す区間（第１調整パルスＦ１’からスロープ調整パルスＳＬ’までの１５度区間）は駆動電流Ｉｕが台形波状波形となるようにＰＷＭ駆動し、スロープ制御を行っている。このように、起動開始直後は同期信号Ｆｓにより生成される第１調整パルスＦ１’およびスロープ調整パルスＳＬ’により通電制御信号が生成され、スロープ制御を用いたＰＷＭ駆動を行うことにより、駆動電流波形が台形波状となるようにモータ１０を強制的に同期運転させる。
【００７９】
モータ１０の同期運転に伴い位置検出部３０が位置検出信号Ｄｔを出力すると（図２０における時点Ａ参照）、選択回路４２は同期信号Ｆｓから位置検出信号Ｄｔに切り替えて出力する。このとき、状態判定信号ＳＪは“Ｌ”レベルのままであるため、起動開始直後の動作と同様に第１調整回路４４は第１調整時間Ｔ１を０とし、位置検出信号Ｄｔのエッジと同じタイミングで第１調整パルスＦ１’を出力し、第２調整回路４５は第１調整パルスＦ１’のエッジから電気角で２５度相当の遅延時間に相当する第２調整時間Ｔ２’後に第２調整パルスＦ２’を出力する。さらに、スロープ調整回路４７は第１調整パルスＦ１’のエッジから電気角で１５度相当の遅延時間に相当するスロープ調整時間ＴＳＬ’後にスロープ調整パルスＳＬ’を出力する。また、検出ウィンドウ信号ＷＩＮは、第２調整パルスＦ２’に同期して“Ｈ”レベルに状態変化し、位置検出部３０の位置検出動作を可能状態にし、位置検出信号Ｄｔのエッジに同期して“Ｌ”レベルに状態変化する。
【００８０】
位置検出部３０が位置検出信号Ｄｔを出力した後においても、上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよびＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、第１調整パルスＦ１’およびスロープ調整パルスＳＬ’から生成される１３５度通電のパルス信号である。図２０において、上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＵＬは、実際には、スイッチング制御部８０のＰＷＭ信号が重畳されている。この時、通常時と同様に図２０におけるＢで示す区間（第１調整パルスＦ１’からスロープ調整パルスＳＬ’までの１５度区間）は駆動電流Ｉｕが台形波状となるようにＰＷＭ駆動し、スロープ制御を行っている。このように、位置検出信号Ｄｔが出力された後は、位置検出信号Ｄｔにより生成される第１調整パルスＦ１’およびスロープ調整パルスＳＬ’により通電制御信号を生成し、スロープ制御を用いたＰＷＭ駆動を行うことによりモータ１０のＰＷＭセンサレス駆動が行われる。
【００８１】
なお、図２０における時点Ａ以降でも、ロータ回転速度が所定値に達するまで、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに状態変化するまでは、選択回路４２の出力と同タイミングで出力する第１調整パルスＦ１’により通電開始されていることに変わりはない。
【００８２】
上記のように、実施の形態５のモータ駆動装置においては、起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｌ”レベルの場合、第１調整パルスＦ１をＦ１’に設定し、第２調整パルスＦ２をＦ２’に設定し、そしてスロープ調整パルスＳＬをＳＬ’に設定してタイミングを早めることにより、通電制御信号の通電開始タイミングを早くしている。さらに、実施の形態５のモータ駆動装置において、起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間は、通常時に対して起動時のスロープ制御角度を小さく制御している。具体的には通常時３０度（１５０度通電）であるのに対し、起動時１５度（１３５度通電）である。このように、実施の形態５のモータ駆動装置は、起動時にスロープ制御角度を小さく制御する点が実施の形態４のモータ駆動装置と異なる。
【００８３】
以上のように、実施の形態５のモータ駆動装置は、起動時にスロープ制御角度を小さくして進相通電制御を適用することにより、実施の形態４では１５度相当の進相通電制御であったのに対し、２２．５度相当の進相通電制御となり、更なる進相通電制御を可能にしている。
【００８４】
図２１は起動特性を示す図であり、実線で示す起動曲線（ａ）は進相通電制御を用いない場合であり、短い破線（点線）で示す起動曲線（ｂ）はスロープ制御角度をそのままとして進相通電制御を行った場合であり、そして長い破線で示す起動曲線（ｃ）はスロープ制御角度を小さく制御した更なる進相通電制御を行った場合の起動特性を示している。
【００８５】
図２１において、横軸は起動時間［ｓｅｃ］であり、縦軸はロータ回転速度［ｒｐｍ］である。また、Ｎａは状態判定信号ＳＪの状態変化をさせるロータ回転速度の閾値を示している。ロータ回転速度が所定回転速度Ｎａより遅い領域、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｌ”の領域において、起動曲線（ｂ）はスロープ制御角度をそのままとして進相通電制御を行い、起動曲線（ｃ）はスロープ制御角度を小さく制御して更なる進相通電制御を行っている。所定回転速度Ｎａ以上の領域、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｈ”の領域においては、いずれの場合においても効率的に最適な位相での通電制御を行っている。
図２１に示すように、状態判定信号ＳＪが“Ｌ”レベルの領域での時間に対する速度変化の傾きは、起動曲線（ａ）＜起動曲線（ｂ）＜起動曲線（ｃ）となっており、起動曲線（ｃ）で示す起動特性を持つ実施の形態５の構成を適用することにより、起動トルクをさらに向上させることができ、起動時間を更に短縮させることが可能となることが理解できる。
【００８６】
以上のように、実施の形態５のモータ駆動装置においては、起動開始からロータ回転速度が所定値に達するまでの期間、スロープ制御角度を小さく制御することによる更なる進相通電制御を用いたＰＷＭセンサレス駆動を行う構成とすることにより、更なる起動時間の短縮が可能となる。また、スロープ制御を用いて駆動電流波形を台形波状に制御しているため、駆動電流波形に起因する振動や騒音を低減することが可能となる。
なお、スロープ制御角度の設定値は実施の形態５において説明したように１５度に限定されず、通常時に対して小さくなるように設定すれば本発明の効果が得られることは言うまでもない。
【００８７】
さらに、実施の形態５のモータ駆動装置においては、台形波状電流波形のスロープ制御角度をスロープの立上がり側と立下り側を個々に制御する構成としてもよい。また、実施の形態５のモータ駆動装置は、前述の実施の形態２，３のような構成とすることにより、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動が可能であることも言うまでもない。
なお、以上の実施の形態において説明した構成に対し、本発明はその趣旨を変えずして種々の変更が可能であり、そのような構成が本発明の思想に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明に係るモータ駆動装置は、発振、脱調、逆回転等の起動失敗のない安定したＰＷＭセンサレス起動、かつ、起動時間の短縮化ができるという効果を有し、ＰＷＭセンサレス駆動を行うモータ駆動装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る実施の形態１のモータ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１のモータ駆動装置における位置検出部３０の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】位置検出部３０の動作を説明する波形図である。
【図４】図１のモータ駆動装置におけるスイッチング制御部８０の動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】図１のモータ駆動装置における通電制御部４０の具体的な構成を示すブロック図である。
【図６】通電制御部４０の通常時の動作を説明するタイミングチャートである。
【図７】通電制御部４０の起動時の動作を説明するタイミングチャートである。
【図８】本発明に係る実施の形態２のモータ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図９】図８のモータ駆動装置における所定周期オフ回路１００の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１０】所定周期オフ回路１００の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１１】実施の形態２のモータ駆動装置における起動特性図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態３のモータ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２のモータ駆動装置における位置検出部３０Ａの具体的な構成を示すブロック図である。
【図１４】図１２のスイッチング制御部８０Ａの動作を説明するタイミングチャートである。
【図１５】本発明に係る実施の形態４のモータ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５のモータ駆動装置における通電制御部４０Ａの具体的な構成を示すブロック図である。
【図１７】通電制御部４０Ａの通常時の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１８】通電制御部４０Ａの起動時の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１９】本発明に係る実施の形態５のモータ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２０】通電制御部４０Ｂの起動時の動作を説明するタイミングチャートである。
【図２１】実施の形態５のモータ駆動装置における起動特性図である。
【図２２】従来のモータ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２３】図２２のモータ駆動装置における各部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図２４】従来の他のモータ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  直流電源
１０  モータ
１１，１２，１３  コイル
２０  出力部
３０，３０Ａ  位置検出部
４０，４０Ａ，４０Ｂ  通電制御部
７０  電流検出部
８０，８０Ａ  スイッチング制御部
９０  状態判定部
１００  所定周期オフ回路
【図１】
2005333689.tif 000003
【図２】
2005333689.tif 000004
【図３】
2005333689.tif 000005
【図４】
2005333689.tif 000006
【図５】
2005333689.tif 000007
【図６】
2005333689.tif 000008
【図７】
2005333689.tif 000009
【図８】
2005333689.tif 000010
【図９】
2005333689.tif 000011
【図１０】
2005333689.tif 000012
【図１１】
2005333689.tif 000013
【図１２】
2005333689.tif 000014
【図１３】
2005333689.tif 000015
【図１４】
2005333689.tif 000016
【図１５】
2005333689.tif 000017
【図１６】
2005333689.tif 000018
【図１７】
2005333689.tif 000019
【図１８】
2005333689.tif 000020
【図１９】
2005333689.tif 000021
【図２０】
2005333689.tif 000022
【図２１】
2005333689.tif 000023
【図２２】
2005333689.tif 000024
【図２３】
2005333689.tif 000025
【図２４】
2005333689.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月28日(2005.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
近年、ハードディスクや光ディスク等の記録媒体に対する駆動用として、あるいは空調機器におけるファンやコンプレッサ等の駆動用として、ブラシレスモータが一般的に採用されている。このようなブラシレスモータは、広範囲の可変速制御や電力消費低減のため、インバータ装置を使ってＰＷＭ駆動されている。三相コイルを有するブラシレスモータ内部においては、通常、ロータの磁極位置検出のために、ホール素子等の位置センサが電気角１２０度毎に配置されている。このような位置センサを有するブラシレスモータに対して、低コスト化や小型化を目的として、位置センサを用いないブラシレスモータが望まれており、このようなセンサレス駆動技術が種々開発されている。センサレス駆動を実現する手段としては、例えば、電気角１２０度通電を行い、非通電相に発生する逆起電圧のゼロクロスを検出する方法がある。なお、以下の説明において角度表示はすべて電気角である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
図２２は従来のセンサレス駆動を行うモータ駆動装置を示すブロック図である。図２２において、モータ１０は、図示しない永久磁石による界磁部を有するロータと、３相コイル１１，１２，１３がＹ結線されたステータとで構成されている。出力部１２０は、電源１と接地（ＧＮＤ）間に配設され、図示しない３個の上側パワートランジスタおよび３個の下側パワートランジスタによりブリッジ構成され、３相コイル１１，１２，１３への電力供給を行っている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
通電制御部１４０は位置検出信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮにより検出されたロータ位置と速度の変化率からロータの回転速度を計測し、３０度相当の遅延時間を算出する。この遅延時間に応じたタイミングで通電制御を行い、上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを出力する。このように通電タイミングを制御することにより、従来のモータ駆動装置は、モータ駆動制御を行っている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
以上のように位置検出信号ＵＮ，ＶＮ，ＷＮに基づいて３０度相当の遅延時間を算出し、算出された遅延時間に応じたタイミングで通電制御を行うモータ駆動装置は、例えば特許文献１において開示されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記のように構成された図２４に示したモータ駆動装置における動作を簡単に説明する。
制御部１４０Ａは同期運転を行うための同期信号を出力し、それに伴いモータ１０が起動して同期運転を行う。位置検出部１３０はロータが回転し始めると逆起電圧によるロータ位置検出を行い、演算部１４０Ｂは位置検出信号に応じた通電制御信号を出力する。比較回路１６０は、制御部１４０Ａの同期信号と演算部１４０Ｂの通電制御信号の位相差を検出し、位相差が所定値以内に入った時点で切替部１５０のスイッチを端子１５０Ａから端子１５０Ｂに切り替える。すなわち、同期運転から位置検出駆動に切り替えられる。また、位相差検出信号は制御部１４０Ａにフィードバックされ、比較回路１６０において位相差が所定値以内の値になるように制御部１４０Ａの同期信号が補正される。
以上のように、同期信号と位置検出信号に応じた通電制御信号との位相差を検出し、位相差が所定値以内となった時点で同期運転から位置検出駆動に切り替えて起動を行う従来のモータ駆動装置は、例えば特許文献２において開示されている。
【特許文献１】特許第２７７８８１６号明細書
【特許文献２】特開平７−８７７８３号公報
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
以下、本発明に係るモータ駆動装置の好適な実施の形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の好適な実施の形態の説明において角度表示はすべて電気角である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
電流検出部７０は、例えば電流検出抵抗で構成され、出力部２０とＧＮＤ間に設けられて出力部２０に流れる電流の検出を行う。電流検出部７０は検出した電流検出信号ＣＳをスイッチング制御部８０に出力する。なお、実施の形態１では、電流検出部７０を出力部２０とＧＮＤ間に設けたが、これに限定されず電源１と出力部２０間に設けてもよい。
スイッチング制御部８０は、電流検出信号ＣＳと指令信号ＥＣとに応じたＰＷＭ信号を通電制御部４０に出力し、出力部２０の各パワートランジスタ２１，２２，２３および２５，２６，２７を高周波スイッチング動作（ＰＷＭ駆動）させる。さらに、スイッチング制御部８０はＰＷＭＭＡＳＫ信号を位置検出部３０のノイズ処理回路３４(図２)に出力する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
同期信号発生回路４１は、モータ１０を強制的に同期運転させるための一定周期の同期信号Ｆｓを出力する。選択回路４２は、位置検出信号Ｄｔと同期信号Ｆｓのいずれか一方を選択出力する。起動開始直後は選択回路４２により同期信号Ｆｓが選択され、これに応じてモータ１０を同期運転させる。同期運転に伴いロータが回転し位置検出信号Ｄｔが出力されると、選択回路４２は同期信号Ｆｓから位置検出信号Ｄｔに切り替えて出力する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、第１調整パルスＦ１から生成される１２０度通電のパルス信号である。図６において、上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＵＬは、実際は、スイッチング制御部８０のＰＷＭ信号が重畳されている。このように、第１調整パルスＦ１により上側通電制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵおよび下側通電制御信号ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを生成し、さらにＰＷＭ信号を重畳することにより、モータ１０に対するＰＷＭセンサレス駆動が行われる。なお、第１調整パルスＦ１に対して第２調整パルスＦ２の出力タイミングを電気角で１５度相当遅らせているのは、通電切り替わり時に発生するキックバックノイズ等の影響をマスク処理するためである。図６では、上側および下側の通電制御信号ＵＵ，ＵＬを１２０度通電のパルス信号とし、第２調整パルスＦ２の出力タイミングを位置検出信号Ｄｔのエッジに対して電気角で４５度相当に設定しているが、通電制御信号は必ずしも１２０度通電に限定されず、第２調整パルスＦ２の出力タイミングも電気角で４５度相当に限定しなくてもよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図１１は起動特性を示す図であり、実線で示す起動曲線（ａ）は進相通電制御を適用しない場合の起動特性であり、破線で示す起動曲線（ｂ）は起動に進相通電制御を適用した場合の起動特性である。図１１において、横軸は起動時間［ｓｅｃ］であり、縦軸はロータ回転速度［ｒｐｍ］である。図１１の縦軸におけるＮａは、状態判定信号ＳＪの状態変化をさせるロータ回転速度の閾値である。図１１の起動曲線（ｂ）において、ロータ回転速度が所定回転速度Ｎａより遅い領域、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｌ”の領域では進相通電制御を行い、所定回転速度Ｎａ以上の領域、つまり、状態判定信号ＳＪが“Ｈ”の領域では最適位相での通電制御を行っている。図１１の起動曲線（ｂ）に示すように、進相通電制御を適用することにより起動トルクを向上させることができ、時間に対する速度変化の傾きを大きくすることが可能となる。その結果、所定回転速度Ｎａまでの起動時間をＴａ１からＴａ２に短縮でき、回転速度Ｎｂまでの起動時間もＴｂ１からＴｂ２に短縮できる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
上記のように、スロープ制御を用いたＰＷＭ駆動を行うことにより、駆動電流波形が台形波状となるようにモータ１０のＰＷＭセンサレス駆動が行われる。なお、スロープ調整パルスＳＬに対して第２調整パルスＦ２の出力タイミングを電気角で１０度相当遅らせているのは、通電切り替わり時に発生するキックバックノイズ等の影響をマスク処理するためである。