(57)【要約】【課題】  他の処理に支障を及ぼすことなく、ブラシレスＤＣモータを簡潔容易に制御することができるブラシレスＤＣモータの制御装置を提供すること。【解決手段】  本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置は、ブラシレスＤＣモータ２０のロータ２２の周囲に配置されたホールＩＣ２１よりロータ２２の停止状態の磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力しサンプリング処理を行うサンプリング処理部１４と、ホールＩＣ２１よりロータ２２の回転状態の磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力し磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの割込み処理を行う割込み処理部１５とを備え、サンプリング処理部１４よりの出力信号によりブラシレスＤＣモータ２０の起動を行い、割込み処理部１５よりの出力信号によりブラシレスＤＣモータ２０の駆動を行うこととした。【選択図】  図１
2005245076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスＤＣモータのロータの周囲に配置された磁極検出器より前記ロータの停止状態の磁極信号を入力しサンプリング処理を行うサンプリング処理部と、前記磁極検出器より前記ロータの回転状態の磁極信号を入力し前記磁極信号の割込み処理を行う割込み処理部とを備え、前記サンプリング処理部よりの出力信号により前記ブラシレスＤＣモータの起動を行い、前記割込み処理部よりの出力信号により前記ブラシレスＤＣモータの駆動を行うことを特徴とするブラシレスＤＣモータの制御装置。
【請求項２】
前記サンプリング処理部は、予め定めた低周波のサンプリング信号で磁極信号をサンプリング処理することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの制御装置。
【請求項３】
前記割込み処理部は、前記ロータの回転状態の磁極信号を入力し、前記磁極信号が変化したとき前記割込み処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの制御装置。
【請求項４】
前記磁極信号は、複数の前記磁極検出器よりの磁極信号を合成する信号とすることを特徴とする請求項１から３のいずれが１項に記載のブラシレスＤＣモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスＤＣモータの制御装置に関し、特に、ブラシレスＤＣモータを簡潔容易に制御することができるブラシレスＤＣモータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来のブラシレスＤＣモータの制御装置のブロック図を示す。
【０００３】
図５に示すように、従来のブラシレスＤＣモータの制御装置は、ブラシレスＤＣモータ１２０に設置された磁極検出器であるホールＩＣ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃにより検出したロータ１２２の磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力して相切換信号Ｋを相切換駆動部１１８に出力する制御ブロック１１０と、相切換信号ＫによりＤＣモータ電源部１１９からの電圧を３相の相巻線１２３への電圧に切換える相切換駆動部１１８とにより、ブラシレスＤＣモータ１２０の制御を行っているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この従来のブラシレスＤＣモータの制御装置は、制御ブロック１１０により磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力して相切換信号Ｋを相切換駆動部１１８に出力しブラシレスＤＣモータ１２０の制御を行っているが、制御ブロック１１０は、マイコンなどで構成するため、図６に示すように、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃをサンプリング信号ＴのタイミングパルスごとにサンプリングしてブラシレスＤＣモータ１２０の制御を行っている。
【０００５】
しかしながら、相切換信号Ｋにより行うブラシレスＤＣモータ１２０の相切換のタイミングが遅れたときにはモータ効率が落ちるため、サンプリング信号Ｔの周波数を高くして相切換のタイミングに遅れが生じないようにしており、高いサンプリング周波数でサンプリングできるマイコンや、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）などの高価なものを使用しなければならなかった。
【０００６】
また、相切換の処理はサンプリング信号Ｔのタイミングパルスごとに行わなければならず、高い周波数のサンプリング信号Ｔでサンプリングするため、マイコンなどで構成する制御ブロック１１０は、他の処理に割く時間が少なくなり、システム的に破綻する可能性もあった。
【０００７】
図７は、従来のブラシレスＤＣモータの他の制御装置のブロック図を示す。
【０００８】
図７に示すように、この従来のブラシレスＤＣモータの他の制御装置は、相切換回路２３０をシーケンス制御する制御ブロック２１０と、ブラシレスＤＣモータ２２０に設置されたホールＩＣ２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃにより検出したロータ２２２の磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力し、制御ブロック２１０のシーケンス制御により相切換信号Ｋを相切換駆動部２１８に出力する相切換回路２３０と、相切換信号ＫによりＤＣモータ電源部２１９からの電圧を３相の相巻線２２３への電圧に切換える相切換駆動部２１８とにより、ブラシレスＤＣモータ２２０の制御を行っている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
しかしながら、この従来のブラシレスＤＣモータの他の制御装置は、相切換回路２３０として専用のＩＣや電気回路を制御ブロック２１０とは別に設ける必要があり、高価格化を招いていた。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１１９９８３号公報
【特許文献２】特開２０００−１７５４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、他の処理に支障を及ぼすことなく、ブラシレスＤＣモータを簡潔容易に制御することができるブラシレスＤＣモータの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置は、ブラシレスＤＣモータのロータの周囲に配置された磁極検出器より前記ロータの停止状態の磁極信号を入力しサンプリング処理を行うサンプリング処理部と、前記磁極検出器より前記ロータの回転状態の磁極信号を入力し前記磁極信号の割込み処理を行う割込み処理部とを備え、前記サンプリング処理部よりの出力信号により前記ブラシレスＤＣモータの起動を行い、前記割込み処理部よりの出力信号により前記ブラシレスＤＣモータの駆動を行うこととした。
【００１３】
また、前記サンプリング処理部は、予め定めた低周波のサンプリング信号で磁極信号をサンプリング処理することとした。
【００１４】
また、前記割込み処理部は、前記ロータの回転状態の磁極信号を入力し、前記磁極信号が変化したとき前記割込み処理を行うこととした。
【００１５】
さらに、前記磁極信号は、複数の前記磁極検出器よりの磁極信号を合成する信号とすることとした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置は、ブラシレスＤＣモータのロータの周囲に配置された磁極検出器より前記ロータの停止状態の磁極信号を入力しサンプリング処理を行うサンプリング処理部と、前記磁極検出器より前記ロータの回転状態の磁極信号を入力し前記磁極信号の割込み処理を行う割込み処理部とを備え、前記サンプリング処理部よりの出力信号により前記ブラシレスＤＣモータの起動を行い、前記割込み処理部よりの出力信号により前記ブラシレスＤＣモータの駆動を行うこととしたため、他の処理に支障を及ぼすことなく、ブラシレスＤＣモータを簡潔容易に制御することができ、回転数の広い範囲に対応することもできる。
【００１７】
また、前記サンプリング処理部は、予め定めた低周波のサンプリング信号で磁極信号をサンプリング処理することとしたため、他の処理に支障を及ぼすことのない簡潔の構成でブラシレスＤＣモータの起動をすることができる。
【００１８】
また、前記割込み処理部は、前記ロータの回転状態の磁極信号を入力し、前記磁極信号が変化したとき前記割込み処理を行うこととしたため、簡潔の構成でブラシレスＤＣモータの駆動をすることができる。
【００１９】
さらに、前記磁極信号は、複数の前記磁極検出器よりの磁極信号を合成する信号とすることとしたため、簡潔の構成でブラシレスＤＣモータを制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの制御装置につき図を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの制御装置のブロック図を示す。
【００２２】
図１に示すように、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの制御装置は、ブラシレスＤＣモータ２０の制御を行うマイコンやＣＰＵなどの制御ブロック１０が設けられ、制御ブロック１０とブラシレスＤＣモータ２０との間にＤＣモータ電源部１９と接続する相切換駆動部１８が設けられている。
【００２３】
ブラシレスＤＣモータ２０は、Ｕ相巻線２３ａ、Ｖ相巻線２３ｂ、Ｗ相巻線２３ｃとの相間の電気的位相差が１２０°の互いに接続するステータの相巻線２３と、Ｎ極とＳ極が着磁されたロータ２２と、ロータ２２の周囲に配置され、ロータ２２の磁極を検出し磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを出力する磁極検出器としてのホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃとで構成されるホールＩＣ２１とが設けられている。
【００２４】
制御ブロック１０は、ロータ２２の停止状態のときにホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃよりの磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力し、ブラシレスＤＣモータ２０を起動するためにサンプリング処理するサンプリング処理部１４と、同じく磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力し、ブラシレスＤＣモータ２０を駆動するために磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの割込み処理をする割込み処理部１５と、サンプリング処理部１４がサンプリング処理して出力する磁極信号Ｓｘまたは、割込み処理部１５が割込み処理して出力する磁極信号Ｓｙにより相切換制御部１７をシーケンス制御する制御部１３と、制御部１３のシーケンス制御により、相巻線２３の相切換をする相切換信号Ｋｘ、Ｋｙを出力し相切換えの制御をする相切換制御部１７と、ブラシレスＤＣモータ２０の運転開始、運転停止、回転速度設定などの処理を行う入力処理部１１とによりブラシレスＤＣモータ２０の制御を行う。
【００２５】
相切換駆動部１８は、相切換制御部１７よりの相切換信号Ｋｘ、Ｋｙにより、ＤＣモータ電源部１９よりの電源電圧を切換え、Ｕ相巻線２３ａ、Ｖ相巻線２３ｂ、Ｗ相巻線２３ｃに与える駆動電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを出力し、ブラシレスＤＣモータ２０を駆動する。
【００２６】
サンプリング処理部１４は、ロータ２２の停止状態のときに磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃをサンプリング処理してブラシレスＤＣモータ２０を起動することができるため、ブラシレスＤＣモータ２０の起動時に使用し、また、割込み処理部１５は、ロータ２２の回転状態のときに磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの割込み処理をして、ブラシレスＤＣモータ２０を駆動することができるため、ブラシレスＤＣモータ２０の定格回転や回転制御の駆動に使用する。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの制御装置がブラシレスＤＣモータの起動と駆動を行うときのフローチャートを示す。
【００２８】
図１と図２とにより、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの制御装置が行う起動と駆動につき説明する。
【００２９】
制御ブロック１０は、電源がオンしたとき（ステップ３１）、サンプリング処理部１４が動作を開始するとともに（ステップ３２）、サンプリング用のタイマー１２が作動し（ステップ３３）、予め設定した設定時間を経過しないとき（ステップ３４のＮｏ）にはステップ３３の動作を継続し、予め設定した設定時間を経過したとき（ステップ３４のＹｅｓ）、サンプリング処理部１４はロータ２２の停止状態の磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを読込みサンプリング処理を行う（ステップ３５）。制御部１３は、サンプリング処理部１４が読込みサンプリング処理した磁極信号Ｓｘが入力したとき、相切換制御部１７をシーケンス制御し、相切換制御部１７から磁極信号Ｓｘに応じた相切換信号Ｋｘを相切換駆動部１８に出力する（ステップ３６）。
【００３０】
相切換駆動部１８は、相切換制御部１７よりの相切換信号Ｋｘにより、ＤＣモータ電源部１９よりの電源電圧を切換え、Ｕ相巻線２３ａ、Ｖ相巻線２３ｂ、Ｗ相巻線２３ｃに与える駆動電圧Ｖａ、Ｖｂ、ＶｃをブラシレスＤＣモータ２０に出力し電力供給を行う（ステップ３７）。以降ステップ３２からステップ３７の動作が繰返されブラシレスＤＣモータ２０が起動する（ステップ３８）。
【００３１】
ブラシレスＤＣモータ２０が起動してロータ２２が回転し磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃが立ち上がって変動したとき、割込み処理部１５は、この変動時に動作を開始することができ（ステップ４１）、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを読込み、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの割込み処理を行い（ステップ４２）、制御部１３は、割込み処理部１５が読込み割込み処理をした磁極信号Ｓｙが入力したとき、相切換制御部１７をシーケンス制御し、相切換制御部１７から磁極信号Ｓｙに応じた相切換信号Ｋｙを相切換駆動部１８に出力する（ステップ４３）。相切換駆動部１８は、相切換制御部１７よりの相切換信号Ｋｙにより、ＤＣモータ電源部１９よりの電源電圧を切換え、Ｕ相巻線２３ａ、Ｖ相巻線２３ｂ、Ｗ相巻線２３ｃに与える駆動電圧Ｖａ、Ｖｂ、ＶｃをブラシレスＤＣモータ２０に出力し電力供給を行い（ステップ４４）、以降ステップ４１からステップ４４の動作が繰り返され、ブラシレスＤＣモータ２０が駆動する（ステップ４５）。
【００３２】
図３は、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの制御装置で使用する信号の波形図を示し、図３（ａ）は、磁極信号の波形図を示し、図３（ｂ）は、相切換信号の波形図を示す。
【００３３】
本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータでは、図１に示すように、Ｎ極とＳ極とが互いに向き合うロータ２２の周囲に３個のホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃが配置されているため、ホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃよりの磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃは、図３（ａ）に示すように、順次電気角で１２０°の位相差があり、電気角で１８０°ごとのパルス幅となる。
【００３４】
また、図３（ｂ）に示すように、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃに応じた相切換制御部１７（図１参照）から出力する相切換信号Ｋｘは、順次電気角で１２０°の位相差があり、電気角で１２０°ごとのパルス幅で、６個の相切換信号Ｋｘ１、Ｋｘ２、Ｋｘ３、Ｋｘ４、Ｋｘ５、Ｋｘ６で形成され、また、相切換信号Ｋｙは、順次電気角で１２０°の位相差があり、電気角で１２０°ごとのパルス幅で、６個の相切換信号Ｋｙ１、Ｋｙ２、Ｋｙ３、Ｋｙ４、Ｋｙ５、Ｋｙ６で形成され、それぞれ相切換駆動部１８によりＤＣモータ電源部１９よりの電源電圧を切換えブラシレスＤＣモータ２０に電力供給を行う。
【００３５】
図４は、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの制御装置における相切換駆動部の回路図を示す。
【００３６】
図４に示すように、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの相切換駆動部１８は、６個のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６とで回路構成され、図３に示す相切換信号Ｋｘ１、Ｋｘ２、Ｋｘ３、Ｋｘ４、Ｋｘ５、Ｋｘ６により、Ｕ相巻線２３ａ、Ｖ相巻線２３ｂ、Ｗ相巻線２３ｃに駆動電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを与えブラシレスＤＣモータ２０を駆動する。このとき、（1）相切換信号Ｋｘ１、Ｋｘ５によりトランジスタＴｒ１、Ｔｒ５がオンしたときには、Ｕ相巻線２３ｂ、Ｖ相巻線２３ｃに電力が供給され、（2）相切換信号Ｋｘ１、Ｋｘ６によりトランジスタＴｒ１、Ｔｒ６がオンしたときには、Ｕ相巻線２３ｂ、Ｗ相巻線２３ａに電力が供給され、（3）相切換信号Ｋｘ２、Ｋｘ６によりトランジスタＴｒ２、Ｔｒ６がオンしたときには、Ｖ相巻線２３ｃ、Ｗ相巻線２３ａに電力が供給され、（4）相切換信号Ｋｘ２、Ｋｘ４によりトランジスタＴｒ２、Ｔｒ４がオンしたときには、Ｖ相巻線２３ｃ、Ｕ相巻線２３ｂに電力が供給され、（5）相切換信号Ｋｘ３、Ｋｘ４によりトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４がオンしたときには、Ｗ相巻線２３ａ、Ｕ相巻線２３ｂに電力が供給され、（6）相切換信号Ｋｘ３、Ｋｘ５によりトランジスタＴｒ３、Ｔｒ５がオンしたときには、Ｗ相巻線２３ａ、Ｖ相巻線２３ｃに電力が供給される。相切換信号Ｋｙ１、Ｋｙ２、Ｋｙ３、Ｋｙ４、Ｋｙ５、Ｋｙ６についても同様の動作が行われる。
【００３７】
なお、図２のフローチャートでは、制御ブロック１０は、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力し相切換信号Ｋｘ、Ｋｙを相切換駆動部１８に出力することとしたが、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを合成して、電気角で６０°ごとのパルスを形成する合成磁極信号を入力し、相切換信号Ｋｘ、Ｋｙを相切換駆動部１８に出力することもできる。
【００３８】
以上述べたように、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの制御装置は、ブラシレスＤＣモータ２０のロータの周囲に配置されたホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃよりロータ２２の停止状態の磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力しサンプリング処理を行うサンプリング処理部１４よりの出力信号によりブラシレスＤＣモータ２０の起動を行い、ロータ２２の回転状態の磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力し磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの割込み処理を行う割込み処理部１５よりの出力信号によりブラシレスＤＣモータの駆動を行うものであり、他の処理に支障を及ぼすことなく、ブラシレスＤＣモータを簡潔容易に制御することができ、また、回転数の広い範囲に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの制御装置のブロック図を示す。
【図２】本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの制御装置がブラシレスＤＣモータの起動と駆動を行うときのフローチャートを示す。
【図３】本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの制御装置で使用する信号の波形図を示し、図３（ａ）は、磁極信号の波形図を示し、図３（ｂ）は、相切換信号の波形図を示す。
【図４】本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの制御装置における相切換駆動部の回路図を示す。
【図５】従来のブラシレスＤＣモータの制御装置のブロック図を示す。
【図６】従来のブラシレスＤＣモータの制御装置における磁極信号とサンプリング信号の波形図を示す。
【図７】従来のブラシレスＤＣモータの他の制御装置のブロック図を示す。
【符号の説明】
【００４０】
１０  制御ブロック
１２  タイマー
１３  制御部
１４  サンプリング処理部
１５  割込み処理部
１７  相切換制御部
１８  相切換駆動部
１９  ＤＣモータ電源部
２０  ブラシレスＤＣモータ
２１  ホールＩＣ
２２  ロータ
２３  相巻線
【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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