(57)【要約】【課題】センサを用いて位置検出するモータにおけるセンサ取り付け位置のばらつきによる効率悪化あるいはトルクリップルの増加を抑制し、駆動電流波形で急峻な変化を低減し低振動性および低騒音性を向上させる。【解決手段】センサ信号補正回路１１にて、位置センサ１から出力された１相のセンサ信号により得られるセンサ位相情報と、逆起電圧検出回路９から出力された前記相に対する逆起電圧より得られる逆起電圧位相情報とに基づいて補正位置信号を演算する。センサ信号補正回路１１にて演算された補正位置信号に基づいて通電制御回路２により通電相を決定する。通電制御回路２において決定されたＰＷＭ駆動させる相を駆動する信号は、ＰＷＭ制御回路７により生成する。通電制御回路２によって選択された相について出力トランジスタ３が通電するとモータ巻き線４も通電する。電流検出部５により電流値の検出を行い、制御指令部６により決定される目標電流値に達すると、通電をオフして非導通させることによりスイッチング制御を行う。【選択図】図１
2005304133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個の位置センサを用いてロータの位置検出を行うモータ駆動方法において、
逆起電圧と前記位置センサの出力信号との位相差に係る情報を記憶し、前記位相差情報に基づいて前記位置センサの出力信号に補正を加え、通電信号を生成することを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項２】
複数個の位置センサを用いてロータの位置検出を行うモータ駆動方法において、
逆起電圧を取り込み、前記逆起電圧と任意の１相のセンサ信号との位相差に係る情報を記憶し、前記位相差情報に基づいて前記センサ信号に補正を加え、通電信号を生成することを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項３】
複数個の位置センサを用いてロータの位置検出を行うモータ駆動方法において、
前記位置センサにより位置検出した各相間における位相の偏差を用いて所定の補正値を演算し、前記補正値を記憶し、前記補正値に基づいて前記位置センサの出力信号に補正を加え、通電信号を生成することを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項４】
位置検出を行う位置センサと、前記位置センサからの位置センサ信号を補正するセンサ信号補正回路と、前記補正した信号から通電信号を作成する通電制御回路とを備え、前記位置センサ信号を補正して駆動電圧を生成することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項５】
位置検出を行う位置センサと、逆起電圧を検出する逆起電圧検出回路と、前記逆起電圧と前記位置センサからのセンサ信号との位相差を比較する位相差検出回路と、前記位相差に基づいて前記位置センサ信号から通電信号を作成するセンサ信号補正回路とを備え、前記位置センサ信号を前記逆起電圧のタイミングに応じて補正して駆動電圧を生成することを特徴とするモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１個の位置センサを用いてロータの位置検出を行うモータ駆動方法およびモータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータＰＷＭ駆動方式としては、モータ巻き線に流れる電流を検出して目標電流値に達すれば、通電をオフにするピーク電流制御型モータ駆動方式が存在する。この方式では、電流値が目標値に達するとオフにすることによって電流が直接制御されるため、電流位相の遅れがない。
【０００３】
図５を参照して特許文献１に示されている駆動方法について説明する。
【０００４】
図５は三相モータを駆動する従来のモータ駆動装置の構成図であって、１は位置センサ、２は通電制御回路、３は出力トランジスタ、４はモータ巻き線、５は電流検出部、６は制御指令部、７はＰＷＭ制御回路、８は電源である。
【０００５】
位置センサ１としてはホール素子などが用いられる。位置センサ１は、１２０度ごとに配置され、モータのロータの位置を検出する。位置センサ１により出力されるセンサ信号から通電制御回路２により通電相を決定する。また通電制御回路２において決定された、ＰＷＭ駆動させる相を駆動する信号は、ＰＷＭ制御回路７により形成させる。
【０００６】
通電制御回路２によって選択された相に対して出力トランジスタ３が通電すると、電流がモータ巻き線４に流れ、電流検出部５により電流の検出を行い、制御指令部６により決定される目標電流値に達すると、通電をオフして非導通させることによりスイッチング制御を行う。よって、モータ巻き線４に流れる電流のピーク値は、入力信号によって一定にコントロールされる。
【特許文献１】特開平１１−１８４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の技術においては、ホール素子などの位置センサ１を用いて得られる位置情報のみによって通電制御回路２で駆動制御している。よって、少なくとも１個設置されている位置センサ１の取り付け位置に誤差がある場合、正確な位置検出が困難になり、モータ位置と駆動信号にずれが生じる。そのため、トルクの低下とリップルが生じて効率悪化が生じる。
【０００８】
また同様に、複数個のセンサ取り付け位置に相対ばらつきがある場合、モータの巻き線に流れる電流のむらが相間にも発生し、トルクリップルが増大する。よって、モータの回転速度あるいは消費電流のばらつきが生じる。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題に鑑み、回転速度のむらあるいは消費電流のばらつきを低減するようにしたモータ駆動方法およびモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明は、少なくとも1個のホール素子などのセンサを用いてロータの位置検出を行い、逆起電圧からのロータ位置信号を取り込むことにより位置センサ信号との差を記憶して、前記位相差を用いて位置センサ信号に補正を加えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、センサの取り付け位置誤差、あるいは、ばらつきがあるモータであっても、正確にロータ位置を検出し、駆動信号のロータ位置に対するタイミングのずれを低減し、効率向上，トルクリップル抑制，低振動化を実現することができ、さらに、ずれ値を記憶して、正弦波電流駆動のような１８０度通電状態において、ロータ位置信号にタイミング補正を行うことによって、一層の静音化が可能になるなど、回転速度あるいは消費電流のばらつき、およびトルクリップルを抑制すると共に、静音化を図ることができる安定したモータ駆動が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態を説明するための三相モータ駆動装置の構成図であって、１は位置センサ、２は通電制御回路、３は出力トランジスタ、４はモータ巻き線、５は電流検出部、６は制御指令部、７はＰＷＭ制御回路、８は電源、９は逆起電圧検出回路、１０は位相差検出回路、１１はセンサ信号補正回路である。
【００１４】
以上のように構成されたモータ駆動装置について、以下、その動作を説明する。
【００１５】
位置センサ１としてホール素子などを用いる。位置センサ１は、１２０度ごとに配置されモータのロータの位置を検出する。モータが回転することによって発生する逆起電圧は、逆起電圧検出回路９により検出される。
【００１６】
ここで、位相差検出回路１０について図２を参照して説明する。
【００１７】
図２（ａ）は位置センサ１から出力された１相のセンサ信号により得られるセンサ位相情報、図２（ｂ）は逆起電圧検出回路９から出力された前記相に対する逆起電圧より得られる逆起電圧位相情報を示している。
【００１８】
位相差検出回路１０により、図２（ａ）のセンサ位相と図２（ｂ）の逆起電圧位相との相対的な時間差αと、図２（ａ）のセンサ位相における１周期の時間βを検出し、αとβの比をα／β＝ｋとして保持しておく。
【００１９】
次にセンサ信号補正回路１１について図３を参照して説明する。
【００２０】
図３（ａ）は位置センサ１から出力された１相のセンサ信号により得られるセンサ位相情報を示している。
【００２１】
センサ信号補正回路１１により図３（ａ）の１周期の時間γを検出し、前記位相差検出回路１０により算出および保持した前記ｋから時間差ｋ×γを演算し、図３（ａ）の波形をｋ×γ時間分ずらした波形、すなわち図３（ｂ）を作成する。逆起電圧と位置センサ信号の位相のずれは固定であるため、図３（ｂ）は逆起電圧と同位相の位置信号となる。
【００２２】
ここでは位相差検出回路１０とセンサ信号補正回路１１は、１相のみの位相補正動作を行うものとして説明したが、３相それぞれについて位相補正動作を行うものであってもよい。
【００２３】
なお、位置センサ信号の１相を用いて三相の駆動信号を生成する回路構成では、前記１相のみから逆起電圧信号位相との差を検出し、これから当該相の位置センサ位相情報を補正すると共に、これから１２０度ずつ位相がシフトした他の２つの位相を生成するようにしてもよい。
【００２４】
本実施形態では効率の維持を目的としているが、効率に拘らないならば、逆起電圧検出回路９を省き、位相差検出回路１０にて、位置センサ１から出力された信号から得られるセンサ位相情報の各相の位相を検出し、位相偏差を演算して保持しておき、センサ信号補正回路１１にて位置補正を行う方式を採用してもよい。
【００２５】
図４を参照して位置補正について説明する。前記センサ位相情報の各相を、それぞれ図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ）とする。
【００２６】
位相差検出回路１０にて、任意の１相の１周期時間εと、図４（ａ）と図４（ｂ）の位相時間差ηと、図４（ｂ）と図４（ｃ）の位相時間差ζと、図４（ｃ）と図４（ａ）の位相時間差ξとを検出し、図４（ａ）の位相ずれを、下式（数１）に基づいて演算し、εとｎの比、ε／ｎ＝ｍとして保持しておく。
（数１）
ｎ＝｛−（ξ−１２０度）＋（η−１２０度）｝／２×｛｜η−１２０度｜／（｜η−１２０度｜＋｜ζ−１２０度｜）｝
また、前記（数１）の式よりも、さらに高精度でずれを低減することができる演算式を使用してもよい。
【００２７】
以後はセンサ信号補正回路１１により、図４（ａ）をｍ×ε時間補正し、補正した信号から１２０度ずつシフトした他の２つの位相を形成する。
【００２８】
この場合は、位置センサの相対ばらつきをなくし、センサ位置の大幅なずれを低減することにより、トルクリップルを低減して正確に１２０度ずつ位相が異なる三相駆動電流を生成することができ、低振動化を図ることができる。
【００２９】
センサ信号補正回路１１から出力される補正された位置信号に基づき通電制御回路２により通電相を決定する。また通電制御回路２において決定されたＰＷＭ駆動させる相を駆動する信号は、ＰＷＭ制御回路７により生成する。通電制御回路２によって選択された相について出力トランジスタ３が通電するとモータ巻き線４にも通電する。電流検出部５により電流値の検出を行い、制御指令部６により決定される目標電流値に達すると、通電をオフして非導通させることによりスイッチング制御を行う。
【００３０】
本実施形態では、低消費電力を目的としてＰＷＭ駆動で説明したが、低消費電力が課題でない場合にはリニア駆動も適応することができる。ＰＷＭ制御回路７を省いて、センサ信号補正回路１１によって補正された位置情報信号から通電制御回路２で通電相を決定する。制御指令部６の電圧により通電の振幅を決定する。通電波形は、位置センサがホール素子であれば、センサ信号補正回路１１により補正されたホール信号の出力から生成してもよいし、センサ信号補正回路１１による位相情報から台形波か正弦波などセンサ信号波形を生成してもよい。
【００３１】
このように本実施形態においては、位置センサ信号の位相情報を逆起電圧信号の位相情報により補正するため、センサ取り付け位置に誤差、あるいは、ばらつきがある場合でも正しいロータ位置検出を行うことができる。
【００３２】
さらに、位置センサ１の配置について言及すれば、通常、センサ信号は通電信号に比べ凡そ３０度進んで、または３０度遅れて検出される。３０度進んだ位置センサを使用した場合は、ｋ＝（α−３０度）／βとし、位置センサ信号を３０度＋ｋ×γ分遅らせた位相信号を通電制御回路２に与えればよい。このような方法は、位置センサの配置と通電信号との位相差が３０度の場合に限らず適用して、所期の効果を遂げることができる。
【００３３】
また、トルクリップルあるいは電流の急峻な変化による騒音を低減するため、駆動電流波形の通電角を１８０度に近づけることが好ましい。逆起電圧検出信号から駆動信号を生成する方式において、出力トランジスタを非導通にして、出力トランジスタの出力端子とモータの中点との差電圧により検出する場合、逆起電圧検出区間分だけ通電角が減少し、通電角が１８０度未満となってしまう。
【００３４】
しかし、本実施形態では、一度、位相差を検出した後は、その値を保持（記憶）し、これによって補正した位置センサ信号の位相情報を利用するため、それ以後は通電区間に非導通区間を設ける必要はないため、振動あるいは騒音を十分低減することができる。また制御指令部６が正弦波電流駆動を行うものであれば、一層振動あるいは騒音を低減することができる。
【００３５】
逆起電圧検出は、モータがある程度安定回転するタイミングで実施する、一周期を立ち上がりタイミングで検出するならば、位相差は、その一周期の中間点に位置する立ち下がりタイミングの差で検出するか、または検出する一周期の前後の位相差の平均を取るなどの方法により精度を向上する方がよい。
【００３６】
また、基本的に位置センサが同じであれば位相差が変化しないため、テストシーケンス回路を設けて、テスト時あるいは起動時にのみ位相補正情報の蓄積を実施してもよいし、温度など環境条件の変化によって位相センサ信号が変動することを考慮して、数回に１回の割合で位相補正情報の蓄積を実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、回転速度あるいは消費電流のばらつきを低減することが必要なモータ駆動などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態を説明するための三相モータ駆動装置の構成図
【図２】本実施形態における位相差検出回路の動作を説明するための波形図
【図３】本実施形態におけるセンサ信号補正回路の動作を説明するための波形図
【図４】本実施形態における各相の位相偏差の平均補正動作を説明するための波形図
【図５】従来のモータ駆動装置の構成図
【符号の説明】
【００３９】
１  位置センサ
２  通電制御回路
３  出力トランジスタ
４  モータ巻き線
５  電流検出部
６  制御指令部
７  ＰＷＭ制御回路
８  電源
９  逆起電圧検出回路
１０  位相差検出回路
１１  センサ信号補正回路
【図１】
2005304133.tif 000003
【図２】
2005304133.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005304133.tif 000006
【図５】
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