(57)【要約】【課題】  トルク／回転速度の特性を実質的に最適な動作点から変化させることなくモータの効率等の特性を改善できるブラシレス直流モータの転流制御方法を提供する。【解決手段】  外部からの第１駆動電圧が予め設定された第１転流進み角のタイミングに対応させて供給されることにより第１駆動状態となるように駆動され（Ｓ１）、第１回転速度が検出される（Ｓ２）第１工程と、第１駆動電圧の供給が予め設定された第２転流進み角のタイミングに変えられることで、第１駆動状態が第２駆動状態に切り替えられ（Ｓ３）、第２回転速度が検出されて（Ｓ４）、第１回転速度と第２回転速度が比較される（Ｓ５）（Ｓ７）第２工程と、比較の結果、第１回転速度と第２回転速度とが異なるとき、第１駆動電圧を、第２回転速度と第１回転速度と一致させるように第２駆動電圧に変更する（Ｓ６）（Ｓ８）第３工程とを有する。【選択図】  図４   
2005006494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータに対するロータの位置が直接または間接に検出され、検出されたロータ位置に応じて、予め設定された転流進み角のタイミングに基づく外部からの駆動電圧が少なくとも１つのモータ巻線に対して印加されるブラシレス直流モータの転流制御方法であって、
前記モータは、
まず、第１駆動電圧が予め設定された第１転流進み角のタイミングに対応させて供給されることにより第１駆動状態となるように駆動され、第１回転速度が検出される第１工程と、
前記第１駆動電圧の供給が予め設定された第２転流進み角のタイミングに変えられることで、前記第１駆動状態が第２駆動状態に切り替えられ、第２回転速度が検出されて、前記第１回転速度と前記第２回転速度が比較される第２工程と、
前記比較の結果、前記第１回転速度と前記第２回転速度とが異なるとき、前記第１駆動電圧を、前記第２回転速度と前記第１回転速度と一致させるように第２駆動電圧に変更する第３工程と
を有することを特徴とするブラシレス直流モータの転流制御方法。
【請求項２】
前記第１工程乃至第３工程は、所定時間周期毎に繰り返される
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータの転流制御方法。
【請求項３】
前記繰り返し時の前記第１工程における前記第１回転速度の検出は、
前記第３工程で所定回転数または所定時間回転された後、前記第１駆動状態に短時間切り替えられて新規に検出される
ことを特徴とする請求項２に記載のブラシレス直流モータの転流制御方法。
【請求項４】
前記第２工程及び前記第３工程の第２駆動状態で駆動される時間である第２駆動時間は、
前記第１工程の第１駆動状態で駆動される時間である第１駆動時間の複数倍の長さを有している
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のブラシレス直流モータの転流制御方法。
【請求項５】
前記第３工程で、
前記比較の結果、前記第２駆動状態の前記第２回転速度が、前記第１回転速度から所定量以上に低下していた場合には、
前記変更される第２駆動電圧は、前記モータに印加される第１駆動電圧が上昇させられた電圧となる
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のブラシレス直流モータの転流制御方法。
【請求項６】
前記第３工程で、
前記比較の結果、前記第２駆動状態の前記第２回転速度が、前記第１回転速度から所定量以上に上昇していた場合には、
前記変更される第２駆動電圧は、前記モータに印加される第１駆動電圧が低下させられた電圧となる
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のブラシレス直流モータの転流制御方法。
【請求項７】
前記第１工程のモータの第１回転速度、及び、前記第２工程のモータの第２回転速度は、
前記第１転流進み角および前記第２転流進み角における各転流タイミングの間の期間により検出される
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のブラシレス直流モータの転流制御方法。
【請求項８】
１方向のみに回転するファン駆動用装置に用いられるモータに適用される
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のブラシレス直流モータの転流制御方法。
【請求項９】
前記請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法を実施するために、
モータに対して、前記第１駆動電圧を予め設定された第１転流進み角のタイミングに対応させて供給することによる第１駆動状態から、予め設定された第２転流進み角のタイミングに対応させて供給することによる第２駆動状態への切替を実施し、さらに、その逆方向の切替を実施する切替手段と、
前記第１駆動状態のモータ駆動時及び前記第２駆動状態のモータ駆動時に、ロータの前記第１回転速度と前記第２回転速度を検出する手段と、
前記検出された前記第１回転速度と前記第２回転速度を比較する手段と、
前記第２駆動状態での駆動時に生じる前記第２回転速度の前記第１回転速度からの変化分を、モータ巻線に印加される前記第１駆動電圧を前記第２駆動電圧に変更することによって補償する手段と
を含むことを特徴とするブラシレス直流モータの転流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータに対するロータの位置が直接または間接に検出され、検出されたロータ位置及び予め設定された供給電流の位相における転流進み角のタイミングに対応して、少なくとも１つのモータ巻線に外部駆動電圧が印加されるブラシレス直流モータの転流制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレス直流モータでは、回転中のロータ位置が所定の位置（回転中のステータ電流が所定の位相位置）になった時に、モータ電流（または電圧）の正負が電子的に転流（切り替え）される。そのような転流の制御は、例えば、単相モータの場合には、１回転（電気角）毎に２回の転流が実施される。また、転流制御は、例えば、三相モータの場合には、１２０°（電気角）毎に３個の電力スイッチが設けられ、その中の１つの電力スイッチが遮断されると、他の電力スイッチが投入されることで実施される。このような転流の制御を正しい切替タイミングで実施するためには、一般的には実際のロータ位置が検出されていなければならない。この種のモータでは、ロータの位置検出は、通常は、ホールセンサによって行われる。このセンサは、永久磁石ロータによって発生された磁界を検出するものである。
【０００３】
ブラシレス直流モータのモータ電流の転流を制御する場合、モータ巻線が比較的大きなインダクタンスを有していることから、電流がインダクタンスにより一定時間継続されて転流タイミングが遅らされる。このタイミング遅れを補償するために、いわゆる転流進み角によるタイミング制御（以下、転流進み角制御と記載）が実用化されている。この転流進み角制御は、通常の転流のタイミングでの制御よりも幾分早く、すなわちロータが電流の中性位置または理論的な転流位置に到達する前に、位相が進んだ角度で転流のタイミング制御を開始させるものである。
【０００４】
これを実現するために２つの可能性を有する方法が存在する。１つの方法は、ロータが中性領域に到達したことをホールセンサが検出した時の代わりに、そこからわずかにずれた先の位置にロータが到達した時に転流を実施させるものである。しかし、この方法は、１方向にしか回転しないモータ（例えばファンモータ）にしか適用することができない。この方法の欠点は、ステータ電流が、ホールセンサの検出信号に悪影響を与える場合があることであり、極端な場合には、起動困難に陥るおそれがあるということである。
【０００５】
もう一つの方法は、特にファンに適用されるモータでは、負荷、言い換えれば大きな慣性モーメントを有しているという事実を利用するものである。そのため、このファン用のモータの駆動回転速度は、比較的緩慢にしか変化しない。そのためホール信号における２つの極性変化タイミング間の時間が検出される。隣接する２つの極性変化タイミング間の時間が一定に維持されるという前提に立てば、転流進み角制御は、タイマ要素によって制御することができる。このタイマは、ハードウェア的に、例えば、マイクロコントローラのカウンタ・タイマ・ユニットによって実現するか、ソフトウェア的に実現することができる。この方法の利点は、ホールセンサを、巻線電流によるセンサへの悪影響が対称性を有するという理由により極小化された中性領域に位置させることができることである。この方法の欠点は、電子制御装置、例えば、高価なマイクロコントローラにやや高度な要求を実施させる必要があることである。
【０００６】
モータにおける転流進み角制御のタイミングは、ホールセンサ、つまり一般的な位置センサが無くても決定することができる。このような、いわゆるセンサレスモータの場合、モータ巻線がセンサとして利用される。この方法は、特に電子的な転流回路が外部に設けられたモータにおいて利点を発揮する。なぜなら、この方法では、モータ内にセンサ、および、場合によってはそのホルダをも必要としないばかりでなく、モータ外部の電子回路へのセンサリード線や、それらに対応するプラグ等を省略することができるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
転流進み角制御では、ロータ位置がどのように検出されるか、あるいは、その制御がどのように実施されるかということとは別に、その進み角がどのような大きさでなければならないかという問題を有している。なぜなら、転流進み角制御では、モータ駆動時のトルク／回転速度の特性も、モータ効率も、その進み角の大きさにより影響を受けるからである。さらに、転流進み角制御の特別な場合には、その転流の進み角の大きさを適切に設定することにより、モータ騒音を改善できる場合があるからである。
【０００８】
速度制御されずに駆動されるモータでは、特定の特性、例えば、モータ効率を最適化しようとして、転流進み角制御における進み角の大きさを変化させた場合、トルク／回転速度の特性も変化させることになる。このことは、例えば、そのモータが速度制御されずに駆動されるファン用のモータの場合、モータ効率については最適化できても、トルク／回転速度については仕様上の最適な動作点とは異なる他の動作点で動作されることになり、その結果、回転速度つまりは風量が変化するということになる。
【０００９】
また、従来の転流進み角制御では、例えば、モータ効率のような一部のモータ特性を改善するために進み角を制御した場合、トルク／回転速度等の他のモータ特性を変化させることなく改善することが不可能であるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記した問題を解決するためになされたものであって、トルク／回転速度の特性（動作点）を実質的に最適な動作点から変化させることなくモータの効率等の特性を改善できるブラシレス直流モータの転流制御方法およびブラシレス直流モータの転流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】
【００１１】
上記した目的を達成するために、本発明のブラシレス直流モータの転流制御方法は、ステータに対するロータの位置が直接または間接に検出され、検出されたロータ位置に応じて、予め設定された転流進み角のタイミングに基づく外部からの駆動電圧が少なくとも１つのモータ巻線に対して印加されるブラシレス直流モータの転流制御方法であって、モータは、まず、第１駆動電圧が予め設定された第１転流進み角のタイミングに対応させて供給されることにより第１駆動状態となるように駆動され、第１回転速度が検出される第１工程と、第１駆動電圧の供給が予め設定された第２転流進み角のタイミングに変えられることで、第１駆動状態が第２駆動状態に切り替えられ、第２回転速度が検出されて、第１回転速度と第２回転速度が比較される第２工程と、比較の結果、第１回転速度と第２回転速度とが異なるとき、第１駆動電圧を、第２回転速度と第１回転速度と一致させるように第２駆動電圧に変更する第３工程とを有している。
【００１２】
また、本発明のブラシレス直流モータの転流制御装置は、上記した制御方法を実施するために、モータに対して、第１駆動電圧を予め設定された第１転流進み角のタイミングに対応させて供給することによる第１駆動状態から、予め設定された第２転流進み角のタイミングに対応させて供給することによる第２駆動状態への切替を実施し、さらに、その逆方向の切替を実施する切替手段と、第１駆動状態のモータ駆動時及び第２駆動状態のモータ駆動時に、ロータの第１回転速度と第２回転速度を検出する手段と、検出された第１回転速度と第２回転速度を比較する手段と、第２駆動状態での駆動時に生じる第２回転速度の第１回転速度からの変化分を、モータ巻線に印加される第１駆動電圧を第２駆動電圧に変更することによって補償する手段とを含んでいる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のブラシレス直流モータの転流制御方法によれば、モータの駆動時の様々な特性、例えば、電流消費や効率、動作騒音などの特性について最適化あるいは改善することができ、しかも、同時に、トルク／回転速度等の他の特性（動作点）を実質的に最適な動作点から変化させることなく維持することができる。従って、本発明のブラシレス直流モータの転流制御方法を用いて、モータにおける特定の特性について最適化あるいは改善する場合には、すでに存在している製品に適用する場合でも他の特性を犠牲にすることがないので、容易に導入することができる。また、本発明による特定の特性の改善は、多くの場合、ハードウェアを変更すること無しに、つまり、モータに付加的なコストをかけることなく実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、単相巻線型ブラシレス直流モータのブロック図であり、単相巻線型ブラシレス直流モータの各構成が単純化されて示されている。
【００１５】
図１に示されたモータには、モータ本体１およびそれに付属するモータ制御装置２を含んでいる。モータ本体１は、単相巻線型ブラシレス直流モータの全システムに対する狭義のモータ、すなわちモータ本体である。モータ制御装置２は、モータ本体１へ供給される電源電圧ＶＤＣの供給タイミング（電気角）を制御するものであり、モータ本体１に内蔵されてもよく、また外部に設けられてもよい。モータ巻線３は、単相であり、所定（正負）の極性の電流が切り替えられて（転流されて）流される。制御装置２のトランジスタＴ１〜Ｔ４は、電気角の位相で１８０°区間ごとに所定（例えば、正負）の極性の電流を切り替える。つまり、モータに供給される電源電圧ＶＤＣの極性は、制御装置２のトランジスタＴ１〜Ｔ４によって電気角位相が１８０°ごとに切り替えられる。この種の単相巻線型ブラシレス直流モータは、例えば、一方向のみに回転するファンを駆動するために用いられる。
【００１６】
図２は、転流進み角のタイミングが変化したときのファン駆動用直流モータの回転速度対トルク特性を示す特性線図である。
図２には、図１の直流モータが例えばファンモータとして駆動されるときのトルク−回転速度特性が線で示されている。横軸が回転速度であり、縦軸がトルクである。実線の直線で示されるモータ特性線１０は、駆動電圧が第１駆動電圧で、転流進み角が正規の回転数となるように予め設定された第１転流進み角で制御される場合（第１駆動状態）の、回転速度に対するトルクのモータ特性を示す線である。点線の直線で示されるモータ特性線２０は、転流進み角が第１転流進み角から効率等の改善のために変化された第２転流進み角で制御される場合（第２駆動状態）の、回転速度に対するトルクのモータ特性を示す線である。実線の曲線である負荷特性線１１は、ファンに対応する負荷特性を示す線である。
【００１７】
モータ特性線１０は、負荷特性線１１と所定の正規の動作点１２で交差しており、その動作点１２における回転速度Ｄ１およびトルクＴｒ１は比較的高い値となっている。この場合の回転数Ｄ１が正規の所定回転数となる。効率等の改善のために第２転流進み角で制御される場合のモータ特性線２０は、負荷特性線１１と動作点２１で交差しており、その動作点２１における回転速度Ｄ２およびトルクＴｒ２は、回転速度Ｄ１およびトルクＴｒ１と比べて比較的低い値となっている。ファンの風量は回転数により変動するので、モータが第２転流進み角で制御される場合には、効率等は改善できても、回転数が減少することで、ファンとしての仕様を満足できなくなる可能性がある。
【００１８】
図３ａは、ファン駆動用モータのステータ電流が予め設定された第１転流進み角のタイミングで推移する様子を示す第１の特性図である。図３ｂは、ファン駆動用モータのステータ電流が効率等の改善のための第２転流進み角のタイミングで推移する様子を示す第２の特性図である。図３ｃは、ファン駆動用モータのステータ電流が第２転流進み角よりもさらに進められた第２’の転流進み角のタイミングで推移する様子を示す第２’の特性図である。図３ａ〜図３ｃでは、横軸が時間ｔで、縦軸がステータ電流Ｉである。
【００１９】
図３ａは、例えば、図１のモータ巻線３に対して、第１駆動電圧で、第１転流進み角のタイミングで転流制御する場合（第１駆動状態）で、図２のモータ特性線１０と負荷特性線１１が交わる動作点１２におけるモータ巻線３を流れる電流の推移を示すものである。この図３ａは、モータ本体１のロータの１回転に対応させて、理論的にずれ（時間シフト）が無い完全な転流タイミングＴｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３で電流の極性が切り替えられた１転流サイクルを示すものである。選択された動作点１２および図示された第１転流進み角の制御タイミングでは、比較的大きなピーク電流Ｉｐ１が発生していることが認められる。
【００２０】
図３ｂは、転流進み角のタイミングが、例えば、時間的に進み方向へ一定量だけずらされ（時間シフトされ）た第２転流進み角の転流タイミングＴａ１、Ｔａ２、Ｔａ３で転流制御される場合（第２駆動状態）である。図３ｃは、転流進み角のタイミングが、図３ｂと同様であるが、時間的に進み方向へさらに一定量だけずらされた第２’の転流進み角の転流タイミングＴｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ３で転流制御される場合（第２’駆動状態）である。図３ｂおよび３ｃには、転流進み角におけるこの進んだ転流タイミングＴａ１〜Ｔａ３、Ｔｂ１〜Ｔｂ３の設定状況が示されている。
【００２１】
これらの場合には、ステータ電流において、時間的な推移特性だけでなく、その実効値およびそのピーク値にも大きな影響が与えられる。例えば、図３ａと比較した場合のステータ電流のピーク値は、図３ｂではピーク電流Ｉｐ１よりも低いピーク電流Ｉｐ２として示され、図３ｃでは、それよりも更に低いピーク電流Ｉｐ３として示されている。ステータ電流の時間的な推移特性、実効値およびピーク電流が変化することは、それによってモータの特性が変化すること、つまり、モータの効率も変化させられることになる。
【００２２】
ここで、例えば、第１転流進み角のタイミングが第２転流進み角のタイミングに変更された場合（第２駆動状態）とすると、モータ特性も変化し、図２に示されたモータの当初の特性を示す実線のモータ特性線１０から新たな特性である点線で示されたモータ特性線２０に移行して、動作点１２もファンの負荷特性線１１上の新たな動作点２１に移行される。その場合、図２の特性線図から認められるように、モータの回転速度Ｄ１はＤ２に低下する。本発明では、このモータの回転速度が低下する状態において、両動作点１２および２１の間で所定時間周期毎に切り替わるように、転流進み角のタイミングが所定時間周期毎に変更される。
【００２３】
その際に、各動作点１２及び２１における、切替前後の実際の回転速度Ｄ１、Ｄ２が検出され、さらに、動作点１２における目標となる回転速度Ｄ１と、動作点２１における回転速度Ｄ２とが比較される。動作点２１における回転速度Ｄ２は、図２に認められるように動作点１２における回転速度Ｄ１より低い。本発明では、モータが第２駆動状態すなわち転流進み角のタイミングが第２転流進み角のタイミングに変化した場合であっても、図２の当初の動作点１２で動作可能とするために、モータ巻線３に供給される第１駆動電圧は、対応する目標回転速度Ｄ１が再び得られるような第２駆動電圧まで上昇させられる。
【００２４】
図４は、本発明のブラシレス直流モータの転流制御方法を示すフローチャートである。
図４は、図１に示したモータ制御装置２により実施される本発明の転流制御方法を示す。まず、モータを起動する場合には、予め設定された第１転流進み角のタイミングで第１駆動電圧がモータ巻線３に供給されることにより、モータは第１駆動状態となる（ステップＳ１）。
【００２５】
次に、その第１駆動状態の実際のモータ回転速度Ｄ１が検出される（ステップＳ２）。その後、第２転流進み角のタイミングに対応する第２駆動状態への切替が行われる（ステップＳ３）。第２駆動状態においても実際の第２回転速度Ｄ２が検出される（ステップＳ４）。
【００２６】
検出された回転速度Ｄ１および回転速度Ｄ２が互いに比較され、回転速度Ｄ２が回転速度Ｄ１よりも低いか否かが判断される（ステップＳ５）。第２回転速度Ｄ２が第１回転速度Ｄ１より低い場合（Ｓ５：ＹＥＳ）には、第１駆動電圧は両回転速度が一致するまで上昇させられて第２駆動電圧となり（ステップＳ６）、ステップＳ４に戻って新たな第２回転速度Ｄ２’が検出される。
【００２７】
第２回転速度Ｄ２が第１回転速度Ｄ１より低くない場合（Ｓ５：ＮＯ）には、第２回転速度Ｄ２が第１回転速度Ｄ１よりも高いか否かが判断される（ステップＳ６）。第２回転速度Ｄ２が第１回転速度Ｄ１より高い場合（Ｓ６：ＹＥＳ）には、第１駆動電圧は両回転速度が一致するまで低下させられて第２’駆動電圧となり（ステップＳ８）、ステップＳ４に戻って新たな第２回転速度Ｄ２”が検出される。
【００２８】
その後、モータは、第２転流進み角のタイミングおよび第２駆動電圧あるいは第２’駆動電圧のうちの実際の駆動電圧による第２駆動状態で、所定時間だけ駆動される（ステップＳ９）。その後、ステップＳ１に戻って第１駆動状態に再び切り替えられ、新たな推移動作が開始される。
【００２９】
本実施の形態のブラシレス直流モータの転流制御方法では、ステータに対するロータの位置が直接または間接に検出され、検出されたロータ位置に応じて、予め設定された転流進み角のタイミングに基づく外部からの駆動電圧が少なくとも１つのモータ巻線に対して印加される。そして、本実施の形態のモータの転流制御方法は、まず、第１駆動電圧が予め設定された第１転流進み角のタイミングに対応させて供給されることにより第１駆動状態となるように駆動され、第１回転速度Ｄ１が検出される第１工程と、第１駆動電圧の供給が予め設定された第２転流進み角のタイミングに変えられることで、第１駆動状態が第２駆動状態に切り替えられ、第２回転速度Ｄ２が検出されて、第１回転速度Ｄ１と第２回転速度Ｄ２が比較される第２工程と、その比較の結果、第１回転速度Ｄ１と第２回転速度Ｄ２とが異なるとき、第１駆動電圧を、第２回転速度Ｄ２と第１回転速度Ｄ１と一致させるように第２駆動電圧に変更する第３工程とを有している。
【００３０】
本実施の形態のブラシレス直流モータの転流制御方法は、第１工程〜第３工程が、所定時間周期毎に繰り返され、その繰り返し時の第１工程における第１回転速度Ｄ１の検出は、第３工程で所定回転数または所定時間回転された後、第１駆動状態に短時間切り替えられて新規に検出される。
【００３１】
本実施の形態のブラシレス直流モータの転流制御方法は、第２工程及び第３工程の第２駆動状態で駆動される時間である第２駆動時間は、第１工程の第１駆動状態で駆動される時間である第１駆動時間の複数倍の長さを有している。
【００３２】
本実施の形態のブラシレス直流モータの転流制御方法は、第３工程の比較の結果、第２駆動状態の第２回転速度Ｄ２が、第１回転速度Ｄ１から所定量以上に低下していた場合には、変更される第２駆動電圧は、モータに印加される第１駆動電圧が上昇させられた電圧となる。また、第３工程の比較の結果、第２駆動状態の第２回転速度Ｄ２が、第１回転速度Ｄ１から所定量以上に上昇していた場合には、変更される第２駆動電圧は、モータに印加される第１駆動電圧が低下させられた電圧となる。
【００３３】
本実施の形態のブラシレス直流モータの転流制御方法は、第１工程のモータの第１回転速度Ｄ１、及び、第２工程のモータの第２回転速度Ｄ２は、第１転流進み角および第２転流進み角における各転流タイミングの間の期間により検出されることにより制御する方法である。
【００３４】
本実施の形態のブラシレス直流モータの転流制御方法は、１方向のみに回転するファン駆動用装置に用いられるモータに適用されると好適である。
【００３５】
本実施の形態のブラシレス直流モータの転流制御装置は、上記した転流方法を実施するために、モータに対して、第１駆動電圧を予め設定された第１転流進み角のタイミングに対応させて供給することによる第１駆動状態から、予め設定された第２転流進み角のタイミングに対応させて供給することによる第２駆動状態への切替を実施し、さらに、その逆方向の切替を実施する切替手段と、第１駆動状態のモータ駆動時及び第２駆動状態のモータ駆動時に、ロータの第１回転速度Ｄ１と第２回転速度Ｄ２を検出する手段と、検出された第１回転速度Ｄ１と第２回転速度Ｄ２を比較する手段と、第２駆動状態での駆動時に生じる第２回転速度Ｄ２の第１回転速度Ｄ１からの変化分を、モータ巻線に印加される第１駆動電圧を第２駆動電圧に変更することによって補償する手段とを含んでいる。
【００３６】
本実施の形態によれば、モータは第１と第２の２つの駆動状態で駆動される。その場合、好ましくは予め設定された第１転流進み角のタイミングによる第１駆動状態と、最適化された第２転流進み角のタイミングによる第２駆動状態との間で一方から他方へ、およびその逆方向に周期的に切替が行われる。第１転流進み角のタイミングと新たな第２転流進み角のタイミングとの間の切替によって、図２に示すように回転速度Ｄ１が回転速度Ｄ２に変化してしまう場合には、新たな動作点２１も以前の動作点１２からずれてしまう。この回転速度Ｄ２のずれを補償するために、第２駆動状態では、転流進み角のタイミング制御が第２転流進み角になると共に、モータの駆動電圧についても、モータが新たな第２転流進み角のタイミングによる駆動の際でも当初の動作点１２と同じ回転速度Ｄ１で動作できるように変更される。
【００３７】
本実施の形態によれば、最適化された第２転流進み角のタイミングによる回転速度Ｄ２が、予め設定された第１転流進み角のタイミングによる回転速度Ｄ１より低ければ、最適化された第２転流進み角のタイミングによる駆動時のモータ駆動電圧が、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）により上昇させられる。
【００３８】
本実施の形態のモータが予め設定された第１転流進み角のタイミング（基準角）で動作する時間は、最適化された第２転流進み角のタイミングで動作する時間に比較して相対的に短い。そうすることによって、本実施の形態のモータの平均的な効率は、上記した周期的切替によっても、あまり悪影響を受けないか、ほとんど悪化されることがなくなる。しかし、予め設定された第１転流進み角のタイミングにおける駆動時間は、速度変化が正確に検出できるように十分長いものでなければならない。
【００３９】
例えば、モータの使用される周囲条件によっては、モータの負荷が交換または変化する場合があるが、本実施の形態では、そのような場合の変化してしまう回転速度Ｄ２を検出するため、モータに対して、一定回転数の後、または、所定時間周期毎（例えば１秒毎）に、短時間（例えばモータの１回転に相当する時間）だけ、第２駆動状態から第１駆動状態に切り替えるようにしている。そして、その後、即座に再び第２駆動状態に切り替えるようにしている。
【００４０】
本実施の形態では、回転速度は、付加的なセンサなしに転流信号（例えばホール信号）から検出することができる。回転速度を比較するためには、転流進み角のタイミング制御における２つの極性変化タイミング間の時間を検出するだけで十分である。その場合、それらの時間は直接比較することができる。この場合、検出される時間が長いことは、もちろん回転速度が低いことを意味する。
【００４１】
このように本実施の形態のブラシレス直流モータの転流制御方法によれば、モータの駆動時の様々な特性、例えば、電流消費や効率、動作騒音などの特性について最適化あるいは改善することができ、しかも、同時に、トルク／回転速度等の他の特性（動作点）を実質的に最適な動作点から変化させることなく維持することができる。従って、本実施の形態のブラシレス直流モータの転流制御方法を用いて、モータにおける特定の特性について最適化あるいは改善する場合には、すでに存在している製品に適用する場合でも他の特性を犠牲にすることがないので、容易に導入することができる。また、本実施の形態による特定の特性の改善は、多くの場合、ハードウェアを変更すること無しに、つまり、モータに付加的なコストをかけることなく実施することができる。
【００４２】
本実施の形態は、ステータに対するロータの位置が直接または間接に検出され、検出されたロータ位置に応じて、予め設定された転流進み角のタイミングに基づいて少なくとも１つのモータ巻線に外部駆動電圧が印加されるブラシレス直流モータの転流制御方法に関し、本実施の形態によれば、最適化された第２転流進み角のタイミングと予め設定された第１転流進み角のタイミングとの間で一方から他方へ、またはその逆方向に、好ましくは周期的に切替が行われる。転流進み角のタイミングの切替によって回転速度に変化が生じた場合、新たな動作点は以前の動作点から逸脱してしまうが、本実施の形態では、回転速度のずれを補償するために、転流進み角のタイミングとともにモータ駆動電圧も変更されるので、トルク／回転速度の特性（動作点）を実質的に変化させることなくモータの駆動特性を改善するブラシレス直流モータの転流制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】単相巻線型ブラシレス直流モータのブロック図である。
【図２】転流進み角のタイミングが変化したときのファン駆動用直流モータの回転速度対トルク特性を示す特性線図である。
【図３ａ】ファン駆動用モータのステータ電流が予め設定された第１転流進み角のタイミングで推移する様子を示す第１の特性図である。
【図３ｂ】ファン駆動用モータのステータ電流が効率等の改善のための第２転流進み角のタイミングで推移する様子を示す第２の特性図である。
【図３ｃ】ファン駆動用モータのステータ電流が第２転流進み角よりもさらに進められた第２’の転流進み角のタイミングで推移する様子を示す第２’の特性図である。
【図４】本発明のブラシレス直流モータの転流制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１  モータ本体、
２  モータ制御装置、
３  モータ巻線、
１０、２０  モータ特性線、
１１  負荷特性線、
１２、２１  動作点、
Ｔ１〜Ｔ４  トランジスタ、
ＶＤＣ  電源電圧、
Ｄ１、Ｄ２  回転速度、
Ｔｒ１、Ｔｒ２  トルク、
Ｔｍ１〜Ｔｍ３、Ｔａ１〜Ｔａ３、Ｔｂ１Ｔｂ３  転流タイミング、
Ｉ  電流、
Ｉｐ１、Ｉｐ２、Ｉｐ３  ピーク電流、
ｔ  時間。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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