(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子および複数の駆動巻線を有したモータを駆動するモータ駆動装置であって、
電源入力部に供給された直流電圧を、前記モータを駆動するための駆動電圧に変換し、変換した前記駆動電圧を前記駆動巻線に供給するインバータと、
外部から通知される速度指令情報と速度を検出する速度検出手段から通知される速度検出情報との速度偏差に基づき、前記駆動電圧を調整するための駆動制御信号を生成し、生成した前記駆動制御信号を出力する速度制御部と、
前記駆動巻線に流れる駆動電流と前記駆動巻線に発生する誘起電圧との位相関係を設定するための複数の進角量を選択可能なように保持し、選択された前記進角量を示す信号を第１の位相進角信号として出力する進角設定部と、
前記進角設定部から出力された前記第１の位相進角信号において進角量の選択が切替えられたとき、前記第１の位相進角信号が示す進角量の時間あたりの変化量の抑制を行い、前記モータの実速度が前記速度指令情報による速度に到達した速度到達の時点において、前記第１の位相進角信号が示す進角量の時間あたりの変化量の抑制を緩和し、抑制およびそれを緩和した信号を第２の位相進角信号として出力する変化量抑制部と、
前記モータを駆動するための、前記駆動制御信号に応じた波高値、および前記第２の位相進角信号に応じた位相の波形信号を生成する波形生成部と、
前記波形信号に応じた駆動信号を生成し、前記駆動信号により前記インバータを駆動することで、前記インバータが出力する前記駆動電圧を調整し、前記モータの速度を制御するインバータ駆動部とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記速度制御部は、前記速度偏差に対して選択可能な伝達関数に基づく制御ゲインを有し、
前記速度制御部における前記制御ゲインの選択の切替えとともに、前記進角設定部における前記進角量の選択が切替えられ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】
前記変化量抑制部は、前記第１の位相進角信号の低域周波数成分を通過させるローパスフィルタであることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記変化量抑制部は、前記速度指令情報および前記速度検出情報において、前記速度検出情報の速度が前記速度指令情報の速度に到達する前記速度到達を検知し、検知したことを示す速度到達情報を出力する速度到達検知部を備え、
前記変化量抑制部は、前記速度到達情報において、前記速度到達の検知が示されると、前記第１の位相進角信号が示す進角量の時間あたりの変化量の抑制を緩和することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載のモータ駆動装置を含むことを特徴とする集積回路装置。
【請求項６】
モータと、
前記モータの可動子の速度を検出する速度検出手段と、
請求項１から４までのいずれか１項に記載のモータ駆動装置、または請求項５に記載の集積回路装置と、
直流電力が供給される電源入力端子と、
速度指令情報を含む指令情報が通知される指令情報入力端子とを備えたことを特徴とするモータ装置。
【請求項７】
前記モータは可動子と３相の駆動巻線を有し、前記モータ駆動装置または前記集積回路装置により前記駆動巻線が正弦波駆動されるブラシレスＤＣモータであることを特徴とする請求項６に記載のモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空調機器、燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機並びに複写機、プリンタなどの情報機器に使用されるブラシレスＤＣモータなどを駆動するのに好適なモータ駆動装置に関する。特に、本発明は、進角量が設定できるとともに、モータの速度制御時において生じる回生現象に起因した過電圧から機器を保護する機能を有したモータ駆動装置に関する。さらに、本発明は、このようなモータ駆動装置を含む集積回路装置、およびこのようなモータ駆動装置あるいは集積回路装置をモータに内蔵または一体化したモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複写機、プリンタ等の情報機器などに用いられる各種駆動用モータは、超寿命、高信頼性、速度制御の容易さなどの長所を活かして、ブラシレスＤＣモータ（ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ  ＤＣ  Ｍｏｔｏｒ）が用いられることが多い。さらに、近年、モータをより低トルクリップル、低振動および低騒音で駆動することへの要求が高まってきている。このため、この要求に対応する駆動技術として、モータの駆動巻線をパルス幅変調された正弦波状の駆動波形によって駆動する正弦波駆動方式が一般的になりつつある。
【０００３】
ところで、このような速度制御が可能なブラシレスＤＣモータにおいて、電源電圧を用いたパルス幅制御により回転制御した場合、モータの駆動巻線を流れる電流を切替えるタイミングによって、トルクの発生効率が変化したり、モータとその収納ケースとの共鳴などによるうなり音の大きさも変化したりする。このため、従来、このようなモータで送風機ファンを駆動する空調装置において、減速時、すなわち送風量を少なくするときは低騒音で、増速時、すなわち送風量を多くするときは高効率、すなわち高トルクで運転することによって、高速や低速など回転速度に応じて高トルクな回転力と低騒音な回転とを両立した制御を行うような技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような従来の空調装置は、可動子の回転速度およびその変化量を算出し、この回転速度に対応して、遅れ角を進める進角制御のための進角量を設定するとともに、回転速度の変化量に応じた補正値を滑らかに変化させてその進角量を補正し、補正された進角量に応じた進角制御を行い、駆動巻線を駆動するスイッチング素子の電流切替えタイミングを制御するような構成としている。
【０００５】
また、このような速度制御が可能なモータにおいて、例えば、一定速度での運転状態から速度が低下するように減速した場合など、モータが発電機として作用し、本来モータに電力を供給するための電源装置や駆動回路に対して、逆にモータが電力を供給してしまう、いわゆる回生現象が発生することが知られている。
【０００６】
このような、回生現象は、次のような動作により生じる。すなわち、例えば、インバータを利用してモータを駆動する駆動装置などにおいて、速度を下げるため減速指令されると、インバータからの駆動巻線を駆動する駆動電圧も小さくなり、モータを減速するように動作する。このとき、駆動電圧の平均値が、モータの駆動巻線による誘起電圧よりも小さくなると、駆動巻線からインバータのスイッチ素子を介して直流電源側に電流が流れ込む期間が生じる。すなわち、本来モータを駆動するためには駆動巻線の誘起電圧に向かって電流を供給しなければならないのが、逆に誘起電圧から電流が供給される現象が継続されるため、駆動巻線からスイッチ素子などを介して正極側電源線路に向けて回生電流が流れ出す、いわゆる回生現象が発生することになる。また、モータの減速時などにおいて、このような回生現象が発生するため、正極側電源線路に向けて流れ出す電流により、電源側の電圧が上昇することになる。
【０００７】
このように、モータを減速させる際など、モータへの駆動電圧が、駆動巻線に生じる誘起電圧よりも低くなるような駆動モードになると、このような回生現象が発生する。また、このような回生現象が発生すると、供給電源側の電圧が上昇し、モータ駆動装置やこれを搭載する機器を破壊してしまう恐れがあった。
【０００８】
特に、このような回生現象は、モータを単に減速するときのみでなく、例えば、上述したような進角制御によりスイッチング素子の電流を切替えるときなどでも生じる可能性があった。このため、従来、上述した進角制御のような駆動電圧の位相制御によりブレーキ力を発生させモータの制動制御を行うとともに、供給電源側の直流電圧上昇を抑えるようにモータへの駆動電圧の位相を制御し、インバータやその他回路部品の電圧を比較的低く抑え、安価および信頼性を向上させるような技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
さらに、上述したような速度制御が可能なモータにおいて、低速から高速まで広範囲に速度制御する場合、速度フィードバック制御系で設定する１組のゲイン定数設定回路のみでは、すべての速度領域において適切なゲイン定数を設定することができず、広範囲の可変速制御を適確にできなかった。このため、従来、指令された速度に応じて制御ゲインを変更するような構成とし、広範囲の可変速制御を適確に行わせるような技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２０００−６９７８４号公報
【特許文献２】特開２００１−４６７７７号公報
【特許文献３】特開平７−２２２４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１のように、回転速度の変化量に応じた補正値を滑らかに変化させて、逐次進角量を補正しながら進角制御を行うような構成の場合、回転トルクの急激な変化を抑制しながらきめ細かい進角制御が可能であるが、このような制御を行うためには、例えばマイクロコンピュータによる回転制御のような高度の制御処理が必要となり、モータ制御のための部品点数の増加とともにコスト高となったり、モータを有した上位器のマイクロコンピュータなどの処理負荷が増加したりするなどの課題があった。同様に、上述した特許文献２の場合も、各回転速度に対応させた位相の値をメモリにテーブルなどとして記憶し、補助マイクロコンピュータなどで回転制御するような構成であるため、モータ制御のための部品点数が増加するなどの課題があった。
【００１１】
一方、例えば、高速と低速との２つの回転速度に対応させた進角位相のみを記憶しておき、高速か低速かに応じて進角を切替えるような構成とした場合、簡易な構成で高速と低速とに対応した進角を設定できるが、このような切替え時において、モータへの駆動電圧の位相が急激に変化する。このように、急激に位相が変化すると、過渡的に駆動巻線からの誘起電圧よりもモータへの駆動電圧が低くなるような期間が生じる可能性があり、これによって、上述したような回生現象が発生し、供給電源側の電圧が上昇する恐れがあった。
【００１２】
本発明は、上述したような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で回転速度に応じた進角量を設定できるとともに、進角切替え時における回生現象に起因した過電圧から電源装置や機器を安全に保護することが可能なモータ駆動装置、集積回路装置およびモータ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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明のモータ駆動装置は、可動子および複数の駆動巻線を有したモータを駆動するモータ駆動装置であって、電源入力部に供給された直流電圧を、モータを駆動するための駆動電圧に変換し、変換した駆動電圧を駆動巻線に供給するインバータと、外部から通知される速度指令情報と速度を検出する速度検出手段から通知される速度検出情報との速度偏差に基づき、駆動電圧を調整するための駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号を出力する速度制御部と、駆動巻線に流れる駆動電流と駆動巻線に発生する誘起電圧との位相関係を設定するための複数の進角量を選択可能なように保持し、選択された進角量を示す信号を第１の位相進角信号として出力する進角設定部と、進角設定部から出力された第１の位相進角信号において、進角量の選択が切替えられたとき、第１の位相進角信号が示す進角量の時間あたりの変化量の抑制を行い、モータの実速度が速度指令情報による速度に到達した速度到達の時点において、第１の位相進角信号が示す進角量の時間あたりの変化量の抑制を緩和し、抑制およびそれを緩和した信号を第２の位相進角信号として出力する変化量抑制部と、モータを駆動するための、駆動制御信号に応じた波高値、および第２の位相進角信号に応じた位相の波形信号を生成する波形生成部と、波形信号に応じた駆動信号を生成し、駆動信号によりインバータを駆動することで、インバータが出力する駆動電圧を調整し、モータの速度を制御するインバータ駆動部とを備えた構成である。
【００１４】
このような構成により、モータの回転速度に応じて進角量を設定できるため効率よいモータ駆動や低騒音化を図れるとともに、進角量の選択を切替えるとき、変化量抑制部がモータへの駆動電圧の進角量の急激な変化を抑制するため、回転速度の変化に沿うように進角量も変化させることができ、これによって、過渡的に駆動巻線からの誘起電圧よりもモータへの駆動電圧が低くなるような期間の発生を抑制できる。また、変化量抑制部は、入力される第１の位相進角信号が示す進角量の時間あたりの変化量を抑制するような構成でよいため、上述した従来例のように、回転速度やその変化量に応じて進角値やその補正値などを小刻みに記憶したり、逐次補正処理を実行したりするような構成は必要なく、簡易な構成で実現できる。
【００１５】
また、本発明のモータ駆動装置は、速度制御部が、速度偏差に対して選択可能な伝達関数に基づく制御ゲインを有し、本モータ駆動装置において、速度制御部における制御ゲインの選択の切替えとともに、進角設定部における進角量の選択が切替えられる構成である。
【００１６】
このような構成により、回転速度に応じた進角量の設定による高効率化を図るとともに、回転速度に応じて適切なゲイン定数を設定でき、広範囲の可変速制御を適確に行うことができる。
【００１７】
また、本発明のモータ駆動装置は、変化量抑制部を、第１の位相進角信号の低域周波数成分を通過させるローパスフィルタとした構成である。
【００１８】
このように、変化量抑制部は簡易な構成のローパスフィルタであってもよく、これによって、進角量の選択を切替えたとき、進角量の時間あたりの変化量を抑制できる。
【００１９】
また、本発明のモータ駆動装置は、変化量抑制部が、速度指令情報および速度検出情報において、速度検出情報の速度が速度指令情報の速度に到達する速度到達を検知し、検知したことを示す速度到達情報を出力する速度到達検知部を備え、変化量抑制部が、速度到達情報において、速度到達の検知が示されると、第１の位相進角信号が示す進角量の時間あたりの変化量の抑制を緩和する構成である。
【００２０】
このような構成により、速度検出情報の速度が速度指令情報の速度に到達した時点、すなわち安定速度となった時点において、その回転速度に対応した進角量への設定を速めるように動作するため、例えば、モータの負荷条件などによって速度指令から安定速度到達までの時間が変化するような場合であっても、より適確に進角制御することができる。
【００２１】
また、本発明の集積回路装置は、上述したモータ駆動装置を含む構成である。
【００２２】
このような構成により、モータ駆動装置の小型化を図ることができ、モータにモータ駆動装置を内蔵あるいは一体化したモータ装置を容易に実現できる。
【００２３】
また、本発明のモータ装置は、モータと、モータの可動子の速度を検出する速度検出手段と、上述したモータ駆動装置または集積回路装置と、直流電力が供給される電源入力端子と、指令情報が通知される指令情報入力端子とを備えた構成である。
【００２４】
このような構成により、回生現象への対応などを考慮することなく、電源装置を単にモータに接続するのみで動作させることが可能となるため、上位機器の設計および制御負担を軽減でき、高い信頼性の確保とともに、利便性を向上させたモータ装置を実現できる。
【００２５】
また、本発明のモータ装置は、モータが、可動子と３相の駆動巻線を有し、モータ駆動装置または集積回路装置により正弦波駆動されるブラシレスＤＣモータとした構成である。
【００２６】
このような構成により、正弦波駆動により低トルクリップル、低騒音および低振動であるとともに、高い信頼性や高効率を確保し、利便性を向上させたモータ装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、モータの回転速度に応じて進角量を設定できるため効率よいモータ駆動やモータの低騒音化を図れるとともに、進角量の選択を切替えたとき、変化量抑制部が進角量の時間あたりの変化量を抑制するような構成であるため、簡易な構成で回転速度に応じた進角量を設定できるとともに、進角切替え時における回生現象に起因した過電圧から電源装置や機器を安全に保護することが可能なモータ駆動装置、集積回路装置およびモータ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置１００を備えたモータ装置１１０の構成を含むブロック図である。
【００３０】
図１に示すように、モータ装置１１０は、モータ１０と、モータ１０の可動子の速度を検出する速度検出手段１２０と、モータ１０の可動子の位置を検出する位置検出手段１２１と、モータ１０を駆動するモータ駆動装置１００と、外部の直流電源１０５から直流電力が供給される電源入力部としての電源入力端子１１５と、外部の上位器１６から指令情報が通知される指令情報入力端子１１６とを備えている。
【００３１】
モータ駆動装置１００には、モータ１０を回転動作させるため、直流電源１０５から電源入力端子１１５を介して、所定の直流電圧である直流電力が供給される。
【００３２】
上位器１６は、例えば、モータ装置１１０が搭載される機器に備えられ、マイクロコンピュータあるいはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などで構成される。このような上位器１６から、モータ装置１１０の速度などを指令制御するための指令情報がモータ装置１１０に通知される。本実施の形態では、指令情報として、入力端子１７に速度指令信号Ｓｒｅｆが入力され、入力端子１８に切替信号ＨＬが入力される。速度指令信号Ｓｒｅｆは、モータ１０の速度を指令する速度指令情報を示す信号である。また、切替信号ＨＬは、速度指令信号Ｓｒｅｆによるモータ１０の設定速度に応じて、適切に速度制御できるように制御ゲインを切替えるとともに、効率よく駆動制御できるように進角量も切替えるための切替指令情報を示す信号である。本実施の形態では、切替信号ＨＬにより高速および低速の２つの速度に対応させて制御ゲインおよび進角量を切替えるような一例を挙げて説明する。
【００３３】
速度検出手段１２０は、モータ１０の可動子の速度を検出する手段である。速度検出手段１２０は、例えば、モータ回転数に比例したパルス出力を発生するＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、周波数発生器）機能を利用した方法などにより実現される。速度検出手段１２０は、検出した可動子の速度に関する情報である速度検出情報を示す速度検出信号Ｎをモータ駆動装置１００に出力する。また、位置検出手段１２１は、モータ１０の可動子の位置を検出する手段である。位置検出手段１２１は、例えば、ホール効果を利用したホールセンサーを用いる方法や、駆動巻線に発生する誘起電圧あるいは駆動巻線電流を利用する方法などにより実現される。位置検出手段１２１は、検出した可動子の位置に関する情報である位置検出情報を示す位置検出信号ＣＳをモータ駆動装置１００に出力する。
【００３４】
また、モータ１０は、可動子（図示せず）とＵ相の駆動巻線１１、Ｖ相の駆動巻線１３およびＷ相の駆動巻線１５とを有している。各駆動巻線の一端は、モータ駆動装置１００から、それぞれ駆動電圧Ｕ、ＶおよびＷが供給され、各駆動巻線の他端は、互いに中性点で接続されている。
【００３５】
本実施の形態では、このように構成されたモータ装置１１０において、モータ１０が、モータ駆動装置１００により正弦波駆動されるブラシレスＤＣモータの一例を挙げて説明する。また、モータ駆動装置１００の機能の一部あるいは全部は、１つまたは複数の集積回路装置により実現され、モータ駆動装置１００の機能を実現する回路素子がプリント基板上に形成されるとともに、このようなプリント基板が、モータ１０に内蔵または一体化されたモータ装置１１０であるような一例を挙げる。
【００３６】
また、詳細については以下で説明するが、本実施の形態のモータ駆動装置１００は、上位器１６が、切替信号ＨＬにより速度制御のための制御ゲインとともに進角量を切替えたとき、進角量を回転速度の変化に沿うように緩やかに変化させる機能を有していることを特徴としている。これによって、進角量を切替えるとき、過渡的に駆動巻線からの誘起電圧よりもモータへの駆動電圧が低くなるような期間の発生を抑制し、回生現象に起因した過電圧から直流電源１０５や上位機器などを保護している。このため、図１に示すように、モータ装置１１０の電源側には回生電力に対する回路素子などは必要なく、また、直流電源１０５も返還される回生電力を考慮する必要はなく、単に、直流電源１０５を接続するのみでモータ装置１１０を動作させることができる。また、上位器１６は、モータ駆動装置１００に対して速度指令信号Ｓｒｅｆや切替信号ＨＬを通知するのみでよいため、上位器１６が速度制御処理を実行するような方式に比べて、上位器１６の処理負荷を大幅に削減できる。
【００３７】
次に、本実施の形態におけるモータ駆動装置１００の構成について説明する。
【００３８】
図１に示すように、モータ駆動装置１００は、直流電力を交流電力に変換するインバータ２０と、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号Ｎとの速度偏差に対して制御ゲインに基づく演算処理を施し、この演算処理により生成した駆動制御信号ＶＳＰを出力する速度制御部４０と、複数の進角量を選択可能なように保持し、選択された進角量を示す信号を第１の位相進角信号ＰＳ１（以下、単に「位相進角信号ＰＳ１」と呼ぶ）として出力する進角設定部６０と、進角設定部６０からの位相進角信号ＰＳ１が示す進角量が変化するときその進角量の時間あたりの変化量の抑制を行い、第２の位相進角信号ＰＳ２（以下、単に「位相進角信号ＰＳ２」と呼ぶ）として出力する変化量抑制部５０と、速度制御部４０からの駆動制御信号ＶＳＰに応じた波高値、および位相進角信号ＰＳ２に応じた位相の波形信号ＷＦを生成する波形生成部３１と、波形生成部３１で生成した波形信号ＷＦに応じた駆動信号を生成し、生成した駆動信号によりインバータ２０を駆動するインバータ駆動部３０とを備える。
【００３９】
インバータ２０は、モータ１０を駆動するため、直流電源１０５から電源入力端子１１５に供給された直流電圧を、インバータ駆動部３０の制御に応じた交流波形の駆動電圧Ｕ、ＶおよびＷに変換し、変換した駆動電圧Ｕ、ＶおよびＷをモータ１０の駆動巻線１１、１３および１５に供給する。
【００４０】
速度制御部４０は、外部の上位器１６から指令情報入力端子１１６を介して通知される速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出手段１２０から通知される速度検出信号Ｎとの差である速度偏差を演算により算出する。このようにして算出した速度偏差は、モータ１０の指令速度と実速度との偏差に相当する。さらに、速度制御部４０は、切替信号ＨＬにより切替え可能な所定の伝達関数に基づく制御ゲインを有している。速度制御部４０は、算出した速度偏差に対して、制御ゲインに基づく演算処理を施す。この演算処理により生成した信号は、モータ１０への駆動電圧を調整するための駆動制御信号ＶＳＰとして出力され、波形生成部３１に供給される。
【００４１】
このように、モータ駆動装置１００は、制御ゲインが切替信号ＨＬに応じて切替えられ、速度制御部４０の内部で設定されるように構成されている。このような制御ゲインを適切に設定することで、モータ１０を安定して速度制御することができる。また、このように、制御ゲインを切替え可能とすることにより、例えば、高速と低速運転とのそれぞれに適した制御ゲインを設定することができる。すなわち、切替信号ＨＬは、例えば“Ｈ”レベルとすることでモータ１０を比較的高速度領域で制御する場合に対応し、“Ｌ”レベルとすることで比較的低速度領域で制御する場合に対応させた信号である。モータ駆動装置１００を制御する上位器１６は、速度指令信号Ｓｒｅｆがいずれの速度領域に相当する速度指令であるかに応じて、切替信号ＨＬのレベルを設定し、このようにして、モータ１０をより安定して速度制御することができる。
【００４２】
進角設定部６０は、波形生成部３１で生成される波形信号ＷＦの位相に対応した進角量を設定するための位相進角信号ＰＳ１を生成する。このような進角量を設定可能とすることにより、モータ１０の駆動巻線に流れる駆動電流と駆動巻線に発生する誘起電圧との位相関係を適切に設定でき、例えば、モータ１０の駆動効率を高めることができる。進角設定部６０は、モータ１０の高速と低速運転とのそれぞれに適した進角量を選択可能なように保持している。また、上位器１６からの切替信号ＨＬは、進角設定部６０にも通知される。進角設定部６０は、通知された切替信号ＨＬに応じていずれかの進角量を選択し、選択した進角量を示す位相進角信号ＰＳ１を変化量抑制部５０に通知する。このように、本実施の形態のモータ装置１１０は、切替信号ＨＬにより、適切に速度制御できるように制御ゲインが切替え可能であるとともに、効率よく駆動制御できるように進角量も切替えることができる。
【００４３】
変化量抑制部５０は、進角設定部６０から出力された位相進角信号ＰＳ１において進角量の選択が切替えられたとき、位相進角信号ＰＳ１が示す進角量の時間あたりの変化量の抑制を行う。さらに、変化量抑制部５０は、このように抑制した信号を位相進角信号ＰＳ２として波形生成部３１に通知する。すなわち、例えば切替信号ＨＬにおいて高速から低速へと切替えの指示がなされたとき、変化量抑制部５０のこのような処理により、位相進角信号ＰＳ２が示す進角量は、高速に対応した進角量から低速に対応した進角量へと回転速度の変化に沿うように緩やかに変化する。なお、詳細については以下で説明するが、変化量抑制部５０によるこのような処理は、進角量の切替え時における回生現象の発生を抑制するために行っている。
【００４４】
波形生成部３１は、速度制御部４０から通知される駆動制御信号ＶＳＰに応じた波高値、および変化量抑制部５０から通知される位相進角信号ＰＳ２に応じた位相の正弦波状の交流波形である波形信号ＷＦを生成する。すなわち、波形生成部３１で生成される波形信号ＷＦは、その位相が、位置検出信号ＣＳから通知される位置検出の時間を基準として、位相進角信号ＰＳ２により通知される進角量だけ進んだ位相として設定される。また、その振幅は、駆動制御信号ＶＳＰに応じた波高値が設定される。波形生成部３１で生成されたこのような波形信号ＷＦは、インバータ駆動部３０に通知される。
【００４５】
インバータ駆動部３０は、通知される波形信号ＷＦに応じた駆動信号を生成し、生成した駆動信号をインバータ２０に供給する。インバータ駆動部３０は、このようにして、インバータ２０が出力する駆動電圧Ｕ、ＶおよびＷを調整し、モータ１０の速度を制御する。インバータ駆動部３０は、このような処理を行うため、波形信号ＷＦに応じてパルス幅変調された駆動信号を生成するパルス幅変調部（ＰＷＭ）３２を有している。パルス幅変調部３２は、生成した駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬをインバータ２０に供給する。
【００４６】
次に、モータ駆動装置１００のさらに詳細な構成について説明する。
【００４７】
まず、インバータ駆動部３０において、パルス幅変調部３２は、例えば、内部で三角波状のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）キャリア信号を生成し、波形信号ＷＦをこのＰＷＭキャリア信号と比較することによりパルス幅変調する。さらに、パルス幅変調部３２は、このようにパルス幅変調することで、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬを生成する。駆動信号ＵＨ、ＶＨおよびＷＨは、互いに電気角１２０度の位相差をもち、また、駆動信号ＵＬ、ＶＬおよびＷＬも、互いに電気角１２０度の位相差をもったパルス状の信号である。また、このとき、ＵＨとＵＬとは、一方がオンのとき他方がオフとなるような互いにほぼ相補的な関係となる信号であり、また、ＶＨとＶＬ、およびＷＨとＷＬも同様である。パルス幅変調部３２は、このようにして生成した駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬをインバータ２０に供給する。インバータ２０において、このような各駆動信号は、各スイッチ素子にそれぞれ対応して接続され、それぞれオンまたはオフ動作させる。
【００４８】
次に、インバータ２０は、直流電源１０５の正極側電源線路Ｖｐに一方の端子が電気的に接続される正極側のスイッチ素子２１、２３および２５と、負極側電源線路Ｖｎに一方の端子が電気的に接続される負極側のスイッチ素子２２、２４および２６とを備える。また、スイッチ素子２１とスイッチ素子２２との他方の端子どうしが接続され、この接続部からＵ相の駆動巻線１１を駆動する駆動電圧Ｕが出力される。また、スイッチ素子２３とスイッチ素子２４、およびスイッチ素子２５とスイッチ素子２６も同様にして、Ｖ相の駆動巻線１３を駆動する駆動電圧Ｖ、およびＷ相の駆動巻線１５を駆動する駆動電圧Ｗが出力される。さらに、正極側のスイッチ素子２１、２３および２５は、それぞれ駆動信号ＵＨ、ＶＨおよびＷＨによりオンまたはオフとに切替えるよう制御される。負極側のスイッチ素子２２、２４および２６は、それぞれ駆動信号ＵＬ、ＶＬおよびＷＬにより、オンまたはオフに切替えるよう制御される。このような構成により、インバータ２０は、駆動信号に応じて、正極側電圧と負極側電圧との間を交互に変化するパルス状の駆動電圧Ｕ、ＶおよびＷを、それぞれ駆動巻線１１、１３および１５に供給する。
【００４９】
また、インバータ２０に供給される各駆動信号は、波形信号ＷＦによりパルス幅変調した信号である。このため、パルス幅変調の原理から、平均値的には、波形信号ＷＦに応じた正弦波状の電圧となる駆動電圧Ｕ、ＶおよびＷが、それぞれ駆動巻線１１、１３および１５に供給されることになる。このようにして、モータ１０は正弦波駆動される。本実施の形態のように、モータ１０を正弦波駆動することにより、低トルクリップル、低騒音、低振動のモータ装置１１０を実現できる。
【００５０】
図２は、本実施の形態におけるモータ駆動装置１００の進角設定部６０および変化量抑制部５０の具体的な構成例を示すブロック図である。次に、図２を参照しながら、進角設定部６０および変化量抑制部５０の具体的な構成について、図２の構成例を参照しながら説明する。
【００５１】
図２において、進角設定部６０は、高速に対応した進角量ＰＳＨと低速に対応した進角量ＰＳＬとを、それぞれ電圧レベルで示されるような形態で保持している。すなわち、図２では、それぞれの進角量に対応した電圧となるように抵抗器で分圧した電圧の状態で進角量が保持されている。さらに、進角設定部６０において、進角量ＰＳＨに対応した電圧と進角量ＰＳＬに対応した電圧とは、切替スイッチＳｗ１により切替信号ＨＬに応じて選択され、選択された進角量に対応する電圧が位相進角信号ＰＳ１として出力される。
【００５２】
また、図２に示す変化量抑制部５０は、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１とで構成されるＲＣ回路によるローパスフィルタであり、進角設定部６０からの位相進角信号ＰＳ１の低域周波数成分を通過させる。すなわち、位相進角信号ＰＳ１に対してこのようなローパスフィルタを設けることにより、位相進角信号ＰＳ１が切替信号ＨＬに応じて、例えば進角量ＰＳＨに対応した電圧から進角量ＰＳＬに対応した電圧へと変化するとき、電圧の時間あたりの変化量が抑制され、進角量ＰＳＨに対応した電圧から進角量ＰＳＬに対応した電圧へと連続的に緩やかに変化する位相進角信号ＰＳ２が出力されることになる。
【００５３】
図３は、本実施の形態のモータ駆動装置１００における、切替信号ＨＬが切替えられたときの、位相進角信号ＰＳ１および位相進角信号ＰＳ２の様子を示したタイミングチャートである。図３の（ａ）は切替信号ＨＬを示し、図３の（ｂ）は位相進角信号ＰＳ１を示し、図３の（ｃ）は位相進角信号ＰＳ２を示している。図３に示すように、時刻ｔ１０において、切替信号ＨＬが例えば高速を示すＨレベルに切替わると、それに応じて、位相進角信号ＰＳ１は進角量ＰＳＨに対応したレベルとなり、時刻ｔ１１において、切替信号ＨＬが低速を示すＬレベルに切替わると、位相進角信号ＰＳ１は進角量ＰＳＬに対応したレベルとなる。また、変化量抑制部５０から出力される位相進角信号ＰＳ２は、図３の（ｂ）に示す位相進角信号ＰＳ１をローパスフィルタ処理した信号であるため、図３の（ｃ）に示すように、時刻ｔ１０から期間Ｔ１０の間、進角量ＰＳＬに対応したレベルから進角量ＰＳＨに対応したレベルへと緩やかに変化し、また、時刻ｔ１１から期間Ｔ１１の間、進角量ＰＳＨに対応したレベルから進角量ＰＳＬに対応したレベルへと緩やかに変化する。
【００５４】
なお、図２では、進角設定部６０において速度に対応した進角量を電圧のレベルで保持し、変化量抑制部５０において抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１とで構成されるローパスフィルタを利用して進角量の時間あたりの変化量を抑制するような一例を挙げて説明したが、例えば、変化量抑制部５０として、ＲＣフィルタ以外のローパスフィルタであってもよく、また、切替信号ＨＬの切替え時に一方の進角量に対応した電圧から他方の進角量に対応した電圧へと変化するような電圧発生器を利用するような形態であってもよい。また、進角設定部６０で保持する進角量として、例えば、デジタルデータとして記憶し、変化量抑制部５０としてデジタルフィルタで構成したローパスフィルタで進角量の時間あたりの変化量を抑制するような形態であってもよく、また、アップダウンカウンタなどを利用し、切替信号ＨＬの切替え時に一方の進角量に対応したデータ値から他方の進角量に対応したデータ値へとアップまたはダウンカウンタしながら変化させるような形態であってもよい。
【００５５】
また、変化量抑制部５０は、入力される位相進角信号ＰＳ１が示す進角量の時間あたりの変化量を抑制するような構成でよいため、回転速度やその変化量に応じて進角値やその補正値などを小刻みに記憶しておくような構成は必要なく、例えば、図２に示したように、簡易な構成で実現できる。
【００５６】
本実施の形態におけるモータ駆動装置１００、およびこれを備えたモータ装置１１０は以上のように構成される。
【００５７】
このような構成により、例えば、速度を上げるため、速度指令信号Ｓｒｅｆが増加するよう加速指令されると、速度制御部４０の速度偏差が正の値をもつような信号となり、駆動制御信号ＶＳＰが増加する。さらに、駆動制御信号ＶＳＰの増加に伴って、波形生成部３１により生成される正弦波状の波形信号ＷＦの振幅も増加する。その結果、各駆動巻線を駆動する波形信号ＷＦに対応した駆動電圧も大きくなり、モータ１０を加速するように動作する。また、このように加速された速度の情報が、速度検出信号Ｎとして速度制御部４０に通知される。モータ駆動装置１００は、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号Ｎとが等しくなるように、このようなフィードバックループ制御を実行する。
【００５８】
また、本実施の形態のモータ駆動装置１００は、速度指令信号Ｓｒｅｆにより速度切替えの指令が通知されるとともに、この切替える速度が高速と低速との両速度間の切替えであるような場合、切替信号ＨＬにより、速度制御部４０の制御ゲインおよび進角設定部６０の進角量が切替えられる。また、進角設定部６０において切替えられる進角量は、変化量抑制部５０において変化量が抑制されるため、例えば高速に対応した進角量から低速に対応した進角量へと緩やかに変化し、このような緩やかに変化する進角量を示す位相進角信号ＰＳ２が波形生成部３１に通知される。このため、切替信号ＨＬが切替えられたとき、波形生成部３１からは、位相が時間的に緩やかに変化するような波形信号ＷＦとして出力される。また、インバータ２０はこのような位相が緩やかに変化するような波形信号ＷＦに対応した駆動電圧でモータ１０を駆動する。すなわち、切替信号ＨＬが切替えられたとき、回転速度の変化に沿うように進角量も緩やかに変化させながらモータ１０を駆動することができるため、急激に変化した位相の駆動電圧でモータ１０を駆動することを抑制でき、これによって、過渡的に駆動巻線からの誘起電圧よりもモータへの駆動電圧が低くなるような期間の発生を抑制できる。
【００５９】
次に、以上のように構成された本実施の形態のモータ駆動装置１００、およびこれを備えたモータ装置１１０について、その動作を説明する。
【００６０】
図４は、本実施の形態におけるモータ駆動装置１００を備えたモータ装置１１０の動作説明図である。また、図５は、本実施の形態のモータ装置１１０において、進角量により駆動巻線に印加される正弦波状の電圧の位相が制御される様子を示した図である。
【００６１】
まず、図４を参照しながら、モータ駆動装置１００およびモータ装置１１０を正弦波駆動する基本的な動作について説明する。なお、以下、インバータ２０の駆動電圧Ｕに接続されるＵ相の駆動巻線１１に対する動作を中心に説明する。
【００６２】
図４において、正弦波状の波形信号ＷＦは、波形生成部３１が生成した信号であり、三角波状の信号ＣＹは、パルス幅変調部３２の内部で生成したＰＷＭキャリア信号である。通常、キャリア信号ＣＹは、モータ１０の回転による電気角周期よりも十分に高い周波数に設定されるが、図４においては説明の便宜上、比較的低い周波数で記している。波形信号ＷＦは、パルス幅変調部３２によりキャリア信号ＣＹと比較される。その比較結果に応じて、インバータ２０のスイッチ素子２１および２２は相補的にオン、オフされる。その結果、図４に示すような駆動電圧Ｕがインバータ２０から出力され、駆動巻線１１に印加される。これにより、駆動巻線１１にはＵ相の駆動電流Ｉｕが流れるとともに、図４に示すような誘起電圧Ｕｅｍｆが生じる。なお、上述したように、駆動電圧Ｕは、平均値的には、パルス幅変調の原理から波形信号ＷＦに応じた正弦波状の電圧となる。したがって、駆動巻線１１にはＵ相の波形信号ＷＦと同様の正弦波状の電圧が等価的に印加されることになる。
【００６３】
また、Ｖ相の駆動巻線１３およびＷ相の駆動巻線１５に対しても、Ｕ相の駆動巻線１１と同様にして、それぞれインバータ２０からの駆動電圧Ｖおよび駆動電圧Ｗにより正弦波状の電圧が等価的に印加される。
【００６４】
ここで、各駆動巻線１１、１３および１５に印加される各駆動電圧Ｕ、ＶおよびＷは互いに電気角１２０度の位相差を有する。これは、Ｖ相の駆動巻線１３に対しては、Ｕ相の波形信号ＷＦと互いに電気角１２０度の位相差をもつＶ相の波形信号ＷＦと、キャリア信号ＣＹとの比較結果に応じて、スイッチ素子２３および２４をオン、オフ動作することで実現される。また、Ｗ相の駆動巻線１５に対しては、Ｕ相およびＶ相の波形信号ＷＦと互いに電気角１２０度ずつ位相差をもつＷ相の波形信号ＷＦと、キャリア信号ＣＹとの比較結果に応じて、スイッチ素子２５および２６をオン、オフ動作することで実現される。
【００６５】
以上のようにして、各駆動巻線１１、１３および１５に正弦波状の電圧が等価的に印加され、各駆動巻線１１、１３および１５は正弦波状の交番電流にて駆動される。
【００６６】
次に、図５を参照しながら波形信号ＷＦに対応した駆動電圧によりモータ１０が駆動される動作について説明する。
【００６７】
まず、速度制御部４０から出力される駆動制御信号ＶＳＰは、波形生成部３１に入力される。波形生成部３１が生成する正弦波状の波形信号ＷＦの波高値は、駆動制御信号ＶＳＰに応じて加減される。パルス幅変調部３２は、波高値が駆動制御信号ＶＳＰにより加減される波形信号ＷＦによりパルス幅変調を行う。これにより、Ｕ相の駆動巻線１１には、波高値が駆動制御信号ＶＳＰによって制御された正弦波状の駆動電圧が等価的に印加される。また、速度制御部４０の駆動制御信号ＶＳＰは、入力端子１７を介して上位器１６から通知される速度指令信号Ｓｒｅｆとモータ１０の速度検出信号Ｎとの差に対しての所定の制御ゲインに基づくフィルタ処理により生成される。
【００６８】
このような構成とすることにより、速度指令信号Ｓｒｅｆに対して速度検出信号Ｎが高い場合は、駆動制御信号ＶＳＰを減少させ、駆動巻線の駆動電圧を減少させる。これにより、モータ１０は減速され、速度指令信号Ｓｒｅｆが示す速度に近づく。また逆に、速度指令信号Ｓｒｅｆに対して速度検出信号Ｎが低い場合は、駆動制御信号ＶＳＰを増加させ、駆動巻線の駆動電圧を増加させる。これにより、モータ１０は加速され、速度指令信号Ｓｒｅｆが示す速度に近づく。このような動作を行うことで、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号Ｎとが概略同じになるように制御される。このようにして、上位器１６は、速度指令として速度指令信号Ｓｒｅｆをモータ駆動装置１００に通知することで、モータ１０の速度を自在に操作することができる。
【００６９】
また、上述したように、速度制御部４０が駆動制御信号ＶＳＰを出力する際に、モータ１０の速度制御を安定して行うため、モータ駆動装置１００は、切替信号ＨＬによって、速度制御部４０の内部で最適な制御ゲインを設定できる。すなわち、速度制御を安定して行うための適切な制御ゲインは、モータ１０の制御速度によって変化する。このため、このような制御ゲインを切替え可能とすることで、モータ１０の安定化を図ることを可能としている。具体的には、上位器１６からの速度指令信号Ｓｒｅｆによる速度指令が高速度領域であるか低速度領域であるかに応じて、それぞれの速度領域で制御ゲインが適切に設定されるように、上位器１６は切替信号ＨＬをモータ駆動装置１００に通知する。モータ駆動装置１００は、これを速度制御部４０で受け、速度制御部４０は切替信号ＨＬに応じて制御ゲインを切替え、設定を行う。
【００７０】
次に、進角設定部６０および変化量抑制部５０による位相制御の動作について、図５を参照しながら説明する。
【００７１】
上述したように、進角設定部６０が選択した進角量に応じて、各駆動巻線１１、１３および１５に印加される正弦波状の電圧の位相が制御される。
【００７２】
進角設定部６０で選択された進角量は、変化量抑制部５０を介して位相進角信号ＰＳ２として波形生成部３１に通知される。まず、波形生成部３１は、位置検出信号ＣＳに基づく位相を基準位相タイミングとし、モータ１０の可動子の位置に応じた波形信号ＷＦ’を生成する。なお、位置検出信号ＣＳは、例えば、可動子に組み込まれたマグネットの磁極位置を検出するような構成のため、駆動巻線が発生する誘起電圧との位相関係は一義的に定まる。すなわち、基準位相タイミングを、図５に示すように、駆動巻線１１に発生する誘起電圧Ｕｅｍｆのゼロクロスタイミングとすることができる。波形生成部３１は、この基準位相タイミングに応じて生成される波形信号ＷＦ’の位相を、図５に示すように進角量ｐｓに応じて進め、このように位相を進めた波形信号ＷＦをパルス幅変調部３２に対して出力する。これにより、Ｕ相の駆動巻線１１には、位相が進角量ｐｓによって制御可能な正弦波状の駆動電圧Ｕを印加することができる。
【００７３】
また、駆動巻線はインダクタンス成分を有するため、駆動電圧Ｕの平均値（波形信号ＷＦに相当）に対する駆動電流Ｉｕの図５に示すような位相遅れが発生する。この位相遅れに対し、進角設定部６０の進角量ｐｓにより波形信号ＷＦの位相を調整し、図５に示すように、駆動巻線の誘起電圧Ｕｅｍｆと駆動電流Ｉｕとの位相差がゼロとなるよう位相を進めることでモータ１０に対する駆動効率を高めることができる。このことは、Ｕ相の駆動巻線１１だけではなく、Ｖ相の駆動巻線１３およびＷ相の駆動巻線１５についても同様である。
【００７４】
また、上述したように、モータ駆動装置１００は、進角設定部６０において、切替信号ＨＬにより回転速度に応じた進角量を設定できる。誘起電圧Ｕｅｍｆと駆動電流Ｉｕとの位相を一致させるための進角量は、モータ１０の回転速度に応じて変化する。このため、進角設定部６０では、例えば図２で説明したように、高速に対応した進角量ＰＳＨと低速に対応した進角量ＰＳＬとを保持している。このような速度に応じた進角量を切替信号ＨＬによって切替え可能とすることにより、回転速度に応じて最適な駆動効率とすることができる。具体的には、上位器１６からの速度指令信号Ｓｒｅｆによる速度指令が高速度領域であるか低速度領域であるかに応じて、それぞれの速度領域で進角量が適切に設定されるように、上位器１６は切替信号ＨＬをモータ駆動装置１００に通知する。モータ駆動装置１００は、これを進角設定部６０で受け、進角設定部６０は切替信号ＨＬに応じて進角量を切替え、設定を行う。
【００７５】
本実施の形態におけるモータ駆動装置１００、およびこれを備えたモータ装置１１０は、切替信号ＨＬにより、回転速度に応じた制御ゲインおよび進角量を選択できるため、回転速度に応じた進角量の設定による高効率化を図るとともに、回転速度に応じて適切なゲイン定数を設定でき、広範囲の可変速制御を適確に行うことができる。
【００７６】
ところで、速度指令信号Ｓｒｅｆによる速度の変更指令とともに進角量を急激に切替えると、図５で示したような波形信号ＷＦと誘起電圧Ｕｅｍｆとの位相関係は大きく乱れることになる。また、上述したように、波形信号ＷＦに対応する駆動電圧の平均値が誘起電圧Ｕｅｍｆよりも小さくなると、回生現象が発生する。すなわち、速度の変更とともに進角量を急激に切替えると、駆動電圧の平均値と誘起電圧Ｕｅｍｆとの位相関係が乱れ、速度が安定するまでの間、過渡的に誘起電圧Ｕｅｍｆよりも駆動電圧が低くなるような期間が生じ、回生現象が発生する可能性があった。このような進角量の切替え時における回生現象を抑制するため、モータ駆動装置１００において変化量抑制部５０を設けている。
【００７７】
すなわち、速度指令信号Ｓｒｅｆにより速度の変更指令が通知されると、モータ装置１１０において、速度指令信号Ｓｒｅｆに対応した速度へとモータ１０の回転速度も徐々に変化し、図５に示したような誘起電圧Ｕｅｍｆの周期も、この速度変化に応じて変化する。一方、変化量抑制部５０において進角量の時間あたりの変化量が抑制されるため、変化量抑制部５０からの位相進角信号ＰＳ２が示す進角量も緩やかに変化する。このため、速度指令信号Ｓｒｅｆによる速度の変更指令とともに進角設定部６０の進角量を切替えても、回転速度の変化に沿うように進角量も緩やかに変化し、図５で示したような波形信号ＷＦと誘起電圧Ｕｅｍｆとの位相関係の乱れを抑制することができる。また、これによって、誘起電圧Ｕｅｍｆよりも駆動電圧が低くなるような期間の発生を抑制できるため、回生現象の発生も抑制することができる。
【００７８】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置１００の変化量抑制部２５０およびその周辺ブロックを示したブロック図である。
【００７９】
図１で示した実施の形態１との比較において、実施の形態２におけるモータ駆動装置１００は、実施の形態１の変化量抑制部５０に代えて、図６に示すように速度到達検知部２５１などを有した変化量抑制部２５０を備える。実施の形態２におけるモータ駆動装置１００およびこれを備えたモータ装置１１０は、このような構成であり、モータ１０の実速度が速度指令信号Ｓｒｅｆによる速度となった時点において、進角量の時間あたりの変化量の抑制を緩和するような構成としたことを特徴としている。なお、変化量抑制部２５０以外は実施の形態１と同一の構成要素であり、詳細な説明は省略する。
【００８０】
変化量抑制部２５０は、モータ１０の実速度が速度指令信号Ｓｒｅｆによる速度となったことを検知する速度到達検知部２５１と、速度到達検知部２５１からの指示に応じてフィルタ特性を切替え可能なローパスフィルタとを備えている。
【００８１】
速度到達検知部２５１には、外部の上位器１６から指令情報入力端子１１６を介して速度指令情報を示す速度指令信号Ｓｒｅｆが通知され、また速度検出手段１２０から速度検出情報を示す速度検出信号Ｎが通知される。速度到達検知部２５１は、速度検出信号Ｎで示される速度が速度指令信号Ｓｒｅｆで示される速度に到達する速度到達を検知し、検知したことを示す速度到達情報を出力する。
【００８２】
また、変化量抑制部２５０のローパスフィルタは、速度到達検知部２５１からの速度到達情報において速度到達を検知したと示されたとき、その時定数を小さくするようなローパスフィルタ特性へと切替える。図６では、このようなローパスフィルタの具体的な一例を示している。すなわち、速度到達情報において速度到達が検知されないときには、実施の形態１の変化量抑制部５０と同様に、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１とで構成されるＲＣ回路によるローパスフィルタとなる。さらに、変化量抑制部２５０では、抵抗器Ｒ２とスイッチＳｗ２とが直列接続された回路が、抵抗器Ｒ１に対して並列に接続される。また、スイッチＳｗ２は速度到達情報によりオンオフ制御される。このような構成により、速度到達情報において速度到達を検知したことが通知されると、スイッチＳｗ２がオンとなり、ＲＣ回路によるローパスフィルタの時定数が小さくなる。
【００８３】
図７は、本実施の形態のモータ駆動装置１００における、速度指令信号Ｓｒｅｆおよび切替信号ＨＬが切替えられたときの、位相進角信号ＰＳ１および位相進角信号ＰＳ２の様子を示したタイミングチャートである。図７の（ａ）は速度指令信号Ｓｒｅｆが示す指令速度およびモータの実速度を示し、図７の（ｂ）は切替信号ＨＬを示し、図７の（ｃ）は位相進角信号ＰＳ１を示し、図７の（ｄ）は位相進角信号ＰＳ２を示している。
【００８４】
まず、図７の（ａ）に示すように、速度指令信号Ｓｒｅｆが示す指令速度が変更されると、モータ駆動装置１００の速度制御により、モータ１０の実速度は指令速度である安定速度へと収束するように変化する。図７の（ａ）では、モータ１０が安定速度に達するまでの時間が比較的短いような一例を示している。すなわち、安定速度に達するまでの加速や減速時間は、例えばモータ１０に取り付ける負荷によって異なる。このため、同一のモータであっても、急速に安定速度へと収束する場合や、緩やかに安定速度へと収束する場合もある。図７の（ａ）では、モータ１０への負荷があるため安定速度に達するまでの時間が比較的短い場合の一例を示している。なお、無負荷であるため安定速度に達するまでの時間が比較的長い場合には、図７の（ａ）の破線で示すような変化となる。
【００８５】
このように、時刻ｔ２０において、速度指令信号Ｓｒｅｆが示す指令速度により減速指令されるとともに、切替信号ＨＬが低速を示すＬレベルへと切替わると、それに応じて、位相進角信号ＰＳ１は進角量ＰＳＬに対応したレベルとなる。この後、モータ駆動装置１００の速度制御により、モータ１０の実速度は図７の（ａ）で示すように安定速度へと収束するように変化する。また、図７の（ｄ）で示すように、変化量抑制部２５０から出力される位相進角信号ＰＳ２も、進角量ＰＳＨから進角量ＰＳＬに対応したレベルへと緩やかに変化する。このように、モータ１０の回転速度や位相進角信号ＰＳ２のレベルが変化し、時刻ｔ２１においてモータ１０の実速度が指令速度となると、速度到達検知部２５１が速度到達を検知する。これにより、変化量抑制部２５０のスイッチＳｗ２がオンとなり、ＲＣ回路によるローパスフィルタの時定数が小さくなる。このため、図７の（ｄ）で示すように、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間において、位相進角信号ＰＳ２のレベルは進角量ＰＳＬに対応したレベルへと収束する。
【００８６】
一方、実施の形態１のような構成の場合、モータ１０の実速度が時刻ｔ２１において安定速度となったとしても、例えば、位相進角信号ＰＳ２のレベルは時刻ｔ２３まで緩やかに変化していくことになる。このため、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間のように、モータ１０の回転速度に対して最適ではない進角量が設定される期間が生じる。また、時刻ｔ２０から時刻ｔ２２までにかけて位相進角信号ＰＳ２のレベルを変更するため、最適な進角量への設定時間も長くなる。
【００８７】
これに対し、本実施の形態の変化量抑制部２５０のような構成とすることにより、最適な進角量への設定時間の短縮を図るとともに、モータ１０の回転速度が変化するような期間においても進角量の変化を概略的に追従させることができる。このため、速度指令信号Ｓｒｅｆによる速度の変更指令とともに進角設定部６０の進角量を切替えても、回転速度の変化に沿うように進角量も緩やかに変化し、図５で示したような波形信号ＷＦと誘起電圧Ｕｅｍｆとの位相関係の乱れを抑制することができる。また、これによって、誘起電圧Ｕｅｍｆよりも駆動電圧が低くなるような期間の発生を抑制できるため、回生現象の発生も抑制することができる。
【００８８】
以上説明したように、実施の形態１および実施の形態２のモータ駆動装置１００は、進角設定部６０から出力された位相進角信号ＰＳ１において、進角量の選択が切替えられたとき、位相進角信号ＰＳ１が示す進角量の時間あたりの変化量の抑制を行い、位相進角信号ＰＳ２として出力する変化量抑制部５０あるいは変化量抑制部２５０を備えた構成であるため、モータの回転速度に応じて効率よいモータ駆動や低騒音化を図れるとともに、進角量の選択を切替えるとき、変化量抑制部５０あるいは変化量抑制部２５０によりモータへの駆動電圧の進角量の急激な変化を抑制でき、回転速度の変化に沿うように進角量も変化させることができる。このため、速度変更とともに進角量の選択を切替えたとき、過渡的に駆動巻線からの誘起電圧よりもモータへの駆動電圧が低くなるような期間の発生を抑制できる。また、変化量抑制部５０あるいは変化量抑制部２５０は、入力される位相進角信号ＰＳ１が示す進角量の時間あたりの変化量を抑制するような構成でよいため、回転速度やその変化量に応じて進角値やその補正値などを小刻みに記憶しておくような構成などは必要なく、簡易な構成で実現できる。したがって、本発明のモータ駆動装置１００によれば、簡易な構成で回転速度に応じた進角量を設定できるとともに、進角切替え時における回生現象に起因した過電圧から電源装置や機器を安全に保護することが可能となる。
【００８９】
また、上述したような正弦波駆動のモータ駆動装置１００をモータ装置１１０に内蔵または一体化することで、これを搭載する上位機器は、低トルクリップル、低騒音、低振動を実現する正弦波駆動によるモータを容易に、かつ回生現象に気を配ることなく安全に構築することできる。また、モータ駆動装置１００の一部あるいは全部を集積回路装置として集積化することで、モータ駆動装置１００を小型化できるため、これにより、より容易に内蔵または一体化できる。その結果、上位機器の設計および制御負担を軽減でき、優れた性能を有する正弦波駆動によるモータの使用拡大、普及を促すという効果も奏する。
【００９０】
なお、以上の説明では、進角量の切替え時における回生現象を防止するための構成を中心について説明したが、上述したように回生現象は減速動作によっても生じる。このため、このような減速動作によって生じる回生現象の抑制機能などを本発明と組み合わせることで、回生現象に起因した過電圧からの保護機能をより高めることができる。
【００９１】
また、以上の説明では、切替信号ＨＬにより、高速と低速との２つの制御ゲインおよび進角量を選択するような一例を挙げて説明したが、２つに限定されず、複数の制御ゲインおよび複数の進角量からいずれかの制御ゲインおよび進角量を選択するような構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明のモータ駆動装置やモータ装置によれば、これを搭載する上位機器は、低トルクリップル、低騒音、低振動を実現する正弦波駆動によるモータを容易に、かつ回生現象に気を配ることなく安全に構築することできる。このため、回生現象に気を配ることなく、正弦波駆動による低振動低騒音が要求される空調機器用のファンモータや燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機、冷蔵庫、洗濯機などの家電機器、あるいは、プリンタ、複写機、スキャナー、ファックス、またはこれらの複合機器、また、ハードディスク、光メディア機器などの情報機器などに使用されるモータ装置やその駆動装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置を備えたモータ装置の構成を含むブロック図
【図２】同モータ駆動装置の進角設定部および変化量抑制部の具体的な構成例を示すブロック図
【図３】同モータ駆動装置における位相進角信号ＰＳ１および位相進角信号ＰＳ２の様子を示したタイミングチャート
【図４】同モータ駆動装置を備えたモータ装置の動作説明図
【図５】同モータ装置において、進角量により駆動巻線に印加される正弦波状の電圧の位相が制御される様子を示した図
【図６】本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置の変化量抑制部およびその周辺ブロックを示したブロック図
【図７】同モータ駆動装置における位相進角信号ＰＳ１および位相進角信号ＰＳ２の様子を示したタイミングチャート
【符号の説明】
【００９４】
１０    モータ
１１，１３，１５    駆動巻線
１６    上位器
１７，１８    入力端子
２０    インバータ
２１，２２，２３，２４，２５，２６    スイッチ素子
３０    インバータ駆動部
３１    波形生成部
３２    パルス幅変調部（ＰＷＭ）
４０    速度制御部
５０，２５０    変化量抑制部
６０    進角設定部
１００    モータ駆動装置
１０５    直流電源
１１０    モータ装置
１１５    電源入力端子
１１６    指令情報入力端子
１２０    速度検出手段
１２１    位置検出手段
２５１    速度到達検知部
【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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