(57)【要約】複数相のコイルから通電するコイルを指定する通電パターンを決定する通電パターン決定部と、通電パターンに基づいてコイルに電流を供給する電流供給部と、を備え、前記通電パターン決定部は、通電パターンを決定してから次の通電パターンを決定するまでの時間を通電期間として、通電期間が前記ロータの回転速度に基づいて決められる第１動作モードと、通電期間が前記第１動作モードよりも長い第２動作モードと、を備え、起動開始時において、通電パターン決定部が、第２動作モードで複数の通電期間を経た後、第１動作モードに移行するモータ制御装置。【選択図】図３
2018142835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極を有するマグネットを含むロータと、
複数相のコイルを含むステータと、
を備えたセンサレスブラシレスモータの回転を制御するモータ制御装置であって、
前記複数相のコイルから通電するコイルを指定する通電パターンを決定する通電パターン決定部と、
前記通電パターンに基づいて前記コイルに電流を供給する電流供給部と、を備え、
前記通電パターン決定部は、
前記通電パターンを決定してから次の前記通電パターンを決定するまでの時間を通電期間として、前記通電期間が前記ロータの回転速度に基づいて決められる第１動作モードと、
前記通電期間が前記第１動作モードよりも長い第２動作モードと、を備え、
前記センサレスブラシレスモータの起動開始時において、前記通電パターン決定部が、前記第２動作モードで複数の通電期間を経た後、前記第１動作モードに移行するモータ制御装置。
【請求項２】
前記通電パターン決定部が前記第２動作モードで動作するときに、
前記電流供給部は、通電開始から最大値までの経過時間が前記最大値から通電終了までの経過時間よりも短い波形の電流を前記コイルに供給する請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第２動作モードにおいて前記通電期間が一定である請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記センサレスブラシレスモータの起動開始時において、前記パターン決定部が、前記第２動作モードで前記通電パターンの決定を少なくとも３回行った後、前記第１動作モードに移行する請求項１から請求項３のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項５】
中心軸に沿って延びるシャフトおよび磁極を有するマグネットを備えたロータと、
前記シャフトの径方向に位置し、複数相のコイルのそれぞれを前記ロータと対向させて保持するステータと、
請求項１から請求項４のいずれかに記載のモータ制御装置と、を備えたセンサレスブラシレスモータ。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサレスブラシレスモータと、
前記シャフトに取り付けられて前記シャフトと共に回転する羽根車と、を備えた送風装置。
【請求項７】
複数相のコイルを備えたセンサレスブラシレスモータのロータの回転を制御するモータ制御方法であって、
前記複数相のコイルから通電する前記コイルを指定する通電パターンを決定した後、前記通電パターンに基づいて前記コイルに電流を供給し、
前記通電パターンの決定は、
前記通電パターンを決定してから次の前記通電パターンを決定するまでを通電期間として、前記通電期間が前記ロータの回転速度に基づいて決められる第１動作モードと、
前記通電期間が前記第１動作モードよりも長い第２動作モードと、を含む複数の動作モードのいずれかで実行され、
前記センサレスブラシレスモータの起動開始時において、前記通電パターンの決定は、複数回の通電期間において前記第２動作モードであり、その後、前記第１動作モードに移行することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
前記通電パターンの決定が前記第２動作モードで実行されるとき、通電開始から最大値までの経過時間が前記最大値から通電終了までの経過時間よりも短い波形の電流を前記コイルに供給する請求項７に記載のモータ制御方法。
【請求項９】
前記通電パターンの決定が前記第２動作モードで実行されるとき、前記通電期間が一定である請求項７又は請求項８に記載のモータ制御方法。
【請求項１０】
前記センサレスブラシレスモータの起動開始時において、前記第２動作モードで前記通電パターンの決定を少なくとも４回行った後、前記第１動作モードに移行する請求項７から請求項９のいずれかに記載のモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、センサレスブラシレスモータを制御する制御方法及びモータ制御装置に関し、モータ制御装置で制御されるセンサレスブラシレスモータ及びセンサレスブラシレスモータを用いた送風装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、日本国公開公報特開２００４−３６４４７３号公報に記載のブラシレスモータでは、所定のコイルにパルス電圧を印加し非通電相に誘起される誘起電圧に基づきロータ位置を検出し、その位置情報に基づいて３相巻線の通電方向を切り替えることで、所定の回転方向への起動を含む駆動の制御が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国公開公報：特開２００４−３６４４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、日本国公開公報特開２００４−３６４４７３号公報に記載のブラシレスモータの制御装置では、ロータの位置を検出するために、起動指令が発生したときに、起動前通電制御により、Ｙ結線された起動対象のセンサレス方式の３相ブラシレスモータに、ロータの感応時間より短い間隔で通電方向を切り換えて、Ｕ相の巻線からＶ相の巻線、Ｖ相の巻線からＷ相の巻線、Ｗ相の巻線からＵ相の巻線の向きのパルス電流を順に通電し、各パルス電流の通電中に３相ブラシレスモータの非通電相巻線の電圧のＹ結線の中点電圧に対する高低を判別して各通電方向の判別結果からなる非通電相電圧情報を形成し、基準情報テーブルに保持された３相ブラシレスモータの複数のロータ位置それぞれでの非通電相電圧情報からなるロータ位置毎の基準電圧情報から、起動指令が発生したときの非通電相電圧情報に一致する基準電圧情報を検出し、検出した基準電圧情報のロータ位置を、起動指令が発生したときのロータ位置として検出し、該検出に基づいて３相ブラシレスモータの起動の通電方向を決定し、決定した通電方向に３相ブラシレスモータを強制通電して起動することが必要であり、構成が複雑である。【０００５】
また、ロータの開始時において、コイルに印加されるパルス電圧が長いと、ロータの位置によっては、一端、所望の回転方向と逆の方向に回転した後、所望の回転方向に回ることが起こり得る。このような、逆回転は、モータの振動の原因となりうる。【０００６】
そこで、本開示は、上記点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成を有するとともに、起動時を含む動作時の振動を抑制できる、モータ制御装置、センサレスブラシレスモータ及び送風装置を提供することを目的とする。【０００７】
また、本開示は、上記点に鑑みてなされたものであり、簡単な操作で、起動時を含む動作時の振動を抑制できる、モータ制御方法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】
【０００８】
本開示の例示的なモータ制御装置は、磁極を有するマグネットを含むロータと、複数相のコイルを含むステータとを備えたセンサレスブラシレスモータの回転を制御するモータ制御装置であって、前記複数相のコイルから通電するコイルを指定する通電パターンを決定する通電パターン決定部と、前記通電パターンに基づいて前記コイルに電流を供給する電流供給部と、を備え、前記通電パターン決定部は、前記通電パターンを決定してから次の前記通電パターンを決定するまでの時間を通電期間として、前記通電期間が前記ロータの回転速度に基づいて決められる第１動作モードと、前記通電期間が前記第１動作モードよりも長い第２動作モードと、を備え、前記センサレスブラシレスモータの起動開始時において、前記通電パターン決定部が、前記第２動作モードで複数の通電期間を経た後、前記第１動作モードに移行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
例示的な本開示のモータ制御装置、センサレスブラシレスモータ及び送風装置によれば、簡単な構成を有するとともに、ブラシレスモータの起動時を含む動作時の振動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示にかかるブラシレスモータの一例の断面図である。
【図２】図２は、図１に示すブラシレスモータの概略図である。
【図３】図３は、ブラシレスモータの電気的な接続状態を示すブロック図である。
【図４】図４は、第１動作モードにおけるスイッチング回路の入力信号と通電パターンとを示す図である。
【図５】図５は、第１停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。
【図６】図６は、第２停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。
【図７】図７は、第３停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。
【図８】図８は、第４停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。
【図９】図９は、第５停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。
【図１０】図１０は、第６停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。
【図１１】図１１は、第２動作モードにおけるスイッチング回路の入力信号と通電パターンとを示す図である。
【図１２】図１２は、本開示にかかるブラシレスモータの起動時を示すタイミングチャートである。
【図１３】図１３は、本開示にかかるモータ駆動装置の電流制御部で制御された入力電流の波形を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す入力電圧で動作したときのコイルに流れる電流及びロータに作用するトルクを示すタイミングチャートである。
【図１５】図１５は本開示にかかる送風装置の一例の要部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜１．第１実施形態＞
以下に本開示の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本開示にかかるブラシレスモータの一例の断面図である。図２は、図１に示すブラシレスモータの概略図である。なお、以下の説明では、シャフトの中心を中心軸とし、シャフトは中心軸周りに回転するものとする。そして、中心軸に沿う方向を軸方向とし、中心軸と直交する方向を径方向とし、中心軸を中心とする円の円周方向を周方向として説明する。また、ロータの回転方向については、ブラシレスモータの上面から見た方向において、図２に示すブラシレスモータを基準として、時計回り方向（ＣＷ方向）、反時計回り方向（ＣＣＷ方向）を定義する。
【００１２】
＜１．１  ブラシレスモータの構成＞
図１に示すように、本実施形態にかかるブラシレスモータＡは、ステータ１と、ケーシング２と、ロータ３と、シャフト４と、軸受５と、軸受収納部材６とを有する。ステータ１は、ケーシング２に覆われる。ロータ３には、シャフト４が、取り付けられる。そして、シャフト４が、２個の軸受５を介して、ケーシング２に支持される。ロータ３は、環状のマグネット３４を備え、ステータ１の外部に配置される。すなわち、本実施形態にかかるブラシレスモータＡは、ステータ１の外側にロータ３が取り付けられたアウターロータ型のＤＣブラシレスモータである。なお、本実施形態については、アウターロータ型のＤＣブラシレスモータについて例示するが、本開示はインナーロータ型のＤＣブラシレスモータにも適用可能である。
【００１３】
＜１．２  ステータの構成＞
ステータ１は、ステータコア１１と、インシュレータ１２と、コイル１３とを有する。ステータコア１１は、複数枚の鋼板（電磁鋼板）を軸方向に積層した構成を有する。すなわち、ステータコア１１は、導電性を有する。なお、ステータコア１１は、電磁鋼板を積層した構造に限定されず、単一の部材であってもよい。ステータコア１１はコアバック１１１と、ティース１１２とを備える。コアバック１１１は、軸方向に延びる円筒形である。ティース１１２は、コアバック１１１の外周面から径方向外側に突出する。図２に示すようにステータコア１１は、９個のティース１１２を備える。ティース１１２は、周方向に等間隔に配列される。すなわち、本実施形態のブラシレスモータＡにおいて、ステータ１は、９スロットである。
【００１４】
インシュレータ１２は、ティース１１２を被覆する。インシュレータ１２は、樹脂の成形体である。そして、コイル１３は、インシュレータ１２が被覆されたティース１１２に導線を巻き回した構成を有する。インシュレータ１２によって、ティース１１２、すなわち、ステータコア１１とコイル１３とが絶縁される。なお、本実施形態において、インシュレータ１２は、樹脂の成型体であるが、これに限定されない。ステータコア１１とコイル１３とを絶縁することができる構成を広く採用できる。
【００１５】
上述のとおりインシュレータ１２は、ステータコア１１とコイル１３を絶縁する。そのため、ステータコア１１において、コアバック１１１の周囲には、インシュレータ１２で被覆されない露出部が、形成される。
【００１６】
そして、ステータ１に備えられた９個のコイル１３は、電流が供給されるタイミングによって３系統（以下、３相とする）に分けられる。この３相を、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相とする。つまり、ステータ１は、３個のＵ相コイル１３ｕ、３個のＶ相コイル１３ｖ及び３個のＷ相コイル１３ｗを備える。図２に示すように、Ｕ相コイル１３ｕ、Ｖ相コイル１３ｖ、Ｗ相コイル１３ｗは、この順番に反時計回り方向に配列される。すなわち、Ｕ相コイル１３ｕの反時計回り方向の隣にはＶ相コイル１３ｖが配置される。また、Ｖ相コイル１３ｖの反時計回り方向の隣にはＷ相コイル１３ｗが配置される。さらに、Ｗ相コイル１３ｗの反時計回り方向の隣にはＵ相コイル１３ｕが配置される。なお、以下の説明において、３相を分けて説明する必要がない場合には、各相のコイルをまとめて単にコイル１３として説明する。
【００１７】
＜１．３  ケーシングの構成＞
ケーシング２は樹脂製であり、少なくとも露出部を露出させてステータ１を覆う。ケーシング２は、樹脂のモールド成型体である。すなわち、ケーシング２は、コイル１３等の電気配線に水が付着することを防ぐ。また、ケーシング２は、ブラシレスモータＡの筐体でもある。そのため、ケーシング２は、ブラシレスモータＡが用いられる機器のフレーム等への固定に、用いることができる。そのため、ケーシング２のモールド成型には、ブラシレスモータＡを保持することができる強度を有する樹脂が用いられる。なお、ケーシング２はモールド成型体に限らず、樹脂製または金属製のベース部材にステータ１が配置されていてもよい。つまり、ステータ１が非モールドの状態であってもよい。
【００１８】
ケーシング２の軸方向の両端の中央部分には、開口部２１を有する。ステータ１のコアバック１１１の露出部は、開口部２１によって外部に露出する。開口部２１には、軸受収納部材６に収納された軸受５が取り付けられる。
【００１９】
＜１．４  軸受の構成＞
図２に示すように、軸受５は、外輪５１と、内輪５２と、複数のボール５３とを備えた、転がり軸受である。軸受５の外輪５１は、軸受収納部材６の内面に固定される。また、内輪５２は、シャフト４に固定される。
【００２０】
軸受５において、一方の端面は、軸受収納部材６と接触する。また、軸受５の他方の端面は、シャフト４に取り付けられた軸止め輪４１と接触する。これにより、シャフト４の抜け止めが行われる。
【００２１】
＜１．５  シャフトの構成＞
シャフト４は、軸方向に延びる円柱形状である。また、シャフト４は、軸受収納部６を介してケーシング２に取り付けられた２個の軸受５の内輪５２に固定される。すなわち、シャフト４は、２個の軸受５に軸方向に離れた２箇所で回転可能に支持される。
【００２２】
シャフト４の軸方向の一方の端部には、軸受５と接触する軸止め輪４１が取り付けられる。また、シャフト４の軸方向の他方の端部には、シャフト４に固定されたロータ３に接触する軸止め輪４２が取り付けられる。軸止め輪４１及び４２を取り付けることで、シャフト４の軸方向の移動が抑制される。なお、軸止め輪４１、４２は、例えば、Ｃリング等を挙げることができるが、これに限定されない。
【００２３】
＜１．６  ロータの構成＞
図１に示すように、ロータ３は、内筒３１と、外筒３２と、連結部３３と、マグネット３４とを備える。内筒３１および外筒３２は、軸方向に延びる円筒形である。内筒３１および外筒３２は、中心線が一致する。内筒３１の内周面にシャフト４が固定される。すなわち、ロータ３の中心部には、シャフト４が固定される。内筒３１の軸方向一方側の端部は、軸受５と接触する。また、内筒３１の軸方向他方側の端部には、軸止め輪４２が接触する。
【００２４】
外筒３２は、ステータ１の軸方向と直交する径方向の外側に間隙をあけて配置される。  すなわち、ステータ１は、複数相のコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗをシャフト４の径方向にロータ３と対向させて保持する。外筒３２の内周面には、マグネット３４が備えられる。マグネット３４は、ステータコア１１のティース１１２と径方向に対向する位置に、周方向に配列される。マグネット３４は、リング形状で複数の磁極を有していても良いし、あるいは、磁極の異なる複数のマグネットを配置してもよい。なお、ロータ３では、６個のマグネット３４が周方向に並ぶ。６個のマグネット３４は、隣り合う磁極が異なる磁極であり、ロータ３は、６極である。
【００２５】
連結部３３は、内筒３１と外筒３２とを連結する。連結部３３は、内筒３１の外面から径方向外側に延び、外筒３２の内面と接続する。なお、連結部３３は、複数本の棒状の部材であってもよい。また、周方向に連続した、円環板状であってもよい。
【００２６】
ロータ３は、シャフト４に対して固定されており、ロータ３とシャフト４とは、同時に回転する。そして、図２等に示すように、ロータ３は、ステータ１の径方向外側に配置される。すなわち、ブラシレスモータＡにおいて、ロータ３が中心軸に沿って延びるシャフト４および磁極を有するマグネット３４を有する。さらに、ブラシレスモータＡは、シャフト４の径方向に位置し、複数相のコイル１３のそれぞれをロータ３と対向させて保持するステータ１が配置される。
【００２７】
ブラシレスモータＡは、上述した構成を有する。ブラシレスモータＡは、６極のマグネット３４を有し、９スロットのステータ１を備えた、６極９スロットのブラシレスＤＣモータである。なお、極数及びスロット数は、上述に限定されるものではなく、ブラシレスＤＣモータとして駆動可能な極数及びスロット数であればよい。
【００２８】
＜１．７  モータ制御装置＞
ブラシレスモータＡのＵ相コイル１３ｕ、Ｖ相コイル１３ｖ及びＷ相コイル１３ｗに所定の順序及び所定の方向で通電することで、各コイル１３に磁界が発生する。そして、各コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに発生する磁界は、通電の有無及び通電方向によって、発生する磁界が変化する。各コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗで発生する磁界と、マグネット３４の磁界とが吸引反発することで、ロータ３に周方向の力が発生する。これにより、ロータ３およびシャフト４が、ケーシング２およびステータ１に対して、回転する。
【００２９】
ブラシレスモータＡには、ロータ３を回転駆動させるためのモータ制御装置が設けられる。以下に、モータ制御装置について、図面を参照して説明する。図３は、ブラシレスモータの電気的な接続状態を示すブロック図である。図３に示すように、ブラシレスモータＡは、Ｕ相コイル１３ｕと、Ｖ相コイル１３ｖと、Ｗ相コイル１３ｗとが、中性点Ｐ１で接続されたＹ型結線である。なお、ここでは、Ｙ型結線であるが、デルタ型結線であってもよい。
【００３０】
ブラシレスモータＡは、電源Ｐｗから供給される電流を、Ｕ相コイル１３ｕ、Ｖ相コイル１３ｖ及びＷ相コイル１３ｗに供給するモータ制御装置８を備える。モータ制御装置８は、通電パターン決定部８１と、電流供給部８２と、タイマ８３とを備える。すなわち、モータ制御装置８は、磁極を有するマグネット３４を含むロータ３と、複数相のコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗを含むステータ１とを備えたブラシレスモータＡの回転を制御する。
【００３１】
通電パターン決定部８１は、Ｕ相コイル１３ｕ、Ｖ相コイル１３ｖ及びＷ相コイル１３ｗのいずれのコイルに、どの方向に電流を流すかの情報を含む通電パターンを決定する。すなわち、通電パターン決定部８１は、複数相のコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗから通電するコイルを指定する通電パターンを決定する。通電パターンは、後述のとおり、予め決まっている。つまり、通電パターン決定部８１は、予め決められた通電パターンの中から通電パターンを決定して、通電パターン情報として、後述する制御部８４に送信する。通電パターンの詳細については、後述する。
【００３２】
電流供給部８２は、各コイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗに電流を供給する。電流供給部８２は、制御部８４と、スイッチング回路８５と、電流制御部８６とを備える。
【００３３】
スイッチング回路８５は、Ｕ相コイル１３ｕ、Ｖ相コイル１３ｖ及びＷ相コイル１３ｗに対して、所定の方向で電流を流す回路である。スイッチング回路８５は、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を備えた、いわゆる、インバータ回路である。なお、以下の説明において、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６について、第１スイッチング素子Ｑ１〜第６スイッチング素子Ｑ６とする場合がある。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御部８４からの信号に基づいて、ＯＮ又はＯＦＦになる素子である。ここでは、バイポーラトランジスタを採用するが、これに限定されず、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等、同様の動作を行う素子を用いてもよい。
【００３４】
図３に示すように、第１スイッチング素子Ｑ１のエミッタと第４スイッチング素子Ｑ４のコレクタとが接続される。すなわち、第１スイッチング素子Ｑ１と第４スイッチング素子Ｑ４は直列に接続される。同様に、第２スイッチング素子Ｑ２のエミッタと第５スイッチング素子Ｑ５のコレクタ、第３スイッチング素子Ｑ３のエミッタと第６スイッチング素子Ｑ６のコレクタとがそれぞれ接続される。そして、第１スイッチング素子Ｑ１、第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３のコレクタが接続されて、電流制御部８６と接続される。また、第４スイッチング素子Ｑ４、第５スイッチング素子Ｑ５及び第６スイッチング素子Ｑ６のエミッタが接続されるとともに、接地される。
【００３５】
そして、第１スイッチング素子Ｑ１と第４スイッチング素子Ｑ４とを接続する接続線にＶ相コイル１３ｖの中性点Ｐ１と反対側が接続される。第２スイッチング素子Ｑ２と第５スイッチング素子Ｑ５とを接続する接続線にＷ相コイル１３ｗの中性点Ｐ１と反対側が接続される。そして、第３スイッチング素子Ｑ３と第６スイッチング素子Ｑ６とを接続する接続線にＵ相コイル１３ｕの中性点Ｐ１と反対側が接続される。
【００３６】
制御部８４は、第１スイッチング素子Ｑ１〜第６スイッチング素子Ｑ６それぞれのベース端子に動作信号を送信する。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ベース端子に制御部８４からの動作信号を受けていないとき（入力信号がＬのときと称する場合がある）ＯＦＦ、すなわち、電流が流れない。また、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御部８４から動作信号を受けるとき（入力信号がＨのときと称する場合がある）ＯＮ、すなわち、電流が流れる。
【００３７】
制御部８４は、通電パターン決定部８１から送られる通電パターン情報に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＯＮ又はＯＦＦを決定し、ＯＮにするスイッチング素子に対して動作信号を送信する。また、制御部８４は、電流制御部８６の制御も行う。すなわち、電流供給部８２は、通電パターンに基づいてコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗに電流を供給する。
【００３８】
電源Ｐｗは、交流を直流に変換して、ブラシレスモータＡに供給する。電源Ｐｗは、図示を省略した、整流回路と、平滑回路とを備える。整流回路は、例えば、ダイオードブリッジを用いて、交流を直流に変換する。平滑回路は、例えば、抵抗、コンデンサ及びコイル等を用いて、電流の変動（脈動）を平滑にする回路である。整流回路及び平滑回路は、既知の回路を用いており、詳細な説明は省略する。なお、電源Ｐｗは、交流を直流に変換するものに限定されるものではない。電源Ｐｗとして、例えば、直流をそのままの電圧、降圧又は昇圧して、直流をブラシレスモータＡに供給する電源であってよい。
【００３９】
電流制御部８６は、電源Ｐｗからスイッチング回路８５に供給される電流の電流値、供給開始のタイミング、電流波形等を制御する。電流制御部８６は、制御部８４によって制御される。スイッチング回路８５及び電流制御部８６は、制御部８４に制御されており、同期する。なお、本実施形態のモータ制御部８では、電流制御部８６を制御部８４と独立した回路として記載するが、電流制御部８６は制御部８４に含まれていてもよい。この場合、制御部８４の回路の一部として設けられていてもよいし、制御部８４で動作するプログラムとして設けられていてもよい。
【００４０】
タイマ８３は、通電パターン決定部８１に接続される。タイマ８３は、時間を計測しており、時間情報を通電パターン決定部８１に受け渡す。通電パターン決定部８１は、タイマ８３からの時間情報に基づいて、通電パターンの決定を行う。
【００４１】
ブラシレスモータＡでは、構成のモータ制御装置８によって、各相のコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗへの電流の供給が制御される。また、本実施形態に記載のブラシレスモータＡは、ロータ３の位置検出用のセンサを省略した、センサレス方式のブラシレスモータである。以下の説明において、コイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗに、電流供給部８２から中性点Ｐ１に向かって電流が流れる場合に、各コイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗのロータ３と対向する側がＮ極になるとする。
【００４２】
＜１．８  通電パターン＞
通電パターンについて図面を参照して説明する。図４は、第１動作モードにおけるスイッチング回路の入力信号と通電パターンとを示す図である。第１動作モードＭ１は、ロータが予め決められた回転速度以上の一定の回転速度で回転する（定常回転とする）ときに実行されるモードである。また、図４に示すタイミングチャートは、ロータ３を定常回転させており、第１動作モードとする。図４において、上から順に第１スイッチング素子Ｑ１〜第６スイッチング素子Ｑ６への入力信号を示す。すなわち、信号がＨにあるときには、スイッチング素子はＯＮである。
【００４３】
スイッチング回路８５において、直列に接続されたスイッチング素子同士（Ｑ１とＱ４、Ｑ２とＱ５、Ｑ３とＱ６）以外の２個のスイッチング素子をＯＮにすることで、Ｕ相コイル１３ｕ、Ｖ相コイル１３ｖ及びＷ相コイル１３ｗのいずれか２つに電流を供給することができる。例えば、第３スイッチング素子Ｑ３と第４スイッチング素子Ｑ４とをＯＮにすると、電流制御部８６からの電流は、Ｕ相コイル１３ｕに流れ中性点Ｐ１からＶ相コイル１３ｖに流れる。
【００４４】
通電パターン決定部８１が決定する通電パターンは、電流が流れ込むコイル（ＩＮ側コイルとする）と、ＩＮ側コイルを流れた電流が中性点Ｐ１を介して流れ込むコイル（ＯＵＴ側コイルとする）とを指定する。電流がＵ相コイル１３ｕに流れ込み、Ｖ相コイル１３ｖに流れる場合、Ｕ相コイル１３ｕがＩＮ側コイルであり、Ｖ相コイル１３ｖがＯＵＴ側コイルである。このときの通電パターンをＵ−Ｖパターンとする。３相のコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗを備えるブラシレスモータＡの場合、Ｗ−Ｖパターン、Ｕ−Ｖパターン、Ｕ−Ｗパターン、Ｖ−Ｗパターン、Ｖ−Ｕパターン及びＷ−Ｕパターンの６パターンである。なお、ブラシレスモータＡでは、上述の順番で通電パターンを切り替え、通電パターンに対応した電流がコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗに供給されることで、ロータ３が反時計回り方向（ＣＣＷ）方向に回転する。
【００４５】
図４に示すタイミングチャートでは、横軸が時間である。そして、通電パターンが選択される期間、換言すると、或る通電パターンが決定されてから、次の通電パターンが決定されるまでの時間を通電期間とする。そして、電流供給部８２は、通電期間に通電パターンによって決められたコイル１３に電流を供給する。制御部８４は、通電期間の間、スイッチング素子に駆動信号を送信し続ける。すなわち、或る通電パターンが決定されたことでＯＮになったスイッチング素子は、通電期間の間ＯＮの状態を継続する。なお、図４に示す第１動作モードＭ１の通電期間を第１通電期間Ｔ１とする。
【００４６】
＜１．９  ロータの位置＞
図５は、第１停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。図６は、第２停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。図７は、第３停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。図８は、第４停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。図９は、第５停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。図１０は、第６停止位置で停止したブラシレスモータを示す図である。
【００４７】
図５〜図１０では、ステータ１のコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗと、マグネット３４との位置関係を示すが実際には、ロータ３、シャフト４等も含まれる。また、各マグネット３４を第１マグネット３４１〜第６マグネット３４６として区別する。図５において、上方に位置するマグネットを第１マグネット３４１とし、反時計回り方向に、第２マグネット３４２〜第６マグネット３４６が順に配列される。さらに、図５〜図１０には、理解を容易にするため第１マグネット３４１〜第６マグネット３４６に磁極（Ｎ極又はＳ極）を示す。
【００４８】
ブラシレスモータＡのステータ１のティース１１２は、磁性鋼板等の磁性体で形成される。そして、各コイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗに電流が供給されていないときには、磁束を発生しない。そのため、ブラシレスモータＡでは、電流の供給を停止すると、ティース１１２に巻きつけられるコイルの相に関係なく、ティース１１２とマグネット３４とが磁力で引き合う。そして、ロータ３の慣性力による回転が終了すると、ティース１１２がマグネット３４を引き付け、ロータ３は、マグネット３４がティース１１２に引き付けられて停止する。電力の供給を停止した後のロータ３の停止を自然停止とし、停止位置を自然停止位置とする。
【００４９】
図５〜図１０に示すように、ブラシレスモータＡにおいて、マグネット３４とティース１１２に取り付けられたコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗとの位置によって、複数の自然停止位置が存在する。図５〜図１０に示すロータ３の自然停止位置は、６極９スロットのブラシレスモータＡの自然停止位置である。ロータ３の停止位置については、極数及びスロット数によって変化する。なお、図５〜図１０の各停止位置を、第１位置Ｐｓ１〜第６位置Ｐｓ６とする。
【００５０】
例えば、第１位置Ｐｓ１にあるとき、通電パターンとしてＷ−Ｖパターンが決定されるとする。これにより、Ｗ相コイル１３ｗがＮ極に、Ｖ相コイル１３ｖがＳ極に励磁される。第１マグネット３４１、第３マグネット３４３及び第５マグネット３４５がＳ極に励磁されたＶ相コイル１３ｖに引かれる。また、第２マグネット３４２、第４マグネット３４４及び第６マグネット３４６がＮ極に励磁されたＷ相コイル１３ｗに引かれる。これにより、ロータ３は、反時計回り方向（ＣＣＷ方向）に移動する。ロータ３は、図６に示す第２位置Ｐｓ２に移動する。
【００５１】
そして、ロータ３が第２位置Ｐｓ２にあるとき、通電パターンをＵ−Ｖパターンとする。これにより、Ｕ相コイル１３ｕがＮ極に励磁され、Ｖ相コイル１３ｖがＳ極に励磁される。第２マグネット３４２、第４マグネット３４４及び第６マグネット３４６がＮ極に励磁されたＵ相コイル１３ｕに引かれる。また、第１マグネット３４１、第３マグネット３４３及び第５マグネット３４５がＳ極に励磁されたＶ相コイル１３ｖに引かれる。これにより、ロータ３は、反時計回り方向（ＣＣＷ方向）に移動する。ロータ３は、図７に示す第３位置Ｐｓ３に移動する。
【００５２】
以下、Ｕ−Ｗパターンで通電することで、ロータ３は、図８に示す第４位置Ｐｓ４に、Ｖ−Ｗパターンで通電することで、ロータ３は、図９に示す第５位置Ｐｓ５に移動する。そして、Ｖ−Ｕパターンで通電することで、ロータ３は、図１０に示す第６位置Ｐｓ６に移動する。そして、ロータ３が第６位置Ｐｓ６にあるときに、Ｗ−Ｕパターンで通電することで、ロータ３は、図５に示す第１位置Ｐｓ１から１２０度回転する。なお、図５〜図１０に示した、ロータ３のマグネット３４には、説明の便宜上、個別の名称を付けたが、マグネット３４１、３４３及び３４５は、実質上、同等のものである。また、同様に、マグネット３４２、３４４、３４６も、実質上、同等のものである。そのため、第１位置Ｐｓ１から１２０度回転したときのマグネット３４の磁極とコイル１３の相の相対関係は、第１位置Ｐｓ１と、実質上、同じとみなすことができる。そのため、以下の説明において、ステータ１とマグネット３４との位置は、第１位置Ｐｓ１〜第６位置Ｐｓ６が繰り返されるものとして説明する。
【００５３】
ブラシレスモータＡでは、通電パターンを切り替えてコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗに電流を供給することで、ロータ３が回転する。そして、第１通電期間Ｔ１を変更することで、ロータ３の回転速度を変更することができる。例えば、第１通電期間Ｔ１を短くすることで、次の位置に到達するまでの時間が短くなる、すなわち、回転速度が速くなる。また、ブラシレスモータＡにおいて、ロータ３に作用するトルク（力）は、供給される電流によって変化する。
【００５４】
＜１．１０  モータ起動制御＞
まず、ロータ３のステータ１に対する相対位置と通電パターンとの関係について説明する。本実施形態にかかるブラシレスモータＡは、センサレス方式であるため、起動時のステータ１に対するロータ３の相対位置を取得しない。そのため、ブラシレスモータＡでは、ロータ３の相対位置にかかわらず、上述の６個の通電パターンを回転方向に応じた順に順次実行する。
【００５５】
ブラシレスモータＡでは、ロータ３の位置（第１位置Ｐｓ１〜第６位置Ｐｓ６）によって、ロータ３を正転させるトルクが発生する通電パターンが異なる。すなわち、ロータ３が自然停止位置に停止中の場合、正転方向に起動可能な通電パターンと起動不可能又は逆転方向に起動させてしまう通電パターンとが存在する。ロータ３の位置と通電パターンによるロータ３の動作について説明する。なお、以下の説明において、ロータ３が、図５に示す第１位置Ｐｓ１にあるときについて説明する。また、通電はロータ３が自然停止位置で停止するまで行われるものとする。
【００５６】
（１）Ｗ−Ｖパターン
ロータ３が第１位置Ｐｓ１にあるときには、Ｖ相コイル１３ｖ及びＷ相コイル１３ｗの両方が、Ｓ極の磁極を持つマグネット３４２、３４４、３４６と対向する。この状態で、Ｗ相コイル１３ｗをＮ極に励磁し、Ｖ相コイル１３ｖをＳ極に励磁する。これにより、Ｎ極の磁極を持つマグネット３４１、３４３、３４５がＶ相コイル１３ｖのそれぞれと対向する位置に移動し、Ｓ極の磁極を持つマグネット３４２、３４４、３４６がＷ相コイル１３ｗのそれぞれと対向する第２位置Ｐｓ２（図６参照）に正転する。２相のコイル１３ｖ、１３ｗがマグネットを引っ張る力を発生して、ロータ３を正転させるため、ロータ３を起動するのに十分なトルクを発生できる。このような、２相のコイルのそれぞれがマグネットと引力を発生可能な通電パターンをその位置における起動に適した通電パターンとする。つまり、Ｗ−Ｖパターンは第１位置Ｐｓ１における起動に適した通電パターンである。
【００５７】
（２）Ｕ−Ｖパターン
通電パターン決定部８１が、Ｕ−Ｖパターンを通電パターンとして決定すると、Ｕ相コイル１３ｕがＮ極に励磁されＶ相コイル１３ｖがＳ極に励磁される。このとき、ロータ３は、Ｎ極の磁極を持つマグネット３４１、３４３、３４５がＶ相コイル１３ｖのそれぞれと対向し、Ｓ極の磁極を持つマグネット３４２、３４４、３４６がＵ相コイル１３ｕのそれぞれと対向する第３位置Ｐｓ３（図７参照）まで正転（ＣＣＷ方向に回転）する。
【００５８】
次のＵ−Ｗパターンは、第３位置Ｐｓ３における起動に適した通電パターンである。Ｕ−Ｗパターンに決定されることで、ロータ３は、第４位置Ｐｓ４（図８参照）まで正転（ＣＣＷ方向に回転）する。
【００５９】
通電パターン決定部８１が、Ｕ−Ｖパターンから決定を開始する場合、２回目の通電パターンの決定時に、起動に適した通電パターンとなる。なお、Ｕ−Ｖパターンの場合、Ｕ相コイル１３ｕがＮ極の磁極を持つマグネット３４１、３４３、３４５の中心と対向する。
【００６０】
（３）Ｕ−Ｗパターン
通電パターン決定部８１が、Ｕ−Ｗパターンを通電パターンとして決定する。これにより、Ｕ相コイル１３ｕがＮ極に励磁されＷ相コイル１３ｗがＳ極に励磁される。このとき、ロータ３は、Ｎ極の磁極を持つマグネット３４１、３４３、３４５がＷ相コイル１３ｗのそれぞれと対向し、Ｓ極の磁極を持つマグネット３４２、３４４、３４６がＵ相コイル１３ｕのそれぞれと対向する。このとき、Ｎ極の磁極を持つマグネットとの間で反発する力と、Ｓ極の磁極を持つマグネットとの間で反発する力が打ち消し合い、ロータ３は動作しない、すなわち、停止状態が維持される。
【００６１】
そして、ロータ３が第１位置Ｐｓ１のとき、通電パターン決定部８１が、次のＶ−Ｗパターンを通電パターンとして決定する。これにより、Ｖ相コイル１３ｖがＮ極に励磁され、Ｗ相コイル１３ｗがＳ極に励磁される。ロータ３が第１位置Ｐｓ１にあるとき、Ｎ極の磁極を持つマグネット３４１、３４３、３４５がＷ相コイル１３ｗのぞれぞれと対向し、Ｓ極の磁極を持つマグネット３４２、３４４、３４６がＶ相コイル１３ｖのそれぞれと対向する第６位置Ｐｓ６（図１０参照）まで逆転（ＣＷ方向に回転）する。
【００６２】
そして、ロータ３が第６位置Ｐｓ６の時、通電パターン決定部８１が、次のＶ−Ｕパターンを通電パターンとして決定する。ロータ３が第６位置Ｐｓ６にあるとき、Ｎ極の磁極を持つマグネット３４１、３４３、３４５がＵ相コイル１３ｕのぞれぞれと対向し、Ｓ極の磁極を持つマグネット３４２、３４４、３４６がＶ相コイル１３ｖのそれぞれと対向する。そのため、通電パターンが変わっても動作しない、すなわち停止状態が維持される。
【００６３】
次のＷ−Ｕパターンは、第６位置Ｐｓ６のときの起動に適したパターンである。そのため、ロータ３は、第１位置Ｐｓ１（図５参照）に正転（ＣＣＷ方向に回転）する。
【００６４】
つまり、通電パターン決定部８１がＵ−Ｗパターンから決定を開始する場合、３回の通電パターンの決定の後、その位置における起動に適した通電パターンとなる。
【００６５】
（４）Ｖ−Ｗパターン
通電パターン決定部８１が、Ｖ−Ｗパターンを通電パターンとして決定する。これにより、Ｖ相コイル１３ｖがＮ極に励磁されＷ相コイル１３ｗがＳ極に励磁される。このとき、ロータ３は、Ｎ極の磁極を持つマグネット３４１、３４３、３４５がＷ相コイル１３ｗのそれぞれと対向し、Ｓ極の磁極を持つマグネット３４２、３４４、３４６がＶ相コイル１３ｖのそれぞれと対向する第６位置Ｐｓ６（図１０参照）まで逆転（ＣＷ方向に回転）する。
【００６６】
そして、ロータ３が第６位置Ｐｓ６のとき、通電パターン決定部８１が、次のＶ−Ｕパターンを通電パターンとして決定する。これにより、Ｖ相コイル１３ｖがＮ極に励磁されＵ相コイル１３ｕがＳ極に励磁される。ロータ３が第６位置Ｐｓ６にあるとき、Ｎ極の磁極を持つマグネット３４１、３４３、３４５がＷ相コイル１３ｗのそれぞれと対向し、Ｓ極の磁極を持つマグネット３４２、３４４、３４６がＶ相コイル１３ｖのそれぞれと対向する。そのため、通電パターンが変わっても動作しない、すなわち、停止状態が維持される。
【００６７】
次のＷ−Ｕパターンは、第６位置Ｐｓ６のときの起動に適したパターンである。そのため、ロータ３は、第１位置Ｐｓ１（図５参照）に正転（ＣＣＷ方向に回転）する。
【００６８】
つまり、通電パターン決定部８１がＶ−Ｗパターンから決定を開始する場合、２回の通電パターンの決定の後、ロータ３は正転可能な位置に移動する。
【００６９】
（５）Ｖ−Ｕパターン
通電パターン決定部８１が、Ｖ−Ｕパターンを通電パターンとして決定する。これにより、Ｖ相コイル１３ｖがＮ極に励磁されＵ相コイル１３ｕがＳ極に励磁される。ロータ３が第１位置Ｐｓ１にあるとき、Ｎ極の磁極を持つマグネット３４１、３４３、３４５がＵ相コイル１３ｕのそれぞれと対向し、Ｓ極の磁極を持つマグネット３４２、３４４、３４６がＶ相コイル１３ｖのそれぞれと対向する第６位置Ｐｓ６（図１０参照）まで逆転（ＣＷ方向に回転）する。
【００７０】
次のＷ−Ｕパターンは、第６位置Ｐｓ６のときの起動に適したパターンである。そのため、ロータ３は、第１位置Ｐｓ１（図５参照）に正転（ＣＣＷ方向に回転）する。
【００７１】
つまり、通電パターン決定部８１がＶ−Ｕパターンから決定を開始する場合、１回の通電パターンの決定の後、ロータ３は正転可能な位置に移動する。
【００７２】
（６）Ｗ−Ｕパターン
通電パターン決定部８１が、Ｗ−Ｕパターンを通電パターンとして決定する。これにより、Ｗ相コイル１３ｗがＮ極に励磁されＵ相コイル１３ｕがＳ極に励磁される。ロータ３が第１位置Ｐｓ１にあるとき、Ｎ極の磁極を持つマグネット３４１、３４３、３４５がＵ相コイル１３ｕのそれぞれと対向し、Ｓ極の磁極を持つマグネット３４２、３４４、３４６がＷ相コイル１３ｗのそれぞれと対向する。そのため、通電パターンが変わっても動作しない、すなわち、停止状態が維持される。
【００７３】
次のＷ−Ｖパターンは第１位置Ｐｓ１における起動に適した通電パターンである。そのため、Ｗ−Ｖパターンが選択されることで、ロータ３は、第２位置Ｐｓ２（図６参照）まで正転（ＣＣＷ方向に回転）する。
【００７４】
つまり、通電パターン決定部８１がＷ−Ｕパターンから決定を開始する場合、１回の通電パターンの決定の後、ロータ３は正転可能となる。
【００７５】
以上のとおり、ロータ３が第１位置Ｐｓ１にある場合、６個の通電パターンのいずれのパターンから起動開始した場合でも、少なくとも、３回の通電パターンを決定した次の通電パターンが決定された時には、正転に必要なトルクを発生させることができる。
【００７６】
ロータ３が第１位置Ｐｓ１にあるときについて説明した。ブラシレスモータＡでは、６個のマグネット３４が周方向に等角度をなして配置されており、９個のコイル１３が周方向に等間隔に並んでいる。そのため、ロータ３が第２位置Ｐｓ２〜第６位置Ｐｓ６のいずれの位置にあるときも、ロータ３が第１位置Ｐｓ１にあるときと、角度が異なる及び（又は）磁極（Ｎ極とＳ極）が入れ替わるだけである。そのため、ブラシレスモータＡでは、ロータ３の自然停止位置にかかわらず、少なくとも３回の通電パターンを実行することで、その後の通電パターンは、その停止位置における起動に適した通電パターンとなる。
【００７７】
また、ブラシレスモータＡでは、ロータ３の位置検出を行わない。そのため、通電パターン決定部８１は、現在のロータ３の状態を把握することができない。例えば、ロータ３が回転した状態で、コイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗへの電流の供給を開始、すなわち、起動を実行する場合がある。この場合、６個の通電パターンのいずれかを実行することで、ロータ３を停止させることが可能である。そして、ロータ３は、通電パターンによって決められた位置に移動して停止する。停止後、次の通電パターンは、その停止位置における起動に適した通電パターンである。
【００７８】
つまり、ロータ３が回転するときであっても、少なくとも３回の通電パターンの決定を行うことで、その後決定される通電パターンは、ロータ３の位置における起動に適した通電パターンとなる。
【００７９】
＜１．１０．１  第２動作モード＞
図１１は、第２動作モードにおけるスイッチング回路の入力信号と通電パターンとを示す図である。例えば、ロータ３が停止した状態で、通電パターンが決定された場合、上述したように、ロータ３の位置及び決定された通電パターンによって、逆転したり、回転しなかったりする場合がある。逆転する場合において、次の通電パターンの決定によって正転に切り替わると、トルクの方向が逆転する。例えば、第１動作モードＭ１のように短い第１通電期間Ｔ１で通電パターンが切り替わる場合、ロータ３が慣性力で回転している状態で、トルクの向きが逆になる。そのため、ロータ３の運動量の変化が大きくなり、振動が大きくなる。
【００８０】
そこで、本開示にかかるモータ制御装置８において、通電パターン決定部８１は、第１動作モードＭ１の第１通電期間Ｔ１よりも長い第２通電期間Ｔ２に設定された、第２動作モードＭ２を備える。すなわち、通電パターン決定部８１は、通電パターンを決定してから次の前記通電パターンを決定するまでの時間を通電期間として、通電期間Ｔ１がロータ３の回転速度に基づいて決められる第１動作モードＭ１と、通電期間Ｔ２が前記第１動作モードＭ１よりも長い第２動作モードＭ２と、を備える。
【００８１】
第１動作モードＭ１は、連続してロータ３を回転させる。そのため、第１通電期間Ｔ１は、ロータ３が決められた位置で停止する前に次の第１通電期間Ｔ１、すなわち、通電パターンに切り替わる時間である。このようにすることで、ロータ３に、常に、正転方向（ＣＣＷ方向）のトルクを作用させる。これにより、ロータ３を継続して回転する。
【００８２】
第２動作モードＴ２は、停止状態のロータ３が通電によって回転した後、コイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗとマグネット３４の引力で決められた位置に停止させる。そのため、第２通電期間Ｔ２は、ロータ３停止状態のときに、コイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗに電流を供給してロータ３が回転し、その後、ロータ３がコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗとマグネット３４の引力で決められた位置に停止する時間である。なお、ここで停止とは、回転速度が厳密に「０」になる場合だけでなく、およそ「０」になる場合も含む。換言すると、回転方向が変化した場合にロータ３の運動量が一定以下となる回転速度を含むものとする。また、第２動作モードＭ２では、第２通電期間Ｔ２は、一定である。
【００８３】
すなわち、通電パターン決定部８１が、第１動作モードＭ１で動作するとき、モータ制御装置８は、ロータ３を連続して回転させる制御を行う。また、通電パターン決定部８１が、第２動作モードＭ２で動作するとき、モータ制御装置８は、第２通電期間Ｔ２が次の第２通電期間Ｔ２に切り替わる直前において、ロータ３を一旦停止させる制御を行う。
【００８４】
＜１．１１  モータ起動制御＞
図１２は、本開示にかかるブラシレスモータの起動時を示すタイミングチャートである。上述したとおり、ロータ３の起動時において、通電パターン決定部８１は、ロータ３の位置を取得していない。そのため、通電パターンを決定したときに、ロータ３が逆転する場合もある。そこで、ロータ３の起動時に、複数の第２通電期間Ｔ２を経過するまでの間第２動作モードＭ２で起動し、その後、第１動作モードＭ１に切り替わる。すなわち、ブラシレスモータＡの起動開始時において、通電パターン決定部８１が、第２動作モードＭ２で複数の通電期間Ｔ２を経た後、第１動作モードＭ１に移行する。
【００８５】
通電パターン決定部８１が第２動作モードＭ２で動作する場合、起動時にロータ３が正転した場合でも逆転した場合でも、第２通電期間Ｔ２の切り替わり前にロータ３を停止させる。すなわち、通電パターン決定部８１が第２動作モードＭ２で動作する場合、第２通電期間Ｔ２の開始時には、ロータ３の回転方向にかかわらず、ロータ３は、常に停止状態から回転開始になる。次の第２通電期間Ｔ２の動作の前にロータ３が停止するので、ロータ３の運動量の変動を低く抑えることができる。これにより、起動時のロータ３の回転方向の切り替わりにより発生する、振動を低減することが可能である。
【００８６】
上述したとおり、ブラシレスモータＡでは、ロータ３の位置に関係なく、任意の通電パターンから決められた順に、すなわち、ロータ３を正転（ＣＣＷ方向に回転）させる順に、３回決定することで、起動に適した通電パターンとすることができる。
【００８７】
そのため、本実施形態に係る通電パターン決定部８１は、図１２に示すように、起動開始直後、第２動作モードＭ２で通電パターンを決定する。そして、通電パターン決定部８１は、第２通電期間Ｔ２が３回経過した後に、第１動作モードＭ１に移行する。このように、起動時に、通電期間が切り替わるごとにロータ３を停止する第２通電パターンＭ２で通電パターン決定部８１が動作することで、ロータ３の回転のばらつき（正転、逆転、停止等）による、振動を抑制することができる。なお、図１２において、第２通電期間Ｔ２が３回経過した後に第１動作モードＭ１に移行するが、これに限定されない。起動開始後、３回以上の連続した第２通電期間Ｔ２を経過した後に、第１動作モードＭ１に移行すればよい。すなわち、ブラシレスモータＡの起動開始時において、パターン決定部８１が、第２動作モードＭ２で通電パターンの決定を少なくとも３回行った後、第１動作モードＭ１に移行する。
【００８８】
＜２．第２実施形態＞
本開示にかかるモータ駆動装置の他の例について図面を参照して説明する。図１３は、本開示にかかるモータ駆動装置の電流制御部で制御された入力電流の波形を示す図である。図１４は、図１３に示す入力電圧で動作したときのコイルに流れる電流及びロータに作用するトルクを示すタイミングチャートである。電流制御部８６による入力電流の波形以外は、第１実施形態のモータ制御装置８と同じ構成を有する。そのため、本実施形態ではモータ制御装置８の構成について、第１実施形態と同じ符号を使用するとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。
【００８９】
図１４は、第２動作モードＭ２における、各コイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗを流れる電流とロータ３に作用するトルクを示す。図１４において、コイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗに流れる電流は、中性点Ｐ１に向かって流れる電流を正（「＋」）とし、中性点Ｐ１から流れ出す電流を負（「−」）として示す。
【００９０】
図１３に示す図は、横軸が時間（ｓ）であり、縦軸が電流（Ｉ）である。図１３に示すように、電流制御部８６からの入力電流Ｉｎは、通電開始Ｓｔから時間と共に増加し、時間ｓｔ１に最大値Ｉｍａｘに到達する。そして、時間ｓｔ１から時間と共に減少し、時間ｓｔ２で通電終了Ｅｄとなる。そして、入力電流Ｉｎは、通電開始Ｓｔから最大値Ｉｍａｘまでの時間ｓｔ１よりも、最大値Ｉｍａｘから通電終了Ｅｄまでの時間（ｓｔ２−ｓｔ１）の方が長い。換言すると、通電開始Ｓｔから最大値Ｉｍａｘまでの電流の変化率の方が、最大値Ｉｍａｘから通電終了Ｅｄまでの電流の変化率よりも大きい。
【００９１】
すなわち、電流供給部８１は、通電開始Ｓｔから最大値Ｉｍａｘまでの経過時間ｓｔ１が最大値Ｉｍａｘから通電終了Ｅｄまでの経過時間（ｓｔ２−ｓｔ１）よりも短い波形の電流をコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗに供給する。
【００９２】
そして、入力電流Ｉｎの通電開始Ｓｔ及び通電終了Ｅｄは、第２通電期間Ｔ２と同期する。すなわち、本実施形態において、第２動作モードＭ２では、図１３に示す入力電流Ｉｎで示す電流が各第２通電期間Ｔ２に供給される。
【００９３】
ブラシレスモータＡにおいて、供給される電流の大きさによって、作用するトルクが変化する。そして、ブラシレスモータＡでは、コギングトルクよりも大きなトルクをロータ３に作用することで、ロータ３を次の位置に移動させることができる。そこで、本実施形態では、第２動作モードＭ２において、第２通電期間Ｔ２の初期に、ロータ３が次の位置に移動可能なトルクを短時間作用させる。そして、その後、小さいトルクを作用させる又は慣性力で、次の位置まで移動させる。そのために、電流制御部８６を制御して、図１３に示す入力電流Ｉｎをコイル１３ｕ、１３ｖ及び１３ｗに供給する。
【００９４】
すなわち、本実施形態の第２動作モードＭ２で動作することで、第２通電期間Ｔ２の初期の短時間に、ロータ３に次の位置に移動させることができる程度のトルクを発生させる。そして、第２通電期間Ｔ２の残りの時間では、減少した入力電流Ｉｎによって発生するトルクと上述の開始直後のトルクによる回転の慣性力でロータ３を回転する。
【００９５】
このように、ロータ３に供給する電流を、通電開始から最大値までの時間を最大値から通電終了までの時間よりも短くすることで、小さな電流でもロータ３を次の位置に移動させることができる。すなわち、ロータ３に作用させるトルクを小さくすることができる。また、短時間に最大トルクを作用させるため、最大トルクが作用した後のロータ３の回転速度を抑えることが可能である。これにより、ロータ３の動作の切り替えによる振動を抑制することができる。なお、ロータ３の動作の切り替えとは、例えば、正転と逆転の切り替え、回転と停止の切り替え等を挙げることができる。
【００９６】
本実施形態では、通電開始から最大値までの時間が最大値から通電終了までの時間よりも短い波形の電流を供給することで、起動時のトルクを小さくする。そのため、起動時の消費電力を低減することができる。また、起動時のトルクを小さくすることで、ロータ３が次の位置に移動するときに、自然停止位置を通り過ぎることを抑制できる。これにより、ロータ３が自然停止位置の近傍で回転方向に円振動するのを抑制できる。このことからも、ブラシレスモータＡの起動時の振動を低減することができる。
【００９７】
＜３．第３実施形態＞
本開示にかかるブラシレスモータを用いた機器の一例である送風装置について、図面を参照して説明する。図１５は本開示にかかる送風装置の一例の要部を拡大した断面図である。図１５は、ブラシレスモータＡが取り付けられる部分を拡大した断面図を示す。
【００９８】
送風装置Ｆｎは、ブラシレスモータＡを含んでいる。シャフト４に対して固定されたロータ３が羽根車Ｉｗと同一の部材で構成される。送風装置Ｆｎは、ロータ３の外筒３２の外周に設けられたインペラＩｍを備える。すなわち、送風装置Ｆｎは、ブラシレスモータＡと、シャフト４に取り付けられてシャフト４と共に回転する羽根車Ｉｗとを備える。インペラＩｍは、シャフト４を中心に周方向に等間隔に並んでいる。インペラＩｍは、ロータ３の回転によって、軸方向の空気の流れを発生させる。なお、羽根車Ｉｗは、ロータ３とは別部材で構成されてもよい。このとき、羽根車Ｉｗはロータ３に接合されるカップ部材を備え、カップ部材の外周にインペラＩｍが設けられる。
【００９９】
送風装置Ｆｎが、例えば、ヘアドライヤ等の使用者が手に持って使用する機器に備えられる場合がある。送風装置Ｆｎに、本開示にかかるブラシレスモータＡを用いることで、起動時の振動を抑制して、使用者が機器の使用時に認識する振動を低減することができる。
【０１００】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本開示は、ヘアドライヤ等に備えられる送風装置を駆動するモータとして用いることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
Ａ・・・ブラシレスモータ、１・・・ステータ、１１・・・ステータコア、１１１・・・コアバック、１１２・・・ティース、１２・・・インシュレータ、１３・・・コイル、１３ｕ・・・Ｕ相コイル、１３ｖ・・・Ｖ相コイル、１３ｗ・・・Ｗ相コイル、２・・・ケーシング、２１・・・開口部、３・・・ロータ、３１・・・内筒、３２・・・外筒、３３・・・連結部、３４・・・マグネット、３４１・・・第１マグネット、３４２・・・第２マグネット、３４３・・・第３マグネット、３４４・・・第４マグネット、３４５・・・第５マグネット、３４６・・・第６マグネット、４・・・出力軸、４１・・・軸止め輪、４２・・・軸止め輪、５・・・軸受、５１・・・外輪、５２・・・内輪、５３・・・ボール、６・・・軸受収納部材、８・・・モータ制御装置、８１・・・通電パターン決定部、８２・・・電流供給部、８３・・・タイマ、８４・・・制御部、８５・・・スイッチング回路、８６・・・電流制御部、Ｐｗ・・・電源、Ｉｍ・・・インペラ、Ｉｗ・・・羽根車、Ｆｎ・・・送風装置、Ｑ１・・・第１スイッチング素子、Ｑ２・・・第２スイッチング素子、Ｑ３・・・第３スイッチング素子、Ｑ４・・・第４スイッチング素子、Ｑ５・・・第５スイッチング素子、Ｑ６・・・第６スイッチング素子、Ｐｓ１・・・第１位置、Ｐｓ２・・・第２位置、Ｐｓ３・・・第３位置、Ｐｓ４・・・第４位置、Ｐｓ５・・・第５位置、Ｐｓ６・・・第６位置、Ｍ１・・・第１動作モード、Ｍ２・・・第２動作モード、Ｓｔ・・・通電開始、Ｅｄ・・・通電終了、Ｉｎ・・・入力電流、Ｔｒ・・・トルク、Ｔ１・・・第１通電期間、Ｔ２・・・第２通電期間
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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