(57)【要約】【課題】  低速回転で十分な回転制御が行えるブラシレスモータの制御方法および制御装置を提供する。【解決手段】  ブラシレスモータの回転数を検出して（ステップＳ０１）、ブラシレスモータの回転数と所定の回転数を比較し（ステップＳ０２）、ブラシレスモータの回転数が所定の回転数Ｎ１より低い場合に基準電圧Ｖｒｅｆを第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１より低い第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２に設定し（ステップＳ０３）、高い場合に基準電圧Ｖｒｅｆを第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１に設定する（ステップＳ０４）。ブラシレスモータの誘起電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒｅｆを比較してブラシレスモータの位置を検出し（ステップＳ０５）、ブラシレスモータのＰＷＭ電流を制御する。ブラシレスモータの回転数に応じて基準電圧Ｖｒｅｆを変えて、回転制御を行う。【選択図】  図４
2007236090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータの回転数を検出するステップと、
前記ブラシレスモータの回転数に応じて、前記ブラシレスモータの位置を検出するための基準電圧を変えるステップと、
前記ブラシレスモータの誘起電圧と前記基準電圧とを比較して前記ブラシレスモータの位置を検出し、前記ブラシレスモータの回転を制御するステップと、
を具備することを特徴とするブラシレスモータの制御方法。
【請求項２】
前記基準電圧を変えるステップは、
前記ブラシレスモータの回転数が所定の回転数より大きい場合に前記基準電圧を第１の基準電圧に設定し、
前記ブラシレスモータの回転数が所定の回転数より小さい場合に前記第１の基準電圧より低い第２の基準電圧に設定することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータの制御方法。
【請求項３】
ブラシレスモータの回転数を検出するステップと、
前記ブラシレスモータの回転数に応じて、前記ブラシレスモータに流れるパルス幅変調された電流のキャリア周波数を変えるステップと、
前記ブラシレスモータの誘起電圧と前記ブラシレスモータの位置を検出するための基準電圧とを比較して前記ブラシレスモータの位置を検出し、前記ブラシレスモータの回転を制御するステップと、
を具備することを特徴とするブラシレスモータの制御方法。
【請求項４】
前記キャリア周波数を変えるステップは、
前記ブラシレスモータの回転数が所定の回転数より大きい場合に前記キャリア周波数を第１のキャリア周波数に設定し、
前記ブラシレスモータの回転数が所定の回転数より小さい場合に前記キャリア周波数を第１のキャリア周波数より低い第２のキャリア周波数に設定することを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータの制御方法。
【請求項５】
ブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記ブラシレスモータの回転数に応じて、前記ブラシレスモータの位置を検出するための基準電圧を変える基準電圧可変手段と、
前記ブラシレスモータの誘起電圧と前記基準電圧とを比較して前記ブラシレスモータの位置を検出し、前記ブラシレスモータの回転を制御する電流制御手段と、
を具備することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータの制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサレス直流ブラシレスモータ（以下、単にブラシレスモータという）は、その省電力性を生かして各種の電化機器、特にエアコンのコンプレッサ駆動用モータとして広く使用されている。
【０００３】
従来、ブラシレスモータの回転数の制御においては、制御に必要な回転子の位置情報をブラシレスモータの電気子巻線に誘起される電圧を利用して検出している。  
この誘起電圧を基準電圧と比較することにより回転子の位置を推定し、この検出位置をもとにしてブラシレスモータの電機子巻線に流れる電流を制御している。
【０００４】
然しながら、ブラシレスモータの回転数が低くなるとブラシレスモータの電気子巻線に誘起される電圧も低くなるので、回転子の位置の検出が難しくなり、ひいては誤検出が生じるという問題がある。その結果、低速回転では安定した回転制御が行えないという問題がある。
【０００５】
これに対して、低速回転での位置検出が行えるブラシレスモータの制御方法および制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
特許文献１に開示されたブラシレスモータの制御方法および制御装置は、交流電源を倍電圧整流するコンバータと、倍電圧整流した直流電圧をＰＷＭ制御でスイッチングしてブラシレスモータに印加するインバータ手段と、位置検出回路からの位置検出信号により回転数を算出し、その算出回転数と所定値とを比較してコンバータを倍電圧モード有無に切り替える判定を行う制御回路とを具備している。
【０００７】
ブラシレスモータの回転数が低い場合に、倍電圧なしモードに設定して電源電圧を低くするとともに、ＰＷＭチョッピングのデューティを大きくすることにより、ブラシレスモータを目標とする回転数に制御している。
【０００８】
然しながら、特許文献１に開示されたブラシレスモータの制御方法および制御装置は、電源電圧とＰＷＭチョッピングのデューティの両方を変えているので、制御が複雑になるという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−３２４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、低速回転で十分な回転制御が行えるブラシレスモータの制御方法および制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様のブラシレスモータの制御方法は、ブラシレスモータの回転数を検出するステップと、前記ブラシレスモータの回転数に応じて、前記ブラシレスモータの位置を検出するための基準電圧を変えるステップと、前記ブラシレスモータの誘起電圧と前記基準電圧とを比較して前記ブラシレスモータの位置を検出し、前記ブラシレスモータの回転を制御するステップとを具備することを特徴としている。
【００１１】
本発明の別態様のブラシレスモータの制御方法は、ブラシレスモータの回転数を検出するステップと、前記ブラシレスモータの回転数に応じて、前記ブラシレスモータに流れるパルス幅変調された電流のキャリア周波数を変えるステップと、前記ブラシレスモータの誘起電圧と前記ブラシレスモータの位置を検出するための基準電圧とを比較して前記ブラシレスモータの位置を検出し、前記ブラシレスモータの回転を制御するステップとを具備することを特徴としている。
【００１２】
本発明の一態様のブラシレスモータの制御装置は、ブラシレスモータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記ブラシレスモータの回転数に応じて、前記ブラシレスモータの位置を検出するための基準電圧を変える基準電圧可変手段と、前記ブラシレスモータの誘起電圧と前記基準電圧とを比較して前記ブラシレスモータの位置を検出し、前記ブラシレスモータの回転を制御する電流制御手段とを具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低速回転で十分な回転制御が行えるブラシレスモータの制御方法および制御装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１について図１乃至図５を用いて説明する。図１は本実施例に係るブラシレスモータの制御装置の構成を示す回路図、図２はブラシレスモータの動作を示すタイミングチャート、図３はブラシレスモータの制御方法を示すフローチャート、図４は基準電圧の変化を示す図、図５は本実施例の効果を従来例と比較して示す図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施例のモータ制御装置１０は、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較してブラシレスモータ１１の位置を検出し、ブラシレスモータ１１の位置に応じてブラシレスモータ１１に流れる電流を制御する電流制御手段１２と、ブラシレスモータ１１の回転数を検出する回転数検出手段１３と、ブラシレスモータ１１の回転数に応じて基準電圧Ｖｒｅｆを変える基準電圧可変手段１４とを具備している。
【００１７】
ブラシレスモータ１１は、永久磁石を有する回転子（図示せず）と、例えばＹ結線された電気子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗを備えている。電気子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに位相が１２０°ずれた直流電流を流すことにより回転子が回転する。
【００１８】
ブラシレスモータ１１の回転数の制御は、電気子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに直流電流を所定のキャリア周波数で断続してパルス幅変調（Pulse Width Modulation）された電流（以下、ＰＷＭ電流という）を流し、ＰＷＭ電流のデューティを変えることにより行われる。
【００１９】
電流制御手段１２は、ブラシレスモータ１１の電気子巻線Ｕ、Ｖ、ＷにＰＷＭ電流を供給するインバータ回路１５と、基準電圧Ｖｒｅｆを発生する基準電圧発生回路１６と、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒｅｆを比較するコンパレータ１７と、コンパレータ１７の出力からブラシレスモータ１１の位置を検出する位置信号検出回路１８と、キャパシタＣ１と抵抗Ｒ１の時定数で定まる所定のキャリア周波数と、所定のデューティを有するＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ制御部１９と、ＰＷＭ信号によりインバータ回路１５を駆動する駆動信号を発生するインバータ制御部２０とを具備している。
【００２０】
インバータ回路１５は、２のトランジスタ、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）の直列回路が電源Ｖ０に３個並列接続されている。
【００２１】
トランジスタＵａとトランジスタＸが直列接続され、その接続点２２がブラシレスモータ１１の電気子巻線Ｕに接続されている。トランジスタＶａとトランジスタＹが直列接続され、その接続点２３がブラシレスモータ１１の電気子巻線Ｖに接続されている。トランジスタＷａとトランジスタＺが直列接続され、その接続点２４がブラシレスモータ１１の電気子巻線Ｗに接続されている。
【００２２】
トランジスタＵａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｘ、Ｙ、Ｚのゲートは、インバータ制御部２０のドライバ回路（図示せず）にそれぞれ接続されている。  
また、トランジスタＵａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｘ、Ｙ、Ｚのコレクタとエミッタ間に、還流ダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ並列接続されている。
【００２３】
基準電圧発生回路１６は、ブラシレスモータ１１を駆動する電源Ｖ０と基準電位ＧＮＤの間に接続された抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３の直列回路を有している。抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点２５がコンパレータ１７の負入力端に接続されている。
【００２４】
抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３により電源電圧Ｖｏが分圧されて、基準電圧Ｖｒｅｆが生成される。抵抗Ｒ２、Ｒ３は、基準電圧Ｖｒｅｆが電源電圧Ｖ０の１／２となるように設定されている。
【００２５】
ブラシレスモータ１１の電気子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗにそれぞれ抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６の一端が接続され、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６の他端は抵抗Ｒ７に共通接続されている。  
抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６と抵抗Ｒ７の共通接続点２６がコンパレータ１７の正入力端に接続されている。
【００２６】
ブラシレスモータ１１の電気子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗは、ＰＷＭ電流が流れていないときに巻線の一端がオープンになるので回転子との電磁誘導により回転数に比例した誘起電圧が発生する。  
誘起電圧は抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６と抵抗Ｒ７で分圧されて合成され、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍが得られる。
【００２７】
回転数検出手段１３は、インバータ制御部２０内の回転数出力回路（図示せず）から回転数に応じた信号を受け取り、所定の回転数Ｎ１より大きい場合に“Ｈ”を出力し、所定の回転数Ｎ１より小さい場合に“Ｌ”を出力する。
【００２８】
基準電圧可変手段１４は、回転数検出手段１３の出力が供給されるインバータ２１と、ゲートＧ１がインバータ２１の出力端に接続され、ドレインＤ１が抵抗Ｒ８を介して抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点２５に接続され、ソースＳ１が基準電位ＧＮＤに接続された絶縁ゲート電界効果トランジスタＭ１（以下、ＭＯＳトランジスタという）とを具備している。
【００２９】
回転数検出手段１３の出力が“Ｈ”の場合に、インバータ２１の出力が“Ｌ”となるので、ＭＯＳトランジスタＭ１のゲートＧ１に電圧が印加されず、ＭＯＳトランジスタＭ１はオフとなる。  
回転数検出手段１３の出力が“Ｌ”の場合に、インバータ２１の出力が“Ｈ”となるので、ＭＯＳトランジスタＭ１のゲートＧ１に電圧が印加され、ＭＯＳトランジスタＭ１はオンとなる。  
ＭＯＳトランジスタＭ１がオンのときに、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ８の並列回路が構成され、抵抗Ｒ２との電源Ｖ０の分圧比が変わるので、基準電圧Ｖｒｅｆが変えられる。
【００３０】
具体的には、図２に示すように、ブラシレスモータ１１の回転数が回転数Ｎ１より大きいときの基準電圧Ｖｒｅｆを第１基準電圧Ｖｒｅｆ１とし、回転数Ｎ１より小さいときの基準電圧Ｖｒｅｆを第２基準電圧Ｖｒｅｆ２とすると、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１および第２基準電圧Ｖｒｅｆ２は以下の式で表わされる。  
Ｖｒｅｆ１＝Ｖ０×Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）
Ｖｒｅｆ２＝Ｖ０×Ｒａ／（Ｒ２＋Ｒａ）、Ｒａ＝Ｒ３×Ｒ８／（Ｒ３＋Ｒ８）
ここで、ＲａはＲ３とＲ８の並列抵抗である。
【００３１】
次に、ブラシレスモータ１１の回転制御についてタイミングチャートを用いて説明する。ブラシレスモータ制御装置１０は、初めにインバータ制御回路２０からインバータ回路１５に所定の駆動信号を出力してブラシレスモータ１１を起動させ、しかる後にブラシレスモータ１１の位置を検出して回転制御を行う。
【００３２】
図３に示すように、ブラシレスモータ１１の位置の検出は、通電されていない電気子巻線に誘起される誘起電圧Ｖｍを含んで接続点２６に表れる電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとをコンパレータ１７で比較し、コンパレータ１７の出力から目的とする位置検出信号に対応する出力のみを位置信号検出回路１８で抽出することにより行われる。
【００３３】
位置検出信号をもとにして回転子の位置が検出され、この位置検出から３０°後に通電相が切り替えられる。なお、３０°後とは、例えば位置検出の間隔時間×３０／３６０で算出して予測した時刻である。
【００３４】
具体的には、電機子巻線Ｕの端子電圧（誘起電圧Ｖｍｕ）と基準電圧Ｖｒｅｆとの交点３１を検出すると、３０°後にＷａ相（トランジスタＷａ）の通電からＵａ相（トランジスタＵａ）の通電に切り替える。ここで、ＰＷＭの波形は電機子巻線Ｕの端子電圧およびトランジスタＵａの一部にのみ表示している。
【００３５】
電機子巻線Ｗの端子電圧（誘起電圧Ｖｍｗ）と基準電圧Ｖｒｅｆとの交点３２を検出すると、３０°後にＹ相（トランジスタＹ）の通電からＺ相（トランジスタＺ）の通電に切り替える。
【００３６】
電機子巻線Ｖの端子電圧（誘起電圧Ｖｍｖ）と基準電圧Ｖｒｅｆとの交点３３を検出すると、３０°後にＵａ相（トランジスタＵａ）の通電からＶａ相（トランジスタＶａ）の通電に切り替える。
【００３７】
再び、電機子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの端子電圧（誘起電圧）と基準電圧Ｖｒｅｆとの交点３４、３５、３６を検出すると、３０°後に通電相の切り替えが行われる。
【００３８】
以下、同様にして位置検出信号をもとにしてブラシレスモータ１１の通電相の切り替えを繰り返すことにより、ブラシレスモータ１１を回転制御することができる。
【００３９】
ここで、各トランジスタＵａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｘ、Ｙ、Ｚに流れるＰＷＭ電流のデューティを変えることにより、ブラシレスモータ１１の印加電圧を変化させることができる。
【００４０】
したがって、回転数検出手段１３によりブラシレスモータ１１の回転数を検出し、インバータ駆動部２０によりＰＷＭ電流のデューティを変えることにより、ブラシレスモータ１１を目標とする回転数に制御することができる。
【００４１】
ここで、コンパレータ１７の出力に含まれるパルス状の出力は、還流ダイオードＤ１〜Ｄ６のオン期間に流れる電流によるものである。位置信号検出回路１８はこれを識別してリジェクトするので、ブラシレスモータ１１の回転制御には影響を及ぼさない。
【００４２】
次に、本実施例のブラシレスモータ制御装置１０を用いてブラシレスモータ１１を制御する方法について、フローチャートを用いて説明する。
【００４３】
図４に示すように、初めに所定の駆動信号によりブラシレスモータ１１が起動される（ステップＳ００）。  
次に、ブラシレスモータ１１が起動して回転が安定した後に、回転数検出手段１３によりブラシレスモータ１１の回転数を検出し（ステップＳ０１）、得られた回転数と予め定めた所定の回転数Ｎ１とを比較する（ステップＳ０２）。
【００４４】
ブラシレスモータ１１の回転数が所定の回転数Ｎ１より小さい場合（ステップＳ０２のＹｅｓ）に、基準電圧可変手段１４により基準電圧Ｖｒｅｆを第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１より小さい第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２に設定する（ステップＳ０３）。  
一方、所定の回転数Ｎ１より大きい場合（ステップＳ０２のＮｏ）に、基準電圧可変手段１４により基準電圧Ｖｒｅｆを第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１に設定する（ステップＳ０４）。
【００４５】
具体的には、図２に示すように、所定の回転数Ｎ１、例えば５０ｒｐｍより大きければ、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１＝Ｖ０／２（中性点電圧）とし、所定の回転数Ｎ１より小さければ、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を、例えばＶ０／４とする。
【００４６】
次に、誘起電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒｅｆとをコンパレータ１７で比較して、誘起電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒｅｆとの交点３１〜３６を検知してフラシレスモータ１１の位置を検出する（ステップＳ０５）。
【００４７】
次に、フラシレスモータ１１の検出位置に応じて、インバータ回路１５の各トランジスタＵａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｘ、Ｙ、Ｚをオンオフして電気子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに流れるＰＷＭ電流を制御する（ステップＳ０６）。
【００４８】
次に、ブラシレスモータ１１の運転停止命令の有無がチェックされ（ステップＳ０７）、運転停止命令がない場合（ステップＳ０７のＮｏ）は、ステップＳ０１に戻ってステップＳ０１〜ステップＳ０６を繰り返す。一方、運転停止命令がある場合（ステップＳ０７のＹｅｓ）は、ブラシレスモータ１１の運転を停止する。
【００４９】
図５は本実施例の効果を従来例と比較して示すタイミングチャートで、図５（ａ）が本実施例の場合、図５（ｂ）が従来例の場合である。図は電気子巻線Ｕの場合について示している。
【００５０】
図５に示すように、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍｕはブラシレスモータ１１の回転数に比例するので、ブラシレスモータ１１の回転数が低くなると誘起電圧Ｖｍｕは低下する。
【００５１】
本実施例では基準電圧Ｖｒｅｆを変えて、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２に設定するので、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍｕと第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２との交点３７、交点３８をコンパレータ１７により検出することができる。  
これにより、低速回転でブラシレスモータ１１の位置を検出して、ブラシレスモータ１１の回転制御を行うことが可能である。
【００５２】
一方、基準電圧Ｖｒｅｆを変えずに、従来の第１基準電圧Ｖｒｅｆ１のままの場合には、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍｕと第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１との交点がないので、ブラシレスモータ１１の位置を検出することができない。その結果、低速回転でブラシレスモータ１１の回転制御ができなくなる。
【００５３】
図６は本実施例のブラシレスモータ制御装置１０が同一半導体チップ上にモノリシックに集積して形成された半導体集積装置を示す図である。
【００５４】
図６に示すように、半導体集積装置４０は、ブブラシレスモータ１１の電流を制御する電流制御手段１２と、ブラシレスモータ１１の回転数を検出する回転数検出手段１３と、基準電圧Ｖｒｅｆを変える基準電圧可変手段１４が同一半導体チップ４１上にモノリシックに集積して形成されている。
【００５５】
更に、半導体チップ４１上には半導体集積装置４０を外部に接続するためのボンディングパッド４２ａ〜４２ｇが形成されている。  
ボンディングパッド４２ａを介して半導体集積装置４０に電源Ｖｄｄが供給され、ボンディングパッド４２ｂを介して共通電位ＧＮＤに接続されている。  
ボンディングパッド４２ｃ〜４２ｅを介してＰＷＭ電流がブラシレスモータ１１の電気子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給されるとともに、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍが入力される。  
ボンディングパッド４２ｆ、４２ｇを介してブラシレスモータ１１に印加される電源Ｖ０が半導体集積装置４０に供給される。
【００５６】
以上説明したように、本実施例では、ブラシレスモータ１１の回転数に応じて、ブラシレスモータ１１の位置を検出するための基準電圧Ｖｒｅｆを変えている。
【００５７】
その結果、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒｅｆとの交点を検知してブラシレスモータ１１の位置を検出することができる。従って、低速回転で十分な回転制御を行うことができる。
【００５８】
ここでは、抵抗Ｒ３に抵抗Ｒ８を並列接続して、基準電圧Ｖｒｅｆを変える場合について説明したが、図７に示すように、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ８をスイッチ４５で切り替えるようにしても構わない。スイッチ４５のスイッチング素子としては、ＭＯＳトランジスタや機械的リレーを用いることができる。  
これによれば、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ８は互いに影響を及ぼすことなく、独立して設定できる利点がある。
【００５９】
また、基準電圧Ｖｒｅｆを第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１と第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２の２段に変える場合について説明したが、更に段数を増やしても構わない。段数を多くすればブラシレスモータ１１の回転制御がよりきめ細かく行える利点がある。
【００６０】
更に、半導体集積装置４０に回転数検出手段１３、基準電圧可変手段１４、抵抗Ｒ１〜Ｒ９およびキャパシタＣ１を全て内蔵した場合について説明したが、それぞれ外付けであっても構わない。  
これによれば、ブラシレスモータの仕様やユーザの利用目的に合せたブラシレスモータの制御装置を迅速に提供することが容易である。
【００６１】
ブラシレスモータ１１の電気子巻線Ｕ、Ｖ、ＷがＹ結線されている場合について説明したが、デルタ結線であっても、同様に回転制御を行うことができる。
【実施例２】
【００６２】
本発明の実施例２について図８乃至図１２を用いて説明する。図８は本実施例に係るブラシレスモータの制御装置の構成を示す回路図、図９はＰＷＭ電流のキャリア周波数の変化を示す図、図１０はブラシレスモータの制御方法を示すフローチャート、図１１および図１２は本実施例の効果を従来例と比較して示す図である。
【００６３】
本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６４】
本実施例が実施例１と異なる点は、回転数に応じて、ＰＷＭ電流のキャリア周波数を変えるようにしたことにある。
【００６５】
即ち、図８に示すように、本実施例のブラシレスモータ制御装置５０は、キャリア周波数可変手段５１を具備している。  
キャリア周波数可変手段５１は、回転数検出手段１３の出力が供給されるインバータ５２と、ゲートＧ２がインバータ５２の出力端に接続され、ドレインＤ２が抵抗Ｒ９を介してＰＷＭ制御部１９の抵抗Ｒ１の一端に接続され、ソースＳ２が基準電位ＧＮＤに接続されたＭＯＳトランジスタＭ２とを具備している。
【００６６】
回転数検出手段１３の出力が“Ｈ”の場合に、インバータ５２の出力が“Ｌ”となるので、ＭＯＳトランジスタＭ２のゲートＧ２に電圧が印加されず、ＭＯＳトランジスタＭ２はオフとなる。  
回転数検出手段１３の出力が“Ｌ”の場合に、インバータ５２の出力が“Ｈ”となるので、ＭＯＳトランジスタＭ２のゲートＧ２に電圧が印加されて、ＭＯＳトランジスタＭ２はオンとなる。  
その結果、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ９の並列回路が構成され、ＰＷＭ制御部１９のＣＲ時定数（τ＝１／ωＣＲ）が変わるので、ＰＷＭのキャリア周波数ｆを変えることができる。
【００６７】
具体的には、図９に示すように、ＰＷＭのキャリア周波数ｆはＣＲ時定数τの逆数に比例するので、ブラシレスモータ１１の回転数が回転数Ｎ１より大きい場合のＣＲ時定数τをτ１、そのときのキャリア周波数ｆを第１のキャリア周波数ｆ１とし、回転数Ｎ１より小さい場合のＣＲ時定数τをτ２、そのときのキャリア周波数ｆを第２のキャリア周波数ｆ２とすると、第１のキャリア周波数ｆ１および第２のキャリア周波数ｆ２は以下の式で表わされる。  
ｆ１∝１／τ１＝ωＣ１Ｒ１
ｆ２∝１／τ２＝ωＣ１Ｒｂ
ここで、ＲｂはＲ１とＲ９の並列抵抗である。これから、第１のキャリア周波数ｆ１より低い第２のキャリア周波数ｆ２を得ることができる。
【００６８】
次に、本実施例のブラシレスモータ１１の制御方法について、フローチャートを用いて説明する。  
図１０に示すように、ブラシレスモータ１１の回転数と所定の回転数Ｎ１とを比較し（ステップＳ０２）、ブラシレスモータ１１の回転数が所定の回転数Ｎ１より小さい場合（ステップＳ０２のＹｅｓ）に、キャリア周波数変手段５１によりキャリア周波数ｆを第１のキャリア周波数ｆ１より小さい第２のキャリア周波数ｆ２に設定する（ステップＳ１３）。
【００６９】
一方、所定の回転数Ｎ１より大きい場合（ステップＳ０２のＮｏ）に、キャリア周波数可変手段５１によりキャリア周波数ｆを第１のキャリア周波数ｆ１に設定する（ステップＳ１４）。
【００７０】
図１１は本実施例の効果を従来例と比較して示す図で、図１１（ａ）が本実施例の場合、図１１（ｂ）が従来例の場合である。図は電気子巻線Ｕの場合について示している。
【００７１】
図１１に示すように、本実施例ではＰＷＭのキャリア周波数ｆを低くして第２のキャリア周波数ｆ２に設定するので、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍｕが高くなり、第１の基準電圧Ｖｅｆ１との交点５５、５６をコンパレータ１７により検出することができる。これにより、ブラシレスモータ１１の位置を検出し、ブラシレスモータ１１の回転制御を行うことが可能である。
【００７２】
一方、従来例ではＰＷＭ電流のキャリア周波数ｆが第１のキャリア周波数ｆ１のままなので、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍｕと第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１との交点がなく、ブラシレスモータ１１の位置を検出することができない。その結果、ブラシレスモータ１１の回転制御ができなくなる。
【００７３】
更に、図１２は図１１の誘起電圧Ｖｍｕと基準電圧Ｖｒｅｆ１の交点５５の近傍を示す拡大図で、図１２（ａ）が本実施例の場合、図１２（ｂ）が従来例の場合である。
【００７４】
図１２に示すように、ブラシレスモータ１１の電気子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗは誘導性負荷であるため、ブラシレスモータ１１の誘起電圧ＶｍはＰＷＭ電流より遅れて立ち上がり、ＰＷＭ波形に対して波形がなまっている。
【００７５】
然し、本実施例ではＰＷＭ波形のオン期間ｔ２が長いので、ＰＷＭ波形のオン期間中に、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍは第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１を越えるレベルまで立ち上がることができる。
【００７６】
一方、従来例ではＰＷＭ波形のオン期間ｔ１が短いので、ＰＷＭ波形のオン期間中に、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍは第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１のレベルまで立ち上がることができない。
【００７７】
以上説明したように、本実施例では、ブラシレスモータ１１の回転数に応じて、ブラシレスモータ１１に流れるＰＷＭ電流のキャリア周波数ｆを変えている。
【００７８】
その結果、ブラシレスモータ１１の誘起電圧Ｖｍが発生する時間が長くなり、誘起電圧Ｖｍが増加するので、基準電圧Ｖｒｅｆとの交点を検知してブラシレスモータ１１の位置を検出することができる。従って、低速回転で十分な回転制御を行うことができる。
【００７９】
ここでは、ＰＷＭ電流のキャリア周波数ｆを第１のキャリア周波数ｆ１と第２のキャリア周波数ｆ２の２段に変える場合について説明したが、更に段数を増やしても構わない。段数を多くすればブラシレスモータ１１の回転制御がよりきめ細かく行える利点がある。
【００８０】
また、抵抗Ｒ１とキャパシタＣ１による充放電によりＰＷＭ電流のキャリア周波数ｆを制御する場合について説明したが、その他の制御方式であっても構わない。この場合に、キャリア周波数可変手段はその他の制御方式に合せる必要がある。
【実施例３】
【００８１】
本発明の実施例３について図１３乃至図１５を用いて説明する。図１３は本実施例に係るブラシレスモータの制御装置の要部構成を示す回路図、図１４はブラシレスモータの制御方法を示すフローチャート、図１５はブラシレスモータの制御動作を示す図である。
【００８２】
本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８３】
本実施例が実施例１と異なる点は、回転数に応じて、基準電圧Ｖｒｅｆおよびキャリア周波数ｆのどちらも変えるようにしたことにある。
【００８４】
即ち、図１３に示すように、本実施例のブラシレスモータ制御装置６０は、回転数検出手段６１と、ブラシレスモータ１１の回転数に応じて基準電圧Ｖｒｅｆを変える基準電圧可変手段１４と、キャリア周波数ｆを変えるキャリア周波数可変手段５１とを具備している。
【００８５】
回転数検出手段６１は、キャリア周波数可変手段５１に対して、ブラシレスモータ１１の回転数が所定の回転数Ｎ１より大きい場合に‘Ｈ“を出力し、所定の回転数Ｎ１より小さい場合に“Ｌ”を出力する。  
また、回転数検出手段６１は、基準電圧可変手段１４に対して、ブラシレスモータ１１の回転数が所定の回転数Ｎ２（Ｎ１＞Ｎ２）より大きい場合に‘Ｈ“を出力し、所定の回転数Ｎ２より小さい場合に“Ｌ”を出力する。
【００８６】
次に、本実施例のブラシレスモータ１１の制御方法について、フローチャートを用いて説明する。  
図１４に示すように、ブラシレスモータ１１の回転数と所定の回転数Ｎ１とを比較し（ステップＳ０２）、ブラシレスモータ１１の回転数が所定の回転数Ｎ１より小さい場合（ステップＳ０２のＹｅｓ）に、キャリア周波数変手段５１によりキャリア周波数ｆを第１のキャリア周波数ｆ１より小さい第２のキャリア周波数ｆ２に設定する（ステップＳ２３）。
【００８７】
一方、ブラシレスモータ１１の回転数が所定の回転数Ｎ１より大きい場合（ステップＳ０２のＮｏ）に設定する、キャリア周波数可変手段５１によりキャリア周波数ｆを第１のキャリア周波数ｆ１とする（ステップＳ２４）。
【００８８】
次に、ブラシレスモータ１１の回転数と所定の回転数Ｎ２とを比較し（ステップＳ２５）、ブラシレスモータ１１の回転数が所定の回転数Ｎ２より小さい場合（ステップＳ２５のＹｅｓ）に、基準電圧可変手段１４により基準電圧Ｖｒｅｆを第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１より小さい第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２に設定する（ステップＳ２６）。
【００８９】
一方、ブラシレスモータ１１の回転数が所定の回転数Ｎ２より大きい場合（ステップＳ２５のＮｏ）に、基準電圧可変手段１４により基準電圧Ｖｒｅｆを第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１に設定する（ステップＳ２７）。
【００９０】
図１５に示すように、第１のキャリア周波数ｆ１における誘起電圧特性６２はＰＷＭ波形のオン期間が短いために十分に立ち上がることができず、低い値を示している。  
そのため、回転数がＮ１より低くなるとブラシレスモータ１１の位置を検出し、回転制御を行うことができなくなる。
【００９１】
そこで、所定の回転数Ｎ１でキャリア周波数ｆを第２のキャリア周波数ｆ２に変えることにより、第２のキャリア周波数ｆ２における誘起電圧特性６３が得られるので、回転数がＮ１〜Ｎ２の間でブラシレスモータ１１の位置を検出し、回転制御を行うことができる。しかし、更に回転数がＮ２より低くなるとブラシレスモータ１１の位置を検出し、回転制御を行うことができなくなる。
【００９２】
そこで、所定の回転数Ｎ２で基準電圧Ｖｒｅｆを第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１から第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２より高い第３の基準電圧Ｖｒｅｆ３に変えることにより、回転数がＮ２〜Ｎｍｉｎの間でブラシレスモータ１１の位置を検出し、回転制御を行うことができる。ここで、Ｎｍｉｎは回転制御が要求される最小の回転数である。
【００９３】
基準電圧Ｖｒｅｆはできるだけ電源電圧Ｖ０の１／２に近い方がブラシレスモータ１１の検出位置の対象性が保たれるので、よりスムーズな回転制御を行うことが可能である。
【００９４】
以上説明したように、本実施例では、ブラシレスモータ１１の回転数に応じて、基準電圧Ｖｒｅｆおよびキャリア周波数ｆの両方を変えている。その結果、低速回転でよりスムーズな回転制御が行える利点がある。
【００９５】
ここでは、基準電圧Ｖｒｅｆを第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２より高い第３の基準電圧Ｖｒｅｆ３に設定する場合について説明したが、基準電圧Ｖｒｅｆを第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２に設定して構わない。  
これによれば、更に低い回転数までブラシレスモータ１１の位置が検出でき、回転制御が行える利点がある。
【００９６】
また、キャリア周波数ｆを変えた後、基準電圧Ｖｒｅｆを変える場合について説明したが、基準電圧Ｖｒｅｆを変えた後、キャリア周波数ｆを変えても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施例１に係るブラシレスモータの制御装置の構成を示す回路図。
【図２】本発明の実施例１に係る基準電圧の変化を示す図。
【図３】本発明の実施例１に係るブラシレスモータの制御動作を示すタイミングチャート。
【図４】本発明の実施例1に係るブラシレスモータの制御方法を示すフローチャート。
【図５】本発明の実施例１に係る効果を従来例と比較して示す図。
【図６】本発明の実施例１に係るブラシレスモータの制御装置が同一チップ上に集積して形成された半導体集積装置を示す図。
【図７】本発明の実施例１に係る別の基準電圧可変回路を示す回路図。
【図８】本発明の実施例２に係るブラシレスモータの制御装置の構成を示す回路図。
【図９】本発明の実施例２に係るキャリア周波数の変化を示す図。
【図１０】本発明の実施例２に係るブラシレスモータの制御方法を示すフローチャート。
【図１１】本発明の実施例２に係る効果を従来例と比較して示す図。
【図１２】本発明の実施例２に係る効果を従来例と比較して示す図。
【図１３】本発明の実施例３に係るブラシレスモータの制御装置の要部構成を示す回路図。
【図１４】本発明の実施例３に係るブラシレスモータの制御方法を示すフローチャート。
【図１５】本発明の実施例３に係るブラシレスモータの制御動作を示す図。
【符号の説明】
【００９８】
１０、５０、６０  ブラシレスモータ制御装置
１１  ブラシレスモータ
１２  電流制御手段
１３、６１  回転数検出手段
１４  基準電圧可変手段
１５  インバータ回路
１６  基準電圧発生回路
１７  コンパレータ
１８  位置検出回路
１９  ＰＷＭ制御部
２０  インバータ制御部
２１、５２  インバータ
３１〜３８  誘起電圧と基準電圧の交点
４０  半導体集積装置
４１  半導体チップ
４２ａ〜４２ｇ  ボンディングパッド
４５  スイッチ
５１  キャリア周波数可変手段
６２  第１のキャリア周波数における誘起電圧特性
６３  第２のキャリア周波数における誘起電圧特性
Ｒ１〜Ｒ９  抵抗
Ｃ１  キャパシタ
Ｖ０  電源
Ｖｍ  誘起電圧
Ｕ、Ｖ、Ｗ  電気子巻線
Ｕａ、Ｖａ、Ｗａ、Ｘ、Ｙ、Ｚ  トランジスタ
Ｖｒｅｆ  基準電圧
Ｖｒｅｆ１  第１の基準電圧
Ｖｒｅｆ２  第２の基準電圧
Ｖｒｅｆ３  第３の基準電圧
ｆ  キャリア周波数
ｆ１  第１のキャリア周波数
ｆ２  第２のキャリア周波数
Ｍ１、Ｍ２  ＭＯＳトランジスタ
Ｎ１、Ｎ２  回転数
【図１】
2007236090.tif 000003
【図２】
2007236090.tif 000004
【図３】
2007236090.tif 000005
【図４】
2007236090.tif 000006
【図５】
2007236090.tif 000007
【図６】
2007236090.tif 000008
【図７】
2007236090.tif 000009
【図８】
2007236090.tif 000010
【図９】
2007236090.tif 000011
【図１０】
2007236090.tif 000012
【図１１】
2007236090.tif 000013
【図１２】
2007236090.tif 000014
【図１３】
2007236090.tif 000015
【図１４】
2007236090.tif 000016
【図１５】
2007236090.tif 000017