(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子の導通状態を順次に切り替えながら電機子コイルに給電するとともに、この切り替え時に当該複数のスイッチング素子のうちの切り替えの対象となるスイッチング素子を同時に導通状態とする重複時間を設けるブラシレスモータの制御装置において、
前記ブラシレスモータ（２００）の磁気センサ（ＩＣ１〜ＩＣ３）で検出されたロータ磁極（５）の変化周波数を、当該変化周波数に相当する電圧に変換する周波数電圧変換回路（８０）と、
コンデンサ（Ｃ９１）を具備し、前記磁気センサ（ＩＣ１〜ＩＣ３）で検出されたロータ磁極（５）が変化したときに当該コンデンサ（Ｃ９１）への充電を開始し、当該コンデンサ（Ｃ９１）の電圧が前記周波数電圧変換回路（８０）で変換された電圧に達するまでの充電時間の長さに基づいて前記重複時間を設定する重複時間設定回路（９０）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。
【請求項２】
前記周波数電圧変換回路（８０）は、変換率を調整する調整回路（Ｒ８２，Ｒ８３）を有することを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータの制御装置。
【請求項３】
前記重複時間設定回路（９０）は、前記コンデンサ（Ｃ９１）の充電を、定電流源（ＩＳ１）を用いて行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のブラシレスモータの制御装置。
【請求項４】
前記定電流源（ＩＳ１）には、当該定電流源（ＩＳ１）の電流値を設定するための電流値設定回路（Ｒ９１）が付加されていることを特徴とする請求項３記載のブラシレスモータの制御装置。
【請求項５】
前記重複時間設定回路（９０）は、前記コンデンサ（Ｃ９１）への充電に当たり、当該コンデンサ（Ｃ９１）の電圧を、予め設定された充電開始電圧にまで一旦放電により低下させてから充電を開始することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のブラシレスモータの制御装置。
【請求項６】
前記周波数電圧変換回路（８０，９０ａ）は、予め設定された回転数領域では一定の電圧を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のブラシレスモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のスイッチング素子の導通状態を順次に切り替えながら電機子コイルに給電するとともに、この切り替え時にスイッチング素子を同時に導通状態とする重複時間を設けるブラシレスモータの制御装置に係り、特にその重複期間を、ブラシレスモータの特性に合わせて、しかもソフトウエアによらずに設定可能とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ブラシレスモータでは、マイクロコンピュータにより複数のスイッチング素子の導通状態を順次に切り替え、その電機子コイルへの電流供給を制御する。そして、トルクの脈動を防止するために、各スイッチング素子の導通状態の切り替え時に、切り替えの対象となるスイッチング素子を同時に導通状態とする重複時間を設ける制御（オーバラップ制御という）が行われる。
【０００３】
図８（ａ）は、オーバーラップ制御を行うための、従来のブラシレスモータの制御装置の構成図であり、マイクロコンピュータａは、回転指令が入力されると、スイッチング回路ｂ内部に構成された各電界効果トランジスタに対してゲート信号を順次に供給する。スイッチング回路ｂは、供給されたゲート信号で各電界効果トランジスタを駆動して３相構成のブラシレスモータ本体ｃを通電して回転させる。ブラシレスモータ本体ｃが回転すると、そのステータに配設された磁気センサｄがロータ磁極を検出して、その検出信号をマイクロコンピュータａに帰還させる。マイクロコンピュータａは、帰還された検出信号から実際の回転数およびその回転数に応じた重複時間データｔａを求める。
【０００４】
そして、所定の電流切替タイミング（例えば、検出信号におけるロータ磁極の切り替り）から内部タイマーを動作させると同時に本来ならばオフとすべきゲート信号のタイミングを遅らせ、重複時間データｔａに相当する時間が経過したときに、タイマーを停止させ、その遅らせたゲート信号をオフとすることで、図８（ｂ）のように、例えばトランジスタＱ１とＱ２のオン期間にオーバーラップ時間（重複時間）を設ける。
【０００５】
従って、この重複時間を設ける制御によって、電機子コイルの通電電流の切り替りがスムーズになり、トルクの脈動が防止され、筐体との共振等による騒音を減少させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のブラシレスモータの制御装置にあっては、回転数の演算および重複時間の設定は、ソフトウエアにより行うために、ブラシレスモータの特性が変れば、その都度、特性に合わせてソフトウエア開発をやり直さなければならない。この開発作業には、ソースプログラムの作成や、作成されたソースプログラムをコンパイルして機械語に翻訳する作業や検証（デバッグ）作業等が含まれ、開発期間の長期化を招くこととなる。その結果、開発期間を短縮したいという要望に答えることが困難となってきている。
【０００７】
そこで本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたもので、その目的としては、スイッチング素子の切り替え時に切り替えの対象となるスイッチング素子を同時に導通状態とする重複時間を、ソフトウエアによらずに、ブラシレスモータの特性にあわせて設定可能としたブラシレスモータの制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のブラシレスモータの制御装置は、複数のスイッチング素子の導通状態を順次に切り替えながら電機子コイルに給電するとともに、この切り替え時に当該複数のスイッチング素子のうちの切り替えの対象となるスイッチング素子を同時に導通状態とする重複時間を設けるブラシレスモータの制御装置において、前記ブラシレスモータの磁気センサで検出されたロータ磁極の変化周波数を、当該変化周波数に相当する電圧に変換する周波数電圧変換回路と、コンデンサを具備し、前記磁気センサで検出されたロータ磁極が変化したときに当該コンデンサへの充電を開始し、当該コンデンサの電圧が前記周波数電圧変換回路で変換された電圧に達するまでの充電時間の長さに基づいて前記重複時間を設定する重複時間設定回路とを具備することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る本発明のブラシレスモータの制御装置では、周波数電圧変換回路により、ブラシレスモータの磁気センサで検出されたロータ磁極の変化周波数が、変化周波数に相当する電圧に変換され、重複時間設定回路では、磁気センサで検出されたロータ磁極が変化したときにコンデンサへの充電が開始され、当該コンデンサの電圧が周波数電圧変換回路で変換された電圧に達するまでの充電時間の長さに基づいて重複時間が設定される。その際の重複時間は、回転数に応じて、高回転時に短く、低回転時に長くなる。そして、コンデンサの容量を変えることで、電圧上昇率を調整して重複時間を調整する。
【００１０】
また、請求項２に係る本発明のブラシレスモータの制御装置は、請求項１記載のブラシレスモータの制御装置において、前記周波数電圧変換回路は、変換率を調整する調整回路を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る本発明のブラシレスモータの制御装置では、調整回路により変換率を可変して、周波数電圧変換回路から出力される電圧の大きさが調整される。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明のブラシレスモータの制御装置は、請求項１または請求項２記載のブラシレスモータの制御装置において、前記重複時間設定回路は、前記コンデンサの充電を、定電流源を用いて行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る本発明のブラシレスモータの制御装置では、定電流源によりコンデンサが充電されるため、その電圧上昇は直線的となる。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明のブラシレスモータの制御装置は、請求項３記載のブラシレスモータの制御装置において、前記定電流源には、当該定電流源の電流値を設定するための電流値設定回路が付加されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る本発明のブラシレスモータの制御装置では、電流値設定回路により、充電時のコンデンサの電圧上昇率が調整される。
【００１６】
また、請求項５に係る本発明のブラシレスモータの制御装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のブラシレスモータの制御装置において、前記重複時間設定回路は、前記コンデンサへの充電に当たり、当該コンデンサの電圧を、予め設定された充電開始電圧にまで一旦放電により低下させてから充電を開始することを特徴とする。
【００１７】
請求項５に係る本発明のブラシレスモータの制御装置では、充電開始電圧の設定によりコンデンサの充電を開始する電圧の大きさを調整して、充電時間の長さを調整する。
【００１８】
また、請求項６に係る本発明のブラシレスモータの制御装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のブラシレスモータの制御装置において、前記周波数電圧変換回路は、予め設定された回転数領域では一定の電圧を出力することを特徴とする。
【００１９】
請求項６に係る本発明のブラシレスモータの制御装置では、周波数電圧変換回路に回転数領域を設定することで、その回転数領域では充電時間の長さが一定となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る本発明のブラシレスモータの制御装置によれば、周波数電圧変換回路により、ロータ磁極の変化周波数が電圧に変換され、重複時間設定回路では、ロータ磁極が変化したときに充電が開始されたコンデンサの電圧が、変換された電圧に達するまでの充電時間の長さに基づいて重複時間が設定されるため、ソフトウエアによらずに、オーバーラップ制御における重複時間の設定が可能となる。しかも、コンデンサの容量を可変することにより、ブラシレスモータの特性にあわせて、重複時間を調整することが可能となる。
【００２１】
請求項２に係る本発明のブラシレスモータの制御装置によれば、調整回路により変換率を調整して、周波数電圧変換回路から出力される電圧の大きさを調整することにより、重複時間の調整が可能となる。
【００２２】
また、請求項３に係る本発明のブラシレスモータの制御装置によれば、定電流源によりコンデンサが充電され、その電圧上昇が直線的となるため、調整が容易な線形のオーバーラップ制御が可能となる。
【００２３】
また、請求項４に係る本発明のブラシレスモータの制御装置によれば、電流値設定回路により、充電時のコンデンサの電圧上昇率が設定可能となるため、重複時間の調整を可能とする効果が得られる。
【００２４】
また、請求項５に係る本発明のブラシレスモータの制御装置によれば、充電開始電圧の設定によりコンデンサの充電を開始する電圧の大きさを調整して、充電時間の長さを調整することによっても、重複時間の調整が可能となる。
【００２５】
また、請求項６に係る本発明のブラシレスモータの制御装置によれば、周波数電圧変換回路に回転数領域を設定することで、その回転数領域では充電時間の長さが一定となるため、起動時や回転停止前、あるいは高回転域で、重複時間を一定として、ブラシレスモータの回転を安定化することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るブラシレスモータの実施の形態を図１ないし図７を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係るブラシレスモータの制御装置の第１の実施の形態を示す図である。このブラシレスモータ２００は、自動車の空調装置のブロアモータとして使用されるものであり、モータ本体１０、このモータ本体１０に配設された電機子コイル４ａ〜４ｆを通電するスイッチング回路２０、カスタムＩＣ１００およびカスタムＩＣ１００の周辺回路等から構成され、オートアンプからの回転指示信号Ｖｉｎの示す指示回転数でモータ本体１０のロータ１（図示せず）を回転させるものである。
【００２８】
カスタムＩＣ１００は、ここでは、様々なモータに共用する回路を集積化して、専用パッケージに収納したものであり、専用パッケージには、周辺回路を接続するための端子が設けられている。
【００２９】
スイッチング回路２０は、電界効果トランジスタ（以下単にトランジスタという）Ｑ１〜Ｑ６および、それぞれのトランジスタのゲートに直列に接続された抵抗Ｒ１〜Ｒ６から構成される。トランジスタＱ１，Ｑ２およびＱ３はドレイン端子側を電源（直流電源）に接続し、一方、トランジスタＱ４，Ｑ５およびＱ６はソース端子側を接地している。そしてトランジスタＱ１のソースとＱ４のドレイン，Ｑ２のソースとＱ５のドレイン，Ｑ３のソースとＱ６のドレインがそれぞれＵ点，Ｖ点，Ｗ点として接続される。
【００３０】
スイッチング回路２０は、回転指示信号Ｖｉｎに基づいて駆動制御回路７０で生成されるゲート信号を端子Ｔ７１〜Ｔ７６を介して受けて、電源からの電流をスイッチングすることにより、Ｕ点，Ｖ点，Ｗ点を介して、モータ本体１０の電機子コイル４ａ〜４ｆへ電流供給を行う。
【００３１】
磁気センサＩＣ１〜ＩＣ３は、モータ本体１０に構成されたセンサマグネット（ロータ磁極）５の磁極を検出するものであり、回転動作に伴い、磁極の極性に対応したパルス状、又は正弦波の非反転磁気センサ信号Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌと、これら信号のオンオフ期間が反転した反転磁気センサ信号Ｓ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈとをそれぞれ生成して、端子Ｔ３１〜Ｔ３６を介して、後述するセンサ入力回路３０へと送出する。
【００３２】
本図に示すカスタムＩＣ１００とその周辺回路は、センサ入力回路３０、クロック生成回路４０、三相制御回路５０、オーバーラップ加算回路６０、駆動制御回路７０、Ｆ／Ｖ変換回路８０およびＯＢタイマ回路９０を構成して、これら回路によって、オーバーラップ制御を行うことで、ブラシレスモータ２００の適切なトルク制御を行う。
【００３３】
センサ入力回路３０は、ヒステリシス特性を有するコンパレータ３０ａ〜３０ｃを内蔵し、端子Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３を介して、非反転磁気センサ信号Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌを非反転入力端子にそれぞれ入力し、反転入力端子には端子Ｔ３４，Ｔ３５，Ｔ３６を介して、反転磁気センサ信号Ｓ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈをそれぞれ入力する。コンパレータ３０ａ〜３０ｃの出力は、それぞれ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３として、クロック生成回路４０および三相制御回路５０へ送出される。
【００３４】
クロック生成回路４０は、センサ入力回路３０から出力される信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に基づいて、電気角３０度（１／１２回転）に相当する繰返し周期で制御クロック（ＣＫＭ）を継続的に出力する。そして、後述するＯＢタイマ回路９０からの信号に応答して、充電信号ＣＨＧを出力する。制御クロック信号ＣＫＭおよび充電信号ＣＨＧは、ＯＢタイマ回路９０の開閉回路ＳＷ１を閉鎖あるいは開放させるためのトリガ信号として機能する。
【００３５】
三相制御回路５０は、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を入力し、内部の論理回路を用いて、ゲート信号を生成するための、電気角６０度に相当するオン時間を有する信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６（それぞれ、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対応する）を生成してオーバーラップ加算回路６０に送出する。オーバーラップ加算回路６０では、これら信号に対し後述するオーバーラップ加算処理を行って、駆動制御回路７０へと供給する。
【００３６】
駆動制御回路７０は、オーバーラップ加算回路６０の出力信号Ｇ１〜Ｇ６を、オートアンプから端子Ｔ７７を介して与えられる回転指示信号Ｖｉｎに基づいてさらに高い周波数でパルス幅制御して、スイッチング回路２０の各トランジスタにゲート信号として供給する。
【００３７】
Ｆ／Ｖ変換回路８０は、磁気センサＩＣ１〜ＩＣ３で検出されたセンサマグネット５の磁極変化周波数を電圧に変換した信号ＦＶ１を生成する回路であり、カスタムＩＣ１００の内部にコンパレータ８０ａ、オペアンプ８０ｂおよび８０ｃを備えている。コンパレータ８０ａは、センサマグネット５の磁極の変化に伴って周波数が変化する鋸波信号ＯＳＣをその反転入力端子に入力し、非反転入力端子に入力される直流の基準電圧ＲＥＦと比較して、方形波パルス信号を出力するためのものである。
【００３８】
コンパレータ８０ａの出力端子は、抵抗Ｒ８１を介して端子Ｔ８１に接続され、端子Ｔ８１には、カスタムＩＣ１００の外部で負極を接地したコンデンサＣ８１の正極が接続されている。抵抗Ｒ８１およびコンデンサＣ８１は、コンパレータ８０ａの出力信号を平滑すべく設けられている。そして、Ｆ／Ｖ変換回路８０は、平滑された電圧をオペアンプ８０ｂの非反転入力端子に入力する。このオペアンプ８０ｂは、その出力端子と反転入力端子とを接続することによってバッファ回路を構成している。
【００３９】
そして、このオペアンプ８０ｂの出力端子を、端子Ｔ８２に接続し、端子Ｔ８２と端子Ｔ８３の間に抵抗Ｒ８２を接続し、その端子Ｔ８３をオペアンプ８０ｃの反転入力端子に接続することにより、オペアンプ８０ｂの出力信号をオペアンプ８０ｃの反転入力端子に入力する。
【００４０】
一方、オペアンプ８０ｃの非反転入力端子に端子Ｔ８４を介してバイアス電圧Ｖｂを与える。そして、オペアンプ８０ｃの出力端子が接続される端子Ｔ８５と端子Ｔ８３との間に、帰還抵抗Ｒ８３を接続する。このような構成として、オペアンプ８０ｃを反転増幅器として機能させることにより、実際のモータ回転数が高回転である程低電圧となる直流の信号ＦＶ１が生成される。
【００４１】
ＯＢタイマ回路９０は、コンデンサの充放電動作を利用して、オーバーラップ時間に相当するパルス幅を有するオーバーラップ時間設定信号ＯＢＲを生成するものである。ＯＢタイマ回路９０は、Ｍｉｎ／Ｍａｘ制限回路９０ａ、コンパレータ９０ｂ，９０ｃ、定電流源ＩＳ１および開閉回路ＳＷ１をカスタムＩＣ内部に構成し、一方外部には、端子Ｔ９３に正極を接続し、かつ負極を接地するコンデンサＣ９１と、端子Ｔ９５を介して外付された抵抗Ｒ９１を備えている。
【００４２】
Ｍｉｎ／Ｍａｘ制限回路９０ａは、Ｆ／Ｖ変換回路８０から信号ＦＶ１を入力し、これを、端子Ｔ９１および端子Ｔ９２を介して入力される電圧ＶｍａｘおよびＶｍｉｎの範囲に制限して信号ＦＶ２を生成し、コンパレータ９０ｂの非反転入力端子に送出する。一方、コンパレータ９０ｂの反転入力端子にはコンパレータ９０ｃの非反転入力端子を接続し、加えて、コンデンサＣ９１の正極が接続された端子Ｔ９３を接続する。さらに、端子Ｔ９３に対し、開閉回路ＳＷ１を介して定電流源ＩＳ１を接続し、コンデンサＣ９１に対する定電流供給を可能とする。
【００４３】
そして、コンパレータ９０ｃの反転入力端子には、端子Ｔ９４を介して、充電開始電圧Ｖｉｎｏｂを入力する。尚、定電流源ＩＳ１の電流値は、端子Ｔ９５を介して外付された抵抗Ｒ９１の抵抗値によって可変可能としている。この実施の形態では、コンパレータ９０ｂの出力信号をオーバーラップ時間設定信号ＯＢＲといい、そのオン時間をオーバーラップ時間という。
【００４４】
図２は、モータ本体１０の回転軸方向に対する断面図である。モータ本体１０は、三相の電機子コイルを備えたアウタロータ形構造を有し、本図に示す内周側のステータ３には、放射状に６箇所の突出部３ａ〜３ｆが形成され、その各突出部をコアとして電機子コイル４（４ａ〜４ｆ）が配置されている。ステータ３の外側には、円周方向に９０度間隔でメインマグネット２（界磁用永久磁石）を備えた円筒状のロータ１が配置されている。
【００４５】
また、本図に示すセンサマグネット５は、均等角度で交互に着磁されたＮ極とＳ極とが２極づつ形成され、ロータ１と一体に回転するシャフト６に取り付けられることで、ロータ磁極を構成している。そして、このセンサマグネット５の磁極を検出する磁気センサＩＣ１〜ＩＣ３が、ステータ３の内周に互いに１２０度の角度をもって均等に配設されている。
【００４６】
上記のように構成された電機子コイル４（４ａ〜４ｆ）に対し、スイッチング回路２から交流電流を供給して、電機子コイル４から発生した磁力とメインマグネット２との吸引力／反発力により、ロータ１を回転駆動する。
【００４７】
図３（ａ）は、ブラシレスモータ２００において仮にオーバーラップ制御を行わない場合のタイミングチャートであり、同図（ｂ）は、図１に示したトランジスタＱ１〜Ｑ６と電機子コイル４ａ〜４ｆの接続関係を説明の便宜上模式化したものである。
【００４８】
センサマグネット５は、Ｎ極とＳ極とが交互に２極づつ着磁されているため、磁気センサＩＣ１〜ＩＣ３からの非反転磁気センサ信号Ｓ１Ｌ，Ｓ２Ｌ，Ｓ３Ｌは、ロータ１が１回転する間に２周期分変化する。尚、本図では省略するが、非反転磁気センサ信号Ｓ１Ｈ，Ｓ２Ｈ，Ｓ３Ｈは、それぞれ非反転磁気センサ信号に対してオンオフ状態が逆となっている。
【００４９】
センサ入力回路３０では、この磁気センサ信号（６信号）から、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を生成して三相制御回路５０に送出し、三相制御回路５０では、内部の論理回路を用いて、電気角６０度に相当するオン時間を有する信号Ｇ１〜Ｇ６を生成し、オーバーラップ加算回路６０を介して、駆動制御回路７０に送出する。尚、センサ入力回路３０では、コンパレータ３０ａ〜３０ｃがヒステリシス特性を有するため、磁気センサ信号に重畳したノイズやチャタリングの影響を防止することができる。
【００５０】
駆動制御回路７０では、入力された回転指示信号Ｖｉｎに基づくパルス幅制御により、オン時間のなかでさらに高い周波数でオンオフを繰返すゲート信号を生成し、スイッチング回路２０へと供給する。このゲート信号を本図（ａ）に示すが、高周波のオンオフ波形は省略しているため、実質的に信号Ｇ１〜Ｇ６と同一のタイミングとなっている。
【００５１】
従って、磁気センサＩＣ１〜３からの磁気センサ信号（６信号）に基づき、オンとなるトランジスタの組み合わせを順次切り替えて、電機子コイル４ａ〜４ｆを通電し、回転磁界を発生させる。また、本図（ａ）に示すように、オーバーラップ制御を行わない場合は、電源側トランジスタＱ１〜Ｑ３と接地側トランジスタＱ４〜Ｑ６とをそれぞれ１個づつオンするようなゲート信号の切替制御が行われている。
【００５２】
次に、本実施の形態のブラシレスモータの制御装置の作用を説明する。
【００５３】
この実施の形態では、ＯＢタイマ回路９０からのオーバーラップ時間設定信号ＯＢＲを用いて、オーバーラップ加算回路６０が、ゲート信号の切替部分に重複時間を設けるオーバラップ処理を行うことにより、トルクの脈動および筐体等との共振や振動音の発生を防止する。
【００５４】
先ず、図１に示すＦ／Ｖ変換回路８０では、以下のようにして信号ＦＶ１を生成する。即ち、コンパレータ８０ａが、電気角３０度ごとに一定時間の鋸波パルスを出力する鋸波信号ＯＳＣと電圧ｒｅｆとから、電気角３０度ごとに一定時間オンとなる方形波パルス信号を生成し、これを抵抗Ｒ８１とコンデンサＣ８１とでなす平滑回路で平滑し、高回転時ほど高電圧となる直流電圧を得る。
【００５５】
そして、この直流電圧をバッファとしてのオペアンプ８０ｂを介して、オペアンプ８０ｃで反転増幅する。従って、増幅後の信号ＦＶ１（直流信号）は、高速回転時ほど低く、低速回転時ほど高い電圧を示す。そして、信号ＦＶ１はＯＢタイマ回路９０へと送出される。
【００５６】
図４は、クロック生成回路４０およびＯＢタイマ回路９０における波形図である。
クロック生成回路４０は、センサ入力回路３０から出力される信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に基づいて、電気角３０度に相当する繰返し周期で制御クロック（ＣＫＭ）を出力する。この制御クロック信号ＣＫＭの立上がりに応答して、開閉回路ＳＷ１がオープンとなり、ＯＢタイマ回路９０は、図示しない放電回路によりコンデンサＣ９１の放電を開始する。
【００５７】
そして、コンデンサＣ９１の電圧Ｖｃ９１が、信号ＦＶ２より低くなると、コンパレータ９０ｂの出力、即ち、オーバーラップ設定時間信号ＯＢＲが高電圧レベルに反転する。そして、電圧Ｖｃ９１が充電開始電圧Ｖｉｎｏｂより低くなると、コンパレータ９０ｃの出力が低電圧レベルに反転する。
【００５８】
コンパレータ９０ｃの出力反転に応答して、クロック生成回路４０は充電信号ＣＨＧを送出して開閉回路ＳＷ１を閉じて充電経路を形成させ、定電流源ＩＳ１によってコンデンサＣ９１の充電を開始する。即ち、コンデンサＣ９１の電圧を一旦充電開始電圧Ｖｉｎｏｂまで放電により低下させてから充電を開始する。
【００５９】
そして、ＯＢタイマ回路９０は、コンデンサＣ９１の電圧Ｖｃ９１が上昇して信号ＦＶ２の電圧レベルを越えたとき、コンパレータ９０ｂの出力（オーバーラップ時間設定信号ＯＢＲ）を低電圧レベルに反転させる。信号ＦＶ２は、先にも述べたとおり、高速回転時ほど低く低速回転時ほど高くなるため、オーバーラップ時間設定信号ＯＢＲのパルス幅は、高速回転時ほど短く、低速回転時ほど長くなる。その後、ＯＢタイマ回路９０は、次の制御クロック信号ＣＫＭの立上がりに応答して、開閉回路ＳＷ１をオープンにして、コンデンサＣ９１を再び放電する。
【００６０】
このようにして、本図（ｃ）に示すオーバーラップ時間設定信号ＯＢＲが生成される。尚、信号ＦＶ２がＭｉｎ／Ｍａｘ制限回路９０ａにより電圧Ｖｍａｘ以下であり、かつ電圧Ｖｍｉｎ以上となるように制限されるので、オーバーラップ時間は、回転数の変化に伴い本図の斜線で示す範囲において可変可能となっている。
【００６１】
また、定電流源ＩＳ１からコンデンサＣ９１を充電するため、その電圧上昇が直線的となってオーバーラップ制御を容易としている。
【００６２】
図５は、オーバーラップ加算回路６０における処理を説明するための図である。オーバーラップ加算回路６０では、ＯＢタイマ回路９０で生成されたオーバーラップ時間設定信号ＯＢＲを用いてゲート信号の切替部分にオーバーラップ時間（重複時間）を設けるオーバラップ加算処理を行う。尚、三相制御回路５０では、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３から、電気角６０度に相当するオン期間を有する信号Ｇ１〜Ｇ６が生成され、オーバーラップ加算回路６０に入力されているものとする。
【００６３】
本図（ａ）は、ある電気角３０度期間（第１期間）における通電状態を示す。この期間では、トランジスタＱ１、Ｑ５をオンさせて、接続点Ｕと接続点Ｖとの間に電源電圧を印加している。また、本図（ｃ）には、前記第１期間の次の電気角３０度期間（第２期間）における通電状態を示し、この期間ではトランジスタＱ３、Ｑ５をオンさせて、接続点Ｗと接続点Ｖとの間に電源電圧を印加している。
【００６４】
そして、オーバーラップ加算回路６０によるオーバーラップ加算処理によって、第１期間から第２期間へと切り替える際に、本図（ｂ）に示すようにトランジスタＱ１およびＱ３を共にオーバーラップ時間だけオンさせて、接続点ＵとＷを共に電源側とした通電を行う。従って、この期間においては、Ｕ点、Ｗ点間に電流が流れないため、トルクの急激な変化が緩和され、振動音や共振の発生を防止できる。尚、この実施の形態では、接地側のトランジスタへのゲート信号の切替部分にもオーバーラップ時間を設けて、さらにきめ細やかなトルク制御を可能としている。
【００６５】
図６は、本実施の形態における各部のタイミングチャートである。
本図に示す信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に対し、オーバーラップ時間設定信号ＯＢＲは、いずれかの信号が状態反転する時にオンとなり、オーバーラップ時間だけオン状態が続いた後オフとなる。
【００６６】
オーバーラップ加算回路６０では、このオーバーラップ時間設定信号ＯＢＲのオーバーラップ時間を三相制御回路５０からの信号Ｇ１〜Ｇ６に加算して、本図のように各ゲート信号の立ち下がりのタイミングを遅らせる一方で、立上がりのタイミングは、オーバーラップ制御を行わないときのままとしている。従って、ゲート信号の切替部分にオーバーラップ時間（重複時間）を設けることができる。そして、このゲート信号をスイッチング回路２０のトランジスタＱ１〜Ｑ６へと供給し、トランジスタＱ１〜Ｑ６は、電機子コイルへ電流を通電してロータ１を回転させる。
【００６７】
図７は、この実施の形態において、回転数に対するオーバーラップ時間の変化を示す。本図に示すようＭｉｎ／Ｍａｘ制限回路９０ａに入力される電圧Ｖｍａｘにより設定された増減点（回転数）Ａ以下の「オーバーラップＭＡＸ領域」ではオーバーラップ時間が最大となってトランジスタをオン／オフ制御する。これによって、モータの起動時など回転速度が安定しない期間において起り易い共振等を防止することができる。
【００６８】
増減点Ａから、電圧Ｖｍｉｎにより設定された増減点Ｂまでの「オーバーラップ可変領域」では、信号ＦＶ２が可変可能となっているので、本図のようにオーバーラップ時間が可変可能であり、オーバーラップ時間を、最大から最小まで、その回転数の上昇に対応して滑らかに変化させ、オーバーラップ時間の急激な変化により回転トルクが変化して回転むらが生じるのを防止している。増減点Ｂ以上の「オーバーラップＭＩＮ領域」では、回転数が上昇しても、信号ＦＶ２が最小電圧で一定となっているので、オーバーラップ時間を一定とする制御を行う。
【００６９】
以上の説明から明らかなように、この実施の形態では、図１に示した構成によって、ソフトウエア制御によらないで、ブラシレスモータのオーバーラップ制御を行い、トルクの脈動や振動音、あるいは共振を防止することができる。
【００７０】
また、外付のコンデンサＣ９１の容量を可変することにより、オーバーラップ時間を全体的に短くあるいは長く調整することが可能となる。
【００７１】
そして、抵抗Ｒ８２またはＲ８３を可変して、オペアンプ８０ｃの増幅度を可変することにより、使用回転域における信号ＦＶ１（信号ＦＶ２においても同じ）の電圧可変範囲を調整し、オーバーラップ時間を調整することが可能となる。
【００７２】
また、カスタムＩＣに外付された抵抗Ｒ９１の抵抗値を調整して、充電電圧の上昇率を可変することでも、オーバーラップ時間を調整することが可能であり、抵抗Ｒ９１をカスタムＩＣ１００の端子に外付しているので、その設定変更は極めて容易となっている。
【００７３】
一方で、充電開始電圧Ｖｉｎｏｂの設定を変えることにより、充電開始電圧を調整することができる。即ち、これを高電圧とすれば、充電開始から信号ＦＶ２の電圧に短時間で到達し、逆に低電圧とすれば、到達までの時間を長くすることができる。尚、電圧Ｖｍａｘおよび電圧Ｖｍｉｎは、充電開始電圧Ｖｉｎｏｂ以上に設定するのが好適である。
【００７４】
このような設定自由度の大きい回路構成により、様々なブラシレスモータの特性に応じたオーバーラップ制御の調整が可能となっている。
【００７５】
また、定電流源ＩＳ１を用いてコンデンサＣ９１を充電することとしたため、その電圧上昇が直線的となり、調整の容易な線形のオーバーラップ制御が可能となる効果がある。
【００７６】
また、Ｍｉｎ／Ｍａｘ制限回路９０ａを設け、外部からの信号ＶｍａｘおよびＶｍｉｎによって信号ＦＶ１を制限することによって、使用回転域の上限近くにあっても最低限のオーバーラップ時間を確保することができ、逆に、起動時や回転停止前などにあっては、必要以上にオーバーラップ時間が大きくなってしまうことが防止できる。しかも、その信号ＶｍａｘおよびＶｍｉｎを抵抗の分圧回路等により、モータの特性に応じて調整することができる。
【００７７】
尚、オーバーラップ時間設定信号ＯＢＲで規定されるオーバーラップ時間に補正等を加えてから、オーバーラップ加算回路６０における加算処理を行っても良い。
【００７８】
また、本発明に係るブラシレスモータの制御装置は、上記実施の形態で説明したブロアモータでの使用に限られるものではなく、ラジエータ用モータ等の様々なブラシレスモータに適応が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブラシレスモータの制御装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】図１に示した形態におけるモータ本体の構成を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、図１に示した形態におけるオーバーラップ制御を行わない場合のタイミングチャート、図３（ｂ）は、電機子コイルとトランジスタの接続図である。
【図４】図１に示した形態におけるクロック生成回路およびＯＢタイマ回路の波形図である。
【図５】図１に示した形態におけるオーバーラップ加算処理を説明するための図である。
【図６】図１に示した形態における各部のタイミングチャートである。
【図７】図１に示した形態において回転数に対するオーバーラップ時間の変化を示す図である。
【図８】従来のブラシレスモータの制御装置の構成図（ａ）およびオーバーラップ制御の説明図（ｂ）である。
【符号の説明】
１０  モータ本体
２０  スイッチング回路
３０  センサ入力回路
４０  クロック生成回路
５０  三相制御回路
６０  オーバーラップ加算回路
７０  駆動制御回路
８０  Ｆ／Ｖ変換回路
９０  ＯＢタイマ回路
１００  カスタムＩＣ
２００  ブラシレスモータ
【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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