(57)【要約】【課題】矩形信号のレベルが同一である期間の長さを予測することのできる技術を提供する。【解決手段】  矩形信号のレベルが同一である期間の長さである期間幅を予測する期間幅予測回路５９８は、矩形信号のレベルが変化する時間的位置を変化位置として検出する変化位置検出部７０６と、変化位置から次の変化位置までの長さを期間幅として計測する期間幅計測部５９４と、期間幅計測部によって計測された複数の期間幅を過去期間幅として記憶する過去期間幅記憶部７０２，７０４と、過去期間幅の変化に基づいて、次の期間幅の予測値である予測期間幅ＲＡを算出する予測期間幅算出部７１０と、を備える。【選択図】図１３
2009229322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形信号のレベルが同一である期間の長さである期間幅を予測する期間幅予測回路であって、
前記矩形信号のレベルが変化する時間的位置を変化位置として検出する変化位置検出部と、
前記変化位置から次の前記変化位置までの長さを期間幅として計測する期間幅計測部と、
前記期間幅計測部によって計測された複数の前記期間幅を過去期間幅として記憶する過去期間幅記憶部と、
前記過去期間幅の変化に基づいて、次の期間幅の予測値である予測期間幅を算出する予測期間幅算出部と、
を備える、期間幅予測回路。
【請求項２】
請求項１に記載の期間幅予測回路であって、
前記予測期間幅算出部は、前記過去期間幅のＮ次（Ｎは１以上の整数）の微小変化量の和に基づいて、前記予測期間幅を算出する、期間幅予測回路。
【請求項３】
波形生成回路であって、
請求項１または２に記載の期間幅予測回路と、
直前に検出された前記変化位置からの経過期間を計測する経過期間計測部と、
前記予測期間幅に、正の数である第１の係数を乗じることにより、第１演算結果期間幅を算出する第１演算部と、
前記予測期間幅に、第１の係数より大きい第２の係数を乗じることにより、第２演算結果期間幅を算出する第２演算部と、
前記経過期間と、前記第１と第２の演算結果期間幅と、に基づいて第２の矩形信号を生成する矩形信号生成部と、
を備え、
前記矩形信号生成部は、
（ｉ）前記経過期間が前記第１演算結果期間幅と一致する時間的位置で、前記第２の矩形信号を第１のレベルから第２のレベルに変化させ、
（ｉｉ）前記経過期間が前記第２演算結果期間幅と一致する時間的位置で、前記第２の矩形信号のレベルを前記第１のレベルに戻す、波形生成回路。
【請求項４】
請求項３に記載の波形生成回路を備える装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、
前記装置は、電動機であり、
前記矩形信号は、前記電動機のロータとステータの位置関係を示す信号であり、
前記第２の矩形信号は、前記電動機の駆動期間を定める信号である、装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置であって、
前記装置は、電動機であり、
前記矩形信号は、前記電動機のロータとステータの位置関係を示す信号であり、
前記第２の矩形信号は、前記電動機の電力回生期間を定める信号である、装置。
【請求項７】
周期性を有するアナログ信号を入力とし、前記アナログ信号が特定の位相となる時間的位置を特定位相位置として検出する特定位相位置検出回路であって、
前記アナログ信号に同期した矩形信号の前記期間幅を予測する請求項１または２に記載の期間幅予測回路と、
直前に検出された前記変化位置からの経過期間を計測する経過期間計測部と、
前記予測期間幅に、正の数である係数を乗じることによって特定期間幅を算出する特定期間幅算出部と、
前記経過期間が前記特定期間幅と一致する時間的位置を特定位相位置として検出し、前記特定位相位置を示す検出信号を生成する検出信号生成部と、
を備える、特定位相位置検出回路。
【請求項８】
請求項７に記載の特定位相位置検出回路であって、
前記アナログ信号は、共振回路から出力されるアナログ信号である、特定位相位置検出回路。
【請求項９】
共振回路に電圧を印加する共振駆動部に対して前記電圧の波形を示す電圧信号を出力する電圧信号生成回路であって、
請求項８に記載の特定位相位置検出回路と、
前記電圧信号を生成する電圧波形生成部と、
前記電圧波形生成部により生成された前記電圧信号に基づいて第１と第２の基準位置を示す基準位置信号を生成する基準位置信号生成部と、
前記特定位相位置検出回路が出力する前記検出信号と、前記基準位置信号生成部が出力する前記基準位置信号と、を入力として、前記検出信号の示す前記特定位相位置と、前記基準位置信号の示す前記第１と第２の基準位置と、を比較することにより、前記アナログ信号と前記電圧信号との位相差を検出し、前記位相差を示す位相差信号を出力する位相比較部と、
を備え、
前記基準位置信号生成部は、
（ｉ）前記電圧信号の各周期の前半において、前記電圧信号の信号レベルが第１の閾値と一致する２つの時間的位置のうちの一方を前記第１の基準位置として検出し、
（ｉｉ）前記電圧信号の各周期の後半において、前記電圧信号の信号レベルが第２の閾値と一致する２つの時間的位置のうちの一方を前記第２の基準位置として検出し、
前記電圧波形生成部は、前記位相比較部が出力する前記位相差信号を入力とし、前記位相差信号の示す前記位相差に基づき、前記電圧信号の周波数を調整する、電圧信号生成回路。
【請求項１０】
請求項９に記載の電圧信号生成回路を備える装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、
前記装置は、放電ランプの点灯を制御するための放電ランプ制御装置であり、
前記放電ランプは、前記共振回路に接続されると共に、前記共振駆動部により前記共振回路に印加される電圧によって放電して点灯する、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の放電ランプ制御装置と、
前記放電ランプと、を備える、プロジェクタ。
【請求項１３】
請求項５または６に記載の電動機を備える電動機搭載装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電動機搭載装置であって、
前記電動機搭載装置は、電子機器である、電動機搭載装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の電動機搭載装置であって、
前記電動機搭載装置は、プロジェクタである、電動機搭載装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の電動機搭載装置であって、
前記電動機搭載装置は、移動体である、電動機搭載装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の電動機搭載装置であって、
前記電動機搭載装置は、ロボットである、電動機搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、矩形信号のレベルが同一である期間の長さを予測する回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
矩形信号は、ブラシレスモータのロータ位置と、ステータ位置との位置関係を示す信号として利用される場合がある。ブラシレスモータに関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９８９８２号公報
【０００４】
従来、矩形信号が次の周期においてどのタイミングでレベルが変化するのかということは、実際に次の周期が経過するまでは予測することが困難であった。
【０００５】
なおこのような問題は、ブラシレスモータに限らず、矩形信号を利用する装置全般に共通する問題であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、矩形信号のレベルが同一である期間の長さを予測することのできる技術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】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。
【０００８】
[適用例１]
矩形信号のレベルが同一である期間の長さである期間幅を予測する期間幅予測回路であって、
前記矩形信号のレベルが変化する時間的位置を変化位置として検出する変化位置検出部と、
前記変化位置から次の前記変化位置までの長さを期間幅として計測する期間幅計測部と、
前記期間幅計測部によって計測された複数の前記期間幅を過去期間幅として記憶する過去期間幅記憶部と、
前記過去期間幅の変化に基づいて、次の期間幅の予測値である予測期間幅を算出する予測期間幅算出部と、
を備える、期間幅予測回路。
適用例１の期間幅予測回路によれば、過去期間幅の変化に基づいて、期間幅の予測値である予測期間幅を算出するので、矩形信号のレベルが同一である期間の長さを予測することができる。
【０００９】
[適用例２]
適用例１に記載の期間幅予測回路であって、
前記予測期間幅算出部は、前記過去期間幅のＮ次（Ｎは１以上の整数）の微小変化量の和に基づいて、前記予測期間幅を算出する、期間幅予測回路。
適用例２の期間幅予測回路によれば、Ｎ次の微小変化量を考慮に入れて予測期間幅を算出するため、期間幅の予測の精度を向上させることができる。
【００１０】
[適用例３]
波形生成回路であって、
適用例１または２に記載の期間幅予測回路と、
直前に検出された前記変化位置からの経過期間を計測する経過期間計測部と、
前記予測期間幅に、正の数である第１の係数を乗じることにより、第１演算結果期間幅を算出する第１演算部と、
前記予測期間幅に、第１の係数より大きい第２の係数を乗じることにより、第２演算結果期間幅を算出する第２演算部と、
前記経過期間と、前記第１と第２の演算結果期間幅と、に基づいて第２の矩形信号を生成する矩形信号生成部と、
を備え、
前記矩形信号生成部は、
（ｉ）前記経過期間が前記第１演算結果期間幅と一致する時間的位置で、前記第２の矩形信号を第１のレベルから第２のレベルに変化させ、
（ｉｉ）前記経過期間が前記第２演算結果期間幅と一致する時間的位置で、前記第２の矩形信号のレベルを前記第１のレベルに戻す、波形生成回路。
適用例３の波形生成回路によれば、入力される矩形信号の期間幅に対して、任意の割合となる期間幅である第２の矩形信号を生成することができる。
【００１１】
[適用例４]
適用例３に記載の波形生成回路を備える装置。
【００１２】
[適用例５]
適用例４に記載の装置であって、
前記装置は、電動機であり、
前記矩形信号は、前記電動機のロータとステータの位置関係を示す信号であり、
前記第２の矩形信号は、前記電動機の駆動期間を定める信号である、装置。
適用例５の電動機によれば、電動機の駆動期間の期間幅を、電動機のロータとステータの位置関係を示す信号の期間幅に対して任意の割合に定めることができる。また、第１の係数と、第２の係数を適切に設定すれば、進角制御や、遅角制御も実現することが可能となる。
【００１３】
[適用例６]
適用例４に記載の装置であって、
前記装置は、電動機であり、
前記矩形信号は、前記電動機のロータとステータの位置関係を示す信号であり、
前記第２の矩形信号は、前記電動機の電力回生期間を定める信号である、装置。
適用例６の電動機によれば、電動機の電力回生期間の期間幅を、電動機のロータとステータの位置関係を示す信号の期間幅に対して任意の割合に定めることができる。
【００１４】
[適用例７]
周期性を有するアナログ信号を入力とし、前記アナログ信号が特定の位相となる時間的位置を特定位相位置として検出する特定位相位置検出回路であって、
前記アナログ信号に同期した矩形信号の前記期間幅を予測する適用例１または２に記載の期間幅予測回路と、
直前に検出された前記変化位置からの経過期間を計測する経過期間計測部と、
前記予測期間幅に、正の数である係数を乗じることによって特定期間幅を算出する特定期間幅算出部と、
前記経過期間が前記特定期間幅と一致する時間的位置を特定位相位置として検出し、前記特定位相位置を示す検出信号を生成する検出信号生成部と、
を備える、特定位相位置検出回路。
矩形信号のレベルが同一である期間の長さの予測値である予測期間幅を算出し、この予測期間幅に対し一定の割合となる特定期間幅を算出した場合、直前に検出された変化位置から特定期間幅だけずれた時間的位置は、アナログ信号の振幅の変化にかかわらず、アナログ信号の各周期のピーク位置に対し一定の割合となる期間だけずれた時間的位置に近い位置となる。
したがって、適用例７の特定位相位置検出回路によれば、アナログ信号の各周期において、ピーク位置に対する相対的な位置がほぼ一定となる位置を特定位相位置として検出することが可能となる。その結果、アナログ信号の振幅が変化する場合でも、このアナログ信号のピーク位置を正確に検出することが可能となる。
【００１５】
[適用例８]
適用例７に記載の特定位相位置検出回路であって、
前記アナログ信号は、共振回路から出力されるアナログ信号である、特定位相位置検出回路。
共振回路における電流値または電圧値を示すアナログ信号は、共振回路に印加される電圧の周波数の増減に応じてその振幅が変化し得る。
したがって、適用例８の特定位相位置検出回路によれば、共振回路から出力されるアナログ信号の振幅が変化した場合においても、このアナログ信号のピーク位置を正確に検出することが可能となる。
【００１６】
[適用例９]
共振回路に電圧を印加する共振駆動部に対して前記電圧の波形を示す電圧信号を出力する電圧信号生成回路であって、
適用例８に記載の特定位相位置検出回路と、
前記電圧信号を生成する電圧波形生成部と、
前記電圧波形生成部により生成された前記電圧信号に基づいて第１と第２の基準位置を示す基準位置信号を生成する基準位置信号生成部と、
前記特定位相位置検出回路が出力する前記検出信号と、前記基準位置信号生成部が出力する前記基準位置信号と、を入力として、前記検出信号の示す前記特定位相位置と、前記基準位置信号の示す前記第１と第２の基準位置と、を比較することにより、前記アナログ信号と前記電圧信号との位相差を検出し、前記位相差を示す位相差信号を出力する位相比較部と、
を備え、
前記基準位置信号生成部は、
（ｉ）前記電圧信号の各周期の前半において、前記電圧信号の信号レベルが第１の閾値と一致する２つの時間的位置のうちの一方を前記第１の基準位置として検出し、
（ｉｉ）前記電圧信号の各周期の後半において、前記電圧信号の信号レベルが第２の閾値と一致する２つの時間的位置のうちの一方を前記第２の基準位置として検出し、
前記電圧波形生成部は、前記位相比較部が出力する前記位相差信号を入力とし、前記位相差信号の示す前記位相差に基づき、前記電圧信号の周波数を調整する、電圧信号生成回路。
共振駆動部が共振回路に印加する電圧は、共振回路において測定される電流や電圧等のアナログ信号と異なり、周波数の変化にかかわらず振幅は一定である。従って、電圧信号については、第１及び第２の基準位置の、ピーク位置に対する相対的な位置は各周期において一定となる。一方、アナログ信号については、電圧信号の周波数の変化に応じて振幅が変化することとなるが、特定位相位置検出回路を備えることにより、この特定位相位置検出回路から出力される検出信号において、特定位相位置のピーク位置に対する相対的な位置は各周期においてほぼ一定となる。
従って、位相比較部は、電圧信号及びアナログ信号について、それぞれのピーク位置に対する相対的な位置がほぼ一定である位置で位相を比較することができるので、正確な位相差を検出することが可能となる。その結果、正確な位相差に基づいて電圧信号の周波数を調整することができるので、共振回路に印加する電圧の周波数を、アナログ信号が所定のレベルを維持するように調整することが可能となる。
【００１７】
[適用例１０]
適用例９に記載の電圧信号生成回路を備える装置。
適用例１０の装置によれば、電圧信号生成回路によって、共振回路に印加する電圧の周波数をアナログ信号が所定のレベルを維持するように調整することが可能となる。従って、この装置が共振回路によって動作制御を行う場合には、動作環境の変化等によって、共振周波数が変化するような場合においても、アナログ信号が所定のレベルを維持するようにすることができ、安定した動作制御が可能となる。
【００１８】
[適用例１１]
適用例１０に記載の装置であって、
前記装置は、放電ランプの点灯を制御するための放電ランプ制御装置であり、
前記放電ランプは、前記共振回路に接続されると共に、前記共振駆動部により前記共振回路に印加される電圧によって放電して点灯する、装置。
適用例１１の放電ランプ制御装置によれば、電圧信号生成回路によって、共振回路に印加する電圧の周波数をアナログ信号が所定のレベルを維持するように調整することが可能となるので、共振回路に印加される電圧によって放電して点灯する放電ランプについて、共振周波数が変化するような場合においても、点灯状態を維持させることが可能となる。
【００１９】
［適用例１２］
適用例１１に記載の放電ランプ制御装置と、
前記放電ランプと、を備える、プロジェクタ。
適用例１２のプロジェクタによれば、プロジェクタの放電ランプにおいて、ギャップの摩耗や、温度特性等の変化により共振周波数が変化したような場合においても、放電ランプの点灯状態を維持して、スクリーン等に画像を投写表示させることが可能となる。
【００２０】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、期間幅予測方法および装置、期間幅予測システム、それらの方法または装置の機能を実現するための集積回路、コンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。また、本発明は、期間幅予測回路を備えた電動機、その電動機を備えた電子機器、プロジェクタ、携帯機器、ロボット、移動体等の形態で実現することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．変形例：
【００２２】
Ａ．第１実施例：
図１（Ａ），１（Ｂ）は、本発明の一実施例としての単相ブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。このモータ本体１００は、外形がそれぞれ略円筒状のステータ部１０及びロータ部３０を有している。ステータ部１０は、略十字状に配列された４つのコイル１１〜１４と、２つのコイル１１，１２の間の中央の位置に配置された磁気センサ４０とを有している。磁気センサ４０は、ロータ部３０の位置（すなわちモータの位相）を検出するためのものである。各コイル１１〜１４には、磁性体材料で形成された磁気ヨーク２０が設けられている。コイル１１〜１４と磁気センサ４０は、回路基板１２０（図１（Ｂ））の上に固定されている。回路基板１２０は、ケーシング１０２に固定されている。なお、ケーシング１０２の蓋は図示が省略されている。
【００２３】
ロータ部３０は、４つの永久磁石３１〜３４を有しており、ロータ部３０の中心軸が回転軸１１２を構成している。この回転軸１１２は、軸受け部１１４（図１（Ｂ））で支持されている。各磁石の磁化方向は、回転軸１１２から外側に放射状に向かう方向である。磁石３１〜３４の外周には、磁気ヨーク３６が設けられている。但し、この磁気ヨーク３６は省略してもよい。
【００２４】
図２は、磁石列とコイル列の位置関係、及び、磁気センサ出力とコイルの逆起電力波形との関係を示す説明図である。図２（Ａ）に示すように、４つの磁石３１〜３４は、一定の磁極ピッチＰｍで配置されており、隣接する磁石同士が逆方向に磁化されている。また、コイル１１〜１４は、一定のピッチＰｃで配置されており、隣接するコイル同士が逆向きに励磁される。この例では、磁極ピッチＰｍはコイルピッチＰｃに等しく、電気角でπに相当する。なお、電気角の２πは、駆動信号の位相が２πだけ変化したときに移動する機械的な角度又は距離に対応づけられる。本実施例では、駆動信号の位相が２πだけ変化すると、ロータ部３０が磁極ピッチＰｍの２倍だけ移動する。
【００２５】
４つのコイル１１〜１４のうち、第１、第３のコイル１１，１３は同一の位相の駆動信号で駆動され、第２、第４のコイル１２，１４は第１及び第３のコイル１１，１３の駆動信号から１８０度（＝π）だけ位相がずれた駆動信号で駆動される。通常の二相駆動は２つの相（Ａ相とＢ相）の駆動信号の位相が９０度（＝π／２）ずれており、位相のずれが１８０度（＝π）の場合は無い。また、モータの駆動方法において、位相が１８０度（＝π）ずれた２つの駆動信号は、同じ位相であると見なされる場合が多い。従って、本実施例のモータにおける駆動方法は、単相駆動であると考えることができる。
【００２６】
図２（Ａ）は、モータ停止時における磁石３１〜３４とコイル１１〜１４の位置関係を示している。本実施例のモータでは、各コイル１１〜１４に設けられた磁気ヨーク２０が、各コイルの中心よりもロータ部３０の正転方向に若干ずれた位置に設けられている。従って、モータ停止時には、各コイルの磁気ヨーク２０が磁石３１〜３４によって引きつけられ、磁気ヨーク２０が各磁石３１〜３４の中心と向かい合う位置でロータ部３０が停止する。この結果、各コイル１１〜１４の中心が、各磁石３１〜３４の中心からずれた位置でモータが停止することになる。また、この時、磁気センサ４０も、隣接する磁石の境界から若干ずれた位置にある。この停止位置における位相はαである。位相αはゼロでは無いが、ゼロに近い小さな値（例えば約５度〜１０度）である。このように、位相αだけずれた位置でモータを停止させる理由は、単相駆動でモータの始動を可能とするためである。
【００２７】
図２（Ｂ）は、コイルに発生する逆起電力の波形の例を示しており、図２（Ｃ）は、磁気センサ４０の出力波形の例を示している。磁気センサ４０は、モータ運転時のコイルの逆起電力とほぼ相似形状のセンサ出力ＳＳＡを発生することができる。但し、磁気センサ４０の出力ＳＳＡは、モータの停止時にも０でない値を示す（位相がπの整数倍のときは除く）。なお、コイルの逆起電力は、モータの回転数とともに上昇する傾向にあるが、波形形状（正弦波）はほぼ相似形状に保たれる。磁気センサ４０としては、例えばホール効果を利用したホールＩＣを採用することができる。この例では、センサ出力ＳＳＡと逆起電力Ｅｃは、いずれも正弦波か、正弦波に近い波形である。後述するように、このモータの駆動制御回路は、センサ出力ＳＳＡを利用して、逆起電力Ｅｃとほぼ相似波形の電圧を各コイル１１〜１４に印加する。
【００２８】
図３は、本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。駆動制御回路２００は、ＣＰＵ２２０と、駆動信号生成部２４０と、ドライバ回路２５０とを備えている。駆動信号生成部２４０は、モータ本体１００内の磁気センサ４０の出力信号ＳＳＡに基づいて、単相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を生成する。また、駆動信号生成部２４０は、蓄電部１３０の電力回生期間を定める回生区間信号Ｅａも生成する。ドライバ回路２５０は、この単相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２に従ってモータ本体１００内の電磁コイル１１〜１４を駆動する。蓄電部１３０は、電力回生時に、回生区間信号Ｅａに従って、電磁コイル１１〜１４から発生する電力を回生し、充電を行なう。
【００２９】
図４は、駆動信号生成部２４０（図３）の内部構成と動作を示す説明図である。駆動信号生成部２４０は、基本クロック生成回路５１０と、１／Ｎ分周器５２０と、ＰＷＭ部５３０と、正逆方向指示値レジスタ５４０と、乗算器５５０と、符号化部５６０と、ＡＤ変換部５７０と、電圧指令値レジスタ５８０と、電圧比較器５８５と、励磁区間信号生成部５９０とを備えている。
【００３０】
基本クロック生成回路５１０は、所定の周波数を有するクロック信号ＰＣＬを発生する回路であり、例えばＰＬＬ回路で構成される。分周器５２０は、このクロック信号ＰＣＬの１／Ｎの周波数を有するクロック信号ＳＤＣを発生する。Ｎの値は所定の一定値に設定される。このＮの値は、予めＣＰＵ２２０によって分周器５２０に設定される。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、乗算器５５０から供給される乗算値Ｍａと、正逆方向指示値レジスタ５４０から供給される正逆方向指示値ＲＩと、符号化部５６０から供給される正負符号信号Ｐａと、励磁区間信号生成部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａとに応じて、交流単相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２（図３）を生成する。この動作については後述する。なお励磁区間信号Ｅａは、電力回生時には上述した回生区間信号Ｅａとして利用される。
【００３１】
正逆方向指示値レジスタ５４０内には、モータの回転方向を示す値ＲＩがＣＰＵ２２０によって設定される。本実施例では、正逆方向指示値ＲＩがローレベルのときにモータが正転し、ハイレベルのときに逆転する。ＰＷＭ部５３０に供給される他の信号Ｐａ，Ｍａ，Ｅａは以下のように決定される。
【００３２】
磁気センサ４０の出力ＳＳＡは、ＡＤ変換部５７０に供給される。このセンサ出力ＳＳＡのレンジは、例えばＧＮＤ（接地電位）からＶＤＤ（電源電圧）までであり、その中位点（＝ＶＤＤ／２）が出力波形の中位点（正弦波の原点を通る点）である。ＡＤ変換部５７０は、このセンサ出力ＳＳＡをＡＤ変換して、センサ出力のデジタル値を生成する。ＡＤ変換部５７０の出力のレンジは、例えばＦＦｈ〜０ｈ（語尾の”ｈ”は１６進数であることを示す）であり、中央値８０ｈがセンサ波形の中位点に相当する。
【００３３】
符号化部５６０は、ＡＤ変換後のセンサ出力値のレンジを変換するとともに、センサ出力値の中位点の値を０に設定する。この結果、符号化部５６０で生成されるセンサ出力値Ｘａは、正側の所定の範囲（例えば＋１２７〜＋０）と負側の所定の範囲（例えば−０〜−１２７）の値を取る（＋０＝−０）。但し、符号化部５６０から乗算器５５０に供給されるのは、センサ出力値Ｘａの絶対値であり、その正負符号は正負符号信号ＰａとしてＰＷＭ部５３０に供給される。
【００３４】
電圧指令値レジスタ５８０は、ＣＰＵ２２０によって設定された電圧指令値Ｙａを格納する。この電圧指令値Ｙａは、後述する励磁区間信号Ｅａとともに、モータの印加電圧を設定する値として機能するものであり、例えば０〜１．０の値を取る。仮に、非励磁区間を設けずに全区間を励磁区間とするように励磁区間信号Ｅａを設定した場合には、Ｙａ＝０は印加電圧をゼロとすることを意味し、Ｙａ＝１．０は印加電圧を最大値とすることを意味する。乗算器５５０は、符号化部５６０から出力されたセンサ出力値Ｘａと、電圧指令値Ｙａとを乗算して整数化し、その乗算値ＭａをＰＷＭ部５３０に供給する。
【００３５】
図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）は、乗算値Ｍａが種々の値を取る場合におけるＰＷＭ部５３０の動作を示している。ここでは、全期間が励磁区間であり非励磁区間が無いものと仮定している。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＳＤＣの１周期の間に、デューティがＭａ／Ｎであるパルスを１つ発生させる回路である。すなわち、図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）に示すように、乗算値Ｍａが増加するに従って、単相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２のパルスのデューティが増加する。なお、第１の駆動信号ＤＲＶＡ１は、正負符号信号Ｐａが正のときにのみパルスを発生する信号であり、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２は正負符号信号Ｐａが負のときにのみパルスを発生する信号であるが、図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）ではこれらを合わせて記載している。また、便宜上、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２を負側のパルスとして描いている。
【００３６】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、センサ出力の波形とＰＷＭ部５３０で生成される駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。図中、「Ｈｉｚ」は電磁コイルを未励磁状態としたハイインピーダンス状態を意味している。図４で説明したように、単相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２はセンサ出力ＳＳＡのアナログ波形を利用したＰＷＭ制御によって生成される。従って、これらの単相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を用いて、各コイルに、センサ出力ＳＳＡの変化と対応するレベル変化を示す実効電圧を供給することが可能である。
【００３７】
ＰＷＭ部５３０は、さらに、励磁区間信号生成部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａで示される励磁区間のみに駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を出力し、励磁区間以外の区間（非励磁区間）では駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を出力しないように構成されている。図５（Ｃ）は、励磁区間信号Ｅａによって励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定した場合の駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２の波形を示している。励磁区間ＥＰでは図５（Ｂ）の駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２がそのまま発生し、非励磁区間ＮＥＰでは駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２が発生しない。このように、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定するようにすれば、逆起電力波形の中位点近傍（すなわち、センサ出力の中位点近傍）においてコイルに電圧を印加しないので、モータの効率をさらに向上させることが可能である。なお、励磁区間ＥＰは、逆起電力波形のピークを中心とする対称な区間に設定されることが好ましく、非励磁区間ＮＥＰは、逆起電力波形の中位点（中心点）を中心とする対称な区間に設定されることが好ましい。
【００３８】
なお、前述したように、電圧指令値Ｙａを１未満の値に設定すれば、乗算値Ｍａが電圧指令値Ｙａに比例して小さくなる。従って、電圧指令値Ｙａによっても、実行的な印加電圧を調整することが可能である。
【００３９】
上述の説明から理解できるように、本実施例のモータでは、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとの両方を利用して印加電圧を調整することが可能である。望ましい印加電圧と、電圧指令値Ｙａ及び励磁区間信号Ｅａとの関係は、予め駆動制御回路２００（図３）内のメモリにテーブルとして格納されていることが望ましい。こうすれば、駆動制御回路２００が、外部から望ましい印加電圧の目標値を受信したときに、ＣＰＵ２２０がその目標値に応じて、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとを駆動信号生成部２４０に設定することが可能である。なお、印加電圧の調整には、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａの両方を利用する必要はなく、いずれか一方のみを利用するようにしてもよい。
【００４０】
図６は、ＰＷＭ部５３０（図４）の内部構成の一例を示すブロック図である。ＰＷＭ部５３０は、カウンタ５３１と、ＥＸＯＲ回路５３３と、ＰＷＭ信号生成部５３５と、マスク回路５３７とを備えている。これらは以下のように動作する。
【００４１】
図７は、モータ正転時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。この図７には、２つのクロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、乗算値Ｍａと、カウンタ５３１内のカウント値ＣＭ１と、カウンタ５３１の出力Ｓ１と、正負符号信号Ｐａと、正逆方向指示値ＲＩと、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２と、ＰＷＭ信号生成部５３５の出力信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２と、励磁区間信号Ｅａと、マスク回路５３７の出力信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２とが示されている。カウンタ５３１は、クロック信号ＳＤＣの１期間毎に、クロック信号ＰＣＬに同期してカウント値ＣＭ１を０までダウンカウントする動作を繰り返す。カウント値ＣＭ１の初期値は乗算値Ｍａに設定される。なお、図７では、図示の便宜上、乗算値Ｍａとして負の値も描かれているが、カウンタ５３１で使用されるのはその絶対値｜Ｍａ｜である。カウンタ５３１の出力Ｓ１は、カウント値ＣＭ１が０で無い場合にはハイレベルに設定され、カウント値ＣＭ１が０になるとローレベルに立ち下がる。
【００４２】
ＥＸＯＲ回路５３３は、正負符号信号Ｐａと正逆方向指示値ＲＩとの排他的論理和を示す信号Ｓ２を出力する。モータが正転する場合には、正逆方向指示値ＲＩがローレベルである。従って、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２は、正負符号信号Ｐａと同じ信号となる。ＰＷＭ信号生成部５３５は、カウンタ５３１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２から、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成する。すなわち、カウンタ５３１の出力Ｓ１のうち、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２がローレベルの期間の信号を第１のＰＷＭ信号ＰＷＭ１として出力し、出力Ｓ２がハイレベルの期間の信号を第２のＰＷＭ信号ＰＷＭ２として出力する。マスク回路５３７は、２つのＡＮＤ回路を備えており、励磁区間信号ＥａとＰＷＭ信号ＰＷＭ１との論理積を示す駆動信号ＤＲＶＡ１を出力し、励磁区間信号ＥａとＰＷＭ信号ＰＷＭ２との論理積を示す駆動信号ＤＲＶＡ２を出力する。なお、図５の右端部付近では、励磁区間信号Ｅａがローレベルに立ち下がり、これによって非励磁区間ＮＥＰが設定されている。従って、この非励磁区間ＮＥＰでは、いずれの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２も出力されず、ハイインピーダンス状態に維持される。
【００４３】
図８は、モータ逆転時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。モータ逆転時には、正逆方向指示値ＲＩがハイレベルに設定される。この結果、２つの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２が図７から入れ替わっており、この結果、モータが逆転することが理解できる。
【００４４】
図９は、励磁区間信号生成部５９０の構成を示すブロック図である。この図９には、励磁区間信号生成部５９０の他に、磁気センサ４０と、電圧比較器５８５と、ＰＬＬ回路５１０と、ＣＰＵ２２０とが示されている（図２（Ａ））。励磁区間信号生成部５９０は、制御部５９２と、第１カウンタ部５９４と、第２カウンタ部５９６と、動補償部５９８と、動作値記憶部６０１と、２つの係数値記憶部６００，６０２とを備えている。励磁区間信号生成部５９０は、さらに、２つの乗算回路６０４，６０５と、２つの演算結果記憶部６０８，６１０と、比較回路６１２と、切替部６１４とを備えている。ＰＬＬ回路５１０は、励磁区間信号生成部５９０内で使用されるクロック信号ＰＣＬを生成する。制御部５９２は、このクロック信号ＰＣＬをカウンタ部５９４，５９６に供給するとともに、動作値記憶部６０１や演算結果記憶部６０８，６１０に適切な保持タイミング（ラッチタイミング）を供給する。これらは以下のように動作する。
【００４５】
図１０は、励磁区間信号生成部５９０の動作を示すタイミングチャートである。まず、電圧比較器５８５は、磁気センサ４０からの信号ＳＳＡ（アナログ）を基準信号（図示せず）と比較して、デジタル信号である電圧比較器信号ＳＣを生成する。この基準信号のレベルは、センサ信号ＳＳＡがとりうるレベルの中央値に設定されていることが好ましい。第１カウンタ部５９４は、制御部５９２から供給されるクロック信号ＰＣＬに基づき、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示している期間におけるクロック数をカウントする。すなわち、第１カウンタ部５９４は、電圧比較器信号ＳＣがローレベルからハイレベルになったタイミングでカウントを開始し、電圧比較器信号ＳＣがローレベルを示したタイミングで、そのときのカウンタ値Ｎi（ｉは周期の番号）を動補償部５９８に供給する。第１カウンタ部５９４は、その後、次の周期において電圧比較器信号ＳＣが再びハイレベルを示したタイミングで、内部のカウンタ値Ｎを０にリセットし、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示している期間におけるクロック数を再びカウントする。そして、第１カウンタ部５９４は、電圧比較器信号ＳＣがローレベルを示したタイミングで、そのときのカウンタ値Ｎ(i+1)を動補償部５９８に供給する。動補償部５９８は、第１カウンタ部５９４から供給されるカウンタ値Ｎに基づいて、期間予測値ＲＡを算出する。期間予測値ＲＡは、電圧比較器信号ＳＣが次の周期においてローレベル又はハイレベルを示す各半周期の長さを、既に計測されたカウンタ値Ｎから予測したものである。この期間予測値ＲＡの算出方法については、後述する。また、動補償部５９８は、モータの回転速度が所定の速度閾値を超えた場合にハイレベルに立ち上がる速度信号Ｍｆｌａｇを出力する。なお、動補償部５９８の内部構成については、後述する。
【００４６】
第１の係数値記憶部６００（図９）は、ＣＰＵ２２０により設定された係数値ＳＴを記憶する。図９および図１０の例では、係数値ＳＴ＝０．２である。第２の係数値記憶部６０２は、ＣＰＵ２２０により設定された係数値ＥＤを記憶する。図９および図１０の例では、係数値ＥＤ＝０．８である。第１の乗算回路６０４は、動補償部５９８から供給された期間予測値ＲＡと、第１の係数値記憶部６００に記憶された係数値ＳＴと、を掛け合わせ、得られた演算結果（＝ＲＡ×ＳＴ）を第１の演算結果記憶部６０８に記憶させる。第２の乗算回路６０５は、動補償部５９８から供給された期間予測値ＲＡと、第２の係数値記憶部６０２に記憶された係数値ＥＤと、を掛け合わせ、得られた演算結果（＝ＲＡ×ＥＤ）を第２の演算結果記憶部６１０に記憶させる。
【００４７】
第２カウンタ部５９６は、制御部５９２から供給されるクロック信号ＰＣＬに基づき、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示したタイミングからクロック数のカウントを開始し、電圧比較器信号ＳＣがローレベルを示したタイミングでカウントを終了する。そして、第２カウンタ部５９６は、カウンタを０にリセットすると共に、電圧比較器信号ＳＣがローレベルを示したタイミングからクロック数のカウントを開始し、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示したタイミングでカウントを終了する。これらのカウンタ値Ｍは、比較回路６１２に順次入力される。
【００４８】
比較回路６１２は、励磁区間基礎信号Ｅａｆを生成して出力するウインドウコンパレータである。すなわち、比較回路６１２は、第１の演算結果記憶部６０８に記憶された演算結果（＝ＲＡ×ＳＴ）と、第２カウンタ部５９６から順次入力される第２カウンタ値Ｍと、を比較し、これらが一致したタイミングで励磁区間基礎信号Ｅａｆをハイレベルにする。そして、比較回路６１２は、第２の演算結果記憶部６１０に記憶された演算結果（＝ＲＡ×ＥＤ）と、第２カウンタ部５９６から順次入力される第２カウンタ値Ｍと、を比較し、これらが一致したタイミングで励磁区間基礎信号Ｅａｆをローレベルにする。比較回路６１２は、電圧比較器信号ＳＣがローレベルを示している期間においても、上記と同様の手法で励磁区間基礎信号Ｅａｆを出力する。
【００４９】
切替部６１４は、速度信号Ｍｆｌａｇがローレベルを示している場合には、励磁区間信号Ｅａを常にハイレベルで出力し、一方、速度信号Ｍｆｌａｇがハイレベルを示している場合には、比較回路６１２から供給された励磁区間基礎信号Ｅａｆを励磁区間信号Ｅａとして出力する。すなわち、切替部６１４は、モータの回転速度が所定の速度閾値を超えるまでは、全期間を励磁区間ＥＰに設定し、モータの回転速度が所定の速度閾値を超えた後は、励磁区間信号Ｅａによって、励磁区間ＥＰと、非励磁区間ＮＥＰとを設定するようにする。なお、この切替部６１４は省略することも可能であり、常に励磁区間基礎信号Ｅａｆを励磁区間信号Ｅａとして出力することとしてもよい。
【００５０】
図１０から理解できるように、励磁区間信号生成部５９０は、電圧比較器信号ＳＣのハイレベル期間をカウントし、そのハイレベル期間から予測された期間予測値ＲＡを基準として、次の周期において励磁区間信号Ｅａがハイレベルを示す開始時期と終了時期とを決定している。例えば、係数値ＳＴ＝０．２の場合では、励磁区間信号Ｅａがハイレベルになる開始点は、電圧比較器信号ＳＣの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのそれぞれから起算して、期間予測値ＲＡを０．２倍した分だけ経過した時点である。そして、励磁区間信号Ｅａがハイレベルからローレベルになる終了点は、電圧比較器信号ＳＣの立ち下りエッジおよび立ち上がりエッジのそれぞれから起算して、期間予測値ＲＡを０．８倍した分だけ経過した時点である。したがって、期間予測値ＲＡの長さを１とすると、次の周期の励磁区間信号Ｅａのハイレベル信号期間は０．６（＝０．８−０．２）となる。
【００５１】
以上のように、電圧比較器信号ＳＣのハイレベル期間をカウントし、そのハイレベル期間から次の周期のハイレベル期間の期間予測値ＲＡを算出するので、電圧比較器信号ＳＣの実際のハイレベル信号期間の時間的長さと、期間予測値ＲＡが示す時間的長さとはほぼ一致する。したがって、例えば、係数値ＳＴ＝０．２、係数値ＥＤ＝０．８とした場合には、電圧比較器信号ＳＣのハイレベル信号期間の中心位置と、励磁区間信号Ｅａのハイレベル信号期間の中心位置とはほぼ一致する。さらに、電圧比較器信号ＳＣのローレベル信号期間の中心位置と、励磁区間信号Ｅａのハイレベル信号期間の中心位置ともほぼ一致する。つまり、係数値ＳＴと係数値ＥＤの値を適切に設定すれば、励磁区間ＥＰを、逆起電力波形のピークを中心とする対称な区間に設定することができ、非励磁区間ＮＥＰを、逆起電力波形の中位点を中心とする対称な区間に設定することができる。また、ＣＰＵ２２０によって係数値ＳＴと係数値ＥＤの値を任意に設定すれば、励磁区間ＥＰの幅を任意に設定することや、励磁区間信号Ｅａの位相をセンサ信号ＳＳＡの位相よりも進める進角制御や、励磁区間信号Ｅａの位相をセンサ信号ＳＳＡの位相よりも遅くする遅角制御も実現することができる。
【００５２】
図１１は、進角制御を行なった場合の励磁区間信号生成部５９０の動作を示すタイミングチャートである。この図１１では、係数値ＳＴは０．２に設定され、係数値ＥＤは０．６に設定されている。この結果、励磁区間信号Ｅａの位相は、センサ信号ＳＳＡの位相よりも進んでいる進角制御となっている。
【００５３】
図１２は、遅角制御を行なった場合の励磁区間信号生成部５９０の動作を示すタイミングチャートである。この図１２では、係数値ＳＴは０．４に設定され、係数値ＥＤは０．８に設定されている。この結果、励磁区間信号Ｅａの位相は、センサ信号ＳＳＡの位相よりも遅くなっている遅角制御となっている。
【００５４】
図１３は、動補償部５９８の内部構成を示すブロック図である。動補償部５９８は、第１記憶部７０２と、第２記憶部７０４と、制御信号発生部７０６と、比較部７０８と、演算部７１０とを備えている。第１記憶部７０２は、制御信号発生部７０６から供給されるラッチタイミングで、第１カウンタ部５９４から供給されるカウンタ値Ｎiを記憶する。第１記憶部７０２は、次のラッチタイミングで新しいカウンタ値Ｎi+1を記憶する。このとき、第１記憶部７０２に記憶されていたカウンタ値Ｎiは、第２記憶部７０４に供給される。すなわち、２つの記憶部７０１，７０２は、シフトレジスタを構成している。演算部７１０は、第１記憶部７０２に記憶されている最新のカウンタ値Ｎi+1と、第２記憶部７０４に記憶されている一つ前の周期のカウンタ値Ｎiと、を入力とし、以下の式（１）に従って期間予測値ＲＡi+1を算出する。
ＲＡi+1＝Ｎi+1＋（Ｎi+1−Ｎi）    …（１）
ここで、式（１）の右辺の第２項は、カウンタ値Ｎの１次の変化量である。したがって、期間予測値ＲＡは、次の周期におけるカウンタ値Ｎの値を、既に計測したカウンタ値Ｎの変化量から予測したものであることが理解できる。
【００５５】
比較部７０８は、動作値記憶部６０１に記憶された動作値Ｆと、第１記憶部７０２に記憶されたカウンタ値Ｎとを比較する。そして、比較部７０８は、カウンタ値Ｎが動作値Ｆを上回っている場合には、速度信号Ｍｆｌａｇをローレベルとして出力し、カウンタ値Ｎが動作値Ｆを下回った場合には、速度信号Ｍｆｌａｇをハイレベルとして出力する。すなわち、速度信号Ｍｆｌａｇは、モータの回転速度が所定の速度閾値を超えた場合に、ハイレベルとなる信号である。
【００５６】
図１４は、期間幅が正弦波状に変化した場合における動補償部５９８の内部の演算結果を示す表である。図１５は、期間幅の実測値Ｎと、期間予測値ＲＡとを比較して示すグラフである。ここで、「期間幅」とは、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示す期間の時間的長さを意味する。図１４および図１５によれば、モータの回転速度が変化し、期間幅が変化した場合であっても、期間予測値ＲＡは、実際に計測されたカウンタ値Ｎの実測値（以下では単に「実測値Ｎ」とも呼ぶ。）に追従していることが理解できる。
【００５７】
このように、第１実施例では、計測した過去の２つの期間幅から期間予測値ＲＡを算出するので、実際の期間幅の実測値Ｎと、期間予測値ＲＡとをほぼ一致させることが可能である。
【００５８】
なお、動補償部５９８は、本発明における期間幅予測回路に相当し、第１カウンタ部５９４は、本発明における期間幅計測部に相当する。第１記憶部７０２と、第２記憶部７０４は、本発明における過去期間幅記憶部に相当し、演算部７１０は、本発明における予測期間幅算出部に相当する。また、励磁区間信号生成部５９０は、本発明における波形生成回路に相当し、第１の乗算回路６０４は、本発明における第１演算部に相当し、第２の乗算回路６０５は、本発明における第２演算部に相当する。第２カウンタ部５９６は、本発明における経過期間計測部に相当し、比較回路６１２は、本発明における矩形信号生成部に相当する。さらに、電圧比較器信号ＳＣは、本発明における矩形信号に相当する。また、期間予測値ＲＡは、本発明における予測期間幅に相当する。
【００５９】
Ｂ．第２実施例：
図１６は、第２実施例における動補償部５９８ｂの内部構成を示す説明図である。図１１に示した第１実施例との違いは、記憶部を３つ備えており、過去に計測された３つのカウンタ値Ｎから期間予測値ＲＡを算出している点だけであり、他の構成は第１実施例と同じである。
【００６０】
動補償部５９８ｂは、第１記憶部７０２と、第２記憶部７０４と、第３記憶部７０５と、制御信号発生部７０６と、比較部７０８と、３つの演算部７１２，７１４，７１６とを備えている。第１カウンタ部５９４から供給されるカウンタ値Ｎは、制御信号発生部７０６から供給されるラッチタイミングに合わせて、順次、第１記憶部７０２に記憶される。そして、第１記憶部７０２に記憶されたカウンタ値Ｎは、次のラッチタイミングで第２記憶部７０４に記憶され、さらに次のラッチタイミングで第３記憶部７０５に記憶される。
【００６１】
演算部７１２は、第１記憶部７０２に記憶されている最新のカウンタ値Ｎi+2と、第２記憶部７０４に記憶されている１つ前の周期のカウンタ値Ｎi+1と、を入力とし、以下の式（２）に従って予備予測値ＲＢi+2を算出する。
ＲＢi+2＝Ｎi+2−Ｎi+1    …（２）
【００６２】
演算部７１４は、第２記憶部７０４に記憶されている１つ前の周期のカウンタ値Ｎi+1と、第３記憶部７０５に記憶されている２つ前の周期のカウンタ値Ｎiと、を入力とし、以下の式（３）に従って予備予測値ＲＢi+1を算出する。
ＲＢi+1＝Ｎi+1−Ｎi    …（３）
【００６３】
演算部７１６は、第１記憶部７０２に記憶されている最新のカウンタ値Ｎi+2と、２つの予備予測値ＲＢi+2，ＲＢi+1と、を入力とし、以下の式（４）に従って期間予測値ＲＡi+2を算出する。
ＲＡi+2＝Ｎi+2＋ＲＢi+2＋（ＲＢi+2−ＲＢi+1）    …（４）
ここで、式（４）の右辺の第２項は、カウンタ値Ｎの１次の変化量であり、右辺の第３項は、カウンタ値Ｎの２次の変化量である。したがって、本実施例における期間予測値ＲＡは、次の周期におけるカウンタ値Ｎの値を、既に計測したカウンタ値Ｎの１次と２次の変化量から予測したものであることが理解できる。なお、比較部７０８の動作は、第１実施例と同様である。
【００６４】
図１７は、期間幅が正弦波状に変化した場合における動補償部５９８ｂの内部の演算結果を示す表である。図１８は、期間幅の実測値Ｎと、期間予測値ＲＡとを比較して示すグラフである。図１７および図１８によれば、第２実施例における期間予測値ＲＡは、第１実施例に比べて、より誤差が少なく実測値Ｎに追従していることが理解できる。この理由は、第２実施例における期間予測値ＲＡは、カウンタ値Ｎの２次の変化量も考慮に入れて算出しているためである。
【００６５】
このように、カウンタ値Ｎの２次の微小変化量も考慮して期間予測値ＲＡを算出すれば、より誤差が少なく、次の周期における期間幅を予測することが可能となる。
【００６６】
Ｃ．第３実施例：
図１９は、第３実施例における励磁区間信号生成部５９０ｃの内部構成を示すブロック図である。図９で示した第１実施例との違いは、第２カウンタ部５９６が省略されている点と、切替部６１４に入力されている信号が電圧比較器信号ＳＣである点である。
【００６７】
図２０は、励磁区間信号生成部５９０ｃの動作を示すタイミングチャートである。この励磁区間信号生成部５９０ｃでは、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示している期間のみ、励磁区間信号Ｅａがハイレベルに立ち上がるように動作する。また、速度信号Ｍｆｌａｇがローレベルを示している期間では、励磁区間信号Ｅａとして、電圧比較器信号ＳＣの波形が出力されている。この励磁区間信号生成部５９０ｃは、片極のモータに適用することができる。ここで、「片極のモータ」とは、永久磁石のＮ極とＳ極の一方のみがコイルと対面したモータであり、図１でＮ極又はＳ極を省略したものがこれに相当する。
【００６８】
Ｄ．第４実施例：
図２１は、本発明の一実施例としての液晶プロジェクタの概略構成を示す説明図である。図２１に示す液晶プロジェクタ２０００は、主として、放電ランプ２０１０，放電ランプ２０１０の点灯制御を行う放電ランプ制御部２０２０，ＣＰＵ２０３０，液晶パネル２０４０，投写レンズ等から成る投写光学系２０５０，外部より出力されるアナログ信号を入力する入力部２０６０，画像処理部２０７０，液晶パネル２０４０を駆動する液晶パネル駆動部２０８０を備えている。
【００６９】
このうち、入力部２０６０は、ビデオプレーヤ，テレビ，パーソナルコンピュータなどから出力されたアナログ画像信号を入力して、ディジタル画像信号に変換する。画像処理部２０７０は、ＣＰＵ２０３０からの指示に従い、画像の表示状態（コントラストやシャープネス等）が所望の状態となるように、入力されたディジタル画像信号を調整して液晶パネル駆動部２０８０に出力する。そして、液晶パネル駆動部２０８０は、入力されたディジタル画像信号に基づいて、液晶パネル２０４０を駆動する。
【００７０】
また、放電ランプ制御部２０２０は、ＣＰＵ２０３０により設定された各種パラメータに従って放電ランプ２０１０を点灯させ、放電ランプ２０１０から照明光を射出させる。液晶パネル２０４０は、この照明光を画像情報に応じて変調する。投写光学系２０５０は、液晶パネル２０４０によって変調された照明光を図示せざるスクリーン等に投写し、画像を表示させる。なお、前述の放電ランプ制御部２０２０は本発明における放電ランプ制御装置に相当する。
【００７１】
この液晶プロジェクタ２０００においては、前述の放電ランプ制御部２０２０が、放電ランプ２０１０の放電ギャップの摩耗や温度特性の変化が起きても、放電ランプ２０１０の点灯状態を維持するようにする。
【００７２】
図２２は、図２１に示す放電ランプ制御部２０２０の概要構成を示す説明図である。図２２に示す放電ランプ制御部２０２０は、主として、波形発生部２１００，共振駆動部２１３０，共振部２１５０を備えている。
【００７３】
このうち、共振部２１５０は、図示せざる共振用コイル及び共振用コンデンサを備え、この共振用コンデンサが放電ランプ２０１０と並列となるように、放電ランプ２０１０と接続されている。そして、共振部２１５０は、共振駆動部２１３０から印加される電圧によって共振し、放電ランプ２０１０を点灯させる。
共振駆動部２１３０は、波形発生部２１００から出力される正弦波信号Ａ２００１に基づき、この正弦波信号Ａ２００１に相当する電圧を共振部２１５０に印加する。そして、電流センサ２１４０は、共振部２１５０における電流信号Ａ２０１０を検出する。
【００７４】
波形発生部２１００は、ＣＰＵ２０３０により設定されたパラメータに基づき、正弦波信号Ａ２００１を生成して共振駆動部２１３０に出力する。また、波形発生部２１００は、電流センサ２１４０が検出した電流信号Ａ２０１０を入力すると共に、出力する正弦波信号Ａ２００１をフィードバックして入力する。そして、波形発生部２１００では、入力した電流信号Ａ２０１０及び正弦波信号Ａ２００１の位相を比較して位相差を検出し、この位相差に応じて正弦波信号Ａ２００１の周波数を増減させ、所定の位相差を維持するように制御を行う。
【００７５】
上述したように共振駆動部２１３０は、正弦波信号Ａ２００１に相当する電圧を共振部に印加するので、波形発生部２１００がこのような制御を行うことにより、共振部２１５０への印加電圧と共振部２１５０における電流とは所定の位相差を維持することとなり、放電ランプ２０１０の点灯状態は維持されることとなる。なお、以下において、前述の所定の位相差は０とし、共振部２１５０への印加電圧の位相と共振部２１５０における電流の位相とが一致するように制御を行うものとする。
【００７６】
図２３は、図２２に示す波形発生部２１００の構成を示す説明図である。図２３に示す波形発生部２１００は、ピーク信号生成部２２００，しきい値記憶部２２１２及びしきい値記憶部２２２２，電流比較部２２１４，電圧比較部２２２４，位相比較部２２３０，正弦波生成部２２４０を備えている。
【００７７】
このうち、しきい値記憶部２２１２及びしきい値記憶部２２２２は、それぞれ、ＣＰＵ２０３０により設定されたしきい値Ｔｈ３及びしきい値Ｔｈ４を記憶する。これらしきい値Ｔｈ３，Ｔｈ４は、電流信号Ａ２０１０及び正弦波信号Ａ２００１に対して設定されるしきい値である。
【００７８】
電流比較部２２１４は、前述のしきい記憶部２２１２に記憶されたしきい値Ｔｈ３と、電流センサ２１４０から入力された電流信号Ａ２０１０と、を入力して比較を行い、電流信号Ａ２０１０がしきい値Ｔｈ３以上の場合にハイレベルとなる比較信号Ｓ２１１０を出力する。そして、ピーク信号生成部２２００は、入力した比較信号Ｓ２１１０に基づき、電流信号Ａ２０１０の上部ピーク位置と下部ピーク位置の両方を実質的に示すピーク信号Ｓ２１１１を生成して位相比較部２２３０に出力する。なお、このピーク信号Ｓ２１１１の生成の詳細については後述する。
【００７９】
一方、電圧比較部２２２４は、前述のしきい値記憶部２２２２に記憶されたしきい値Ｔｈ４と、後述する正弦波生成部２２４０からフィードバックされた正弦波信号Ａ２００１と、を入力して比較を行い、正弦波信号Ａ２００１がしきい値Ｔｈ４以上の場合にハイレベルとなる比較信号Ｓ２１１２を生成し、位相比較部２２３０に出力する。ここで、正弦波生成部２２４０から出力される正弦波信号Ａ２００１の振幅は一定のため、電圧比較部２２２４の出力ではピーク信号生成部２２００のようなピーク検出は必要ない。ところで、前述したように、ピーク信号生成部２２００で生成されるピーク信号Ｓ２１１１は、電流信号Ａ２０１０の上部ピーク位置と下部ピーク位置の両方を実質的に示している。従って、電圧比較部２２２４によって生成される比較信号Ｓ２１１２も、正弦波信号Ａ２００１の上部ピーク位置と下部ピーク位置の両方を示す信号であることが好ましい。このため、例えば、しきい値記憶部２２２２が、正弦波信号Ａ２００１の半周期毎に、正のしきい値Ｔｈ４と負のしきい値−Ｔｈ４とを切換えながら電圧比較部２２２４に供給するものとしてもよい。あるいは、電圧比較器を２つ設けておき、第１の電圧比較器では正のしきい値Ｔｈ４と正弦波信号Ａ２００１を比較し、第２の電圧比較器では負のしきい値−Ｔｈ４と正弦波信号Ａ２００１とを比較するようにしてもよい。後者の場合には、これらの２つの比較信号の論理和を取ることによって、位相比較部２２３０に供給すべき比較信号Ｓ２１１２を生成することができる。なお、この場合、正のしきい値Ｔｈ４は、本発明における第１の閾値に相当し、負のしきい値−Ｔｈ４は、本発明における第２の閾値に相当する。
【００８０】
位相比較部２２３０は、入力したピーク信号Ｓ２１１１と比較信号Ｓ２１１２とに基づき、電流信号Ａ２０１０の位相検出点と、正弦波信号Ａ２００１の位相検出点と、を比較して、電流信号Ａ２０１０及び正弦波信号Ａ２００１の位相差を検出する。そして、位相比較部２２３０は、この位相差を示す位相差信号Ｐ１を正弦波生成部２２４０に出力する。正弦波生成部２２４０は、正弦波信号Ａ２００１を生成すると共に、入力された位相差信号Ｐ２００１に応じて、電流信号Ａ２０１０及び正弦波信号Ａ２００１の位相差を減らすように正弦波信号Ａ２００１の周波数を調整して出力する。
【００８１】
波形発生部２１００は、このような位相差の検出及び正弦波信号Ａ２００１の周波数調整を繰り返し行うことで、電流信号Ａ２０１０及び正弦波信号Ａ２００１の位相差がなくなるように動作する。従って、この位相差を正確に検出する必要があり、本実施例では、前述のピーク信号生成部２２００を用いることにより、正確な位相差を検出するようにしている。
【００８２】
なお、波形発生部２１００は、本発明における電圧信号生成回路に相当し、ピーク信号生成部２２００は、本発明における特定位相位置検出回路に相当する。また、電圧比較部２２２４は、本発明における基準位置信号生成部に相当し、位相比較部２２３０は、本発明における位相比較部に相当し、正弦波生成部２２４０は本発明における電圧波形生成部に相当する。
【００８３】
図２４は、ピーク信号生成部２２００の詳細構成を示す説明図である。ピーク信号生成部２２００の構成は、第１実施例における励磁区間信号生成部５９０（図９）の構成とほぼ同じであり、異なる点は、動作値記憶部６０１と、第２の係数値記憶部６０２と、第２の乗算回路６０５と、切替部６１４とが省略されている点と、比較回路６１２の代わりに比較部６１６が設けられている点である。これらは以下のように動作する。
【００８４】
図２５は、ピーク信号生成部２２００の動作を示すタイミングチャートである。この例では、係数値ＳＴは、０．５に設定されている。なお、図２４において図９と同じ符号が付してあるものは、図９のものと同じ動作をするため、詳しい説明は省略する。
【００８５】
動補償部５９８は、第１実施例および第２実施例と同様に、第１カウンタ部５９４から供給されるカウンタ値Ｎに基づいて、期間予測値ＲＡを算出する。比較部６１６は、第２カウンタ部５９６のカウンタ値Ｍと、演算結果記憶部６０８に記憶された値（＝ＲＡ×ＳＴ）と、を比較し、これらが一致したタイミングでピーク信号Ｓ２１１１をハイレベルにし、所定期間経過後にローレベルにする。したがって、ピーク信号生成部２２００は、係数値ＳＴ＝０．５の場合では、比較信号Ｓ２１１０のハイレベル期間およびローレベル期間のほぼ中央位置にパルスを発生させることができる。
【００８６】
以上のように、カウンタ値Ｎから予測された期間予測値ＲＡに基づいてアナログ信号（比較信号Ｓ２１１０）のピーク位置を検出するので、ピーク位置の検出位置の誤差を少なくすることができる。
【００８７】
なお、動補償部５９８は、本発明における期間幅予測回路に相当し、第２カウンタ部５９６は、本発明における経過期間計測部に相当する。また、乗算回路６０４は、本発明における特定期間幅算出部に相当し、比較部６１６は、本発明における検出信号生成部に相当する。
【００８８】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８９】
Ｅ１．変形例１：
本発明は、各種の装置に適用可能である。例えば、本発明は、ファンモータ、時計（針駆動）、ドラム式洗濯機（単一回転）、ジェットコースタ、振動モータなどの種々の装置のモータに適用可能である。本発明をファンモータに適用した場合には、上述した種々の効果（低消費電力、低振動、低騒音、低回転ムラ、低発熱、高寿命）が特に顕著である。このようなファンモータは、例えば、デジタル表示装置や、車載機器、燃料電池式パソコン、燃料電池式デジタルカメラ、燃料電池式ビデオカメラ、燃料電池式携帯電話などの燃料電池使用機器、プロジェクタ等の各種装置のファンモータとして使用することができる。本発明のモータは、さらに、各種の家電機器や電子機器のモータとしても利用可能である。例えば、光記憶装置や、磁気記憶装置、ポリゴンミラー駆動装置等において、本発明によるモータをスピンドルモータとして使用することが可能である。また、本発明によるモータは、移動体やロボット用のモータとしても利用可能である。
【００９０】
図２６は、本発明の実施例によるモータを利用したプロジェクタを示す説明図である。このプロジェクタ３１００は、赤、緑、青の３色の色光を発光する３つの光源３１１０Ｒ、３１１０Ｇ、３１１０Ｂと、これらの３色の色光をそれぞれ変調する３つの液晶ライトバルブ３１４０Ｒ、３１４０Ｇ、３１４０Ｂと、変調された３色の色光を合成するクロスダイクロイックプリズム３１５０と、合成された３色の色光をスクリーンＳＣに投写する投写レンズ系３１６０と、プロジェクタ内部を冷却するための冷却ファン３１７０と、プロジェクタ３１００の全体を制御する制御部３１８０と、を備えている。冷却ファン３１７０を駆動するモータとしては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。
【００９１】
図２７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例によるモータを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。図２７（Ａ）は携帯電話３２００の外観を示しており、図２７（Ｂ）は、内部構成の例を示している。携帯電話３２００は、携帯電話３２００の動作を制御するＭＰＵ３２１０と、ファン３２２０と、燃料電池３２３０とを備えている。燃料電池３２３０は、ＭＰＵ３２１０やファン３２２０に電源を供給する。ファン３２２０は、燃料電池３２３０への空気供給のために携帯電話３２００の外から内部へ送風するため、或いは、燃料電池３２３０で生成される水分を携帯電話３２００の内部から外に排出するためのものである。なお、ファン３２２０を図２７（Ｃ）のようにＭＰＵ３２１０の上に配置して、ＭＰＵ３２１０を冷却するようにしてもよい。ファン３２２０を駆動するモータとしては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。
【００９２】
図２８は、本発明の実施例によるモータ／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車３３００は、前輪にモータ３３１０が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路３３２０と充電池３３３０とが設けられている。モータ３３１０は、充電池３３３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモータ３３１０で回生された電力が充電池３３３０に充電される。制御回路３３２０は、モータの駆動と回生とを制御する回路である。このモータ３３１０としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することが可能である。
【００９３】
図２９は、本発明の実施例によるモータを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット３４００は、第１と第２のアーム３４１０，３４２０と、モータ３４３０とを有している。このモータ３４３０は、被駆動部材としての第２のアーム３４２０を水平回転させる際に使用される。このモータ３４３０としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することが可能である。
【００９４】
図３０は、本発明の実施例によるモータを利用した鉄道車両を示す説明図である。この鉄道車両３５００は、モータ３５１０と、車輪３５２０とを有している。このモータ３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、モータ３５１０は、鉄道車両３５００の制動時には発電機として利用され、電力が回生される。このモータ３５１０としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。
【００９５】
Ｅ２．変形例２：
上記実施例では、期間幅の１次と２次の微小変化量を利用して期間予測値ＲＡを算出していたが、以下の式（５）で示すｎ次の微小変化量を利用して期間予測値ＲＡを算出することも可能である。
【数１】
2009229322.tif 000003
さらに、修正オイラー法や、ルンゲクッタ法等の種々の数値解析手法を利用して期間予測値ＲＡを算出することも可能である。
【００９６】
Ｅ３．変形例３：
上記実施例では、矩形信号（電圧比較器信号ＳＣ、比較信号Ｓ２１１０）がハイレベルを示す期間の時間的長さを第１カウンタ部５９４で計測していたが、この代わりに、矩形信号がローレベルを示す期間の時間的長さを計測して、期間予測値ＲＡを算出してもよい。さらに、矩形信号がハイレベルを示す期間と、ローレベルを示す期間の両方の時間的長さを計測して、期間予測値ＲＡを算出することとしてもよい。
【００９７】
Ｅ４．変形例４：
上記実施例では、アナログ波形を出力する磁気センサ４０を用いていたが、この代わりに、デジタル波形を出力するホールＩＣを用いて、ホールＩＣから出力されるデジタル信号を励磁区間信号生成部５９０に供給することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の一実施例としての単相ブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。
【図２】磁石列とコイル列の位置関係及び磁気センサ出力とコイルの逆起電力波形との関係を示す説明図である。
【図３】本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。
【図４】駆動信号生成部の内部構成と動作を示す説明図である。
【図５】センサ出力の波形とＰＷＭ部で生成される駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。
【図６】ＰＷＭ部の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図７】モータ正転時のＰＷＭ部の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】モータ逆転時のＰＷＭ部の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】励磁区間信号生成部の構成を示すブロック図である。
【図１０】励磁区間信号生成部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】進角制御を行なった場合の励磁区間信号生成部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】遅角制御を行なった場合の励磁区間信号生成部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】動補償部の内部構成を示すブロック図である。
【図１４】期間幅が正弦波状に変化した場合における動補償部の内部の演算結果を示す表である。
【図１５】期間幅の実測値Ｎと期間予測値ＲＡとを比較して示すグラフである。
【図１６】第２実施例における動補償部の内部構成を示す説明図である。
【図１７】期間幅が正弦波状に変化した場合における動補償部の内部の演算結果を示す表である。
【図１８】期間幅の実測値Ｎと期間予測値ＲＡとを比較して示すグラフである。
【図１９】第３実施例における励磁区間信号生成部の内部構成を示すブロック図である。
【図２０】励磁区間信号生成部の動作を示すタイミングチャートである。
【図２１】本発明の一実施例としての液晶プロジェクタの概略構成を示す説明図である。
【図２２】放電ランプ制御部の概要構成を示す説明図である。
【図２３】波形発生部の構成を示す説明図である。
【図２４】ピーク信号生成部の詳細構成を示す説明図である。
【図２５】ピーク信号生成部の動作を示すタイミングチャートである。
【図２６】本発明の実施例によるモータを利用したプロジェクタを示す説明図である。
【図２７】本発明の実施例によるモータを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。
【図２８】本発明の実施例によるモータ／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図２９】本発明の実施例によるモータを利用したロボットの一例を示す説明図である。
【図３０】本発明の実施例によるモータを利用した鉄道車両を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０…ステータ部
１１〜１４…電磁コイル
２０…磁気ヨーク
３０…ロータ部
３１〜３４…永久磁石
３１…磁石
３６…磁気ヨーク
４０…磁気センサ
１００…モータ本体
１０２…ケーシング
１１２…回転軸
１１４…軸受け部
１２０…回路基板
１３０…蓄電部
２００…駆動制御回路
２２０…ＣＰＵ
２４０…駆動信号生成部
２５０…ドライバ回路
５１０…ＰＬＬ回路
５１０…基本クロック生成回路
５２０…分周器
５３０…ＰＷＭ部
５３１…カウンタ
５３３…ＥＸＯＲ回路
５３５…ＰＷＭ信号生成部
５３７…マスク回路
５４０…正逆方向指示値レジスタ
５５０…乗算器
５６０…符号化部
５７０…ＡＤ変換部
５８０…電圧指令値レジスタ
５８５…電圧比較器
５９０…励磁区間信号生成部
５９０ｃ…励磁区間信号生成部
５９２…制御部
５９４…第１カウンタ部
５９６…第２カウンタ部
５９８…動補償部
５９８ｂ…動補償部
６００…第１の係数値記憶部
６０１…動作値記憶部
６０２…第２の係数値記憶部
６０４…第１の乗算回路
６０５…第２の乗算回路
６０８…第１の演算結果記憶部
６１０…第２の演算結果記憶部
６１２…比較回路
６１４…切替部
６１６…比較部
７０２…第１記憶部
７０４…第２記憶部
７０５…第３記憶部
７０６…制御信号発生部
７０８…比較部
７１０…演算部
７１２…演算部
７１４…演算部
７１６…演算部
２０００…液晶プロジェクタ
２０１０…放電ランプ
２０２０…放電ランプ制御部
２０３０…ＣＰＵ
２０４０…液晶パネル
２０５０…投写光学系
２０６０…入力部
２０７０…画像処理部
２０８０…液晶パネル駆動部
２１００…波形発生部
２１３０…共振駆動部
２１４０…電流センサ
２１５０…共振部
２２００…ピーク信号生成部
２２１２…しきい値記憶部
２２１４…電流比較部
２２２２…しきい値記憶部
２２２４…電圧比較部
２２３０…位相比較部
２２４０…正弦波生成部
３１００…プロジェクタ
３１１０Ｒ…光源
３１４０Ｒ…液晶ライトバルブ
３１５０…クロスダイクロイックプリズム
３１６０…投写レンズ系
３１７０…冷却ファン
３１８０…制御部
３２００…携帯電話
３２２０…ファン
３２３０…燃料電池
３３００…自転車
３３１０…モータ
３３２０…制御回路
３３３０…充電池
３４００…ロボット
３４１０…第１のアーム
３４２０…第２のアーム
３４３０…モータ
３５００…鉄道車両
３５１０…モータ
３５２０…車輪
【図１】
2009229322.tif 000004
【図２】
2009229322.tif 000005
【図３】
2009229322.tif 000006
【図４】
2009229322.tif 000007
【図５】
2009229322.tif 000008
【図６】
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【図７】
2009229322.tif 000010
【図８】
2009229322.tif 000011
【図９】
2009229322.tif 000012
【図１０】
2009229322.tif 000013
【図１１】
2009229322.tif 000014
【図１２】
2009229322.tif 000015
【図１３】
2009229322.tif 000016
【図１４】
2009229322.tif 000017
【図１５】
2009229322.tif 000018
【図１６】
2009229322.tif 000019
【図１７】
2009229322.tif 000020
【図１８】
2009229322.tif 000021
【図１９】
2009229322.tif 000022
【図２０】
2009229322.tif 000023
【図２１】
2009229322.tif 000024
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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