(57)【要約】【課題】より一層の低騒音化を図ることができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】制御装置１０は、駆動回路１１（スイッチング素子Ｔｒ）のＰＷＭ制御の際のデューティの変更に基づいて、モータＭの無負荷回転状態での回転角毎のトルク変動を相殺する補償トルクを生じさせる補償電圧を直流電圧に加重して駆動電圧Ｖを生成し、この駆動電圧Ｖの印加に基づいて直流モータＭを回転駆動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電圧の印加に基づいてブラシ付き直流モータを回転駆動させるモータ制御装置であって、
前記モータの無負荷回転状態での回転角毎のトルク変動を相殺する補償トルクを生じさせる補償電圧を直流電圧に加重して前記駆動電圧を生成する電圧生成手段を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記電圧生成手段は、スイッチング素子を有してなり、該スイッチング素子のＰＷＭ制御又は該スイッチング素子のオン抵抗の制御に基づいて、前記補償電圧を加重した前記駆動電圧を生成することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のモータ制御装置において、
前記電圧生成手段は、電機子コイルのブラシ短絡時に発生するブレーキトルク、マグネットの磁束量変化、及びマグネットと電機子コアとの間で発生するコギングトルクのうち少なくとも１つによるトルク変動を相殺するための前記補償電圧を加重した前記駆動電圧を生成することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、
車両の開閉体を開閉作動させるブラシ付き直流モータを制御対象とするものであることを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流モータの作動音を低減させるのに好適なモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータは作動音を伴って回転駆動するが、従来よりそのモータ作動音を低減し低騒音化することが一般に要求されている。その際、モータ構成部品の素材や形状（各部品の共振周波数）、磁極数等のモータの構成といった様々な要素から低騒音化に好適な組み合わせを探る手法があるが、このような機械的要素のみの対応は困難であり煩わしい。
【０００３】
これに対し、例えば特許文献１では、モータの回転数（回転速度）を一定とする等、モータに供給する直流電圧を調整する制御的（電気的）な対応で低騒音化を図る技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、モータの１回転中における細かなトルク変動が振動の要因の一つでもあり、上記の特許文献１では、細かなトルク変動への具体的な対応はなく、そのトルク変動に起因する振動を十分に低減するまでには至っていないと見受けられる。従って、低騒音化を図る上でまだまだ改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、より一層の低騒音化を図ることができるモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、駆動電圧の印加に基づいてブラシ付き直流モータを回転駆動させるモータ制御装置であって、前記モータの無負荷回転状態での回転角毎のトルク変動を相殺する補償トルクを生じさせる補償電圧を直流電圧に加重して前記駆動電圧を生成する電圧生成手段を備えたことをその要旨とする。
【０００７】
この発明では、電圧生成手段は、ブラシ付き直流モータを制御対象とし、そのモータの無負荷回転状態での回転角毎のトルク変動を相殺する補償トルクを生じさせる補償電圧を直流電圧に加重して駆動電圧を生成し、この駆動電圧の印加に基づいて直流モータを回転駆動させる。つまり、モータの１回転における細かなトルク変動に対応する補償電圧を含んだ駆動電圧の印加に基づいてモータのトルクがより一層安定化して低振動となり、一層の低騒音化が図られる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記電圧生成手段は、スイッチング素子を有してなり、該スイッチング素子のＰＷＭ制御又は該スイッチング素子のオン抵抗の制御に基づいて、前記補償電圧を加重した前記駆動電圧を生成することをその要旨とする。
【０００９】
この発明では、電圧生成手段は、スイッチング素子のＰＷＭ制御又はスイッチング素子のオン抵抗の制御に基づいて、補償電圧を加重した駆動電圧を生成する。これにより、ＰＷＭ制御のデューティやキャリア周波数を変更したり、スイッチング素子のオン抵抗を変化させるだけで、トルク変動に伴って電圧値の変動する補償電圧を含む駆動電圧の生成が容易に可能となる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のモータ制御装置において、前記電圧生成手段は、電機子コイルのブラシ短絡時に発生するブレーキトルク、マグネットの磁束量変化、及びマグネットと電機子コアとの間で発生するコギングトルクのうち少なくとも１つによるトルク変動を相殺するための前記補償電圧を加重した前記駆動電圧を生成することをその要旨とする。
【００１１】
この発明では、電圧生成手段は、その電機子コイルのブラシ短絡時に発生するブレーキトルク、マグネットの磁束量変化、及びマグネットと電機子コアとの間で発生するコギングトルクのうち少なくとも１つによるトルク変動を相殺するための補償電圧を加重した駆動電圧を生成する。ブラシ付き直流モータでは、トルク変動に大きく関与する要素が多いため、これらの各要素に起因したトルク変動を相殺する駆動電圧を生成することで、確実な低振動、低騒音化に繋がる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、車両の開閉体を開閉作動させるブラシ付き直流モータを制御対象とするものであることをその要旨とする。
【００１３】
この発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置にて車両の開閉体を開閉作動させるブラシ付き直流モータが制御されることから、開閉体の作動のより一層の低騒音化に寄与できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、より一層の低騒音化を図ることができるモータ制御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】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のモータ制御装置１０である。モータ制御装置１０は、車両のパワーウインド装置の駆動用の直流モータＭを制御対象としている。モータ制御装置１０は、モータＭを回転駆動させる駆動回路１１と、その駆動回路１１を制御するウインドＥＣＵ１２とを備えてなる。ウインドＥＣＵ１２は、開閉スイッチ１３からの開閉操作信号の入力に基づいて駆動回路１１を通じてモータＭを正転又は逆転駆動させ、ウインドガラスＷＧを開閉作動させる。また、ウインドＥＣＵ１２は、回転センサ１４からの回転検出信号の入力に基づいてモータＭの回転方向や回転速度を検出し、モータＭの制御に反映している。
【００１６】
本実施形態の駆動回路１１は、複数個のスイッチング素子ＴｒでＨブリッジ回路が構成され、スイッチング素子Ｔｒは、正転駆動用と逆転駆動用の組毎にウインドＥＣＵ１２の制御に基づいてオンオフされる。駆動回路１１は、各スイッチング素子Ｔｒのオンオフ動作に基づいて、バッテリ１５の供給に基づく直流電圧からモータＭを回転駆動させるための駆動電圧Ｖを生成し、該モータＭに印加する。ウインドＥＣＵ１２は、駆動回路１１の各スイッチング素子Ｔｒに対してＰＷＭ制御を行っている。
【００１７】
ここで、本実施形態の直流モータＭは、電機子コア（ティース）に電機子コイルが巻回されコイル端末線が整流子に接続されてなる回転電機子を、固定子側のマグネットに対して回転可能に配置し、整流子に摺接する給電ブラシＢから電機子コイルへの給電に基づいて回転電機子が回転駆動される構成となっている。このような構成の直流モータＭにおいて、例えば無負荷回転状態において一定電圧の駆動電圧を印加した場合、給電ブラシＢによる電機子コイルのブラシ短絡時（整流時）に発生するブレーキトルク、マグネットの磁束量変化、及びマグネットと電機子コアとの間で発生するコギングトルク等により１回転中においてトルク変動が発生する。尚、図２において、そのトルク変動を補償前回転トルク変動として破線にて示されており、その中に含まれるコギングトルクは単独で破線にて示されている。同図２では、４５°範囲のトルク変動を示しており、本実施形態のモータＭでは、４５°毎に同様のトルク変動が周期的に現れる。
【００１８】
このようなモータＭに対し、上記した無負荷回転状態におけるトルク変動（図２中、補償前回転トルク変動）を相殺する補償トルクが生じるような補償電圧を、バッテリ１５の供給に基づく直流電圧に加重した駆動電圧Ｖが予めシミュレーション等により回転角に対応付けて設定されている。そして、ウインドＥＣＵ１２は、駆動回路１１（スイッチング素子Ｔｒ）のＰＷＭ制御のデューティを変更し、予め回転角に対応付けて設定される補償駆動電圧Ｖを生成し、該駆動電圧ＶをモータＭに印加する。このような駆動電圧Ｖが印加されたモータＭは、図２中、補償後回転トルク変動に示されるように、そのトルクが略一直線状に安定化して低振動となり、ウインドガラスＷＧの開閉作動の低騒音化が確実に図られる。
【００１９】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、無負荷回転状態での回転角毎のトルク変動を相殺する補償トルクを生じさせる補償電圧を直流電圧に加重して駆動電圧Ｖが生成され、この駆動電圧Ｖの印加に基づいて直流モータＭが回転駆動される。つまり、モータＭの１回転における細かなトルク変動に対応する補償電圧を含んだ駆動電圧Ｖの印加に基づいてモータＭのトルクが図２に示すようにより一層安定化して低振動となり、一層の低騒音化を図ることができる。従って、本実施形態では、ウインドガラスＷＧの開閉作動の低騒音化が確実に図られる。
【００２０】
（２）本実施形態では、駆動回路１１（スイッチング素子Ｔｒ）のＰＷＭ制御の際のデューティの変更に基づいて、補償電圧を加重した駆動電圧Ｖが生成される。これにより、ＰＷＭ制御のデューティを変更するだけで、トルク変動に伴って電圧値の変動する補償電圧を含んだ駆動電圧Ｖを容易に生成することができる。
【００２１】
（３）本実施形態では、給電ブラシＢによる電機子コイルのブラシ短絡時に発生するブレーキトルク、マグネットの磁束量変化、及びマグネットと電機子コアとの間で発生するコギングトルクの３要素を含むトルク変動を相殺するための補償電圧を加重した駆動電圧Ｖが生成される。そのため、本実施形態では、これら各要素を全て含んだトルク変動を相殺する駆動電圧Ｖが生成されることで、確実な低振動、低騒音化が可能な構成となっている。
【００２２】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ＰＷＭ制御のデューティを変更させて駆動電圧Ｖを生成したが、ＰＷＭ制御のキャリア周波数を変更させて駆動電圧Ｖを生成してもよい。また、スイッチング素子Ｔｒのオン抵抗を変化させても駆動電圧Ｖを容易に生成することができる。また、トルク変動に伴って電圧値の変動する駆動電圧Ｖをスイッチング素子Ｔｒを用いない構成で生成する手段を備えていてもよい。
【００２３】
・上記実施形態では特に言及していないが、ＰＷＭ制御を用いてウインドガラスＷＧの開閉位置に応じて速度変更を行わせる制御を行ってもよい。
・上記実施形態では、電機子コイルのブラシ短絡時に発生するブレーキトルク、マグネットの磁束量変化、及びマグネットと電機子コアとの間で発生するコギングトルクを含むトルク変動を相殺するための駆動電圧Ｖを生成したが、これらのうち少なくとも１つによるトルク変動を相殺するための駆動電圧Ｖを生成してもよい。
【００２４】
・上記実施形態では特に言及していないが、回転センサ１４はホール素子とセンサマグネットを用いてモータＭの回転角を検出する構成のものや、モータＭへの供給電流の検出に基づいて回転角を検出するものであってもよい。
【００２５】
・上記実施形態では特に言及していないが、モータＭのトルク変動の態様は仕様（構成）毎の差が大きいため、仕様（構成）毎に補償電圧を含む駆動電圧Ｖを設定してもよい。また、モータの個体差でもトルク変動の態様が若干異なるため、個体差に対してこの駆動電圧Ｖの設定を行うようにしてもよい。
【００２６】
・上記実施形態では、ウインドガラスＷＧを開閉作動させるモータＭを制御対象としたが、車両の開閉体としてスライドルーフやスライドドア、バックドア等を開閉作動させるモータをその制御対象としてもよい。また、その他の装置のモータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態におけるモータ制御装置の電気ブロック図である。
【図２】モータのトルク及び印加する駆動電圧を示す波形図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０…モータ制御装置、１１…電圧生成手段を構成する駆動回路、１２…電圧生成手段を構成するウインドＥＣＵ、Ｍ…直流モータ、Ｂ…給電ブラシ（ブラシ）、Ｔｒ…スイッチング素子、Ｖ…駆動電圧、ＷＧ…開閉体としてのウインドガラス。
【図１】
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【図２】
2009171830.tif 000004