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技術 モータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラム

出願人 ミネベアミツミ株式会社
発明者 小松孝彦
出願日 2012年9月28日 (8年4ヶ月経過) 出願番号 2012-216539
公開日 2014年4月21日 (6年10ヶ月経過) 公開番号 2014-072964
状態 特許登録済
技術分野 交流電動機の制御一般 無整流子電動機の制御
主要キーワード 位置設定信号 論理出力回路 位置設定回路 推移情報 信号要素 ホール信号 計数対象 出力相
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

モータ駆動時の振動騒音を低く抑えることができ、モータ脱調を防止できるモータ制御装置を提供する。

解決手段

モータ制御装置10は、モータ50の位置情報について除算を行う除算部12と、除算部12から出力される除算結果信号S4に応じて電気角に対応する信号を出力する電気角情報生成部13と、駆動制御信号S6を生成する駆動制御部14と、位置設定部15と、駆動制御信号S6を切り替え駆動信号S7を出力する出力相切替部16とを有している。位置設定部15は、モータ50の回転位置に対応する変化タイミング信号S3に応じて、モータ50の回転位置に関する位置設定をやり直す。出力相切替部16は、やり直された位置設定に基づいて、駆動信号S7を出力する。制御部40は、駆動信号S7に基づく出力相で、モータ50を駆動する。

概要

背景

モータの駆動時に発生する振動騒音を低くすることが求められている。例えば下記特許文献1には、空気調和機圧縮機などに用いられる、電動機の回転子が1回転する間の負荷トルクの変動が大きい電動機において、トルク指令量配管温度外気温度に応じて目標回転数を変更することが記載されている。この電動機は、このような制御を行うことで、低速領域での運転を避け、モータの振動と騒音を防止し、脱調を防止するものである。

下記特許文献2には、駆動パルスカウント数とモータの実際の回転のカウント数とを比較して、モータにより駆動されるアクチュエータ押圧力を制御するものが記載されている。このような制御方法は、ステッピングモータを一度も脱調・復帰をさせることなく、脱調による作動不良が発生させないようにすることをねらうものである。

その他、下記特許文献3〜5にも、モータの回転の変動を抑制させる構成や脱調を防止する構成が開示されている。

概要

モータ駆動時の振動や騒音を低く抑えることができ、モータの脱調を防止できるモータ制御装置を提供する。モータ制御装置10は、モータ50の位置情報について除算を行う除算部12と、除算部12から出力される除算結果信号S4に応じて電気角に対応する信号を出力する電気角情報生成部13と、駆動制御信号S6を生成する駆動制御部14と、位置設定部15と、駆動制御信号S6を切り替え駆動信号S7を出力する出力相切替部16とを有している。位置設定部15は、モータ50の回転位置に対応する変化タイミング信号S3に応じて、モータ50の回転位置に関する位置設定をやり直す。出力相切替部16は、やり直された位置設定に基づいて、駆動信号S7を出力する。制御部40は、駆動信号S7に基づく出力相で、モータ50を駆動する。

目的

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、より確実に、モータ駆動時の振動や騒音を低く抑えることができ、モータの脱調を防止できるモータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

モータで検出された前記モータの回転位置に応じて、前記モータに駆動電力を供給する駆動部の制御動作を行うモータ制御装置であって、前記モータの回転位置の変化に応じて、前記モータの回転位置に関する位置設定をやり直す位置設定部と、前記位置設定部によりやり直された位置設定に基づいて、前記駆動部を制御するための駆動信号を出力する出力部とを備える、モータ制御装置。

請求項2

前記位置設定部は、前記モータの回転位置に対応する情報に基づいて、前記モータの回転位置の変化タイミングを検出する変化タイミング検出回路と、少なくとも前記変化タイミング検出回路により検出された前記変化タイミングに基づいて、前記位置設定をやり直す位置設定回路とを備える、請求項1に記載のモータ制御装置。

請求項3

前記変化タイミング検出回路には、少なくとも、前記モータの回転位置を示す位置情報に基づいて生成された変化タイミング信号が入力され、前記変化タイミング検出回路は、前記変化タイミング信号を検出することで、前記変化タイミングの検出を行う、請求項2に記載のモータ制御装置。

請求項4

前記位置設定回路は、前記変化タイミング検出回路により前記変化タイミングが検出されたとき、前記モータの回転位置を検出し、以後の前記モータの回転位置を、前記モータの回転位置の検出結果に対応する予め設定された位置として設定し直すことで、前記位置設定をやり直す、請求項2又は3に記載のモータ制御装置。

請求項5

前記位置設定回路は、さらに、前記モータの回転に伴って順次推移する電気角に対応する電気角信号が入力されたとき、前記モータの回転位置を検出し、以後の前記モータの回転位置を、前記モータの回転位置の検出結果に対応する予め設定された位置として設定し直すことで、前記位置設定をやり直す、請求項4に記載のモータ制御装置。

請求項6

前記モータ制御装置は、その全部又は一部が集積回路装置としてパッケージ化されている、請求項1から5のいずれかに記載のモータ制御装置。

請求項7

モータで検出された前記モータの回転位置に応じて、前記モータに駆動電力を供給する駆動部の制御動作を行うモータ制御装置の制御方法であって、前記モータの回転位置の変化に応じて、前記モータの回転位置に関する位置設定をやり直す位置設定ステップと、前記位置設定ステップによりやり直された位置設定に基づいて、前記駆動部を制御するための駆動信号を出力する出力ステップとを備える、モータ制御装置の制御方法。

請求項8

モータで検出された前記モータの回転位置に応じて、前記モータに駆動電力を供給する駆動部の制御動作を行うモータ制御装置の制御プログラムであって、前記モータの回転位置の変化に応じて、前記モータの回転位置に関する位置設定をやり直す位置設定ステップと、前記位置設定ステップによりやり直された位置設定に基づいて、前記駆動部を制御するための駆動信号を出力する出力ステップとをコンピュータに実行させる、モータ制御装置の制御プログラム。

技術分野

0001

この発明は、モータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムに関し、特に、モータ駆動電力を供給する駆動部をモータから得られる位置情報に基づいて制御するモータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムに関する。

背景技術

0002

モータの駆動時に発生する振動騒音を低くすることが求められている。例えば下記特許文献1には、空気調和機圧縮機などに用いられる、電動機の回転子が1回転する間の負荷トルクの変動が大きい電動機において、トルク指令量配管温度外気温度に応じて目標回転数を変更することが記載されている。この電動機は、このような制御を行うことで、低速領域での運転を避け、モータの振動と騒音を防止し、脱調を防止するものである。

0003

下記特許文献2には、駆動パルスカウント数とモータの実際の回転のカウント数とを比較して、モータにより駆動されるアクチュエータ押圧力を制御するものが記載されている。このような制御方法は、ステッピングモータを一度も脱調・復帰をさせることなく、脱調による作動不良が発生させないようにすることをねらうものである。

0004

その他、下記特許文献3〜5にも、モータの回転の変動を抑制させる構成や脱調を防止する構成が開示されている。

先行技術

0005

特開2011−188628号公報
特開2006−280065号公報
特開2003−284391号公報
特開2003−070282号公報
特開2002−010689号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上記のような従来のモータ制御装置の構成の具体例について、以下に説明する。

0007

図6は、従来のモータ制御装置の構成例を示す図である。

0008

図6に示されるように、従来のモータ制御装置810は、モータ50を駆動するモータ駆動装置801に用いられるものである。モータ駆動装置801において、駆動部40は、電源部30から供給される電力に基づいて、モータ50に駆動電力を供給する。モータ制御装置810は、基準クロック信号S1及びモータ50の位置情報信号S2に基づいて、駆動部40に駆動信号S87を出力する。

0009

モータ制御装置810は、例えば、変化タイミング生成部81と、除算部82と、電気角情報生成部83と、駆動制御部84と、出力相切替部86とを備えている。変化タイミング生成部81は、位置情報信号S2に基づいて変化タイミング信号を生成する。除算部82は、変化タイミング信号の周期を除算し、除算結果信号S4を出力する。電気角情報生成部83は、変化タイミング信号、除算結果信号S4、及び基準クロック信号S1に基づいて、電気角信号S5を出力する。駆動制御部84は、電気角信号S5及び基準クロック信号S1に基づいて、駆動制御信号S6を生成し、出力する。出力相切替部86は、駆動制御信号S6を適当なタイミングで切り替えて、駆動信号S87を出力する。これにより、出力相切替部86は、駆動部40が駆動するモータ50の出力相を切り替える。

0010

ところで、上記のようなモータ駆動装置801において、モータ50の回転速度の変化によって、モータ50の回転位置の変化タイミングが早くなることがある。このとき、従来の構成では、モータ50の周期情報に基づいて順次制御で出力相の切替えが行われるので、駆動部40についての制御論理が不適正である状態が継続する場合がある。

0011

図7は、従来のモータ駆動装置における各信号要素の関係の一例を示すタイミングチャートである。

0012

図7において、上段から、変化タイミング信号、モータ50の位置に関する状態、除算結果信号S4、電気角信号S5、及び駆動制御部84の電気角計数値が順に並べられている。図7に示されるように、従来のモータ駆動装置では、例えば、モータ50の回転速度の変化によってモータ50の変化タイミングが−Tだけ早く入力されたときに、電気角信号S5が入力された場合と同様に、モータ50の位置に関する状態更新が行われる。これにより、出力相切替部86の状態が、モータ速度変化前の状態から次の状態に切り替わる。すなわち、位置情報信号S2の変化タイミングがモータ回転速度の変化により変わった場合、変化タイミング検出部81よりも後段の電気角情報生成部83は、除算部82からの新しい出力に更新される。そうすると、モータの回転位置が変化したのにかかわらず、電気角信号S5の計数満了するまではそれまでの回転位置に基づいて制御が行われ、位置ずれの状態のままモータ50が回転を継続することになる。そのとき、電気角計数値の出力信号連続性が失われ、モータ制御装置810の出力信号に乱れが生じる。これにより振動、騒音が生じる可能性がある。また、モータ50の回転速度の変化が大きい場合には、脱調が発生する可能性がある。

0013

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、より確実に、モータ駆動時の振動や騒音を低く抑えることができ、モータの脱調を防止できるモータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0014

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、モータで検出されたモータの回転位置に応じて、モータに駆動電力を供給する駆動部の制御動作を行うモータ制御装置は、モータの回転位置の変化に応じて、モータの回転位置に関する位置設定をやり直す位置設定部と、位置設定部によりやり直された位置設定に基づいて、駆動部を制御するための駆動信号を出力する出力部とを備える。

0015

好ましくは、位置設定部は、モータの回転位置に対応する情報に基づいて、モータの回転位置の変化タイミングを検出する変化タイミング検出回路と、少なくとも変化タイミング検出回路により検出された変化タイミングに基づいて、位置設定をやり直す位置設定回路とを備える。

0016

好ましくは、変化タイミング検出回路には、少なくとも、モータの回転位置を示す位置情報に基づいて生成された変化タイミング信号が入力され、変化タイミング検出回路は、変化タイミング信号を検出することで、変化タイミングの検出を行う。

0017

好ましくは、位置設定回路は、変化タイミング検出回路により変化タイミングが検出されたとき、モータの回転位置を検出し、以後のモータの回転位置を、モータの回転位置の検出結果に対応する予め設定された位置として設定し直すことで、位置設定をやり直す。

0018

好ましくは、位置設定回路は、さらに、モータの回転に伴って順次推移する電気角に対応する電気角信号が入力されたとき、モータの回転位置を検出し、以後のモータの回転位置を、モータの回転位置の検出結果に対応する予め設定された位置として設定し直すことで、位置設定をやり直す。

0019

好ましくは、モータ制御装置は、その全部又は一部が集積回路装置としてパッケージ化されている。

0020

この発明の他の局面に従うと、モータで検出されたモータの回転位置に応じて、モータに駆動電力を供給する駆動部の制御動作を行うモータ制御装置の制御方法は、モータの回転位置の変化に応じて、モータの回転位置に関する位置設定をやり直す位置設定ステップと、位置設定ステップによりやり直された位置設定に基づいて、駆動部を制御するための駆動信号を出力する出力ステップとを備える。

0021

この発明のさらに他の局面に従うと、モータで検出されたモータの回転位置に応じて、モータに駆動電力を供給する駆動部の制御動作を行うモータ制御装置の制御プログラムは、モータの回転位置の変化に応じて、モータの回転位置に関する位置設定をやり直す位置設定ステップと、位置設定ステップによりやり直された位置設定に基づいて、駆動部を制御するための駆動信号を出力する出力ステップとをコンピュータに実行させる。

発明の効果

0022

これらの発明に従うと、モータの回転位置の変化に応じてモータの回転位置に関する位置設定がやり直され、その位置設定に基づいて、駆動部を制御するための駆動信号が出力される。したがって、モータ駆動時の振動や騒音を低く抑えることができ、モータの脱調を防止できるモータ制御装置、モータ制御装置の制御方法、及びモータ制御装置の制御プログラムを提供することができる。

図面の簡単な説明

0023

本発明の実施の形態の1つにおけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
モータ制御装置により制御される位置設定信号の制御論理について説明する図である。
本実施の形態における各信号要素の関係の一例を示すタイミングチャートである。
モータ制御装置によるモータの制御状態状態遷移図の一例である。
モータ制御装置によるモータの制御状態の一変型例に係る状態遷移図である。
従来のモータ制御装置の構成例を示す図である。
従来のモータ駆動装置における各信号要素の関係の一例を示すタイミングチャートである。

実施例

0024

以下、本発明の実施の形態の1つにおけるモータ制御装置について説明する。

0025

モータ制御装置は、モータを制御する。モータ制御装置は、例えば、モータ駆動装置に設けられて用いられる。モータ駆動装置は、電源から供給される電力に基づいて、駆動部からモータに駆動電力を供給し、モータを駆動させるものである。モータ駆動装置において、モータ制御装置によって駆動部が制御されることにより、モータの駆動が制御される。

0026

[実施の形態]

0027

図1は、本発明の実施の形態の1つにおけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。

0028

図1に示されるように、モータ駆動装置1は、モータ制御装置10と、電源部30と、駆動部40と、モータ50とを有している。電源部30は、外部の交流電源20からモータ駆動装置1に供給される電力を変換して出力するコンバータである。駆動部40は、例えば、インバータである。駆動部40は、電源部30から出力された電力を用いて、モータ50に駆動電力を供給する。モータ制御装置10は、駆動部40に駆動信号(駆動パルス)S7を出力する。駆動部40は、駆動信号S7に基づいて、モータ50に駆動電力を供給する。これにより、モータ制御装置10は、モータ50を制御し、モータ50を駆動させる。

0029

本実施の形態において、モータ50は、例えば3相のモータである。駆動部40は、一対のスイッチング素子を3組用いた3相インバータの構成を備えている(一般的なものであるため、ここでの詳細な説明は省略する。)。スイッチング素子は、例えば、電界効果トランジスタFET)である。駆動部40に用いられている6つのスイッチング素子を、便宜上、スイッチング素子Q1〜Q6ということがある。駆動信号S7は、これらのスイッチング素子Q1〜Q6のそれぞれを動作させる6つの信号(第1〜第6駆動信号)を含むものである。駆動部40は、例えば、駆動信号S7に応じた180度通電方式により、モータ50を駆動する。なお、駆動部40の構成やモータ50の種類、モータ50の通電方式はこれに限定されない。

0030

モータ制御装置10には、基準クロック信号S1と、モータ50から出力された、モータ50の回転位置に対応する位置情報信号S2とが入力される。モータ制御装置10は、これらの入力された信号に基づいて、モータ50の制御を行う。

0031

基準クロック信号S1は、例えば、駆動部40に供給する駆動信号S7の周波数より十分高い周波数のパルス信号である。基準クロック信号S1は、例えば、数MHz〜数10MHz程度に設定されている。基準クロック信号S1は、モータ制御装置10の制御の基準となる信号である。

0032

本実施の形態においては、モータ50は、モータ制御装置10に、モータ50で検出した位置情報として、ホール信号などの位置情報信号S2を出力する。モータ50のU、V、Wの各相からそれぞれ検出された、モータの回転位置を示す位置情報信号S2をデコードすることで、(図示しない)FG信号が生成される。

0033

モータ制御装置10には、変化タイミング生成部11と、除算部12と、電気角情報生成部13と、駆動制御部14とが設けられている。これらのモータ制御装置10の各部11〜14には、基準クロック信号S1が入力される。また、本実施の形態において、モータ制御装置10には、位置設定部15と、出力相切替部(出力部の一例)16とが設けられている。モータ制御装置10は、基準クロック信号S1に同期して動作し、後述のようにモータ50の制御を行う。

0034

変化タイミング生成部11には、位置情報信号S2が入力される。変化タイミング生成部11は、位置情報信号S2に基づいて、変化タイミング信号S3を生成し、出力する。変化タイミング信号S3は、例えば、位置情報信号S2から生成されるFG信号のレベルハイからロー、又はローからハイに変化したときに所定期間ハイを出力するパルス状の信号である。換言すると、変化タイミング生成部11は、位置情報信号S2に基づくFG信号の立ち上がりエッジ立ち下がりエッジとを検出して、変化タイミング信号S3を出力する。変化タイミング信号S3は、モータ50の回転位置の変化タイミングに対応する情報である。

0035

除算部12には、基準クロック信号S1のほか、変化タイミング生成部11から出力された変化タイミング信号S3が入力される。除算部12は、例えば、基準クロック信号S1に同期して、所定の除数(例えば、12など)によって、変化タイミング信号S3の周期(FG信号の周期の1/2の周期)又はFG信号の周期での除算を実行する。換言すると、除算部12は、位置情報信号S2について、除算を実行する。そして、除算結果に基づいて、除算結果信号S4を生成し、出力する。除算結果信号S4は、電気角の周期に対応する信号である。除算結果信号S4は、モータ制御装置10から駆動部40に出力される駆動信号S7の元となる信号である。

0036

電気角情報生成部13には、基準クロック信号S1及び除算部12から出力された除算結果信号S4が入力される。電気角情報生成部13は、例えば、計数回路と、シフトレジスタなどを用いて構成された論理出力回路などとを有している。電気角情報生成部13は、基準クロック信号S1に同期して、除算結果信号S4を計数し、電気角信号S5を出力する。基準クロック信号S1は、電気角情報生成部13において計数対象にはならず、電気角情報生成部13の構成要素の動作を基準クロックS1に同期させるための基準タイミングとして用いられる。電気角信号S5は、モータ50の電気角を更新するタイミングに対応する電気角変移タイミングパルスであり、駆動信号S7の元となる信号である。

0037

駆動制御部14には、基準クロック信号S1のほか、電気角情報生成部13から出力された電気角信号S5が入力される。なお、図1において、電気角信号S5は、駆動制御部14の他、位置設定部15に入力されているが(破線矢印)、入力されてもされなくてもよい。ここでは、入力されない場合について説明する。

0038

駆動制御部14は、例えば、デューティ比選択回路と、変調回路とを有している。デューティ比選択回路は、電気角信号S5に応じて、PWM変調変調率(すなわち、PWM変調のデューティ比)を選択し、確定する。デューティ比の選択は、例えば、予め設定されている、電気角の値と変調率との対応関係を示す情報に基づいて行われる。変調回路は、確定された変調率に基づいてPWM変調を行い、基準クロック信号S1に同期して、駆動制御信号S6を生成する。駆動制御信号S6は、例えば、PWM信号である。生成された駆動制御信号S6は、出力相切替部16に出力される。すなわち、駆動制御部14は、基準クロック信号S1に同期して、電気角信号S5に基づいて、駆動制御信号S6を出力する。

0039

なお、モータ50の駆動用波形は、例えば、正弦波であるが、これに限られない。例えば、モータ50の駆動波形は、台形波三角波であったり、非対称形の波形であったりしてもよい。

0040

出力相切替部16は、駆動制御信号S6に基づいて、駆動信号S7を出力する。すなわち、出力相切替部16は、モータ50で検出されたモータ50の回転位置に応じて、モータ50のうち駆動すべき相が駆動されるように、適切な出力相に対応する駆動信号S7を出力する。出力相切替部16から駆動部40に駆動信号S7が出力されることで、駆動部40は、スイッチング素子Q1〜Q6のうち駆動信号S7に対応するものをオン(H(ハイ))とし、モータ50に駆動電力を供給する。駆動信号S7が対応する出力相が出力相切替部16によって逐次適切に切り替えられることで、モータ50に供給される駆動電力の出力相が切り替えられ、モータ50が駆動される。

0041

ここで、本実施の形態において、出力相切替部16は、位置設定部15から位置設定信号S9が入力されると、位置設定信号S9に基づいて、駆動信号S7をリスタートさせる。すなわち、出力相切替部16は、位置設定信号S9に対応する位置に基づく駆動信号S7を出力する。出力相切替部16が、このようにモータ50の位置情報に対応する位置設定信号S9に基づいて駆動信号S7を出力することで、駆動部40のスイッチング素子Q1〜Q6の駆動がリスタートされる。

0042

[位置設定部15の説明]

0043

図1に示されるように、位置設定部15は、変化タイミング検出回路151と、位置設定回路152とを有している。変化タイミング検出回路151には、変化タイミング生成部11から出力された変化タイミング信号S3が入力される。変化タイミング検出回路151は、変化タイミング信号S3を検出して、位置設定指令信号S8を生成し、出力する。位置設定指令信号S8は、位置設定回路152に入力される。位置設定回路152は、位置設定指令信号S8が入力されると、位置設定信号S9を生成して出力相切替部16に出力する。

0044

位置設定部15は、変化タイミング信号S3に基づいて、モータ50の位置検出と、位置設定とをやり直す。すなわち、変化タイミング検出回路151により、変化タイミング信号S3を検出することで、モータ50の位置検出が行われる。そして、位置設定回路152により、変化タイミング検出回路151の位置検出結果すなわち位置設定指令信号S8に応じて、モータ50の位置設定が行われる。すなわち、駆動部40によるスイッチング素子Q1〜Q6の駆動の出力相がリスタートされる。

0045

図2は、モータ制御装置10により制御される位置設定信号S9の制御論理について説明する図である。

0046

モータ50のような3相モータでは、モータ50の回転に伴い検出される各相(U、V、W)のホール信号の組み合わせ、すなわちモータ50の位置に関する組み合わせは全部で6通り存在する。

0047

図2に示されるように、モータ50について、位置情報信号S2に基づいて、6通りの位置(回転位置)を定義することができる(位置1〜位置6)。モータ50の6通りの位置(位置1〜位置6)の各位置には、スイッチング素子Q1〜Q6のうちH(ハイ)となるものの組み合わせが互いに異なる6通りの出力相が、それぞれ対応する。位置設定部15は、6通りの出力相のうち、モータ50の位置に対応する出力相に基づく位置設定信号S9を出力する。モータ50の位置が変わると、出力相切替部16は、入力される駆動制御信号S6と位置設定信号S9に応じて、変化後の位置に対応する出力相に基づく駆動信号S7を出力する。駆動部40は、駆動信号S7に応じて、6通りの出力相を切り替えながら、モータ50を駆動する。

0048

[各信号要素の関係の一例の説明]

0049

図3は、本実施の形態における各信号要素の関係の一例を示すタイミングチャートである。

0050

図3において、上段から、モータ50のU,V,W各相の位置情報信号S2、FG信号、変化タイミング信号S3、モータ50の位置に関する状態、除算結果信号S4、電気角信号S5、及び駆動制御部14の電気角計数値が順に並べられている。

0051

図3に示されるように、本実施の形態において、変化タイミング生成部11は、U,V,W各相の位置情報信号S2からデコードされるFG信号の立ち上がり及び立ち下がりを検出する。変化タイミング生成部11は、検出した立ち上がり及び立ち下がりのタイミングで、変化タイミング信号S3を出力する。そのため、変化タイミング信号S3は、FG信号の半周期毎に出力される。換言すると、変化タイミング生成部11は、FG信号の半周期を計測し、その結果を保持する。なお、変化タイミング信号S3は、基準クロック信号S1と同期管理されていないものである。

0052

除算部12は、FG信号の半周期を所定の電気角分に相当する時間に分割(分周)する。例えば、FG信号の半周期を12分割(電気角で5度分に相当)する。そして、除算部12は、分割結果を、除算結果信号S4として出力する。除算部12は、例えば、カウンタ及びシフトレジスタなどを用いて、基準クロック信号S1に同期して、変化タイミング信号S3の周期の除算を実行する。例えば、変化タイミング信号S3が入力されてから、基準クロック信号S1の計数を開始し、計数値が所定の除数になるたびに、計数値をリセットする。例えば、図3に示される例では、変化タイミング信号S3の2つのパルス間(変化タイミング信号S3の1周期)は、N個の期間に分割されており、分割された期間に対応した数の除算結果信号S4が出力される。除算結果信号S4は、例えば正極性のパルス信号であるが、所定期間の経過に対応して論理反転する信号などであってもよい。

0053

なお、除算部12は、このような構成に限られるものではない。除算部12は、例えば、除算において剰余が発生した場合において、剰余分を補正した上で除算結果信号S4を出力するようなものであってもよい。また、分割数は、電気角の5度に相当する12分割に限られず、適宜設定できるものである。また、分割対象の期間は、FG信号の半周期に限定されない。位置情報信号S2やFG信号の立ち上がりや立ち下がりのタイミングを変化タイミング信号S3の替わりとして用いることによって、除算が行われるようにしてもよい。

0054

電気角情報生成部13は、このようにして出力された除算結果信号S4のパルスの数を、変化タイミング信号S3をトリガとして計数する。この計数結果は、所定の電気角の推移情報となる。すなわち、除算結果信号S4のパルスの数は、モータの回転に伴って順次推移する電気角に対応する情報となる。そして、電気角情報生成部13は、計数結果に対応した1以上の電気角信号S5を生成して、その電気角信号S5を基準クロック信号S1に同期させて順次出力する。すなわち、電気角情報生成部13は、変化タイミング信号S3をトリガとして、電気角情報を有する電気角信号S5を出力する。

0055

駆動制御部14は、例えば、電気角信号S5に応じて、電気角の計数を行う。そして、駆動制御部14は、その計数値に応じて、PWM変調の変調率を確定する。

0056

ここで、変化タイミング検出回路151において、変化タイミング信号S3が検出されると、位置設定回路152は、位置設定を行う。換言すると、本実施の形態において、変化タイミング信号S3が検出されるたびに、モータ50の位置検出と、位置設定のやり直しとが行われる。

0057

例えば、図3に示されるように、あるタイミングで変化タイミング信号S3が入力されたとき、モータ50の位置に関する状態を、状態Xであるとする。その後、電気角信号が出力され、電気角計数値が増えるたびに(電気角が5度進むたびに)、状態は自動的に更新される(状態X+1、状態X+2、…)。出力相切替部16は、状態に応じた出力相でモータ50が駆動されるように、駆動信号S7を出力する。次の変化タイミング信号S3が入力されると、位置設定部15から位置設定信号S9が出力される。そうすると、出力相切替部16において、その直前の状態すなわちそれまで制御を行っていた状態の次の状態Yに状態がリセットされる。状態がリセットされると、以後、リセットされた状態に応じた出力相で、モータ50が駆動される。

0058

ここで、モータ50の回転速度の変化によって、モータ50の変化タイミングが通常より早くなる場合がある。例えば、あるタイミングで変化タイミング信号S3の入力が時間−Tだけ早くなった場合にも(図3において破線矢印で示す)、本実施の形態においては、その変化タイミング信号S3が入力されたタイミングで位置設定がやり直される。例えば、図3に示されるように、状態Xから状態X+9までモータ50の制御が進んでいる状態で、モータ50が加速されるなどして、通常よりも早く変化タイミング信号S3が出力された場合を想定する。この場合、位置設定部15から位置設定信号S9が送られることで、それまでの状態X+9に対応する状態Yに、状態がリセットされる。すなわち、位置設定部15により位置設定がやり直され、出力相切替部16が駆動信号S7を出力する基準となるモータ50の位置が、状態X+9に対応する位置から、状態Yに対応する位置に設定される。これにより、出力相切替部16から、設定後の位置に対応する出力相に基づく駆動信号S7が出力され、変化タイミングが早くなった後でも、モータ50の状態に対応する出力相で、モータ50が駆動される。

0059

図4は、モータ制御装置10によるモータ50の制御状態の状態遷移図の一例である。

0060

図4に示されるように、モータ50が駆動されている状態において、電気角信号S5が発生するたび(すなわち、除算部12で計数を行うカウンタが1周するたび)に、位置が1ずつ送られる。すなわち、「位置1」から「位置2(S12)」に、「位置2」から「位置3(S13)」に、「位置3」から「位置4(S14)」に、「位置4」から「位置5(S15)」に、「位置5」から「位置6(S16)」に、「位置6」から「位置1(S11)」に、というように変更される。

0061

ここで、モータ50の始動時において、「初期化(S02)」が行われた後、最初の変化タイミング信号S3aが生成されると、位置設定部15により、モータ50の位置検出及び位置設定が行われる(S10)。検出された位置が例えば「位置1」であった場合は、次の位置として、「位置2(S12)」が設定される。最初の変化タイミング信号S3aに基づいて検出された位置が「位置2」であった場合には、次の位置が「位置3(S13)」に設定される。「位置1(S11)」、「位置4(S14)」、「位置5(S15)」、「位置6(S16)」に設定されるときも、同様である。このようにして、そのとき検出されたモータ50の「位置」に応じて、次の位置設定が行われる。

0062

また、変化タイミング信号S3aが生成された後でモータ50が駆動されている場合のすべての状態(S01)において、モータ50の回転動作に伴って変化タイミング信号S3bが生成された場合を想定する。この場合、位置設定部15は、その変化タイミング信号S3bを検出し、位置検出及び位置設定をやり直す(S10)。すなわち、変化タイミング信号S3bが検出された場合には、上述と同様に、そのときの「位置」が検出され、それに応じて、次の「位置」が設定される。

0063

このように、位置設定部15は、位置設定信号S9を出力することで、位置設定をやり直す。出力相切替部16は、位置設定信号S9に基づいて最適な制御論理の駆動信号S7を選択して出力する。換言すると、出力相切替部16は、やり直された位置設定に基づいて、駆動信号S7を出力する。これにより、モータ50が、位置設定信号S9に対応する出力相で駆動される。

0064

なお、すべての状態において(S01)、モータ50の駆動がリセットされると、制御状態が「初期化」され(S02)、その状態から再度同様に位置検出及び位置設定が行われる(S10)。

0065

[本実施の形態の効果についての説明]

0066

上述のように、従来のモータ駆動装置では、モータ50の回転速度の変化によってモータ50の位置情報の変化タイミングが−Tだけ早くなった場合でも、変化タイミング信号S3が入力されたタイミングでは、位置検出及び位置設定が行われない。そのため、変化タイミング信号S3が入力されたときには、電気角信号S5が入力された場合と同様に自立での状態更新が行われ、次の状態に移る。他方、出力相の切替えは、速度変化に伴うFG信号の周期変化が発生する前の周期情報に基づいた電気角信号S5の出力に基づいて、順次制御で行われる。換言すると、位置情報の変化タイミングが変化したのにかかわらず、電気角信号S5の計数が満了するまでは位置検出と位置の設定とが行われないため、位置ずれの状態のままモータ50が回転を継続することになる。したがって、従来では、モータ制御の精度に問題があり、速度変化が大きい場合は、追従性に問題が生じたり、モータ50が脱調したりする可能性がある。

0067

これに対して、本実施の形態においては、変化タイミング信号S3が入力されたとき、位置設定部15により、変化タイミング信号S3に基づいて、モータ50の位置検出と位置設定とがやり直される。すなわち、変化タイミングが変化する前の周期に基づく電気角情報生成部13の出力によらずに、位置検出が行われて、その結果に基づいて位置設定が行われる。これにより、変化タイミング信号S3が入力されたとき、電気角情報生成部13で行う電気角信号S5の計数がまだ終了していなくても、出力相切替部16により駆動信号S7が適切にリスタートされ、最適な出力相でモータ50が駆動される。出力相切替部16から出力された駆動信号S7に基づいて、駆動部40の駆動制御を迅速に、かつ、適切に切り替えることができるので、モータ駆動装置1を、低振動化及び低騒音化することができ、モータ50の脱調防止を図ることができる。

0068

[その他]

0069

上述の実施の形態において、モータ50が駆動中であるとき、電気角信号S5が出力されたタイミングでは状態の自動更新は行わず、その都度、位置検出と位置設定とを行うようにして、状態を特定させるようにしてもよい。

0070

図5は、モータ制御装置10によるモータ50の制御状態の一変型例に係る状態遷移図である。

0071

図5において、モータが駆動されているときに電気角信号S5が出力されたとき以外の動作は、上述の実施の形態の図4のそれと同様である。本変型例では、図1において破線矢印で示されるように、電気角信号S5は、駆動制御部14の他、位置設定部15にも入力されるものとする。

0072

図5に示されているように、本変型例において、位置設定部15は、モータ50の「位置」が「位置1〜6」のいずれかである場合に、電気角信号S5が入力されると、再度位置検出及び位置設定を行う。これにより、変化タイミング信号S3(変化タイミング信号S3a、変化タイミング信号S3b)が入力された場合と同様に、そのときのモータ50の位置に応じて、次の位置が設定され、出力相が最適化される。このような制御方法によっても、上述と同様に、モータ50の駆動時における振動や騒音の発生レベルを低くすることができる。

0073

モータ制御装置において、位置設定部以外の構成は、上述に限られるものではない。

0074

モータ制御装置は、そのすべての構成要素又は一部の構成要素が、1つ又は複数の集積回路装置としてパッケージ化されて構成されていてもよい。このような集積回路装置を用いることで、装置の小型化や低消費電力化を進めることができる。

0075

モータ駆動装置への電力の供給方法は、上述に限られない。例えば、モータ駆動装置には、直流電力が供給されてもよい。電源部の構成も、上述に限られず、供給される電力の種類、大きさや、駆動部の構成などに応じて、適切なものを用いるようにすればよい。

0076

モータの種類は限定されない。また、駆動部は、モータを駆動することができるものであれば、その構成は限定されない。

0077

上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアによって行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。

0078

上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをCD−ROMフレキシブルディスクハードディスク、ROM、RAM、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。上記のフローチャート文章で説明された処理は、そのプログラムに従ってCPUなどにより実行される。

0079

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

0080

1モータ駆動装置
10モータ制御装置
11変化タイミング生成部
12除算部
13電気角情報生成部
14駆動制御部
15位置設定部
16出力相切替部(出力部の一例)
20交流電源
30電源部
40 駆動部
50モータ
151 変化タイミング検出回路
152位置設定回路
S1基準クロック信号
S2位置情報信号
S3 変化タイミング信号
S3a 変化タイミング信号
S3b 変化タイミング信号
S4除算結果信号
S5電気角信号
S6駆動制御信号
S7駆動信号
S8 位置設定指令信号
S9 位置設定信号

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