JP2005341702A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低回転領域においても正確且つ安定したモータの制御を行うことができ，また，装置規模の縮小化を実現することが可能なブラシレス直流モータの制御装置を提供すること。
【解決手段】 予め定められた起動時相切換信号に基づいて切り換えられた直流モータの複数相の電気子巻線の各相に励磁電流を供給するモータの起動制御を，上記起動時相切換信号とは異なる駆動時相切換信号に基づいて切り換えられた上記電気子巻線の各相に励磁電流を供給する駆動制御に切り換えるよう構成されている。上記駆動時相切換信号は，上記起動制御により上記直流モータが起動された後に，少なくとも一の電気子巻線に発生する誘起電圧を検出し，そして，二極以上の界磁磁極が着磁された回転子と共に回転し且つ上記界磁磁極夫々の着磁ピッチに位置同期するよう多極着磁されたＦＧマグネットの着磁位置を検出し，これらの検出結果に基づいて生成される。
【選択図】図１

Description

本発明は，ブラシレス直流モータの制御装置に関し，特に，励磁電流が供給されるコイル相を切り換えるための相切換信号に基づいて上記ブラシレス直流モータを制御するモータ制御装置に関するものである。

ブラシレス直流モータは，制御特性上および機械的構造上，他のＤＣモータと較べ多くの利点を有しており，また，制御対象機器の機能性能を犠牲にすることなくサーボ制御することができるため，近年，幅広い分野で多種多用な用途に用いられている。特に，励磁相の転流（励磁電流が供給されるコイル相を切り換えること）のための機械的ブラシを必要としないため，比較的滑らかで静かな動作をするという特徴に着目して，複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置の感光体ドラムや搬送ローラ等の駆動系機器や，ＤＶＤドライブ，ＣＤドライブやハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の騒音や振動を嫌う機器に広く用いられている。
上記特徴を有する一方，ブラシレス直流モータは，励磁相の転流を外部回路で制御する必要がある。従来，この転流制御は，ロータの回転位置（回転角度）を検出するためのホールセンサー，ロータリーエンコーダ等の回転位置センサの出力に基づいて行われていたが，上記回転位置センサに基づく制御は制御系が複雑化し，装置規模が拡大化するという問題があった。
このような問題を解消するため，上記回転位置センサを用いずにモータを転流制御する各制御手法が下記の特許文献に開示されている。例えば，特許文献１には，コイル相で発生した誘導起電圧（逆起電圧）を検出し，この検出された逆起電圧から所定のコイル相へ励磁電流を供給するタイミングを決定して転流を行う転流制御（従来制御１という）が開示されている。また，特許文献２には，モータの回転速度を検出するＴＧセンサ（Tachometer Generator）やＦＧセンサ（Frequency Generator）等の速度検出センサの出力信号を利用した転流制御（従来制御２という），そして，特許文献３には，コイル相の逆起電圧とＭＲセンサ（ＦＧセンサに相当）の出力信号とに基づいて転流を行う転流制御（従来制御３という）が開示されている。

上記従来制御１は，ロータの正確な回転位置を検出することができる点において極めて有効な制御手法である。しかしながら，上記従来制御１では，数千ｍｉｎ^-1（ｒｐｍ）の回転速度が要求されるＨＤＤやＤＶＤドライブのような高回転型機器に効果的に適用することができるが，複写機の感光体ドラムや搬送ローラ等のように７００〜２０００ｍｉｎ^-1程度の低回転速度で駆動される機器に対しては，逆起電圧の検出周期が長くなるため，モータを早期起動させることや，定常回転時の回転安定性能を確保することが容易ではないという問題がある。また，パルス幅変調による制御（いわゆるＰＷＭ制御）によりモータを駆動させる場合は，ＰＷＭ制御のノイズの影響により逆起電圧の誤検出が生じ得る可能性が高く，そのため，現実的にはＰＷＭ制御を行うことが困難であり，ＰＷＭ制御の特徴である駆動電力の低減や電子機器の負担及び電源負荷の軽減を図ることができない。
また，前記従来制御２は，起動時にロータを所定のコイル相に対応した位置に初期移動させる必要があるため，複雑な制御システムを構成しなければならない。
また，前記従来制御２及び３によれば，起動後は，ＦＧセンサの出力信号のみに基づいてモータが制御されるため，例えば，ＦＧセンサ等の取り付けに取付誤差がある場合は，励磁電流をコイル相に供給するタイミングに微小なタイミング差が生じ，正確且つ安定な制御を行うことができないという問題が生じる。このような問題は，モータの低回転領域において顕著に現れる。更に，励磁電流の供給タイミングがずれることにより，モータのトルクの低下，電源効率の悪化が生じ得るという新たな問題を招来することにもなる。

一方，本願出願人は，前記各従来制御１〜３による問題を解消するべく，特許文献４に示す特許発明を創案している。この特許発明は，ロータの一回転を検出するフォトインタラプタ等の回転検出器による一回転検出信号とＦＧセンサの出力信号とを同期させて，励磁電流が供給されるコイル相を切り換える正確なタイミングを生成し，生成された正確なタイミングに基づいてモータを制御するものである。
特開２００３−１５３５９３号公報 特開平３−２７７１９７号公報 特開２００３−７９１８４号公報 特許第３２９４０９４号公報

しかしながら，上記特許文献４に記載の特許発明による転流制御では，ロータの一回転を検出するためにフォトインタラプタ等の回転検出器を設けなければならない。この回転検出器は，更なる装置の省スペース化，縮小化の妨げとなるばかりでなく，経済的にも好ましくない。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，低回転領域においても正確且つ安定したモータの制御を行うことができ，また，装置規模の縮小化を実現することが可能なブラシレス直流モータの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明のモータ制御装置は，予め定められた起動時相切換信号に基づいて切り換えられたブラシレス直流モータの複数相の電気子巻線（コイル）の各相に励磁電流を供給することにより上記ブラシレス直流モータを制御する起動制御を，上記起動時相切換信号とは異なる駆動時相切換信号に基づいて切り換えられた上記電気子巻線の各相に励磁電流を供給することにより上記ブラシレス直流モータを制御する駆動制御に切り換えるよう構成されている。なお，上記駆動時相切換信号は，上記起動制御により上記ブラシレス直流モータが起動された後に，上記ブラシレス直流モータの少なくとも一の電気子巻線に発生する誘起電圧を検出し，そして，二極以上の界磁磁極が着磁された回転子（ロータ）と共に回転し且つ上記界磁磁極夫々の着磁ピッチに位置同期するよう多極着磁されたＦＧマグネットの着磁位置を検出し，これらの検出結果に基づいて生成されるものである。
このように構成されることにより，モータの起動時は予め定められた上記起動時相切換信号に基づき起動制御されるため，比較的安定したモータ制御が行われ，その後，上記ＦＧマグネットの着磁位置と上記誘起電圧とに基づき生成された正確な相切換タイミングを示す駆動時相切換信号によりモータが駆動制御されるため，モータの高回転領域だけでなく低回転領域においても，正確且つ安定したモータの制御を行うことができる。また，従来制御のように，ロータの回転位置を検出する独立した回転位置センサー等を配設する必要が無いため，モータのみならず制御装置の縮小化を図り，且つ，フォトインタラプタ等の回転位置センサを排除した分だけ製造コストを削減することが可能となる。

前記したように，上記誘起電圧はロータの正確な回転位置を示すものである。そのため，モータが上記起動制御により起動され，上記誘起電圧を十分に検出できる程度の状態に達した後は，コイルの各相で発生する誘起電圧を利用してロータの回転位置を検出し，励磁電流が供給されるコイル相の転流制御を行うことが望ましい。しかし，上記ロータ各相夫々の誘導起電圧を検出するとなると，誘起電圧を検出するための回路を各相毎に設ける必要が生じ，制御系の構成が複雑となるばかりでなく，処理負担が膨大化し，好ましくない。従って，このような事情を考慮して，少なくとも一の電気子巻線（コイル）の誘起電圧と上記ＦＧ着磁位置とが同期したタイミングに基づいて上記駆動時相切換信号を生成することがより望ましい。具体的には，例えば，検出された一の電気子巻線の誘起電圧と，上記ＦＧ着磁位置に対応して検出された所定のパルス信号とを同期させて，同期信号を生成し，この同期信号の出力タイミングに応じて上記駆動時相切換信号を生成することが考えられる。

ここで，上記起動制御を上記駆動制御に切り換える具体的手法として，少なくとも一の電気子巻線（コイル）の誘起電圧と上記ＦＧ着磁位置とが最初に同期したタイミングで切り換えることが考えられる。これにより，早期に上記起動制御を上記駆動制御に切り換えることが可能となる。

ところで，ＰＷＭ制御によりモータが制御されている場合は，回転速度や負荷等に応じてデューティ比の異なる励磁電流が供給されると，上記誘起電圧を正確に検出できないという不都合が生じる。そのため，本発明のモータ制御装置は，正確な誘起電圧を確実に検出可能とするため，一定の励磁電流を上記電気子巻線の各相に供給してモータを起動制御するよう構成されている。
また，安定且つ正確な誘起電圧を検出するためには，上記誘起電圧が，上記ＦＧ着磁位置に対応して検出されるパルス信号の周波数より低いことが好ましい。従って，上記ＦＧ着磁位置に対応して検出されるパルス信号の周波数より低い周波数の誘起電圧を検出するよう本発明のモータ制御装置が構成されていることが望ましい。

以上説明したように，本発明は，予め定められた起動時相切換信号に基づいて切り換えられたブラシレス直流モータの複数相の電気子巻線の各相に励磁電流を供給することにより上記ブラシレス直流モータを制御する起動制御を，上記起動時相切換信号とは異なる駆動時相切換信号に基づいて切り換えられた上記電気子巻線の各相に励磁電流を供給することにより上記ブラシレス直流モータを制御する駆動制御に切り換えるモータ制御装置として構成されているため，モータの起動時は予め定められた上記起動時相切換信号に基づき起動制御されることにより，比較的安定なモータ制御が行われ，その後，上記ＦＧマグネットの着磁位置と上記誘起電圧とに基づき生成された正確な相切換タイミングを示す駆動時相切換信号によりモータが駆動制御されることにより，モータの高回転領域だけでなく低回転領域においても，正確且つ安定したモータの制御を行うことができる。また，従来制御のように，ロータの回転位置を検出する独立した回転位置センサー等を配設する必要が無いため，モータのみならず制御装置の縮小化を図ることができ，且つ，フォトインタラプタ等の回転位置センサを排除した分だけ製造コストを削減することが可能となる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の一実施形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係るモータ制御装置Ｘの概略構成を示すブロック図，図２は本発明の実施の形態に係るモータ制御装置Ｘにより制御されるブラシレス直流モータの断面構造を示す模式断面図，図３はＦＧマグネット及びＦＧセンサの一例を示す模式図，図４はフィールドマグネット及びＦＧマグネットの着磁パターンを示す模式図，図５は本発明の主制御部及びＡＳＩＣ等により実行される転流制御及びモータの駆動制御の処理手順の一例を説明するフローチャート，図６は転流制御に使用される各種信号のタイミングチャートである。

まず，図２の模式断面図を用いて，本発明の実施形態に係るモータ制御装置Ｘによって駆動制御されるアウターロータ（外転）形の３相８極ブラシレス直流モータ（以下，ＤＣモータと略す）６０の概要について説明する。なお，上記ＤＣモータ６０は，例えば，複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置の感光体ドラムや搬送ローラ等の３０００ｍｉｎ^-1以下の回転速度で駆動される駆動機器，或いは３０００ｍｉｎ^-1以下の低回転型のＨＤＤやＤＶＤドライブ等の駆動モータとして用いられる。また，上記ＤＣモータ６０は，上記モータ制御装置Ｘが適用されるブラシレス直流モータの単なる一例であって，本発明の技術的範囲を限定するものではない。従って，以下に説明する構成とは異なる，例えばインナーロータ（内転）形等の各種形式のブラシレス直流モータにおいても上記モータ制御装置Ｘが適用され得る。
図２に示されるように，上記ＤＣモータ６０は，軸受ブラケット６７と，該軸受ブラケット６７に固定されたステータ（固定子）６１と，上記ステータを囲むようにして回転するロータ（回転子）６２とを備えて構成されている。
上記ロータ６２は，ロータヨーク６２ａの内側に二極以上（本例では８極）の永久磁石等のフィールドマグネット６２ｂ（界磁磁極の一例）が着磁されており，更に上記ロータヨーク６２ａの中心にシャフト６６が圧入等により一体的に形成されている。また，上記ロータ６２のフィールドマグネット６２ｂの下端外周部には，図３（ａ）に示すように，上記フィールドマグネット６２ｂ夫々の着磁ピッチに位置同期するよう小マグネット６４ａが多極着磁されたＦＧマグネット６４が配置されており，上記ロータ６２と共に回転するよう設けられている。また，上記小マグネット６４ａは，磁極が交互に異なるよう上記ＦＧマグネット６４に配列されている。なお，上記ＦＧマグネット６４の小マグネット６４ａの着磁数（以下，ＦＧ着磁数という）は，上記ＤＣモータ６０の相数をｍ，上記フィールドマグネット６２ｂの着磁数をｐとすると，以下の（式１）を満足する。ここに，（式１）中のｎは任意の正の整数である。
ｆ＝２ｍｐｎ ………（式１）
従って，上記ＤＣモータ６０が３相８極のブラシレス直流モータである場合は，ｎ＝１とすると，上記ＦＧ着磁数ｆは２×３×８×１＝４８となり，フィールドマグネット６２ｂ一極に対しては６極の小マグネット６４ａが位置同期して着磁されていることになる。このように着磁されたフィールドマグネット６２ｂを図４（ａ）に，ＦＧマグネット６４の着磁パターンを図４（ｂ）に示す。

上記ステータ６１は，複数のアマチュアコア（電気子鉄心）６１ｂ夫々に複数相（本例では３相）を形成するアマチュアコイル（電気子巻線）６１ａが巻回されて形成されており，上記軸受ブラケット６７の柱部６７ａに固定されている。
上記軸受ブラケット６７の上記ＦＧマグネット６２ｂに対向する位置には，上記ロータ６２のＦＧマグネット６４の着磁パターン（着磁位置）を検出するＦＧセンサ（ＦＧ着磁位置検出手段の一例）が装着されたプリント基板６３が配設されている。このＦＧセンサ６５の具体例としては，図３（ａ）に示される磁気抵抗素子６５ａや，図３（ｂ）に示される，プリント基板６３上に一体形成されたＦＧ検出パターン６５ｂ等が該当する。上記ＦＧセンサ６５により上記ＦＧマグネット６４の着磁パターンが検出されると，図４（ｃ）に示すように，Ｓ極或いはＮ極に対応するパルス信号（ＦＧパルス（Ｓｇ１）と称す）が後述するモータ制御装置ＸのＦＧアンプ４０（図１）に送出される。
上記ＦＧマグネット６４及び上記ＦＧセンサ６５は，上記ＦＧマグネット６４の着磁パターンの検出結果に基づいて上記ロータ６２の回転速度を検出するために設けられているものであるが，本例では，上記ロータ６２の回転速度以外に，上記ロータ６２の回転位置（回転角度）を検出する用途として利用する。従って，上記ＤＣモータ６０には，ロータ６２の回転位置を検出するためのホールセンサやロータリーエンコーダ等の検出器は設けられていない。

続いて，図１のブロック図を用いて，本発明の実施の形態に係るモータ制御装置Ｘの概略構成について説明する。
上記モータ制御部Ｘは，大別して，主制御部１０，ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）２０，Ｈブリッジドライバ（以下，ドライバと略す）３０，ＦＧアンプ４０（ＦＧ着磁位置検出手段の一例），誘起電圧検出手段の一例であってＵ相のアマチュアコイルで発生する誘起電圧を検出するコンパレータ５０及びローパスフィルタ（以下，ＬＰと略す）５１等を備えて概略構成されている。
上記コンパレータ５０及びＬＰ５１は，上記ＤＣモータ６０が起動された後に，上記ロータ６２の回転位置を検出するためのものであり，Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相を形成するアマチュアコイル６１ａのうちの少なくとも一のアマチュアコイル（本例ではＵ相）に発生する誘起電圧（逆起電圧）を検出するものである。上記ＬＰ５１はドライバ３０とＵ相コイルとを接続するラインに接続されており，Ｕ相で発生する逆起電圧を的確に検出するべく所定の周波数の電圧のみを通過させる。
上記ＬＰ５１を通過したＵ相の逆起電圧は，上記コンパレータ５０において所定の電圧以上であるかどうかが比較される。ここで，所定の電圧以上であると判断されると，Ｕ相の逆起電圧が信号として後述する主制御部１０に送出される。このようして検出されたＵ相の逆起電圧（Ｓｇ２）を図４（ｄ）に示す。なお，図４（ｄ）はＤＣモータ６０が所定の安定回転速度で回転する場合のＵ相の逆起電圧を示す。このＵ相の逆起電圧（Ｓｇ２）は，Ｕ相のコイル位置を示すものであり，本来はフィールドマグネット６２ｂの着磁パターン（図４（ａ））と同期した信号（図４（ｄ）の破線）となるが，上記Ｕ相の逆起電圧（Ｓｇ２）は上記ＬＰ５１を通じて検知された信号であるため，図４（ｄ）の実線に示すように，Δｔの遅れが生じる。

上記ＡＳＩＣ２０は，予め定められた起動パターン（起動時相切換信号に相当）を発生する起動パターン発生回路２１，駆動時相切換信号生成手段の一例である駆動パターン発生回路２２，制御切換手段の一例である同期セレクタ２３，励磁電流が供給されるコイル相を切り換える制御（転流制御）を行う転流制御回路２４等を備えて構成されている。
また，上記主制御部１０は，タイマー１２とパルス幅変調器１１とを備え，更に，入力されたデータ（信号）や所定の制御プログラム等が格納されたＲＯＭ，上記制御プログラムに従った演算処理（後述するフローチャートの各処理を含む）を行うＣＰＵ，基準クロックを発生するクロック発生器，ＲＡＭ等の各種周辺部品等からなるＬＳＩ等のマイクロコンピュータ（マイコン）等により構成されている。

次に，上述のように構成されたモータ制御装置Ｘにおいて，上記主制御部１０及び上記ＡＳＩＣ２０等により実行されるモータの駆動制御及び転流制御の処理手順について，図５のフローチャート及び図６のタイミングチャートを用いて説明する。図５中のＳ１０，Ｓ２０，…は処理手順（ステップ）番号を示す。なお，処理はモータの起動制御からスタートし，ステップＳ１０より開始される。
〈Ｓ１０〉
上記ＤＣモータ６０の起動時は，上記ＦＧセンサ６５によるＦＧパルス（Ｓｇ１）（図４（ｃ））及び上記Ｕ相の逆起電圧（Ｓｇ２）（図４（ｄ））は発生しないため，ＤＣモータ６０の起動は，上記同期セレクタ２３により選択（Ｓ１０）された上記起動パターン発生回路２１により発生された起動パターンに基づいて上記転流制御回路２４により切り換えられたアマチュアコイル６１ａの各相に上記ドライバ３０が励磁電流を供給することにより起動制御が行われる。上記同期セレクタ２３による選択は，主制御部１０から上記同期セレクタ２３に出力されたＳＥＬ信号（セレクタ信号）に基づいて行われる。なお，このような起動制御を実行する上記転流制御回路２４及び上記ドライバ３０が起動制御手段に相当する。
〈Ｓ２０〉
その後，パルス幅変調器１１によるＰＷＭ制御により出力される出力パルスのデューティ比が最大値に設定される（Ｓ２０）。これは，一定の励磁電流をアマチュアコイル６１ａの各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に供給して起動制御を行うために行う処理である。これにより，上記ＤＣモータ６０が同期モータ制御され，同期モータとして駆動される。このように同期モータ制御により起動されることにより，Ｕ相の逆起電圧を安定且つ確実にそして比較的早期に検出することが可能となる。

〈Ｓ３０〜Ｓ５０〉
ＤＣモータ６０が起動制御により回転駆動されると，続いて，ＦＧセンサ６５からのＦＧパルス（Ｓｇ１）が検出されたかどうかが判断される（Ｓ３０）。この判断は主制御部１０により行われ，上記ＦＧセンサ６５からのＦＧパルスがＦＧアンプ４０に入力され，このＦＧアンプ４０で増幅された信号（ＦＧパルス（Ｓｇ１））を検出したかどうかにより行われる。この判断は，ＦＧパルス（Ｓｇ１）が検出されるまで行われる。
ここで，ＦＧパルス（Ｓｇ１）が検出されると，続いて，Ｕ相の逆起電圧（Ｓｇ２）が検出されたかどうかが判断される（Ｓ４０）。この判断も上記主制御部１０により行われ，上記コンパレータ５０からの信号を検知することにより行われる。
上記Ｓ４０で，Ｕ相の逆起電圧（Ｓｇ２）が検出されると，続いて，Ｓ５０において，ＤＣモータ６０が安定回転数に到達したかどうかが判断される。この判断は，たとえば，主制御部１０に入力されるＦＧパルス（Ｓｇ１）のパルス数が所定回数カウントされたかどうか，或いは，起動後最初にＦＧパルスを検出してからタイマ１２により所定時間計時されたかどうか，或いは，ＦＧパルス（Ｓｇ１）から求められる回転速度とＵ相の逆起電圧（Ｓｇ２）から求められる回転速度とが略一致しているかどうかにより判断される。

〈Ｓ６０〜Ｓ９０〉
上記Ｓ５０で，ＤＣモータ６０が安定回転数に到達したと判断されると，続いて，検出されたＵ相の逆起電圧（Ｓｇ２）と上記起動パターン発生回路２１から発生する起動パターンのＵ相切換信号（Ｓｇ４）（図６（ｅ））とが同期しているかどうかが判断される（Ｓ６０）。この判断は，起動制御に使用中のＵ相切換信号（Ｓｇ４）の波形と実際のロータ６２の回転位置を示す逆起電圧（Ｓｇ２）の波形とが一致しているかどうか，或いは，Ｕ相切換信号（Ｓｇ４）及び逆起電圧（Ｓｇ２）のデューティ比が一致しているかどうかにより判断される。この判断処理は，起動パターンによる起動制御が正常に行われていることを確認するための処理である。
上記Ｓ６０で，Ｕ相の逆起電圧（Ｓｇ２）とＵ相切換信号（Ｓｇ４）とが同期していると判断されると（図６中の時刻Ｔ０），続いて，Ｓ７０において，同期判断後の最初に検出されるＵ相の逆起電圧（Ｓｇ２）の立ち上がりエッジが検出され（時刻Ｔ１），その後，Ｓ８０において，上記Ｕ相の逆起電圧（Ｓｇ２）の立ち上がりエッジと同期するＦＧパルス（Ｓｇ１），即ち，時刻Ｔ１後の最初のＦＧパルス（Ｓｇ１）の立ち上がりエッジが検出される（時刻Ｔ２）。Ｓ８０で時刻Ｔ１後の最初のＦＧパルス（Ｓｇ１）の立ち上がりエッジが検出されると，この検出と略同時に，図６（ｊ）に示すように，時刻Ｔ３においてＳＹＮＣ信号（Ｓｇ３）（同期信号に相当）が上記主制御部１０からＡＳＩＣ２０に出力される（Ｓ９０）。なお，上記Ｓ７０〜Ｓ９０の処理は，Ｕ相の逆起電圧（Ｓｇ２）とＦＧパルス（Ｓｇ１）とを同期させて上記ＳＹＮＣ信号（Ｓｇ３）を生成して出力する処理であり，このような処理を実行する主制御部１０が同期信号出力手段に相当する。

〈Ｓ１００〉
上記ＳＹＮＣ信号（Ｓｇ３）が出力されると，続いて，上記コンパレータ５０からのＵ相逆起電圧（Ｓｇ２）と上記ＦＧアンプからのＦＧパルス（Ｓｇ１）とに基づいて励磁電流が供給されるアマチュアコイル６１ａの各相を切り換える駆動パターン（駆動時相切換信号に相当）を生成する駆動パターン生成処理が行われる（Ｓ１００）。この処理は，上記Ｕ相の逆起電圧（Ｓｇ２）と上記ＦＧパルス（Ｓｇ１）とが同期したタイミングに基づいて行われる処理であって，上記ＳＹＮＣ信号（Ｓｇ３）の出力タイミング（時刻Ｔ３）に応じて上記駆動パターンを生成する処理である。具体的には，上記ＳＹＮＣ信号（Ｓｇ３）が出力された時刻Ｔ３（時刻Ｔ２と略同時刻）からＦＧパルス（Ｓｇ１）のパルス数がカウントされ，所定数カウントされたと判断されると，その後のＦＧパルス（Ｓｇ１）の立ち上がりエッジ（時刻Ｔ４）から，上記駆動パターンの生成が開始される。本実施形態例では，フィールドマグネット６２ｂの１極に対して６極の小マグネット６４ａが着磁されており，そのためフィールドマグネット６２ｂの１極に対して３パルスのＦＧパルス（Ｓｇ１）が出力されるため，正確なロータの回転位置を示す上記逆起電圧（Ｓｇ２）と同期のとれたＦＧパルス（Ｓｇ１）の立ち上がりエッジ（時刻Ｔ４）に基づいてＦＧパルス（Ｓｇ１）の３パルス毎に各相の切換信号を生成することにより，正確な駆動パターンを生成することが可能となる。なお，前述したように，実際は，上記Ｕ相の逆起電圧（Ｓｇ２）はロータの回転位置よりもΔｔの遅れが生じているため，この遅れ時間Δｔを考慮して，上記ＳＹＮＣ信号（Ｓｇ３）が出力された時刻Ｔ３からカウントされるＦＧパルス（Ｓｇ１）のパルス数を定めなければならない。例えば，Δｔが１パルス未満であればカウントするパルス数は５となり，１パルスより大きく，２パルス未満であればカウントするパルス数は４となる。なお，図６（ｉ）は１パルス未満の遅れ時間Δｔを示す。

〈Ｓ１１０〜Ｓ１２０〉
上記駆動パターンが生成されると，続いてＳ１１０において，上記Ｓ６０の処理と同じようにして，起動パターンと生成された駆動パターンとが同期しているかどうかが判断され，同期していると判断されると，上記同期セレクタ２３によって，起動パターン発生回路２１から駆動パターン発生回路２２に切り換えられる（Ｓ１２０）。これにより，ＤＣモータ６０の制御が，起動パターンに基づく起動制御（Ｓ１０参照）から駆動パターンに基づく駆動制御（Ｓ１００で生成された駆動パターンに基づいて切り換えられたアマチュアコイル６１ａの各相に上記ドライバ３０が励磁電流を供給することにより上記ＤＣモータ６０を駆動させる制御）に切り換えられる。なお，このとき，上記パルス幅変調器１１の最大設定（Ｓ２０）は解除され，その後は，ＤＣモータ６０は上記パルス幅変調器１１によってＰＷＭ制御される。また，起動制御から駆動制御への切換は，Ｕ相の逆起電圧（Ｓｇ２）とＦＧパルス（Ｓｇ１）とが最初に同期したタイミング，即ち，時刻Ｔ４で切り換えるようにすれば，電力消費及び電子機器の負担が大きい起動制御から省電力制御であるＰＷＭ制御に早期に切り換えることが可能となる。

〈Ｓ１３０〜Ｓ１５０〉
上記Ｓ１２０の切り換えが行われた後は，上記ＳＹＮＣ信号（Ｓｇ３）を出力する必要は無いため，Ｓ１３０〜Ｓ１５０において，上記ＳＹＮＣ信号（Ｓｇ３）の出力を解除する処理が行われる。この処理は，上記Ｓ７０及びＳ８０の処理と同じように，Ｓ１３０において，駆動制御に切り換えられた後に最初に検出されるＵ相の逆起電圧（Ｓｇ２）の立ち上がりエッジが検出され（時刻Ｔ５），その後，Ｓ１４０において，Ｕ相の逆起電圧（Ｓｇ２）の立ち上がりエッジと同期するＦＧパルス（Ｓｇ１），即ち，時刻Ｔ５後の最初のＦＧパルス（Ｓｇ１）の立ち上がりエッジが検出される（時刻Ｔ６）。そして，Ｓ１４０で時刻Ｔ６後の最初のＦＧパルス（Ｓｇ１）の立ち上がりエッジが検出されると，この検出と略同時に，図６（ｊ）に示すように，時刻Ｔ７においてＳＹＮＣ信号（Ｓｇ３）の出力が解除される（Ｓ１５０）。
なお，以上の実施の形態では，Ｕ相の逆起電圧を検出する例について説明したが，もちろん，Ｖ相，Ｗ相の逆起電圧を検出する実施例であってもかまわない。

本発明の実施の形態に係るモータ制御装置Ｘの概略構成を示すブロック図。 本発明の実施の形態に係るモータ制御装置Ｘにより制御されるブラシレス直流モータの断面構造を示す模式断面図。 ＦＧマグネット及びＦＧセンサの一例を示す模式図。 フィールドマグネット及びＦＧマグネットの着磁パターンを示す模式図。 本発明の主制御部及びＡＳＩＣ等により実行される転流制御及びモータの駆動制御の処理手順の一例を説明するフローチャート。 転流制御に使用される各種信号のタイミングチャート。

符号の説明

Ｘ…モータ制御装置
１０…主制御部
１１…パルス幅変調器
１２…タイマ
２０…ＡＳＩＣ
２１…起動パターン発生回路
２２…駆動パターン発生回路（駆動時相切換信号生成手段の一例）
２３…同期セレクタ（制御切換手段の一例）
２４…転流制御回路
３０…ドライバ
４０…ＦＧアンプ（ＦＧ着磁位置検出手段の一例）
５０…コンパレータ（誘起電圧検出手段の一例）
５１…ローパスフィルタ（誘起電圧検出手段の一例）
６０…ブラシレス直流モータ
６１…ステータ（固定子）
６１ａ…アマチュアコイル（電気子巻線）
６１ｂ…アマチュアコア（電気子鉄心）
６２…ロータ（回転子）
６２ａ…ロータヨーク
６２ｂ…フィールドマグネット（界磁磁極の一例）
６３…プリント基板
６４…ＦＧマグネット
６５…ＦＧセンサ（ＦＧ着磁位置検出手段の一例）
６６…シャフト
６７…軸受ブラケット

Claims (6)

1. 二極以上の界磁磁極が着磁された回転子と，
   複数相を形成する電気子巻線と，
   上記回転子と共に回転され，上記界磁磁極夫々の着磁ピッチに位置同期するよう多極着磁されたＦＧマグネットと，
   上記ＦＧマグネットの着磁位置を検出するＦＧ着磁位置検出手段と，を有するブラシレス直流モータに用いられるモータ制御装置において，
   予め定められた起動時相切換信号に基づいて切り換えられた上記電気子巻線の各相に励磁電流を供給することにより上記ブラシレス直流モータを起動制御する起動制御手段と，
   上記起動制御手段により上記ブラシレス直流モータが起動された後に，上記回転子の回転位置を検出するべく上記ブラシレス直流モータの少なくとも一の電気子巻線に発生する誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段と，
   上記誘起電圧検出手段による検出結果と上記ＦＧ着磁位置検出手段による検出結果とに基づいて励磁電流が供給される上記電気子巻線の各相を切り換える駆動時相切換信号を生成する駆動時相切換信号生成手段と，
   上記駆動時相切換信号生成手段により生成された上記駆動時相切換信号に基づいて切り換えられた上記電気子巻線の各相に励磁電流を供給することにより上記ブラシレス直流モータを駆動制御する駆動制御手段と，
   上記起動制御手段による起動制御を上記駆動制御手段による駆動制御に切り換える制御切換手段と，
   を具備してなることを特徴とするモータ制御装置。
2. 上記駆動時相切換信号生成手段が，
   上記誘導電圧検出手段により検出された誘起電圧と上記ＦＧ着磁位置検出手段により検出されたＦＧ着磁位置とが同期したタイミングに基づいて上記駆動時相切換信号を生成するものである請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 上記誘導電圧検出手段により検出された誘起電圧と，上記ＦＧ着磁位置検出手段により上記ＦＧ着磁位置に対応して検出された所定のパルス信号とを同期させて，同期信号を生成して出力する同期信号出力手段を更に備え，
   上記駆動時相切換信号生成手段が，上記同期出力手段により出力された同期信号の出力タイミングに応じて上記駆動時相切換信号を生成するものである請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 上記制御切換手段が，上記誘導電圧検出手段により検出された誘起電圧と上記ＦＧ着磁位置検出手段により検出されたＦＧ着磁位置とが最初に同期したタイミングで上記起動制御手段による起動制御を上記駆動制御手段による駆動制御に切り換えるものである請求項１〜３のいずれかに記載のモータ制御装置。
5. 上記起動制御手段は，一定の励磁電流を上記電気子巻線の各相に供給することにより上記ブラシレス直流モータを起動制御するものである請求項１〜４のいずれかに記載のモータ制御装置。
6. 上記誘起電圧検出手段が，上記ＦＧ着磁位置検出手段により検出されるパルス信号の周波数より低い周波数の誘起電圧を検出するものである請求項１〜５のいずれかに記載のモータ制御装置。

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