JP3854186B2 - ブラシレスモータ及びモータ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両の空調装置における送風に用いられるブラシレスモータ及びこのようなブラシレスモータ等のモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載された空調装置における送風駆動源には、例えば、駆動回路に設けられたパワートランジスタ等の半導体素子をＯＮ／ＯＦＦすることで整流した電流をコイルに通電して永久磁石を含めて構成されるロータを回転させるブラシレスモータが採用されており、ブラシレスモータの回転駆動力によってブロワを回転させて空調装置の本体部分から車両室内へ送風している。
【０００３】
ところで、ブラシレスモータにおける整流タイミングの設定方法としては、大別すると、ホールＩＣ素子等の磁気センサが検出したロータの回転位置に基づく方法と、フォトインタラプタやロータリエンコーダが検出したロータの回転周期に基づく方法の２種類がある。
【０００４】
例えば、３相ブラシレスモータの整流タイミングを、磁気センサでロータの回転位置を検出し、この検出結果に基づいて設定する場合には、ロータに対して同軸的且つ一体的に設けられたセンサマグネットの周囲に、最低で３つの磁気センサを所定角度毎にに配置する。センサマグネットその回転周方向に沿って交互に極性が異なるように形成されているため、センサマグネットが回転すると、磁気センサと対向するセンサマグネットの磁極が変化する。各磁気センサは、それぞれ対向する磁極を検出し、各磁気センサが検出したセンサマグネットの磁極の組み合わせによりロータの回転位置が検出され、各磁気センサが検出した磁極の組み合わせの変化に伴い整流タイミングを変化させることでコイルの周囲に回転磁界が形成される。
【０００５】
一方、フォトインタラプタやロータリエンコーダが検出したロータの回転周期に基づく方法では、フォトインタラプタやロータリエンコーダが検出したロータの回転周期に基づいてロータの予測回転位置を位相角毎に細分化したうえで所謂ＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）制御を行ない、これにより、台形波や正弦波等の任意の通電波形で各コイルに電流を流して回転磁界を発生させている。
【０００６】
このような回転周期に基づく方法では、上記の磁気センサが検出したロータの回転位置に基づいて整流する方法に比べてトルクリプルを低減できるというメリットがある。その一方で、フォトインタラプタやロータリエンコーダ等の回転周期を検出するための手段が比較的に高価で、コスト低減という観点からするとデメリットになっている。
【０００７】
そこで、上記のようなロータの回転周期の検出に、フォトインタラプタやロータリエンコーダ等の高価な手段を用いずに、ロータが１回転する間にマイコンのタイマ等でカウントを行なう方法が考えられる。
【０００８】
すなわち、上記の磁気センサによる回転位置検出は、磁気センサが対向する永久磁石の磁極を検出している構造である。したがって、ロータの回転周方向に沿った磁極の総数（Ｎ極とＳ極の総数）が既知であれば、磁気センサにおける検出結果の変化の数からロータが１回転したことを検出できる。ここで、磁気センサの検出結果が変化したと際にタイマによるカウントを開始すれば、永久磁石の磁極の総数分だけ磁気センサでの検出結果が変化した際のタイマでのカウント数がロータの周期に対応するものとなり、このようにして得られたロータの回転周期（カウント数）を用いることで、結果的にフォトインタラプタやロータリエンコーダを用いた場合と同様の効果を得ることができるものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、磁気センサでの検出結果の変化に基づいてロータの回転周期を検出する構成とした場合には、複数の磁気センサによるロータの回転位置検出結果に基づく通電制御と、ロータの回転周期検出結果に基づく通電制御の双方が可能となり、例えば、ロータの回転速度等、ロータの状態に応じて、適宜に通電制御の方法を切り替えるという構成が考えられる。
【００１０】
しかしながら、複数の磁気センサでの各検出結果のパターンに基づいて通電制御を行なうと、各コイルに流れる電流の通電波形は方形波となるのに対し、上記のように回転周期に基づく場合には、台形波や正弦波となる。
【００１１】
このように、通電制御の方法で通電波形が異なると、通電制御の方法を切り替えた際に波形の差異に起因して、出力トルクの変動やチャタリングが生じ、更に、このような現象に起因して異音等が発生することが考えられる。
【００１２】
本発明は、上記事実を考慮して、通電波形が異なる制御に切り替えても、出力トルクの変動やチャタリング等の発生を防止若しくは低減できるブラシレスモータ及びモータ制御装置を得ることが目的である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のブラシレスモータは、通電状態で周囲に所定の磁界を形成する複数相のコイルを有する固定子と、永久磁石を有し、前記複数相のコイルが形成する磁界と前記永久磁石が形成する磁界との相互作用で生じる回転力で回転する回転子と、前記回転子の回転位置を検出し、検出した前記回転位置に基づいた位置検出信号を出力する回転位置検出手段と、前記回転子の周期を検出し、検出した前記周期に基づいた周期検出信号を出力する周期検出手段と、前記位置検出信号に基づいた所定波形の第１制御信号及び前記周期検出信号に基づき且つ前記第１制御信号とは異なる波形で、最終的に前記コイルが通電された際の通電波形が左右非対象の通電波形になる第２制御信号の双方を生成可能な制御信号生成手段と、前記第１制御信号及び前記第２制御信号の何れか一方の制御信号を出力すると共に、特定の条件を満たした場合に前記何れか一方の制御信号から何れか他方の制御信号に切り替えて出力する制御手段と、前記制御手段から出力された前記第１制御信号又は前記第２制御信号に基づいたタイミングで前記複数相のコイルの各々を通電し或いは通電解除する整流手段と、を備え、更に、前記制御手段が出力する制御信号を切り替える際に、前記制御手段は、出力していた前記何れか一方の制御信号に基づいて前記コイルが通電された際の通電波形と、前記何れか他方の制御信号に基づいて前記コイルが通電された際の通電波形との乖離を小さくし、又は、当該乖離をなくすように前記何れか一方の制御信号に基づき前記何れか他方の制御信号を補正すると共に、前記何れか他方の制御信号に基づいて前記コイルが通電された際の通電波形の通電開始から通電停止までの時間的中心と前記通電波形の電流有効面積の中心とのずれを修正すべく前記切り替えの直前に出力された前記何れか一方の制御信号に基づいて前記何れか他方の制御信号を補正する、ことを特徴としている。
【００１４】
上記構成のブラシレスモータでは、整流手段が固定子に設けられた複数相のコイルに対して所定の通電波形で電流を流すと、コイルの周囲に所定の磁界が形成される。このコイルが形成する磁界と回転子に設けられた永久磁石が形成する磁界との相互作用で回転力が生じ、この回転力によって回転子が所定の速度で回転する。
【００１５】
一方、回転する回転子の回転位置は、回転位置検出手段によって検出され、回転子の回転位置に対応した位置検出信号が回転位置検出手段から出力されると共に、回転する回転子の回転周期が周期検出手段に検出され、回転子の回転周期に対応した周期検出信号が周期検出手段から出力される。
【００１６】
回転位置検出手段から出力された位置検出信号及び周期検出手段から出力された周期検出信号は制御手段に入力される。制御信号生成手段では、位置検出信号に基づいた第１制御信号の生成が可能であると共に、周期検出信号に基づいた第２制御信号の生成が可能である。
【００１７】
制御信号生成手段で生成された第１制御信号及び第２制御信号の何れか一方の制御信号は、制御手段を介して出力される。制御手段から出力された何れか一方の制御信号は、整流手段に入力され、整流手段では入力された何れか一方の制御信号（すなわち、第１制御信号又は第２制御信号）に基づいたタイミングで上記の複数相のコイルの各々を通電状態又は通電解除状態にする。
【００１８】
ところで、本ブラシレスモータでは、特定の条件を満たすと、制御手段では出力する制御信号を、それまでの何れか一方の制御信号から何れか他方の制御信号に切り替える。
【００１９】
ここで、第１制御信号と第２制御信号とでは、互いに信号波形が異なるため、整流手段では第１制御信号が入力されるか第２制御信号が入力されるかで通電及び通電解除のタイミングが変わり、その結果、整流手段に第１制御信号が入力された場合と第２制御信号が入力された場合とでは、各コイルに流れる電流の通電波形が変わる。
【００２０】
このように、各コイルに流れる電流の通電波形を変えることで、回転子の状態（例えば、回転子の回転速度）等に応じて、より一層適切なタイミングで各コイルに通電でき、異音の発生を抑制若しくは防止できたり、又は、消費電力を低減できたりする。
【００２１】
ところで、上記のように、第１制御信号と第２制御信号とでは信号波形が異なり、その結果、整流手段に入力される信号が第１制御信号と第２制御信号とで通電波形が変わる。
【００２２】
ここで、本ブラシレスモータでは、上記のように制御手段が出力する制御信号を切り替える場合には、第１制御信号に基づいてコイルが通電された際の通電波形と、第２制御信号に基づいてコイルが通電された際の左右非対称の通電波形との乖離が小さくなり、又は、このような乖離がなくなるようにそれまで出力していた何れか一方の制御信号に基づいて切り替え後に出力する何れか他方の制御信号の信号レベルや位相等が補正される。さらに、何れか他方の制御信号に基づいて整流手段がコイルを通電した際の通電波形の通電開始から通電停止までの時間的中心と通電波形の電流有効面積の中心とのずれが修正されるように切り替えの直前に出力された何れか一方の制御信号に基づいて何れか他方の制御信号が補正される。これによって、切り替えが行なわれる直前の何れか一方の制御信号に基づくタイミングで整流手段が各コイルへ通電又は通電解除した際の本ブラシレスモータの出力と、切り替え後の何れか他方の制御信号に基づくタイミングで整流手段が各コイルへ通電又は通電解除した際の本ブラシレスモータの出力と、の乖離が是正され（すなわち、乖離が無くなるか或いは小さくなり）、このような乖離に起因するトルク変動やチャタリング等が防止若しくは低減される。
【００２３】
なお、本発明は、特定の条件を満たした場合に、制御手段が出力していた何れか一方の制御信号に基づいて何れか他方の制御信号を補正して、何れか一方の制御信号から補正された何れか他方の制御信号に切り替えて出力する構成である。ここで、特定の条件を満たしていると制御手段が判定した直後に制御手段が上記の制御信号の切り替えを行なう構成であってよいのは勿論のこと、例えば、特定の条件を満たしていると制御手段が判定しても、この判定が所定回数連続するまでは、上記の制御信号の切り替えを行なわずに現状を保留し、この判定が所定回数連続した場合に制御手段が制御信号の切り替えを行なう構成としてもよい。
【００２４】
このように、所定回数連続して特定の条件であると制御手段が判定してから制御信号の切り替えを行なう構成とした場合には、信号に含まれるノイズに起因する誤判定による制御信号の切り替えを防止でき、その結果、不用意な制御信号の切り替えによるトルク変動やチャタリング等を防止若しくは低減できる。
【００２５】
また、本発明では特に言及していないが、回転子の回転位置のみならず、回転方向をも回転位置検出手段若しくは他の回転方向検出手段が検出する構成とし、回転子の回転方向も制御信号の切り替えを行なうための判断条件の１つとして付加してもよい。このように、回転子の回転方向を制御信号の切り替えを行なうための判断条件の１つとした場合には、例えば、何らかの外力が回転子に作用することで回転子が逆転し、この逆転を回転位置検出手段若しくは他の回転方向検出手段が検出した場合には、第１制御信号に基づいたタイミングで整流手段を制御する構成とする。これにより、回転子の回転制御が回転子の急激な回転数や回転方向の変化に的確に対応できる。
【００２６】
請求項２記載のブラシレスモータは、請求項１記載の本発明において、各々が前記回転子の周囲に配置されて前記回転子を構成する前記永久磁石若しくは前記回転子に一体的に設けられた他の永久磁石の磁極を検出する複数の磁気センサを含めて前記回転位置検出手段を構成すると共に、前記複数の磁気センサの何れか１つの磁気センサから出力された検出信号に基づいて、所定の回転位置から前記回転子が１回転するまでの間で計数を行なうタイマ手段を含めて前記周期検出手段を構成し、前記周期検出信号を前記タイマ手段の計数値に基づく計数信号とした、ことを特徴としている。
【００２７】
上記構成のブラスレスモータでは、回転位置検出手段を構成する複数の磁気センサが回転子の周囲に配置される。回転子が回転すると回転子を構成する永久磁石若しくはこの永久磁石とは別に回転子に一体的に設けられた他の永久磁石が回転し、複数の磁気センサと対向する永久磁石の磁極が変化する。磁気センサは、検出した磁極に対応した検出信号を出力し、この検出信号の組み合わせで回転子の回転位置が検出される。制御信号生成手段では、これらの磁気センサから出力された検出信号の組み合わせパターンに応じて第１制御信号が生成される。
【００２８】
一方、上記の磁気センサは、回転する永久磁石の磁極を検出する構成であるため、永久磁石の磁極数（Ｎ極とＳ極の総計）が既知であれば、何れか１つの磁気センサから出力される検出信号の切り替わり数に基づいて、回転子が１回転したことを検出できる。本ブラシレスモータでは、周期検出手段を構成するタイマ手段を備えており、上記の何れか１つの磁気センサからの検出信号に基づいて回転子が所定の回転位置から１回転するまでの間で計数（カウント）を行ない、この計数値により回転子の周期が得られる（すなわち、タイマ手段での計数値に対応した計数信号が周期検出信号となる）。制御信号生成手段では、タイマ手段からの計数信号に基づいて第２制御信号が生成される。
【００２９】
ここで、第１制御信号が各磁気センサからの検出信号のパターンに依存しているのに対して第２制御信号は回転子が１回転するまでの計数値に依存する。したがって、回転子の回転速度が変化する場合等においては第１制御信号でコイルに流れる電流を制御でき、比較的に回転子の速度変化が少ない場合等には第２制御信号によって、より一層細かな電流制御を行なえる。
【００３０】
請求項３記載のブラシレスモータは、請求項２記載の本発明において、前記タイマ手段は計数の上限値を有し、前記タイマ手段による計数値が前記上限値以内である状態を前記特定の条件にすると共に、当該特定の条件を満たした場合に前記制御手段が出力する制御信号を前記第１制御信号から前記第２制御信号に切り替える、ことを特徴としている。
【００３１】
上記構成のブラスレスモータでは、タイマ手段が計数の上限値を有しているため、例えば、タイマ手段での計数値が上限値に達しても回転子が１回転していなければ、この場合にタイマ手段から出力された計数信号に基づいて制御信号生成手段が第２制御信号を生成しても、この第２制御信号に基づいた整流手段での整流タイミング（すなわち、各コイルに対する通電又は通電解除のタイミング）は適切とは言えない。
【００３２】
したがって、本ブラシレスモータでは、このように、タイマ手段での計数値が上限値に達しても回転子が１回転しない状態であれば、制御手段からは第１制御信号が出力される。
【００３３】
一方、タイマ手段から出力された計数信号が、タイマ手段で計数できる上限値以下であれば、制御手段から出力される制御信号が第１制御信号から第２制御信号に切り替えられる。しかも、この切り替え時においては、上記のようにそれまで出力されていた第１制御信号に基づいて第２制御信号が補正されるため、トルク変動やチャタリング等を防止若しくは低減しつつ円滑に第２制御信号に基づいた整流に切り替えられる。
【００３４】
請求項４記載のブラシレスモータは、請求項２又は請求項３記載の本発明において、前記計数信号に基づいて前記タイマ手段が正常に動作しているか否かを前記制御手段が判定し、前記タイマ手段が正常に動作していると前記制御手段が判定した状態を前記特定の条件にすると共に、当該特定の条件を満たした場合に前記制御手段が出力する制御信号を前記第１制御信号から前記第２制御信号に切り替える、ことを特徴としている。
【００３５】
上記構成のブラスレスモータでは、タイマ手段から計数信号が出力されると、計数信号は制御信号生成手段に入力されて第２制御信号の生成に供されると共に、制御手段に入力されてタイマ手段が正常に動作しているか否かが判定される。
【００３６】
ここで、例えば、タイマ手段の計数がオーバーフロー等を起こして正常に動作していないような場合にタイマ手段から出力された計数信号に基づいて制御信号生成手段が第２制御信号を生成しても、この第２制御信号に基づいた整流手段での整流タイミング（すなわち、各コイルに対する通電又は通電解除のタイミング）は適切とは言えない。
【００３７】
したがって、本ブラシレスモータでは、このように、タイマ手段が正常に動作していないと制御手段が判定した場合には、制御手段からは第１制御信号が出力される。
【００３８】
一方、タイマ手段が正常に動作していると制御手段が判定した場合には、制御手段から出力される制御信号が第１制御信号から第２制御信号に切り替えられる。しかも、この切り替え時においては、上記のようにそれまで出力されていた第１制御信号に基づいて第２制御信号が補正されるため、トルク変動やチャタリング等を防止若しくは低減しつつ円滑に第２制御信号に基づいた整流に切り替えられる。
【００３９】
請求項５記載のブラシレスモータは、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の本発明において、前記第１制御信号に基づいて前記複数相のコイルの各々に流れる電流の通電波形を、前記複数の磁気センサが検出した前記永久磁石の磁極の位置に基づいて通電状態若しくは通電解除状態となる方形波とし、前記第２制御信号に基づく前記通電波形を、前記回転子の位相で通電レベルが異なる台形波とした、ことを特徴としている。
【００４０】
上記構成のブラスレスモータでは、制御手段から第１制御信号が出力されて、この第１制御信号に基づいて整流手段が各コイルに対して通電並びに通電解除を行なうと、このときに各コイルに流れる電流の通電波形は方形波となる。
【００４１】
一方、制御手段から第２制御信号が出力されて、この第２制御信号に基づいて整流手段が各コイルに対して通電並びに通電解除を行なうと、このときに各コイルに流れる電流の通電波形は台形波となる。
【００４２】
このように本ブラシレスモータでは、第１制御信号が出力された場合と第２制御信号が出力された場合とでは、各コイルでの通電波形が異なり、仮に、通電波形の通電レベルや整流タイミングが同じであれば、切り替え時において本ブラシレスモータの出力が変化する。
【００４３】
しかしながら、本ブラシレスモータでは、上記のように第１制御信号及び第２制御信号の何れか一方の制御信号から何れか他方の制御信号に切り替えられる際には、切り替え直前に出力された何れか一方の制御信号に基づいて何れか他方の制御信号が補正されるため、切り替え時における出力変化等が防止若しくは軽減される。
【００４４】
請求項６記載のブラシレスモータは、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の本発明において、前記周期検出信号に基づく入力信号と所定波形の参照波とを比較し、前記入力信号のレベルに応じてパルス幅が異なる前記第２制御信号を前記制御信号生成手段が生成すると共に、前記特定の条件を満たした場合に前記制御手段が出力する制御信号を前記第１制御信号から第２制御信号に切り替え、且つ、当該切り替え時に前記第１制御信号に基づいて前記第２制御信号のデューティ比を補正する、ことを特徴としている。
【００４５】
上記構成のブラスレスモータでは、周期検出信号に基づく入力信号が制御信号生成手段に入力されると、この入力信号と三角波やのこぎり波等の所定波形の参照波とが比較され、入力信号のレベルに応じてパルス幅が異なるパルス信号が第２制御信号として生成される。したがって、基本的には、第２制御信号のパルス幅（デューティ比）に基づいたタイミングで整流手段が各コイルに対して通電又は通電解除を行なうため、比較的細かく整流タイミングを設定できる。
【００４６】
ここで、本ブラシレスモータでは、上記の切り替えの際に、それまで出力されていた第１制御信号に基づいて切り替え後に出力される第２制御信号のデューティ比が補正される。
【００４７】
このように、第２制御信号のデューティ比を補正することで、各コイルに流れる電流の通電波形の通電レベルが増減する。この通電レベルの増減により切り替え前と切り替え後における本ブラシレスモータの出力の乖離が是正され（すなわち、乖離が無くなるか或いは小さくなり）、このような乖離に起因するトルク変動やチャタリング等が防止若しくは低減される。
【００４８】
請求項７記載のブラシレスモータは、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の本発明において、前記切り替え直前に出力された前記何れか一方の制御信号に基づいて前記制御手段が前記何れか他方の制御信号の位相を補正する、ことを特徴としている。
【００４９】
上記構成のブラスレスモータでは、出力する制御信号を何れか一方の制御信号から何れか他方の制御信号に制御手段が切り替える際に、制御手段では、切り替え直前に出力した何れか一方の制御信号に基づいて何れか他方の制御信号の位相が補正される。
【００５０】
したがって、本ブラシレスモータでは、切り替えにより整流手段による通電開始及び通電解除のタイミングが変化することになるが、このようなタイミングの変化により、所謂「みかけ位相」の乖離が是正され、「みかけ位相」の乖離に起因するトルク変動やチャタリング等が防止若しくは低減される。
【００５１】
請求項８記載の本発明は、通電状態で周囲に所定の磁界を形成する複数相のコイルを有する固定子と、永久磁石を有し、前記複数相のコイルが形成する磁界と前記永久磁石が形成する磁界との相互作用で生じる回転力で回転する回転子と、前記回転子の回転位置を検出し、検出した前記回転位置に基づいた位置検出信号を出力する回転位置検出手段と、前記回転子の周期を検出し、検出した前記周期に基づいた周期検出信号を出力する周期検出手段と、前記位置検出信号に基づいた所定波形の第１制御信号及び前記周期検出信号に基づき且つ前記第１制御信号とは異なる波形で、最終的に前記コイルが通電された際の通電波形が左右非対象の通電波形になる第２制御信号の双方を生成可能な制御信号生成手段と、前記第１制御信号及び前記第２制御信号の何れか一方の制御信号を出力すると共に、特定の条件を満たした場合に前記何れか一方の制御信号から何れか他方の制御信号に切り替えて出力する制御手段と、前記制御手段から出力された前記第１制御信号又は前記第２制御信号に基づいたタイミングで前記複数相のコイルの各々を通電し或いは通電解除する整流手段と、を備え、更に、前記制御手段が出力する制御信号を切り替える際に、前記制御手段は、出力していた前記何れか一方の制御信号に基づいて前記コイルが通電された際の通電波形と、前記何れか他方の制御信号に基づいて前記コイルが通電された際の通電波形との乖離を小さくし、又は、当該乖離をなくすように前記何れか一方の制御信号に基づき前記何れか他方の制御信号を補正すると共に、前記何れか他方の制御信号に基づいて前記コイルが通電された際の通電波形の通電開始から通電停止までの時間的中心と前記通電波形の電流有効面積の中心とのずれを修正すべく前記切り替えの直前に出力された前記何れか一方の制御信号に基づいて前記何れか他方の制御信号を補正する、ことを特徴としている。
【００５２】
上記構成のモータ制御装置では、整流手段が複数相のコイルに対して所定の通電波形で電流を流すと、コイルの周囲に所定の磁界が形成される。このコイルが形成する磁界と永久磁石が形成する磁界との相互作用で回転力が生じ、この回転力によって回転子が所定の速度で回転する。
【００５３】
一方、回転する回転子の回転位置は、回転位置検出手段によって検出され、回転子の回転位置に対応した位置検出信号が回転位置検出手段から出力されると共に、回転する回転子の回転周期が周期検出手段に検出され、回転子の回転周期に対応した周期検出信号が周期検出手段から出力される。
【００５４】
回転位置検出手段から出力された位置検出信号及び周期検出手段から出力された周期検出信号は制御手段に入力される。制御信号生成手段では、位置検出信号に基づいた第１制御信号の生成が可能であると共に、周期検出信号に基づいた第２制御信号の生成が可能である。
【００５５】
制御信号生成手段で生成された第１制御信号及び第２制御信号の何れか一方の制御信号は、制御手段を介して出力される。制御手段から出力された何れか一方の制御信号は、整流手段に入力され、整流手段では入力された何れか一方の制御信号（すなわち、第１制御信号又は第２制御信号）に基づいたタイミングで上記の複数相のコイルの各々を通電状態又は通電解除状態にする。
【００５６】
ところで、本モータ制御装置では、特定の条件を満たすと、制御手段では出力する制御信号を、それまでの何れか一方の制御信号から何れか他方の制御信号に切り替える。
【００５７】
ここで、第１制御信号と第２制御信号とでは、互いに信号波形が異なるため、整流手段では第１制御信号が入力されるか第２制御信号が入力されるかで通電及び通電解除のタイミングが変わり、その結果、整流手段に第１制御信号が入力された場合と第２制御信号が入力された場合とでは、各コイルに流れる電流の通電波形が変わる。
【００５８】
このように、各コイルに流れる電流の通電波形を変えることで、回転子の状態（例えば、回転子の回転速度）等に応じて、より一層適切なタイミングで各コイルに通電でき、異音の発生を抑制若しくは防止できたり、又は、消費電力を低減できたりする。
【００５９】
ところで、上記のように、第１制御信号と第２制御信号とでは信号波形が異なり、その結果、整流手段に入力される信号が第１制御信号と第２制御信号とで通電波形が変わる。
【００６０】
ここで、本モータ制御装置では、上記のように制御手段が出力する制御信号を切り替える場合には、第１制御信号に基づいてコイルが通電された際の通電波形と、第２制御信号に基づいてコイルが通電された際の左右非対称の通電波形との乖離が小さくなり、又は、このような乖離がなくなるようにそれまで出力していた何れか一方の制御信号に基づいて切り替え後に出力する何れか他方の制御信号の信号レベルや位相等が補正される。さらに、何れか他方の制御信号に基づいて整流手段がコイルを通電した際の通電波形の通電開始から通電停止までの時間的中心と通電波形の電流有効面積の中心とのずれが修正されるように切り替えの直前に出力された何れか一方の制御信号に基づいて何れか他方の制御信号が補正される。これによって、切り替えが行なわれる直前の何れか一方の制御信号に基づくタイミングで整流手段が各コイルへ通電又は通電解除した際の本モータ制御装置の出力と、切り替え後の何れか他方の制御信号に基づくタイミングで整流手段が各コイルへ通電又は通電解除した際の本モータ制御装置の出力と、の乖離が是正され（すなわち、乖離が無くなるか或いは小さくなり）、このような乖離に起因するトルク変動やチャタリング等が防止若しくは低減される。
【００６１】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態の構成＞
（車載空調装置用ブラシレスモータ１２の構成の概略）
図５には、本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置１０を備えた車載空調装置用のブラシレスモータ１２を一部破断した正面断面図が示されている。
【００６２】
この図に示されるように、本ブラシレスモータ１２はハウジング１４を備えており、その内側には駆動部１６とモータ制御装置１０の制御基板１８が収容されている。
【００６３】
ハウジング１４は一端が開口した浅底の略箱状に形成されており、ハウジング１４の開口端には略円筒形状の筒部３４がハウジング１４に対して一体的に設けられている。
【００６４】
また、ハウジング１４には略円筒形状の支持部３６が設けられており、支持部３６の外周部には固定子としてのステータ２８が一体的に取り付けられている。ステータ２８は、薄珪素鋼板等から成る複数枚のコア片を積層して形成されたコア２６を備えており、更に、コア２６には各々が巻線としての三相のコイル３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗから成るコイル群３０（図１参照）が巻き掛けられている。これらのコイル３０Ｕ〜３０Ｗは、電気的な位相が１２０度ずれるように設けられており、これらのコイル３０Ｕ〜３０Ｗが所定のタイミングで交互に通電或いは通電解除されることにより、ステータ２８の周囲に所定の回転磁界を形成する。
【００６５】
一方、支持部３６の内側には一対の軸受３８が固定されており、これらの軸受３８によってシャフト２０が支持部３６並びに筒部３４に対して同軸的で且つ自らの軸周りに回転自在に支持されている。
【００６６】
シャフト２０の軸方向一端側は筒部３４を貫通しており、その一端部若しくは一端部近傍にてシャフト２０の回転力を受けて回動する図示しない空調装置本体に設けられた送風用のファンへ機械的に連結されている。
【００６７】
また、シャフト２０の筒部３４から貫通した部分には回転子としてのロータ２２が一体的に取り付けられている。ロータ２２はハウジング１４の開口方向とは反対方向へ向けて開口した筒部３４並びに支持部３６に対して同軸の有底筒形状に形成されており、ロータ２２の上底部をシャフト２０が貫通している。
【００６８】
ロータ２２の内周部には、永久磁石としての略円筒形状のマグネット２４がロータ２２に対して同軸的に固定されている。マグネット２４はその軸心を介して半径方向一方の側はＮ極で他方の側がＳ極となるように形成されていると共に、自らの軸芯周りに所定角度（例えば、６０度）毎に磁極の極性が変わるように形成され、その周囲に所定の磁界を形成する。
【００６９】
マグネット２４は支持部３６の半径方向に沿ってステータ２８の外側でステータ２８と対向する如く設けられており、上述したコイル群３０が通電されてステータ２８の周囲に回転磁界が形成されると、この回転磁界とマグネット２４が形成する磁界との相互作用で支持部３６周りの回転力がマグネット２４に生じ、これにより、シャフト２０が回転する構成である。
【００７０】
一方、図３に示されるように、ステータ２８よりもハウジング１４の底部側には制御基板１８が配置されている。制御基板１８は表面及び裏面の少なくとも何れか一方にプリント配線が施されており、複数の抵抗素子やトランジスタ素子、更にはマイクロコンピュータ等の素子が上記のプリント配線を介して適宜に接続されている。
【００７１】
（モータ制御装置１０の構成の概略）
次に、制御基板１８の構成の概略、すなわち、本モータ制御装置１０の構成の概略について、図１乃至図４に基づいて説明する。
【００７２】
図１に示されるように、モータ制御装置１０は、回転位置検出手段としての回転検出装置４０を備えている。
【００７３】
図５に示されるように、回転検出装置４０は、センサマグネット４２を備えている。センサマグネット４２は、シャフト２０の軸方向他端側にシャフト２０に対して同軸的且つ一体的に固定されている。センサマグネット４２もまた永久磁石で、その軸心周りに所定角度（例えば、６０度）毎にＮ極とＳ極とが交互に位置する多極磁石とされており、その周囲に特定の磁界を形成する。
【００７４】
図１に示されるように、このセンサマグネット４２の側方には、周期検出手段を構成し、且つ、センサマグネット４２と共に回転検出装置４０を構成するホールＩＣ素子４４Ｕと、センサマグネット４２と共に回転検出装置４０を構成するホールＩＣ素子４４Ｖ、４４Ｗと、が設けられている。
【００７５】
これらのホールＩＣ素子４４Ｕ〜４４Ｗは、センサマグネット４２の半径方向外側でセンサマグネット４２の軸心周りに１２０度毎に設けられており、各々の位置でセンサマグネット４２の磁界を構成する磁力線を検出する。
【００７６】
一方、モータ制御装置１０を構成する制御基板１８には、速度指令回路４６、電源スタンバイ回路４８、速度制御演算部５０、プリドライバ回路５２、整流手段としての三相インバータ５４、及び昇圧回路５６が設けられている。
【００７７】
速度指令回路４６は、フィルタ回路や増幅回路等の各種回路、或いは、これらの回路を含めた構成と同等の機能を有するＩＣチップやマイコン等により構成されており、例えば、車両のインパネ等に設けられた空調装置のＯＮ／ＯＦＦ用や風量の切り替え用として用いられる１乃至複数の操作スイッチ５８からの操作信号が入力される。
【００７８】
電源スタンバイ回路４８は、速度指令回路４６と後述する速度制御演算部５０の間に介在しており、空調装置の停止状態にあっても電源６０から空調装置へ流れる微弱な電流を制御して抑制している。
【００７９】
速度制御演算部５０は、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６４、ＲＡＭ６６、タイマ手段としてのタイマ６８等を含めて構成されたマイコンで、構造的には１乃至複数の集積回路により構成されており、機能的にはコンパレータ回路（比較回路）、増幅回路、乗算回路等の各種演算回路により構成されている。
【００８０】
ここで、図３及び図４には、速度制御演算部５０を構成するＣＰＵ６２を機能的な面からみたブロック図が示されている。なお、これらの図において各部は、あくまでも、ＣＰＵ６２での各処理を機能別に捉えてみた場合のものであって、実際には、結果的に各部の機能に対応した処理を行なう比較回路や積算回路等の各種演算回路等により構成される。
【００８１】
図３に示されるように、ＣＰＵ６２は、速度比較部７０を備えている。速度比較部７０には、上述した速度指令回路４６から出力された速度指令信号Ｖが電源スタンバイ回路４８を介して入力される。
【００８２】
また、速度比較部７０は、ＲＡＭ６６やＲＯＭ６４に接続されていると共に、上述したホールＩＣ素子４４Ｕ〜４４Ｗに接続されており、ホールＩＣ素子４４Ｕ〜４４Ｗの各々から出力された位置検出信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が入力される。
【００８３】
さらに、速度比較部７０は、ホールＩＣ素子４４Ｕ〜４４Ｗからの位置検出信号Ｄ１〜Ｄ３のパターン（組み合わせ）に基づいてセンサマグネット４２の回転位置を判定する。また、速度比較部７０は、センサマグネット４２の回転位置、すなわち、実際のロータ２２の回転位置と、速度指令回路４６からの速度指令信号Ｖに基づく設定上でのロータ２２の回転位置とを比較して、この設定値と実際の回転位置との偏差を求め、この偏差に対応する信号を出力する。
【００８４】
制御信号生成手段を構成する制御信号生成部７４は、速度比較部７０から出力された上記の偏差に対応する信号に基づいて第１制御信号としての一定のデューティ比を有するパルス信号Ｐ１を生成する。このパルス信号Ｐ１は制御手段を構成する出力制御部７６を介してプリドライバ回路５２に入力される。
【００８５】
図２に示されるように、プリドライバ回路５２は三相インバータ５４を構成する電界効果トランジスタ（以下、「ＭＯＳＦＥＴ」と称する）７８Ｕ、７８Ｖ、７８Ｗ、８０Ｕ、８０Ｖ、８０Ｗの各ゲート端子に接続されており、出力制御部７６を介して制御信号生成部７４から出力されたパルス信号Ｐ１に基づいてスイッチング信号Ｓ１を生成し、このスイッチング信号をＭＯＳＦＥＴ７８Ｕ〜７８Ｗ、８０Ｕ〜８０Ｗの各ゲート端子に出力する。
【００８６】
従来から周知のようにＭＯＳＦＥＴ７８Ｕ〜７８Ｗ、８０Ｕ〜８０Ｗは「ＬＯＷ」レベルのスイッチング信号がゲート端子に入力された状態では「ＯＦＦ」状態で基本的に電源６０からの電流がドレイン端子からソース端子へ流れることはないが、「ＨＩＧＨ」レベルのスイッチング信号Ｓ１がゲート端子に入力されることで「ＯＮ」状態となり電源６０からの電流がドレイン端子からソース端子へ流れる。
【００８７】
これらのＭＯＳＦＥＴ７８Ｕ〜７８Ｗ、８０Ｕ〜８０Ｗのうち、ＭＯＳＦＥＴ７８Ｕのソース端子及びＭＯＳＦＥＴ８０Ｕのドレイン端子はコイル３０Ｕの端子へ接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ７８Ｖのソース端子及びＭＯＳＦＥＴ８０Ｖのドレイン端子はコイル３０Ｖの端子へ接続されており、ＭＯＳＦＥＴ７８Ｗのソース端子及びＭＯＳＦＥＴ８０Ｗのドレイン端子はコイル３０Ｗの端子へ接続されている。
【００８８】
なお、昇圧回路５６は、プリドライバ回路５２へ接続された回路で、ＭＯＳＦＥＴ７８Ｕ〜７８Ｗへ送るスイッチング信号Ｓ１の電圧レベルを、電源６０の電圧レベルよりも高くする。
【００８９】
一方、図４に示されるように、速度制御演算部５０を構成するＣＰＵ６２は、周期演算部８２を備えている。周期演算部８２は、ＲＡＭ６６やＲＯＭ６４に接続されていると共に、タイマ６８及びホールＩＣ素子４４Ｕに接続されている。
【００９０】
上述したように、ホールＩＣ素子４４Ｕは、センサマグネット４２の磁気を検出することで、対向するセンサマグネット４２の極性（Ｎ極又はＳ極）を検出している。ここで、センサマグネット４２は、その周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に位置するように形成されているため、センサマグネット４２が１回転する間には、センサマグネット４２が有する極数（Ｎ極とＳ極の総数）分だけホールＩＣ素子４４Ｕで検出する極性が切り替わる。したがって、ホールＩＣ素子４４Ｕがセンサマグネット４２の極数分だけ検出する極性が切り替わったことで、センサマグネット４２が１回転したこと、すなわち、ロータ２２が１回転したことを検出できる。
【００９１】
周期演算部８２では、ホールＩＣ素子４４Ｕからの特定の極性に対応した位置検出信号Ｄ１が入力されたと同時にタイマ６８にカウント（計数）を開始させるい。また、周期演算部８２は、ホールＩＣ素子４４Ｕからの信号に基づいてセンサマグネット４２が１回転したことを検出するまでタイマ６８にカウント（計数）を行なわせ、センサマグネット４２が１回転するまでに要するカウント数（計数値）Ｎからセンサマグネット４２の周期、すなわち、ロータ２２の回転周期Ｔを算出する。さらに、周期演算部８２では、この回転周期Ｔを、例えば、６の整数倍に分割した分割値Ｔｎを設定する。
【００９２】
周期演算部８２にて設定された分割値Ｔｎは、入力信号生成部８４に入力される。入力信号生成部８４は、速度指令回路４６から出力された速度指令信号Ｖに基づくブラシレスモータ１２の設定上での回転周期Ｔｓと、分割値Ｔｎ基づく実際の回転周期Ｔとの偏差を求め、この偏差に基づいた入力信号Ｍを生成して出力する。
【００９３】
入力信号生成部８４から出力された入力信号Ｍは、制御手段を構成する補正演算部８６を介して比較部８８へ入力される。比較部８８は、入力信号生成部８４からの入力信号Ｍと三角波生成部９０から出力された参照波としての三角波Ｔｒとを比較し、この比較結果に基づいて制御信号生成手段を構成するＰＷＭ信号生成部９２が第２制御信号としてのＰＷＭ信号Ｐ２を生成する。
【００９４】
ここで、ＰＷＭ信号生成部９２で生成されたＰＷＭ信号Ｐ２は、制御信号生成部７４で生成されるパルス信号Ｐ１とは生成の基準や過程が異なるため、パルス信号Ｐ１とは波形（パルス幅のデューティ比）が異なる。ＰＷＭ信号生成部９２は出力制御部７６を介して生成したＰＷＭ信号Ｐ２を出力する。出力されたＰＷＭ信号Ｐ２はプリドライバ回路５２に入力される。
【００９５】
プリドライバ回路５２では、入力されたＰＷＭ信号Ｐ２に基づいてスイッチング信号Ｓ２を生成し、このスイッチング信号をＭＯＳＦＥＴ７８Ｕ〜７８Ｗ、８０Ｕ〜８０Ｗの各ゲート端子に出力する。
【００９６】
一方、図３及び図４に示されるように、ＣＰＵ６２は、制御手段を構成する判定部９４を備えている。判定部９４はタイマ６８に接続されており、タイマ６８でのカウント数Ｎをモニタしている。タイマ６８は、一定のカウント数Ｎｓが上限値とされており、それ以上はオーバーフロー状態となりカウントができない。判定部９４では、タイマ６８がオーバーフロー状態を含む異常状態となっているか否かを判定し、その判定結果に基づく判定信号Ｊを出力制御部７６に出力する。
【００９７】
出力制御部７６では、判定部９４からの信号に基づいて、入力されたパルス信号Ｐ１及びＰＷＭ信号Ｐ２の何れか一方を出力し、何れか他方をキャンセルする。
【００９８】
また、図３に示されるように、出力制御部７６は、制御信号生成部７４と出力制御部７６との間に介在する制御手段を構成する信号補正部７２に接続されていると共に、図４に示されるように、入力信号生成部８４と比較部８８との間に介在する補正演算部８６に接続されており、出力制御部７６から出力された信号（すなわち、パルス信号Ｐ１又はＰＷＭ信号Ｐ２）が入力される。
【００９９】
信号補正部７２では、パルス信号Ｐ１が入力されるとパルス信号Ｐ１をキャンセルするが、ＰＷＭ信号Ｐ２が入力されると、ＰＷＭ信号Ｐ２を適宜に変換して制御信号生成部７４で生成されたパルス信号Ｐ１の信号レベルと比較し、この比較結果に基づいてパルス信号Ｐ１のデューティ比を増減して増減後のパルス信号Ｐ１を出力制御部７６に出力する。
【０１００】
一方、補正演算部８６では、ＰＷＭ信号Ｐ２が入力されるとＰＷＭ信号Ｐ２をキャンセルするが、パルス信号Ｐ１が入力されると、パルス信号Ｐ１を適宜に変換して入力信号生成部８４で生成された入力信号の信号レベルと比較し、この比較結果に基づいて入力信号の信号レベルを増減して増減後の入力信号を比較部８８に入力する。
【０１０１】
＜本実施の形態の作用、効果＞
（基本的な動作の概略）
次に、本実施の形態の作用並びに効果について説明する。
【０１０２】
本モータ制御装置１０では、空調装置のＯＮ／ＯＦＦ若しくは風量切り替えのために操作スイッチ５８が操作されると、操作スイッチ５８から所定電圧の操作信号が速度指令回路４６に入力される。
【０１０３】
速度指令回路４６に入力された操作信号は速度指令回路４６で速度制御演算部５０のＣＰＵ６２にて比較等が行ないうる設定値としての速度指令信号Ｖに変換された後、電源スタンバイ回路４８を介して速度制御演算部５０へ送られる。
【０１０４】
速度制御演算部５０を構成するＣＰＵ６２の速度比較部７０に入力された速度指令信号Ｖに基づいて制御信号生成部７４で一定のパルス幅を有するパルス信号Ｐ１が生成され、出力制御部７６を介してプリドライバ回路５２へ出力される。
【０１０５】
プリドライバ回路５２では、昇圧回路５６と共にパルス信号Ｐ１の信号レベル及びパルス幅に基づいて各ＭＯＳＦＥＴ７８Ｕ〜７８Ｗ、８０Ｕ〜８０Ｗの各々をＯＮ／ＯＦＦしうるパルス状のスイッチング信号Ｓ１が生成され、このスイッチング信号Ｓ１が三相インバータ５４の各ＭＯＳＦＥＴ７８Ｕ〜７８Ｗ、８０Ｕ〜８０Ｗのゲート端子へ送られる。
【０１０６】
上述したように、ＭＯＳＦＥＴ７８Ｕ〜７８Ｗ、８０Ｕ〜８０Ｗの各々は受けたスイッチング信号Ｓ１が「ＬＯＷ」レベルであれば、ＯＦＦ状態となって基本的にドレイン端子からソース端子への電源６０からの電流を遮断し、「ＨＩＧＨ」レベルであれば、ＯＮ状態となって電源６０からの電流がドレイン端子からソース端子へ流れることを許容する。
【０１０７】
ここで、スイッチング信号Ｓ１は上記のパルス信号Ｐ１に基づいて生成される。このため、ＭＯＳＦＥＴ７８Ｕ〜７８Ｗの何れかとＭＯＳＦＥＴ８０Ｕ〜８０Ｗの何れかとが交互にＯＮ状態となり、これにより、図６に示されるように、通電波形が方形波となるように整流された電流がコイル３０Ｕ〜３０Ｗに流れる。
【０１０８】
このようにしてコイル３０Ｕ〜３０Ｗの周囲に所定の磁界が形成され、コイル３０Ｕ〜３０Ｗが形成する磁界とマグネット２４が形成する磁界との相互作用によってマグネット２４が回転し、更に、マグネット２４と一体のシャフト２０が回転する。上述したように、シャフト２０はハウジング１４の外側で空調装置のファンに連結されているため、シャフト２０が回転することでファンが回転し、これにより、空調装置から送風される。
【０１０９】
一方、シャフト２０が回転することでセンサマグネット４２が共に回転する。上記のようにセンサマグネット４２は多極磁石を形成しており、その周囲に特定の磁界を形成しているが、センサマグネット４２が回転することで、センサマグネット４２の周囲に対するセンサマグネット４２の磁界が変動する。
【０１１０】
センサマグネット４２の周囲における磁界の変動は、センサマグネット４２の周囲における各回転位置での磁力線の強度変化となる。センサマグネット４２が形成する磁界の磁力線は、センサマグネット４２の周囲に配置されたホールＩＣ素子４４Ｕ〜４４Ｗにより検出される。ホールＩＣ素子４４Ｕ〜４４Ｗの各々からは、検出した磁力線の強度に基づいて各々に対向するセンサマグネット４２の極性に応じた信号レベルの位置検出信号Ｄ１〜Ｄ３が出力される。
【０１１１】
速度制御演算部５０を構成するＣＰＵ６２の速度比較部７０では、各ホールＩＣ素子４４Ｕ〜４４Ｗから出力された位置検出信号Ｄ１〜Ｄ３に基づいた実際のロータ２２の回転位置Ｃと、速度指令信号Ｖに基づく設定上でのロータ２２の回転位置Ｃｓとが比較されて偏差ｄＣがとられる。制御信号生成部７４では、この偏差ｄＣに基づいたパルス信号Ｐ１が生成される。
一方、ホールＩＣ素子４４Ｕ〜４４Ｗのうち、ホールＩＣ素子４４Ｕからの位置検出信号Ｄ１は、周期演算部８２にも入力される。周期演算部８２では、例えば、センサマグネット４２のＮ極若しくはＳ極をホールＩＣ素子４４Ｕが検出した際の検出信号が入力されると、タイマ６８を作動させてカウント（計数）を開始させる。
【０１１２】
この状態から、センサマグネット４２の極数（Ｎ極とＳ極の総数）に対応したホールＩＣ素子４４Ｕからの検出信号の切り替わったことを周期演算部８２が検出すると、周期演算部８２では、この状態でのタイマ６８のカウント数Ｎからセンサマグネット４２の回転周期、すなわち、ロータ２２の回転周期Ｔが算出され、更に、算出した回転周期Ｔを、例えば、６の整数倍の数値に等分割した分割値Ｔｎが設定される。
【０１１３】
次いで、入力信号生成部８４では、周期演算部８２で設定された分割値Ｔｎに基づくロータ２２の実際の回転周期Ｔと、上述した速度指令信号Ｖに基づく設定上での回転周期Ｔｓとが比較されて偏差ｄＴがとられ、更に、この偏差ｄＴに基づいて所定波形の入力信号Ｍが生成される。入力信号生成部８４で生成された入力信号Ｍは、補正演算部８６を介して比較部８８へ入力されて、三角波生成部９０で生成された参照波としての三角波Ｔｒと比較される。これにより、ＰＷＭ信号Ｐ２が生成される。
【０１１４】
ここで、入力信号Ｍは基本的に上記の分割値Ｔｎに基づいて生成される。しかも、分割値Ｔｎは回転周期Ｔを６の整数倍に等分割した値である。これらの分割値Ｔｎのうち、回転周期Ｔを６つに等分割した分割値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６は、基本的に、位置検出信号Ｄ１、Ｓ２、Ｓ３での信号レベルの切り替わりに対応する。したがって、分割値Ｔ１〜Ｔ６に基づいて各コイル３０Ｕ〜３０Ｗに対する通電開始及び通電停止のタイミングを設定することで、パルス信号Ｐ１と同様のタイミングで各コイル３０Ｕ〜３０Ｗに対して通電を開始し、又は停止できる。
【０１１５】
しかしながら、分割値Ｔｎは、回転周期Ｔを６の整数倍に分割した値であるため、例えば、回転周期Ｔを６つに等分割した分割値Ｔ１〜Ｔ６の各々の間が更に等分割される。入力信号生成部８４では、分割値Ｔ１〜Ｔ６の各々の間を更に等分割した分割値Ｔｎ毎に入力信号Ｍの信号レベルを設定する。
【０１１６】
このようにして、分割値Ｔ１〜Ｔ６及び各々の中間における分割値を含む分割値Ｔｎ毎に信号レベルが設定された入力信号Ｍに基づいて生成されたＰＷＭ信号Ｐ２が出力制御部７６から出力されると、ＰＷＭ信号Ｐ２はプリドライバ回路５２に入力される。プリドライバ回路５２では、昇圧回路５６と共にＰＷＭ信号Ｐ２の信号レベル及びパルス幅に基づいて各ＭＯＳＦＥＴ７８Ｕ〜７８Ｗ、８０Ｕ〜８０Ｗの各々をＯＮ／ＯＦＦしうるパルス状のスイッチング信号Ｓ２が生成され、このスイッチング信号Ｓ２が三相インバータ５４の各ＭＯＳＦＥＴ７８Ｕ〜７８Ｗ、８０Ｕ〜８０Ｗのゲート端子へ送られる。
【０１１７】
ここで、上記のパルス信号Ｐ１は、単純にロータ２２の回転位置にのみ基づいた信号であるため、基本的には、各コイル３０Ｕ〜３０Ｗに対する通電開始と通電停止のタイミングしか制御ができない。このため、パルス信号Ｐ１に基づいたスイッチング信号によって各コイル３０Ｕ〜３０Ｗが通電された場合には、上記のように、通電波形が方形波となる。
【０１１８】
これに対して、ＰＷＭ信号Ｐ２は、上記のように、分割値Ｔ１〜Ｔ６及び各々の中間における分割値を含む分割値Ｔｎ毎に信号レベルが設定された入力信号Ｍに基づいて生成される。このため、各コイル３０Ｕ〜３０Ｗの通電タイミングを更に細分化した制御が行なわれる。これにより、図７及び図８に示されるように、本実施の形態では、ＰＷＭ信号Ｐ２に基づいた各コイル３０Ｕ〜３０Ｗの通電波形は、単純な方形波ではなく、通電開始時と通電停止時において通電レベルが漸次増減する左右対称の台形波や正弦波等の任意の形状の波形（本実施の形態では、左右対称の台形波）となる。これにより、第１制御信号としてのパルス信号Ｐ１に基づくことで通電波形が方形波になった場合に比べて、トルクリプルが少なくなり、より一層円滑にロータ２２を回転させることができる。
【０１１９】
一方、上記のように、比較部８８で生成されたＰＷＭ信号Ｐ２は、出力制御部７６に入力される。ここで、出力制御部７６では、上記の判定部９４からの判定信号Ｊが入力される。
【０１２０】
判定部９４では、タイマ６８からのカウント（計数）信号Ｎが入力される。上記のように、タイマ６８は一定の上限値Ｎｓを超えたカウント（計数）が基本的にできない構成となっているため、仮に、ロータ２２の回転周期Ｔがタイマ６８の上限値Ｎｓを超えるような場合（すなわち、タイマ６８の上限値Ｎｓを超えてもロータ２２が１回転しない場合）には、判定部９４からの判定信号Ｊに基づいて出力制御部７６でＰＷＭ信号Ｐ２がキャンセルされてパルス信号Ｐ１がプリドライバ回路５２に入力される。
【０１２１】
一方、ロータ２２の回転周期Ｔがタイマ６８の上限値Ｎｓを以下である場合（すなわち、ロータ２２が１回転した状態でのタイマ６８でのカウント数Ｎが上限値Ｎｓを超えない場合）には、判定部９４からの判定信号Ｊに基づいて出力制御部７６でパルス信号Ｐ１がキャンセルされてＰＷＭ信号Ｐ２がプリドライバ回路５２に入力される。
【０１２２】
このように、本実施の形態では、パルス信号Ｐ１とＰＷＭ信号Ｐ２の２種類の制御信号が生成されるが、プリドライバ回路５２に入力される制御信号は、パルス信号Ｐ１とＰＷＭ信号Ｐ２の何れか一方の制御信号である。このため、波形が異なる２種類の制御信号（すなわち、パルス信号Ｐ１とＰＷＭ信号Ｐ２）が混在して出力されることはない。
【０１２３】
また、上記のように、ＰＷＭ信号Ｐ２に基づいたスイッチング信号Ｓ２での通電波形は台形波等の任意波形となり、基本的にはＰＷＭ信号Ｐ２に基づいて各コイル３０Ｕ〜３０Ｗを通電する方が、トルクリプルは少なく円滑にロータ２２を回転させることができ好ましい。但し、回転周期Ｔの算出の基準となるタイマ６８でのカウント数Ｎが上限値Ｎｓを超えても、ロータ２２が１回転していないような場合には、タイマ６８でのカウント数Ｎからは正確な回転周期Ｔが算出できない。しかしながら、本実施の形態では、このようにタイマ６８でのカウント数Ｎから正確な回転周期Ｔが算出できない場合等には、ＰＷＭ信号Ｐ２をキャンセルしてパルス信号Ｐ１に基づいて各コイル３０Ｕ〜３０Ｗを通電するため、適切な通電タイミングで通電できる。
【０１２４】
ところで、本実施の形態では、上記のように、タイマ６８でのカウント数Ｎに応じて出力制御部７６から出力する制御信号（すなわち、パルス信号Ｐ１及びＰＷＭ信号Ｐ２）を適宜に切り替える。
【０１２５】
ここで、本実施の形態では、出力制御部７６から出力する制御信号をパルス信号Ｐ１からＰＷＭ信号Ｐ２に切り替える際には、入力信号生成部８４から出力された入力信号Ｍの信号レベルが、補正演算部８６おいて、その直前に出力制御部７６から出力されたパルス信号Ｐ１のデューティ比に応じて補正される。このため、切り替え直後の補正された入力信号Ｍに基づくＰＷＭ信号Ｐ２は、そのデューティ比が補正されることになり、結果的に、スイッチング信号Ｓ２のデューティ比が補正される。
【０１２６】
これにより、各コイル３０Ｕ〜３０Ｗでの通電波形の信号レベルのピーク値が補正演算部８６で補正しない場合に比べて小さくなる（図９参照）。このため、上記の補正が行なわれない場合に比べて、ＰＷＭ信号Ｐ２に基づいたスイッチング信号Ｓ２でコイル３０Ｕ〜３０Ｗが通電された際の出力と、その直前に出力制御部７６から出力されたパルス信号Ｐ１に基づいて生成されたスイッチング信号Ｓ１により方形波の通電波形で通電された場合での出力と、の乖離が小さくなるか、或いは、乖離が無くなる。これにより、出力差に起因するチャタリングやトルク変動等が軽減若しくは防止される。
【０１２７】
一方、出力制御部７６から出力する制御信号をＰＷＭ信号Ｐ２からパルス信号Ｐ１に切り替える際には、制御信号生成部７４から出力されたパルス信号Ｐ１のデューティ比が、信号補正部７２おいてその直前に出力制御部７６から出力されたＰＷＭ信号Ｐ２のデューティ比に応じて補正される。したがって、切り替え直後にはスイッチング信号Ｓ１のデューティ比が補正され、これにより、各コイル３０Ｕ〜３０Ｗでの通電波形の信号レベルのピーク値が信号補正部７２で補正しない場合に比べて大きくなる（図１０参照）。
【０１２８】
このため、上記の補正が行なわれない場合に比べて、パルス信号Ｐ１に基づいたスイッチング信号Ｓ１でコイル３０Ｕ〜３０Ｗが通電された際の出力と、その直前に出力制御部７６から出力されたＰＷＭ信号Ｐ２に基づいて生成されたスイッチング信号Ｓ２により台形波の通電波形で通電された場合での出力と、の乖離が小さくなるか、或いは、乖離が無くなる。これにより、出力差に起因するチャタリングやトルク変動等が軽減若しくは防止される。
【０１２９】
このように、本実施の形態では、タイマ６８でのカウント数Ｎに応じて適宜に出力する制御信号（すなわち、パルス信号Ｐ１又はＰＷＭ信号Ｐ２）を切り替えるが、切り替えに伴い生ずる前後の出力波形（通電波形）の差異が補正されることで、チャタリングやトルク変動が防止されるため、ブラシレスモータ１２の作動時における異音等の発生を効果的に軽減若しくは防止でき、円滑にロータ２２を回転させることができる。
【０１３０】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本第２の実施の形態を説明するにあたり、前記第１の実施の形態と実質的に且つ機能的に同一の部位に関しては、前記第１の実施の形態と同一の符号を付与して、その説明を省略する。
【０１３１】
図１１及び図１２に示されるように、本実施の形態に係るモータ制御装置１１０のＣＰＵ６２は、前記第１の実施の形態に係るモータ制御装置１０のＣＰＵ６２とは異なり、入力信号生成部８４、信号補正部７２、及び補正演算部８６を備えておらず、代わりに入力信号生成部１１２及び各々が制御手段を構成する信号補正部１１４と補正演算部１１６を備えている。
【０１３２】
入力信号生成部１１２は基本的に入力信号生成部８４と同様に入力信号Ｍの生成が主な機能である。しかしながら、入力信号生成部１１２で生成する入力信号Ｍは、入力信号生成部８４で生成する入力信号Ｍとは波形が異なる。
【０１３３】
このため、入力信号生成部１１２で生成された入力信号Ｍに基づくＰＷＭ信号Ｐ２は、入力信号生成部８４で生成された入力信号Ｍに基づくＰＷＭ信号Ｐ２とはデューティ比が異なる。これにより、入力信号生成部１１２で生成された入力信号Ｍに基づいてＰＷＭ信号Ｐ２を生成し、更に、このＰＷＭ信号Ｐ２に基づいてスイッチング信号Ｓ２を生成して各コイル３０Ｕ〜３０Ｗを通電すると、通電波形は前記第１の実施の形態とは異なり左右非対称の台形波になる。
【０１３４】
一方、信号補正部１１４及び補正演算部１１６は、前記第１の実施の形態における信号補正部７２及び補正演算部８６と同様の機能の他に、パルス信号Ｐ１又は入力信号Ｍの位相をずらす機能を有する。
【０１３５】
すなわち、信号補正部１１４では、出力制御部７６から出力されたＰＷＭ信号Ｐ２のデューティ比に応じて制御信号生成部７４から出力されたパルス信号Ｐ１のデューティ比を補正して、図１３に示されるように、前記第１の実施の形態と同様に最終的な通電波形の出力レベルを補正すると共に、位相（通電タイミング）をｄＴ分だけ補正する。
一方、補正演算部１１６では、出力制御部７６から出力されたパルス信号Ｐ１のデューティ比に応じて入力信号生成部１１２から出力された入力信号Ｍの信号レベルと発生タイミングの双方を補正する。これにより、入力信号Ｍと三角波Ｔｒに基づいて生成されるＰＷＭ信号２のデューティ比が補正される。その結果、図１４に示されるように、前記第１の実施の形態と同様に最終的な通電波形の出力レベルが補正されると共に、更に、位相（通電タイミング）がｄＴ分だけ補正される。
【０１３６】
このように、本実施の形態では、信号補正部１１４及び補正演算部１１６が前記第１の実施の形態における信号補正部７２及び補正演算部８６と同様の機能を有しているため、基本的には前記第１の実施の形態と同様の作用を奏し、同様の効果を得ることができる。
【０１３７】
ところで、本実施の形態では、上記のように、ＰＷＭ信号Ｐ２に基づいた最終的な通電波形が左右非対称の台形波であるため、通電開始時と通電停止時との間の時間的中心と、電流有効面積の中心とがずれる。
【０１３８】
ここで、本実施の形態では、上記のように、出力制御部７６から出力される制御信号（すなわち、パルス信号Ｐ１及びＰＷＭ信号Ｐ２）が切り替わる際に、切り替わる直前の制御信号（すなわち、パルス信号Ｐ１及びＰＷＭ信号Ｐ２の何れか一方）に基づいて切り替わり直後に出力制御部７６から出力する制御信号（すなわち、パルス信号Ｐ１及びＰＷＭ信号Ｐ２の何れか他方）のデューティ比が補正され、最終的な通電波形の位相（通電タイミング）がｄＴ分だけ補正される。このため、位相のずれに起因する制御信号の切り替え直前と切り替え直後のトルク変動が効果的に抑制若しくは防止される。これにより、トルク変動に伴う異音の発生等を軽減若しくは防止できると共に、ロータ２２の回転を安定させることができる。
【０１３９】
なお、上記の各実施の形態では、出力制御部７６から出力される制御信号がパルス信号Ｐ１からＰＷＭ信号Ｐ２が切り替わる条件を、ロータ２２の回転周期がタイマ６８でのカウント数の上限値Ｎｓを超えていないこと条件とした。ここで、この条件を単純にクリアした場合に、出力制御部７６から出力される制御信号がパルス信号Ｐ１からＰＷＭ信号Ｐ２に切り替えてもよいが、例えば、複数周期だけ制御信号の切り替えを保留して、その間に連続して上記の条件をクリアした場合にのみ出力制御部７６から出力される制御信号がパルス信号Ｐ１からＰＷＭ信号Ｐ２に切り替えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るブラシレスモータ（モータ制御装置）の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るブラシレスモータ（モータ制御装置）の整流手段の構成の概略を示す図である。
【図３】第１制御信号（パルス信号）の生成機能を中心にみたＣＰＵの構成の概略を示すブロック図である。
【図４】第２制御信号（ＰＷＭ信号）の生成機能を中心にみたＣＰＵの構成の概略を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るブラシレスモータの概略的な正面断面図である。
【図６】回転位置検出手段からの位置検出信号と、第１制御信号（パルス信号）に基づくコイルへの通電波形の関係を示す概略的なタイムチャートである。
【図７】周期検出手段からの周期検出信号と、第２制御信号（ＰＷＭ信号）に基づくコイルへの通電波形の関係を示す概略的なタイムチャートである。
【図８】図７の一部を拡大したタイムチャートである。
【図９】第１制御信号に基づく通電波形、補正前の第２制御信号に基づく通電波形、補正後の第２制御信号に基づく通電波形の関係を示すタイムチャートである。
【図１０】第２制御信号に基づく通電波形、補正前の第１制御信号に基づく通電波形、補正後の第１制御信号に基づく通電波形の関係を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係るブラシレスモータ（モータ制御装置）の構成の概略を示す図３に対応したブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係るブラシレスモータ（モータ制御装置）の構成の概略を示す図４に対応したブロック図である。
【図１３】第１制御信号に基づく通電波形、補正前の第２制御信号に基づく通電波形、補正後の第２制御信号に基づく通電波形の関係を示すタイムチャートである。
【図１４】第２制御信号に基づく通電波形、補正前の第１制御信号に基づく通電波形、補正後の第１制御信号に基づく通電波形の関係を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０・・・モータ制御装置、１２・・・ブラシレスモータ（モータ）、２２・・・ロータ（回転子）、２４・・・マグネット（永久磁石）、２８・・・ステータ（固定子）、３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗ・・・コイル、４０・・・回転検出装置（回転位置検出手段）、４４Ｕ・・・ホールＩＣ素子（回転位置検出手段、周期検出手段）、５４・・・三相インバータ（整流手段）、６８・・・タイマ（タイマ手段）、７２・・・信号補正部（制御手段）、７４・・・制御信号生成部（制御信号生成手段）、７６・・・出力制御部（制御手段）、８６・・・補正演算部（制御手段）、９２・・・ＰＷＭ信号生成部（制御信号生成手段）、９４・・・判定部（制御手段）、１１０・・・モータ制御装置、１１４・・・信号補正部（制御手段）、１１６・・・補正演算部（制御手段）

Claims (8)

1. 通電状態で周囲に所定の磁界を形成する複数相のコイルを有する固定子と、
   永久磁石を有し、前記複数相のコイルが形成する磁界と前記永久磁石が形成する磁界との相互作用で生じる回転力で回転する回転子と、
   前記回転子の回転位置を検出し、検出した前記回転位置に基づいた位置検出信号を出力する回転位置検出手段と、
   前記回転子の周期を検出し、検出した前記周期に基づいた周期検出信号を出力する周期検出手段と、
   前記位置検出信号に基づいた所定波形の第１制御信号及び前記周期検出信号に基づき且つ前記第１制御信号とは異なる波形で、最終的に前記コイルが通電された際の通電波形が左右非対象の通電波形になる第２制御信号の双方を生成可能な制御信号生成手段と、
   前記第１制御信号及び前記第２制御信号の何れか一方の制御信号を出力すると共に、特定の条件を満たした場合に前記何れか一方の制御信号から何れか他方の制御信号に切り替えて出力する制御手段と、
   前記制御手段から出力された前記第１制御信号又は前記第２制御信号に基づいたタイミングで前記複数相のコイルの各々を通電し或いは通電解除する整流手段と、
   を備え、更に、前記制御手段が出力する制御信号を切り替える際に、前記制御手段は、出力していた前記何れか一方の制御信号に基づいて前記コイルが通電された際の通電波形と、前記何れか他方の制御信号に基づいて前記コイルが通電された際の通電波形との乖離を小さくし、又は、当該乖離をなくすように前記何れか一方の制御信号に基づき前記何れか他方の制御信号を補正すると共に、前記何れか他方の制御信号に基づいて前記コイルが通電された際の通電波形の通電開始から通電停止までの時間的中心と前記通電波形の電流有効面積の中心とのずれを修正すべく前記切り替えの直前に出力された前記何れか一方の制御信号に基づいて前記何れか他方の制御信号を補正する、
   ことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 各々が前記回転子の周囲に配置されて前記回転子を構成する前記永久磁石若しくは前記回転子に一体的に設けられた他の永久磁石の磁極を検出する複数の磁気センサを含めて前記回転位置検出手段を構成すると共に、
   前記複数の磁気センサの何れか１つの磁気センサから出力された検出信号に基づいて、所定の回転位置から前記回転子が１回転するまでの間で計数を行なうタイマ手段を含めて前記周期検出手段を構成し、前記周期検出信号を前記タイマ手段の計数値に基づく計数信号とした、
   ことを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ。
3. 前記タイマ手段は計数の上限値を有し、前記タイマ手段による計数値が前記上限値以内である状態を前記特定の条件にすると共に、
   当該特定の条件を満たした場合に前記制御手段が出力する制御信号を前記第１制御信号から前記第２制御信号に切り替える、
   ことを特徴とする請求項２記載のブラシレスモータ。
4. 前記計数信号に基づいて前記タイマ手段が正常に動作しているか否かを前記制御手段が判定し、前記タイマ手段が正常に動作していると前記制御手段が判定した状態を前記特定の条件にすると共に、
   当該特定の条件を満たした場合に前記制御手段が出力する制御信号を前記第１制御信号から前記第２制御信号に切り替える、
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載のブラシレスモータ。
5. 前記第１制御信号に基づいて前記複数相のコイルの各々に流れる電流の通電波形を、前記複数の磁気センサが検出した前記永久磁石の磁極の位置に基づいて通電状態若しくは通電解除状態となる方形波とし、
   前記第２制御信号に基づく前記通電波形を、前記回転子の位相で通電レベルが異なる台形波とした、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のブラシレスモータ。
6. 前記周期検出信号に基づく入力信号と所定波形の参照波とを比較し、前記入力信号のレベルに応じてパルス幅が異なる前記第２制御信号を前記制御信号生成手段が生成すると共に、前記特定の条件を満たした場合に前記制御手段が出力する制御信号を前記第１制御信号から第２制御信号に切り替え、且つ、当該切り替え時に前記第１制御信号に基づいて前記第２制御信号のデューティ比を補正する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のブラシレスモータ。
7. 前記切り替え直前に出力された前記何れか一方の制御信号に基づいて前記制御手段が前記何れか他方の制御信号の位相を補正する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のブラシレスモータ。
8. 複数相のコイルに電流が流れることで形成される磁界と永久磁石が形成する磁界との相互作用で生じる回転力により回転子が回転するモータを制御するためのモータ制御装置であって、
   前記回転子の回転位置を検出し、検出した前記回転位置に基づいた位置検出信号を出力する回転位置検出手段と、
   前記回転子の周期を検出し、検出した前記周期に基づいた周期検出信号を出力する周期検出手段と、
   前記位置検出信号に基づいた所定波形の第１制御信号及び前記周期検出信号に基づき且つ前記第１制御信号とは異なる波形で、最終的に前記コイルが通電された際の通電波形が左右非対象の通電波形になる第２制御信号の双方を生成可能な制御信号生成手段と、
   前記第１制御信号及び前記第２制御信号の何れか一方の制御信号を出力すると共に、特定の条件を満たした場合に前記何れか一方の制御信号から何れか他方の制御信号に切り替えて出力する制御手段と、
   前記制御手段から出力された前記第１制御信号又は前記第２制御信号に基づいたタイミングで前記複数相のコイルの各々を通電し或いは通電解除する整流手段と、
   を備え、更に、前記制御手段が出力する制御信号を切り替える際に、前記制御手段は、出力していた前記何れか一方の制御信号に基づいて前記コイルが通電された際の通電波形と、前記何れか他方の制御信号に基づいて前記コイルが通電された際の通電波形との乖離を小さくし、又は、当該乖離をなくすように前記何れか一方の制御信号に基づき前記何れか他方の制御信号を補正すると共に、前記何れか他方の制御信号に基づいて前記コイルが通電された際の通電波形の通電開始から通電停止までの時間的中心と前記通電波形の電流有効面積の中心とのずれを修正すべく前記切り替えの直前に出力された前記何れか一方の制御信号に基づいて前記何れか他方の制御信号を補正する、
   ことを特徴とするモータ制御装置。

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