JP4543669B2 - モータ駆動装置、モータ、機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、複写機、プリンタ、光メディア機器及びハードディスク機器等の情報機器や、空調機器、空気清浄機、給湯機と言った機器に搭載されるモータを駆動するためのモータ駆動装置に関する。さらにまた、その駆動装置により駆動されるモータ、及びその駆動装置により駆動されるモータを搭載した機器に関する。

例えば、空調機器又は情報機器に搭載される各種駆動用モータは、長寿命、高信頼性、速度制御の容易さなどの長所を活かして、ブラシレスＤＣモータ（以下、モータという）が用いられることが多い。

図１７は従来におけるモータ駆動装置の回路構成図である。図１８は図１７に示すモータ駆動装置の動作説明図、すなわち、モータ回転角（電気角）に対する回路各部の信号波形図である。

図１７において、同図に示すモータの駆動装置は、ホール素子などからなる複数個の位置検出素子９０１、９０３及び９０５を用いてモータのロータの位置を検出する。３相分配器８９０は、それぞれの位置検出素子９０１、９０３及び９０５からの位置信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗを入力し、３相分配信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０をパルス幅変調器（ＰＷＭ変調器）８４０に対して出力する。速度設定器８６０は、比較器８５０の一方の入力端子に対して速度設定信号Ｓを出力する。三角波発振器８４７は、比較器８５０の他方の入力端子に対してキャリア信号ＣＹを出力する。比較器８５０は、信号Ｓと信号ＣＹとを比較し、信号Ｓに対応したパルス幅を有する信号をパルス幅変調器８４０に出力する。それにより、パルス幅変調器８４０は、信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０を信号Ｓに応じたパルス幅を有する信号に変調し、その変調された各信号をゲートドライバ８３０に対して出力する。通電器８２０は、ゲートドライバ８３０からの各信号を入力し、その信号に基づき、通電器８２０を構成する６個のトランジスタを順次オン又はオフするように制御する。

こうして、モータのステータに備えられた３相の駆動コイル８１１、８１３及び８１５への給電は、図１８に示す信号Ｕ、Ｖ、Ｗのように、ロータ位置に応じて順次切り換えられて、それに伴ないモータは回転する。

このような従来における回路構成の場合、モータ起動時において、次のように回路の機能を保持する必要がある。すなわち、ゲートドライバ内のバッファ８３１、８３３及び８３５の各出力端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈをある一定期間毎にグランドと同電位とし、同バッファ８３１、８３３及び８３５の各出力端子ｇ１ｈ、ｇ２ｈ及びｇ３ｈから信号を出力する回路機能を保持する必要がある。なぜなら、バッファ８３１、８３２、８３３、８３４、８３５及び８３６は、それぞれ信号Ｇ１Ｈ、Ｇ１Ｌ、Ｇ２Ｈ、Ｇ２Ｌ、Ｇ３Ｈ及びＧ３Ｌを受けて、それぞれトランジスタ８２１、８２２、８２３、８２４、８２５及び８２６を動作させるのに十分な電圧を、それぞれの出力端子ｇ１ｈ、ｇ１Ｌ、ｇ２ｈ、ｇ２Ｌ、ｇ３ｈ及びｇ３Ｌから出力する役割をしているためである。

その中で、端子ｇ１L、ｇ２L及びｇ３Lからの出力は、トランジスタ８２２、８２４及
び８２６のソース端子がグランドに接続されているので、グランドと十分な電圧差を持てばトランジスタ８２２、８２４及び８２６をオンさせることができる。しかし、端子ｇ１ｈ、ｇ２ｈ及びｇ３ｈからの出力は、グランドとの電圧差ではなく、端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈの電圧に対して十分な電圧差を持つ必要がある。トランジスタ８２１、８２３及び８２５のソース端子と接続されている端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈは、それぞれ駆動コイル８１１、８１３及び８１５にも接続されているため、トランジスタ８２１、８２２、８２３、８２４、８２５及び８２６のオンオフに伴い、それら端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈの各電圧は変動する。そして、トランジスタ８２１、８２３及び８２５がオンした場合、端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈの電圧は電源電圧Vｄｃとなる。この電圧より高
い電圧が外部より供給されない場合は、その電圧を作り出す必要が有り、それには、端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈにそれぞれコンデンサを接続しておき、端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈがグランドと同電位になった時に、次にトランジスタ８２１、８２３及び８２５を動作させるのに十分な電圧を各コンデンサに充電する。そして、バッファ８３１は、その充電電圧と、端子ｓ１ｈの電圧との加算電圧を端子ｇ１ｈから出力する。バッファ８３３は、その充電電圧と、端子ｓ２ｈの電圧との加算電圧を端子ｇ２ｈから出力する。バッファ８３５は、その充電電圧と、端子ｓ３ｈの電圧との加算電圧を端子ｇ３ｈから出力する。上記のように、各コンデンサを充電するために、端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈを一定期間毎にグランドと同電位にする必要がある。もしも各コンデンサへ十分な充電が行われないと、トランジスタ８２１、８２３及び８２５のトランジスタがオンできない。その結果、３相コイル８１１、８１３及び８１５に正常な通電がなされず、モータは回転しない。

具体的な回路動作としては、通常、通電器８２０内のトランジスタ８２１、８２３及び８２５がオフの場合に、トランジスタ８２２、８２４及び８２６をオンさせることで端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈを強制的にグランド電位としている。

しかしながら、その回路動作の際、駆動コイル８１１、８１３及び８１５はトランジスタ８２２、８２４及び８２６を介して互いに接続されるため、モータはブレーキ状態となる。その状態は、通常駆動時には問題とならないが、モータを減速する場合には、そのブレーキによって急減速するため、振動が大きくなり、騒音の原因となっていた。

また、従来における別のモータ駆動装置におけるモータのトルク制御方法は次の通りである。すなわち、モータの振動や騒音を低減するための方法として、モータの目標回転数を変化させるときに、トルクパターンのトルク補償量の幅を一旦所定値よりも狭くしておき、目標回転数に到達した後に、所定時間経過後に上記トルク補償量を所定値に戻している。（例えば特許文献１参照）
特開２００２−２７７７７号公報 上記従来のモータの駆動装置では、この方法により、モータの駆動中の振動や騒音の低減は可能である。しかしながら、この装置では、トルクパターンのトルク補償量の幅を一旦所定値よりも狭くしておき、目標回転数に到達した後に、所定時間経過後にトルク補償量を所定値に戻すといった複雑な回路動作が必要であり、複雑な制御を行わなければならなかった。

また、減速時の振動がモータを搭載する機器と共振して騒音を生じる要因になったり、モータの振動が伝わって機器を振動させたりして、機器全体の品質及び性能向上の阻害要因となる虞があった。

本発明は、上記課題を解決するもので、モータ駆動時において低振動及び低騒音を簡素な構成で実現できるモータ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明のモータ駆動装置、そのモータ駆動装置により駆動されるモータ、そして、そのモータ駆動装置により駆動されるモータを搭載した機器において、そのモータ駆動装置は次の構成を有する。
（ａ）３相の駆動コイルを有するモータと；
（ｂ）駆動コイルに対して通電を行うための通電器と；
（ｃ）通電器が駆動コイルに対して行う通電方式を制御するための通電制御器とを含み、その通電制御器は、
モータの停止状態から所定の設定回転数までの第１通電期間では、駆動コイルへ電圧を印加する期間における各コイル電位を、通電器内のトランジスタをオン又はオフすることにより、電源電圧又はグランドのどちらかの電位にするように制御し、
設定回転数を超えて駆動される第２通電期間では、駆動コイルへ電圧を印加する期間における各コイル電位を、電源電圧の電位とするか、又は通電器内のトランジスタをオフして駆動コイルを開放するように制御する。具体的には、以下のとおりである。

本発明の第１の発明は、（ａ）３相の駆動コイルを有するモータと、
（ｂ）前記駆動コイルに対して通電を行うための通電器と、
（ｃ）前記通電器が前記駆動コイルに対して行う通電方式を制御するための通電制御器とを含む構成を有し、
前記通電制御器には、位置検出器と、回転数検出器と、通電信号発生器と、パルス幅変調器と、ゲートドライバとを含む構成を有し、
さらには三角波信号と速度指令信号とを備え、この三角波信号と速度指令信号とを電圧比較する比較器を具備し、
前記通電器には前記駆動コイルの第１端子に接続される上アームのトランジスタと下アームのトランジスタとを含み、この上アームのトランジスタと下アームのトランジスタとの接続点と前記駆動コイルの第１端子とを接続する構成であり、前記駆動コイルの第２端子は前記モータの中性点に接続される構成を有し、
前記通電信号発生器には、前記位置検出器からの位置検出信号と、前記回転数検出器からの通電期間検出信号とを入力し、前記通電信号発生器からは通電波形信号を出力され、
前記パルス幅変調器には、前記通電波形信号を入力しかつ前記比較器の出力端子とを接続し、
前記通電波形信号は、前記パルス幅変調器及び前記ゲートドライバを介して前記通電器に入力することにより前記駆動コイルは通電される構成を有し、
前記通電信号発生器は前記検出器から出力される通電期間検出信号に基づいて第１の通電波形信号及び第２の通電波形信号を出力し、モータの停止状態から所定の設定回転数までの第１通電期間には前記第１の通電波形信号を出力し、前記設定回転数を超えて駆動される第２通電期間には前記第２の通電波形信号を出力する構成を具備し、
前記第１通電期間では、前記第１の通電波形信号に基づいて前記駆動コイルへ電圧を印加する通電期間における各コイル電位の制御を、前記通電器内の前記上アームのトランジスタをオンのときに前記下アームのトランジスタをオフすること、また逆に前記上アームのトランジスタをオフのときに前記下アームのトランジスタをオンすること、とを繰り返すことにより、前記各コイル電位を電源電圧の電位とすることと、前記各コイル電位をグランドの電位とすることとを繰り返し、
前記第２通電期間では、前記第２の通電波形信号に基づいて前記駆動コイルへ電圧を印加する通電期間における各コイル電位を、前記通電器内の前記上アームのトランジスタをオンのときに前記下アームのトランジスタをオフして電源電圧の電位とすることと、前記上アームのトランジスタをオフのときに前記下アームの前記トランジスタをオフして駆動コイルを開放することとを繰り返すように制御する構成を具備するモータ駆動装置である。

本発明の第２の発明は、第１の発明において、
前記第１通電期間又は前記第２通電期間における少なくとも一方の通電角が、電気角で１２０°以上、１８０°以下の任意の通電角であるモータ駆動装置。

本発明の第３の発明は、請求項１記載のモータ駆動装置において、
さらに、前記駆動コイルに対して電気角１５０°幅の通電を行うための広角通電器を含み、
前記広角通電器は、前記駆動コイルのうち相隣る駆動コイルが同じ通電状態になる重なり期間を検出し得る構成を具備し、
前記通電制御器は、前記重なり期間の間、前記駆動コイルへの通電の大きさを第１の値とし、前記重なり期間以外の間、前記通電の大きさを第２の値とする構成を具備するモータ駆動装置である。

本発明の第４の発明は、第３の発明において、前記第１の値と前記第２の値との比率をｓｉｎ（π／３）：１とするモータ駆動装置である。

本発明の第５の発明は、第１の発明のモータ駆動装置を具備するモータである。

本発明の第６の発明は、第５の発明において、前記第１通電期間又は前記第２通電期間における少なくとも一方の通電角が、電気角で１２０°以上、１８０°以下の任意の通電角であるモータである。

本発明の第７の発明は、第５の発明において、さらに、前記駆動コイルに対して電気角１５０°幅の通電を行うための広角通電器を含み、前記広角通電器は、前記駆動コイルのうち相隣る駆動コイルが同じ通電状態になる重なり期間を検出し得る構成を具備し、前記通電制御器は、前記重なり期間の間、前記駆動コイルへの通電の大きさを第１の値とし、前記重なり期間以外の間、前記通電の大きさを第２の値とする構成を具備するモータである。

本発明の第８の発明は、第７の発明において、前記第１の値と前記第２の値との比率をｓｉｎ（π／３）：１とするモータである。

本発明の第９の発明は、第１の発明のモータ駆動装置を搭載した機器である。

本発明の第１０の発明は、第９の発明において、前記第１通電期間又は前記第２通電期間における少なくとも一方の通電角が、電気角で１２０°以上、１８０°以下の任意の通電角である機器である。

本発明の第１１の発明は、第９の発明において、さらに、前記駆動コイルに対して電気角１５０°幅の通電を行うための広角通電器を含み、前記広角通電器は、前記駆動コイルのうち相隣る駆動コイルが同じ通電状態になる重なり期間を検出し得る構成を具備し、前記通電制御器は、前記重なり期間の間、前記駆動コイルへの通電の大きさを第１の値とし、前記重なり期間以外の間、前記通電の大きさを第２の値とする機器である。

本発明の第１２の発明は、第１１の発明において、前記第１の値と前記第２の値との比率をｓｉｎ（π／３）：１とする機器である。

モータ駆動時の振動及び騒音を大幅に低減することができる。

発明を実施するための形態について、実施例を用いて説明する。

図１は本発明の第１の実施例におけるモータ駆動装置の回路構成図であり、図２は図１に示すモータ駆動装置の動作説明図である。

ここでは、第１及び第２通電期間において、３相各駆動コイルへの通電が、電気角１２０°の矩形波通電波形による通電の場合について説明する。

図１において、モータ１０は、Ｕ相駆動コイル１１、Ｖ相駆動コイル１３及びＷ相駆動コイル１５からなる３相の駆動コイルを有している。その各駆動コイルは、次のようにして通電器２０に接続されている。通電器２０は、３つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２１、２３及び２５により上アームを構成し、同トランジスタ２２、２４及び２６により下アームを構成している。Ｕ相駆動コイル１１の第１端子は、トランジスタ２１及び２２の接続点に接続されている。Ｖ相駆動コイル１３の第１端子は、トランジスタ２３及び２４の接続点に接続されている。Ｗ相駆動コイル１５の第１端子は、トランジスタ２５及び２６の接続点に接続されている。Ｕ相駆動コイル１１、Ｖ相駆動コイル１３及びＷ相駆動コイル１５のそれぞれの第２端子は、互いに接続され中性点Ｎを成している。

直流電源（図示せず）の正側給電端子（電源電圧Ｖｄｃ）は、通電器２０の上アームの各トランジスタに接続されている。一方、直流電源の負側給電端子（図示せず）は、グランドに接続されている。通電器２０の下アームの各トランジスタもまたグランドに接続されている。このよう回路構成により、３相駆動コイルには、直流電源から通電器２０の上アームのトランジスタ群、及び下アームのトランジスタ群を介して電力が供給される。

位置検出器１０１、１０３及び１０５は、ホール素子又はホールＩＣなどで構成される。それら検出器１０１、１０３及び１０５は、モータ１０の可動子（図示せず。回転運動型のモータではロータ、リニア運動型のモータでは可動子、以降はロータとして説明する。）の各相駆動コイル１１、１３及び１５に対する位置を検出する。検出器１０１、１０３及び１０５から出力されるそれぞれの位置検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗは、通電信号発生器９０に入力される。通電信号発生器９０は、図２に示すような通電波形信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０をパルス幅変調器（ＰＷＭ変調器）４０に対して出力する。なお、信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０は、「Ｈ」レベルのとき、通電器２０を構成するトランジスタ２１、２２、２３、２４、２５及び２６がオンし、逆に「Ｌ」レベルのときオフするように構成している。また、信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０は互いに電気角１２０°の位相差をもち、信号ＵＬ０、ＶＬ０、ＷＬ０もまた互いに電気角１２０°の位相差をもっている。

ここで、通電信号発生器９０には、さらに回転数検出器７０が接続されている。それにより、通電信号発生器９０は、検出器７０が出力する通電期間検出信号ＯＬ１に基づき、モータの停止状態から所定の設定回転数までの第１通電期間には図２左図に示すような第１の通電波形信号を、上記所定の設定回転数を超えて駆動される第２通電期間には図２右図に示すような第２の通電波形信号を出力する。

パルス幅変調器４０は、ＡＮＤゲート４１、４３及び４５と、片側インバータ入力のＡＮＤゲート４２、４４及び４６とを備えている。ゲート４１、４３及び４５の一方の入力端子には、それぞれ信号ＵＨ０、ＶＨ０及びＷＨ０が入力される。ゲート４１、４３及び４５の他方の入力端子は、共通接続され比較器５０の出力端子に接続される。ＡＮＤゲート４２、４４及び４６の一方の入力端子には、それぞれ信号ＵＬ０、ＶＬ０及びＷＬ０が入力される。ＡＮＤゲート４２、４４及び４６の他方の入力端子であるインバータ入力端子には、それぞれゲート４１、４３及び４５の出力端子が接続される。比較器５０は、速度設定器６０が出力する速度指令信号Ｓと、三角波発生器４７が出力する三角波信号ＣＹとを電圧比較する。なお、信号ＣＹは、パルス幅変調におけるいわゆるキャリア信号であり、その周波数は（数ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ程度）であり、信号Ｓの周波数に比べかなり高く設定されている。

ゲートドライバ３０は、バッファ３１、３２、３３、３４、３５及び３６を備えている。バッファ３１、３３及び３５には、それぞれゲート４１、４３及び４５の各出力信号Ｇ１Ｈ、Ｇ２Ｈ及びＧ３Ｈが入力される。バッファ３２、３４及び３６には、それぞれゲート４２、４４及び４６の各出力信号Ｇ１Ｌ、Ｇ２Ｌ及びＧ３Ｌが入力される。

バッファ３１、３２、３３、３４、３５及び３６の出力端子からの出力信号ｇ１ｈ、ｇ１Ｌ、ｇ２ｈ、ｇ２Ｌ、ｇ３ｈ及びｇ３Ｌは、それぞれトランジスタ２１、２２、２３、２４、２５及び２６のそれぞれゲートに入力される。

また、バッファ３１、３３及び３５のもう１つの出力端子（出力信号ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈ）は、それぞれトランジスタ２１と２２との接続点、トランジスタ２３と２４との接続点及びトランジスタ２５と２６との接続点に接続される。

ここで、通電器２０が３相駆動コイル１１、１３及び１５に対して行う通電方式を制御するための通電制御器１００は、位置検出器１０１、１０３、１０５、回転数検出器７０、通電信号発生器９０、パルス幅変調器４０及びゲートドライバ３０を含んでいる。

上記のように構成された第１の実施例のモータ駆動装置における動作について、図２を参照し説明を加える。図２は通電制御器１００の動作説明図である。

位置検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗは、図２にその動作タイムチャートを示すように、互いに電気角１２０°の位相差を有している。

通電信号発生器９０は、信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗを用いて、通電波形信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０を図２に示すタイムチャートによって生成する。これら信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０を、パルス幅変調器４０及びゲートドライバ３０を介して通電器２０に入力することにより、モータ１０が駆動される。モータ駆動において、通電制御器１００は、停止状態から所定の設定回転数までの第１通電期間では、モータ１０の３相の駆動コイル端子Ｕ、Ｖ及びＷに対して、図２左図に示すように、電気角１２０°通電となる通電サイクルの給電を行うように制御する。

この場合、信号Ｇ１Ｈ、Ｇ１Ｌ、Ｇ２Ｈ、Ｇ２Ｌ、Ｇ３Ｈ、Ｇ３Ｌは、それぞれが対応するバッファ３１、３２、３３、３４、３５、３６を介して、それぞれが対応するトランジスタ２１、２２、２３、２４、２５、２６に入力される。そして、電気角１２０°の通電期間に注目すると、通電器２０内のトランジスタ２１、２３、２５がオン又はオフし、通電器２０内のトランジスタ２２、２４、２６がオフ又はオンする。それに応じて各駆動コイル端子Ｕ、Ｖ、Ｗは、電源電圧又はグランドのどちらかの電位になるように制御される。

より詳しく説明する。信号Ｇ１Ｈが「Ｈ」レベルの時、その信号を、バッファ３１を介した信号ｇ１ｈもまた「Ｈ」レベルとなる。その時、信号Ｇ１Ｌは「Ｌ」レベルであり、その信号を、バッファ３２を介した信号ｇ１Ｌもまた「Ｌ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２１がオン、トランジスタ２２がオフとなり、駆動コイル端子Ｕは電源電圧Ｖｄｃの電位に略等しくなる。実際には、駆動コイル端子Ｕは、電源電圧Ｖｄｃからトランジスタ２１のソース・ドレイン間のオン電圧分の電圧降下を引いた電位となる。このソース・ドレイン間のオン電圧は、電源電圧Ｖｄｃに比べ無視できるほど小さい値である。（駆動コイル端子V及び駆動コイル端子Wに関しても同様）したがって、本発明の請求項においては、「各コイル電位を電源電圧の電位にする。」との表現としている。

また逆に、信号Ｇ１Ｈが「Ｌ」レベルの時、その信号を、バッファ３１を介した信号ｇ１ｈもまた「Ｌ」レベルとなる。その時、信号Ｇ１Ｌは「Ｈ」レベルであり、その信号を、バッファ３２を介した信号ｇ１Ｌもまた「Ｈ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２１がオフ、トランジスタ２２がオンとなり、駆動コイル端子Ｕはグランドの電位に略等しくなる。実際には、駆動コイル端子Ｕは、グランド電位にトランジスタ２２のソース・ドレイン間のオン電圧分を加えた電位となる。このソース・ドレイン間のオン電圧は、電源電圧Ｖｄｃに比べ無視できるほど小さい値である。（駆動コイル端子V及び駆動コイル端子Wに関しても同様）したがって、本発明の請求項においては、「各コイル
端子Ｕをグランドの電位にする。」との表現としている。

同様に、信号Ｇ２Ｈが「Ｈ」レベルの時、その信号を、バッファ３３を介した信号ｇ２ｈもまた「Ｈ」レベルとなる。その時、信号Ｇ２Ｌは「Ｌ」レベルであり、その信号を、バッファ３４を介した信号ｇ２Ｌもまた「Ｌ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２３がオン、トランジスタ２４がオフとなり、駆動コイル端子Ｖは電源電圧Ｖｄｃの電位に略等しくなる。また逆に、信号Ｇ２Ｈが「Ｌ」レベルの時、その信号を、バッファ３３を介した信号ｇ２ｈもまた「Ｌ」レベルとなる。その時、信号Ｇ２Ｌは「Ｈ」レベルであり、その信号を、バッファ３４を介した信号ｇ２Ｌもまた「Ｈ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２３がオフ、トランジスタ２４がオンとなり、駆動コイル端子Ｖはグランドの電位に略等しくなる。

同様に、信号Ｇ３Ｈが「Ｈ」レベルの時、その信号を、バッファ３５を介した信号ｇ３ｈもまた「Ｈ」レベルとなる。その時、信号Ｇ３Ｌは「Ｌ」レベルであり、その信号を、バッファ３６を介した信号ｇ３Ｌもまた「Ｌ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２５がオン、トランジスタ２６がオフとなり、駆動コイル端子Ｗは電源電圧Ｖｄｃの電位に略等しくなる。また逆に、信号Ｇ３Ｈが「Ｌ」レベルの時、その信号を、バッファ３５を介した信号ｇ３ｈもまた「Ｌ」レベルとなる。その時、信号Ｇ３Ｌは「Ｈ」レベルであり、その信号を、バッファ３６を介した信号ｇ３Ｌもまた「Ｈ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２５がオフ、トランジスタ２６がオンとなり、駆動コイル端子Ｗはグランドの電位に略等しくなる。

上記から明らかなように、バッファ３１、３３及び３５の出力が「Ｈ」レベルと「Ｌ」レベルの変化を繰り返すのに対応して、バッファ３２、３４及び３６の出力は「Ｌ」レベルと「Ｈ」レベルの変化を繰り返す。こうして、定期的にトランジスタ２２、２４及び２６がオンするため、端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈが定期的にグランド電位となり、バッファの機能は保持継続される。

次に、上記の所定の設定回転数を超えて駆動される第２通電期間においては、通電制御器１００は、モータ１０の３相の駆動コイル端子Ｕ、Ｖ及びＷに対して、図２右図に示すような給電制御を行う。

すなわち、信号Ｇ１Ｈ、Ｇ１Ｌ、Ｇ２Ｈ、Ｇ２Ｌ、Ｇ３Ｈ、Ｇ３Ｌは、それぞれが対応するバッファ３１、３２、３３、３４、３５、３６を介して、それぞれが対応するトランジスタ２１、２２、２３、２４、２５、２６に入力される。そして、電気角１２０°の通電期間に注目すると、通電器２０内のトランジスタ２１、２３、２５がオン又はオフし、通電器２０内のトランジスタ２２、２４、２６がオフすることにより、各駆動コイル端子Ｕ、Ｖ、Ｗは、電源電圧の電位に略等しくなるか、又は開放するように制御される。

より詳しく説明する。信号Ｇ１Ｈが「Ｈ」レベルの時、その信号を、バッファ３１を介した信号ｇ１ｈもまた「Ｈ」レベルとなる。その時、信号Ｇ１Ｌは「Ｌ」レベルであり、その信号を、バッファ３２を介した信号ｇ１Ｌもまた「Ｌ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２１がオン、トランジスタ２２がオフとなり、駆動コイル端子Ｕは電源電圧Ｖｄｃの電位に略等しくなる。一方、信号Ｇ１Ｈが「Ｌ」レベルの時、その信号を、バッファ３１を介した信号ｇ１ｈもまた「Ｌ」レベルとなる。その時、信号Ｇ１Ｌは「Ｌ」レベルを維持し、その信号を、バッファ３２を介した信号ｇ１Ｌもまた「Ｌ」レベルを維持する。この状態においては、トランジスタ２１と、トランジスタ２２とがともにオフとなり、駆動コイル端子Ｕは開放状態となる。

同様に、信号Ｇ２Ｈが「Ｈ」レベルの時、その信号を、バッファ３３を介した信号ｇ２ｈもまた「Ｈ」レベルとなる。その時、信号Ｇ２Ｌは「Ｌ」レベルであり、その信号を、バッファ３４を介した信号ｇ２Ｌもまた「Ｌ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２３がオン、トランジスタ２４がオフとなり、駆動コイル端子Ｖは電源電圧Ｖｄｃの電位に略等しくなる。一方、信号Ｇ２Ｈが「Ｌ」レベルの時、その信号を、バッファ３３を介した信号ｇ２ｈもまた「Ｌ」レベルとなる。その時、信号Ｇ２Ｌは「Ｌ」レベルを維持し、その信号を、バッファ３４を介した信号ｇ２Ｌもまた「Ｌ」レベルを維持する。この状態においては、トランジスタ２３と、トランジスタ２４とがともにオフとなり、駆動コイル端子Ｖは開放状態となる。

同様に、信号Ｇ３Ｈが「Ｈ」レベルの時、その信号を、バッファ３５を介した信号ｇ３ｈもまた「Ｈ」レベルとなる。その時、信号Ｇ３Ｌは「Ｌ」レベルであり、その信号を、バッファ３６を介した信号ｇ３Ｌもまた「Ｌ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２５がオン、トランジスタ２６がオフとなり、駆動コイル端子Ｗは電源電圧Ｖｄｃの電位に略等しくなる。一方、信号Ｇ３Ｈが「Ｌ」レベルの時、その信号を、バッファ３５を介した信号ｇ３ｈもまた「Ｌ」レベルとなる。その時、信号Ｇ３Ｌは「Ｌ」レベルを維持し、その信号を、バッファ３６を介した信号ｇ３Ｌもまた「Ｌ」レベルを維持する。この状態においては、トランジスタ２５と、トランジスタ２６とがともにオフとなり、駆動コイル端子Ｗは開放状態となる。

図２においては、横軸を電気角にて表わしているために、第１通電期間と第２通電期間における１２０°通電期間の長さが同じとなっている。しかしながら、第２通電期間は、第１通電期間に比べ駆動回転数が高い。時間的に見れば、第２通電期間の１２０°通電期間は、第１通電期間のそれに比べ短い。したがって、第２通電期間においては、図２右図に示す程度の定期的で第１通電期間に比べて短期な周期でのトランジスタのオン信号Ｇ１Ｌ、Ｇ２Ｌ及びＧ３Ｌにより、トランジスタ２２、２４及び２６は定期的で短期な周期でオンする。それにより、端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈのそれぞれに接続されたコンデンサ（図示せず）は、定期的で短期な周期で充電が行われ、各コンデンサは放電することなく必要な充電電圧が保たれる。したがって、次にトランジスタ２１、２３及び２５をオンする際には、バッファ３１は、その充電電圧と、端子ｓ１ｈの電圧との加算電圧を端子ｇ１ｈから出力する。バッファ３３は、その充電電圧と、端子ｓ２ｈの電圧との加算電圧を端子ｇ２ｈから出力する。バッファ３５は、その充電電圧と、端子ｓ３ｈの電圧との加算電圧を端子ｇ３ｈから出力する。こうして、各バッファ３１、３３及び３５は、出力信号ｇ１ｈ、ｇ２ｈ及びｇ３ｈの信号電圧として十分な電圧を確保し、バッファの機能を保持できる。

また、従来のように、強制的に端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈをグランド電位としなくてもよい。すなわち、トランジスタ２１、２３及び２５がオフすると、それらトランジスタからの電流供給が止められるが、駆動コイルに流れる電流は、コイルの特性から、引き続き流れようとする。その影響でトランジスタ２２、２４及び２６と並列に、かつそのアノードをグランドに接続されているそれぞれのダイオード（図示せず）がオンし、駆動コイルに電流を供給するように動作する。こうして、各ダイオードがオンすることで、図に示すように３相駆動コイルＵ、Ｖ及びＷの電位がグランド電位となるため、端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈもグランド電位となり、バッファの機能を保持できる。

したがって、第２通電期間において、たとえ、モータの減速が発生したとしても、従来例のように、３相駆動コイルＵ、Ｖ及びＷの相互間がトランジスタを介して接続されることがないため、ブレーキ状態にならず、急減速状態には陥らない。その結果、騒音や振動の少ないと言った優れた効果を奏する。

なお、本実施例における各種信号処理は、アナログあるいはディジタル回路によるハードウェア処理により実現することも可能であり、また、マイクロコンピュータ、デジタルシグナルプロセッサなどを用い、ソフトウエア処理を行っても良いことは言うまでもないし、またＩＣ化あるいはＬＳＩ化しても良いこともいうまでもない。

また、本発明のモータは、モータ駆動装置より駆動されるものであり、そのモータ駆動装置として、上記本発明の第１の実施例におけるモータ駆動装置を使用することができる。それにより、本発明のモータは、騒音や振動の少ないと言った優れた効果を奏する。本発明の機器は、モータ駆動装置より駆動されるモータを搭載したものであり、そのモータ駆動装置として、上記本発明の第１の実施例におけるモータ駆動装置を使用することができる。それにより、本発明の機器は、騒音や振動の少ないと言った優れた効果を奏する。

図３は広角通電信号発生器を含むモータ駆動装置の回路構成図、図４は図３に示すモータ駆動装置における広角通電信号発生器の動作説明図、図５は図３に示すモータ駆動装置において、重なり期間検出信号ＯＬが出力される様子を示す図、図６は図３に示すモータ駆動装置において、各相コイル端子への給電波形を示す図、図７は図３に示すモータ駆動装置において、各相コイルの給電波形を示す図、図８は本発明の第２の実施例におけるモータ駆動装置の回路構成図であり、図９Ａ及び図９Ｂは図８に示すモータ駆動装置の動作説明図である。

まず、本発明の第２の実施例におけるモータ駆動装置の説明に先立ち、図３−図７を用いて、広角通電信号発生器を含むモータ駆動装置について説明する。

ここでは、第１及び第２通電期間において、３相各駆動コイルへの通電が、電気角１５０°の広角通電波形の場合について説明する。

図３において、３相の駆動コイル、すなわち、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１３及びＷ相コイル１５は、次のようにして通電器２２０に接続される。

通電器２２０は、３つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２２１、２２３及び２２５により上アームを構成し、トランジスタ２２２、２２４及び２２６により下アームを構成している。Ｕ相コイル１１の第１端子は、トランジスタ２２１及び２２２の接続点に接続される。Ｖ相コイル１３の第１の端子は、トランジスタ２２３及び２２４の接続点に接続される。Ｗ相コイル１５の第１の端子は、トランジスタ２２５及び２２６の接続点に接続される。これら３相コイルのそれぞれの第２端子は、互いに接続され中性点Ｎを成している。

直流電源（図示せず）は、その出力電圧Ｖｄｃを通電器２２０に印加し、その通電器２２０を介して３相コイルに電力を供給する。

位置検出器１０１、１０３及び１０５は、ホール素子又はホールＩＣなどで構成され、モータの可動子（図示せず。回転運動型モータではロータ、リニア運動型モータでは可動子、以降はロータとして説明する。）の各相コイル１１、１３及び１５に対する位置を検出する。広角通電信号発生器２９０は、検出器１０１、１０３及び１０５から位置検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗを入力し、信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０を出力する。これら信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０は、図４に示すように、電気角１５０度の間「Ｈ」レベルとなる信号である。なお、これら信号は、「Ｈ」レベルのとき、通電器２２０を構成するトランジスタ２２１、２２２、２２３、２２４、２２５及び２２６がオンし、逆に「Ｌ」レベルのときオフするように構成されている。また、信号ＵＨ０と信号ＵＬ０とは、電気角３０度の「Ｌ」レベル区間を互いに共有し、相補的に電気角１５０度の間「Ｈ」レベルとなる関係がある。信号ＶＨ０と信号ＶＬ０との関係、また信号ＷＨ０と信号ＷＬ０との関係についても同様である。さらに信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０は、互いに電気角１２０度の位相差をもっている。信号ＵＬ０、ＶＬ０、ＷＬ０についても同様に互いに電気角１２０度の位相差をもっている。

パルス幅変調器（ＰＷＭ変調器）２４０は、ＡＮＤゲート２４１、２４３及び２４５を備えている。ゲート２４１、２４３、２４５のそれぞれの第１入力端子には、それぞれ信号ＵＨ０、ＶＨ０、ＷＨ０が入力される。ゲート２４１、２４３、２４５のそれぞれの第２入力端子は、互いに共通接続されると共に比較器２５０の出力に接続される。比較器２５０は、速度設定器２６０が出力する速度指令信号Ｓに基づいて出力される信号Ｌ０と、三角波発振器２４７の出力である三角波信号ＣＹとを電圧比較する。なお、その信号ＣＹは、パルス幅変調におけるいわゆるキャリア信号である。そして、信号ＣＹの周波数は、数ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ程度であり、信号Ｓあるいは信号Ｌ０の周波数に比べかなり高く設定されている。

ここで、信号Ｌ０は、速度設定器２６０からの信号Ｓを基にして得られる第１の値Ｌ１と第２の値Ｌ２のうちどちらか一方を、選択器２８０によって選択して得られる信号である。また、その選択は、広角通電信号発生器２９０が出力する重なり期間検出信号ＯＬにより決定される。

また、第１の値Ｌ１は、信号Ｓを抵抗２７１と抵抗２７２とから成るレベル設定器２７０で分圧することで得られる。第２の値Ｌ２は、信号Ｓの値そのものにより得られる。ここで、抵抗２７１と抵抗２７２の値は、第１の値Ｌ１と第２の値Ｌ２との比率がｓｉｎ（π／３）：１（およそ０．８６６：１）となるよう設定されている。

ゲートドライバ２３０は、バッファ２３１、２３２、２３３、２３４、２３５及び２３６を備えている。バッファ２３１、２３３、２３５にはそれぞれゲート２４１、２４３、２４５の各出力信号Ｇ１Ｈ、Ｇ２Ｈ、Ｇ３Ｈが入力される。バッファ２３２、２３４、２３６にはそれぞれ広角通電信号発生器２９０からの信号ＵＬ０、ＶＬ０、ＷＬ０が入力される。バッファ２３１、２３２、２３３、２３４、２３５及び２３６のそれぞれの出力は、トランジスタ２２１、２２２、２２３、２２４、２２５及び２２６のそれぞれゲートに入力される。

なお、上記各構成要素２２０、２３０、２４０、２９０、１０１、１０３及び１０５は、広角通電器２０１を成している。また上記各構成要素２４７、２５０、２６０、２７０及び２８０は、通電量制御器２０２を成している。

上記のように構成された本第２の実施例の駆動装置における動作について、図４から図７を参照し説明する。

図４は広角通電信号発生器２９０の動作説明図である。

広角通電信号発生器２９０の出力信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０はそれぞれ、図４に示す通り、電気角１５０度の間「Ｈ」レベルをとる信号である。これらの信号は、位置検出器１０１、１０３及び１０５から出力される位置検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗに基づき生成される。

一般に信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗは、互いに電気角１２０度の位相差を有する信号であり、これらの信号を直接論理合成しても１５０度の間「Ｈ」レベルとなる信号を生成することはできない。しかし、例えば、信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗのうち少なくとも１つの信号（例えば、信号Ｈｕ）の１周期を計測し、その１周期を電気角１５度刻みで分割するなどの電気的内挿処理を施した信号Ｈｃｌを得ることは可能である。そして、その信号Ｈｃｌを利用して電気角１５０度の間「Ｈ」レベルとなる信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０を生成するができる。図４にその動作タイムチャートを示す。

もちろん、信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗを全て活用し、それら信号を合成して得られる周波数のより高い合成信号の１周期を使用しても良い。しかし、検出器１０１、１０３及び１０５の絶対的あるいは相対的な取り付け機械精度を配慮すると、信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗのうち１つの信号を使用した方が現実的である。また、１周期の分割幅は必ずしも１５度刻みである必要はなく、さらに細分化しても良い。本第２の実施例では信号Ｈｕに対して１５度幅刻みの分割による電気的内挿処理を施した信号Ｈｃｌを利用している。

図４に示すタイムチャートによって生成される信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０によりモータ１０を駆動すると、モータ１０の各相コイル端子Ｕ、Ｖ及びＷには同図に示すように、互いに電気角１２０度の位相差を有し、それぞれ、電気角１５０度通電、３０度休止となる通電サイクルの給電（電圧印加）が行われる。

このような給電が行われると、合隣る相コイル端子が同じ給電状態（共に正方向通電、あるいは、共に負方向通電）となる重なり期間が、電気角３０度の間、位相差３０度の間隔で順次発生するようになる。重なり期間検出信号ＯＬは、この重なり期間のとき「Ｈ」レベルなる信号であり、図５に示す通りである。

本第２の実施例においては、信号ＯＬが「Ｈ」レベルのとき、レベル設定器２７０と選択器２８０との作用により、速度設定器２６０の信号Ｓを、ｓｉｎ（π／３）（およそ０．８６６）倍にした第１の値Ｌ１を信号Ｌ０とし、値Ｌ１に基づくＰＷＭ変調を行う。また、上記重なり期間以外は、信号ＯＬは「Ｌ」レベルとなり、このとき、信号Ｓそのものである第２の値Ｌ２を信号Ｌ０とし、値Ｌ２に基づくＰＷＭ変調を行う。

その結果、モータ１０の各相コイル端子Ｕ、Ｖ及びＷへの給電波形は、図６に示すように、重なり期間の間は、通電期間１５０度における非重なり期間に比べてわずかに小さな値（ｓｉｎ（π／３）でおよそ０．８６６倍）の給電が行われる。

コイル端子Ｕ、Ｖ及びＷをこのような給電波形により駆動すると、各相コイル１１、１３及び１５の中性点Ｎには図７に示す波形Ｎが現われる。このとき、各相コイル１１、１３及び１５にはそれぞれ、各コイル端子Ｕ、Ｖ及びＷと、中性点Ｎとの電圧差に応じた給電が行われ、例えば、Ｕ相コイル１１の場合、図７の信号Ｕ−Ｎに示される波形によって給電される。

この信号Ｕ−Ｎは、“−（２／３）×ｓｉｎ（π／３）”、“−（１／２）”、“−（１／３）×ｓｉｎ（π／３）”、“０（無通電）”、“（１／３）×ｓｉｎ（π／３）”、“（１／２）”、“（２／３）×ｓｉｎ（π／３）”の各値を階段状にとる波形である。これらの値は、正弦波の波形信号（“（１／√３）・ｓｉｎθ”、ここでθ＝ｎπ／６、ｎは整数）に乗った値（近似値）であることがわかる。

信号Ｕ−Ｎがこのような正弦波の波形信号に乗った階段状の波形になるのは、“ｓｉｎ（π／３）：１”の比率に設定された第１の値Ｌ１と第２の値Ｌ２との選択を、上述した重なり期間検出信号ＯＬによって切り換えて各相コイルへの給電を行うからに他ならない。

Ｖ相コイル１３、Ｗ相コイル１５についてもＵ相コイル１１と同様であり、特に図示していないが、信号Ｖ−Ｎ、信号Ｗ−Ｎも同様に正弦波の波形信号に乗った階段状の波形になる。

このような給電波形により各相コイルを駆動すると、ほぼ正弦波駆動に匹敵するような低トルクリップル駆動が可能になる。

広角通電信号発生器２９０は、信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗを用いて、通電波形信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０を図４に示すタイムチャートによって生成する。これら信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０及びＷＬ０を、パルス幅変調器２４０及びゲートドライバ２３０を介して通電器２２０に入力することにより、モータ１０が駆動される。

さて、上述の広角通電信号発生器を含むモータ駆動装置を踏まえ、本発明の第２の実施例におけるモータ駆動装置について説明する。

図８は本発明の第２の実施例におけるモータ駆動装置の回路構成図である。本第２の実施例のモータ駆動装置が、図３に示すモータ駆動装置と異なる点の１つは、パルス幅変調器の構成である。図８に示す本第２の実施例のモータ駆動装置におけるパルス幅変調器２４８の構成は次の通りである。

パルス幅変調器２４８は、ＡＮＤゲート２４１、２４３及び２４５と、片側インバータ入力のＡＮＤゲート２４２、２４４及び２４６を備えている。ゲート２４１、２４３及び２４５の一方の入力端子には、それぞれ信号ＵＨ０、ＶＨ０及びＷＨ０が入力される。ゲート２４１、２４３及び２４５の他方の入力端子は、共通接続され比較器２５０の出力端子に接続される。ＡＮＤゲート２４２、２４４及び２４６の一方の入力端子には、それぞれ信号ＵＬ０、ＶＬ０及びＷＬ０が入力される。ＡＮＤゲート２４２、２４４及び２４６の他方の入力端子であるインバータ入力端子には、それぞれゲート２４１、２４３及び２４５の出力端子が接続される。

ゲートドライバ２３０は、バッファ２３１、２３２、２３３、２３４、２３５及び２３６を備えている。バッファ２３１、２３３及び２３５には、それぞれゲート２４１、２４３及び２４５の各出力信号Ｇ１Ｈ、Ｇ２Ｈ及びＧ３Ｈが入力される。バッファ２３２、２３４及び２３６には、それぞれゲート２４２、２４４及び２４６の各出力信号Ｇ１Ｌ、Ｇ２Ｌ及びＧ３Ｌが入力される。

また、本第２の実施例のモータ駆動装置が図３に示すモータ駆動装置と異なるもう1つ
点は、次の点である。回転数検出器２７０の出力信号ＯＬ１は、広角通電信号発生器２９０に入力される。その検出器２７０は、モータ回転中の回転数を検出するものである。広角通電信号発生器２９０は、第１通電期間と第２通電期間との境目となる設定回転数を認
識する機能を有している。広角通電信号発生器２９０は、第１通電期間又は第２通電期間とでは異なる信号波形を出力する。すなわち、出力信号ＵＨ０、ＵＬＯ、ＶＨＯ、ＶＬＯ、ＷＨＯ及びＷＬＯは、第１通電期間においては図９Ａに示す波形、第２通電期間においては図９Ｂに示す波形を出力する。

その他の構成は、図３に示す回路構成と同様である。

上記のように構成された第２の実施例のモータ駆動装置における動作について、図９Ａ及び図９Ｂを参照し説明を加える。図９Ａ及び図９Ｂは、通電制御器２００の動作説明図である。

まず、図９Ａのタイムチャートは、モータ駆動において、停止状態から所定の設定回転数までの第１通電期間を示す。図９Ａにおいて、電気角１５０°の通電期間に注目すると、通電器２２０内のトランジスタ２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６がオン又はオフする。それに応じて各駆動コイル端子Ｕ、Ｖ、Ｗは、電源電圧又はグランドのどちらかの電位になるように制御される。

より詳しく説明する。信号Ｇ１Ｈが「Ｈ」レベルの時、その信号を、バッファ２３１を介した信号ｇ１ｈもまた「Ｈ」レベルとなる。その時、信号Ｇ１Ｌは「Ｌ」レベルであり、その信号を、バッファ２３２を介した信号ｇ１Ｌもまた「Ｌ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２２１がオン、トランジスタ２２２がオフとなり、駆動コイル端子Ｕは電源電圧Ｖｄｃの電位に略等しくなる。実際には、駆動コイル端子Ｕは、電源電圧Ｖｄｃからトランジスタ２２１のソース・ドレイン間のオン電圧分の電圧降下を引いた電位となる。このソース・ドレイン間のオン電圧は、電源電圧Ｖｄｃに比べ無視できるほど小さい値である。（駆動コイル端子V及び駆動コイル端子Wに関しても同様）したがって、本発明の請求項においては、「各コイル電位を電源電圧の電位にする。」との表現としている。

また逆に、信号Ｇ１Ｈが「Ｌ」レベルの時、その信号を、バッファ２３１を介した信号ｇ１ｈもまた「Ｌ」レベルとなる。その時、信号Ｇ１Ｌは「Ｈ」レベルであり、その信号を、バッファ２３２を介した信号ｇ１Ｌもまた「Ｈ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２２１がオフ、トランジスタ２２２がオンとなり、駆動コイル端子Ｕはグランドの電位に略等しくなる。実際には、駆動コイル端子Ｕは、グランド電位にトランジスタ２２のソース・ドレイン間のオン電圧分を加えた電位となる。このソース・ドレイン間のオン電圧は、電源電圧Ｖｄｃに比べ無視できるほど小さい値である。（駆動コイル端子V及び駆動コイル端子Wに関しても同様）したがって、本発明の請求項においては、「各コイル端子Ｕをグランドの電位にする。」との表現としている。

同様に、信号Ｇ２Ｈが「Ｈ」レベルの時、その信号を、バッファ２３３を介した信号ｇ２ｈもまた「Ｈ」レベルとなる。その時、信号Ｇ２Ｌは「Ｌ」レベルであり、その信号を、バッファ２３４を介した信号ｇ２Ｌもまた「Ｌ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２２３がオン、トランジスタ２２４がオフとなり、駆動コイル端子Ｖは電源電圧Ｖｄｃの電位に略等しくなる。また逆に、信号Ｇ２Ｈが「Ｌ」レベルの時、その信号を、バッファ２３３を介した信号ｇ２ｈもまた「Ｌ」レベルとなる。その時、信号Ｇ２Ｌは「Ｈ」レベルであり、その信号を、バッファ２３４を介した信号ｇ２Ｌもまた「Ｈ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２２３がオフ、トランジスタ２２４がオンとなり、駆動コイル端子Ｖはグランドの電位に略等しくなる。

同様に、信号Ｇ３Ｈが「Ｈ」レベルの時、その信号を、バッファ２３５を介した信号ｇ３ｈもまた「Ｈ」レベルとなる。その時、信号Ｇ３Ｌは「Ｌ」レベルであり、その信号を、バッファ２３６を介した信号ｇ３Ｌもまた「Ｌ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２２５がオン、トランジスタ２２６がオフとなり、駆動コイル端子Ｗは電源電圧Ｖｄｃの電位に略等しくなる。また逆に、信号Ｇ３Ｈが「Ｌ」レベルの時、その信号を、バッファ２３５を介した信号ｇ３ｈもまた「Ｌ」レベルとなる。その時、信号Ｇ３Ｌは「Ｈ」レベルであり、その信号を、バッファ２３６を介した信号ｇ３Ｌもまた「Ｈ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２２５がオフ、トランジスタ２２６がオンとなり、駆動コイル端子Ｗはグランドの電位に略等しくなる。

上記から明らかなように、バッファ２３１、２３３及び２３５の出力が「Ｈ」レベルと「Ｌ」レベルの変化を繰り返すのに対応して、バッファ２３２、２３４及び２３６の出力は「Ｌ」レベルと「Ｈ」レベルの変化を繰り返す。こうして、定期的にトランジスタ２２２、２２４及び２２６がオンするため、端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈがグランド電位となり、バッファの機能は保持継続される。

次に、上記の所定の設定回転数を超えて駆動される第２通電期間においては、図９Ｂに示すように、通電制御器２００は、モータ１０の３相の駆動コイル端子Ｕ、Ｖ及びＷに対して、同図に示すような給電制御を行う。

すなわち、信号Ｇ１Ｈ、Ｇ１Ｌ、Ｇ２Ｈ、Ｇ２Ｌ、Ｇ３Ｈ、Ｇ３Ｌは、それぞれが対応するバッファ２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６を介して、それぞれが対応するトランジスタ２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６に入力される。そして、電気角１５０°の通電期間に注目すると、通電器２２０内のトランジスタ２２１、２２３、２２５がオン又はオフし、通電器２２０内のトランジスタ２２２、２２４、２２６がオフすることにより、各駆動コイル端子Ｕ、Ｖ、Ｗは、電源電圧の電位に略等しくなるか、又は開放するように制御される。

より詳しく説明する。信号Ｇ１Ｈが「Ｈ」レベルの時、その信号を、バッファ２３１を介した信号ｇ１ｈもまた「Ｈ」レベルとなる。その時、信号Ｇ１Ｌは「Ｌ」レベルであり、その信号を、バッファ２３２を介した信号ｇ１Ｌもまた「Ｌ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２２１がオン、トランジスタ２２２がオフとなり、駆動コイル端子Ｕは電源電圧Ｖｄｃの電位に略等しくなる。一方、信号Ｇ１Ｈが「Ｌ」レベルの時、その信号を、バッファ２３１を介した信号ｇ１ｈもまた「Ｌ」レベルとなる。その時、信号Ｇ１Ｌは「Ｌ」レベルを維持し、その信号を、バッファ２３２を介した信号ｇ１Ｌもまた「Ｌ」レベルを維持する。この状態においては、トランジスタ２２１と、トランジスタ２２２とがともにオフとなり、駆動コイル端子Ｕは開放状態となる。

同様に、信号Ｇ２Ｈが「Ｈ」レベルの時、その信号を、バッファ２３３を介した信号ｇ２ｈもまた「Ｈ」レベルとなる。その時、信号Ｇ２Ｌは「Ｌ」レベルであり、その信号を、バッファ２３４を介した信号ｇ２Ｌもまた「Ｌ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２２３がオン、トランジスタ２２４がオフとなり、駆動コイル端子Ｖは電源電圧Ｖｄｃの電位に略等しくなる。一方、信号Ｇ２Ｈが「Ｌ」レベルの時、その信号を、バッファ２３３を介した信号ｇ２ｈもまた「Ｌ」レベルとなる。その時、信号Ｇ２Ｌは「Ｌ」レベルを維持し、その信号を、バッファ２３４を介した信号ｇ２Ｌもまた「Ｌ」レベルを維持する。この状態においては、トランジスタ２２３と、トランジスタ２２４とがともにオフとなり、駆動コイル端子Ｖは開放状態となる。

同様に、信号Ｇ３Ｈが「Ｈ」レベルの時、その信号を、バッファ２３５を介した信号ｇ３ｈもまた「Ｈ」レベルとなる。その時、信号Ｇ３Ｌは「Ｌ」レベルであり、その信号を、バッファ２３６を介した信号ｇ３Ｌもまた「Ｌ」レベルとなる。この状態においては、トランジスタ２２５がオン、トランジスタ２２６がオフとなり、駆動コイル端子Ｗは電源電圧Ｖｄｃの電位に略等しくなるか。一方、信号Ｇ３Ｈが「Ｌ」レベルの時、その信号を、バッファ２３５を介した信号ｇ３ｈもまた「Ｌ」レベルとなる。その時、信号Ｇ３Ｌは「Ｌ」レベルを維持し、その信号を、バッファ２３６を介した信号ｇ３Ｌもまた「Ｌ」レベルを維持する。この状態においては、トランジスタ２２５と、トランジスタ２２６とがともにオフとなり、駆動コイル端子Ｗは開放状態となる。

図９Ａ及び図９Ｂにおいては、横軸を電気角にて表わしているために、第１通電期間と第２通電期間における１５０°通電期間の長さが同じとなっている。しかしながら、第２通電期間は、第１通電期間に比べ駆動回転数が高いので、時間的に見れば、第２通電期間の１５０°通電期間は、第１通電期間のそれに比べ短い。したがって、第２通電期間においては、同図に示す程度の定期的なトランジスタのオン信号Ｇ１Ｌ、Ｇ２Ｌ及びＧ３Ｌにより、バッファの機能を保持できる。また、従来のように、強制的にｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈをグランド電位としなくても駆動コイルに流れる電流の影響で図に示すように３相駆動コイルＵ、Ｖ及びＷの電位がグランド電位となるため、端子ｓ１ｈ、ｓ２ｈ及びｓ３ｈもグランド電位となり、バッファの機能を保持できる。この点は第１の実施例と同様である。

第２通電期間においては、たとえ、モータの減速が発生しても、従来例のように、３相駆動コイルＵ、Ｖ及びＷの相互間がトランジスタを介して接続されることがないため、ブレーキ状態にならず、急減速は発生しない。その結果、騒音や振動の少ないと言った優れた効果を奏する。

なお、本実施例における各種信号処理は、アナログあるいはディジタル回路によるハードウェア処理により実現することも可能であり、また、マイクロコンピュータ、デジタルシグナルプロセッサなどを用い、ソフトウエア処理を行っても良いことは言うまでもないし、またＩＣ化あるいはＬＳＩ化しても良いこともいうまでもない。

また、本発明のモータは、モータ駆動装置より駆動されるものであり、そのモータ駆動装置として、上記本発明の第２の実施例におけるモータ駆動装置を使用することができる。それにより、本発明のモータは、騒音や振動の少ないと言った優れた効果を奏する。本発明の機器は、モータ駆動装置より駆動されるモータを搭載したものであり、そのモータ駆動装置として、上記本発明の第２の実施例におけるモータ駆動装置を使用することができる。それにより、本発明の機器は、騒音や振動の少ないと言った優れた効果を奏する。

上述のように、第１の実施例においては、第１及び第２通電期間が、電気角１２０°の矩形波通電波形の場合であり、第２の実施例においては、第１及び第２通電期間が、電気角１５０°の広角通電波形の場合について説明した。さらに、第１及び第２通電期間の電圧印加波形において、通電角が電気角で１２０°以上、１８０°以下の任意の通電角であっても、第１及び第２の実施例と同様な効果が得られる。

また、第２の実施例においては、第１及び第２通電期間が広角通電波形の場合であったが、第１通電期間又は第２通電期間のいずれかが広角通電波形であり、残りの期間が電気角１２０°通電波形である場合についても同様な効果が期待できる。例えば、第１通電期間において電気角１２０°の矩形波通電波形、第２通電期間においては電気角１５０°の広角通電波形にて駆動するように構成した本発明に係るモータ駆動装置は、騒音や振動の低減、モータ効率などを総合的に考慮した場合、実用に適した好ましい実施形態の１つであると言える。

図１０Ａから図１６は、本発明の第３の実施例における機器の構造を具体的な機器を取り上げて、その構成図を示したものである。

図１０Ａ及び図１０Ｂは空調機器の構造を示す構成図である。図１０Ａは、エアコン室内機の概略図であり、送風用クロスフローファンを回転させるためのモータ３０１が搭載されている。そのモータ３０１は、上記第１又は第２の実施例のモータ駆動装置によって駆動されるように構成されている。それにより、騒音及び振動が少ない静かなエアコン室内機を提供できる。

また、図１０Ｂは、エアコン室外機の概略図であり、送風用ファンを回転させるためのモータ３０２が搭載されている。そのモータ３０２は、上記第１又は第２の実施例のモータ駆動装置によって駆動されるように構成されている。それにより、騒音及び振動が少ない静かなエアコン室外機を提供できる。

図１１は給湯器の構造を示す構成図であり、燃焼に必要な空気を送風するためのファンを取り付けたモータ３０３が搭載されている。そのモータ３０３は、上記第１又は第２の実施例のモータ駆動装置によって駆動されるように構成されている。それにより、騒音及び振動が少ない静かな給湯器を提供できる。

図１２は空気清浄機の構造を示す構成図であり、空気循環用のファンを取り付けたモータ３０４が搭載されている。そのモータ３０４は、上記第１又は第２の実施例のモータ駆動装置によって駆動されるように構成されている。それにより、騒音及び振動が少ない静かな空気清浄機を提供できる。

図１３はプリンタの構造を示す構成図であり、紙送り用にモータ３０５が搭載されている。そのモータ３０５は、上記第１又は第２の実施例のモータ駆動装置によって駆動されるように構成されている。それにより、騒音及び振動が少ないプリンタを提供できる。

図１４は複写機の構造を示す構成図であり、紙送り用にモータ３０６が搭載されている。そのモータ３０６は、上記第１又は第２の実施例のモータ駆動装置によって駆動されるように構成されている。それにより、騒音及び振動が少ない複写機を提供できる。

図１５は、例えばコンパクトディスク等の光メディア機器の構造を示す構成図であり、光メディアディスクを回転させるためのスピンドルモータ３０７が搭載されている。そのモータ３０７は、上記第１又は第２の実施例のモータ駆動装置によって駆動されるように構成されている。それにより、騒音及び振動が少ない光メディア機器を提供できる。

図１６はハードディスク機器の構造を示す構成図であり、ハードディスクを回転させるためのスピンドルモータ３０８が搭載されている。そのモータ３０８は、上記第１又は第２の実施例のモータ駆動装置によって駆動されるように構成されている。それにより、騒音及び振動が少ないハードディスク機器を提供できる。

本発明は、モータ駆動時の低振動及び低騒音を簡素な構成で実現できるモータ駆動装置である。また、本発明は、本発明のモータ駆動装置により駆動されるモータであり、低振動及び騒音を実現することができる。また、本発明は、本発明のモータ駆動装置により駆動されるモータを搭載した機器であり、様々な機器に利用でき、その機器の低振動及び騒音を実現することができる。

本発明の第１の実施例におけるモータ駆動装置の回路構成図 図１に示すモータ駆動装置の動作説明図 広角通電信号発生器を含むモータ駆動装置の回路構成図 図３に示すモータ駆動装置における広角通電信号発生器の動作説明図 図３に示すモータ駆動装置において、重なり期間検出信号ＯＬが出力される様子を示す図 図３に示すモータ駆動装置において、各相コイル端子への給電波形を示す図 図３に示すモータ駆動装置において、各相コイルの給電波形を示す図 本発明の第２の実施例におけるモータ駆動装置の回路構成図 （Ａ）及び（Ｂ）は図８に示すモータ駆動装置の動作説明図 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第３の実施例における機器（空調機器）の構造を示す構成図 本発明の第３の実施例における機器（給湯器）の構造を示す構成図 本発明の第３の実施例における機器（空気清浄機）の構造を示す構成図 本発明の第３の実施例における機器（プリンタ）の構造を示す構成図 本発明の第３実施例における機器（複写機）の構造を示す構成図 本発明の第３実施例における機器（光メディア機器）の構造を示す構成図 本発明の第３実施例における機器（ハードディスク機器）の構造を示す構成図 従来におけるモータ駆動装置の回路構成図 図１７に示すモータ駆動装置の動作説明図

１１ Ｕ相駆動コイル
１３ Ｖ相駆動コイル
１５ Ｗ相駆動コイル
２０ 通電器
７０ 回転数検出器
９０ 通電制御器

Claims (12)

1. （ａ）３相の駆動コイルを有するモータと、
   （ｂ）前記駆動コイルに対して通電を行うための通電器と、
   （ｃ）前記通電器が前記駆動コイルに対して行う通電方式を制御するための通電制御器とを含む構成を有し、
   前記通電制御器には、位置検出器と、回転数検出器と、通電信号発生器と、パルス幅変調器と、ゲートドライバとを含む構成を有し、
   さらには三角波信号と速度指令信号とを備え、この三角波信号と速度指令信号とを電圧比較する比較器を具備し、
   前記通電器には前記駆動コイルの第１端子に接続される上アームのトランジスタと下アームのトランジスタとを含み、この上アームのトランジスタと下アームのトランジスタとの接続点と前記駆動コイルの第１端子とを接続する構成であり、前記駆動コイルの第２端子は前記モータの中性点に接続される構成を有し、
   前記通電信号発生器には、前記位置検出器からの位置検出信号と、前記回転数検出器からの通電期間検出信号とを入力し、前記通電信号発生器からは通電波形信号を出力され、
   前記パルス幅変調器には、前記通電波形信号を入力しかつ前記比較器の出力端子とを接続し、
   前記通電波形信号は、前記パルス幅変調器及び前記ゲートドライバを介して前記通電器に入力することにより前記駆動コイルは通電される構成を有し、
   前記通電信号発生器は前記検出器から出力される通電期間検出信号に基づいて第１の通電波形信号及び第２の通電波形信号を出力し、モータの停止状態から所定の設定回転数までの第１通電期間には前記第１の通電波形信号を出力し、前記設定回転数を超えて駆動される第２通電期間には前記第２の通電波形信号を出力する構成を具備し、
   前記第１通電期間では、前記第１の通電波形信号に基づいて前記駆動コイルへ電圧を印加する通電期間における各コイル電位の制御を、前記通電器内の前記上アームのトランジスタをオンのときに前記下アームのトランジスタをオフすること、また逆に前記上アームのトランジスタをオフのときに前記下アームのトランジスタをオンすること、とを繰り返すことにより、前記各コイル電位を電源電圧の電位とすることと、前記各コイル電位をグランドの電位とすることとを繰り返し、
   前記第２通電期間では、前記第２の通電波形信号に基づいて前記駆動コイルへ電圧を印加する通電期間における各コイル電位を、前記通電器内の前記上アームのトランジスタをオンのときに前記下アームのトランジスタをオフして電源電圧の電位とすることと、前記上アームのトランジスタをオフのときに前記下アームの前記トランジスタをオフして駆動コイルを開放することとを繰り返すように制御する構成を具備するモータ駆動装置。
2. 請求項１記載のモータ駆動装置において、前記第１通電期間又は前記第２通電期間における少なくとも一方の通電角が、電気角で１２０°以上、１８０°以下の任意の通電角であるモータ駆動装置。
3. 請求項１記載のモータ駆動装置において、さらに、前記駆動コイルに対して電気角１５０°幅の通電を行うための広角通電器を含み、前記広角通電器は、前記駆動コイルのうち相隣る駆動コイルが同じ通電状態になる重なり期間を検出し得る構成を具備し、前記通電制御器は、前記重なり期間の間、前記駆動コイルへの通電の大きさを第１の値とし、前記重なり期間以外の間、前記通電の大きさを第２の値とする構成を具備するモータ駆動装置。
4. 請求項３記載のモータ駆動装置において、前記第１の値と前記第２の値との比率をｓｉｎ（π／３）：１とするモータ駆動装置。
5. 請求項１記載のモータ駆動装置を具備するモータ。
6. 請求項５記載のモータにおいて、前記第１通電期間又は前記第２通電期間における少なくとも一方の通電角が、電気角で１２０°以上、１８０°以下の任意の通電角であるモータ。
7. 請求項５記載のモータにおいて、さらに、前記駆動コイルに対して電気角１５０°幅の通電を行うための広角通電器を含み、前記広角通電器は、前記駆動コイルのうち相隣る駆動コイルが同じ通電状態になる重なり期間を検出し得る構成を具備し、前記通電制御器は、前記重なり期間の間、前記駆動コイルへの通電の大きさを第１の値とし、前記重なり期間以外の間、前記通電の大きさを第２の値とする構成を具備するモータ。
8. 請求項７記載のモータにおいて、前記第１の値と前記第２の値との比率をｓｉｎ（π／３）：１とするモータ。
9. 請求項１記載のモータ駆動装置を搭載した機器。
10. 請求項９記載の機器において、前記第１通電期間又は前記第２通電期間における少なくとも一方の通電角が、電気角で１２０°以上、１８０°以下の任意の通電角である機器。
11. 請求項９記載の機器において、さらに、前記駆動コイルに対して電気角１５０°幅の通電を行うための広角通電器を含み、前記広角通電器は、前記駆動コイルのうち相隣る駆動コイルが同じ通電状態になる重なり期間を検出し得る構成を具備し、前記通電制御器は、前記重なり期間の間、前記駆動コイルへの通電の大きさを第１の値とし、前記重なり期間以外の間、前記通電の大きさを第２の値とする機器。
12. 請求項１１記載の機器において、前記第１の値と前記第２の値との比率をｓｉｎ（π／３）：１とする機器。

Images