JP3586628B2 - センサレスｄｃモータ及びセンサレスｄｃモータの起動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサレスＤＣモータ及びその起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転子の位置を検出するホール素子を含まないセンサレスＤＣモータが、広く使用されている。センサレスＤＣモータは、回転子が回転することにより電機子に誘起される逆起電圧を利用して、回転子の位置を検出する。その位置に基づいて、モータの電機子の各相に流される駆動電流は、その回転子が回転するように定められる。
【０００３】
このようなセンサレスＤＣモータを回転子が静止している静止状態から起動する場合には、逆起電圧を利用しない起動方法が使用されていた。なぜなら、回転子が静止している状態では、逆起電圧が発生しないからである。
【０００４】
第１の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法が、公開特許公報（特開平９−２３３８８５）に開示されている。図５（ａ）を参照すると、第１の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法では、まず、Ｕ相１０１からＶ相１０２に向かって、短時間の通電が行われる。これにより、回転子１０３が矢１０４の方向に回転する。通電された状態が維持されると、回転子１０３は、図５（ｂ）に示されている位置にロックされる。続いて、Ｗ相１０５からＶ相１０２に向かって通電される。すると、回転子１０３は、反時計周りの方向に回転を始める。続いて、所定の周期で順次に位相の切替が行われ、回転子１０３が加速される。回転子１０３の回転速度が増加した後は、逆起電圧でもって回転子１０３の位置が検出される。検出された位置に基づいて、モータの相が切り替えられ、その後の回転が維持される。
【０００５】
しかし、第１の公知のセンサレスＤＣセンサレスモータの起動方法では、回転子１０３が、一定の位置にロックされるまでに時間がかかる。なぜなら、矢１０４の方向に回転する回転子１０３は、慣性により回転し続けようとするからである。
【０００６】
センサレスＤＣモータを起動する場合、起動に要する時間が短いことが望ましい。
【０００７】
また、第２の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法が、「トランジスタ技術２０００年２月号」ｐｐ．２２１〜２２８に開示されている。更に、第２の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法を実施する公知のセンサレスＤＣモータが、公開特許公報（特開平８−３０８２８８）に開示されている。公知のそのセンサレスＤＣモータは、図６に示されているように、ＤＣブラシレスモータ本体１１１と、マイコン１１２と、出力部１１３と、位置検出部１１４と、メモリ１１５とからなる。
【０００８】
第２の公知のセンサレスＤＣセンサレスモータの起動方法では、回転子の位置と無関係な駆動パターンに従って電機子電流が流される。その駆動パターンは、メモリ１１５に記憶されている。マイコン１１２は、メモリ１１５に記憶されたその駆動パターンに従って出力部１１３を制御する。
【０００９】
第２の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法を実施する公知のそのセンサレスＤＣモータは、回路規模が大きくなる。なぜなら、公知のそのセンサレスＤＣモータは、回路規模が大きいメモリを使用するからである。
【００１０】
更に、第２の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法は、起動に時間がかかる。更に、第２の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法は、大きな起動トルクが得られない。なぜなら、第２の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法は、回転子の位置に関わらず、一定の駆動パターンに従って、電機子電流を電機子に供給するからである。
【００１１】
また、第３の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法が、前述の「トランジスタ技術２０００年２月号」ｐｐ．２２１〜２２８に開示されている。公知のそのセンサレスＤＣモータの起動方法では、電機子に電圧を印加したときの電流の立ち上がりの速さから、静止した回転子の位置が検出される。
【００１２】
図７は、第３の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法を示す。センサレスＤＣモータの電機子１２１と、回転子１２２とが図７（ａ）に示されている位置にあるとする。
【００１３】
まず、センサレスＤＣモータの電機子１２１に、図７（ｂ）に示されている電圧パターンが印加される。この印加される電圧パターンは、回転子１２２が回転しないように、高速に切り替えられる。
【００１４】
電機子１２１に電圧パターンが印加されるときに電機子１２１に流れる電流の立ち上がりの速さは、回転子１２２の位置に依存する。電機子１２１に流れる電流により発生する磁界の方向と、回転子１２２に設けられた磁石が発生する磁界の方向とが一致する場合には、その電流は、速く立ち上がる。図７（ｂ）に示されているように、タイミング（１）において、Ｕ相駆動電圧ＶＵが電源電位ＶＣＣに、Ｖ相駆動電圧ＶＶが接地電位に、それぞれ設定されたとする。この場合、Ｕ相コイル１２１ａは、それが対向する磁石１２２ａが発生する磁束の方向と概ね一致する方向の磁束を発生する。この場合、図７（ｃ）に示されているように、Ｕ相コイルに流れる電流ＩＵは、急速に立ち上がる。
【００１５】
一方、この電流により発生する磁界の方向と、回転子に設けられた磁石が発生する磁界の方向とが一致しない場合には、その電流の立ち上がり速度は遅い。図７（ｂ）に示されているように、タイミング（４）において、Ｕ相駆動電圧ＶＵが接地電位に、Ｖ相駆動電圧ＶＶが電源電位ＶＣＣに、それぞれ設定されたとする。前述の場合とは異なり、Ｕ相コイル１２１ａは、それが対向する磁石１２２ａが発生する磁束の方向と逆の方向の磁束を発生する。この場合、図７（ｃ）に示されているように、Ｕ相コイルに流れる電流ＩＵの立ち上がり速度は遅くなる。
【００１６】
このように、電機子に電圧が印加されたときの電流の立ち上がり速度は、回転子と電機子との相対的な位置を示す。従って、その立ち上がり速さから、静止した回転子の位置を検出することができる。検出された回転子の位置に基づいて、モータが起動される。
【００１７】
第３の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法を実施するためには、電流の立ち上がり速度を検出する回路が必要となる。そのような回路は、一般に、アナログ回路であることを要する。アナログ回路は、ＬＳＩに集積化すると、その占有する面積が大きくなってしまう。従って、第３の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法を実施するために電流の立ち上がり速度を検出する回路をＬＳＩに集積化すると、その回路が占有する面積は、大きくなってしまう。
【００１８】
センサレスＤＣモータを起動する回路の規模は、小さいことが望ましい。
【００１９】
また、センサレスＤＣモータを起動する回路をＬＳＩに集積化した場合、その回路が占有する面積が小さいことが望ましい。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、センサレスＤＣモータを起動するのに要する時間を短縮することにある。
【００２１】
本発明の他の課題は、センサレスＤＣモータを起動するのに必要な回路の規模を小さくすることにある。
【００２２】
本発明の更に他の課題は、センサレスＤＣモータを起動する回路をＬＳＩに集積化した場合に、その回路が占有する面積を小さくすることにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段は、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の複数の実施の形態のうちの、少なくとも１つの実施の形態を構成する技術的事項、特に、その実施の形態に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【００２４】
本発明によるセンサレスＤＣモータの起動方法は、
回転子（５）が静止した状態で、電機子（４）に起動電流を供給することと、その起動電流に応答して回転子（５）が動くことにより、電機子（４）に誘起される逆起電圧を測定することと、
電機子（４）に、その逆起電圧に基づいて定められた駆動電流を供給することとを具備する。
【００２５】
回転子（５）が静止している場合には、電機子（４）に電圧が誘起されない。電機子（４）に電圧が誘起されないと、回転子（５）の位置は不明である。当該センサレスＤＣモータの起動方法は、このような状態にあるセンサレスＤＣモータを起動する方法を提供する。
【００２６】
このとき、駆動電流を逆起電圧に基づいて定めるとは、電機子（４）に誘起される逆起電圧に基づいて回転子（５）の位置を測定することと、その位置に基づいて駆動電流を定めることと実質的に同義である。
【００２７】
当該センサレスＤＣモータの起動方法において、逆起電圧を測定することは、起動電流を供給することの後に行なわれることがある。この場合、逆起電圧の測定を起動電流の影響を受けることなく行うことができる。
【００２８】
また、逆起電圧を測定することは、起動電流を供給することと並行して行われることもある。当該センサレスＤＣモータが３相電源で駆動される場合には、電機子は、それぞれの相に対応する３つのコイルを含む。この場合、起動電流を３つのコイルのうちの２つのコイルに供給し、同時に、他の１つのコイルに誘起される逆起電圧を測定することにより、逆起電圧を測定することと、起動電流を供給することとを並行して行うことができる。これにより、当該センサレスＤＣモータを速く起動できる。
【００２９】
当該センサレスＤＣモータの起動方法において、起動電流を供給することは、電機子（４）に他の起動電流を供給することと、他の起動電流を供給しても回転子（５）が回転しない場合に、電機子（４）に前述の起動電流を供給することとを含むことがある。このとき、その起動電流が有する第１波形と、他の起動電流が有する第２波形とは、互いに異なることが望ましい。
【００３０】
回転子（５）の位置によっては、他の起動電流を供給しても回転子（５）が回転しないことがある。この場合、回転子（５）の位置を検出することができない。そこで、他の起動電流を供給しても回転子（５）が回転しない場合には、他の起動電流が有する第２波形と異なる第１波形を有する起動電流を電機子（４）に供給し、これによって回転子（５）を回転させる。但し、ここでいう波形とは、起動電流及び他の起動電流が、どの相からどの相に流されるかを含む概念であること意図されていることに留意されるべきである。
【００３１】
当該センサレスＤＣモータの起動方法は、更に、逆起電力に基づいて回転子（５）の回転方向を検出することと、回転子（５）の回転方向が逆転方向のとき、回転子（５）を停止することとを具備することがある。
【００３２】
また、当該センサレスＤＣモータの起動方法において、駆動電流を供給することは、逆起電圧に基づいて定められた第１駆動電流を、回転子（５）が所定の目標回転数に到達するまで電機子（４）に供給することと、第１駆動電流を供給することの後、第２駆動電流を電機子（４）に供給することとを含むことがある。このとき、第１駆動電流のデューティーが実質的に１００％であるのに対し、第２駆動電流のデューティーは制御される。
【００３３】
ここで駆動電流のデューティーとは、ある期間について考えた場合に、全期間のうち、駆動電流が電機子（４）に供給されている期間の割合をいう。駆動電流が電機子に供給されている期間とは、電機子（４）に３相電源が供給されている場合には、そのいずれかの相に駆動電流が供給されている期間を意味する。
【００３４】
第１駆動電流のデューティーを実質的に１００％にすることにより、回転子（５）に印加されるトルクが最大になり、これにより所定の目標回転数に到達するまでの時間を短縮できる。
【００３５】
また、当該センサレスＤＣモータの起動方法において、駆動電流を供給することは、逆起電圧に基づいて定められた第１駆動電流を、回転子（５）が所定の目標回転数に到達するまで、回転子（５）に印加されるトルクが実質的に最大になるように供給することと、第１駆動電流を供給することの後、それのデューティーが制御された第２駆動電流を、前記電機子に供給することとを含むことがある。
【００３６】
本発明によるセンサレスＤＣモータは、センサレスＤＣモータ本体（１）と、ここでセンサレスＤＣモータ本体（１）は、電機子（４）と回転子（５）とを含み、回転子（５）が静止した状態にあるときに、電機子（４）に起動電流を供給する第１電流供給部（３）と、起動電流に応答して回転子（５）が動くことにより電機子（４）に誘起される逆起電圧を測定する電圧検出部（２）と、逆起電圧に基づいて定められた駆動電流を、電機子（４）に印加する第２電流供給部（３）とを具備する。
【００３７】
このとき、第１電流供給部（３）と、第２電流供給部（３）とは一致することがある。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明による実施の形態のセンサレスＤＣ
モータ及びその起動方法を説明する。
【００３９】
本発明による実施の一形態のセンサレスＤＣモータは、図１に示されているように、センサレスＤＣモータ本体１と、誘起電圧検出回路２と、駆動部３とを含む。
【００４０】
センサレスＤＣモータ本体１は、電機子４と、回転子５とを含む。電機子４は、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、Ｗ相コイル４ｃを含む。Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃは、星型結線を構成しながら接続されている。Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃは、中点４ｄにおいて接続している。Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃには、それぞれ、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃが接続されている。Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃを介して、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃに電流が供給されることにより、回転子５が回転する。
【００４１】
誘起電圧検出回路２は、回転子５が回転することによりＵ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃにそれぞれ誘起される逆起電圧を測定する。逆起電圧が測定される場合、中点４ｄの電位が基準電位として参照される。誘起電圧検出回路２は、測定された逆起電圧を示す電圧測定信号ａを、駆動部３に送る。
【００４２】
駆動部３は、誘起電圧検出回路２が測定する逆起電圧に基づいて、電機子４に電流を供給する。駆動部３は、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃを介して、電機子４に電流を供給する。
【００４３】
駆動部３は、駆動演算回路６、出力部７、起動パターン生成回路８とを含む。
【００４４】
駆動演算回路６は、誘起電圧検出回路２が測定する逆起電圧に基づいて、回転子５の位置を算出する。駆動演算回路６は、算出された回転子５の位置に基づいて、電機子４に供給される電流の供給タイミングを定め、タイミング指示信号ｄを生成する。
【００４５】
出力部７は、タイミング指示信号ｄに指示されたタイミングで、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃを電源電位ＶＣＣにし、又は接地し、若しくは浮遊状態にする。出力部７は、タイミング指示信号ｄに応答して、電機子４に電流を供給することになる。
【００４６】
ここで、センサレスＤＣモータ本体１が起動される際には、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃには逆起電圧が発生していない。回転子５が静止している場合には、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃには逆起電圧は誘起されないからである。
【００４７】
これに対応して、起動パターン生成回路８は、センサレスＤＣモータ本体１が起動される際に電機子４に供給される電流の起動パターンを定める。起動パターン生成回路８は、定められた起動パターンを指示する起動パターン指示信号ｂを駆動演算回路６に出力する。センサレスＤＣモータ本体１が起動される際、駆動演算回路６は、起動パターンｂに基づいて電機子４に供給される電流の供給タイミングを定め、タイミング指示信号ｃを生成する。出力部７は、タイミング指示信号ｃに指示されたタイミングで、電機子４に電流を供給する。
【００４８】
但し、起動パターン生成回路８により定められた一の起動パターンで電流が供給されても、センサレスＤＣモータ本体１を起動することが失敗することがある。このような場合、駆動演算回路６は、起動パターン変更指示信号ｄを起動パターン生成回路８に出力する。起動パターン変更指示信号ｄに応答して、起動パターン生成回路８は、起動パターンを変更する。
【００４９】
続いて、図２を参照しながら、当該センサレスＤＣモータを起動する起動方法を説明する。
【００５０】
まず、起動パターン生成回路８により、起動パターンが定められる（ステップＳ０１）。起動パターンは、図３に示されたパターン１〜６のうちから選択される。
【００５１】
パターン１が選ばれた場合、電機子４のＶ相コイル４ｂからＵ相コイル４ａに電流が流される。パターン２が選ばれた場合、電機子４のＶ相コイル４ｂからＷ相コイル４ｃに電流が流される。以下、同様に、パターン３〜６が選ばれた場合、Ｕ相コイル４ａからＷ相コイル４ｃ、Ｕ相コイル４ａからＶ相コイル４ｂに、Ｗ相コイル４ｃからＶ相コイル４ｂに、Ｗ相コイル４ｃからＵ相コイル４ａに、それぞれ電流が流される。
【００５２】
選択された起動パターンに応答して、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃに印加される電圧が定められる。図３において、”ＧＮＤ”は、接地されることを意味する。”ＶＣＣ”は、電源電位ＶＣＣにされることを意味する。”ＮＣ”は、浮遊状態にされることを意味する。
【００５３】
センサレスＤＣモータの起動を開始する場合、パターン１が起動パターンとして選ばれる。後述されるように、パターン１を起動パターンとしたときに、当該センサレスＤＣモータの起動ができなかった場合には、他のパターンが起動パターンとして選ばれる。
【００５４】
起動パターンとしてパターン１が選ばれたことは、起動パターン指示信号ｂにより駆動演算回路６に伝達される。
【００５５】
続いて、定められた起動パターンに従って、電機子４に電流が印加される（ステップＳ０２）。このとき、駆動演算回路６は、起動パターン指示信号ｂに応答して、タイミング指示信号ｃを出力部７に出力し、Ｖ相からＵ相にＴ秒間だけ電流を流すことを出力部７に指示する。そのＴ秒は、回転子５が回転し得る範囲内で、積極的に微小であるように選ばれる。
【００５６】
Ｔ秒間の間、出力部７は、Ｕ相コイル４ａに接続されているＵ相配線９ａを接地し、更に、Ｖ相コイル４ｂに接続されているＶ相配線９ｂを電源電位ＶＣＣにする。このとき、Ｗ相コイル４ｃに接続されているＷ相配線９ｃは、浮遊状態にされる。このようにして、Ｕ相からＶ相に、電流が流される。
【００５７】
このようにして、電機子４には、Ｔ秒間だけ、Ｖ相からＵ相に流れる一の電流パルスが印加される。電機子４に、Ｔ秒間、電流が印加されると、多くの場合、電磁力により回転子５が微小に回転する。
【００５８】
続いて、回転子５が回転することにより誘起される逆起電圧が測定される（ステップＳ０３）。このとき、出力部７は、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃは、いずれも、浮遊状態にされる。回転子５が微小に回転すると、電機子４のＵ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃに逆起電力が誘起される。Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、Ｗ相配線９ｃ、及び前述された電機子４の中点４ｄの電位から、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃに誘起される逆起電圧がそれぞれ測定される。測定された逆起電圧は、電圧測定信号ａにより駆動演算回路６に通知される。
【００５９】
なお、逆起電圧の測定は、電機子４に電流が印加されている間に行うことも可能である。前述されているように、起動の際には、Ｕ相からＶ相に電流が流される。このとき、Ｗ相配線４ｂは、浮遊状態にされている。従って、Ｕ相からＶ相に電流が流されている間に、Ｗ相コイル４ｃに誘起される逆起電圧を測定することが可能である。他のパターンが印加されている場合にも同様に、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃのうち、電流が印加されていないものの逆起電圧を測定することも可能である。このように、電機子４に電流が印加されている間に、逆起電圧が測定されることにより、センサレスＤＣモータを起動するのに要する時間をより短縮することができる。
【００６０】
続いて、電機子４に逆起電圧が誘起されているか否かが判断される（ステップＳ０４）。電機子４に逆起電圧が誘起されているか否かに応じて、異なる動作が行われる。
【００６１】
電機子４に逆起電圧が誘起されていないと、回転子５の位置を特定することができない。この場合、前述の起動パターンが他のパターンに切り替えられる（ステップＳ０５）。更に、切り替えられた起動パターンに従って、電機子４に電流が印加される（ステップＳ０２）。起動パターンの切り替えは、回転子５が微小に回転し、電機子４に逆起電圧が誘起されるまで行われる。
【００６２】
電機子４に逆起電圧が誘起されている場合には、その逆起電圧から、回転子５の回転方向が判定される（ステップＳ０６）。
【００６３】
回転子５が逆転していると判断された場合、回転子５の回転が停止される（ステップＳ０７）。この場合、起動パターンの印加（ステップＳ０２）から回転子５の回転方向が判定（ステップＳ０６）までの動作が、再度、行われる。
【００６４】
回転子５が正転していると判断された場合には、閉ループ駆動が行われる（ステップＳ０８）。ここで閉ループ駆動とは、電機子４に誘起された逆起電圧に基づいて回転子５の位置を検出し、その検出された位置に応じて電機子４のＵ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃに流す電流を定めながら回転子５を駆動することをいう。
【００６５】
回転子５が回転することにより電機子４に誘起される逆起電力から、回転子５の位置が検出される。検出された位置に基づいて、回転子５に回転トルクが加わるように、電機子４のＵ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃに流す電流が定められる。
【００６６】
一度、回転子５が回転を始めれば、それ以後は、電機子４に誘起された逆起電圧に基づいて回転子５の位置を検出し、回転子５を駆動することができる。
【００６７】
このときの閉ループ駆動は、デューティーを実質的に１００％にしながら行われる。ここでデューティーＤは、Ｔ１（秒）の長さを有するある期間において、その間に、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のうちの２相の間にτ（秒）だけ電流が供給された場合、
Ｄ＝τ／Ｔ１
により定義される。デューティーが１００％であるとは、任意の時刻について、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のうちの２相の間に電流が供給されていることをいう。図４は、デューティーが１００％であるときの、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、Ｗ相配線９ｃの電位を示す。図４を参照して、時刻ｔ１から時刻ｔ２では、Ｗ相配線９ｃが電源電圧ＶＣＣにされ、Ｕ相配線９ａが接地されている。即ち、時刻ｔ１から時刻ｔ２では、電機子４のＷ相からＵ相に電流が供給されている。時刻ｔ２から時刻ｔ３では、Ｖ相配線９ｂが電源電圧ＶＣＣにされ、Ｕ相配線９ａが接地されている。即ち、時刻ｔ２から時刻ｔ３では、電機子４のＶ相からＵ相に電流が供給されている。このように、デューティーが１００％であるときには、任意の時刻において、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、Ｗ相配線９ｃのうちの一の配線が電圧ＶＣＣにされ、更に、他の一の配線が接地される。もって、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のうちの２相の間に電流が供給される。
【００６８】
デューティーを実質的に１００％にしながら閉ループ駆動が行われることにより、回転子５には、それに加えられ得る最大のトルクが加えられる。
【００６９】
続いて、回転子５が回転しているか否かが判定される（ステップＳ０９）。前述されているように、定められた起動パターンに従って電機子４に電流が印加されることにより、通常は、回転子５が微小に回転する。しかし、このときに回転子５に加えられるトルクが小さいと、前述の閉ループ駆動（ステップＳ０８）が開始されたときに、回転子５の回転が停止することがある。そこで、回転子５が回転しているか否かが判定される。回転子５が回転しているか否かは、電機子４に誘起される逆起電力に基づいて判断される。
【００７０】
回転子５が回転していない場合には、起動パターンが他のパターンに切り替えられ（ステップＳ１０）、更に、起動パターンの印加（ステップＳ０２）からデューティーを１００％にした閉ループ駆動（ステップＳ０８）までの動作が、再度、行われる。
【００７１】
回転子５が回転している場合には、デューティーを１００％にしながらの閉ループ駆動が継続される（ステップＳ１１）。デューティーを１００％にしながらの閉ループ駆動は、回転子５が所定の回転数に到達するまで継続される（ステップＳ１２）。
【００７２】
回転子５が所定の回転数に到達した後は、デューティーが制御されながらの閉ループ駆動が行われる（ステップＳ１３）。デューティーが制御されることにより、所望のトルクが回転子５に加えられ、回転子５の回転数が制御される。以上の過程により、センサレスＤＣモータの起動が完了する。
【００７３】
なお、上述のセンサレスＤＣモータの起動方法において、回転方向の判定（ステップＳ０６）は、実施されないことも可能である。この場合でも、検出された回転子５の位置に基づいて閉ループ駆動が行われることにより、回転子５は正転方向に回転する。但し、回転方向の判定（ステップＳ０６）を行わない場合には、逆転しつつある回転子５を強制的に反転して正転させることになることから、回転方向の判定（ステップＳ０６）が行われることが望ましい。
【００７４】
本実施の形態のセンサレスＤＣモータ及びその起動方法は、回転子５が一定の位置にロックされるのを待つ必要がない。当該センサレスＤＣモータ及びその起動方法は、起動に要する時間を短縮できる。
【００７５】
当該センサレスＤＣモータ及びその起動方法は、回路規模が大きいメモリを使用する必要がない。更に、当該センサレスＤＣモータ及びその起動方法は、アナログ回路を設ける必要がない。当該センサレスＤＣモータ及びその起動方法は、誘起電圧検出回路２と駆動部３の回路の規模を小さくできる。更に、当該センサレスＤＣモータ及びその起動方法は、誘起電圧検出回路２と駆動部３とをＬＳＩに集積する場合、その占有面積を小さくできる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明により、センサレスＤＣモータを起動するのに要する時間が短縮される。
【００７７】
また、本発明により、センサレスＤＣモータを起動するのに必要な回路の規模を小さくできる。
【００７８】
また、本発明により、センサレスＤＣモータを起動する回路をＬＳＩに集積化した場合、その回路が占有する面積を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による実施の一形態のセンサレスＤＣモータの構成を示す。
【図２】図２は、本発明による実施の一形態のセンサレスＤＣモータの起動方法を示す。
【図３】図３は、起動パターンを示す。
【図４】図４は、デューティーが１００％である場合の、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃの電位を示す。
【図５】図５は、公知のセンサレスモータの起動方法を説明するための図である。
【図６】図６は、公知のセンサレスＤＣモータの構成を示す図である。
【図７】図７は、公知のセンサレスＤＣモータの起動方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１：センサレスＤＣモータ本体
２：誘起電圧検出回路
３：駆動部
４：電機子
５：回転子
６：駆動演算回路
７：出力部
８：起動パターン生成回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサレスＤＣモータ及びその起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転子の位置を検出するホール素子を含まないセンサレスＤＣモータが、広く使用されている。センサレスＤＣモータは、回転子が回転することにより電機子に誘起される逆起電圧を利用して、回転子の位置を検出する。その位置に基づいて、モータの電機子の各相に流される駆動電流は、その回転子が回転するように定められる。
【０００３】
このようなセンサレスＤＣモータを回転子が静止している静止状態から起動する場合には、逆起電圧を利用しない起動方法が使用されていた。なぜなら、回転子が静止している状態では、逆起電圧が発生しないからである。
【０００４】
第１の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法が、公開特許公報（特開平９−２３３８８５）に開示されている。図５（ａ）を参照すると、第１の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法では、まず、Ｕ相１０１からＶ相１０２に向かって、短時間の通電が行われる。これにより、回転子１０３が矢１０４の方向に回転する。通電された状態が維持されると、回転子１０３は、図５（ｂ）に示されている位置にロックされる。続いて、Ｗ相１０５からＶ相１０２に向かって通電される。すると、回転子１０３は、反時計周りの方向に回転を始める。続いて、所定の周期で順次に位相の切替が行われ、回転子１０３が加速される。回転子１０３の回転速度が増加した後は、逆起電圧でもって回転子１０３の位置が検出される。検出された位置に基づいて、モータの相が切り替えられ、その後の回転が維持される。
【０００５】
しかし、第１の公知のセンサレスＤＣセンサレスモータの起動方法では、回転子１０３が、一定の位置にロックされるまでに時間がかかる。なぜなら、矢１０４の方向に回転する回転子１０３は、慣性により回転し続けようとするからである。
【０００６】
センサレスＤＣモータを起動する場合、起動に要する時間が短いことが望ましい。
【０００７】
また、第２の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法が、「トランジスタ技術２０００年２月号」ｐｐ．２２１〜２２８に開示されている。更に、第２の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法を実施する公知のセンサレスＤＣモータが、公開特許公報（特開平８−３０８２８８）に開示されている。公知のそのセンサレスＤＣモータは、図６に示されているように、ＤＣブラシレスモータ本体１１１と、マイコン１１２と、出力部１１３と、位置検出部１１４と、メモリ１１５とからなる。
【０００８】
第２の公知のセンサレスＤＣセンサレスモータの起動方法では、回転子の位置と無関係な駆動パターンに従って電機子電流が流される。その駆動パターンは、メモリ１１５に記憶されている。マイコン１１２は、メモリ１１５に記憶されたその駆動パターンに従って出力部１１３を制御する。
【０００９】
第２の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法を実施する公知のそのセンサレスＤＣモータは、回路規模が大きくなる。なぜなら、公知のそのセンサレスＤＣモータは、回路規模が大きいメモリを使用するからである。
【００１０】
更に、第２の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法は、起動に時間がかかる。更に、第２の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法は、大きな起動トルクが得られない。なぜなら、第２の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法は、回転子の位置に関わらず、一定の駆動パターンに従って、電機子電流を電機子に供給するからである。
【００１１】
また、第３の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法が、前述の「トランジスタ技術２０００年２月号」ｐｐ．２２１〜２２８に開示されている。公知のそのセンサレスＤＣモータの起動方法では、電機子に電圧を印加したときの電流の立ち上がりの速さから、静止した回転子の位置が検出される。
【００１２】
図７は、第３の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法を示す。センサレスＤＣモータの電機子１２１と、回転子１２２とが図７（ａ）に示されている位置にあるとする。
【００１３】
まず、センサレスＤＣモータの電機子１２１に、図７（ｂ）に示されている電圧パターンが印加される。この印加される電圧パターンは、回転子１２２が回転しないように、高速に切り替えられる。
【００１４】
電機子１２１に電圧パターンが印加されるときに電機子１２１に流れる電流の立ち上がりの速さは、回転子１２２の位置に依存する。電機子１２１に流れる電流により発生する磁界の方向と、回転子１２２に設けられた磁石が発生する磁界の方向とが一致する場合には、その電流は、速く立ち上がる。図７（ｂ）に示されているように、タイミング（１）において、Ｕ相駆動電圧ＶＵが電源電位ＶＣＣに、Ｖ相駆動電圧ＶＶが接地電位に、それぞれ設定されたとする。この場合、Ｕ相コイル１２１ａは、それが対向する磁石１２２ａが発生する磁束の方向と概ね一致する方向の磁束を発生する。この場合、図７（ｃ）に示されているように、Ｕ相コイルに流れる電流ＩＵは、急速に立ち上がる。
【００１５】
一方、この電流により発生する磁界の方向と、回転子に設けられた磁石が発生する磁界の方向とが一致しない場合には、その電流の立ち上がり速度は遅い。図７（ｂ）に示されているように、タイミング（４）において、Ｕ相駆動電圧ＶＵが接地電位に、Ｖ相駆動電圧ＶＶが電源電位ＶＣＣに、それぞれ設定されたとする。前述の場合とは異なり、Ｕ相コイル１２１ａは、それが対向する磁石１２２ａが発生する磁束の方向と逆の方向の磁束を発生する。この場合、図７（ｃ）に示されているように、Ｕ相コイルに流れる電流ＩＵの立ち上がり速度は遅くなる。
【００１６】
このように、電機子に電圧が印加されたときの電流の立ち上がり速度は、回転子と電機子との相対的な位置を示す。従って、その立ち上がり速さから、静止した回転子の位置を検出することができる。検出された回転子の位置に基づいて、モータが起動される。
【００１７】
第３の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法を実施するためには、電流の立ち上がり速度を検出する回路が必要となる。そのような回路は、一般に、アナログ回路であることを要する。アナログ回路は、ＬＳＩに集積化すると、その占有する面積が大きくなってしまう。従って、第３の公知のセンサレスＤＣモータの起動方法を実施するために電流の立ち上がり速度を検出する回路をＬＳＩに集積化すると、その回路が占有する面積は、大きくなってしまう。
【００１８】
センサレスＤＣモータを起動する回路の規模は、小さいことが望ましい。
【００１９】
また、センサレスＤＣモータを起動する回路をＬＳＩに集積化した場合、その回路が占有する面積が小さいことが望ましい。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、センサレスＤＣモータを起動するのに要する時間を短縮することにある。
【００２１】
本発明の他の課題は、センサレスＤＣモータを起動するのに必要な回路の規模を小さくすることにある。
【００２２】
本発明の更に他の課題は、センサレスＤＣモータを起動する回路をＬＳＩに集積化した場合に、その回路が占有する面積を小さくすることにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段は、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の複数の実施の形態のうちの、少なくとも１つの実施の形態を構成する技術的事項、特に、その実施の形態に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【００２４】
本発明によるセンサレスＤＣモータの起動方法は、
回転子（５）が静止した状態で、電機子（４）に起動電流を供給することと、その起動電流に応答して回転子（５）が動くことにより、電機子（４）に誘起される逆起電圧を測定することと、
電機子（４）に、その逆起電圧に基づいて定められた駆動電流を供給することとを具備する。
【００２５】
回転子（５）が静止している場合には、電機子（４）に電圧が誘起されない。電機子（４）に電圧が誘起されないと、回転子（５）の位置は不明である。当該センサレスＤＣモータの起動方法は、このような状態にあるセンサレスＤＣモータを起動する方法を提供する。
【００２６】
このとき、駆動電流を逆起電圧に基づいて定めるとは、電機子（４）に誘起される逆起電圧に基づいて回転子（５）の位置を測定することと、その位置に基づいて駆動電流を定めることと実質的に同義である。
【００２７】
当該センサレスＤＣモータの起動方法において、逆起電圧を測定することは、起動電流を供給することの後に行なわれることがある。この場合、逆起電圧の測定を起動電流の影響を受けることなく行うことができる。
【００２８】
また、逆起電圧を測定することは、起動電流を供給することと並行して行われることもある。当該センサレスＤＣモータが３相電源で駆動される場合には、電機子は、それぞれの相に対応する３つのコイルを含む。この場合、起動電流を３つのコイルのうちの２つのコイルに供給し、同時に、他の１つのコイルに誘起される逆起電圧を測定することにより、逆起電圧を測定することと、起動電流を供給することとを並行して行うことができる。これにより、当該センサレスＤＣモータを速く起動できる。
【００２９】
当該センサレスＤＣモータの起動方法において、起動電流を供給することは、電機子（４）に他の起動電流を供給することと、他の起動電流を供給しても回転子（５）が回転しない場合に、電機子（４）に前述の起動電流を供給することとを含むことがある。このとき、その起動電流が有する第１波形と、他の起動電流が有する第２波形とは、互いに異なることが望ましい。
【００３０】
回転子（５）の位置によっては、他の起動電流を供給しても回転子（５）が回転しないことがある。この場合、回転子（５）の位置を検出することができない。そこで、他の起動電流を供給しても回転子（５）が回転しない場合には、他の起動電流が有する第２波形と異なる第１波形を有する起動電流を電機子（４）に供給し、これによって回転子（５）を回転させる。但し、ここでいう波形とは、起動電流及び他の起動電流が、どの相からどの相に流されるかを含む概念であること意図されていることに留意されるべきである。
【００３１】
当該センサレスＤＣモータの起動方法は、更に、逆起電力に基づいて回転子（５）の回転方向を検出することと、回転子（５）の回転方向が逆転方向のとき、回転子（５）を停止することとを具備することがある。
【００３２】
また、当該センサレスＤＣモータの起動方法において、駆動電流を供給することは、逆起電圧に基づいて定められた第１駆動電流を、回転子（５）が所定の目標回転数に到達するまで電機子（４）に供給することと、第１駆動電流を供給することの後、第２駆動電流を電機子（４）に供給することとを含むことがある。このとき、第１駆動電流のデューティーが実質的に１００％であるのに対し、第２駆動電流のデューティーは制御される。
【００３３】
ここで駆動電流のデューティーとは、ある期間について考えた場合に、全期間のうち、駆動電流が電機子（４）に供給されている期間の割合をいう。駆動電流が電機子に供給されている期間とは、電機子（４）に３相電源が供給されている場合には、そのいずれかの相に駆動電流が供給されている期間を意味する。
【００３４】
第１駆動電流のデューティーを実質的に１００％にすることにより、回転子（５）に印加されるトルクが最大になり、これにより所定の目標回転数に到達するまでの時間を短縮できる。
【００３５】
また、当該センサレスＤＣモータの起動方法において、駆動電流を供給することは、逆起電圧に基づいて定められた第１駆動電流を、回転子（５）が所定の目標回転数に到達するまで、回転子（５）に印加されるトルクが実質的に最大になるように供給することと、第１駆動電流を供給することの後、それのデューティーが制御された第２駆動電流を、前記電機子に供給することとを含むことがある。
【００３６】
本発明によるセンサレスＤＣモータは、センサレスＤＣモータ本体（１）と、ここでセンサレスＤＣモータ本体（１）は、電機子（４）と回転子（５）とを含み、回転子（５）が静止した状態にあるときに、電機子（４）に起動電流を供給する第１電流供給部（３）と、起動電流に応答して回転子（５）が動くことにより電機子（４）に誘起される逆起電圧を測定する電圧検出部（２）と、逆起電圧に基づいて定められた駆動電流を、電機子（４）に印加する第２電流供給部（３）とを具備する。
【００３７】
このとき、第１電流供給部（３）と、第２電流供給部（３）とは一致することがある。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明による実施の形態のセンサレスＤＣ
モータ及びその起動方法を説明する。
【００３９】
本発明による実施の一形態のセンサレスＤＣモータは、図１に示されているように、センサレスＤＣモータ本体１と、誘起電圧検出回路２と、駆動部３とを含む。
【００４０】
センサレスＤＣモータ本体１は、電機子４と、回転子５とを含む。電機子４は、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、Ｗ相コイル４ｃを含む。Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃは、星型結線を構成しながら接続されている。Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃは、中点４ｄにおいて接続している。Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃには、それぞれ、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃが接続されている。Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃを介して、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃに電流が供給されることにより、回転子５が回転する。
【００４１】
誘起電圧検出回路２は、回転子５が回転することによりＵ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃにそれぞれ誘起される逆起電圧を測定する。逆起電圧が測定される場合、中点４ｄの電位が基準電位として参照される。誘起電圧検出回路２は、測定された逆起電圧を示す電圧測定信号ａを、駆動部３に送る。
【００４２】
駆動部３は、誘起電圧検出回路２が測定する逆起電圧に基づいて、電機子４に電流を供給する。駆動部３は、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃを介して、電機子４に電流を供給する。
【００４３】
駆動部３は、駆動演算回路６、出力部７、起動パターン生成回路８とを含む。
【００４４】
駆動演算回路６は、誘起電圧検出回路２が測定する逆起電圧に基づいて、回転子５の位置を算出する。駆動演算回路６は、算出された回転子５の位置に基づいて、電機子４に供給される電流の供給タイミングを定め、タイミング指示信号ｄを生成する。
【００４５】
出力部７は、タイミング指示信号ｄに指示されたタイミングで、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃを電源電位ＶＣＣにし、又は接地し、若しくは浮遊状態にする。出力部７は、タイミング指示信号ｄに応答して、電機子４に電流を供給することになる。
【００４６】
ここで、センサレスＤＣモータ本体１が起動される際には、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃには逆起電圧が発生していない。回転子５が静止している場合には、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃには逆起電圧は誘起されないからである。
【００４７】
これに対応して、起動パターン生成回路８は、センサレスＤＣモータ本体１が起動される際に電機子４に供給される電流の起動パターンを定める。起動パターン生成回路８は、定められた起動パターンを指示する起動パターン指示信号ｂを駆動演算回路６に出力する。センサレスＤＣモータ本体１が起動される際、駆動演算回路６は、起動パターンｂに基づいて電機子４に供給される電流の供給タイミングを定め、タイミング指示信号ｃを生成する。出力部７は、タイミング指示信号ｃに指示されたタイミングで、電機子４に電流を供給する。
【００４８】
但し、起動パターン生成回路８により定められた一の起動パターンで電流が供給されても、センサレスＤＣモータ本体１を起動することが失敗することがある。このような場合、駆動演算回路６は、起動パターン変更指示信号ｄを起動パターン生成回路８に出力する。起動パターン変更指示信号ｄに応答して、起動パターン生成回路８は、起動パターンを変更する。
【００４９】
続いて、図２を参照しながら、当該センサレスＤＣモータを起動する起動方法を説明する。
【００５０】
まず、起動パターン生成回路８により、起動パターンが定められる（ステップＳ０１）。起動パターンは、図３に示されたパターン１〜６のうちから選択される。
【００５１】
パターン１が選ばれた場合、電機子４のＶ相コイル４ｂからＵ相コイル４ａに電流が流される。パターン２が選ばれた場合、電機子４のＶ相コイル４ｂからＷ相コイル４ｃに電流が流される。以下、同様に、パターン３〜６が選ばれた場合、Ｕ相コイル４ａからＷ相コイル４ｃ、Ｕ相コイル４ａからＶ相コイル４ｂに、Ｗ相コイル４ｃからＶ相コイル４ｂに、Ｗ相コイル４ｃからＵ相コイル４ａに、それぞれ電流が流される。
【００５２】
選択された起動パターンに応答して、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃに印加される電圧が定められる。図３において、”ＧＮＤ”は、接地されることを意味する。”ＶＣＣ”は、電源電位ＶＣＣにされることを意味する。”ＮＣ”は、浮遊状態にされることを意味する。
【００５３】
センサレスＤＣモータの起動を開始する場合、パターン１が起動パターンとして選ばれる。後述されるように、パターン１を起動パターンとしたときに、当該センサレスＤＣモータの起動ができなかった場合には、他のパターンが起動パターンとして選ばれる。
【００５４】
起動パターンとしてパターン１が選ばれたことは、起動パターン指示信号ｂにより駆動演算回路６に伝達される。
【００５５】
続いて、定められた起動パターンに従って、電機子４に電流が印加される（ステップＳ０２）。このとき、駆動演算回路６は、起動パターン指示信号ｂに応答して、タイミング指示信号ｃを出力部７に出力し、Ｖ相からＵ相にＴ秒間だけ電流を流すことを出力部７に指示する。そのＴ秒は、回転子５が回転し得る範囲内で、積極的に微小であるように選ばれる。
【００５６】
Ｔ秒間の間、出力部７は、Ｕ相コイル４ａに接続されているＵ相配線９ａを接地し、更に、Ｖ相コイル４ｂに接続されているＶ相配線９ｂを電源電位ＶＣＣにする。このとき、Ｗ相コイル４ｃに接続されているＷ相配線９ｃは、浮遊状態にされる。このようにして、Ｕ相からＶ相に、電流が流される。
【００５７】
このようにして、電機子４には、Ｔ秒間だけ、Ｖ相からＵ相に流れる一の電流パルスが印加される。電機子４に、Ｔ秒間、電流が印加されると、多くの場合、電磁力により回転子５が微小に回転する。
【００５８】
続いて、回転子５が回転することにより誘起される逆起電圧が測定される（ステップＳ０３）。このとき、出力部７は、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃは、いずれも、浮遊状態にされる。回転子５が微小に回転すると、電機子４のＵ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃに逆起電力が誘起される。Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、Ｗ相配線９ｃ、及び前述された電機子４の中点４ｄの電位から、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃに誘起される逆起電圧がそれぞれ測定される。測定された逆起電圧は、電圧測定信号ａにより駆動演算回路６に通知される。
【００５９】
なお、逆起電圧の測定は、電機子４に電流が印加されている間に行うことも可能である。前述されているように、起動の際には、Ｕ相からＶ相に電流が流される。このとき、Ｗ相配線４ｂは、浮遊状態にされている。従って、Ｕ相からＶ相に電流が流されている間に、Ｗ相コイル４ｃに誘起される逆起電圧を測定することが可能である。他のパターンが印加されている場合にも同様に、Ｕ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃのうち、電流が印加されていないものの逆起電圧を測定することも可能である。このように、電機子４に電流が印加されている間に、逆起電圧が測定されることにより、センサレスＤＣモータを起動するのに要する時間をより短縮することができる。
【００６０】
続いて、電機子４に逆起電圧が誘起されているか否かが判断される（ステップＳ０４）。電機子４に逆起電圧が誘起されているか否かに応じて、異なる動作が行われる。
【００６１】
電機子４に逆起電圧が誘起されていないと、回転子５の位置を特定することができない。この場合、前述の起動パターンが他のパターンに切り替えられる（ステップＳ０５）。更に、切り替えられた起動パターンに従って、電機子４に電流が印加される（ステップＳ０２）。起動パターンの切り替えは、回転子５が微小に回転し、電機子４に逆起電圧が誘起されるまで行われる。
【００６２】
電機子４に逆起電圧が誘起されている場合には、その逆起電圧から、回転子５の回転方向が判定される（ステップＳ０６）。
【００６３】
回転子５が逆転していると判断された場合、回転子５の回転が停止される（ステップＳ０７）。この場合、起動パターンの印加（ステップＳ０２）から回転子５の回転方向が判定（ステップＳ０６）までの動作が、再度、行われる。
【００６４】
回転子５が正転していると判断された場合には、閉ループ駆動が行われる（ステップＳ０８）。ここで閉ループ駆動とは、電機子４に誘起された逆起電圧に基づいて回転子５の位置を検出し、その検出された位置に応じて電機子４のＵ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃに流す電流を定めながら回転子５を駆動することをいう。
【００６５】
回転子５が回転することにより電機子４に誘起される逆起電力から、回転子５の位置が検出される。検出された位置に基づいて、回転子５に回転トルクが加わるように、電機子４のＵ相コイル４ａ、Ｖ相コイル４ｂ、及びＷ相コイル４ｃに流す電流が定められる。
【００６６】
一度、回転子５が回転を始めれば、それ以後は、電機子４に誘起された逆起電圧に基づいて回転子５の位置を検出し、回転子５を駆動することができる。
【００６７】
このときの閉ループ駆動は、デューティーを実質的に１００％にしながら行われる。ここでデューティーＤは、Ｔ１（秒）の長さを有するある期間において、その間に、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のうちの２相の間にτ（秒）だけ電流が供給された場合、
Ｄ＝τ／Ｔ１
により定義される。デューティーが１００％であるとは、任意の時刻について、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のうちの２相の間に電流が供給されていることをいう。図４は、デューティーが１００％であるときの、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、Ｗ相配線９ｃの電位を示す。図４を参照して、時刻ｔ１から時刻ｔ２では、Ｗ相配線９ｃが電源電圧ＶＣＣにされ、Ｕ相配線９ａが接地されている。即ち、時刻ｔ１から時刻ｔ２では、電機子４のＷ相からＵ相に電流が供給されている。時刻ｔ２から時刻ｔ３では、Ｖ相配線９ｂが電源電圧ＶＣＣにされ、Ｕ相配線９ａが接地されている。即ち、時刻ｔ２から時刻ｔ３では、電機子４のＶ相からＵ相に電流が供給されている。このように、デューティーが１００％であるときには、任意の時刻において、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、Ｗ相配線９ｃのうちの一の配線が電圧ＶＣＣにされ、更に、他の一の配線が接地される。もって、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のうちの２相の間に電流が供給される。
【００６８】
デューティーを実質的に１００％にしながら閉ループ駆動が行われることにより、回転子５には、それに加えられ得る最大のトルクが加えられる。
【００６９】
続いて、回転子５が回転しているか否かが判定される（ステップＳ０９）。前述されているように、定められた起動パターンに従って電機子４に電流が印加されることにより、通常は、回転子５が微小に回転する。しかし、このときに回転子５に加えられるトルクが小さいと、前述の閉ループ駆動（ステップＳ０８）が開始されたときに、回転子５の回転が停止することがある。そこで、回転子５が回転しているか否かが判定される。回転子５が回転しているか否かは、電機子４に誘起される逆起電力に基づいて判断される。
【００７０】
回転子５が回転していない場合には、起動パターンが他のパターンに切り替えられ（ステップＳ１０）、更に、起動パターンの印加（ステップＳ０２）からデューティーを１００％にした閉ループ駆動（ステップＳ０８）までの動作が、再度、行われる。
【００７１】
回転子５が回転している場合には、デューティーを１００％にしながらの閉ループ駆動が継続される（ステップＳ１１）。デューティーを１００％にしながらの閉ループ駆動は、回転子５が所定の回転数に到達するまで継続される（ステップＳ１２）。
【００７２】
回転子５が所定の回転数に到達した後は、デューティーが制御されながらの閉ループ駆動が行われる（ステップＳ１３）。デューティーが制御されることにより、所望のトルクが回転子５に加えられ、回転子５の回転数が制御される。以上の過程により、センサレスＤＣモータの起動が完了する。
【００７３】
なお、上述のセンサレスＤＣモータの起動方法において、回転方向の判定（ステップＳ０６）は、実施されないことも可能である。この場合でも、検出された回転子５の位置に基づいて閉ループ駆動が行われることにより、回転子５は正転方向に回転する。但し、回転方向の判定（ステップＳ０６）を行わない場合には、逆転しつつある回転子５を強制的に反転して正転させることになることから、回転方向の判定（ステップＳ０６）が行われることが望ましい。
【００７４】
本実施の形態のセンサレスＤＣモータ及びその起動方法は、回転子５が一定の位置にロックされるのを待つ必要がない。当該センサレスＤＣモータ及びその起動方法は、起動に要する時間を短縮できる。
【００７５】
当該センサレスＤＣモータ及びその起動方法は、回路規模が大きいメモリを使用する必要がない。更に、当該センサレスＤＣモータ及びその起動方法は、アナログ回路を設ける必要がない。当該センサレスＤＣモータ及びその起動方法は、誘起電圧検出回路２と駆動部３の回路の規模を小さくできる。更に、当該センサレスＤＣモータ及びその起動方法は、誘起電圧検出回路２と駆動部３とをＬＳＩに集積する場合、その占有面積を小さくできる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明により、センサレスＤＣモータを起動するのに要する時間が短縮される。
【００７７】
また、本発明により、センサレスＤＣモータを起動するのに必要な回路の規模を小さくできる。
【００７８】
また、本発明により、センサレスＤＣモータを起動する回路をＬＳＩに集積化した場合、その回路が占有する面積を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による実施の一形態のセンサレスＤＣモータの構成を示す。
【図２】図２は、本発明による実施の一形態のセンサレスＤＣモータの起動方法を示す。
【図３】図３は、起動パターンを示す。
【図４】図４は、デューティーが１００％である場合の、Ｕ相配線９ａ、Ｖ相配線９ｂ、及びＷ相配線９ｃの電位を示す。
【図５】図５は、公知のセンサレスモータの起動方法を説明するための図である。
【図６】図６は、公知のセンサレスＤＣモータの構成を示す図である。
【図７】図７は、公知のセンサレスＤＣモータの起動方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１：センサレスＤＣモータ本体
２：誘起電圧検出回路
３：駆動部
４：電機子
５：回転子
６：駆動演算回路
７：出力部
８：起動パターン生成回路
Claims (9)
- 回転子が静止した状態で、電機子に起動電流を供給することと、
前記起動電流に応答して前記回転子が動くことにより前記電機子に誘起される逆起電圧を測定することと、
前記電機子に、前記逆起電圧に基づいて定められた駆動電流を供給すること
とを具備するセンサレスＤＣモータの起動方法であって、
前記起動電流を供給することは、
前記電機子に他の起動電流を供給することと、
前記他の起動電流を供給しても前記回転子が回転しない場合に、前記電機子に前記起動電流を供給すること
とを含み、
前記起動電流が有する第１波形と、前記他の起動電流が有する第２波形とが、互いに異なる
センサレスＤＣモータの起動方法。 - 請求項１のセンサレスＤＣモータの起動方法において、
前記駆動電圧を供給することは、
前記逆起電圧に基づいて、前記回転子の位置を測定することと、
前記位置に基づいて、前記駆動電流を定めること
とを含む
センサレスＤＣモータの起動方法。 - 請求項１のセンサレスＤＣモータの起動方法において、
前記逆起電圧を測定することは、前記起動電流を供給することの後に行なわれる
センサレスＤＣモータの起動方法。 - 請求項１のセンサレスＤＣモータの起動方法において、
前記逆起電圧を測定することは、前記起動電流を供給することと並行して行われる
センサレスＤＣモータの起動方法。 - 請求項１のセンサレスＤＣモータの起動方法において、
更に、
前記逆起電力に基づいて、前記回転子の回転方向を検出することと、
前記回転方向が逆転方向のとき、前記回転子を停止すること
とを具備する
センサレスＤＣモータの起動方法。 - 請求項１のセンサレスＤＣモータの起動方法において、
前記駆動電流を供給することは、
前記逆起電圧に基づいて定められた、デューティーが実質的に１００％である第１駆動電流を、前記回転子が所定の目標回転数に到達するまで、前記電機子に供給することと、
前記第１駆動電流を供給することの後、それのデューティーが制御された第２駆動電流を、前記電機子に供給すること
とを含む
センサレスＤＣモータの起動方法。 - 請求項１のセンサレスＤＣモータの起動方法において、
前記駆動電流を供給することは、
前記逆起電圧に基づいて定められた第１駆動電流を、前記回転子が所定の目標回転数に到達するまで、前記回転子に印加されるトルクが実質的に最大になるように供給することと、
前記第１駆動電流を供給することの後、それのデューティーが制御された第２駆動電流を、前記電機子に供給すること
とを含む
センサレスＤＣモータの起動方法。 - センサレスＤＣモータ本体と、ここで前記センサレスＤＣモータ本体は、
電機子と、
回転子
とを含み、
前記回転子が静止した状態にあるときに、前記電機子に起動電流を供給する第１電流供給部と、
前記起動電流に応答して前記回転子が動くことにより、前記電機子に誘起される逆起電圧を測定する電圧検出部と、
前記逆起電圧に基づいて定められた駆動電流を、前記電機子に印加する第２電流供給部
とを具備するセンサレスＤＣモータであって、
前記第１電流供給部は、第１波形を有する起動電流を前記電機子に供給しても前記回転子が回転しない場合に、前記第１波形とは異なる第２波形を有する起動電流を前記電機子に供給する
センサレスＤＣモータ。 - 請求項８において、
前記第１電流供給部と、前記第２電流供給部とは一致する
センサレスＤＣモータ。
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