JP4852867B2 - モータ駆動システム及びモータ駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、直流電源からの電力を交流電力に変換し、交流電力でモータを駆動するモータ駆動システム及びモータ駆動方法に関するものである。

一般的なモータ駆動システムにおいては、モータ駆動装置で制御装置からの制御信号に応じて内部の半導体スイッチング素子（インバータ）を開閉させ、直流電源からの電力を三相交流電力に変換し、三相交流電力で制御対象のモータを駆動する。

このようなモータ駆動システムにおいては、電力変換の際及びモータでの電力から物理的な動力への変換の際に電磁気ノイズ（以降、ＥＭＩ(Electro-Magnetic Interface)ノイズと記載する）が発生することが知られている。その具体例としては、モータ駆動装置内部における半導体スイッチの開閉によるスイッチングノイズ、直流電源とモータ駆動装置の間に直流電力を伝達するための直流ケーブルや、モータ駆動装置とモータの間に三相交流電力を伝達するための三相ケーブルを伝達することにより発生する放射ノイズ、モータ内部においてモータを回転させるための磁界の変化に伴い発生するノイズ、制御装置における信号処理において発生するノイズ等がある。

これらのＥＭＩノイズは、電子機器等に対して誤動作を誘発したり、ラジオ受信機をはじめ様々な通信機器等への通信障害を招いたりする可能性がある。従って、それらを抑制するための様々な対策手法が考えられ、実施されている。

対策手法の主なものとしては、先ず、モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズが外部に洩れないようにモータ駆動システム全体をシールドするという方法がある。他に、直流電源とモータ駆動装置、モータ駆動装置とモータ、それぞれの間を接続し電力を伝達するケーブルにフィルタを形成し、フィルタの働きでモータ駆動装置から直流ケーブルおよび三相ケーブルに高周波ノイズが伝達されるのを抑制し、更に伝導ノイズに伴い発生する放射ノイズを抑制するというものがある。この場合のフィルタとしては、フェライトコアや、チョークコイル、フィルタ回路等がある。

しかし、このようなＥＭＩノイズを抑制するための対策手法においては、以下のような問題点がある。先ず、シールド方式においては、完全なシールドを実現することが困難な場合がある。例えば、モータ駆動システムを動作させることにより半導体スイッチ等で発熱が生じるため、発熱した機器を冷却する必要が生じる。そのためには、例えば空冷用の空気が出入りするための空孔を設ける等の対応が考えられる。しかし、空孔を設けることにより、その空孔からＥＭＩノイズが洩れてしまい、ＥＭＩノイズの他のシステムへの障害を確実には抑制することができないという問題がある。

一方、フィルタ方式においては、必要な信号は伝達し、不要なノイズのみを遮断するという周波数特性となるように設計を行うわけであるが、その実現できる能力範囲には限界があり、完全に理想的なフィルタを実現することは今日の技術では不可能である。この他にもＥＭＩノイズを抑制するための様々な対策手法が考えられているが、いずれもコストの上昇、体積・重量の増加等の問題がある。

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、ＥＭＩノイズの他のシステムへの障害を確実に抑制することができるモータ駆動システム及びモータ駆動方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明のモータ駆動システム及びモータ駆動方法においては、モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズのうち、発生させたくないＥＭＩノイズの周波数値を設定する回避周波数設定手段と、回避周波数設定手段が設定した周波数値で、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を発生させないようにキャリア周波数を決定する、キャリア周波数決定手段とを有する。

本発明に係るモータ駆動システム及びモータ駆動方法においては、キャリア周波数決定手段は、回避周波数設定手段から出力された周波数値で、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を発生させないため、モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズのうち、発生させたくない周波数のＥＭＩノイズの発生を抑制することができるから、ＥＭＩノイズの他のシステムへの障害を確実に抑制することができる。

第１の実施の形態
図１は第１の実施の形態の基本構成を示す図である。１３は制御対象のモータ、１１はモータ１３に電力を供給する直流電源、１４はモータ駆動装置１２に指令回転数の信号（制御信号）を出力する制御装置、１２は直流電源１１からの直流電力を三相交流電力に変換しモータ１３に供給すると共に、制御装置１４からの指令回転数の信号を受けてモータ１３を半導体素子のスイッチング作用で指令回転数で駆動するモータ駆動装置である。

制御装置１４は、モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズのうち、発生させたくないＥＭＩノイズの周波数値を決定するノイズピーク群回避周波数設定手段１５（回避周波数設定手段）と、ノイズピーク群回避周波数設定手段１５が設定した周波数値で、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を発生させないようにキャリア周波数を決定する、キャリア周波数決定手段１７とを有している。

また、制御装置１４は、モータ１３の回転数を検出するモータ回転数検出手段１９と、モータ１３の回転数、キャリア周波数及びＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群との相関をマップとして記録するノイズ相関情報記録手段１６とを有している。１８は、モータ駆動装置１２に回転数指令信号を出力する指令値生成手段である。

ここに、ノイズピーク群回避周波数設定手段１５は、モータ駆動システムが動作することにより発生するＥＭＩノイズのうち、モータ駆動システムの周囲で使用される通信機器等の電子機器類にとって障害となる周波数値を設定し、障害となる周波数値をキャリア周波数決定手段１７に出力する。例えば、モータ駆動システムの周囲で同時に使用する他のシステムが、500kHzのＥＭＩノイズに反応して誤動作してしまうような場合には、モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群が500kHzを含まないようにするため、その回避したい周波数値である500kHzをキャリア周波数決定手段１７に出力する。

キャリア周波数決定手段１７は、モータ１３の指令回転数に対応する半導体素子のスイッチングを実行するキャリア周波数の周波数値を決定する。この場合、ノイズピーク群回避周波数設定手段１５が設定した周波数値のキャリア周波数は発生させない構成としている。即ち、モータ１３の回転数により決定されるＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群が、ノイズピーク群回避周波数設定手段１５により設定された周波数帯域で発生しないようにキャリア周波数を決定する。

指令値生成手段１８は、モータ１３を駆動させるための回転数指令信号をキャリア周波数決定手段１７から受け取り、モータ駆動装置１２へ制御信号として出力する。

以上の構成において、直流電源１１からの直流電力がモータ駆動装置１２により三相交流電力に変換され、モータ１３に伝達される。この場合、モータ駆動装置１２は制御装置１４からの制御信号を受けて、内部の半導体スイッチを開閉することによって、直流電力を三相交流電力に変換する。制御装置１４では、キャリア周波数決定手段１７は、ノイズピーク群回避周波数設定手段１５から出力された周波数値で、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を発生させないようキャリア周波数を決定する。

図２は、モータ駆動システムを動作させた場合にモータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズのノイズスペクトルの一例を示す図である。図２を用いて、キャリア周波数の決定手段１７で行うキャリア周波数の決定方法について説明する。図２（ａ）、（ｂ）はモータ回転数がN1(rpm)でキャリア周波数をそれぞれfc1、fc2とした場合のＥＭＩノイズのノイズスペクトル、図２（ｃ）、（ｄ）はモータ回転数がN2(rpm)でキャリア周波数をそれぞれfc1、fc2とした場合のＥＭＩノイズのノイズスペクトルである。各図は、横軸をノイズ周波数、縦軸をノイズレベルとして作成してある。

これらのスペクトル分布から、モータ駆動システムが動作する場合に発生するＥＭＩノイズのノイズスペクトルは、各ノイズ周波数における細かいスペクトルであるキャリア周波数の高調波周波数のスペクトルを持つと共に、それらのスペクトルが群をなして包絡線で示される凹凸状に形成されていることがわかる。そして、図２に例示する、モータ１３の回転数、キャリア周波数及びＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群の相関をノイズ相関情報記録手段１６に記録してある。

図２の各図における包絡線で示される凸をなしている領域をピーク群と呼ぶことにすると、これらのピーク群は、モータ回転数N1、N2とキャリア周波数fc1、fc2のそれぞれに依存すること、更に、ピーク群の中心周波数は、キャリア周波数fc1、fc2に比例し、モータ回転数N1、N2に反比例することがわかる。従って、この関係を用いれば、所望のモータ回転数の場合に、ノイズピーク群回避周波数設定手段１５によって設定された特定の周波数帯域にピーク群が形成されないように、キャリア周波数を設定することができる。

次に、キャリア周波数決定手段１７によるキャリア周波数の決め方について説明する。キャリア周波数をfc(Hz)、モータ回転数をN(rpm)とすると、ピーク群の中心周波数fp,nは以下のように示される。

fp,n=n・A・fc/N nは整数、Aは比例定数
今、モータ駆動システムから発生する周波数fb(Hz)のＥＭＩノイズの影響を受けてしまう他の電子機器類が、近くにあったとすると、モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズが周波数fbでピーク群を形成しないようにすることで、他の電子機器類へのＥＭＩノイズの影響を抑制することができる。このためには、周波数fbが隣り合うピーク群fp,nとfp,n+1の間にあればよい。従って、以下の式が成り立つ。

fp,n＜fb＜fp,n+1
∴n・A・fc/N＜fb＜(n+1)・A・fc/N
ここにモータ回転数Nは、実現させたいモータ１３の回転数の要求で決まる値である。またキャリア周波数fcは、モータ駆動装置１２におけるスイッチング周波数であるから、その損失、発熱、動作時の騒音の抑制等により、可変範囲が決まる。従って、ＥＭＩノイズの周波数スペクトルにおいて、ピーク群を避けた適当な凹部の領域に周波数fbが位置するように整数nの値を定め、キャリア周波数fcをその可変範囲内で決定するようにすることで、実現することができる。

次に、本発明のモータ駆動システムの動作、即ち、本実施の形態のモータ駆動方法について説明する。制御装置１４が、モータ駆動装置１２に指令回転数の信号を出力し、モータ駆動装置１２が、指令回転数の信号に応じて制御対象のモータ１３を半導体素子のスイッチング作用で指令回転数で駆動する。この場合、ノイズピーク群回避周波数設定手段１５でモータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズのうち、発生させたくないＥＭＩノイズの周波数値を設定し、制御装置１４は、キャリア周波数決定手段１７で、指令回転数に対応する半導体素子のスイッチング回数を算出し、スイッチングを実行するキャリア周波数の周波数値を決定する。このとき、ノイズピーク群回避周波数設定手段１５により設定した周波数値で、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を発生させないようにする。

以上説明した構成とすることで、キャリア周波数決定手段１７は、回避周波数設定手段から出力された、発生させたくない周波数値で、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を発生させないようにすることが可能となるため、この帯域のＥＭＩノイズで影響を受ける、近くに設置した他の電子機器類やシステム等への障害の発生を確実に抑制することができる。

尚、一般的なＥＭＩノイズ対策手法は、機器の設計後に、実機にて動作させることでＥＭＩノイズの発生状況を評価し、その結果に応じて施される、いわゆる後対策となる場合が多い。後対策が必要となった場合は、機器の再設計やその後の再評価といったサイクルを行うこととなるが、これらの対策が何度も行われる可能性があり、それによるコスト上昇と共に、開発期間の増大という問題が発生する。本発明は、かかる後対策ではないため、後対策によるコスト上昇、体積や重量の増加、開発期間の増大などを抑制することが可能となる。

また制御装置１４は、モータ１３の回転数、キャリア周波数及びノイズスペクトルのピーク群の相関をノイズ相関情報記録手段１６として記録し、特定の周波数帯域において、ノイズスペクトルのピーク群が外れるようにキャリア周波数を決定する構成であるため、特定の帯域からＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群が外れるようにするためのキャリア周波数を、容易にかつ確実に決定することが可能となり、モータ駆動システムの動作に伴い発生するＥＭＩノイズの他のシステムへの障害を確実に抑制することができる。

第２の実施の形態
図３は、第２の実施の形態の基本構成を示す図である。本実施の形態のモータ駆動システムは、放送波を選択して受信する受信装置２３を有し、制御装置２４は、受信装置２３の受信チャンネル周波数を検出する受信チャンネル周波数検出手段２５を有し、発生させたくないＥＭＩノイズの周波数値を受信チャンネル周波数の周波数値とし、回避周波数設定手段を、受信チャンネル周波数検出手段２５とした構成である。

受信装置２３は、モータ駆動システムの近隣に配置されてあり、例えばラジオ受信機やテレビ受信機といった受信チャンネル周波数を切り替えることで、好みの放送波を選択して受信・聴取できるようなものである。即ち、本実施の形態は、第１の実施の形態におけるノイズピーク群回避周波数設定手段１５を、受信装置２３の受信チャンネル周波数の情報を検出する受信チャンネル周波数検出手段２５に置き換えたものである。

また、制御装置２４は、モータ１３の回転数を検出するモータ回転数検出手段２９と、モータ１３の回転数、キャリア周波数及び受信チャンネル周波数の相関を記録するノイズ相関情報記録手段２６と、受信チャンネル周波数検出手段２５が検出した周波数値で、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を発生させないようにキャリア周波数を決定するキャリア周波数決定手段２７と、モータ駆動装置１２に回転数指令信号を出力する指令値生成手段２８とを有する。

即ち、第１の実施の形態におけるノイズ相関情報記録手段１６では、「モータ１３の回転数、キャリア周波数及びノイズピーク群の周波数の相関」が格納されているものであったが、本実施の形態におけるノイズ相関情報記録手段２６では、「モータ１３の回転数、キャリア周波数及び受信チャンネル周波数の相関」が格納されているものである。本実施の形態においては、受信チャンネルとその時のモータ回転数から、ノイズピーク群と受信チャンネル周波数が重ならないように、予め求めておいたキャリア周波数を格納しておけばよい。その他の構成および動作については、第１の実施の形態の実施例と同様である。

次に、本実施の形態におけるキャリア周波数の決定方法について図４を用いて説明する。先ず、モータ回転数がN1(rpm)の場合に発生するＥＭＩノイズのノイズスペクトルについて、図４（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれキャリア周波数がfc1(Hz)、fc2(Hz)の場合の実測例を示す。例えば、受信チャンネル周波数が図中に示すCH1の場合、キャリア周波数fc1ではノイズスペクトルのピーク群の周波数帯域内にCH1の受信チャンネル周波数が存在することになり（図４（ａ））、受信チャンネル周波数CH1の受信に対して障害となる可能性がある。

一方、キャリア周波数がfc2の場合、CH1の受信チャンネル周波数はＥＭＩノイズスペクトルの隣り合うピーク群の間に位置している（図４（ｂ））。従って、キャリア周波数がfc1の場合と比較して、ＥＭＩノイズによる影響を抑制することができる。しかし、受信チャンネル周波数CH2を受信する場合は、以上説明した受信チャンネル周波数CH1の場合とは逆となる。即ち、キャリア周波数がfc2の場合はピーク群の周波数帯域内にCH2の受信チャンネル周波数が存在してしまうが、キャリア周波数がfc1であれば、ピーク群を避けることができる。

次に、モータ回転数がN1ではなく、N2の場合のＥＭＩノイズスペクトルを図４（ｃ）、（ｄ）に示す。この場合、モータ回転数がN1からN2に変化したことで、受信チャンネル周波数CH1、CH2が同じでも、適切なキャリア周波数が図４（ａ）、（ｂ）の場合とは異なっていることがわかる。即ち、キャリア周波数がfc1の場合はピーク群の周波数帯域内にCH1の受信チャンネル周波数は外れるが、CH2の受信チャンネル周波数は存在してしまう（図４（ｃ））。一方、キャリア周波数がfc2であれば、ピーク群の周波数帯域内にCH1の受信チャンネル周波数は存在するるが、CH2の受信チャンネル周波数は外れる（図４（ｄ））。このように、所望のモータ１３の回転数を実現し、かつ、その時の受信チャンネル周波数におけるノイズピーク群の影響を抑制するために、キャリア周波数を変更することで、モータ駆動システムからのＥＭＩノイズの影響を抑制することが可能となる。

以上、本実施の形態について、実施例を用いて説明したが、本発明は上記説明した実施の形態に限定されるものではない。例えばモータ駆動装置１２は直流を三相交流に変換するインバータを例に説明したが、それに限定されず、他の電力変換装置の構成でも同様の効果が得られるものである。

本実施の形態においては、受信装置２３で受信する受信周波数をＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群の帯域から外れるように、キャリア周波数を決定してあり、モータ駆動システムが動作することによって発生するＥＭＩノイズがラジオ等の受信機器に対して与える受信障害を抑制することが可能となる。

また、所望のモータ１３の回転数の場合に、受信チャンネル周波数がＥＭＩノイズのノイズスペクトルにおけるピーク群から外れるようなモータ１３の回転数、受信チャンネル周波数及びキャリア周波数との相関のマップとして所有しているため、モータ駆動システムが引き起こす、ラジオ等の受信装置２３に対する受信障害を、受信周波数が様々に変化する場合でも、容易に抑制することが可能となる。

第３の実施の形態
図５は第３の実施の形態の基本構成を示す図である。制御装置３４は、ＥＭＩノイズのうち、電子機器類にとって障害となる周波数値を設定し、設定した周波数値をキャリア周波数決定手段３７に出力するノイズピーク群回避周波数設定手段３５を有し、回避周波数設定手段を、ノイズピーク群回避周波数設定手段３５とした構成である。即ち、ノイズピーク群回避周波数設定手段３５は、モータ駆動システムが動作することにより発生するＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群が、他システムにとって障害にならないような周波数の値を設定し、キャリア周波数決定手段３７に出力する。

また、制御装置３４は、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群の周波数帯域を検出するノイズピーク群周波数帯域検出手段３２と、ノイズピーク群回避周波数設定手段３５により設定した周波数値で、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を発生させないようにキャリア周波数を決定するキャリア周波数決定手段３７と、モータ駆動装置１２に回転数指令信号を出力する指令値生成手段３８とを有する。

図６は、ノイズピーク群周波数帯域検出手段３２の構成例を示す図である。８１はアンテナ、８２はノイズスペクトル検出手段、８３はメモリ（記憶手段）、８４はスペクトル包絡線算出手段、８５はノイズピーク群周波数帯域算出手段である。

即ち、ノイズピーク群周波数帯域検出手段３２は、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルの周波数及びノイズレベルを検出するノイズスペクトル検出手段８２と、ノイズスペクトル検出手段８２により検出された周波数及びノイズレベルの値を格納するメモリ８３と、メモリ８３に格納された周波数及びノイズレベルの値からＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク値の包絡線を算出するノイズスペクトル包絡線算出手段８４と、包絡線からノイズピーク群周波数帯域を算出するノイズピーク群周波数帯域算出手段８５とを有する。

かかる構成とすることにより、モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズをアンテナ８１で受信し、ノイズスペクトル検出手段８２により、受信したＥＭＩノイズ（ノイズ信号と呼ぶ）のノイズスペクトルを検出する。検出された情報（周波数の値とその周波数におけるノイズレベルの値）は、メモリ８３に格納される。スペクトル包絡線算出手段８４は、メモリ８３に格納された情報からＥＭＩノイズのノイズスペクトルが作る包絡線を算出する。ノイズピーク群周波数帯域算出手段８５は、得られた包絡線において、ノイズピーク群である周波数帯域を算出する。

図７は、ノイズスペクトル検出手段の構成例を示す図である。本実施の形態におけるノイズスペクトル検出手段８２の構成は、ラジオ受信機やスペクトラムアナライザ等で用いられるスーパヘテロダイン方式と呼ばれる方式を利用したものである。ノイズ周波数fobにおけるノイズレベルを観測する場合について説明する。先ず、局部発信回路９３は、観測周波数fobと中間周波数fIFとの和の周波数foscの局部発信信号を発生する。次に、ノイズ信号と局部発信回路９３から出力された局部発信信号はノイズ周波数fobを中間周波数fIFに変換する混合回路９２に入力される。混合回路９２の出力は、fIF周波数の成分以外を除去するフィルタ９４に入力される。従って、フィルタ９４ではfIF周波数の成分のみが出力される。この出力されたノイズ周波数fobのレベルが、観測周波数fobにおけるノイズレベルAとなる。観測周波数fobを観測したい周波数帯域全域で変化させる、即ち、対応する局部発信信号の周波数を変化させることで、所望の帯域のノイズスペクトルを検出することができる。

図８は、ノイズピーク群の周波数帯域が、特定の周波数fchを含まないようにするためのキャリア周波数を決定する手順を示すフローチャートである。先ず、Ｓ１０でモータ駆動システムを動作させ、Ｓ１１において、キャリア周波数fcを、キャリア周波数fcの可変範囲の最小値であるキャリア周波数fc1とする。次に、Ｓ１２でＥＭＩノイズの周波数を観測する。観測周波数fobは観測する周波数帯域における最低周波数値fob1とし、この状態でＳ１３でノイズスペクトル検出手段８２により観測周波数におけるノイズレベルAを検出する。次に、Ｓ１４で、得られたキャリア周波数fc、観測周波数fob、ノイズレベルAの値をメモリ８３に格納する。次にＳ１５で、観測周波数fobが観測する周波数帯域における最大周波数値fob2を超えたか否かを判断し、超えていない場合には、引き続きノイズレベルAの値を計測するため、Ｓ１７に進む。Ｓ１７では、観測周波数fobにノイズスペクトルを観測するのに必要な分解能であるΔfobを加え、新たな観測周波数fobに変更してＳ１３に進み、Ｓ１３で新たな観測周波数fobのノイズレベルAを検出する。

以上説明した手順を、観測周波数fobが観測する周波数帯域の最大値である周波数fob2になるまで繰り返すことで、キャリア周波数fc1におけるノイズスペクトルのデータが得られる。

次にＳ１６に進み、キャリア周波数fcの値が可変範囲の最大値fc2を超えたか否かを判断し、超えていない場合には各観測周波数fobでノイズレベルAを検出するるため、キャリア周波数fcの値をＳ１８で変化させてＳ１２に戻す。即ち、Ｓ１８でキャリア周波数fcの値にキャリア周波数を決めるための分解能Δfcを加えた値に変更して、Ｓ１２に進み、再び、ノイズスペクトルのデータを取得する。

以上説明した手順を、キャリア周波数fcの可変範囲の最大値fc2まで繰り返すことで、キャリア周波数の可変範囲全域におけるキャリア周波数fc、観測周波数fob、ノイズレベルAのデータが取得される。全データが取得された後、Ｓ１９に進み、Ｓ１９で取得されたデータを読込み、Ｓ２０でノイズスペクトル包絡線算出手段８４により各キャリア周波数fcにおけるノイズスペクトルの包絡線を算出する。次に、Ｓ２１で、ノイズピーク群周波数帯域算出手段８５により得られた包絡線において、ノイズピーク群の周波数帯域であるノイズピーク群周波数帯域を算出する。次に、Ｓ２２に進み、キャリア周波数決定手段３７により、ノイズスペクトルのピーク群の帯域が形成されるのを回避したい周波数において、発生させたくないＥＭＩノイズの周波数値で、ピーク群が形成されないキャリア周波数の値を選択し、その値をキャリア周波数fcとし、Ｓ２３で終了する。

以上説明したごとく、本実施の形態においては、発生させたくないＥＭＩノイズの周波数値で、ピーク群が形成されないキャリア周波数の値を選択しすることが可能となり、その周波数帯域にＥＭＩノイズが入ることで影響を受ける他のシステムにおいて、障害の発生を確実に抑制することができる。

更に、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群の周波数帯域を検出する、ノイズピーク群周波数帯域検出手段３２を有する構成とすることで、モータ駆動システムから実際に発生しているＥＭＩノイズに合わせて、特定の帯域からＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群が外れるようにするためのキャリア周波数を適切に決定することが可能となり、モータ駆動システムの動作に伴い発生するＥＭＩノイズの他の電子機器やシステムへの障害を確実に抑制することができる。

また、ノイズピーク群周波数帯域検出手段３２は、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルの周波数及びレベルを検出するノイズスペクトル検出手段８２と、ノイズスペクトル検出手段８２により検出されたＥＭＩノイズのノイズスペクトルの周波数及びレベルのデータを格納する記憶装置８３と、記憶装置８３に格納されたＥＭＩノイズのノイズスペクトルの周波数とレベルのデータから、ＥＭＩノイズスペクトルのピーク値の包絡線を算出するノイズスペクトル包絡線算出手段８５と、得られた包絡線からノイズピーク群周波数帯域を算出するノイズピーク群周波数帯域算出手段８５とを有するモータ駆動システムの構成である。このような構成とすることで、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルからノイズピーク群を検出することが可能となるから、モータ駆動システムから実際に発生しているＥＭＩノイズに合わせて、特定の帯域からＥＭＩノイズのノイズスペクトルのノイズピーク群が外れるようにするためのキャリア周波数fcを適切に決定することが可能となり、モータ駆動システムの動作に伴い発生するＥＭＩノイズの他のシステムへの障害を確実に抑制することができる。

第４の実施の形態
図９は第４の実施の形態の基本構成を示す図である。制御装置４４は、モータ１３の回転数を検出するモータ回転数検出手段４９、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群の周波数帯域を検出するノイズピーク群周波数帯域検出手段４２、ＥＭＩノイズのうち、電子機器類にとって障害となる周波数値を設定し、設定した周波数値をキャリア周波数決定手段４７に出力するノイズピーク群回避周波数設定手段４５、ノイズピーク群回避周波数設定手段４５により設定された周波数値で、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を発生させないようにキャリア周波数を決定するキャリア周波数決定手段４７、モータ駆動装置１２に回転数指令信号を出力する指令値生成手段４８を有し、モータ１３の回転数が変化した場合にノイズピーク群周波数帯域検出手段４２を動作させる構成である。

本実施の形態は、第３の実施の形態に対して、制御装置４４にモータ回転数検出手段４９を追加した構成である。モータ回転数検出手段４９は、モータ１３の回転数を検出し、モータ１３の回転数が変化した場合にノイズピーク群周波数帯域検出手段４２に対して、ノイズピーク群周波数帯域の検出を行う命令を出力するものである。即ち、本実施の形態においては、モータ１３の回転数が変化した場合にのみノイズピーク群周波数帯域検出手段４２でノイズピーク群周波数帯域の検出を行う。そしてモータ１３の回転数が変化しない場合は、ノイズピーク群が変化しないことから、ノイズピーク群周波数帯域検出手段４２でのノイズピーク群周波数帯域の検出は行わないものである。

このような構成とすることで、ノイズピーク群周波数帯域検出手段４２での不要なノイズピーク群周波数帯域検出動作およびキャリア周波数の変更を抑制することができる。その結果、例えばＣＰＵ等の処理装置を低級で安価なものを使用することが可能となり、コスト削減が可能となる。また処理に伴うエネルギ消費を抑制したりすることが可能となる。

第５の実施の形態
図１０は第５の実施の形態の基本構成を示す図である。制御装置５４は、受信装置５３の受信チャンネル周波数を検出する受信チャンネル周波数検出手段５１、受信チャンネル周波数検出手段５１が検出した周波数値のキャリア周波数を発生させないようにキャリア周波数を決定するキャリア周波数決定手段５７、モータ駆動装置１２に回転数指令信号を出力する指令値生成手段５８、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群の周波数帯域を検出するノイズピーク群周波数帯域検出手段５２を有した構成である。

本実施の形態は、回避周波数設定手段を、受信チャンネル周波数検出手段５１としたものである。即ち、ノイズスペクトルのピーク群が形成されるのを回避したい周波数が、モータ駆動システムと共に配置された受信装置５３の受信チャンネル周波数であることを想定したものである。構成の詳細および動作においては、前述と同様であるが、受信装置５３で受信できるチャンネルは複数存在していることが想定されることから、受信チャンネル周波数に応じてノイズピーク群の形成を回避したいキャリア周波数が変化する。従って、受信チャンネル周波数に応じてキャリア周波数を変更することが必要となる。尚、受信チャンネル周波数と、ノイズスペクトルのピーク群の関係から、キャリア周波数fcを決定する方法については、第２の実施の形態と同様であり、省略する。

このような構成とすることで、キャリア周波数決定手段５７は、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群の周波数帯域に、受信チャンネル周波数が入らないようにキャリア周波数を決定することが可能となり、モータ駆動システムが動作することによって発生するＥＭＩノイズがラジオ等の受信機器に対して与える受信障害を確実に抑制することが可能となる。

第６の実施の形態
図１１は、第６の実施の形態の基本構成を示す図である。制御装置６４は、受信装置６３の受信チャンネル周波数を検出する受信チャンネル周波数検出手段６１、受信チャンネル周波数検出手段６１が検出した周波数値で、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を発生させないようにキャリア周波数を決定するキャリア周波数決定手段６７、モータ駆動装置１２に回転数指令信号を出力する指令値生成手段６８、ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群の周波数帯域を検出するノイズピーク群周波数帯域検出手段６２、モータ１３の回転数の変化を検出するモータ回転数検出手段６９を有し、受信チャンネル周波数が変更された場合に、ノイズピーク群周波数帯域検出手段６２を動作させる構成である。

本実施の形態においては、モータ回転数検出手段６９を設け、ノイズピーク群周波数帯域検出手段６２に対してモータ１３の回転数が変化したことを知らせることが可能としている。また受信チャンネル周波数検出手段６１から、受信チャンネルが変化したことを知らせるようにしている。このような構成とすることで、モータ１３の回転数及び受信周波数が変化した場合にのみノイズピーク群周波数帯域検出手段６２を動作させ、ノイズピーク群周波数を検出する手順を実行するようにしたものである。

このような構成とすることで、ノイズピーク群周波数帯域検出手段６２での不要なノイズピーク群周波数帯域検出動作及びキャリア周波数の変更動作を抑制することができる。その結果、例えばＣＰＵ等の処理装置を低級で安価なものを使用することが可能となり、更に、処理に伴うエネルギ消費を抑制することが可能となる。

また、本発明の構成において、モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズが他のシステムに対して障害を与えることを確実に防止することが可能となる。更に、本発明は、既述のごとく、後対策ではないため、後対策によるコスト上昇、体積や重量の増加、開発期間の増大などを抑制することが可能となる。

更に、制御装置６４は、受信チャンネル周波数が変更された場合に、ノイズピーク群周波数帯域検出手段６２を動作させる構成とすることで、ノイズピーク群周波数は変化しなくとも、受信チャンネル周波数が変化することで、ピーク群の周波数帯域に受信チャンネル周波数が入る可能性があるため、受信チャンネル周波数が変化した場合にのみノイズピーク群周波数検出手段を動作させることが可能となる。このため、必要のない場合にはノイズピーク群周波数帯域検出手段６２を動作させないことで、処理の負荷を軽減することができ、コスト削減、消費電力の削減が可能となる。

第１の実施の形態の基本構成を示す図である。 モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズのノイズスペクトルの一例を示す図である。 第２の実施の形態の基本構成を示す図である。 モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズスペクトルと受信チャンネルの関係を示す図である。 第３の実施の形態の基本構成を示す図である。 ノイズピーク群周波数帯域検出手段の構成例を示す図である。 ノイズスペクトル検出手段の構成例を示す図である。 ノイズピーク群の周波数帯域が特定の周波数を含まないようにするための、キャリア周波数決定の手順を示すフローチャートである。 第４の実施の形態の基本構成を示す図である。 第５の実施の形態の基本構成を示す図である。 第６の実施の形態の基本構成を示す図である。

符号の説明

１１…直流電源 １２…モータ駆動装置
１３…モータ １４…制御装置
１５…ノイズピーク群回避周波数設定手段
１６…ノイズ相関情報記録手段
１７…キャリア周波数決定手段
１８…指令値生成手段 １９…モータ回転数検出手段
２３…受信装置
２５…受信チャンネル周波数検出手段
３２…ノイズピーク群周波数帯域検出手段

Claims (9)

1. モータと、上記モータを駆動するモータ駆動装置と、上記モータ駆動装置に制御信号を出力する制御装置とを有するモータ駆動システムにおいて、
   上記制御装置は、
   上記モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段と、
   上記モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズのうち、発生させたくない上記ＥＭＩノイズの周波数値を設定する回避周波数設定手段と、
   上記モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を上記回避周波数設定手段により設定された周波数値で発生させないように、キャリア周波数を上記モータ回転数検出手段で検出したモータの回転数に基づいて決定する、キャリア周波数決定手段とを有することを特徴とするモータ駆動システム。
2. 上記制御装置は、上記モータの回転数、上記キャリア周波数及び上記ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群との相関を記録するノイズ相関情報記録手段を有し、
   上記キャリア周波数決定手段は、上記ノイズ相関情報記録手段に記録された上記モータの回転数、上記キャリア周波数及び上記ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群との相関と、上記回避周波数設定手段によって設定された周波数値と、上記モータ回転数検出手段で検出したモータの回転数とに基づいて、上記モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を、上記回避周波数設定手段により設定された周波数値で発生させないように、上記キャリア周波数を決定することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動システム。
3. 上記回避周波数設定手段は、放送波を選択して受信する受信装置の受信チャンネル周波数を検出する受信チャンネル周波数検出手段であることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動システム。
4. 上記制御装置は、
   上記モータの回転数と受信チャンネル周波数及び、受信チャンネル周波数とモータ回転数に応じて受信チャンネル周波数とEMIノイズピーク群が重ならない予め求めたキャリア周波数との相関を記録するノイズ相関情報記録手段とを有し、
   上記キャリア周波数決定手段は、上記ノイズ相関情報記録手段に記録された上記モータの回転数と受信チャンネル周波数及び、上記受信チャンネル周波数とEMIノイズピーク群が重ならないキャリア周波数との相関と、上記受信チャンネル周波数検出手段によって検出された受信チャンネル周波数値と、上記モータ回転数検出手段で検出したモータの回転数とに基づいて、上記キャリア周波数を決定することを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動システム。
5. モータと、上記モータを駆動するモータ駆動装置と、上記モータ駆動装置に制御信号を出力する制御装置とを有するモータ駆動システムにおいて、
   上記制御装置は、
   上記モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズのうち、発生させたくない上記ＥＭＩノイズの周波数値を設定する回避周波数設定手段と、
   上記ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群の周波数帯域を検出するノイズピーク群周波数帯域検出手段と、
   上記モータ駆動システムから発生するＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク群を、上記回避周波数設定手段により設定された周波数値で発生させないように、上記ノイズピーク群周波数帯域検出手段によって検出されたノイズスペクトルのピーク群の周波数帯域に基づいてキャリア周波数を決定するキャリア周波数決定手段と、
   上記モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段とを有し、
   上記モータの回転数が変化した場合に、上記ノイズピーク群周波数帯域検出手段を動作させることを特徴とするモータ駆動システム。
6. 上記回避周波数設定手段は、上記ＥＭＩノイズのうち、電子機器類にとって障害となる周波数値を設定し、上記周波数値を上記キャリア周波数決定手段に出力するノイズピーク群回避周波数設定手段であることを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動システム。
7. 上記回避周波数設定手段は、放送波を選択して受信する受信装置の受信チャンネル周波数を検出する受信チャンネル周波数検出手段であることを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動システム。
8. 上記制御装置は、上記受信チャンネル周波数が変更された場合に、上記ノイズピーク群周波数帯域検出手段を動作させることを特徴とする請求項７に記載のモータ駆動システム。
9. 上記ノイズピーク群周波数帯域検出手段は、上記ＥＭＩノイズのノイズスペクトルの周波数及びノイズレベルを検出するノイズスペクトル検出手段と、上記ノイズスペクトル検出手段により検出された上記周波数及びノイズレベルの値を格納する記憶手段と、上記記憶手段に格納された上記周波数及びノイズレベルの値から上記ＥＭＩノイズのノイズスペクトルのピーク値の包絡線を算出するノイズスペクトル包絡線算出手段と、上記包絡線からノイズピーク群周波数帯域を算出するノイズピーク群周波数帯域算出手段とを有することを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のモータ駆動システム。

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