JP2001025278A - 指示回転数変更機能付きブラシレスモータの制御装置及びブラシレスモータコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート容
量が変わっても、指示された回転数と、モータの実際の
回転数とを容易に一致させることができる指示回転数変
更機能付きブラシレスモータ及びブラシレスモータコン
トローラを得る。 【解決手段】 カスタムＩＣである制御装置１は、充電
回路１０を外付けにし、内部に出力ＰＷＭ信号生成回路
４を設ける。そして、コンデンサＣａに出力ＰＷＭ信号
生成回路４の定電流Ｉｓ１と抵抗Ｒａを介して電流Ｉｓ
２とを流すことで、コンデンサＣａの電圧波形を傾斜部
に丸みを帯びた「のこぎり波」とし、この「のこぎり
波」とＦＡＮ指示信号に基づく入力レベル信号との比較
で出力ＰＷＭ信号のデューティ比を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホール素子を備え
たモータ本体部の回転子を回転させる駆動電力を送出す
るスイッチング素子のオンオフのためのＰＷＭ信号（回
転数に対応する）のデューティ比の変更に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車に搭載される空調装置の送
風機ファンのモータは、電機子コイルに流れる電流の方
向を整流子とブラシとを用いて切り換えるブラシレスモ
ータが用いられるようになって来ている。

【０００３】このブラシレスモータは、電機子コイル、
ロータ、シリンダ、ホール素子等からなるモータ本体部
と、電機子コイルに互いに異なる位相（１２０度のず
れ）の駆動信号を供給するパワーＭＯＳトランジスタを
有するドライバ回路と、ホール素子からの検出信号及び
ＦＡＮ指示信号等からロータの回転数を制御する複数相
の出力ＰＷＭ信号をドライバ回路の各パワーＭＯＳトラ
ンジスタの各ゲートに送出する制御装置とから構成され
ている。この制御装置は、実際はマイコン又はカスタム
ＩＣである。

【０００４】このような制御装置においては、ＦＡＮ指
示信号が入力している間は各ホール素子の検出信号の周
期からモータ本体部のロータの回転数を求め、この回転
数と、空調制御アンプ（図示せず）からのＦＡＮ指示信
号が示す指示回転数（デューティ比）とから目標回転数
にするデューティ比を求める。そして、このデューティ
比のＰＷＭ信号を出力ＰＷＭ信号とし、各相毎にタイミ
ングをずらした複数の出力ＰＷＭ信号として同時に送出
する。

【０００５】すなわち、各出力ＰＷＭ信号の幅を変更す
ることにより、ＦＡＮ指示信号に基づく回転数を得るよ
うにしていた。

【０００６】また、ＦＡＮ指示信号、希望とする回転数
を示すものであり、実際はこの回転数に対応したデュー
ティ比のパルスである。そして、このＦＡＮ指示信号の
パルスを平滑して直流レベルの電圧に変換された後に、
前述の制御装置にＦＡＮ指示信号として入力するように
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パワー
ＭＯＳＦＥＴトランジスタは製造誤差、温度等によって
ゲート容量が変化している場合があり、その結果、ＦＡ
Ｎ指示信号に基づく指示回転数よりも幅が長い駆動信号
が電機子コイルに送出されることになって実際の回転数
が早くなる場合があった。

【０００８】ところが、従来のブラシレスモータの制御
装置は、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタは製造誤差等
がない標準的なゲート容量としてＦＡＮ指示信号に基づ
く回転指示信号を生成し、この回転指示信号に基づく出
力ＰＷＭ信号を生成してパワーＭＯＳＦＥＴトランジス
タのゲートを制御している。

【０００９】すなわち、パワーＭＯＳＦＥＴトランジス
タのゲート容量が変わっている場合は、指示された回転
数とモータの実際の回転数とが一致するように出力ＰＷ
Ｍ信号のデューティ比を変更しなければならないので、
新たにプログラム又はカスタムＩＣを作り直さなければ
ならないという課題があった。

【００１０】従って、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタ
のゲート容量が変わっても、制御装置（１）を作り直す
ことなく、指示された回転数と実際の回転数とを容易に
一致させることができることが望ましい。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の指示回転数変更
機能付きブラシレスモータの制御装置は、外部と内部と
を接続させるための複数の端子（３ａ、３ｂ、…）を設
け、これらのいずれかの端子を介して所定個のホール素
子を備えたモータ本体部の各相の電機子に異なる位相の
駆動電力を供給する複数のスイッチング素子（Ｑ１、Ｑ
２、…）に、所定のデューティ比にされた出力ＰＷＭ信
号に基づく複数の制御信号を生成して送出する機能を集
積化してなるブラシレスモータの制御装置（１）であ
る。

【００１２】この制御装置（１）は、コンデンサ（Ｃ
ａ）と抵抗（Ｒａ）とを直列接続し、その接続点が当該
装置の端子（３ｋ）に接続され、抵抗（Ｒａ）に電源が
接続された外付けの充電回路（１０）と、制御装置
（１）に内蔵され、端子（３ｋ）に得られる充電回路
（１０）の電圧（Ｖｃａ）が基準電圧（Ｖａ）以下の間
は、コンデンサ（Ｃａ）に電流を充電させることで傾斜
部が丸みを帯びたのこぎり波信号を生成し、こののこぎ
り波信号の電圧と、入力された回転指示信号の電圧との
比較結果を出力ＰＷＭ信号とする出力ＰＷＭ信号生成回
路（４）とを備えたことを要旨とする。

【００１３】このため、出力ＰＷＭ信号生成回路（４）
によって、端子（３ｋ）に外付けされた充電回路（１
０）のコンデンサ（Ｃａ）の電圧（Ｖｃａ）が基準電圧
（Ｖａ）以下の間は、このコンデンサ（Ｃａ）に対して
充電が行われる。

【００１４】例えば、抵抗（Ｒａ）に接続された電源Ｖ
ｃｃによる電流（ＩＳ２）が抵抗（Ｒａ）を介してコン
デンサ（Ｃａ）に充電すると共に、出力ＰＷＭ信号生成
回路（４）の定電流源（８）からの電流Ｉｓ２が充電さ
れる。すなわち、充電電圧の波形はのこぎり波となり、
こののこぎり波の傾斜部が丸みを帯びることになる。

【００１５】そして、こののこぎり波の電圧と、入力さ
れた回転指示信号の電圧とが比較された出力ＰＷＭ信号
が生成される。

【００１６】例えば、のこぎり波の電圧が回転指示信号
の電圧以下のときはＨレベル、のこぎり波の電圧が回転
指示信号の電圧以上のときはＬレベルの出力ＰＷＭ信号
が生成される。

【００１７】すなわち、のこぎり波の傾斜部が丸みを帯
びているので、回転指示信号の電圧に早く到達するの
で、出力ＰＷＭ信号は、Ｈレベルの幅が狭くなり、Ｌレ
ベルの幅が長くなったデューティ比となる。

【００１８】この出力ＰＷＭ信号のデューティ比は、抵
抗（Ｒａ）及びコンデンサ（Ｃａ）からなる充電回路
（１０）を外付けにしていることにより、抵抗（Ｒ
ａ）、コンデンサ（Ｃａ）を取り替えることによって容
易に変更できる。

【００１９】特に、出力ＰＷＭ信号生成回路（４）をＩ
Ｃ（集積化）した場合は、スイッチング素子の特性が変
わっても、外付けの充電回路（１０）を変更するだけで
よい。

【００２０】また、本発明のブラシレスモータコントロ
ーラは、外部と内部とを接続させるための複数の端子
（３ａ、３ｂ、…）を設け、これらのいずれかの端子を
介して所定個のホール素子を備えたモータ本体部の各相
の電機子に異なる位相の駆動電力を供給する複数のスイ
ッチング素子（Ｑ１、Ｑ２、…）に、回転数を示す回転
指示信号の電圧が端子（３ｊ）に入力すると、その電圧
に基づく所定のデューティ比の出力ＰＷＭ信号より生成
した複数の制御信号を送出する機能を集積化してなる制
御装置を有するブラシレスモータコントローラである。

【００２１】このブラシレスモータコントローラは、回
転指示信号が制御装置（１）の端子（３ｊ）に入力する
前に、この回転指示信号のデューティ比で増幅した電流
でコンデンサを充電すると共に、該電流をコンデンサと
は別の経路に強制的に分流させながらコンデンサの電圧
を端子（３ｊ）に送出する指示回転数補正回路を備えた
ことを要旨とする。

【００２２】このため、回転指示信号が入力すると、こ
の回転指示信号のデューティ比に対応する電圧値が小さ
くなってコンデンサに充電されて制御装置（１）の端子
（３ｊ）に入力する。すなわち、入力した回転数より低
い回転数となって制御装置（１）に入力する。

【００２３】さらに、ＩＣである制御装置（１）に外付
けの充電回路（１０）と、出力ＰＷＭ信号生成回路
（４）を内蔵した制御装置（１）とから構成した場合
は、回転数指示信号は集積回路である制御装置の前段に
設けられた指示回転数補正回路によって入力された回転
数より低い回転数の電圧となって制御装置の端子（３
ｊ）に入力する。

【００２４】そして、この制御装置内に設けた出力ＰＷ
Ｍ信号生成回路（４）によって、低い回転数にされた回
転数指示信号と、端子（３ｋ）に外付けされた充電回路
（１０）を用いて得た傾斜部が丸みを帯びたのこぎり波
信号とが比較されて、さらに回転数が低減されたデュー
ティ比の出力ＰＷＭ信号が生成される。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明の指示回転数変更機
能付きブラシレスモータの制御装置によれば、抵抗とコ
ンデンサとを接続した外付けの充電回路によって傾斜部
が丸みを帯びたのこぎり波を得るように生成し、このの
こぎり波と入力された回転指示信号の電圧とを比較した
結果を、ホール素子を備えたモータ本体部に位相の異な
る複数の駆動電力を送出するスイッチング素子のオンオ
フを制御する制御信号を得るための出力ＰＷＭ信号とし
たことにより、この出力ＰＷＭ信号は、そのデューティ
比が回転指示信号が示す回転数より低い回転数となるの
で、スイッチング素子のゲート容量が変化していても実
際の回転数が指示された回転数より早くなるということ
がない。

【００２６】すなわち、スイッチング素子のゲート容量
が変化していても、モータ本体部の回転子の回転数を指
示された回転数に一致させることができるという効果が
得られている。

【００２７】また、スイッチング素子の特性が変わって
も外付けの充電回路の抵抗、コンデンサを変更するだけ
で、出力ＰＷＭ信号のデューティ比を容易に変更するこ
とができるという効果が得られている。

【００２８】特に、出力ＰＷＭ信号生成回路をＩＣ化し
た場合に、スイッチング素子をパワーＭＯＳＦＥＴとし
ている場合に、そのゲート容量が変わっても単に外付け
の抵抗、コンデンサを取り替えるだけで、そのゲート容
量の変動を補うデューティ比の出力ＰＷＭ信号とするこ
とが容易にできる。このため、ＩＣを作り直す必要がな
くなるのでコストを低減できる。

【００２９】また、本発明のブラシレスモータコントロ
ーラによれば、制御装置の前段に指示回転数補正回路を
備え、この指示回転数補正回路が、回転指示信号が入力
すると、この回転指示信号のデューティ比に対応する電
圧値をコンデンサに充電させて小さくした後に、制御装
置に入力させることにより、スイッチング素子のゲート
を制御するために生成される出力ＰＷＭ信号のデューテ
ィ比が小さくなるので、スイッチング素子のゲート容量
が変化していても、実際の回転数が指示された回転数以
上となることがないという効果が得られている。

【００３０】また、入力された回転数に対してどの程度
低減させるかは、外付けされたコンデンサと抵抗によっ
て決定することが可能であるので、制御装置をＩＣにし
ているときは、スイッチング素子の特性が変わっても、
制御装置を作り直すことなく、抵抗、コンデンサを変更
するだけで回転数を低減させる量を可変できるという効
果が得られている。

【００３１】さらに、制御装置に充電回路を外付けし、
制御装置内にこの充電回路によって得られた傾斜部が丸
みを帯びたのこぎり波信号と、入力された回転指示信号
の電圧との比較結果を出力ＰＷＭ信号とする出力ＰＷＭ
信号生成回路を備えたことにより、前段で回転数が低減
された回転指示信号を、さらに回転数を低減させたデュ
ーティ比の出力ＰＷＭ信号とすることが可能であるの
で、前段で補えなかった回転数の誤差を補うことが可能
となるという効果が得られている。

【００３２】

【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞図１は実施の形
態１の指示回転数変更機能付きブラシレスモータの制御
装置の概略構成図である。図１に示すブラシレスモータ
の制御装置１は、スイッチング素子を駆動するための出
力ＰＷＭ信号のパルス幅を容易に変更するための機能を
有したカスタムＩＣである。

【００３３】この制御装置１は、端子３ａ〜端子３ｆを
介してモータ本体部２に位相の異なる電力を供給する駆
動回路６に接続され、端子３ｇ〜３ｉを介してモータ本
体部２のホールＩＣ（ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３）に接続
されている。このホール素子はそれぞれ磁気を検出した
ときには検出時に出力をＨレベルにする正転信号とその
反転信号（総称した単に検出信号という）送出する。

【００３４】これらのホール素子ＩＣを有するモータ本
体部２の概略構成を初めに説明する。モータ本体部２
は、図２に示すように、シャフト１２の一端の周囲に回
転検出用のためのマグネット１３（以下センサマグネッ
ト１３という）を設け、このセンサマグネット１３の周
囲に６個の突極１４ａ、１４ｂ、……を有する固定子１
４を取付けている。前述のセンサマグネット１３はＮ極
とＮ極、Ｓ極とＳ極とがそれぞれ一対で対向させられ、
シャフト１２の一方の端の周囲に設けられている。

【００３５】また、固定子１４の６個の突極１４ａ、１
４ｂ、……にはコイル１５ａ、１５ｂ、……が巻き付け
られ、対向する２個のコイルで１相をなしている。すな
わち、６個のコイルで三相の駆動系を構成している。

【００３６】この固定子１４の外側にあるロータ１６に
は図２に示すように、９０度間隔でメインマグネット１
７ａ、１７ｂ、……が周設されている。ロータ１６はシ
ャフト１２の他端（図示せず）にシャフト１２と一体で
回転可能に連結されている。

【００３７】さらに、固定子１４にはセンサマグネット
１３の磁極（Ｓ極、Ｎ極）の磁界を検出するホール素子
１８ａ（ＩＣ１）、１８ｂ（ＩＣ２）、１８ｃ（ＩＣ
３）が１２０度間隔で均等に配置されている。前述のセ
ンサマグネット１３のＳ、Ｎ極は、９０度間隔で設けら
れ、Ｓ極とＮ極とが隣接配置され、Ｓ極とＳ極及びＮ極
とＮ極とが対向配置させられている。

【００３８】すなわち、ロータ１６が３６０度回転する
と１２０度間隔に配置された各ホール素子１８にはＳ極
とＮ極とが順次対向して行くので以下に説明する検出信
号が送出される。但し、Ｎ極とホール素子とが対向した
ときの出力はＨレベル（正転）とする。

【００３９】ホール素子１８ａ（ＩＣ１）からは３０度
〜１２０度及び２１０度〜３００度の角度間をＨレベル
にした検出信号ＳＬ１（正転）と、これを反転した検出
信号ＳＨ１とが送出される。

【００４０】また、ホール素子１８ｂ（ＩＣ２）からは
６０度〜１５０度及び２４０度〜３３０度の角度間をＬ
レベルにした検出信号ＳＬ２（正転）と、これを反転し
た検出信号ＳＨ２とが送出される。

【００４１】さらに、ホール素子１８ｃ（ＩＣ３）から
は９０度〜１８０度及び２７０度〜３６０度の角度間を
Ｈレベルにした検出信号ＳＬ３（正転）と、これを反転
した検出信号ＳＨ３とが送出される。

【００４２】つまり、ホール素子は、回転方向に従って
３０度ずれて前述の角度の時にＨレベル又はＬレベルの
タイミングで切り替わって行く検出信号ＳＬ１、ＳＬ
２、ＳＬ３、ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３を出力している。

【００４３】これらの検出信号は、回転速度に応じてＨ
レベル又はＬレベルの間隔が狭まったり長くなったりす
るが、前述の角度間のときにＨレベル又はＬレベルにな
る。つまり、各ホール素子は回転速度に応じた周期の検
出信号ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ
３を出力している。

【００４４】これらのホール素子は実際は２本の出力線
（正転、反転用）で制御装置１にそれぞれ接続され、合
計で６本が制御装置１に接続されるが、本説明では３本
の線のみを示す。

【００４５】一方、駆動回路部６は、モータ制御装置１
０に接続された６個の抵抗Ｒ１、Ｒ２、……と、６個の
パワー素子Ｑ１、Ｑ２……とからなり、モータ制御装置
１からの各制御信号に基づく駆動信号を生成し、これら
の駆動信号を対応するパワー素子Ｑ１、Ｑ２……に送出
する。

【００４６】次に、制御装置１の構成を説明する。モー
タ制御装置１は、図１に示すように、内部に出力ＰＷＭ
信号生成回路４を備えている。この出力ＰＷＭ信号生成
回路４は図１に示すように、オープンコレクタタイプの
コンパレータｃｏｍ１及びコンパレータｃｏｍ２と、ト
ランジスタＴＲ１及びトランジスタＴＲ２と、Ｖｃｃ電
源を分圧する分圧抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２と、定電
流回路８と、抵抗Ｒ１３とを備えている。

【００４７】また、出力ＰＷＭ信号生成回路４は、端子
３ｋを介して外付けされた充電回路１０を有している。
この充電回路１０は、コンデンサＣａと抵抗Ｒａとを直
列接続し、その接続点ｃを端子３ｋに接続している。ま
た、抵抗Ｒａは電源Ｖｃｃに接続されている。

【００４８】コンパレータｃｏｍ１は、プラス入力を定
電流回路８と、トランジスタＴＲ１のコレクタと、本カ
スタムＩＣ（制御装置）の端子３ｋに接続されている。
このトランジスタＴＲ１のエミッタはアースに接続され
ている。

【００４９】すなわち、トランジスタＴＲ１は、コンデ
ンサＣａの電圧Ｖｃが所定レベルに到達したときにオフ
する。

【００５０】また、コンパレータｃｏｍ１は、マイナス
入力を分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との分圧点ａに接続
している。

【００５１】さらに、トランジスタＴＲ２は、コレクタ
を分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の分圧点ｂに接続し、ベース
をコンパレータｃｏｍ１の出力及びトランジスタＴＲ１
のベース並びに抵抗Ｒ１３に接続している。また、この
トランジスタＴＲ２のエミッタはアースに接続されてい
る。

【００５２】また、コンパレータＣｏｍ２は、マイナス
入力をトランジスタＴＲ１のコレクタに接続し、プラス
入力にＦＡＮ指示信号を電圧レベルに変換した入力レベ
ル信号を入力し、出力端を後述する中央制御回路７に接
続している。

【００５３】さらに、制御装置１は、センサ入力回路９
と、中央制御回路７（ロジックで組まれている）と、駆
動制御回路１２等を備えている。

【００５４】センサ入力回路９は、ヒステリシス特性を
有する３個のコンパレータ（図示せず）を備え、それぞ
れのコンパレータがホールＩＣ（ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ
３）からの正転、反転の検出信号を比較し、両方の検出
信号の差が所定以上になったときに出力信号Ｓ１、Ｓ
２、Ｓ３を中央制御回路７にそれぞれ送出する。つま
り、このコンパレータはヒステリシスを有しているので
検出信号に重畳したノイズやチャタリングの影響を防止
したロータの回転速度に応じた周期の出力信号Ｓ１、Ｓ
２、Ｓ３（電気角がそれぞれ３０度ずれた位相の出力信
号）を出力している。

【００５５】中央制御回路７は、センサ入力回路９から
の出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を入力し この出力信号Ｓ
１、Ｓ２、Ｓ３が入力する毎に進角制御のためのクロッ
ク信号ＣＫＭを生成したり、クロック信号ＣＫＭおよび
進角時間設定信号ＭＳ（どの程度進角させるかを示す信
号）を入力して、センサ入力回路９からの出力信号Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３に対し進角処理（進角前信号あるいは進
角後信号を生成）を行う。また、三相制御回路、オーバ
ラップ回路、上下短絡禁止回路、出力ＯＦＦ回路、ＰＷ
Ｍ合成回路等を有し、進角前信号あるいは進角後信号に
対し、内部の論理回路を用いて、信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ
３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６を生成する。これら信号は、電気
角６０度に相当するオン時間を有する信号であり、それ
ぞれ、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ
６に対応するものである。そして、ローサイド側をＰＷ
Ｍ信号として駆動制御回路１２に送出する。

【００５６】上記のように構成されたブラシレスモータ
の制御装置１の動作を以下に説明する。図３は本実施の
形態１の動作を説明するタイミングチャートである。

【００５７】制御装置１は、図示しない回路によって、
ＦＡＮ指示信号と、センサ入力回路９からの出力信号Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３とに基づくクロック信号（現在の回転速
度に対応する周期）とを用いて生成した差を目標回転数
とし、この目標回転数に対応する電圧を入力レベル信号
として生成している。

【００５８】一方、出力ＰＷＭ信号生成回路４は、電源
Ｖｃｃの入力に伴って、充電回路１０は、抵抗Ｒａを介
してコンデンサＣａに電流Ｉｓ２が充電されると共に定
電圧回路８からの定電流Ｉｓ１がコンデンサＣａに充電
させられる。

【００５９】この抵抗Ｒａを有して電流Ｉｓ２を追加す
る理由を図３の波形図を用いて説明する。トランジスタ
ＴＲ１がコンデンサＣａの電圧Ｖｃが所定レベルに到達
したときにオフさせられる出力ＰＷＭ信号生成回路４と
しているので、抵抗Ｒａが存在しないときは、コンデン
サＣａの充放電特性は直線的になり、トランジスタＴＲ
１のコレクタには図３の（ａ）に示すように傾斜部が直
線的な「のこぎり波」となってコンパレータｃｏｍ２の
マイナス端子に入力する。

【００６０】コンパレータｃｏｍ２は、この「のこぎり
波」と分圧抵抗Ｒ１０、Ｒ１１の分圧点ａの電圧Ｖａと
比較し、図３の（ｂ）に示すように、電圧Ｖａ以下の
「のこぎり波」の間は出力をＨレベル、電圧Ｖａ以上の
「のこぎり波」の間は出力をＬレベルにした出力ＰＷＭ
信号を中央制御回路７に送出してトランジスタＱ１、Ｑ
２、…、Ｑ６をオンオフさせる。この出力ＰＷＭ信号の
Ｈレベルの時間をｔｈ、Ｌレベルの時間をｔｋとする。

【００６１】しかし、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタ
はゲート容量が変化していると、ＦＡＮ指示信号に基づ
いて生成した出力ＰＷＭ信号よりも、モータ本体部２の
各コイルに送出される駆動パルスが幅が長くなって実際
の回転数が早くなる。

【００６２】ところが、図１に示すように、抵抗Ｒａを
介して電流Ｉｓ２をコンデンサＣａに充電させている
の、図４の（ｂ）のようにトランジスタＴＲ１がオンオ
フされる毎に、図４の（ａ）に示すように傾斜部が直線
的な「のこぎり波」とならないで図４の（ｃ）に示すよ
うに傾斜部が丸みを帯びたような「のこぎり波」とな
る。

【００６３】すなわち、コンパレータｃｏｍ２は、図４
の（ｃ）の傾斜部が丸みを帯びたような「のこぎり波」
と、分圧抵抗Ｒ１０、Ｒ１１の分圧点ａの電圧Ｖａと比
較することになるので、図４の（ｄ）に示すように、出
力ＰＷＭ信号のＨレベルの時間は時間ｔｈより短い時間
ｔｍとなり、Ｌレベルの時間は時間ｔｋより長い時間ｔ
ｐとなる。

【００６４】この時間は、コンデンサｃａと抵抗Ｒａと
を外付けしているので、スイッチング素子、モータが変
わってもカスタムＩＣを作り直さなくとも容易に変更で
きる。

【００６５】次に、図１及び図４を用いて動作を具体的
に説明する。トランジスタＴＲ１がオフの間は、定電流
源８からの定電流Ｉ１が端子３ｋを介して外付けのコン
デンサＣａに充電されると共に、電流ｉｓ２が抵抗Ｒａ
を介してコンデンサＣａに充電される。すなわち、コン
デンサＣａの電圧Ｖｃａは、図４の（ｃ）に示すように
傾斜が緩やかな「のこぎり波」となる。

【００６６】この「のこぎり波」の電圧がコンパレータ
ｃｏｍ１で分圧点ａの電圧Ｖａと比較される。このと
き、トランジスタＴＲ２がオフとすると、分圧点ａの電
圧ＶａはトランジスタＴＲ２がオンとなったときよりは
低い電圧Ｖａ１となっている。

【００６７】すなわち、コンパレータｃｏｍ１は、電圧
Ｖａ１より、コンデンサＣａの電圧Ｖａｃ（「のこぎり
波」）が低い間は出力をＬレベルに維持している。ま
た、コンデンサＣａの電圧Ｖａｃ（「のこぎり波」）が
電圧Ｖａ１に到達したときは出力をＨレベルにする。従
って、図４の（ｂ）に示すようなタイミングでトランジ
スタＴＲ１はオンオフすることによって、トランジスタ
ＴＲ１のコレクタには、コンデンサＣａの電圧Ｖｃａは
膨らみを持った傾斜の「のこぎり波」を発生させてい
る。

【００６８】この「のこぎり波」は、コンパレータｃｏ
ｍ２のマイナス入力に入力し、コンパレータｃｏｍ２は
ＦＡＮ回転指示信号を直流レベルにした入力レベル信号
と比較した出力ＰＷＭ信号を送出する。コンパレータｃ
ｏｍ２は入力レベル信号の電圧以下の間はＨレベルを出
力し、入力レベル信号の電圧以上の間はＬレベルの出力
ＰＷＭ信号を中央制御回路７に送出する。

【００６９】すなわち、コンパレータｃｏｍ２によっ
て、図４の（ｃ）及び（ｄ）に示すように傾斜部に「丸
み」を帯びた「のこぎり波」と比較するので、傾斜部が
直線的な「のこぎり波」と比較すると、早く入力レベル
信号の電圧に到達する。

【００７０】この結果、コンパレータｃｏｍ２によっ
て、図４の（ｄ）に示すように、斜線部分はカットされ
るので、出力ＰＷＭ信号のＨレベルの時間は時間ｔｈよ
り短い時間ｔｍとなり、Ｌレベルの時間は時間ｔｋより
長い時間ｔｐとなる。

【００７１】従って、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタ
のゲート容量が変化しても、ＦＡＮ指示信号に基づく出
力ＰＷＭ信号のデューティ比を小さくすることが可能で
あるからモータ本体部２が実際の回転数が早くなるとい
うことがない。

【００７２】尚、本発明に係るブラシレスモータの制御
装置は、上記実施の形態で説明したブロアモータでの使
用に限られるものではなく、ラジエータ用モータ等の様
々なブラシレスモータに適応が可能である。

【００７３】＜実施の形態２＞図１は実施の形態２のブ
ラシレスモータコントローラの概略構成図である。図１
に示すブラシレスモータコントローラ２０は、ＦＡＮ指
示信号が制御装置１（ＩＣ）に入力する前に、ＦＡＮ指
示信号のデューティ比より低めにした電圧に変換して実
施の形態１と同様な制御装置１（カスタムＩＣ）に送出
する指示回転数補正回路２２を備えている。

【００７４】また、制御装置１は、実施の形態１の機能
の他に、端子３ｊに入力するＦＡＮ指示信号の電圧を検
出し、この電圧が所定範囲を満たしているときは、次第
に電圧を増加させて行ってＦＡＮ指示信号の電圧に到達
させるソフトスタート波形を生成し、このソフトスター
ト波形に従った出力ＰＷＭ信号を生成する機能を備え
て、パワーＭＯＳＦＥＴであるパワー素子Ｑ１、Ｑ２、
…をオンオフさせている。

【００７５】次に、指示回転数補正回路２２の構成を説
明する。指示回転数補正回路２２は、トランジスタＴＲ
のベースにＦＡＮ指示信号を入力する抵抗Ｒｆを接続し
ている。このトランジスタＴＲはエミッタをＶＤＤ電源
に接続し、コレクタを抵抗Ｒｃに接続している。また、
ベースとエミッタ間には抵抗Ｒｂが接続されている。

【００７６】さらに、トランジスタＴＲのコレクタには
抵抗Ｒｄの一方が接続されている。この抵抗Ｒｄの他方
は制御装置１（ＩＣ）の端子３ｊに接続されている。

【００７７】また、端子３ｊ及び抵抗Ｒｄの他方には平
滑用の電界コンデンサＣｈが接続されている。

【００７８】さらに、この抵抗Ｒｄには、抵抗Ｒｅとダ
イオードＤとを直列接続した放電制御部２２ａが並列接
続されている。なお、ダイオードＤのアノードは抵抗Ｒ
ｄの他方に接続され、カソードが抵抗Ｒｅに接続されて
いる。

【００７９】すなわち、放電制御部２２ａは電界コンデ
ンサＣｈの電流を強制的に抵抗Ｒｃを介して放電させて
いる。

【００８０】上記のように構成されたブラシレスモータ
コントローラの動作を以下に説明する。

【００８１】ＦＡＮ回転指示信号（入力ＰＷＭ信号とも
いう）が抵抗Ｒｆを介してトランジスタＴＲのベースに
入力すると、この信号がＬレベルの間はトランジスタＴ
Ｒがオン状態となって電流Ｉを抵抗Ｒｃに流すと共に、
抵抗Ｒｄを介して電界コンデンサＣｈに充電させる。

【００８２】このとき、放電制御部２２ａが抵抗Ｒｄに
並列接続されているので、抵抗Ｒｄを介して電界コンデ
ンサＣｈ側に流れる電流Ｉは放電制御部２２ａを介して
分流する。

【００８３】つまり、ＦＡＮ指示信号が例えば１００回
転のデューティ比のパルスとなってトランジスタＴＲに
入力したとすると、電界コンデンサＣｈの電圧Ｖｃｈは
１００回転より低い回転数に相当する電圧Ｖｃａとなっ
て制御装置１の端子３ｊに入力する。

【００８４】この放電制御部２２ａを抵抗Ｒｄに並列接
続する理由を説明する。放電制御部２２ａが抵抗Ｒｄに
並列接続されていない場合は、ＦＡＮ回転指示信号が抵
抗Ｒｆを介してトランジスタＴＲのベースに入力する
と、この信号がＬレベルの間はトランジスタＴＲがオン
状態となって電流Ｉを抵抗Ｒｃに流すと共に、抵抗Ｒｄ
を介して電界コンデンサＣｈに充電させる。

【００８５】つまり、図６に示すように、ＦＡＮ回転指
示信号が高回転を示すデューティ比のパルスになるに従
って電界コンデンサＣｈの電圧Ｖｃｈは直線的（図６の
点線）に上昇することになる。

【００８６】すなわち、制御装置１の端子３ｋにはＦＡ
Ｎ回転指示信号が示す回転数に対応する電圧が入力する
ことになるから、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲ
ート容量の変化によってＦＡＮ指示信号に基づく指示回
転数よりも幅が長い駆動信号が電機子コイルに送出され
ることになって実際の回転数が早くなってしまう。

【００８７】そこで、放電制御部２２ａを抵抗Ｒｄに並
列接続することにより、ＦＡＮ指示信号がトランジスタ
ＴＲに入力したとき、この信号がＬレベルの間はトラン
ジスタＴＲがオン状態となって電流Ｉを抵抗Ｒｄに流し
て電界コンデンサＣａに充電させると共に、ダイオード
Ｄ及び抵抗Ｒｅを介して分流させる。

【００８８】従って、電界コンデンサＣｈの電圧Ｖｃｈ
は、図６に示すようにＦＡＮ回転指示信号のデューティ
比に対応して直線的に上昇しないで、湾曲的に上昇して
行くことになる。

【００８９】例えばＦＡＮ回転指示信号が１０００回転
を示すデューティ比のパルスとなっているとすると、１
０００回転より低い回転数の電圧がＦＡＮ回転指示信号
として制御装置１の端子３ｊに入力される。

【００９０】＜実施の形態３＞実施の形態２においては
制御装置（ＩＣ）の前段においてＦＡＮ回転指示信号を
補正するようにしたが、制御装置（ＩＣ）はアナログ回
路、デジタル回路等が混在しており、前段においてＦＡ
Ｎ回転指示信号を補正したとしても、これらのアナログ
回路、デジタル回路がＦＡＮ回転指示信号を用いて出力
ＰＷＭ信号を生成するので、その出力ＰＷＭ信号には誤
差が生じる。

【００９１】このような誤差を調整可能とするために、
実施の形態３においては、図７に示すように実施の形態
１の制御装置（ＩＣ）の前段に指示回転数補正回路２２
を設けたブラシレスモータコントローラ１９とする。

【００９２】次に動作を以下に説明する。図８は本実施
の形態３の動作を説明するタイミングチャートである。

【００９３】ＦＡＮ回転指示信号の入力に伴って、指示
回転数補正回路２２は、図８の（ａ）に示すようにＦＡ
Ｎ回転指示信号のデューティ比に対応して直線的に上昇
しないで、湾曲的に上昇していく様な特性の電圧値に変
換して端子３ｊに送出する。すなわち、入力した回転数
よりは回転数が低くなる電圧値を端子３ｊに送出する。

【００９４】出力ＰＷＭ信号生成回路４は、電源Ｖｃｃ
の入力に伴って、充電回路１０は、抵抗Ｒａを介してコ
ンデンサＣａに電流Ｉｓ２を充電する。また出力ＰＷＭ
信号生成回路４内の定電圧回路８からの定電流Ｉｓ１が
コンデンサＣａに充電させられる。

【００９５】すなわち、図８の（ｂ）のようにトランジ
スタＴＲ１がオンオフされる毎に、傾斜部が直線的（点
線で示している）な「のこぎり波」とならないで図８の
（ｂ）に示すように傾斜部が丸みを帯びたような「のこ
ぎり波」となる。

【００９６】コンパレータｃｏｍ２はトランジスタＴＲ
１のコレクタにおける傾斜部が丸みを帯びたような「の
こぎり波」と、ＦＡＮ回転指示信号に基づく入力レベル
と比較することになるので、図８の（ｃ）に示すよう
に、出力ＰＷＭ信号のＨレベルの時間は、傾斜部を直線
的にしたときの時間ｔｈより短い時間ｔｍとなり、Ｌレ
ベルの時間は、傾斜部を直線的にしたときの時間ｔｋよ
り長い時間ｔｐとなる。

【００９７】この時間は、コンデンサｃａと抵抗Ｒａと
を外付けしているので、スイッチング素子、モータが変
わってもカスタムＩＣを作り直さなくとも、出力ＰＷＭ
信号のデューティ比を変更できる。

【００９８】尚、本発明に係るブラシレスモータの制御
装置は、上記実施の形態で説明したブロアモータでの使
用に限られるものではなく、ラジエータ用モータ等の様
々なブラシレスモータに適応が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の指示回転数変更機能付きブラシ
レスモータの制御装置の概略構成図である。

【図２】モータ本体部の構成図である。

【図３】本実施の形態１の抵抗Ｒａを有して電流ＩＳ２
を追加する理由を説明する波形図である。

【図４】本実施の形態１の動作を説明する波形図であ
る。

【図５】実施の形態２のブラシレスモータコントローラ
の概略構成図である。

【図６】実施の形態２による指示回転数の低下を説明す
る説明図である。

【図７】実施の形態３のブラシレスモータコントローラ
の概略構成図である。

【図８】実施の形態３による各部の動作を説明する波形
図である。

【符号の説明】

１ 制御装置 ２ モータ本体部 ３ａ〜３ｋ 端子 ６ 駆動回路部 ７ 中央制御回路 ８ 定電流回路 ９ センサ入力回路 １３ センサマグネット ｃｏｍ１ コンパレータ ｃｏｍ２ コンパレータ ＴＲ１ トランジスタ ３ａ〜３ｆ 端子 ２２ 指示回転数補正回路 ２２ａ 放電制御部 ＴＲ トランジスタ Ｒｄ 抵抗 Ｃｈ 電界コンデンサ ｃｏｍ１ コンパレータ ｃｏｍ２ コンパレータ ＴＲ１ トランジスタ Ｒａ 抵抗 Ｃａ コンデンサ

フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼橋 栄二 東京都中野区南台５丁目24番15号 カルソ ニック株式会社内 Ｆターム(参考） 5H560 AA01 BB04 BB08 BB12 DA02 DA19 EB01 EC04 RR03 TT07 TT10 UA05 XA04 XA12

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部と内部とを接続させるための複数の
   端子（３ａ、３ｂ、…）を設け、これらのいずれかの端
   子を介して所定個のホール素子を備えたモータ本体部の
   各相の電機子に異なる位相の駆動電力を供給する複数の
   スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２、…）に、所定のデュー
   ティ比にされた出力ＰＷＭ信号に基づく複数の制御信号
   を生成して送出する機能を集積化してなるブラシレスモ
   ータの制御装置（１）であって、 コンデンサ（Ｃａ）と抵抗（Ｒａ）とを直列接続し、そ
   の接続点が当該装置の端子（３ｋ）に接続され、前記抵
   抗（Ｒａ）に電源が接続された外付けの充電回路（１
   ０）と、 前記制御装置（１）に内蔵され、前記端子（３ｋ）に得
   られる前記充電回路（１０）の電圧（Ｖｃａ）が基準電
   圧（Ｖａ）以下の間は、前記コンデンサ（Ｃａ）に電流
   を充電させることで傾斜部が丸みを帯びたのこぎり波信
   号を生成し、こののこぎり波信号の電圧と、入力された
   回転指示信号の電圧との比較結果を前記出力ＰＷＭ信号
   とする出力ＰＷＭ信号生成回路（４）とを有することを
   特徴とする指示回転数変更機能付きブラシレスモータの
   制御装置。
2. 【請求項２】 出力ＰＷＭ信号生成回路（４）は、 前記端子（３ｋ）にコレクタを接続したトランジスタ
   （ＴＲ１）と、 前記端子（３ｋ）を介して一定の電流を流す定電流回路
   （８）と、 前記基準電圧と前記端子（３ｋ）の電圧とを比較し、こ
   の比較結果で前記トランジスタ（ＴＲ１）をオンオフす
   るコンパレータ（ｃｏｍ１）と、 前記回転指示信号の電圧と前記トランジスタ（ＴＲ１）
   のコレクタに得られる前記コンデンサの電圧とを比較
   し、この比較結果を前記出力ＰＷＭ信号とするコンパレ
   ータ（ｃｏｍ２）とを有することを特徴とする請求項１
   記載の指示回転数変更機能付きブラシレスモータの制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記コンパレータ（ｃｏｍ１）は、前記
   端子（３ｋ）の電圧が前記基準電圧以下の間は前記トラ
   ンジスタ（ＴＲ１）をオフさせる出力信号を前記トラン
   ジスタ（ＴＲ１）のベースに送出し、 前記コンパレータ（ｃｏｍ２）は、前記コンデンサの電
   圧（Ｖｃａ）が回転指示信号の電圧以下のときは前記出
   力ＰＷＭ信号を反転させることを特徴とする請求項２記
   載の指示回転数変更機能付きブラシレスモータの制御装
   置。
4. 【請求項４】 外部と内部とを接続させるための複数の
   端子（３ａ、３ｂ、…）を設け、これらのいずれかの端
   子を介して所定個のホール素子を備えたモータ本体部の
   各相の電機子に異なる位相の駆動電力を供給する複数の
   スイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２、…）に、回転数を示す
   回転指示信号の電圧が端子（３ｊ）に入力すると、その
   電圧に基づく所定のデューティ比の出力ＰＷＭ信号より
   生成した複数の制御信号を送出する機能を集積化してな
   る制御装置を有するブラシレスモータコントローラであ
   って、 前記回転指示信号が前記制御装置（１）の端子（３ｊ）
   に入力する前に、この回転指示信号のデューティ比で増
   幅した電流でコンデンサを充電すると共に、該電流を前
   記コンデンサとは別の経路に強制的に分流させながら前
   記コンデンサの電圧を前記端子（３ｊ）に送出する指示
   回転数補正回路（２２）とを有することを特徴とするブ
   ラシレスモータコントローラ。
5. 【請求項５】 前記指示回転数補正回路（２２）は、 前記回転数に対応するデューティ比の回転指示信号の入
   力に伴って、前記デューティ比に従って増幅した電流を
   コレクタに得るトランジスタ回路（ＴＲ、Ｒｂ、Ｒｃ、
   Ｒｆ）と、 前記トランジスタ回路のコレクタに一方を接続し、他方
   を前記制御装置（１）の端子（３ｊ）に接続した抵抗
   （Ｒｄ）と、 前記制御装置（１）の端子（３ｊ）に一方を接続し、他
   方をアースに接続したコンデンサＣｈと、 抵抗ＲｅとダイオードＤとを直列接続して前記抵抗（Ｒ
   ｄ）に並列接続された放電制御部（２２ａ）とを有する
   ことを特徴とする請求項４記載のブラシレスモータコン
   トローラ。
6. 【請求項６】 前記放電制御部（２２ａ）は、前記ダイ
   オードＤのアノードを前記抵抗Ｒｄの他方に接続し、カ
   ソードを前記抵抗Ｒｅに接続していることを特徴とする
   請求項４又は５記載のブラシレスモータコントローラ。
7. 【請求項７】 前記制御装置（１）には、 コンデンサ（Ｃａ）と抵抗（Ｒａ）とを直列接続し、そ
   の接続点が当該制御装置の端子（３ｋ）に接続され、前
   記抵抗（Ｒａ）に電源が接続された外付けの充電回路
   （１０）と、 前記制御装置に内蔵され、前記端子（３ｋ）に得られる
   前記充電回路（１０）の電圧（Ｖｃａ）が基準電圧（Ｖ
   ａ）以下の間は、前記コンデンサ（Ｃａ）に電流を充電
   させることで傾斜部が丸みを帯びたのこぎり波信号を生
   成し、こののこぎり波信号の電圧と、前記入力された回
   転指示信号の電圧との比較結果を前記出力ＰＷＭ信号と
   する出力ＰＷＭ信号生成回路（４）とを備えてなる請求
   項４、５又は６記載のブラシレスモータコントローラ。