JP2005080349A - Driving device of brushless dc motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシレスDCモータの駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a brushless DC motor driving apparatus.
ブラシレスDCモータの駆動装置としては、複数のスイッチング素子から構成されるインバーター回路と、このインバーター回路の各スイッチング素子へPWM信号を出力してPWM制御を行うものが知られている(特許文献1)。 As a brushless DC motor driving device, an inverter circuit composed of a plurality of switching elements, and one that performs PWM control by outputting a PWM signal to each switching element of the inverter circuit (Patent Document 1) are known. .
このようなブラシレスDCモータの駆動装置においては、インバーター回路のスイッチング素子の保護のために過電流保護回路と温度保護回路が設けられている。 In such a brushless DC motor driving apparatus, an overcurrent protection circuit and a temperature protection circuit are provided to protect the switching elements of the inverter circuit.
図5は、従来の三相のブラシレスDCモータ(以下、モータという)100を駆動させるためのインバーター回路102と過電流保護と温度保護を兼ね備えた保護回路104とを示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an
図5に示すように、インバーター回路102は、6個のFET1〜FET6から構成され、モータ100の三相の固定子巻線106u、106v、106wに駆動電流を流すものである。
As shown in FIG. 5, the
保護回路104は、インバーター回路102のFET2,4,6のソース端子108に接続されている正温度係数のサーミスター(以下、PTCという)の一端と、抵抗R2の一端が接続されている。抵抗R2の他端はアース端子に接続されている。PTCの他端には、抵抗R1の一端とコンデンサCの一端と出力端子110が接続されている。コンデンサCの他端はアース端子に接続されている。抵抗R1の他端には、直流電源+Vdが接続されている。
In the
この保護回路104は、FET2,4,6のソース端子108に流れる負荷電流が過電流になると、PTCを通じて出力端子110に電流検出信号が出力される。この出力された電流検出信号は制御部(モータドライバIC)に入力される。制御部は、この電流検出信号が基準値を超えると、過電流であると判断して、インバーター回路102に出力するPWM信号を調整してモータ100の回転を停止させるか、回転速度を減少させて、過電流が流れないようにしている。
The
また、インバーター回路102の各FET1〜6の温度が上昇すると、それをPTCが検知してPTCの抵抗値が上がり、直流電源+Vdからの電流が抵抗R1を通じて出力端子110に流れ、この流れた電流が温度検出信号となり前記した制御部に出力される。制御部ではこの温度検出信号が入力するとモータ100の回転を停止させるか、または、その回転速度を落とすようにインバーター回路102にPWM信号を出力する。
上記従来の保護回路104においては、電流検出信号の電圧値がPTCの抵抗値により左右されるため、モータ100が高温で負荷電流が高い場合には、実使用領域に制限がでてくる。
In the
すなわち、図3のグラフの点線に示すように、温度保護を行う程にFET1〜FET6の温度は上昇してはいないが、この温度上昇によってPTCの抵抗値が上昇して電流検出信号の電圧値も上昇して、制御部がトルクを落とすように制御を行うこととなる。そのため、保護回路104における温度保護を行う動作温度より低い温度であるにもかかわらず、モータ100の最大トルクが低下し始めるという問題点がある。
That is, as shown by the dotted line in the graph of FIG. 3, the temperature of the FET1 to FET6 does not rise to the extent that the temperature protection is performed, but the resistance value of the PTC rises due to this temperature rise, and the voltage value of the current detection signal And the control unit performs control so as to reduce the torque. Therefore, there is a problem that the maximum torque of the
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ブラシレスDCモータの可動範囲が温度保護回路の動作温度まで低下することなく使用することができるブラシレスDCモータの駆動装置を提供するものである。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a brushless DC motor driving device that can be used without the movable range of the brushless DC motor being lowered to the operating temperature of the temperature protection circuit.
請求項1に係る発明は、複数のスイッチング素子から構成されるインバーター回路と、前記インバーター回路の前記各スイッチング素子へPWM信号を出力する制御手段と、前記インバーター回路の前記各スイッチング素子を温度上昇から保護する温度保護手段を有し、前記インバーター回路は駆動電流をブラシレスDCモータの固定子巻線に流して回転させるブラシレスDCモータの駆動装置において、前記温度保護手段は、前記スイッチング素子の温度を検出して、前記検出する温度によって抵抗値が変化するサーミスターと、前記検出温度が動作温度まで上昇してサーミスターの抵抗値が動作抵抗値に変化すると、オン状態、または、オフ状態となる感温用スイッチング素子と、前記感温用スイッチング素子がオン状態、または、オフ状態となると温度検出信号を前記制御手段に出力する出力手段と、を有し、前記制御手段は、前記温度検出信号が入力すると、前記ブラシレスDCモータの回転を停止させるか、または、回転速度を低下させるように前記インバーター回路にPWM信号を出力することを特徴とするブラシレスDCモータの駆動装置である。
The invention according to
請求項2に係る発明は、前記温度保護手段は、前記インバーター回路のスイッチング素子に流れる電流を検出して、前記出力手段を介して電流検出信号として前記制御手段に出力する過電流保護手段を有し、前記制御手段は、前記電流検出信号が基準値を超えると、前記ブラシレスDCモータの回転を停止させるか、または、回転速度を低下させるように前記インバーター回路にPWM信号を出力することを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置である。
According to a second aspect of the present invention, the temperature protection means includes overcurrent protection means for detecting a current flowing through the switching element of the inverter circuit and outputting the current detection signal to the control means via the output means. When the current detection signal exceeds a reference value, the control means outputs a PWM signal to the inverter circuit so as to stop the rotation of the brushless DC motor or reduce the rotation speed. The brushless DC motor driving apparatus according to
請求項3に係る発明は、前記温度検出信号の電圧値が、前記制御手段の前記基準値以上に設定されていることを特徴とする請求項2記載のブラシレスDCモータの駆動装置である。 The invention according to claim 3 is the brushless DC motor drive device according to claim 2, wherein the voltage value of the temperature detection signal is set to be equal to or higher than the reference value of the control means.
請求項4に係る発明は、前記温度保護手段の前記感温用スイッチング素子がpnp型のトランジスターであり、前記サーミスターは、検出温度の上昇と共に抵抗値が上昇する正温度係数を有するものであり、前記トランジスターのエミッタ端子に前記サーミスターの一端と、正の電圧を供給する直流電圧源が接続され、前記トランジスターのベース端子に前記サーミスターの他端とアース端子とが接続され、前記トランジスターのコレクター端子に出力端子が接続され、前記出力端子が前記制御手段に接続され、前記出力手段は、前記トランジスターがオン状態になると、前記直流電圧源から前記トランジスター、前記出力端子を経て前記温度検出信号を出力し、前記過電流保護手段は、前記インバーター回路のスイッチング素子に流れる電流を電圧に変換して前記電流検出信号として前記出力端子から出力するものであることを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, the temperature-sensitive switching element of the temperature protection means is a pnp type transistor, and the thermistor has a positive temperature coefficient that increases in resistance as the detected temperature increases. The transistor has an emitter terminal connected to one end of the thermistor and a DC voltage source for supplying a positive voltage, and the transistor base terminal connected to the other end of the thermistor and a ground terminal. An output terminal is connected to a collector terminal, the output terminal is connected to the control means, and the output means is configured to turn on the temperature detection signal from the DC voltage source through the transistor and the output terminal when the transistor is turned on. And the overcurrent protection means outputs a current flowing through the switching element of the inverter circuit. Which is a brushless DC motor driving device according to
請求項5に係る発明は、前記温度保護手段の前記感温用スイッチング素子がpnp型のトランジスターであり、前記サーミスターは、検出温度の上昇と共に抵抗値が下降する負温度係数を有するものであり、前記トランジスターのエミッタ端子に前記抵抗素子の一端と、正の電圧を供給する直流電圧源が接続され、前記トランジスターのベース端子に前記抵抗素子の他端と前記サーミスターの一端が接続され、前記サーミスターの他端にアース端子が接続され、前記トランジスターのコレクター端子に出力端子が接続され、前記出力端子が前記制御手段に接続され、前記出力手段は、前記トランジスターがオン状態になると、前記直流電圧源から前記トランジスター、前記出力端子を経て前記温度検出信号を出力し、前記過電流保護手段は、前記インバーター回路のスイッチング素子に流れる電流を電圧に変換して前記電流検出信号として前記出力端子から出力するものであることを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置である。
In the invention according to claim 5, the temperature-sensitive switching element of the temperature protection means is a pnp type transistor, and the thermistor has a negative temperature coefficient in which the resistance value decreases as the detected temperature increases. The emitter terminal of the transistor is connected to one end of the resistance element and a DC voltage source for supplying a positive voltage, the base terminal of the transistor is connected to the other end of the resistance element and the one end of the thermistor, A ground terminal is connected to the other end of the thermistor, an output terminal is connected to the collector terminal of the transistor, the output terminal is connected to the control means, and the output means is configured to turn on the direct current when the transistor is turned on. The temperature detection signal is output from a voltage source via the transistor and the output terminal, and the overcurrent protection means includes: A brushless DC motor driving device according to
請求項6に係る発明は、前記インバーター回路の各スイッチング素子が、FET、または、IGBTであることを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置である。
The invention according to claim 6 is the brushless DC motor driving apparatus according to
請求項7に係る発明は、少なくとも前記インバーター回路と前記サーミスターとが同じ配線基板に配置され、前記配線基板と前記ブラシレスDCモータの固定子と共にモールド樹脂によって一体にモールドされていることを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置である。
The invention according to claim 7 is characterized in that at least the inverter circuit and the thermistor are disposed on the same wiring board, and are integrally molded with a molding resin together with the wiring board and a stator of the brushless DC motor. The brushless DC motor drive device according to
請求項1に係る発明のブラシレスDCモータの駆動装置においては、温度保護手段のサーミスターの抵抗値が、インバーター回路のスイッチング素子の温度上昇に伴い変化して、温度保護回路の動作温度になって動作抵抗値に到達すると感温用スイッチング素子がオン状態、または、オフ状態となって、出力手段から温度検出信号を制御手段に出力する。制御手段は、温度検出信号が入力すると、インバーター回路の各スイッチング素子が基準温度以上に温度上昇していると判断して、インバーター回路に対しブラシレスDCモータの回転を停止させるか、または、回転速度を低下させるようにPWM信号を出力する。 In the brushless DC motor drive device according to the first aspect of the invention, the resistance value of the thermistor of the temperature protection means changes with the temperature rise of the switching element of the inverter circuit and becomes the operating temperature of the temperature protection circuit. When the operating resistance value is reached, the temperature-sensitive switching element is turned on or off, and a temperature detection signal is output from the output means to the control means. When the temperature detection signal is input, the control means determines that each switching element of the inverter circuit has risen in temperature above the reference temperature, and stops the rotation of the brushless DC motor with respect to the inverter circuit, or the rotation speed PWM signal is output so that
このブラシレスDCモータの駆動装置においては、サーミスターの動作温度に到達して感温用スイッチング素子が動作したときのみ温度検出信号が出力されるため、ブラシレスDCモータの可動範囲が広がる。 In this brushless DC motor driving device, since the temperature detection signal is output only when the operating temperature of the thermistor is reached and the temperature-sensitive switching element is operated, the movable range of the brushless DC motor is expanded.
請求項2に係る発明のブラシレスDCモータの駆動装置であると、過電流保護手段がインバーター回路のスイッチング素子に流れる電流を電流検出信号として出力手段から出力する。制御手段は、この電流検出信号が入力して、この信号が基準値以上であると、ブラシレスDCモータの回転を停止させるか、または、回転速度を低下させるようにインバーター回路にPWM信号を出力する。 In the brushless DC motor driving apparatus according to the second aspect, the overcurrent protection means outputs the current flowing in the switching element of the inverter circuit from the output means as a current detection signal. The control means inputs this current detection signal, and if this signal is equal to or greater than the reference value, it stops the rotation of the brushless DC motor or outputs a PWM signal to the inverter circuit so as to reduce the rotation speed. .
これによって、インバーター回路のスイッチング素子に流れる負荷電流が過大になった場合には、ブラシレスDCモータを確実に停止または回転速度を減少させることができる。 As a result, when the load current flowing through the switching element of the inverter circuit becomes excessive, the brushless DC motor can be reliably stopped or the rotational speed can be reduced.
請求項3に係る発明のブラシレスDCモータの駆動装置においては、温度検出信号の電圧値が制御手段の基準値以上に設定されているので、制御手段は、温度検出信号が入力しても、電流検出信号が入力しても、これら信号の電圧値が基準値を超えているかいないかで、ブラシレスDCモータの異常状態を簡単に判別できる。 In the brushless DC motor driving device according to the third aspect of the present invention, the voltage value of the temperature detection signal is set to be equal to or higher than the reference value of the control means. Even if detection signals are input, the abnormal state of the brushless DC motor can be easily determined based on whether or not the voltage value of these signals exceeds the reference value.
請求項4に係る発明のブラシレスDCモータの駆動装置においては、温度保護手段は、インバーター回路のスイッチング素子が温度上昇すると、正温度係数を有するサーミスターの温度が上昇して動作温度に到達すると、pnp型のトランジスターである感温用スイッチング素子がオン状態となる。すると、出力手段は、直流電圧源からトランジスター、出力端子を経て温度検出信号が出力される。また、過電流保護手段は、前記の動作温度未満の温度範囲においては、トランジスターがオフ状態であるため、サーミスターの温度特性の変化による抵抗値の影響を受けずに電流検出信号を出力することができる。 In the brushless DC motor drive device according to the invention of claim 4, when the temperature of the switching element of the inverter circuit rises, the temperature protection means increases the temperature of the thermistor having a positive temperature coefficient and reaches the operating temperature. A temperature-sensitive switching element that is a pnp transistor is turned on. Then, the output means outputs a temperature detection signal from the DC voltage source through the transistor and the output terminal. Further, the overcurrent protection means outputs a current detection signal without being affected by the resistance value due to the change in the temperature characteristic of the thermistor because the transistor is in the off state in the temperature range below the operating temperature. Can do.
請求項5に係る発明のブラシレスDCモータの駆動装置においては、温度保護手段は、インバーター回路のスイッチング素子が温度上昇すると、負温度係数を有するサーミスターの温度が上昇して動作温度に到達すると、pnp型のトランジスターである感温用スイッチング素子がオン状態となる。すると、出力手段は、直流電圧源からトランジスター、出力端子を経て温度検出信号が出力される。また、過電流保護手段は、前記の動作温度未満の温度範囲においては、トランジスターがオフ状態であるため、サーミスターの温度特性の変化による抵抗値の影響を受けずに電流検出信号を出力することができる。 In the brushless DC motor driving apparatus according to the fifth aspect of the present invention, when the temperature of the switching element of the inverter circuit rises, the temperature protection means increases the temperature of the thermistor having a negative temperature coefficient and reaches the operating temperature. A temperature-sensitive switching element that is a pnp transistor is turned on. Then, the output means outputs a temperature detection signal from the DC voltage source through the transistor and the output terminal. Further, the overcurrent protection means outputs a current detection signal without being affected by the resistance value due to the change in the temperature characteristic of the thermistor because the transistor is in the off state in the temperature range below the operating temperature. Can do.
請求項6に係る発明のブラシレスDCモータの駆動装置においては、インバーター回路の各スイッチング素子が、FET(電解効果トランジスター)、または、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)によって構成することにより、駆動電流をブラシレスDCモータの固定子巻線に確実に流すことができる。 In the drive device for the brushless DC motor according to the sixth aspect of the present invention, each switching element of the inverter circuit is configured by an FET (electrolytic effect transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), whereby the drive current is brushless. It is possible to reliably flow through the stator winding of the DC motor.
請求項7に係る発明のブラシレスDCモータの駆動装置においては、少なくとも前記インバーター回路と前記サーミスターとが同じ配線基板に配置され、前記配線基板と前記ブラシレスDCモータの固定子と共にモールド樹脂によって一体にモールドされているので、サーミスターがインバーター回路の各スイッチング素子の温度を確実に検出することができる。 In the brushless DC motor driving apparatus according to the seventh aspect of the present invention, at least the inverter circuit and the thermistor are arranged on the same wiring board, and the wiring board and the stator of the brushless DC motor are integrally formed by a mold resin. Since it is molded, the thermistor can reliably detect the temperature of each switching element of the inverter circuit.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態のブラシレスDCモータ(以下、単にモータという)10の駆動装置12について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a
(1)モータ10の構成
モータ10は、三相のブラシレスDCモータであって、モールドモータである。すなわち、固定子と配線基板がモールド樹脂によって一体にモールド成形されて、モータ10のフレームを形成している。
(1) Configuration of
(2)駆動装置12の全体の構成
駆動装置12の全体の構成について、図2のブロック図に基づいて説明する。
(2) Overall Configuration of
駆動装置12は、インバーター回路14、保護回路16と、PWM回路20と、論理回路22と、速度検出回路24と、主制御部26とより構成されている。
The
また、モータ10の回転子の位置を検出するための3個のホールIC28、28、28が設けられており、この3個のホールIC28、28、28の位置検出信号が速度検出回路24に入力される。
Three
(3)インバーター回路14の構成
インバーター回路14の構成について図1に基づいて説明する。
(3) Configuration of
インバーター回路14は、6個のFET1〜6より構成され、上段にはFET1,3,5が配され、下段にはFET2,4,6が配されている。
The
具体的には、FET1のソース端子にFET2のドレイン端子が接続され、FET3のソース端子にFET4のドレイン端子が接続され、FET5のソース端子にFET6のドレイン端子が接続されている。
Specifically, the drain terminal of FET 2 is connected to the source terminal of
FET1,3,5のドレイン端子は一つに接続され、モータ電源+Vmに接続されている。
The drain terminals of the
FET2,4,6のソース端子は一つに接続され、保護回路16の入力端子30に接続されている。
The source terminals of the FETs 2, 4, 6 are connected together and connected to the
FET1〜6のゲート端子は、PWM回路20に接続され、PWM回路20はゲート信号としてPWM信号を出力する。
The gate terminals of the
FET1とFET2との間には、モータ10のu相の固定子巻線32uが接続され、FET3とFET4との間にはv相の固定子巻線32vが接続され、FET5とFET6との間にはw相の固定子巻線32wが接続されている。なお、三相の固定子巻線32u,32v,32wはY結線となっている。
A u-phase stator winding 32u of the
(4)保護回路16の構成
次に、保護回路16の構成について図1に基づいて説明する。
(4) Configuration of
保護回路16は、大きく分けて温度保護回路16aと過電流保護回路16bとに別れている。
The
温度保護回路16aは、正温度係数を有するサーミスター(Positive Temperature Coefficient 以下、「PTC」という)と、抵抗R0と、pnp型のスイッチングトランジスターTrとより構成されている。 The temperature protection circuit 16a includes a thermistor having a positive temperature coefficient (hereinafter referred to as “PTC”), a resistor R0, and a pnp type switching transistor Tr.
PTCの一端には直流電源+Vdが接続されると共に、トランジスターTrのコレクター端子が接続されている。一方、PTCの他端にはトランジスターTrのベース端子と抵抗R0の一端が接続されている。抵抗R0の他端はアース端子に接続されている。トランジスターTrのエミッタ端子には抵抗R1の一端が接続されている。抵抗R1の他端は、出力端子38に接続されている。
A DC power source + Vd is connected to one end of the PTC, and a collector terminal of the transistor Tr is connected. On the other hand, the base terminal of the transistor Tr and one end of the resistor R0 are connected to the other end of the PTC. The other end of the resistor R0 is connected to the ground terminal. One end of a resistor R1 is connected to the emitter terminal of the transistor Tr. The other end of the resistor R1 is connected to the
過電流保護回路16bは、抵抗R2と抵抗R3とより構成されている。
The
インバーター回路14に接続されている入力端子30には、抵抗R2の一端と抵抗R3の一端が接続され、抵抗R3の他端はアース端子に接続されている。抵抗R2の他端は出力端子38に接続されている。
One end of the resistor R2 and one end of the resistor R3 are connected to the
なお、PTCは、6個のFET1〜6を配線した配線基板の裏側に取り付けられており、各FET1〜6の温度上昇を検知することができる。 In addition, PTC is attached to the back side of the wiring board which wired six FET1-6, and can detect the temperature rise of each FET1-6.
また、このPTCとインバーター回路14が配線された配線基板は、前記したようにモータ10の固定子と共にモールド樹脂によって一体にモールド成型されている。
Further, the wiring board on which the PTC and the
(5)駆動装置12の全体の動作状態
まず、駆動装置12の全体の動作状態について説明する。
(5) Overall Operation State of
制御部18の主制御部26に外部から速度指令信号Sが入力すると、主制御部26は、論理回路22を介してPWM回路20で、その速度指令信号Sに応じた回転速度のPWM信号をインバーター回路14の各FET1〜6のゲート端子に出力する。インバーター回路14では、モータ10の三相の固定子巻線32u,32v,32wに三相の駆動電流を出力してモータ10を回転させる。
When a speed command signal S is input to the main control unit 26 of the control unit 18 from the outside, the main control unit 26 outputs a PWM signal having a rotation speed corresponding to the speed command signal S by the PWM circuit 20 via the
3個のホールIC28、28、28は、その回転するモータ10の回転子の位置を検出して速度検出回路24に位置検出信号Kを出力する。
The three
速度検出回路24では、3個のホールIC28からの位置検出信号に基づいてモータ10の回転速度と、回転子の位置とを演算し主制御部26に出力する。
In the
主制御部26では、速度検出回路24からの現在の回転速度を、外部から入力する速度指令信号Sと比較し、この回転速度が速度指令信号Sに応じた回転速度になるように論理回路22をフィードバック制御する。これによって、外部から入力する速度指令信号Sに対応しててモータ10が回転する。
The main control unit 26 compares the current rotation speed from the
また、主制御部26は、保護回路16から入力する信号(すなわち、温度検出信号と電流検出信号)の電圧値が、予め定めた基準値以上になると、モータ10の回転を停止させるか、または回転速度を減少させてインバーター回路14がそれ以上温度上昇しないように保護する。
Further, the main control unit 26 stops the rotation of the
(6)保護回路16の動作状態
次に、保護回路16の動作状態について説明する。
(6) Operation State of
(6−1)保護回路16の温度保護回路16aが動作する場合について説明する。
(6-1) A case where the temperature protection circuit 16a of the
PTCは正温度係数を有するため、FET1〜6の温度が上昇するとその抵抗値が上昇して、図1におけるPTCの両端の電圧V1の値が上昇する。
Since the PTC has a positive temperature coefficient, when the temperature of the
ところが、FET1〜6の温度が低い場合には、PTCの抵抗値が低く、直流電源+VdはPTCとR0を介してアース端子に流れている。そのため、トランジスターTrがオフ状態となり出力端子38から信号は出力されない。
However, when the temperature of the
そして、FET1〜6の温度が上昇してPTCの動作温度になると、PTCの抵抗値が動作抵抗値に到達してトランジスターTrがオン状態となる。すると、直流電源+Vdからの電流はトランジスターTrに流れ、抵抗R1に電流が流れ、出力端子38から温度検出信号として主制御部26に出力する。このトランジスターTrがオン状態となるPTCの温度が、温度保護回路16aにおける「動作温度」である。また、この温度検出信号の電圧値は、主制御部26における基準値以上に設定しておく。
When the temperature of the
そして、主制御部26では、入力する温度検出信号は前記したように基準値以上であるため、モータ10の回転を停止させるか、または回転速度を減少させてインバーター回路14がそれ以上温度上昇しないように保護する。
In the main control unit 26, since the input temperature detection signal is equal to or higher than the reference value as described above, the rotation of the
(6−2)保護回路16の過電流保護回路16bが動作する場合について説明する。
(6-2) A case where the
インバーター回路14のFET2,4,6のソース端子に流れている負荷電流が常に入力端子30に入力されている。この入力端子30に入力した負荷電流は抵抗R3によって電圧に変換され出力端子38から電流検出信号として出力されている。
The load current flowing in the source terminals of the FETs 2, 4, 6 of the
電流検出信号は、主制御部26に入力され、主制御部26ではこの電流検出信号が基準値以上になると負荷電流が過電流であると判断して、モータ10の回転を停止させるか、または、回転速度を落として負荷電流が過電流にならないように保護している。
The current detection signal is input to the main control unit 26, and when the current detection signal exceeds the reference value, the main control unit 26 determines that the load current is an overcurrent and stops the rotation of the
(7)保護回路16の効果
以上説明したように、インバーター回路のFET1〜6が、温度保護回路16aの動作温度まで上昇をしていない限りトランジスターTrがオフ状態となっているため、PTCの抵抗値の変化の影響を全く受けず、過電流保護回路は、正確にインバーター回路14の負荷電流を検出信号として出力することができる。
(7) Effect of
すなわち、この温度保護回路16aではトランジスターTrがオンしたときのみ動作し、オフ状態では過電流保護回路16bはPTCの抵抗値の影響を受けない。従って、図3のPTCの温度とモータ10の最大トルクとを表したグラフの実線に示すように、温度保護回路16aの動作温度まで最大トルクが低下せず、モータ10の可動範囲が制限されない。
That is, the temperature protection circuit 16a operates only when the transistor Tr is turned on, and the
これにより、モータ10の最大電流を従来技術に比べ下げることができるので、スイッチング素子のランクを下げるなどのコスト削減が可能になる。
As a result, the maximum current of the
(第2の実施形態)
第2の実施形態と第1の実施形態の異なる点は保護回路16におけるサーミスターを設ける位置にある。
(Second Embodiment)
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that a thermistor is provided in the
第1の実施形態では、トランジスターTrのコレクター端子とベース端子との間にPTCを設けたが、第2の実施形態では図4に示すように、コレクター端子とベース端子の間には抵抗R0を接続し、ベース端子とアース端子との間にサーミスターを接続している。但し、この場合のサーミスターは負温度係数を有するサーミスター(Negative Temperature Coefficient.以下、「NTC」という)が接続されている。 In the first embodiment, the PTC is provided between the collector terminal and the base terminal of the transistor Tr. In the second embodiment, as shown in FIG. 4, a resistor R0 is provided between the collector terminal and the base terminal. The thermistor is connected between the base terminal and the ground terminal. However, the thermistor in this case is connected to a thermistor having a negative temperature coefficient (Negative Temperature Coefficient. Hereinafter referred to as “NTC”).
このNTCを接続した場合には、インバーター回路14の各FET1〜6の温度上昇が検知されるとNTCの抵抗値が下がり、第1の実施形態と同様にトランジスターTrがオン状態となる。
When this NTC is connected, when the temperature rise of each
この第2の実施形態であっても、第1の実施形態と同様に正確にFET1〜6の温度上昇を検知することができる。
Even in the second embodiment, the temperature rise of the
(変更例)
本発明は上記実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。以下、その変更例を説明する。
(Example of change)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof. Hereinafter, the example of a change is demonstrated.
(1)変更例1
上記各実施形態では、インバーター回路14のスイッチング素子としてFET(電解効果トランジスター)を用いたが、これに代えてIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いてもよい。
(1)
In each of the above embodiments, an FET (electrolytic effect transistor) is used as a switching element of the
(2)変更例2
上記各実施形態では。インバーター回路14とPTCを内蔵した配線基板をモールド樹脂で固定子と一体にモールド成型したが、この配線基板及び固定子はモールドされていなくてもよい。
(2) Modification example 2
In each of the above embodiments. Although the wiring board incorporating the
本発明のブラシレスDCモータの駆動装置は、例えば、空調機、洗濯機などの駆動源として用いるのが好適である。 The drive device for a brushless DC motor of the present invention is preferably used as a drive source for an air conditioner, a washing machine, or the like.
10 モータ
12 駆動装置
14 インバーター回路
16 保護回路
16a 温度保護回路
16b 過電流保護回路
18 制御部
20 PWM回路
22 論理回路
24 速度検出回路
26 主制御部
28 ホールIC
30 入力端子
38 出力端子
DESCRIPTION OF
30
Claims (7)
前記インバーター回路は駆動電流をブラシレスDCモータの固定子巻線に流して回転させるブラシレスDCモータの駆動装置において、
前記温度保護手段は、
前記スイッチング素子の温度を検出して、前記検出する温度によって抵抗値が変化するサーミスターと、
前記検出温度が動作温度まで上昇してサーミスターの抵抗値が動作抵抗値に変化すると、オン状態、または、オフ状態となる感温用スイッチング素子と、
前記感温用スイッチング素子がオン状態、または、オフ状態となると温度検出信号を前記制御手段に出力する出力手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記温度検出信号が入力すると、前記ブラシレスDCモータの回転を停止させるか、または、回転速度を低下させるように前記インバーター回路にPWM信号を出力する
ことを特徴とするブラシレスDCモータの駆動装置。 An inverter circuit composed of a plurality of switching elements; a control means for outputting a PWM signal to each switching element of the inverter circuit; and a temperature protection means for protecting each switching element of the inverter circuit from a temperature rise. ,
In the driving apparatus of the brushless DC motor, the inverter circuit rotates by passing a driving current through the stator winding of the brushless DC motor.
The temperature protection means includes
A thermistor that detects a temperature of the switching element and changes a resistance value according to the detected temperature;
When the detected temperature rises to the operating temperature and the resistance value of the thermistor changes to the operating resistance value, the temperature-sensitive switching element that is turned on or off
An output means for outputting a temperature detection signal to the control means when the temperature-sensitive switching element is turned on or turned off;
Have
When the temperature detection signal is input, the control means stops the rotation of the brushless DC motor or outputs a PWM signal to the inverter circuit so as to reduce the rotation speed. Drive device.
前記制御手段は、前記電流検出信号が基準値を超えると、前記ブラシレスDCモータの回転を停止させるか、または、回転速度を低下させるように前記インバーター回路にPWM信号を出力する
ことを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置。 The temperature protection means includes an overcurrent protection means for detecting a current flowing through the switching element of the inverter circuit and outputting the current detection signal to the control means via the output means,
When the current detection signal exceeds a reference value, the control means outputs a PWM signal to the inverter circuit so as to stop the rotation of the brushless DC motor or reduce the rotation speed. The brushless DC motor drive device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2記載のブラシレスDCモータの駆動装置。 The brushless DC motor driving device according to claim 2, wherein a voltage value of the temperature detection signal is set to be equal to or higher than the reference value of the control means.
前記サーミスターは、検出温度の上昇と共に抵抗値が上昇する正温度係数を有するものであり、
前記トランジスターのエミッタ端子に前記サーミスターの一端と、正の電圧を供給する直流電圧源が接続され、
前記トランジスターのベース端子に前記サーミスターの他端とアース端子とが接続され、
前記トランジスターのコレクター端子に出力端子が接続され、
前記出力端子が前記制御手段に接続され、
前記出力手段は、前記トランジスターがオン状態になると、前記直流電圧源から前記トランジスター、前記出力端子を経て前記温度検出信号を出力し、
前記過電流保護手段は、
前記インバーター回路のスイッチング素子に流れる電流を電圧に変換して前記電流検出信号として前記出力端子から出力するものである
ことを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置。 The temperature-sensitive switching element of the temperature protection means is a pnp-type transistor;
The thermistor has a positive temperature coefficient with which the resistance value increases as the detection temperature increases,
One end of the thermistor and a DC voltage source for supplying a positive voltage are connected to the emitter terminal of the transistor,
The other end of the thermistor and the ground terminal are connected to the base terminal of the transistor,
An output terminal is connected to the collector terminal of the transistor,
The output terminal is connected to the control means;
When the transistor is turned on, the output means outputs the temperature detection signal from the DC voltage source through the transistor and the output terminal,
The overcurrent protection means includes
The brushless DC motor drive device according to claim 1, wherein the current flowing through the switching element of the inverter circuit is converted into a voltage and output as the current detection signal from the output terminal.
前記サーミスターは、検出温度の上昇と共に抵抗値が下降する負温度係数を有するものであり、
前記トランジスターのエミッタ端子に前記抵抗素子の一端と、正の電圧を供給する直流電圧源が接続され、
前記トランジスターのベース端子に前記抵抗素子の他端と前記サーミスターの一端が接続され、
前記サーミスターの他端にアース端子が接続され、
前記トランジスターのコレクター端子に出力端子が接続され、
前記出力端子が前記制御手段に接続され、
前記出力手段は、前記トランジスターがオン状態になると、前記直流電圧源から前記トランジスター、前記出力端子を経て前記温度検出信号を出力し、
前記過電流保護手段は、
前記インバーター回路のスイッチング素子に流れる電流を電圧に変換して前記電流検出信号として前記出力端子から出力するものである
ことを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置。 The temperature-sensitive switching element of the temperature protection means is a pnp-type transistor;
The thermistor has a negative temperature coefficient in which the resistance value decreases as the detection temperature increases,
One end of the resistance element and a DC voltage source for supplying a positive voltage are connected to the emitter terminal of the transistor,
The other end of the resistance element and one end of the thermistor are connected to the base terminal of the transistor,
A ground terminal is connected to the other end of the thermistor,
An output terminal is connected to the collector terminal of the transistor,
The output terminal is connected to the control means;
When the transistor is turned on, the output means outputs the temperature detection signal from the DC voltage source through the transistor and the output terminal,
The overcurrent protection means includes
The brushless DC motor drive device according to claim 1, wherein the current flowing through the switching element of the inverter circuit is converted into a voltage and output as the current detection signal from the output terminal.
ことを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置。 The driving device for a brushless DC motor according to claim 1, wherein each switching element of the inverter circuit is an FET or an IGBT.
前記配線基板と前記ブラシレスDCモータの固定子と共にモールド樹脂によって一体にモールドされている
ことを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
At least the inverter circuit and the thermistor are arranged on the same wiring board,
The drive device for a brushless DC motor according to claim 1, wherein the wiring board and the stator of the brushless DC motor are integrally molded with a mold resin.
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