JP2005198392A

JP2005198392A - ブラシレスｄｃモータの異常保護機能付制御装置

Info

Publication number: JP2005198392A
Application number: JP2004000906A
Authority: JP
Inventors: Tetsuomi Uchiyama; 哲臣内山
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2004-01-06
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】磁極検出器の異常を簡潔容易に検出し異常保護を容易に行うことができるブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置を提供すること。
【解決手段】本発明のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置は、ブラシレスＤＣモータ２０のロータ２２の周囲に複数配置されたホールＩＣ２１よりの磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、ＳｃによりブラシレスＤＣモータの制御を行う制御ブロック１０を備え、制御ブロック１０は、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの高低レベルのパターンによりホールＩＣ２１の異常を検出し異常保護を行うこととした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータの制御装置に関し、特に、磁極検出器の異常を簡潔容易に検出し異常保護を容易に行うブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置に関する。

図４は、従来のブラシレスＤＣモータの制御装置のブロック図を示す。

図４に示すように、従来のブラシレスＤＣモータの制御装置は、ブラシレスＤＣモータ１２０に設置されたホールＩＣ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃより検出したロータ１２２の磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力して相切換信号Ｋを相切換駆動部１１８に出力する制御ブロック１１０と、相切換信号ＫによりＤＣモータ電源部１１９からの電圧を３相の相巻線１２３への電圧に切換える相切換駆動部１１８とにより、ブラシレスＤＣモータ１２０の制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−４７２８７号公報

しかしながら、従来のブラシレスＤＣモータの制御装置には、次のような問題があった。

上記したごとく、従来のブラシレスＤＣモータの制御装置は、磁極検出器のホールＩＣ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃにより磁極を検出しブラシレスＤＣモータ１２０の制御を行っていたが、何らかの原因によりホールＩＣ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃへの電源供給の異常や、ホールＩＣ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの出力に異常をきたすことがある。

このホールＩＣの異常をきたした場合には、ブラシレスＤＣモータ１２０が回転出来なくなったり、適正な状態で相切替えが行われないでブラシレスＤＣモータ１２０に過電流が流れ続け致命的破壊にいたる支障をきたすことがあった。また、ホールＩＣ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃへの電源供給の異常をきたした場合には、ホールＩＣ電源部１２９が致命的破壊にいたることがあった。

このホールＩＣの異常によりブラシレスＤＣモータ１２０やホールＩＣ電源部１２９に発生する上記した致命的破壊などの支障を回避するために、電流や電圧によりホールＩＣの異常を検出し電源供給を遮断し保護を行っていたが、別途異常検出器や異常処理器などを設ける必要があるため高価格化を招いていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、磁極検出器の異常を簡潔容易に検出し異常保護を容易に行うことができるブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置を提供することを目的とする。

本発明のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置は、ブラシレスＤＣモータのロータの周囲に複数配置された磁極検出器よりの磁極信号により前記ブラシレスＤＣモータの制御を行う制御ブロックを備え、前記制御ブロックは、複数の前記磁極信号の高低レベルのパターンにより前記磁極検出器の異常を検出し異常保護を行うこととした。

また、前記制御ブロックは、前記磁極検出器への電源供給の異常、前記磁極検出器の出力の異常を検出することとした。

また、前記制御ブロックは、前記異常を検出したときには、前記磁極検出器への電源供給を停止し予め設定した一定時間を経過したとき前記電源供給を開始することとした。

また、前記制御ブロックは、前記磁極検出器の異常を検出し所定時間を経過しても前記電源供給が正常に戻らなかったとき、前記異常の警報を行うこととした。

さらに、前記制御ブロックは、前記ブラシレスＤＣモータの回転中のときと回転停止中のときにそれぞれ前記異常の検出を行い、前記ブラシレスＤＣモータの回転中のときと回転停止中のときとに応じて前記異常保護を行うこととした。

本発明のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置は、ブラシレスＤＣモータのロータの周囲に複数配置された磁極検出器よりの磁極信号により前記ブラシレスＤＣモータの制御を行う制御ブロックを備え、前記制御ブロックは、複数の前記磁極信号の高低レベルのパターンにより前記磁極検出器の異常を検出し異常保護を行うこととしたため、磁極検出器の異常を簡潔容易に検出し異常保護を容易に行うことができる。

また、前記制御ブロックは、前記磁極検出器への電源供給の異常、前記磁極検出器の出力の異常を検出することとしたため、異常を的確に検出することができる。

また、前記制御ブロックは、前記異常を検出したときには、前記磁極検出器への電源供給を停止し予め設定した一定時間を経過したとき前記電源供給を開始することとしたため、一時的な異常に対し異常保護を的確に行うことができる。

また、前記制御ブロックは、前記磁極検出器の異常を検出し所定時間を経過しても前記電源供給が正常に戻らなかったとき、前記異常の警報を行うこととしたため、継続的な異常に対し的確に対応を行うことができる。

さらに、前記制御ブロックは、前記ブラシレスＤＣモータの回転中のときと回転停止中のときにそれぞれ前記異常の検出を行い、前記ブラシレスＤＣモータの回転中のときと回転停止中のときとに応じて前記異常保護を行うこととしたため、異常保護を的確に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置につき図を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置のブロック図を示す。

図１に示すように、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置は、ブラシレスＤＣモータ２０の制御を行うとともに、異常処理を行うマイコンやＣＰＵなどの制御ブロック１０が設けられ、制御ブロック１０とブラシレスＤＣモータ２０との間に、ＤＣモータ電源部１９と接続する相切換駆動部１８が設けられ、さらに、ブラシレスＤＣモータ２０にはホールＩＣ電源部２９が設けられている。

ブラシレスＤＣモータ２０は、Ｕ相巻線２３ａ、Ｖ相巻線２３ｂ、Ｗ相巻線２３ｃとの相間の電気的位相差が１２０°の互いに接続するステータの相巻線２３と、Ｎ極とＳ極が着磁されたロータ２２と、ロータ２２の周囲に配置され、ロータ２２の磁極を検出し磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを出力する磁極検出器としてのホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃとで構成されるホールＩＣ２１とが設けられている。

制御ブロック１０は、ホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃよりの磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力しロータ２２の磁極位置を検出する磁極位置検出部１５と、磁極位置検出部１５が検出した磁極位置信号Ｐにより相切換制御部１７をシーケンス制御する制御部１３と、制御部１３のシーケンス制御により、相巻線２３の相切換をする相切換信号Ｋを出力し相切換えの制御をする相切換制御部１７と、ブラシレスＤＣモータ２０の運転開始、運転停止、回転速度設定などの処理を行う入力処理部１１とによりブラシレスＤＣモータ２０の制御を行う。

また、制御ブロック１０は、磁極位置検出部１５よりの磁極位置信号Ｐから検出するパターンによりホールＩＣ２１の異常を検出する異常検出部１６と、相切換制御部１７をシーケンス制御するとともに、異常検出部１６の異常検出により異常保護信号Ｇを出力する制御部１３と、制御部１３よりの異常保護信号Ｇにより、ホールＩＣ電源部２９の保護を行うホールＩＣ電源保護部１４とによりホールＩＣ電源部２９とブラシレスＤＣモータ２０の異常保護を行う。

相切換駆動部１８は、相切換制御部１７よりの相切換信号Ｋにより、ＤＣモータ電源部１９よりの電源電圧を切換え、Ｕ相巻線２３ａ、Ｖ相巻線２３ｂ、Ｗ相巻線２３ｃに与える駆動電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを出力し、ブラシレスＤＣモータ２０を駆動制御する。

図２は、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの異常処理機能付制御装置がホールＩＣの異常処理を行うときのフローチャートを示す。

図１と図２とにより、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置が行うホールＩＣ２１の異常処理につき説明する。

制御ブロック１０は、ホールＩＣ２１の異常処理を開始し（ステップ３１）、ブラシレスＤＣモータ２０が回転中なのか回転停止中なのかの運転状態を確認する（ステップ３１）。異常検出部１６は、磁極位置検出部１５より磁極位置信号Ｐの検出値を読込み（ステップ３３）、ブラシレスＤＣモータ２０が回転中のときには（ステップ３４）、磁極位置信号Ｐの検出値の高低レベルのパターンによりホールＩＣ２１の回転状態での異常判断を行い（ステップ３５）、回転状態に異常なしと判断したときには（ステップ３５の異常なし）、そのまま回転を継続し（ステップ３８）、引続きブラシレスＤＣモータ２０の運転状態を確認するステップ（ステップ３２）以降を繰り返す。回転状態に異常ありと判断したときには（ステップ３５の異常あり）、制御部１３は、電源供給を停止の異常保護信号ＧをホールＩＣ電源保護部１４に出力し、ホールＩＣ電源保護部１４によりホールＩＣ電源部２９の電源供給を停止する異常処理を行い（ステップ３６）、電源供給の停止が予め設定した一定時間が経過したとき（ステップ３７）、電源供給を開始の異常保護信号ＧをホールＩＣ電源保護部１４に出力し、ホールＩＣ電源保護部１４によりホールＩＣ電源部２９の電源供給を開始し、ホールＩＣ２１の異常処理は終了し、引続きブラシレスＤＣモータ２０の運転状態を確認するステップ（ステップ３２）以降を繰り返す。この異常処理によりホールＩＣ電源部１９とブラシレスＤＣモータ２０の異常保護が行われる。

また、ブラシレスＤＣモータ２０が回転停止中のときには（ステップ３８）、磁極位置信号Ｐの検出値の高低レベルのパターンにより回転停止状態での異常判断を行い（ステップ３９）、回転停止状態に異常なしと判断したときには（ステップ３９の異常なし）、そのまま回転停止を継続し（ステップ４２）、引続きブラシレスＤＣモータ２０の運転状態を確認するステップ（ステップ３２）以降を繰り返す。運転停止状態に異常ありと判断したときには（ステップ３９の異常あり）、制御部１３は、電源供給を停止の異常保護信号ＧをホールＩＣ電源保護部１４に出力し、ホールＩＣ電源保護部１４によりホールＩＣ電源部２９の電源供給を停止する異常処理を行い（ステップ４０）、電源供給の停止が予め設定した一定時間が経過したとき（ステップ４１）、電源供給を開始の異常保護信号ＧをホールＩＣ電源保護部１４に出力し、ホールＩＣ電源保護部１４によりホールＩＣ電源部２９の電源供給を開始し、ホールＩＣ２１の異常処理は終了し、引続きブラシレスＤＣモータ２０の運転状態を確認するステップ（ステップ３２）以降を繰り返す。

なお、図２のフローチャートでは、ホールＩＣ電源部２９の電源供給を停止してから予め設定した一定時間を経過したとき電源供給を開始することとしたが、電源供給を停止してから予め設定した一定時間を経過し、電源供給が正常に戻らなかったときに電源供給を開始するようにすることもできる。

図３は、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置が異常判断するときの磁極位置信号とパターンの図を示し、図３（ａ）は、磁極位置信号の波形図を示し、図３（ｂ）は、磁極位置信号より検出したパターンを示す。

図３（ａ）に示すように、磁極位置信号Ｐは、図１示す磁極位置検出部１５に入力する磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃより変換され磁極位置を検出できるもので、磁極位置信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃから構成されている。図３（ｂ）では、パターンＮｏ．１〜Ｎｏ．５は、図３（ａ）に示す磁極位置信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの高レベルＨと低レベルＬのパターンを示し、パターンＮｏ．１〜３は回転中のパターンとその状況を示し、パターンＮｏ．４〜５は回転停止中のパターンとその状況を示す。

回転中のパターンＮｏ．１〜Ｎｏ．３は、パターンＮｏ．１がホールＩＣ２１への電源供給の短絡異常を示し、パターンＮｏ．２がホールＩＣ２１への電源供給の開放異常を示し、パターンＮｏ．３がホールＩＣ２１の出力の短絡異常を示し、磁極位置信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃのレベルがすべて高レベルＨまたは低レベルＬを示し、正常の状態の電源供給としてあり得ないパターンであり、異常状態と判断することができる。

また、回転停止中のパターンＮｏ．５は、レベルがすべて低レベルＬを示し回転停止中のパターンを示すため、異常状態とは判断できない。従って、回転停止中には、すべて高レベルＨのパターンＮｏ．４により異常状態と判断することができる。

なお、図３では、磁極位置信号Ｐから検出するパターンによりホールＩＣ２１の異常を検出することとしたが、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの高低レベルのパターンより異常を検出することもできる。

以上述べたように、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置は、ブラシレスＤＣモータ２０の制御を行うとともに、ブラシレスＤＣモータ２０を制御するためのマイコンやＣＰＵなどの制御ブロック１０を利用して、磁極位置信号Ｐよりの検出パターンによりホールＩＣ２１に異常があることを検出し、ホールＩＣ２１への電源供給を一時止め、その後一定時間経過したとき再び電源供給を開始するものである。

従って、ブラシレスＤＣモータ２０の回転中と停止中にホールＩＣの異常を予め搭載されているＣＰＵの制御ブロック１０を利用して簡潔容易に検出でき、それに応じた異常処理を別途異常検出器や異常処理器などを設けることなく低価格で行うことができる。また、制御ブロック１０で検出した異常状態により致命的な破壊にいたる支障を容易に回避することができる。

本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置のブロック図を示す。本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置がホールＩＣの異常処理を行うときのフローチャートを示す。本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置が異常判断するときの磁極位置信号とパターンの図を示し、図３（ａ）は、磁極位置信号の波形図を示し、図３（ｂ）は、磁極位置信号より検出したパターンを示す。従来のブラシレスＤＣモータの制御装置のブロック図を示す。

符号の説明

１０制御ブロック
１１入力処理部
１２タイマー
１３制御部
１４ホールＩＣ電源保護部
１５磁極位置検出部
１６異常検出部
１７相切換制御部
１８相切換駆動部
１９ＤＣモータ電源部
２０ブラシレスＤＣモータ
２１ホールＩＣ
２２ロータ
２３相巻線
２９ホールＩＣ電源部

Claims

ブラシレスＤＣモータのロータの周囲に複数配置された磁極検出器よりの磁極信号により前記ブラシレスＤＣモータの制御を行う制御ブロックを備え、前記制御ブロックは、複数の前記磁極信号の高低レベルのパターンにより前記磁極検出器の異常を検出し異常保護を行うことを特徴とするブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置。
前記制御ブロックは、前記磁極検出器への電源供給の異常、前記磁極検出器の出力の異常を検出することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置。
前記制御ブロックは、前記異常を検出したときには、前記磁極検出器への電源供給を停止し予め設定した一定時間を経過したとき前記電源供給を開始することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置。
前記制御ブロックは、前記磁極検出器の異常を検出し所定時間を経過しても前記電源供給が正常に戻らなかったとき、前記異常の警報を行うことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置。
前記制御ブロックは、前記ブラシレスＤＣモータの回転中のときと回転停止中のときにそれぞれ前記異常の検出を行い、前記ブラシレスＤＣモータの回転中のときと回転停止中のときとに応じて前記異常保護を行うことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの異常保護機能付制御装置。