JP2005198403A

JP2005198403A - ブラシレスｄｃモータの短絡保護機能付制御装置

Info

Publication number: JP2005198403A
Application number: JP2004001563A
Authority: JP
Inventors: Tetsuomi Uchiyama; 哲臣内山
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】ホールＩＣ電源部の高価格化や大型化を招くことなく短絡保護を簡潔容易に行い、さらに、磁極検出器への電源供給に短絡があることを容易に検出するブラシレスＤＣモータの短絡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モータの短絡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磁極検出器２１ａ、２１ｂ、２１ｃよりの磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、ＳｃによりブラシレスＤＣモータ２０の制御を行う制御ブロック１０を備え、制御ブロック１０は、磁極検出器２１ａ、２１ｂ、２１ｃへの電源供給に短絡があることを検出したとき電源供給を停止し、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。
【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、ホールＩＣ電源部の高価格化や大型化を招くことなく短絡保護を簡潔容易に行い、さらに、磁極検出器への電源供給に短絡があることを容易に検出するブラシレスＤＣモータの短絡保護機能付制御装置に関する。

従来のブラシレスＤＣモータの制御装置には、ブラシレスＤＣモータの制御を行うときに回路などの短絡保護を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。

図４は、この種の従来のブラシレス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、この従来のブラシレス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とを設け、ブラシレスＤＣモータ１２０の制御を行っている。

ブラシレスＤＣモータ１２０には、ホールＩＣ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃを動作させるためにホールＩＣ電源部１２９が設けられているが、その電源出力がホールＩＣ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃなどの異常や、その他の外部要因により短絡した場合に、短絡電流が連続的に流れホールＩＣ電源部１２９が致命的破壊にいたることを回避するため、短絡検出部１２４により短絡保護を行う短絡保護部１２５が設けられている。

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、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の制御が行われるとともに、ホールＩＣ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃへの電源出力が短絡した場合に、短絡電流が連続的に流れてホールＩＣ電源部１２９が致命的破壊にいたることを回避するために短絡保護部１２５が設けられ短絡保護が行われており、この短絡保護は、短絡したとき予め設定された電流値以上に電流が流れない様にするものである。

この短絡保護は、短絡し続けた場合にも予め設定された電流が流れ続け、ホールＩＣ電源部１２９はそれに応じた電力で発熱することとなる。通常この予め設定された電流値はホールＩＣ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃを動作させる電流に比べて大きくとるため、発熱の度合いは意外なほど大となる。発熱量が大となるとホールＩＣ電源部１２９の最大許容損失値を満足しなくなり、ブラシレスＤＣモータの制御装置を装着した製品の使用温度範囲などが制約され、スペックダウンとなることがある。この様なスペックダウンを回避するためには、ホールＩＣ電源部１２９の許容損失値を大きくしたり、放熱板などを新たに追加したりしなければならず、ホールＩＣ電源部１２９の高価格化や大型化を招くこととなる。

さらに、短絡検出部１２４や短絡保護部１２５などの回路を別途設けてい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、ホールＩＣ電源部の高価格化や大型化を招くことなく短絡保護を簡潔容易に行い、さらに、磁極検出器への電源供給に短絡があることを容易に検出するブラシレスＤＣモータの短絡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モータの短絡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、前記磁極検出器への電源供給に短絡があることを検出したとき前記電源供給を停止し、前記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、複数の前記磁極信号の高低レベルのパターンにより、前記磁極検出器への電源供給に短絡があることを検出することとした。

また、前記制御ブロックは、前記電源供給を開始しても前記電源供給が正常に戻らないとき、前記電源供給が正常に戻らないかぎり前記予め設定した一定時間ごとに前記電源供給の停止を繰り返し、前記電源供給の停止を前記所定回繰り返しても前記電源供給が正常に戻らないとき、前記短絡の異常警報を行うこととした。

また、前記制御ブロックは、前記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、前記電源供給が正常に戻ったとき前記電源供給を開始することとした。

さらに、前記制御ブロックは、前記電源供給を停止してから前記予め設定した一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、前記電源供給が正常に戻らないかぎり前記予め設定した一定時間経過ごとに前記電源供給の短絡検出を繰り返し、前記所定回繰り返しを行っても前記電源供給が正常に戻らなかったとき前記短絡の異常警報を行うこととした。

本発明のブラシレスＤＣモータの短絡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、前記磁極検出器への電源供給に短絡があることを検出したとき前記電源供給を停止し、前記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前記電源供給を開始することとしたため、ホールＩＣ電源部の高価格化や大型化を招くことなく短絡保護を簡潔容易に行うことができる。

また、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、前記磁極検出器への電源供給に短絡があることを検出することとしたため、磁極検出器への電源供給に短絡があることを容易に検出することができる。

また、前記制御ブロックは、前記電源供給を開始しても前記電源供給が正常に戻らないとき、前記電源供給が正常に戻らないかぎり前記予め設定した一定時間ごとに前記電源供給の停止を繰り返し、前記電源供給の停止を所定回繰り返しても前記電源供給が正常に戻らないとき、前記短絡の異常警報を行うこととしたため、磁極検出器への電源供給に継続して短絡があったとしても的確な処置を行うことができる。

また、前記制御ブロックは、前記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、前記電源供給が正常に戻ったとき前記電源供給を開始することとしたため、磁極検出器への一時的な電源供給の短絡に的確に対応することができる。

さらに、前記制御ブロックは、前記電源供給を停止してから前記予め設定した一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、前記電源供給が正常に戻らないかぎり前記予め設定した一定時間経過ごとに前記電源供給の短絡検出を繰り返し、前記所定回繰り返しを行っても前記電源供給が正常に戻らなかったとき前記短絡の異常警報を行うこととしたため、磁極検出器への電源供給に継続して短絡があったとしても的確の処置を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの短絡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モータの短絡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モータの短絡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、ホールＩＣ電源部の短絡保護を行うマイコンや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とが設けられ、ホールＩＣ電源部２９よりホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃに電源供給行われている。

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の駆動開始、駆動停止、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ＩＣ電源部２９の電源供給に短絡があることを検出する短絡検出部１６と、相切換制御部１７をシーケンス制御するとともに、短絡検出部１６の短絡検出によりホールＩＣ電源制御信号Ｇを出力する制御部１３と、制御部１３よりのホールＩＣ電源制御信号Ｇにより、ホールＩＣ電源部２９の電源制御を行うホールＩＣ電源制御部１４とによりホールＩＣ電源部２９の短絡保護を行う。

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モータの短絡保護機能付制御装置がホールＩＣ電源部の短絡保護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モータの短絡保護機能付制御装置が行うホールＩＣ電源部２９の短絡保護につき説明する。

制御ブロック１０の短絡検出部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３１）、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ＩＣ電源部２９よりホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃへの電源供給に短絡があるかどうかの短絡判断を行い（ステップ３２）、短絡なしと判断したとき（ステップ３２の短絡なし）には、（ステップ３１、３２）の短絡判断を繰り返す。（ステップ３２）で短絡ありと判断したとき（ステップ３２の短絡あり）には、制御部１３は、電源供給を停止するホールＩＣ電源制御信号ＧをホールＩＣ電源制御部１４に出力してホールＩＣ電源制御部１４によりホールＩＣ電源部２９の遮断処理を行い、電源供給を停止し（ステップ３３）、タイマー１２の始動を開始する（ステップ３４）。予め設定した一定時間が経過したとき（ステップ３５のＹｅｓ）、電源供給を開始するホールＩＣ電源制御信号ＧをホールＩＣ電源制御部１４に出力してホールＩＣ電源制御部１４によりホールＩＣ電源部２９の電源供給を開始する（ステップ３６）。その後は、ホールＩＣ電源部２９の電源供給に短絡があるかどうかの短絡判断（ステップ３１、３２）を繰り返すが、電源供給を開始しても電源供給が正常に戻らなかったとき、予め設定した一定時間ごとに電源供給の停止を繰り返し、電源供給の停止を繰り返しても電源供給が正常に戻らなかったとき短絡異常を警報するようにすることもできる。

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。

さらに、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ても電源供給が正常に戻らなかったとき、予め設定した一定時間ごとに電源供給に短絡があるかどうかの短絡判断を繰り返し、予め設定した一定時間ごとに短絡判断を所定回繰り返しても電源供給が正常に戻らなかったとき短絡異常を警報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モータの短絡保護機能付制御装置が短絡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に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）に示す検出パターンＮｏ．１〜Ｎｏ．６は、図３（ａ）に示す６０°の電気角ごとの磁極位置信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの高レベルＨと低レベルＬのパターンを示し、検出パターンＮｏ．７、８は磁極信号磁極位置信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの異常状態のパターンを示す。

パターンＮｏ．１〜６の場合は、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃが正常の状態であり、ホールＩＣ電源部２９からホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃへの電源供給が正常状態と判断できる。パターンＮｏ．７は、磁極位置信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃのレベルがすべて高レベルＨ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、電源供給の短絡状態を示す異常状態と判断でき、Ｎｏ．８は、磁極位置信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃのレベルがすべて低レベル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、電源供給の短絡状態を示す以外の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ＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃへの電源供給の短絡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電源供給の短絡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モータの短絡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ＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃへの電源供給に短絡があることを検出し、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、ホールＩＣ電源部の発熱が抑えられるため製品としての使用温度範囲が大きくとれホールＩＣ電源部を小型で低価格にして短絡保護を簡潔容易に行うことができ、さらに、制御ブロック１０を利用して短絡保護を行うため短絡検出部や短絡保護部の回路を別途設けることなく、短絡保護を簡潔容易に行うことができる。

本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータの短絡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モータの短絡保護機能付制御装置がホールＩＣ電源部の短絡保護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モータの短絡保護機能付制御装置が短絡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電源制御部
１５磁極位置検出部
１６短絡検出部
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
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ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、前記磁極検出器への電源供給に短絡があることを検出したとき前記電源供給を停止し、前記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前記電源供給を開始することを特徴とするブラシレスＤＣモータの短絡保護機能付制御装置。
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、前記磁極検出器への電源供給に短絡があること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モータの短絡保護機能付制御装置。
前記制御ブロックは、前記電源供給を開始しても前記電源供給が正常に戻らないとき、前記電源供給が正常に戻らないかぎり前記予め設定した一定時間ごとに前記電源供給の停止を繰り返し、前記電源供給の停止を所定回繰り返しても前記電源供給が正常に戻らないとき、前記短絡の異常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モータの短絡保護機能付制御装置。
前記制御ブロックは、前記電源供給を停止してから前記予め設定した一定時間を経過し、前記電源供給が正常に戻っ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モータの短絡保護機能付制御装置。
前記制御ブロックは、前記電源供給を停止してから前記予め設定した一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、前記電源供給が正常に戻らないかぎり前記予め設定した一定時間経過ごとに前記電源供給の短絡検出を繰り返し、前記所定回繰り返しを行っても前記電源供給が正常に戻らなかったとき前記短絡の異常警報を行うことを特徴とする請求項４に記載のブラシレスＤＣモータの短絡保護機能付制御装置。