JP2005245075A

JP2005245075A - ブラシレスｄｃモータのロック状態検出装置

Info

Publication number: JP2005245075A
Application number: JP2004048907A
Authority: JP
Inventors: Tetsuomi Uchiyama; 哲臣内山
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】ブラシレスＤＣモータのロック状態を簡潔容易に検出することができるブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置を提供すること。
【解決手段】本発明のブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置は、ブラシレスＤＣモータ２０のロータ２２の周囲に配置された磁極検出器２１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、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃが予め設定する時間Ｔｓに亘り変化しないときをブラシレスＤＣモータ２０のロック状態として検出することとした。
【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、ブラシレスＤＣモータのロック状態を検出するブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置に関する。

図５は、従来のロック状態を検出するブラシレスＤＣモータの制御装置のブロック図を示す。

図５に示すように、従来のロック状態を検出するブラシレスＤＣモータの制御装置には、ブラシレスＤＣモータ１２０に設置された磁極検出器であるホール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の制御を行い、さらに、ＤＣモータ電源部１１９と相切換駆動部１１８との間に電流検出部１１７を設けブラシレスＤＣモータ１２０のロック状態を検出するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平２０００−１９７３８５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の制御を行い、さらに、電流検出部１１７によりブラシレスＤＣモータ１２０のロック状態を検出し、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ことの防止などを行っているが、コイルや電気回路で構成する電流検出部１１７を別途設ける必要があり高価格化を招いていた。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、ブラシレスＤＣモータのロック状態を簡潔容易に検出することができるブラシレスＤＣモータのロック状態検出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モータのロック状態検出装置は、ブラシレスＤＣモータのロータの周囲に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、前記磁極信号が予め設定する時間に亘り変化しないときを前記ブラシレスＤＣモータのロック状態として検出することとした。

また、前記予め設定する時間は、前記磁極信号に於いて同一磁極の継続検出時間を超える時間とすることとした。

また、前記予め設定する時間は、前記ブラシレスＤＣモータ２０を定格回転するとき、前記磁極信号に於いて最大となる同一磁極の継続検出時間を超える時間とすることとした。

また、前記予め設定する時間は、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度制御により前記同一磁極の継続検出時間が変動するとき、前記変動する同一磁極の継続検出時間に応じた時間とすることとした。

さらに、前記磁極信号は、複数の前記磁極検出器よりの磁極信号を合成する信号とすることとした。

本発明のブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置は、ブラシレスＤＣモータのロータの周囲に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、前記磁極信号が予め設定する時間に亘り変化しないときを前記ブラシレスＤＣモータのロック状態として検出することとしたため、電流検出部を別途設ける必要がなく、ブラシレスＤＣモータのロック状態を簡潔容易に検出することができる。

また、前記予め設定する時間は、前記磁極信号に於いて同一磁極の継続検出時間を超える時間とすることとしたため、ロック状態をより的確に検出することができる。

また、前記予め設定する時間は、前記ブラシレスＤＣモータ２０を定格回転するとき、前記磁極信号に於いて最大となる同一磁極の継続検出時間を超える時間とすることとしたため、定格回転を行っているときのロック状態を的確に検出することができる。

また、前記予め設定する時間は、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度制御により前記同一磁極の継続検出時間が変動するとき、前記変動する同一磁極の継続検出時間に応じた時間とすることとしたため、ブラシレスＤＣモータを回転速度制御しているときや、ブラシレスＤＣモータを立上げのときもロック状態を的確に検出することができる。

さらに、前記磁極信号は、複数の前記磁極検出器よりの磁極信号を合成する信号とすることとしたため、ロック状態をより的確に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータのロック状態検出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モータのロック状態検出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モータのロック状態検出装置は、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モータのロック状態を検出するマイコンや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。

さらに、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とタイマー１２に設定する時間Ｔｓ（図２参照）とからロック状態を検出するロック状態検出部１４が設けられ、ロック状態検出部１４によりブラシレスＤＣモータ２０の破壊防止などを行うことができる。ロック状態検出部１４が検出するロック状態には、ブラシレスＤＣモータ２０のモータ駆動軸（図示せず）が停止する場合や、モータ駆動軸に過負荷が掛かりモータ駆動軸の回転が低下する場合がある。

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モータの制御装置で使用する磁極信号の波形図を示す。

本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータでは、図１に示すように、Ｎ極とＳ極とが互いに向き合うロータ２２の周囲に３個のホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃが配置されているため、ホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃよりの磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃは、図２に示すように、順次電気角で１２０°の位相差があり、電気角で１８０°ごとのパルス幅となっている。

図３は、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置がブラシレスＤＣモータのロック状態の検出を行うときのフローチャートを示す。

図１と、図２と、図３とにより、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置が行うロック状態の検出につき説明する。

制御ブロック１０は、ブラシレスＤＣモータの起動を開始し（ステップ３１）、ブラシレスＤＣモータ２０を駆動したとき（ステップ３２）、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃのパルス幅、即ち、ロータ２２の周囲に配置された磁極検出器のホールＩＣ２１ａ、２１ｂ、２１ｃが同じ磁極を継続して検出する同一磁極の継続検出時間Ｔを検出し（ステップ３３）、同一磁極の継続検出時間Ｔとタイマー１２に予め設定する時間Ｔｓとを比較し（ステップ３４）、同一磁極の継続検出時間Ｔが予め設定する時間Ｔｓを上回ったとき（ステップ３５のＹｅｓ）、ロック状態検出部１４はブラシレスＤＣモータ２０がロック状態になったと判断しロック状態を検出する（ステップ３６）。同一磁極の継続検出時間Ｔが予め設定する時間Ｔｓを上回らないとき（ステップ３５のＮｏ）、ロック状態検出部１４はブラシレスＤＣモータ２０がロック状態ではないと判断し、ステップ３２以降の動作を継続する。

なお、図３のフローチャートでは、制御ブロック１０は、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃのパルス幅である同一磁極の継続検出時間Ｔと、予め設定する時間Ｔｓとを比較し、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃが予め設定する時間Ｔｓに亘り変化をしないときロック状態と判断しロック状態を検出することとしたが、予め設定する時間Ｔｓは、ブラシレスＤＣモータ２０が定格回転を行うとき最大となる磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃのパルス幅を超える時間とすることもでき、定格回転を行っているときのロック状態を的確に検出することができる。

また、予め設定する時間Ｔｓは、ブラシレスＤＣモータ２０の回転速度制御により磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃのパルス幅が変動したとき、そのパルス幅に応じた時間とすることもでき、回転速度制御を行っているときのロック状態をより的確に検出することができ、さらに、ブラシレスＤＣモータ２０を起動する立上げのときも、ロック状態を的確に検出することができる。

また、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃのパルス幅である同一磁極の継続検出時間Ｔは、連続するパルス幅を複数加算したものとし、予め設定する時間Ｔｓと比較しロック状態を検出することもできる。

図４は、本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置において磁極信号を合成する合成回路と、合成磁極信号の波形図を示し、図４（ａ）は、合成回路の回路図を示し、図４（ｂ）は、合成磁極信号の波形図を示す。

図４（ａ）に示すように、合成回路４０は、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを入力し、エクスクルーシブＯＲ回路４１、４２により入力した磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを合成し、図４（ｂ）に示すように、電気角で６０°ごとのパルスを形成する合成磁極信号Ｓを出力する。この合成回路４０は、ブラシレスＤＣモータ２０と制御ブロック１０との間に設け、合成磁極信号Ｓによりロック状態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モータのロック状態検出装置は、磁極信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃが予め設定する時間Ｔｓに亘り変化をしないときロック状態と判断しロック状態を検出するものであり、コイルや電気回路で構成する電流検出部を別途設ける必要がなく、ブラシレスＤＣモータのロック状態を簡潔容易に検出することができる。

本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータのロック状態検出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モータの制御装置で使用する磁極信号の波形図を示す。本発明の実施の形態のブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置がホールＩＣのロック状態の検出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モータのロック状態検出装置において磁極信号を合成する合成回路と、合成磁極信号の波形図を示し、図４（ａ）は、合成回路の回路図を示し、図４（ｂ）は、合成磁極信号の波形図を示す。従来のロック状態を検出するブラシレス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ロック状態検出部
１５磁極位置検出部
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
４０合成回路

Claims

ブラシレスＤＣモータのロータの周囲に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、前記磁極信号が予め設定する時間に亘り変化しないときを前記ブラシレスＤＣモータのロック状態として検出することを特徴とするブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置。
前記予め設定する時間は、前記磁極信号に於いて同一磁極の継続検出時間を超える時間とすることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置。
前記予め設定する時間は、前記ブラシレスＤＣモータ２０を定格回転するとき、前記磁極信号に於いて最大となる同一磁極の継続検出時間を超える時間とすることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置。
前記予め設定する時間は、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度制御により前記同一磁極の継続検出時間が変動するとき、前記変動する同一磁極の継続検出時間に応じた時間とすることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置。
前記磁極信号は、複数の前記磁極検出器よりの磁極信号を合成する信号とすることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータのロック状態検出装置。