JP2009055649A - ブラシレスｄｃモータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲温度が上昇してもホール素子からのホール電圧を低下させないようにして、ブラシレスＤＣモータの回転速度を正確に検出できるブラシレスＤＣモータの駆動装置を提供する。
【解決手段】ブラシレスＤＣモータ１０の回転子の回転位置を検出するホール素子１００と、ホール素子１００の周囲温度を検出するサーミスタ２８と、このサーミスタ２８の抵抗値が温度と共に低下すると、それに伴ってホール素子１００のホール電圧の増幅率を増加させる演算増幅器２６とを有する。
【選択図】 図１

Description

従来より、ブラシレスＤＣモータは、インバータ回路を用いてＰＷＭ制御を行なっている。このＰＷＭ制御を行う際に、ブラシレスＤＣモータの回転子の位置を検出するためにホール素子が用いられている。

図４に示すように、ホール素子１００は、電圧Ｖ０を印加して一定電流Ｉ０を通電させる。この状態でホール素子１００の表面を貫く磁束が通ると、その磁束密度Ｂの大きさに応じて出力端子Ａ，Ｂの間にホール電圧Ｖ２を得る。この場合、ホール電圧Ｖ２の大きさは、ホール素子１００を構成する材質に応じたホール係数に応じて決定される。

上記のようなホール素子１００を、ブラシレスＤＣモータの永久磁石を有する回転子の近傍に配し、永久磁石の磁界が鎖交すると、その磁束密度Ｂが変化することによりホール素子１００の検出出力が変化し、回転子の回転位置を検出することができる。

しかしながら、ホール素子１００、特にインジュウム・アンチモン系のホール素子１００は、周囲温度の変動に伴う検出出力の変動が大きい。例えば、周囲温度が上昇すると、ホール素子１００の温度が上昇するため検出特性が変動してしまい、正確なホール電圧Ｖ２が得られなくなる。

この場合、ホール素子１００を一定電流で駆動すると、周囲温度の変動に対してホール素子１００のホール電圧Ｖ２は低下していく傾向にある。つまり、温度が上昇するほどに検出感度が低下してしまうという問題点がある。

そのため、従来よりこの検出感度の低下を補うために、ホール素子１００に並列にダイオードの直列回路を接続し、ホール素子１００への電流を分流させる。そして、ホール素子１００は周囲温度の上昇に伴ってホール係数が低下するが、入力抵抗の低下に伴ってダイオードへの分流成分が流れるようになり、結果としてホール電圧の低下を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２０５５７７号公報

しかしながら、上記のような従来技術であると、分流された電流を増大しても、このホール素子のホール電圧が温度と共に低下しているため、分流成分の電流を付加してもその精度が落ちるという問題点がある。すなわち、ホール素子のホール電圧自身は低下した状態であるため、その精度が落ちていることには変わりはない。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、周囲温度が上昇してもホール素子からのホール電圧を低下させないようにして、ブラシレスＤＣモータの回転速度を正確に検出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。

本発明は、ブラシレスＤＣモータの回転子の回転位置を検出するホール素子と、前記ホール素子の周囲温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部の検出温度が上昇する程に、前記ホール素子のホール電圧の増幅率を増加させる増幅部と、を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置である。

また、本発明は、ブラシレスＤＣモータの回転子の回転位置を検出するホール素子と、前記ホール素子の周囲温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部の検出温度が上昇する程に、前記ホール素子への印加電圧を上昇させる印加電圧部と、を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置である。

本発明によれば、ホール素子からの出力自身を周囲温度の上昇と共に増幅しているため、正確に回転子の位置を検出することができる。

以下、本発明の一実施形態のブラシレスＤＣモータ（以下、モータという）１０の駆動装置１２について図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
モータ１０の第１の実施形態の駆動装置１２について図１及び図２基づいて説明する。

（１）モータ１０の駆動装置１２の構成
駆動装置１２の構成について、図１に基づいて説明する。

この駆動装置１２は、インバータ回路１４、直流電源１６、制御回路１８、速度検出回路２０、３個のホール素子１００を有している。

モータ１０は、三相であり、インバータ回路１４から、モータ１０の三相の固定子巻線にそれぞれ駆動電流が出力される。

インバータ回路１４は、直流電源１６からモータ電圧が供給されると共に、２個のスイッチング素子を直列に接続し、この直列に接続されたスイッチング素子を並列に接続した構成となっている。これら６個のスイッチング素子に対しＰＷＭ信号が制御回路１８から出力される。

制御回路１８は、外部から入力する速度指令信号Ｓに基づいて、パルス幅を調整したＰＷＭ信号をそれぞれ出力する。また、３個のホール素子１００によって検出された回転位置に基づいて、現在の回転信号を検出し、この回転速度と、速度指令信号Ｓに基づいて上記したＰＷＭ制御を行なっている。

速度検出回路２０は、３個のホール素子１００からのホール電圧について、温度調整を行ないそれに基づいて回転速度を検出している。この速度検出回路２０については後から説明する。

（２）速度検出回路２０
速度検出回路２０について、図２に基づいて説明する。

速度検出回路２０は、図２に示すように温度調整部２２と速度検出部２４とより構成される。

温度調整部２２は、ホール素子１００にそれぞれ設けられた回路であり、図２はその中の１つの回路について図示している。ホール素子１００は、従来技術で説明したように、周囲温度が上昇するほどホール電圧が減少する。まず、このホール素子１００について印加電圧Ｖ０を、抵抗Ｒ１を介して印加する。また、ホール素子１００は、抵抗Ｒ４を介して接地されている。

そして、ホール素子１００のマイナス側の出力とプラス側の出力をそれぞれ抵抗Ｒ２、Ｒ３を介して演算増幅器２６に入力させる。この演算増幅器２６のマイナス入力端子と出力端子との間にはサーミスタ２８が接続されている。このサーミスタ２８は、負温度特性を有し温度が上昇するほど抵抗値が低下する。そして、このサーミスタ２８と演算増幅器２６とにより負帰還回路を構成している。なお、このサーミスタ２８は、ホール素子１００の温度が検出できる位置に配しておく。

演算増幅器２６の出力は、基準電圧Ｖ３とを比較した比較器３０を介して速度検出部２４に出力される。

速度検出部２４は、３個のホール素子１００からのホール電圧を比較して、回転子の現在の位置を検出して、回転速度を推定する。

この温度調整部２２の動作について説明する。

上記のようにＶ０の印加電圧がホール素子１００に印加されており、回転子の位置に基づいてホール電圧が出力される。この時、ホール電圧は抵抗Ｒ２，Ｒ３を通してそれぞれ演算増幅器２６に入力される。演算増幅器２６は、負帰還回路を有し、サーミスタ２８の抵抗値に応じて増幅されコンパレータ３０に入力される。

周囲温度が低い場合にはサーミスタ２８の抵抗値が高いため増幅率が小さく、ほぼホール電圧Ｖ２のまま出力される。しかしながら、周囲温度が上昇すると、従来技術で説明したように、ホール素子１００のホール電圧Ｖ２は低下する。ところが、周囲温度が上昇するとサーミスタ２８の抵抗値が低下するので増幅率が増大し、ホール電圧Ｖ２が増幅される。したがって、周囲温度の変化に係わらずコンパレータ３０に入力するホール電圧Ｖ２はほぼ一定となる。

速度検出部２４では、３個のホール素子１００からのホール電圧に基づいて現在の回転子の位置を検出し、それに基づいて回転速度として制御回路１８に出力する。

このように、周囲温度の上昇に伴ってホール素子１００のホール電圧が低下しても、それに伴って演算増幅器２６の増幅率が増幅するため、従来のようにホール電圧Ｖ
が低下することなく、正確に回転子の位置を検出できる。

（第２の実施形態）
以下、図３に基づいて第２の実施形態の駆動装置１２について説明する。

本実施形態と第１の実施形態の異なる点は、温度調整部２２にある。

本実施形態では図２に示すように、ホール素子１００に印加する印加電圧Ｖ０とホール素子１００とを接続する部分に第１のサーミスタ３２を接続し、ホール素子１００と接地部分との間に第２のサーミスタ３４を接続する。これらサーミスタ３２，３４は負温度特性を有し、周囲温度が上昇するほど抵抗値が下がるようにする。

これによって、周囲温度が上昇すると、２つのサーミスタ３２，３４の抵抗値が減少し、ホール素子１００に印加される電圧が上昇する。したがって、ホール素子１００自身の検出精度が温度の上昇と共に低下しても、印加される電圧が上昇するため、ホール素子１００のホール電圧が低下することがない。

（変更例）
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。

上記第１の実施形態では演算増幅器２６の増幅率を周囲温度の上昇と共に増大させたが、これに代えて次のような温度調整部２２の構成にしてもよい。

すなわち、変更例の温度調整部２２は、周囲温度を検出するサーミスタ２８に基づいて動作するスイッチング素子と、このスイッチング素子によって切り換えられる複数の抵抗器とを有する。このスイッチング素子は、周囲温度が上昇するほどに抵抗値の低い抵抗器をホール素子１００の出力側に接続する。

これによって、周囲温度が上昇するほどホール素子１００の出力側に抵抗値の低い抵抗器が接続され、ホール電圧Ｖ２が低下しても、温度調整部２２から出力される電圧が低下することがない。

本発明の第１の実施形態のモータの駆動装置のブロック図である。 速度検出回路のブロック図である。 第２の実施形態の速度検出回路のブロック図である。 ホール素子の説明図である。

符号の説明

１０ ブラシレスＤＣモータ
１２ 駆動装置
１４ インバータ回路
１８ 制御回路
２０ 速度検出回路
２２ 温度調整部
２４ 速度検出部
２６ 演算増幅器
２８ サーミスタ
３０ 演算増幅器
１００ ホール素子

Claims (4)

1. ブラシレスＤＣモータの回転子の回転位置を検出するホール素子と、
   前記ホール素子の周囲温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部の検出温度が上昇する程に、前記ホール素子のホール電圧の増幅率を増加させる増幅部と、
   を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置。
2. 前記温度検出部が、負温度特性を有するサーミスターであり、
   前記増幅部が、前記サーミスターの抵抗値が下がる程に前記増幅率を増加させる演算増幅器である、
   請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
3. ブラシレスＤＣモータの回転子の回転位置を検出するホール素子と、
   前記ホール素子の周囲温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部の検出温度が上昇する程に、前記ホール素子への印加電圧を上昇させる印加電圧部と、
   を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置。
4. 前記温度検出部が、負温度特性を有するサーミスターであり、
   前記印加電圧部が、前記ホール素子と、前記印加電圧を印加する電源部との間に前記サーミスターに接続している、
   請求項３記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。

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