JP2009077609A - ブラシレスｄｃモータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】待機状態においては位置検出素子への不要な電力供給を停止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。
【解決手段】速度指令信号Ｖｓｐが動作開始電圧に到達するまで、位置検出部１８及び３個のホールＩＣ３４，３４，３４への電流の供給を停止し、消費電力を低減する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホール素子等の位置検出素子を有するブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）の駆動装置に関するものである。

モータは、インバータ制御をする必要があるため、この制御のための制御ＩＣに制御用電圧を印加しておく必要がある。そのため、モータが駆動していない待機状態においても、この制御用電圧が消費電流として発生している。

従来よりこのような待機状態の無駄な電力を消費するのを防止するために、回転子の速度検出手段の検出した回転速度が所定値を超えるときには前記回転子の回転位置を検出する回転検出手段への通電を維持し、所定値以下のときには回転検出手段への通電を停止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３７３６７２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、速度検出手段の検出した回転速度が所定値を超えるときに、回転検出手段への通電を維持する構造となっているので、この速度を検出するためには、回転検出手段から検出される回転位置を利用する必要がある。

そのため、この回転検出手段への通電を停止した場合には、速度検出手段の検出もできなくなるため、回転検出手段への通電を維持するか否かを判断する所定値付近で、その動作がうまく行われない問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、待機状態においては位置検出素子への不要な電力供給を停止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モータと、前記ブラシレスＤＣモータに三相の駆動電流を供給するインバータ回路と、前記ブラシレスＤＣモータの回転子の位置を検出する位置検出部と、外部装置から入力する速度指令信号と、前記位置検出部からの位置検出信号に基づいて前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御部と、を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置において、前記位置検出部は、前記回転子の位置を検出する３個の位置検出素子と、前記３個の位置検出素子からの検出信号に基づいて前記回転子の位置を決定する位置決定部と、前記速度指令信号と閾値とを比較し、前記速度指令信号が前記ブラシレスＤＣモータの前記閾値に到達したときに開始信号を出力する比較部と、前記比較部から前記開始信号が入力した時から前記位置検出素子に電流を供給する供給部と、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、速度指令信号がブラシレスＤＣモータの閾値に到達するまで、位置検出素子への電流が停止されるため、消費電力を低減することができる。

以下、本発明の一実施形態のブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）１０の駆動装置１２について図１〜図４に基づいて説明する。

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

モータ１０は、３相のモータであり、３相の固定子巻線を取り付けた固定子内部で、回転子が回転する。

駆動装置１２は、インバータ回路１４、制御部１６、位置検出部１８より構成されている。

インバータ回路１４は、６個のスイッチング素子から構成され、制御部１６から出力される駆動信号に基づいて、モータ１０の３相の固定子巻線にそれぞれ駆動電流を流す。このインバータ回路１４は、直流のモータ電圧ＶＭによって駆動する。

制御部１６は、制御用電圧Ｖｃｃで駆動し、外部から速度指令電圧Ｖｓｐが入力する。この制御部１６は、前記速度指令電圧Ｖｓｐが入力するコンパレータ２０、三角波発振回路２２、タイミング制御部２４、通電信号形成部２６、上アーム駆動回路２８、下アーム駆動回路３０、制御電流制御部３２より構成される。この制御部１６は、１個のＩＣによって形成されている。

位置検出部１８は、モータ１０の回転子の外側近傍に設けられた３個のホールＩＣ３４，３４，３４を有している。なお、３個のホールＩＣ３４，３４，３４は位置検出部１８から電源が供給される。

（２）駆動装置１２の駆動状態
次に、駆動装置１２を用いてモータ１０を回転させる場合について説明する。

外部から入力する速度指令電圧Ｖｓｐがコンパレータに入力し、三角波発振回路２２からの三角波と比較されてパルス状の信号を出力する。このパルス状の信号がＰＷＭ信号の元の信号であってＰＷＭ制御部２３に入力されてＰＷＭ信号が形成され、タイミング制御部２４に入力する。

タイミング制御部２４では、後から説明する回転速度とに基づいてＰＷＭ信号の立ち上がり等のタイミングが調整されて、通電信号形成部２６に入力する。

通電信号形成部２６では、前記調整されたＰＷＭ信号に基づいて上下アーム駆動回路２８，３０に対応した電圧値に調整して出力する。

上アーム駆動回路２８と下アーム駆動回路３０では、インバータ回路１４の各スイッチング素子にそれぞれＯＮ／ＯＦＦの駆動信号を出力する。

インバータ回路１４では、この駆動信号に応じて６個のスイッチング素子がそれぞれＯＮ／ＯＦＦされ、速度指令電圧Ｖｓｐに対応した回転速度でモータ１０を回転するように３相の駆動電流を出力する。

一方、モータ１０に設けられた３個のホールＩＣ３４，３４，３４からの位置検出信号に基づいて位置検出部１８が回転子の回転位置を検出し、制御電流制御部３２に出力する。そして、タイミング制御部２４では制御電流制御部３２から送られてきた回転子の位置に基づいて現在の回転子の回転速度を算出し、速度指令電圧Ｖｓｐに合致するようにフィードバック制御を行なう。

（４）待機状態における動作
背景技術で説明したように、制御用電圧Ｖｃｃの消費電力は低く抑える必要がある。そのため、本実施形態では待機状態においては位置検出部１８と３個のホールＩＣ３４，３４，３４への電流の供給を停止する。

その構造について図２及び図３に基づいて説明する。

図２は、制御電流制御部３２のブロック図を示し、この制御電流制御部３２には、オールオフ用コンパレータ３６が設けられている。このオールオフ用コンパレータ３６の一方の入力端子には速度指令電圧Ｖｓｐが入力し、他方の入力端子にはモータ１０と同様の動作開始電圧が印加されている。

そして、この速度指令電圧Ｖｓｐが図３に示すように動作開始電圧に到達しない場合には、オールオフ用コンパレータ３６から出力信号が出力せず、位置検出部１８に電源を供給する位置検出用電源との間を開放にする。

一方、動作開始電圧に到達した場合にはオールオフ用コンパレータ３６から出力信号が出力され、位置検出用電源から位置検出部１８に電源が供給され、３個のホールＩＣ３４，３４，３４も動作し、その回転速度を検出することができる。

（５）効果
本実施形態によれば、速度指令電圧と動作開始電圧とを比較し、速度指令電圧が動作開始電圧に到達するまで（すなわち、待機状態）においては、位置検出部１８と３個のホールＩＣ３４，３４，３４に電流が供給されないため、消費電力を低減させることができる。

（６）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。

（６−１）変更例１
まず、変更例１について説明する。

上記実施形態では、制御部１６を構成するＩＣから位置検出部１８への電流経路を遮断したが、これに代えて、速度指令電圧Ｖｓｐが動作開始電圧まで到達しない期間において、パワーＩＣと制御ＩＣ間でリセット信号を出力し、位置検出部１８への電流を遮断してもよい。

すなわち、インバータ回路１４と、上下アーム駆動回路２８，３０を１つのパワーＩＣで形成し、コンパレータ２０、三角波発振回路２２、ＰＷＭ制御部２３、タイミング制御部２４、通電信号形成部２６及び制御電流制御部３２を１つの制御ＩＣで形成し、速度指令電圧Ｖｓｐが動作開始電圧まで到達しない場合には、このパワーＩＣと制御ＩＣとの間でリセット信号を出力し続けることによって、位置検出部１８への電流を遮断する。

この変更例１であっても、待機状態における位置検出部１８及びホールＩＣ３４，３４，３４への電流が遮断されるため、消費電力を低減させることができる。

（６−２）変更例２
次に、変更例２について説明する。

この変更例２では、図４に示すように、三角波発振回路２２から発振している三角波と、上昇する速度指令電圧Ｖｓｐとを比較し、三角波と速度指令電圧Ｖｓｐが重なる電圧等の期間は、位置検出部１８への電流を遮断する。

この変更例２であっても、上記実施形態と同様の消費電力の低減を行なうことができる。

本発明の一実施形態を示すモータと駆動装置のブロック図である。 制御電流制御部のブロック図である。 速度指令電圧と動作開始電圧との関係を示すグラフである。 変更例２における三角波と速度指令電圧との関係を示すグラフである。

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
１６ 制御部
１８ 位置検出部
２０ コンパレータ
２２ 三角波発振回路
２３ ＰＷＭ制御部
２４ タイミング制御部
２６ 通電信号形成部
２８ 上アーム駆動回路
３０ 下アーム駆動回路
３２ 制御電流制御部
３４ ホールＩＣ
３６ オールオフ用コンパレータ

Claims (3)

1. ブラシレスＤＣモータと、
   前記ブラシレスＤＣモータに三相の駆動電流を供給するインバータ回路と、
   前記ブラシレスＤＣモータの回転子の位置を検出する位置検出部と、
   外部装置から入力する速度指令信号と、前記位置検出部からの位置検出信号に基づいて前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御部と、
   を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置において、
   前記位置検出部は、
   前記回転子の位置を検出する３個の位置検出素子と、
   前記３個の位置検出素子からの検出信号に基づいて前記回転子の位置を決定する位置決定部と、
   前記速度指令信号と閾値とを比較し、前記速度指令信号が前記ブラシレスＤＣモータの前記閾値に到達したときに開始信号を出力する比較部と、
   前記比較部から前記開始信号が入力した時から前記位置検出素子に電流を供給する供給部と、
   を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置。
2. 前記供給部は、
   前記開始信号が入力した時から前記位置決定部に電流を供給する、
   請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
3. 前記閾値が、前記ブラシレスＤＣモータの動作開始電圧である、
   請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。

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