JP2011114995A - モータ用駆動回路及びそれを備えたモータ - Google Patents

Abstract

【課題】電流値ではなく回転子の回転位置に基づいて該回転子の回転制御を行う構成において、最適な進角値を設定可能な構成を簡単且つ低コストで実現する。
【解決手段】固定子に対して回転可能に設けられた回転子の回転位置を検出する回転位置検出部（位置検出素子１４）と、上記固定子に流す電流の位相を補正するための進角信号を生成する進角制御部（進角信号生成部２５及び進角入力電圧調整部３１）と、上記回転位置検出部によって検出された回転位置、上記回転子の回転速度を制御するための制御信号（速度指令電圧Ｖｓｐ）及び上記進角信号に基づいて、モータを駆動させるための出力信号（通電信号）を生成する出力信号生成部（タイミング制御部２３）と、を備えた構成とする。そして、上記進角制御部を、上記制御信号に応じて上記進角信号を設定するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータを駆動制御するための駆動回路に関する。

従来より、モータの回転子の回転制御を行うモータ用駆動回路が知られている。このモータ用駆動回路では、例えば特開２００２−１０１６８３号公報の図１及び段落００１５等に開示されるように、制御装置に流れる電流を用いて、位相角を調整するための位相角調整用電圧を出力するように構成されている。
特開２００２−１０１６８３号公報

ところで、モータの駆動制御を行う場合、モータに流れる電流値を検出して制御を行うのではなく、回転子の回転位置を検出してその回転位置に基づいて制御を行う構成も知られている。このように回転子の回転位置を用いて制御を行う場合には、上述のような電流値に基づく位相制御ができない。そのため、通常、最大回転数等に合わせて設定された進角値を用いて回転子の駆動制御が行われる。

このように、固定された進角値を用いて回転子の駆動制御を行うと、該進角値に対応する回転数以外では、モータに流れる電流の位相が最適な位相からずれてしまう。その場合には、モータの運転効率が低下したり、振動や騒音が増大したりする。

一方、上述のように電流値を用いて回転子の回転制御を行う場合には、該電流値を検出する構成や、該電流値に基づいて位相制御を行う構成などが必要になる。そうすると、モータ用駆動回路の構成が複雑且つ高価なものとなってしまう。

本発明の目的は、電流値ではなく回転子の回転位置に基づいて該回転子の回転制御を行う構成において、最適な進角値を設定可能な構成を簡単且つ低コストで実現することにある。

第１の発明に係るモータ用駆動回路は、固定子に対して回転可能に設けられた回転子の回転位置を検出する回転位置検出部と、上記固定子の巻線に流す電流の位相を補正するための進角信号を生成する進角制御部と、上記回転位置検出部によって検出された回転位置、上記回転子の回転速度を制御するための制御信号及び上記進角信号に基づいて、モータを駆動させるための出力信号を生成する出力信号生成部と、を備え、上記進角制御部は、上記進角信号を上記制御信号に応じて生成するように構成されているものとする。

以上の構成により、モータに流れる電流を検出することなく回転子の回転位置を検出して該回転子の回転制御を行う構成でも、固定子に流れる電流の位相をモータの状況に合わせて進角させることができ、モータを効率良く回転させることができる。すなわち、上述の構成では、進角制御部によって、回転子の回転速度を制御する制御信号に応じて進角信号を生成し、その進角信号を用いてモータを駆動するための出力信号を生成する。回転子の回転制御のために電流を検出することなく回転子の回転位置に応じて回転制御を行う構成の場合、従来は進角値を固定していたが、上述の構成により、進角値を最適な値に変更することが可能になる。

以上より、第１の発明に係るモータ用駆動回路によれば、モータに流れる電流を検出することなく回転子の回転位置に応じて回転制御を行う構成であっても、進角値を最適な値に変更することができる。これにより、モータを効率良く駆動させることができるとともに、モータで振動や騒音が発生するのを防止できる。

図１は、本発明の実施形態１に係るモータの概略構成を示す図である。 図２は、本発明の実施形態１に係るモータの進角入力電圧調整部の構成例を示す回路図である。 図３は、本発明の実施形態１に係るモータの進角入力電圧調整部の動作例を一覧で示す図である。 図４は、本発明の実施形態１に係るモータの速度指令電圧Ｖｓｐと進角値との関係を示すグラフである。 図５は、本発明の実施形態２に係るモータの概略構成を示す図である。 図６は、本発明の実施形態２に係るモータの進角入力電圧調整部の構成例を示す回路図である。 図７は、本発明の実施形態２における進角入力電圧調整部の他の構成例を示す回路図である。 図８は、本発明の実施形態２に係るモータの速度指令電圧Ｖｓｐと進角入力電圧との関係を示すグラフである。 図９は、本発明の実施形態２に係るモータの速度指令電圧Ｖｓｐと進角値との関係を示すグラフである。 図１０は、本発明の実施形態３に係るモータの概略構成を示す図である。 図１１は、本発明の実施形態３に係るモータの進角入力電圧調整部の構成例を示す回路図である。 図１２は、本発明の実施形態３における進角入力電圧調整部の他の構成例を示す回路図である。 図１３は、本発明の実施形態３に係るモータの電圧判定部の構成例を示す回路図である。 図１４は、本発明の実施形態３に係るモータの速度指令電圧Ｖｓｐと進角入力電圧との関係を示すグラフである。 図１５は、本発明の実施形態３に係るモータの速度指令電圧Ｖｓｐと進角値との関係を示すグラフである。 図１６は、本発明の実施形態４に係るモータの概略構成を示す図である。 図１７は、本発明の実施形態４に係るモータの進角入力電圧調整部の構成例を示す回路図である。 図１８は、本発明の実施形態４における進角入力電圧調整部の他の構成例を示す回路図である。 図１９は、本発明の実施形態４における進角入力電圧調整部の他の構成例を示す回路図である。 図２０は、本発明の実施形態４に係るモータの速度指令電圧Ｖｓｐと進角入力電圧との関係を示すグラフである。 図２１は、本発明の実施形態４に係るモータの速度指令電圧Ｖｓｐと進角値との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

《実施形態１》
−全体構成−
図１に、本発明の実施形態に係るモータ用駆動回路３を備えたモータ１の概略構成を示す。このモータ１は、図示しないケーシング内に、固定子及び回転子からなるモータ部２や、上記モータ用駆動回路３が設けられた回路基板（図示省略）などが配置されたものである。上記モータ部２では、巻線を有する固定子に対して、複数の磁石を有する回転子が回転可能に設けられている。例えば、上記固定子は略円筒状に形成されていて、上記回転子は、略円柱状に形成され且つ該固定子の内側に同心状に配置されている。

上記モータ用駆動回路３は、上記モータ部２の固定子の巻線に対して電力を供給するためのインバータ部１１と、該インバータ部１１内の複数のスイッチング素子１２に対して駆動信号を出力する駆動制御部２１と、後述する進角入力電圧調整部３１とを備えている。

上記インバータ部１１は、上記固定子の各相の巻線に対して通電のＯＮ／ＯＦＦを行う複数のスイッチング素子１２（図１の例では６個のスイッチング素子）が三相ブリッジ結線されたものである。具体的には、上記インバータ部１１は、２つのスイッチング素子１２，１２を直列に接続してなる３つのスイッチングレグ１３ａ，１３ｂ，１３ｃが、互いに並列に接続されたものである。各スイッチングレグ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、スイッチング素子１２，１２間の中点が上記固定子の各相の巻線に接続されている。上記図１に示すように、上記インバータ部１１には、モータ駆動時にモータ電圧Ｖｍが印加される。

上記駆動制御部２１は、上記インバータ部１１内の各スイッチング素子１２を、制御信号として入力される速度指令電圧Ｖｓｐ（制御信号）や上記モータ部２の回転子の回転位置に基づいて駆動制御するように構成されている。上記駆動制御部２１は、例えば、ＩＣなどの半導体集積回路内に形成されている。また、上記駆動制御部２１には、制御電圧として電圧Ｖｃｃが印加されている。

詳しくは、上記駆動制御部２１は、上記速度指令電圧Ｖｓｐに基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御部２２と、該ＰＷＭ信号に回転子の回転位置や進角値を考慮して所定のタイミングで通電信号（出力信号）を生成するタイミング制御部２３（出力信号生成部）と、を備えている。また、上記駆動制御部２１は、上記タイミング制御部２３に対して上記回転位置に関する信号を出力する回転位置判定部２４と、該タイミング制御部２３に対して上記進角値に対応する進角信号を出力する進角信号生成部２５と、を備えている。これらの回転位置判定部２４及び進角信号生成部２５からそれぞれ出力された信号を、上記タイミング制御部２３に入力することで、該タイミング制御部２３で回転子の回転位置や進角値を考慮した通電タイミングを決定することが可能となる。

さらに、上記駆動制御部２１は、上記インバータ部１１において固定子の上流側に位置するスイッチング素子１２を駆動制御する上アーム駆動回路２６と、上記固定子の下流側に位置するスイッチング素子１２を駆動制御する下アーム駆動回路２７と、を備えている。これらの駆動回路２６，２７によって、上記インバータ部１１内のスイッチング素子１２を駆動させることができる。

上記ＰＷＭ制御部２２は、上記速度指令電圧Ｖｓｐを三角波と比較して、回転子の要求回転数に応じたＰＷＭ信号を生成するように構成されている。詳しくは、上記ＰＷＭ制御部２２は、三角波信号を出力する三角波発振回路２２ａと、該三角波信号と上記速度指令電圧Ｖｓｐとを比較する比較器２２ｂと、その比較結果に基づいてＰＷＭ信号を生成し出力するＰＷＭ信号生成部２２ｃと、を備えている。

上記タイミング制御部２３は、上記ＰＷＭ信号、上記回転位置判定部２４から出力される回転位置の信号、及び上記進角信号生成部２５から出力される進角信号に基づいて、上記モータ部２の固定子の各巻線に通電するタイミングを決めるタイミング信号を生成するように構成されたタイミング生成部２３ａを備えている。また、上記タイミング制御部２３は、このタイミング生成部２３ａで生成されたタイミング信号に基づいて通電信号を生成する通電信号生成部２３ｂを備えている。この通電信号生成部２３ｂで生成された通電信号は、上記上アーム駆動回路２６及び下アーム駆動回路２７に入力される。

上記回転位置判定部２４は、上記モータ部２の回転子の回転位置を検出する位置検出素子１４（例えばホール素子）から検出信号が入力されると、それに応じて、回転子の回転位置に対応する信号を出力するように構成されている。

上記進角信号生成部２５は、詳しくは後述する進角入力電圧調整部３１から出力された進角入力電圧に基づいて進角信号を出力するように構成されている。具体的には、上記進角信号生成部２５は、進角入力電圧と進角信号とを関連づけるためのマップを予め有していて、入力された進角入力電圧に応じて所定の進角信号を生成して出力するように構成されている。例えば、本実施形態の場合には、図３及び図４に示すように、上記進角信号生成部２５は、進角入力電圧に応じて３段階の進角信号を出力する。ここで、上記進角信号生成部２５及び進角入力電圧調整部３１が、本発明の進角制御部に対応する。

上記上アーム駆動回路２６及び下アーム駆動回路２７は、それぞれ、上記タイミング制御部２３から出力された通電信号に応じて、スイッチング素子１２を駆動するように構成されている。詳しくは、上記上アーム駆動回路２６及び下アーム駆動回路２７は、入力される通電信号に応じて、上記スイッチング素子１２に対し該スイッチング素子１２を駆動させるための駆動信号を出力するように構成されている。

−進角入力電圧調整部の構成−
次に、上記進角信号生成部２５に対して進角入力電圧を出力する進角入力電圧調整部３１の構成について図１及び図２に基づいて説明する。

上記進角入力電圧調整部３１は、速度指令電圧Ｖｓｐが入力されると、その電圧値に応じて所定の進角入力電圧を出力するように構成されている。具体的には、上記進角入力電圧調整部３１は、入力される速度指令電圧Ｖｓｐが３つの領域のいずれに該当するかを判定する指令電圧判定部３２（信号判定部）と、その判定結果に応じて進角入力電圧を出力する進角調整部３３とを備えている。詳しくは、上記指令電圧判定部３２は、速度指令電圧Ｖｓｐが上記領域の閾値となる所定値よりも大きいかどうかを判定するように構成されている。また、上記進角調整部３３は、該指令電圧判定部３２によって上記速度指令電圧Ｖｓｐが所定値よりも大きいと判定された場合に進角値が大きくなるように進角入力電圧を切り換える。つまり、上記進角入力電圧調整部３１は、上記速度指令電圧Ｖｓｐに応じて進角入力電圧を３段階で出力するように構成されている。

上記進角入力電圧調整部３１は、抵抗やスイッチング素子等を用いた簡単な構成により実現することができる。上記進角入力電圧調整部３１を構成する回路の一例を図２に示す。

上記図２の例では、進角入力電圧調整部３１は、速度指令電圧Ｖｓｐの入力側に対して２つの比較器３５，３６が並列に接続されていて、それらの比較器３５，３６の出力結果に応じて２つの分圧回路３７，３８を切り換えて所定の進角入力電圧を出力するように構成されている。具体的には、上記進角入力電圧調整部３１は、比較器３６の出力結果に応じて導通状態が切り替わる２つの分圧回路３７，３８を備えている。さらに、上記進角入力電圧調整部３１は、比較器３５の出力結果に応じて進角入力電圧の出力及び停止を切り換えるように構成されている。

例えば、上記図２の回路例では、上記比較器３５は、速度指令電圧Ｖｓｐが３Ｖ以上の場合に信号出力するように構成されている。これにより、速度指令電圧Ｖｓｐが３Ｖよりも小さい場合には、上記比較器３５から信号出力されず、後述するように、進角入力電圧の出力がゼロになる。一方、上記比較器３６は、速度指令電圧Ｖｓｐが４Ｖ以上の場合に信号出力するように構成されている。これにより、速度指令電圧Ｖｓｐが４Ｖよりも小さい場合と４Ｖ以上の場合とで、上記比較器３６の出力状態を変えることができ、後述するように、分圧回路３７，３８への電流の導通状態を切り換えることができる。

上記２つの分圧回路３７，３８のうち、第１分圧回路３７は抵抗Ｒ１，Ｒ２を直列接続してなり、第２分圧回路３８は抵抗Ｒ３及び該第１分圧回路３７の抵抗Ｒ２を直列接続してなる。すなわち、第１分圧回路３７と第２分圧回路３８とは、抵抗Ｒ２を共有している。これらの分圧回路３７，３８には、それぞれ制御電圧Ｖｃｃから得られる電圧（図２の例では５Ｖ）が印加されるように構成されている。また、第２分圧回路３８の抵抗Ｒ３は、第１分圧回路３７の抵抗Ｒ１よりも大きな抵抗値を有している。これにより、第１分圧回路３７よりも第２分圧回路３８の方が、中間点での電圧が大きくなる。

また、上記分圧回路３７には、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２の間に、該分圧回路３７の中間点にソース（またはエミッタ）側が接続されるように、スイッチング素子ＳＷ１が設けられている。上記分圧回路３８には、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ３の間に、該分圧回路３の中間点にドレイン（コレクタ）側が接続されるように、スイッチング素子ＳＷ２が設けられている。これらのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のゲートには、それぞれ上記比較器３６の出力が入力される。例えば、スイッチング素子ＳＷ１はＮ型の半導体素子からなり、スイッチング素子ＳＷ２はＰ型の半導体素子からなる。上記図２のような回路構成では、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のゲート（またはベース）に同じ電圧が印加されても、各スイッチング素子のソース（またはエミッタ）側の電圧が異なるため、一方のスイッチング素子はオン状態に、他方のスイッチング素子はオフ状態になる。これにより、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のうちオン状態になるスイッチング素子を切り換えて、上記分圧回路３７，３８のいずれか一方に電流を導通させることができる。

上記分圧回路３７，３８の中間点と進角入力電圧の出力側（図中のＬＡ）との間には、該進角入力電圧の出力または停止を制御するためのスイッチング素子ＳＷ３が設けられている。このスイッチング素子ＳＷ３のゲート（またはベース）は、第３分圧回路３９を構成する抵抗Ｒ４，Ｒ５の中間点に接続されている。また、該第３分圧回路３９の２つの抵抗Ｒ４，Ｒ５間には、ドレイン（またはコレクタ）側が該抵抗Ｒ４，Ｒ５の中間点に接続されるように、スイッチング素子ＳＷ４が設けられている。このスイッチング素子ＳＷ４のゲート（またはベース）には、上記比較器３５の出力側が接続されている。これにより、比較器３５の出力結果に応じて上記スイッチング素子ＳＷ４がオンオフ動作し、該スイッチング素子ＳＷ４がオンのときには上記スイッチング素子ＳＷ３のゲートに電圧が印加されて該スイッチング素子ＳＷ３もオンになる。

上記図２の回路例における回路動作の一覧を図３に示す。この図３には、速度指令電圧Ｖｓｐが３Ｖ未満の場合（図中のステップ１）には進角値がゼロ、速度指令電圧Ｖｓｐが３Ｖ以上で且つ４Ｖ未満の場合（図中のステップ２）には進角値が１５°、速度指令電圧Ｖｓｐが４Ｖ以上の場合（図中のステップ３）には進角値が２２°となるように、回路から出力される進角入力電圧を切り換える際の各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４及び比較器３５，３６の動作が示されている。

まず、速度指令電圧Ｖｓｐが３Ｖよりも小さい場合（ステップ１の場合）には、比較器３５，３６のいずれも信号を出力しない（ＯＦＦ）ため、スイッチング素子ＳＷ２〜ＳＷ４はオフ状態である。ただし、スイッチング素子ＳＷ１は、オン状態である。この場合には、進角入力電圧の出力及び停止を切り換えるスイッチング素子ＳＷ３がオフ状態であるため、回路から進角入力電圧が出力されず、該進角入力電圧はゼロである。よって、この進角入力電圧から得られる進角値はゼロである。

次に、速度指令電圧Ｖｓｐが３Ｖ以上で且つ４Ｖよりも小さい場合（ステップ２の場合）には、比較器３５から信号が出力される（ＯＮ）ため、スイッチング素子ＳＷ４がオン状態になって、スイッチング素子ＳＷ３もオン状態になる。このとき、比較器３６からは信号が出力されないため、上記スイッチング素子ＳＷ１がオン状態のままである。したがって、第１分圧回路３７の中間点の電圧が上記スイッチング素子ＳＷ３を経て進角入力電圧として出力される。このときの進角入力電圧は、上記図３の例では２．２Ｖである。

また、速度指令電圧Ｖｓｐが４Ｖ以上の場合（ステップ３の場合）には、比較器３５，３６から信号が出力される（ＯＮ）ため、スイッチング素子ＳＷ２〜ＳＷ４がオン状態になるとともに、スイッチング素子ＳＷ１がオフ状態になる。これにより、第２分圧回路３８の中間点の電圧が上記スイッチング素子ＳＷ３を経て進角入力電圧として出力される。このときの進角入力電圧は、上記図３の例では３．５Ｖである。

上述のようにして出力された進角入力電圧は、進角信号生成部２５で進角信号に変換される。上記図３の例では、進角信号生成部２５において、進角入力電圧０Ｖ、２．２Ｖ、３．５Ｖは、それぞれ進角値０°、１５°、２２°に対応する進角信号に変換される。すなわち、上記進角入力電圧調整部３１及び進角信号生成部２５は、速度指令電圧Ｖｓｐに応じて進角信号を段階的に変化させるように構成されている。

上述のような速度指令電圧Ｖｓｐに応じて段階的に進角値を切り換える場合の、速度指令電圧Ｖｓｐと進角値との関係の一例を図４に示す。この図４において、破線は速度指令電圧Ｖｓｐに対する最適な進角値を示す。この図４から分かるように、上述のように速度指令電圧Ｖｓｐに応じて階段状に進角値を切り換えた場合（図４中の実線）には、該進角値を速度指令電圧Ｖｓｐに対する最適な値（図４中の破線）に近い値にすることができる。

−実施形態１の効果−
以上より、この実施形態によれば、モータ部２に流れる電流に応じて回転子の回転制御を行うのではなく、回転子の回転位置によって回転制御を行う構成において、速度指令電圧Ｖｓｐに応じて進角値を段階的に切り換えることができるため、モータ部２を効率良く駆動させることができる。しかも、本実施形態の構成により、従来は一定であった進角値を可変させることができるため、電流位相のずれによる振動や騒音の発生を防止できる。

また、上述のように、速度指令電圧Ｖｓｐに応じて進角値を段階的に変化させることにより、該速度指令電圧Ｖｓｐに対する進角値の変化の割合などを細かく設定する必要がない。しかも、上述のように進角値を段階的に変化させた場合でも、上記図４に示すように、進角値を理想とする値に近づけることができる。したがって、簡単な制御によって、モータを効率良く駆動させることができるとともに、モータ１における振動や騒音の発生を防止できる。

さらに、本実施形態によれば、ＩＣなどによって構成される駆動制御部２１に入力される進角入力電圧を、速度指令電圧Ｖｓｐに応じて簡単な回路構成により段階的に切り換えることができるため、低コストで簡易的に進角の切り換えを行うことができる。

《実施形態２》
次に、図５及び図６に基づいて本発明の実施形態２に係るモータ用駆動回路４０の構成について説明する。このモータ用駆動回路４０は、速度指令電圧Ｖｓｐに対して進角値を滑らかに変化させる点で上記実施形態１のモータ用駆動回路３とは異なる。なお、本実施形態のモータ用駆動回路４０の構成は、進角入力電圧調整部４１以外は上記実施形態１と同様なので、以下の説明において、同一の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明する。

進角入力電圧調整部４１（電圧出力部）は、速度指令電圧Ｖｓｐ（制御信号）に応じて進角値を滑らかに変化させるように進角入力電圧（出力電圧）を出力するとともに、図８に示すように所定の速度指令電圧Ｖｓｐ（所定電圧、本実施形態では４Ｖ）で速度指令電圧Ｖｓｐに対する進角入力電圧の変化の割合を変えるように構成されている。具体的には、上記進角入力電圧調整部４１は、速度指令電圧Ｖｓｐに対して進角入力電圧を調整する第１電圧調整部４２と、速度指令電圧Ｖｓｐに対する進角入力電圧の変化の割合を切り換える第２電圧調整部４３とを備えている。

上記第１電圧調整部４２は、速度指令電圧Ｖｓｐに対して進角入力電圧を滑らかに変化させる（図８参照）ように構成されている。上記第２電圧調整部４３は、所定の速度指令電圧Ｖｓｐ（図の例では４Ｖ）で速度指令電圧Ｖｓｐの変化量に対する進角入力電圧の変化量（図中の線の傾き）を変えるように構成されている。これにより、駆動制御部２１が形成されているＩＣの特性として、所定の進角入力電圧を境にして進角入力電圧と進角信号との関係が変化するような場合でも、進角信号生成部２５で適切な進角信号を生成してタイミング生成部２３ａに入力することが可能となる。しかも、図９に示すように、速度指令電圧Ｖｓｐが大きくなっても進角値が大きくなり過ぎるのを防止できる。

例えば、上記進角入力電圧調整部４１は、図６に示すような回路によって実現される。この図６の回路は、速度指令電圧Ｖｓｐを所定の値まで低下させるように直列に接続された複数のダイオード４４を備えている。また、図６の回路は、上記ダイオード４４の下流側にダイオード４６を介して接続される分圧回路４５を備えている。このダイオード４６は、所定のオン電圧が作用した場合に、分圧回路４５の中間点へ電流が流れるように、該分圧回路４５の中間点にカソード側が接続されている。このような構成により、上記直列接続された複数のダイオード４４によって、速度指令電圧Ｖｓｐを、進角信号生成部２５において所定の進角信号に変換可能な進角入力電圧まで低下させることができる。また、上記分圧回路４５及びダイオード４６に対して、該ダイオード４６のオン電圧と該分圧回路４５の中間点の電圧との和よりも大きい電圧が印加された場合に、該分圧回路４５側へ電流が流れる。これにより、該分圧回路４５側に電流が流れない場合に比べて進角入力電圧を小さくすることができ、速度指令電圧Ｖｓｐに対する該進角入力電圧の変化の割合を小さくすることができる。したがって、上記ダイオード４６及び分圧回路４５によって、速度指令電圧Ｖｓｐに対する進角入力電圧の変化の割合を切り換えることができる。

すなわち、上記進角入力電圧調整部４１は、速度指令電圧Ｖｓｐが所定電圧（ダイオード４６のオン電圧と分圧回路４５の中間点の電圧との和）以上のときに、進角信号に対応する進角入力電圧を切り換えるように内部抵抗を変化させる。また、この進角入力電圧調整部は、上記速度指令電圧Ｖｓｐが上記所定電圧以上のときに通電することにより、上記進角入力電圧を低下させるダイオード４６を備えている。このような構成により、速度指令電圧Ｖｓｐに応じて該速度指令電圧Ｖｓｐに対する進角入力電圧の変化の割合を、簡単な構成で容易に変更することができる。

ここで、上記直列接続された複数のダイオード４４が第１電圧調整部４２に、上記ダイオード４６及び分圧回路４５が第２電圧調整部４３に、それぞれ対応している。

なお、この実施形態では、第１電圧調整部４２として、直列に接続された複数のダイオード４４を用いているが、この限りではなく、ダイオード４４の一部若しくは全部を抵抗に変更してもよい。また、この実施形態では、第２電圧調整部４３に分圧回路４５を含んでいるが、該分圧回路４５を含まない構成や、分圧回路の代わりに抵抗となるものを設けた構成であってもよい。さらに、図７に示すように、第１電圧調整部に分圧回路４７が設けられた進角入力電圧調整部４８に、上述の構成を適用してもよい。

−実施形態２の効果−
以上より、この実施形態によれば、速度指令電圧Ｖｓｐに対して進角入力電圧を滑らかに変化させつつ所定の速度指令電圧Ｖｓｐ（所定電圧）で該速度指令電圧Ｖｓｐに対する進角入力電圧の変化の割合を変えることができる。これにより、駆動制御部２１を構成するＩＣの特性を考慮した進角入力電圧の出力が可能になるとともに、速度指令電圧Ｖｓｐが大きくなっても進角値が大きくなりすぎるのを防止できる。したがって、上述の構成により、モータ部２を効率良く回転駆動させることが可能となる。

《実施形態３》
次に、図１０及び図１１に基づいて本発明の実施形態３に係るモータ用駆動回路５０の構成について説明する。このモータ用駆動回路５０は、モータ電圧Ｖｍに応じて、速度指令電圧Ｖｓｐに対する進角値を変化させる点で上記実施形態２のモータ用駆動回路４０とは異なる。なお、本実施形態のモータ用駆動回路５０の構成は、進角入力電圧調整部５１の一部の構成以外は上記実施形態２と同様なので、以下の説明において、同一の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明する。

進角入力電圧調整部５１（電圧出力部）は、上記実施形態２と同様に、速度指令電圧Ｖｓｐに応じて進角入力電圧を滑らかに変化させるとともに、モータ電圧Ｖｍによっても進角入力電圧を変えるように構成されている。具体的には、上記進角入力電圧調整部５１は、モータ電圧Ｖｍが設定電圧よりも大きい場合には第１電圧調整部４２の構成を変えることによって進角入力電圧を大きくする電圧切換部５２と、上記実施形態２と同様の構成の第１電圧調整部４２及び第２電圧調整部４３と、を備えている。図１１に上記進角入力電圧調整部５１の回路例を示す。この図１１から分かるように、上記進角入力電圧調整部５１は、電圧切換部５２を備えている点で上記実施形態２の図６に示す回路とは構成が異なる。なお、実施形態１、２と同様、上記進角入力電圧調整部５１及び進角信号生成部２５が、本発明の進角制御部に対応する。

ここで、一般的に、モータの場合、モータ電圧Ｖｍが大きくなると、その分、回転子の回転数が高くなる。この場合、回転子の回転数を設定回転数に合わせようとすると、速度指令電圧Ｖｓｐが小さくなるため、進角入力電圧も設定値よりも小さくなってしまう。よって、モータ電圧Ｖｍが大きい場合に、設定どおりの進角位相でモータを駆動制御するためには、進角入力電圧を大きくする必要がある。

したがって、上記電圧切換部５２は、モータ電圧Ｖｍが進角値の切り換えが必要な設定電圧よりも大きい値の場合に、上記第１電圧調整部４２を構成する複数のダイオード４４の一部に電流を流さないように構成されている。これにより、進角入力電圧は、電流が流れないダイオード４４の電圧降下分だけ電圧値が大きくなる。すなわち、上記進角入力電圧調整部５１は、固定子に印加されるモータ電圧Ｖｍに応じて内部抵抗を可変に構成されている。以上のような構成により、上記電圧切換部５２が作動しない場合に比べて進角入力電圧を大きくすることができ、進角値を大きくすることができる。

具体的には、上記電圧切換部５２は、モータ電圧Ｖｍが上記所定電圧よりも大きいかどうかを判定する電圧判定部５２ａと、該電圧判定部５２ａの判定結果に基づいて第１電圧調整部４２のダイオード４４の一部に電流が流れないようにする切換回路５２ｂと、を備えている。すなわち、この切換回路５２ｂが、上記進角入力電圧調整部５１の内部抵抗を切り換える役割を果たす。

上記電圧判定部５２ａの回路の一例を図１３に示す。この図１３に示すように、電圧判定部５２ａは、モータ電圧Ｖｍが印加された分圧回路５３の中間点の電圧と基準電圧とを比較器５４によって比較するように構成されている。この基準電圧は、モータ電圧Ｖｍが上記設定電圧と等しい場合の上記分圧回路５３の中間点での電圧と同程度になるように設定されている。すなわち、上記電圧判定部５２ａでは、モータ電圧Ｖｍが上記設定電圧よりも大きくなると、比較器５４から信号を出力するように構成されている。

上記切換回路５２ｂは、図１１に示すように、第１電圧調整部４２を構成する複数のダイオード４４の一部に対して並列に設けられている。また、上記切換回路５２ｂは、上記電圧判定部５２ａから出力される信号に基づいてオンオフ動作を行うスイッチ部５２ｃを備えている。詳しくは、このスイッチ部５２ｃは、モータ電圧Ｖｍが上記設定電圧よりも大きい場合に上記電圧判定部５２ａの比較器５４から出力される信号に基づいて、オン動作を行うように構成されている。例えば、このスイッチ部５２ｃが半導体などからなるスイッチング素子によって構成されている場合には、上記比較器５４の出力信号は該スイッチング素子のゲート（またはベース）に入力されることになる。

上述のような構成の進角入力電圧調整部５１を用いて、モータ電圧Ｖｍに応じた進角値の補正を行った場合の一例を図１４及び図１５に示す。この図１４及び図１５に示すように、上述の構成により、モータ電圧Ｖｍによって進角入力電圧及び進角値を変えることができる。なお、この図１５に示す進角値は、進角入力電圧調整部５１から出力された進角入力電圧を進角値に換算したものである。

なお、上記スイッチ部５２ｃは、スイッチング素子に限らず、上記切換回路５２ｂを第１電圧調整部４２のダイオード４４に対して並列に接続及び切り離しが可能な構成であれば、どのような構成であってもよい。

また、上記実施形態２と同様に、第１電圧調整部に分圧回路５５が設けられた進角入力電圧調整部５６に、上述の構成を適用してもよい（図１２参照）。

さらに、この実施形態では、モータ電圧Ｖｍの判定結果に応じて回路を切り換えているが、この限りではなく、ダイオード４４の一部をユニット化して回路基板に対して着脱可能に構成し、モータ電圧Ｖｍが大きい場所では、該ユニットを取り外すようにしてもよい。

−実施形態３の効果−
以上より、この実施形態によれば、上記実施形態２と同様の作用効果が得られるとともに、モータ電圧Ｖｍに応じて進角入力電圧を変更できる。そのため、モータ電圧Ｖｍが大きくなって回転子の回転数が変化した場合でも、それに応じて進角値を変更することができ、モータ１における振動や騒音の発生を防止できる。

《実施形態４》
次に、図１６及び図１７に基づいて本発明の実施形態４に係るモータ用駆動回路６０の構成について説明する。このモータ用駆動回路６０は、モータ内の温度に応じて、速度指令電圧Ｖｓｐに対する進角値を変化させる点で上記実施形態２、３のモータ用駆動回路４０，５０とは異なる。なお、本実施形態のモータ用駆動回路６０の構成は、進角入力電圧調整部６１の構成以外は上記実施形態２、３と同様なので、以下の説明において、同一の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明する。

進角入力電圧調整部６１（電圧出力部）は、上記実施形態２と同様に、速度指令電圧Ｖｓｐに応じて進角入力電圧を滑らかに変化させるとともに、例えば巻線温度やスイッチング素子周辺の温度などのモータ内の温度（モータ温度）によっても進角入力電圧を変えるように構成されている。具体的には、上記進角入力電圧調整部６１は、モータ内の温度が大きい場合には第１電圧調整部４２の電圧調整を行って進角入力電圧を大きくする電圧補正部６２を備えた第１電圧調整部６３と、上記実施形態２、３と同様の構成を有する第２電圧調整部４３と、を備えている。なお、上記第１電圧調整部６３の電圧補正部６２以外の構成については、上記実施形態２、３と同様である。また、実施形態１〜３と同様、上記進角入力電圧調整部６１及び進角信号生成部２５が、本発明の進角制御部に対応する。

ここで、モータ内の温度が高い場合には、固定子の銅損が大きくなるため、銅損をできるだけ小さくするように進角値を大きくするのが好ましい。したがって、上記進角入力電圧調整部６１は、モータ内の温度が高い場合には、進角入力電圧を大きくするように構成されている。なお、上記進角入力調整部６１は、モータ内の温度が低い場合には、進角入力電圧を小さくするように構成されていてもよいし、進角入力電圧が変化しないように構成されていてもよい。

上記進角入力電圧調整部６１の回路の一例を図１７に示す。この図１７に示すように、上記進角入力電圧調整部６１は、上記実施形態２と同様の回路構成において、第１電圧調整部６３に温度に応じて抵抗値が変化する可変抵抗としてのサーミスタが設けられている。この図１７の回路例の場合、サーミスタが上記電圧補正部６２に対応する。このサーミスタ６２は、温度が高くなると、抵抗値が小さくなるように構成されている。このサーミスタ６２を設けることにより、モータ内の温度が高くなっても、その分、該サーミスタ６２の抵抗値が小さくなる。したがって、モータ内の温度が高くなっても、図２０に示すように、上記進角入力電圧調整部６１から出力される進角入力電圧を大きくして、図２１に示すように進角値を大きくすることができる。よって、モータ内の温度上昇によって固定子の銅損が増大するのを防止できる。

なお、図１８及び図１９に示すように、上記サーミスタ６２を、第１電圧調整部に設けられる分圧回路６４，６５の抵抗の一部に適用してもよい。ここで、図１８及び図１９における符号６６，６７は、進角入力電圧調整部を示す。

−実施形態４の効果−
以上より、この実施形態によれば、モータ内の温度に応じて進角値を変えることができるため、例えばモータ内が高温になって銅損が大きくなるような場合でも、進角値を変更して銅損の増大を抑制することができる。したがって、この実施形態の構成によれば、モータ内の温度変化に影響を受けることなく、モータを効率良く駆動させることができる。

しかも、進角入力電圧調整部６１を、温度によって抵抗値が変わるサーミスタ６２を用いた構成としたため、モータ内の温度に応じた進角値の変更を簡単な構成で容易に実現することができる。

《その他の実施形態》
上記各実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記各実施形態では、進角入力電圧調整部３１，４１，５１，６１として、それらの回路例を示したが、この限りではなく、各実施形態に記載された進角入力電圧調整部３１，４１，５１，６１を実現できる回路構成であれば、どのような回路構成であってもよい。

また、上記各実施形態では、モータ１のケーシング内に駆動制御部２１を配置するようにしているが、この限りではなく、該モータ１のケーシング外に駆動制御部２１を配置してもよい。

以上説明したように、本発明は、回転子の回転位置の検出結果に基づいて駆動制御されるモータに有用である。

１ モータ
２ モータ部
３、４０、５０、６０ モータ用駆動回路
１４ 位置検出素子（回転位置検出部）
２１ 駆動制御部
２３ タイミング制御部（出力信号生成部）
２４ 回転位置判定部
２５ 進角信号生成部（進角制御部）
３１ 進角入力電圧調整部（進角制御部）
３２ 指令電圧判定部（信号判定部）
３３ 進角調整部
３５、３６ 比較器
３７ 第１分圧回路
３８ 第２分圧回路
３９ 第３分圧回路
４１、４８、５１、５６、６１、６６、６７ 進角入力電圧調整部（進角制御部、電圧出力部）
４２、６３ 第１電圧調整部
４３ 第２電圧調整部
４４、４６ ダイオード
４５、４７、５３、５５、６４、６５ 分圧回路
５２ 電圧切換部
５２ａ 電圧判定部
５２ｂ 切換回路
５２ｃ スイッチ部
５４ 比較器
６２ サーミスタ（可変抵抗）
ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチング素子
Ｒ１〜Ｒ５ 抵抗

Claims (11)

1. 固定子に対して回転可能に設けられた回転子の回転位置を検出する回転位置検出部と、
   上記固定子の巻線に流す電流の位相を補正するための進角信号を生成する進角制御部と、
   上記回転位置検出部によって検出された回転位置、上記回転子の回転速度を制御するための制御信号及び上記進角信号に基づいて、モータを駆動させるための出力信号を生成する出力信号生成部と、を備え、
   上記進角制御部は、上記進角信号を上記制御信号に応じて生成するように構成されているモータ用駆動回路。
2. 請求項１に記載のモータ用駆動回路において、
   上記進角制御部は、上記制御信号に応じて上記進角信号を段階的に変化させるように構成されているモータ用駆動回路。
3. 請求項２に記載のモータ用駆動回路において、
   上記進角制御部は、
   上記制御信号が所定値よりも大きいかどうかを判定する信号判定部と、
   上記信号判定部によって上記制御信号が上記所定値よりも大きいと判定された場合には、進角値が大きくなるように上記進角信号を変更する進角調整部と、
   を備えているモータ用駆動回路。
4. 請求項１に記載のモータ用駆動回路において、
   上記進角制御部は、上記制御信号に応じて、該制御信号の変化に対する上記進角信号の変化の割合を変更するように構成されているモータ用駆動回路。
5. 請求項４に記載のモータ用駆動回路において、
   上記制御信号は、速度指令電圧であり、
   上記進角制御部は、上記速度指令電圧に応じた出力電圧を出力する電圧出力部と、該電圧出力部から出力された出力電圧に基づいて上記進角信号を生成する進角信号生成部と、を備え、
   上記電圧出力部は、上記速度指令電圧が所定電圧以上のときに上記出力電圧を変更するように、内部抵抗が変更可能に構成されているモータ用駆動回路。
6. 請求項５に記載のモータ用駆動回路において、
   上記電圧出力部は、上記速度指令電圧が上記所定電圧以上のときに通電することにより、上記出力電圧を低下させるダイオードを備えているモータ用駆動回路。
7. 請求項５または６に記載のモータ用駆動回路において、
   上記電圧出力部は、上記固定子に印加される電圧に応じて上記内部抵抗を変更可能に構成されているモータ用駆動回路。
8. 請求項７に記載のモータ用駆動回路において、
   上記電圧出力部は、
   上記固定子に印加される電圧が設定電圧よりも大きいかどうかを判定する電圧判定部と、
   上記電圧判定部の判定結果に基づいて内部抵抗を切り換える切換回路と、
   を備えているモータ用駆動回路。
9. 請求項１に記載のモータ用駆動回路において、
   上記進角制御部は、モータ温度に応じて上記進角信号を変更するように構成されているモータ用駆動回路。
10. 請求項９に記載のモータ用駆動回路において、
    上記制御信号は、速度指令電圧であり、
    上記進角制御部は、上記速度指令電圧に応じた出力電圧を出力する電圧出力部と、該電圧出力部から出力された出力電圧に基づいて上記進角信号を生成する進角信号生成部と、を備え、
    上記電圧出力部は、上記モータ温度に応じて抵抗値が変化する可変抵抗を備えているモータ用駆動回路。
11. 請求項１から１０のいずれか一つに記載のモータ用駆動回路を備えているモータ。

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