JP2023040458A - 電動機駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機（２）の回転速度を急激に低下あるいは停止させても、電動機の回転速度を制御することが可能な電動機駆動装置（１０）を提供する。【解決手段】スイッチング電源（２０）から電動機に駆動電力を供給し、制御部（１２）に動作電力を供給して電動機の回転速度を制御する。駆動電力の電圧値を検出し、スイッチング電源のデューティ比にフィードバックして駆動電力の電圧値を規定電圧値に調節すると、動作電力の電圧値が所定電圧値に調節される。制御部は、駆動電圧の電圧値が閾値電圧値を超えたことを検知可能であり、電動機の回転速度を低下または停止させる減速制御を実行したことで駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えた場合には、電動機の回転速度を維持または増加させる制御を実行する。こうすれば、電動機の回転速度を急激に低下あるいは停止させても、制御部の動作電力を所定電圧値に維持することが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、電動機に規定電圧値の駆動電力を供給することによって電動機を駆動すると共に、電動機の回転速度を制御可能な電動機駆動装置に関する。

電動機を駆動するためには、電動機に規定電圧値の駆動電力を供給する必要があり、このため、規定電圧値の駆動電力を生成する電動機駆動装置を用いて電動機を駆動することが一般的である。また、この電動機駆動装置の中には、マイクロコンピュータなどの制御部を搭載することによって、電動機の回転速度を制御することが可能な電動機駆動装置も存在する。ここで、マイクロコンピュータなどの制御部を動作させるためには、所定電圧値の動作電力を制御部に供給する必要があり、この動作電力の電圧値は、電動機に供給する駆動電力の規定電圧値とは異なっている。このため、電動機の回転速度を制御可能な電動機駆動装置には、規定電圧値の駆動電力を生成するための電源に加えて、所定電圧値の動作電力を生成するための電源も搭載する必要が生じる。

もっとも、２つの電源を搭載したのでは電動機駆動装置が大きくなってしまうため、マルチ出力スイッチング電源を搭載することが提案されている（特許文献１）。ここで、マルチ出力スイッチング電源とは、一般的なスイッチング電源では一次側および二次側が一系統ずつ搭載されているのに対して、マルチ出力スイッチング電源では二次側が複数系統搭載されており、各系統間で巻数を異ならせたスイッチング電源である。マルチ出力スイッチング電源を用いれば、電動機用の規定電圧値の駆動電力と、制御回路用の所定電圧値の動作電力とを同時に生成することができるので、電動機駆動装置を小型化することが可能となる。

また、スイッチング電源では、電動機に正確な規定電圧値の駆動電力を供給可能とするために、電動機に供給される駆動電力の電圧値を検出して一次側のスイッチ動作のデューティ比にフィードバックさせることも行われる。駆動電力の電圧値を検出してフィードバックさせれば、駆動電力の電圧値が規定電圧値よりも低い場合は一次側のスイッチ動作のデューティ比を増加させ、規定電圧値が高い場合はデューティ比を減少させることによって、正確な規定電圧値の駆動電力を電動機に供給することができる。更に、電動機の異常などによって駆動電力の電圧値が異常に上昇した場合には、一次側のスイッチ動作のデューティ比を０にする（すなわち、スイッチング動作を停止させる）ことによって、電動機を緊急停止させることも可能となる。

特開平６－２９２３８７号公報

しかし、上述した従来の技術では、電動機の回転速度を急激に低下させようとした場合、あるいは電動機を停止させようとした場合に、制御部に供給する動作電力の電圧値が低下して制御部を正常に動作させることができなくなり、その結果、電動機の回転速度を制御できなくなることがあるという問題があった。

この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するために成されたものであり、電動機の回転速度を急激に低下させようとした場合や、電動機を停止させようとした場合でも、電動機の回転速度を制御することが可能な電動機駆動装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の電動機駆動装置は次の構成を採用した。すなわち、
電動機に規定電圧値の駆動電力を供給することによって前記電動機を駆動すると共に、前記電動機の回転速度を制御する電動機駆動装置において、
所定電圧値の動作電力が供給されることによって動作して、前記電動機の回転速度を制御する制御部と、
トランスの一次側にスイッチング回路を介して外部の電源が接続され、前記トランスの二次側には前記電動機に前記駆動電力を供給する駆動電力供給回路と、前記制御部に前記動作電力を供給する動作電力供給回路とが接続されており、前記スイッチング回路のデューティ比を調節することによって、前記電動機に供給される前記駆動電力の電圧値を前記規定電圧値に調節すると、前記制御部に供給される前記動作電力の電圧値が前記所定電圧値に調節されるスイッチング電源と、
前記電動機に供給される前記駆動電力の電圧値を検出して、前記スイッチング回路の前記デューティ比にフィードバック制御するフィードバック制御部と
を備え、
前記制御部は、前記電動機の回転速度を低下または停止させる減速制御の実行に伴って前記駆動電力の電圧値が所定の閾値電圧値を超えた場合には、前記電動機の回転速度の維持、または前記回転速度の増加の何れかの制御を実行する
ことを特徴とする。

かかる本発明の電動機駆動装置においては、電動機に規定電圧値の駆動電力を供給するスイッチング電源と、電動機の回転速度を制御する制御部とが搭載されている。スイッチング電源にはトランスが内蔵されており、トランスの一次側にはスイッチング回路を介して外部の電源が接続され、トランスの二次側には、電動機に駆動電力を供給する駆動電力供給回路と、制御部に動作電力を供給する動作電力供給回路とが接続されている。そして、電動機に供給される駆動電力の電圧値を検出して、スイッチング回路のデューティ比にフィードバック制御することによって、電動機に供給される駆動電力の電圧値を規定電圧値に調節すると、制御部に供給される動作電力の電圧値が所定電圧値に調節されるようになっている。ここで、制御部は、駆動電圧の電圧値が所定の閾値電圧値を超えたことを検知可能となっており、電動機の回転速度を低下または停止させる減速制御を実行したことに伴って駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えた場合には、電動機の回転速度を維持、または回転速度を増加させる制御を実行する。

電動機の回転速度を低下または停止させる際には、制御部は電動機に流れる電流値を減少させるが、電動機に流れる電流値を減少させると、電動機に内蔵されたコイルに逆起電力が発生する。このため、電動機の回転速度を急激に低下させ、あるいは電動機を急に停止させる減速制御を実行すると、電動機に供給される駆動電力の電圧値が大きく上昇することがある。そして、駆動電力の電圧値が大きく上昇すると、フィードバック制御部が電圧値を検出してスイッチング回路のデューティ比を大幅に減少させるので、スイッチング電源が制御部に供給する動作電力の電圧値が大きく低下する。その結果、制御部に所定電圧値の動作電力を供給することができなくなって、制御部が正常に動作できなくなり、あるいは制御部が動作を停止して、電動機の回転速度を制御できなくなる虞がある。これに対して、駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えた場合には、電動機の回転速度を維持、または回転速度を増加させる制御を実行すれば、逆起電力が発生しなくなるので、閾値電圧値を超えた駆動電力の電圧値を速やかに低下させることができる。その結果、スイッチング回路のデューティ比が大幅に減少する事態が回避されるので、制御部に対して所定電圧値の動作電力を供給することができる。このため、電動機の回転速度を急激に低下させようとした場合や、電動機を停止させようとした場合でも、電動機の回転速度を制御することが可能となる。

また、上述した本発明の電動機駆動装置においては、制御部は、フィードバック制御部がスイッチング回路にフィードバックするデューティ比の情報、あるいはスイッチング回路でのデューティ比の情報を取得してもよい。そして、デューティ比の情報に基づいて、駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えたか否かを判断するようにしてもよい。

駆動電力の電圧値はスイッチング回路のデューティ比にフィードバックされるから、スイッチング回路でのデューティ比は、駆動電力の電圧値を反映したものとなっている。従って、駆動電力の電圧値を検出しなくても、デューティ比の情報に基づいて、駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えたか否かを判断することが可能となる。

また、上述した本発明の電動機駆動装置においては、制御部は、電動機の回転速度を低下または停止させる減速制御の実行に伴って駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えた場合は、その状態（駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えた状態）が所定時間以上継続していることを確認して、電動機の回転速度を維持、または回転速度を増加させる制御を実行することとしてもよい。

こうすれば、ノイズなどの影響で、駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えたものと誤判断してしまい、その結果、電動機の回転速度を維持、または回転速度を増加させる制御を誤って実行する事態を防止することが可能となる。

また、上述した本発明の電動機駆動装置においては、制御部は、駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えたことに対応して電動機の回転速度を増加させる場合には、減速制御の開始時あるいは減速制御中の電動機の回転速度に基づいて、電動機の回転速度を増加させる増加量を決定することとしてもよい。

電動機の回転速度を増加させる目的は、電動機の回転速度を低下あるいは電動機を停止させたことによる逆起電力とは異なる極性の逆起電力を発生させることによって、駆動電力の電圧値を速やかに低下させるためである。従って、電動機の回転速度の増加量が大きすぎると、駆動電力の電圧値が低下し過ぎる虞がある。例えば、現状の回転速度が３００ｒｐｍの時に、回転速度を１００ｒｐｍ増加させたのでは、増加量が大きすぎると思われるが、現状の回転速度が３０００ｒｐｍであれば、回転速度を１００ｒｐｍ増加させても増加量が大きすぎるとは思われない。このことから、回転速度の適切な増加量は、電動機の回転速度に応じて異なると考えられる。そこで、減速制御の開始時あるいは減速制御中（例えば、減速制御中に駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えた時点）での電動機の回転速度に基づいて、電動機の回転速度の増加量を決定してやれば、回転速度を適切な増加量だけ増加させることができ、駆動電力の電圧値を速やかに低下させることができる。その結果、制御部に所定電圧値の動作電力を供給し続けることができ、電動機の回転速度を制御することが可能となる。

本実施例の電動機駆動装置１０の回路構成を示した説明図である。 参考として従来の電動機駆動装置９０の回路構成を示した説明図である。 本実施例の電動機駆動装置１０で実行される回転速度制御処理のフローチャートである。 変形例の回転速度制御処理のフローチャートである。

図１は、本実施例の電動機駆動装置１０の回路構成を示した説明図である。本実施例の電動機駆動装置１０は、外部の商用電源１と電動機２とに接続されており、商用電源１から供給された電力を用いて規定電圧値の駆動電力を生成し、この駆動電力を電動機２に供給することによって電動機２を駆動する。

電動機駆動装置１０の内部には、電圧を変換するためのトランス１１と、電動機２の回転速度を制御するためのマイクロコンピュータ１２とが搭載されている。トランス１１の一次側のコイルＣｏｌ０には、スイッチング回路１４を介して平滑回路１３が接続されている。ここで、平滑回路１３は、商用電源１から供給される交流電圧を整流し、平滑化することによって直流電圧を生成する機能を有している。また、スイッチング回路１４は、平滑回路１３で生成された直流電圧をパルス状の電圧に変換してトランス１１の一次側のコイルＣｏｌ０に印加する機能を有している。尚、本実施例のマイクロコンピュータ１２は、本発明における「制御部」に対応する。

トランス１１の二次側には、第１コイルＣｏｌ１が巻数Ｎ１で巻回されると共に、第１コイルＣｏｌ１とは別個に、第２コイルＣｏｌ２が巻数Ｎ２で巻回されている。また、トランス１１の第１コイルＣｏｌ１には、ダイオードＤ１やコンデンサＣ１を備えた第１平滑回路１５が接続されており、第２コイルＣｏｌ２には、ダイオードＤ２やコンデンサＣ２を備えた第２平滑回路１６が接続されている。このため、トランス１１の一次側に商用電源１を接続してスイッチング回路１４を動作させると、二次側の第１コイルＣｏｌ１および第２コイルＣｏｌ２にはパルス状の電圧が発生する。そして、第１コイルＣｏｌ１に発生した電圧を第１平滑回路１５で平滑化することによって、第１平滑回路１５の出力点Ｐ１に直流電圧Ｖ１を発生させることができる。同様に、第２コイルＣｏｌ２に発生した電圧を第２平滑回路１６で平滑化することによって、第２平滑回路１６の出力点Ｐ２に直流電圧Ｖ２を発生させることができる。

ここで、第１平滑回路１５の出力点Ｐ１での直流電圧Ｖ１の電圧値は、商用電源１の電圧値や、トランス１１の一次側のコイルＣｏｌ０と二次側の第１コイルＣｏｌ１との巻数比や、スイッチング回路１４のデューティ比（正確には、トランス１１の一次側のコイルＣｏｌ０に電圧を印加している時間比率）によって決まる。そこで、一次側のコイルＣｏｌ０と二次側の第１コイルＣｏｌ１との巻数比やスイッチング回路１４のデューティ比は、第１平滑回路１５の出力点Ｐ１での直流電圧Ｖ１が、電動機２に供給するべき駆動電力の電圧値（すなわち規定電圧値）となるように、適切な巻数比およびデューティ比に設定されている。このため、第１平滑回路１５の出力点Ｐ１を電動機２に接続することによって、規定電圧値の駆動電力を電動機２に供給することができる。

また、第１平滑回路１５の出力点Ｐ１の下流には、第１平滑回路１５に対して並列にフィードバック回路１７が搭載されている。フィードバック回路１７は、第１平滑回路１５から出力される直流電圧Ｖ１の電圧値（従って、電動機２に供給される駆動電力の電圧値）を検出して、検出した電圧値を、電動機２に供給するべき駆動電力の規定電圧値と比較する。その結果、検出した電圧値が駆動電力の規定電圧値よりも高い場合は、スイッチング回路１４のデューティ比が小さくなるように制御し、検出した電圧値が規定電圧値よりも低い場合は、スイッチング回路１４のデューティ比が大きくなるように制御する。このように、電動機２に供給される電圧値を検出して、スイッチング回路１４のデューティ比にフィードバック制御することで、電動機２に供給される駆動電力の電圧値が規定電圧値となるように制御することができる。

本実施例の電動機駆動装置１０は、以上のように、電動機２に規定電圧値の駆動電力を供給することによって電動機２を駆動するが、これに加えて、電動機２の回転速度を制御することも可能となっている。すなわち、電動機駆動装置１０にはマイクロコンピュータ１２が搭載されており、マイクロコンピュータ１２は電動機２の回転速度を検出して、検出した回転速度を目標の回転速度と比較する。そして、検出した回転速度が目標の回転速度よりも大きい場合は、電動機２に流れる電流値を減少させ、目標の回転速度よりも小さい場合は、電動機２に流れる電流値を増加させることによって、電動機２の回転速度を制御する。マイクロコンピュータ１２を動作させるためには、マイクロコンピュータ１２に所定電圧値の動作電力を供給する必要があり、この動作電力は次のようにして生成されている。

先ず、前述したように、トランス１１の一次側に商用電源１を接続してスイッチング回路１４を動作させると、二次側の第１平滑回路１５の出力点Ｐ１には直流電圧Ｖ１が発生し、第２平滑回路１６の出力点Ｐ２には直流電圧Ｖ２が発生する。ここで、トランス１１の二次側に巻回されている第２コイルＣｏｌ２の巻数Ｎ２は第１コイルＣｏｌ１が巻数Ｎ１よりも小さな値となっており、このため、第２平滑回路１６の出力点Ｐ２の直流電圧Ｖ２は、第１平滑回路１５の出力点Ｐ１の直流電圧Ｖ１に対して、巻数比（＝Ｎ２／Ｎ１）に応じて定まる一定比率で小さな電圧となる。

本実施例では、第１コイルＣｏｌ１と第２コイルＣｏｌ２との巻数比（＝Ｎ２／Ｎ１）は、第１平滑回路１５から出力される直流電圧Ｖ１が駆動電力の規定電圧値となった時に、第２平滑回路１６から出力される直流電圧Ｖ２が、動作電力の所定電圧値よりも小さな電圧値となるような巻数比に設定されている。また、第２平滑回路１６の下流には昇圧回路１８が搭載されており、第２平滑回路１６から出力される直流電圧Ｖ２を、マイクロコンピュータ１２に供給するべき動作電力の所定電圧値まで昇圧した後に、マイクロコンピュータ１２に供給する。こうすれば、第２平滑回路１６から出力される直流電圧Ｖ２の電圧値が変動しても、昇圧回路１８で電圧値が所定電圧値まで昇圧されるので、マイクロコンピュータ１２には、所定電圧値の動作電力を安定して供給することが可能となる。

尚、本実施例では、トランス１１と、トランス１１の一次側に接続されたスイッチング回路１４と、トランス１１の二次側に接続された第１平滑回路１５および第２平滑回路１６とが、全体として１つのスイッチング電源２０を形成している。また、第１平滑回路１５と電動機２とを接続する結線１９ａは、本発明における「駆動電力供給回路」に対応し、第２平滑回路１６とマイクロコンピュータ１２とを接続する結線１９ｂは、本発明における「動作電力供給回路」に対応する。更に、本実施例のフィードバック回路１７は、本発明における「フィードバック制御部」に対応する。

また、本実施例のマイクロコンピュータ１２は、電動機２に供給される駆動電力の電圧値を監視しており、その結果を、電動機２の回転速度の制御に反映させている。こうすることで、電動機２の回転速度を急激に低下させたり、電動機２を急に停止させたりする場合でも、回転速度が制御できなくなる事態を回避することが可能となる。以下では、こうしたことが可能となる理由について説明する。

尚、図１に示した例では、フィードバック回路１７からマイクロコンピュータ１２に向かって信号線１７ａが接続されており、マイクロコンピュータ１２は、フィードバック回路１７が検出した駆動電力の電圧値を、信号線１７ａを介して取得することによって電圧値を監視するようになっている。しかし、マイクロコンピュータ１２が電圧値を監視することが可能であれば十分であり、他の方法を用いて電圧値を監視してもよい。例えば、電動機２に供給される駆動電力の電圧値をマイクロコンピュータ１２が直接検出することによって、電圧値を監視するようにしてもよい。

図２は、マイクロコンピュータ１２が駆動電力の電圧値を監視していない従来の電動機駆動装置９０の回路構成を示した説明図である。図１を用いて前述した本実施例の電動機駆動装置１０と比較すると、従来の電動機駆動装置９０は、フィードバック回路１７からマイクロコンピュータ１２に延びる信号線１７ａが存在しない点が異なっている。この従来の電動機駆動装置９０は、電動機２の回転速度を急激に低下させたり、電動機２を急に停止させたりすると、回転速度を制御できなくなることがある。これは次のような理由による。

先ず、電動機２の回転速度を低下させる場合、マイクロコンピュータ１２は電動機２に流れる電流値を減少させる。すると、電動機２が発生する回転トルクが減少して回転速度が低下する。ここで、電動機２はヨークと呼ばれる鉄心に複数のコイルが巻回された構造となっており、電動機２に供給された電流はコイルを流れるようになっている。このため、電動機２に流れる電流値を減少させると、コイルの自己誘導作用によって、コイルに電流を流し続けようとする方向の逆起電力が発生する。

この逆起電力は、第１平滑回路１５の出力点Ｐ１の電圧値（Ｖ１）を上昇させる方向に作用するが、第１平滑回路１５内のコンデンサＣ１が充電されるので、実際に増加する電圧値は、コンデンサＣ１に充電された電荷量の増加に対応する電圧値に過ぎない。そして、この程度の電圧値の増加であれば、フィードバック回路１７でスイッチング回路１４のデューティ比を減少させることによって、第１平滑回路１５の出力点Ｐ１の電圧値を駆動電力の規定電圧値に補正することができる。また、フィードバック回路１７でスイッチング回路１４のデューティ比を減少させたことに伴って、第２平滑回路１６の出力点Ｐ２での電圧値（Ｖ２）が低下するが、この程度の低下量であれば昇圧回路１８で所定電圧値に昇圧させることができるので、マイクロコンピュータ１２には所定電圧値の動作電力を供給することができる。

しかし、電動機２の回転速度を急激に低下させる場合、マイクロコンピュータ１２は電動機２に流れる電流値を急激に減少させる必要が生じる。あるいは、電動機２を急に停止させる場合には、マイクロコンピュータ１２は電動機２に流れる電流値を急にゼロにする必要が生じる。これらの場合には、電動機２内のコイルに大きな逆起電力が発生する。電動機２内のコイルに大きな逆起電力が発生しても、第１平滑回路１５内のコンデンサＣ１に充電可能な間は、第１平滑回路１５の出力点Ｐ１での電圧値（Ｖ１）の上昇は抑制されているが、コンデンサＣ１が一杯になって充電できなくなると、電動機２内のコイルで発生した逆起電力をそのまま反映して、第１平滑回路１５の出力点Ｐ１の電圧値（Ｖ１）が大きく上昇する。すると、この電圧値の上昇をフィードバック回路１７が検出して、スイッチング回路１４のデューティ比を大きく減少させる結果、第１平滑回路１５の出力点Ｐ１での電圧値（Ｖ１）が、電動機２に供給する駆動電力の規定電圧値に補正される。

この時、第２平滑回路１６の出力点Ｐ２での電圧値（Ｖ２）は、スイッチング回路１４のデューティ比が大きく減少したことに伴って大きく低下する。すると、昇圧回路１８では、マイクロコンピュータ１２に供給する動作電力の電圧値を、所定電圧値まで昇圧させることができなくなり、マイクロコンピュータ１２に供給する動作電力の電圧値が所定電圧値よりも低くなって、マイクロコンピュータ１２を正常に動作させることができなくなる。更には、昇圧回路１８で昇圧した電圧値が、マイクロコンピュータ１２のリセット電圧値よりも低くなると、マイクロコンピュータ１２が勝手にリセットしてしまい、電動機２の回転速度を制御できなくなる。

そこで、このような事態を回避するために、本実施例の電動機駆動装置１０は、マイクロコンピュータ１２が、第１平滑回路１５の出力点Ｐ１での電圧値（従って、電動機２に供給される駆動電力の電圧値）を監視しておき、その結果を、電動機２の回転速度の制御に反映させるようにしている。

図３は、本実施例の電動機駆動装置１０に搭載されたマイクロコンピュータ１２が、電動機２の回転速度を制御する回転速度制御処理のフローチャートである。図示されるように、回転速度制御処理では、電動機２の目標回転速度を取得する（ＳＴＥＰ１０）。そして、電動機２の現状の回転速度を検出して（ＳＴＥＰ１１）、現状の回転速度と目標回転速度との差が所定の許容値以内か否かを判断する（ＳＴＥＰ１２）。その結果、回転速度の差が許容値以内であった場合は（ＳＴＥＰ１２：ｙｅｓ）、回転速度の変更は不要と考えられるので、処理の先頭に戻って、再び目標回転速度を取得する（ＳＴＥＰ１０）。

これに対して、現状の回転速度と目標回転速度との差が許容値よりも大きかった場合は（ＳＴＥＰ１２：ｎｏ）、現状の回転速度を目標回転速度に近付ける必要があると考えられるので、現状の回転速度が目標回転速度よりも大きいか否かを判断する（ＳＴＥＰ１３）。その結果、現状の回転速度が目標回転速度よりも大きい場合は（ＳＴＥＰ１３：ｙｅｓ）、現状の回転速度を低下させる必要がある（目標回転速度がゼロの場合は電動機２を停止させる必要がある）ので、回転速度の差に応じて、電動機２に流れる電流値を減少させる（ＳＴＥＰ１４）。逆に、現状の回転速度が目標回転速度よりも小さい場合は（ＳＴＥＰ１３：ｎｏ）、現状の回転速度を上昇させる必要があるので、回転速度の差に応じて、電動機２に流れる電流値を増加させる（ＳＴＥＰ１５）。

ここで、図２を用いて前述したように、電動機２に流れる電流値を減少させると、電動機２内のコイルに生じる逆起電力によって、電動機２に供給する駆動電力の電圧値が大きく上昇することがある。そして、駆動電力の電圧値が大きく上昇すると、フィードバック回路１７の働きによってスイッチング回路１４のデューティ比が減少し、その結果、マイクロコンピュータ１２に対して所定電圧値の動作電力を供給することができなくなる虞が生じる。これに対して、電動機２に流れる電流値を増加させた場合は、コイルに生じる逆起電力は電動機２に供給される駆動電力の電圧値を低下させる方向に作用するので、フィードバック回路１７の働きによってスイッチング回路１４のデューティ比が増加する。従って、マイクロコンピュータ１２に供給する動作電力の電圧値が所定電圧値を下回ってしまう虞は生じない。

そこで、電動機２に流れる電流値を増加させた場合は（ＳＴＥＰ１５）、そのまま回転速度の制御を続ければよいと考えられるので、処理の先頭に戻って、再び目標回転速度を取得した後（ＳＴＥＰ１０）、続く上述した一連の操作を実施する。これに対して、電動機２に流れる電流値を減少させた場合は（ＳＴＥＰ１４）、マイクロコンピュータ１２に対して所定電圧値の動作電力を供給することができなくなる事態を回避するべく、以下のような操作を実施する。

先ず、電動機２に供給される駆動電力の電圧値を取得する（ＳＴＥＰ１６）。図１に示したように、本実施例の電動機駆動装置１０では、マイクロコンピュータ１２とフィードバック回路１７とが信号線１７ａで接続されているため、マイクロコンピュータ１２は、フィードバック回路１７が検出した駆動電力の電圧値を取得することができる。もちろん、これに限らず、マイクロコンピュータ１２が駆動電力の電圧値を直接検出するようにしても良い。

そして、取得した駆動電力の電圧値が所定の閾値電圧値よりも大きいか否かを判断する（ＳＴＥＰ１７）。その結果、取得した電圧値が閾値電圧値よりも大きくない場合は（ＳＴＥＰ１７：ｎｏ）、マイクロコンピュータ１２に対して所定電圧値の動作電力を供給することができなくなる虞はないと考えられるので、処理の先頭に戻って、再び目標回転速度を取得した後（ＳＴＥＰ１０）、続く上述した一連の操作を実施する。

これに対して、取得した電圧値が閾値電圧値よりも大きい場合は（ＳＴＥＰ１７：ｙｅｓ）、今度は、取得した電圧値が閾値電圧値よりも大きい状態が、所定時間以上継続しているか否かを判断する（ＳＴＥＰ１８）。すなわち、ノイズなどの影響で瞬間的に高い電圧値が検出された可能性もあるので、電圧値が閾値電圧値よりも大きい状態が所定時間以上継続しているか否かを判断する（ＳＴＥＰ１８）。その結果、所定時間以上は継続していない場合は（ＳＴＥＰ１８：ｎｏ）、ノイズなどの影響で誤った電圧値を検出している可能性もあるので、一旦、処理の先頭に戻って、再び目標回転速度を取得した後（ＳＴＥＰ１０）、続く上述した一連の操作を実施する。

これに対して、電圧値が閾値電圧値よりも大きい状態が所定時間以上継続している場合は（ＳＴＥＰ１８：ｙｅｓ）、そのままではマイクロコンピュータ１２に対して所定電圧値の動作電力を供給することができなくなる虞がある。そこで、この場合は、一定時間（例えば、２～５秒程度）の間だけ、電動機２の目標回転速度を現状の回転速度に変更する（ＳＴＥＰ１９）。こうすれば、電動機２に流れる電流値は、現状の電流値に維持される。いわゆる電磁誘導の法則によれば、コイルに生じる逆起電力の大きさは電流値の変化速度に比例するので、電動機２に流れる電流値が維持されれば逆起電力はゼロになる。その結果、スイッチング回路１４のデューティ比が正常なデューティ比に復帰するので、マイクロコンピュータ１２に対して所定電圧値の動作電力を供給することが可能となる。

このように本実施例の電動機駆動装置１０では、電動機２の回転速度を急激に低下させたり、電動機２を急に停止させたりする場合でも、電動機２に供給される駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えると電動機２の回転速度を一定時間の間だけ維持することにより、マイクロコンピュータ１２を正常に動作させておくことが可能となる。

尚、上述した実施例では、電動機２に供給される駆動電力の電圧値が閾値電圧値よりも大きくなり（ＳＴＥＰ１７：ｙｅｓ）、その状態が所定時間以上継続した場合には（ＳＴＥＰ１８：ｙｅｓ）、一定時間の間、目標回転速度を現状の回転速度に変更する（ＳＴＥＰ１９）ものとして説明した。しかし、ＳＴＥＰ１９では、目標回転速度を現状の回転速度に変更するのではなく、目標回転速度を、現状の回転速度よりも一定回転速度（例えば、５０ｒｐｍ）だけ高い回転速度に変更するようにしても良い。こうすれば、電動機２に流れる電流値が増加するので、電流値を減少させた時とは異なる極性の逆起電力が発生し、その結果、電動機２内のコイルに生じた逆起電力を速やかに消滅させることが可能となる。

あるいは、目標回転速度を、現状の回転速度よりも高い回転速度に変更する際に、現状の回転速度（駆動電力の電圧値が閾値電圧を超えた時点での回転速度）が高くなるほど、回転速度の増加量を大きくしても良い。すなわち、電動機２の回転速度を増加させる目的は、回転速度を低下あるいは電動機２を停止させたことによって生じる逆起電力とは異なる極性の逆起電力を発生させることによって、駆動電力の電圧値を速やかに低下させるためである。従って、電動機２の回転速度の増加量が大きすぎると、駆動電力の電圧値が低下し過ぎる虞がある。例えば、現状の回転速度が３００ｒｐｍの時に、回転速度を１００ｒｐｍも増加させたのでは、増加量が大きすぎると思われる。その一方で、現状の回転速度が３０００ｒｐｍであれば、回転速度を１００ｒｐｍだけ増加させても増加量が大きすぎるとは思われない。このことから、回転速度の適切な増加量は、電動機の回転速度に応じて異なると考えられる。従って、電動機２の回転速度に応じて、回転速度を増加させる増加量を決定してやれば、回転速度を適切な増加量だけ増加させることができる。その結果、駆動電力の電圧値を速やかに低下させて、マイクロコンピュータ１２に所定電圧値の動作電力を供給し続けることができるので、電動機２の回転速度を制御することが可能となる。

尚、以上の説明では、回転速度の増加量は、駆動電力の電圧値が閾値電圧を超えた時点での電動機２の回転速度に基づいて決定するものとして説明した。しかし、駆動電力の電圧値が閾値電圧を超えた時点での回転速度ではなく、電動機２に流す電流値を減少させる時点での電動機２の回転速度に基づいて、回転速度の増加量を決定しても良い。こうすれば、駆動電力の電圧値が閾値電圧を超えた時点での電動機２の回転速度を検出する必要がないので、制御を簡単にすることができる。

また、上述した実施例では、マイクロコンピュータ１２は、電動機２に供給される駆動電力の電圧値をフィードバック回路１７から取得して、取得した電圧値が閾値電圧値よりも大きいか否かを判断するものとして説明した。しかし、フィードバック回路１７は、電動機２に供給される駆動電力の電圧値を検出することによって、スイッチング回路１４にフィードバックするデューティ比の情報を決定している。従って、フィードバック回路１７がフィードバックするデューティ比の情報（あるいはスイッチング回路１４でのデューティ比の情報）は、電動機２に供給される駆動電力の電圧値を反映したものとなっている。そこで、これらのデューティ比の情報を取得することによって、電動機２に供給される駆動電力の電圧値が閾値電圧値よりも大きいか否かを判断するようにしても良い。

図４は、電動機２に供給される駆動電力の電圧値が閾値電圧値よりも大きいか否かを、デューティ比に基づいて判断する変形例の回転速度制御処理のフローチャートである。この変形例の回転速度制御処理は、図３を用いて前述した本実施例の回転速度制御処理に対して、図３のＳＴＥＰ１６～ＳＴＥＰ１８の操作が、図４のＳＴＥＰ２６～ＳＴＥＰ２８の操作に変更されている点のみが異なっている。以下では、この相違点に焦点を当てて、変形例の回転速度制御処理について簡単に説明する。

変形例の回転速度制御処理でも、先ず初めに電動機２の目標回転速度を取得し（ＳＴＥＰ１０）、続いて、電動機２の現状の回転速度を検出して（ＳＴＥＰ１１）、現状の回転速度と目標回転速度との差が所定の許容値以内か否かを判断する（ＳＴＥＰ１２）。その結果、回転速度の差が許容値以内であった場合は（ＳＴＥＰ１２：ｙｅｓ）、処理の先頭に戻るが、現状の回転速度と目標回転速度との差が許容値以上であった場合は（ＳＴＥＰ１２：ｎｏ）、続いて、現状の回転速度が目標回転速度よりも大きいか否かを判断する（ＳＴＥＰ１３）。その結果、現状の回転速度が目標回転速度よりも大きい場合は（ＳＴＥＰ１３：ｙｅｓ）、回転速度の差に応じて、電動機２に流れる電流値を減少させる（ＳＴＥＰ１４）。逆に、現状の回転速度が目標回転速度よりも小さい場合は（ＳＴＥＰ１３：ｎｏ）、回転速度の差に応じて電動機２に流れる電流値を増加させる（ＳＴＥＰ１５）。

そして、電動機２に流れる電流値を増加させた場合は（ＳＴＥＰ１５）、処理の先頭に戻って再び目標回転速度を取得する（ＳＴＥＰ１０）。これに対して、電動機２に流れる電流値を減少させた場合は（ＳＴＥＰ１４）、変形例の回転速度制御処理では、フィードバック回路１７からスイッチング回路１４でのデューティ比の情報を取得する（ＳＴＥＰ２６）。あるいは、スイッチング回路１４から直接、デューティ比の情報を取得してもよい。

そして、取得したデューティ比が、所定の閾値デューティ比よりも小さいか否かを判断する（ＳＴＥＰ２７）。その結果、デューティ比が閾値デューティ比よりも大きい場合は（ＳＴＥＰ２７：ｎｏ）、電動機２に供給される駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えていないと考えられるので、処理の先頭に戻って、再び目標回転速度を取得する（ＳＴＥＰ１０）。これに対して、デューティ比が閾値デューティ比よりも小さい場合は（ＳＴＥＰ２７：ｙｅｓ）、電動機２に供給される駆動電力の電圧値が閾値電圧値を超えていると考えられるので、今度は、デューティ比が閾値デューティ比よりも小さい状態が、所定時間以上継続しているか否かを判断する（ＳＴＥＰ２８）。その結果、所定時間以上は継続していない場合は（ＳＴＥＰ２８：ｎｏ）、ノイズなどの影響で誤ったデューティ比を検出している可能性もあるので、一旦、処理の先頭に戻って、再び目標回転速度を取得する（ＳＴＥＰ１０）。これに対して、デューティ比が閾値デューティ比よりも小さい状態が所定時間以上継続している場合は（ＳＴＥＰ２８：ｙｅｓ）、そのままではマイクロコンピュータ１２に対して所定電圧値の動作電力を供給することができなくなる虞がある。そこで、この場合は、一定時間の間だけ、電動機２の目標回転速度を現状の回転速度に変更する（ＳＴＥＰ１９）。

このような変形例の回転速度制御処理でも、前述した本実施例の回転速度制御処理と同様な理由により、電動機２の回転速度を急激に低下させたり、電動機２を急に停止させたりする場合でも、マイクロコンピュータ１２を正常に動作させておくことが可能となる。

以上、本実施例および変形例の電動機駆動装置１０について説明したが、本発明は上記の実施例および変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様で実施することが可能である。

１…商用電源、 ２…電動機、 １０…電動機駆動装置、 １１…トランス、
１２…マイクロコンピュータ、 １３…平滑回路、 １４…スイッチング回路、
１５…第１平滑回路、 １６…第２平滑回路、 １７…フィードバック回路、
１７ａ…信号線、 １８…昇圧回路、 １９ａ…結線、 １９ｂ…結線、
２０…スイッチング電源、 ９０…電動機駆動装置、 Ｃｏｌ０…コイル、
Ｃｏｌ１…第１コイル、 Ｃｏｌ２…第２コイル、 Ｄ１…ダイオード、
Ｃ１…コンデンサ、 Ｐ１…出力点、 Ｄ２…ダイオード、
Ｃ２…コンデンサ、 Ｐ２…出力点。

Claims (4)

1. 電動機に規定電圧値の駆動電力を供給することによって前記電動機を駆動すると共に、前記電動機の回転速度を制御する電動機駆動装置において、
   所定電圧値の動作電力が供給されることによって動作して、前記電動機の回転速度を制御する制御部と、
   トランスの一次側にスイッチング回路を介して外部の電源が接続され、前記トランスの二次側には前記電動機に前記駆動電力を供給する駆動電力供給回路と、前記制御部に前記動作電力を供給する動作電力供給回路とが接続されており、前記スイッチング回路のデューティ比を調節することによって、前記電動機に供給される前記駆動電力の電圧値を前記規定電圧値に調節すると、前記制御部に供給される前記動作電力の電圧値が前記所定電圧値に調節されるスイッチング電源と、
   前記電動機に供給される前記駆動電力の電圧値を検出して、前記スイッチング回路の前記デューティ比にフィードバック制御するフィードバック制御部と
   を備え、
   前記制御部は、前記電動機の回転速度を低下または停止させる減速制御の実行に伴って前記駆動電力の電圧値が所定の閾値電圧値を超えた場合には、前記電動機の回転速度の維持、または前記回転速度の増加の何れかの制御を実行する
   ことを特徴とする電動機駆動装置。
2. 請求項１に記載の電動機駆動装置において、
   前記制御部は、前記フィードバック制御部が前記スイッチング回路にフィードバックする前記デューティ比の情報、あるいは前記スイッチング回路での前記デューティ比の情報を取得することによって、前記駆動電力の電圧値が前記閾値電圧値を超えたか否かを判断する
   ことを特徴とする電動機駆動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動機駆動装置において、
   前記制御部は、前記減速制御の実行に伴って、前記駆動電力の電圧値が所定時間以上継続して前記閾値電圧値を超えた場合に、前記電動機の回転速度の維持、または前記回転速度の増加の何れかの制御を実行する
   ことを特徴とする電動機駆動装置。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の電動機駆動装置において、
   前記制御部は、前記駆動電力の電圧値が前記閾値電圧値を超えたことに対応して前記電動機の回転速度を増加させる場合には、前記減速制御の開始時または前記減速制御中の前記電動機の回転速度に基づいて、前記電動機の回転速度を増加させる増加量を決定する
   ことを特徴とする電動機駆動装置。

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