JP2658722B2

JP2658722B2 - モータのコイル焼損防止装置

Info

Publication number: JP2658722B2
Application number: JP4092779A
Authority: JP
Inventors: 菊夫小宮山; 敏彦内田; 和弘安本; 幸雄篠田; 和英内藤; 竜三久良
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1992-04-13
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JPH05292787A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動復帰型の
ブラシレスモータに用いられるコイルの焼損防止装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動復帰型のブラシレスモータにおける
従来のコイル焼損防止装置は、例えば特開昭６３ー１２
１４９１号公報に示され、図６により図示するような構
成となっている。即ち、図において、１０１は電源端子
Ｖｃｃに接続され、定電流Ｉ１を流す第１の定電流源、
１０２は接地され定電流Ｉ２を引き込む第２の定電流
源、１０３，１０４は差動増幅器を構成するトランジス
タである。１０５はトランジスタ１０３のコレクタと接
地間に接続されたコンデンサ、１０６はこのコンデンサ
１０５に並列接続されたトランジスタ、１０７はこのト
ランジスタ１０６のベースに接続された抵抗である。１
０８はこの抵抗１０７と電源端子Ｖｃｃとの間に接続さ
れた抵抗、１０９はブラシレスモータの回転子の回転位
置を検出する検出手段からの出力が一方の入力端子に入
力され、出力が上記抵抗１０７に接続されたアンド回
路、１１０はこのアンド回路１０９の他方の入力端子と
接地との間に接続されたコンデンサ、１１１は上記アン
ド回路１０９の他方の入力端子に接続された抵抗、１１
２はこの抵抗１１１と検出手段との間に接続されたイン
バータで、上記コンデンサ１１０及び抵抗１１１とで検
出手段の出力を反転して遅延させる遅延手段を構成して
いる。１１５は反転入力端子がコンデンサ１０５に接続
され、非反転入力端子が抵抗１１３を介して基準電圧に
接続されたコンパレータである。１１４はコンパレータ
１１５の非反転入力端子と出力端子との間に接続された
抵抗、１１６，１１７はコンパレータ１１５の出力端子
に直列接続されたインバータで、インバータ１１６の出
力端子は抵抗１１８を介してトランジスタ１０３のベー
スに接続され、インバータ１１７の出力端子は抵抗１１
９を介してトランジスタ１０４のベースに接続されてい
る。１２１はブラシレスモータの駆動回路と接地との間
に接続されたトランジスタで、そのベースは抵抗１２０
を介してインバータ１１７に直列接続されている。

【０００３】上記構成のコイル焼損防止装置は、ブラシ
レスモータが通常回転していると、回転子の回転位置を
検出している検出手段からの出力は非常に短い周期の信
号になり、アンド回路１０９からの出力も短い周期の信
号となってトランジスタ１０６のＯＮ／ＯＦＦの繰り返
し周期も非常に短いものとなる。差動増幅器を構成して
いるトランジスタ１０３，１０４は一方がＯＮ状態であ
ると他方はＯＦＦ状態になっていて、トランジスタ１０
３がＯＮ状態にあると、第１の定電流源１０１からの定
電流Ｉ１はトランジスタ１０３を介して流れ、定電流Ｉ
２分だけ第２の定電流源１０２に引き込まれる。そし
て、トランジスタ１０６がＯＦＦ状態であると、定電流
Ｉ１と定電流Ｉ２との差分がコンデンサ１０５を充電す
る。ブラシレスモータが通常運転しているときは、非常
に短い周期でトランジスタ１０６がＯＮ／ＯＦＦを繰り
返しているので、コンデンサ１０５の充電電位が基準電
圧になるまえに、トランジスタ１０６を介して放電され
ることになる。その結果、コンパレータ１１５の出力は
反転することなく、Ｈレベルの電位を出力し続け、トラ
ンジスタ１０３のベースにはＬレベルの電位が印加され
てＯＮ状態が維持され、トランジスタ１２１がＯＮ状態
に維持され、駆動回路が動作状態を維持することにな
る。

【０００４】通常回転していたブラシレスモータがなん
らかの要因でモータロックを生じた場合、回転子の回転
位置を検出する検出手段からの出力がＨ，Ｌいずれかの
レベルのままになるため、アンド回路１０９からの出力
はＬレベルのままであり、トランジスタ１０６はＯＦＦ
状態である。従って、コンデンサ１０５に充電された電
荷はトランジスタ１０６を介して放電されることはな
く、充電電位は上昇する。この充電電位が基準電圧を越
えると、コンパレータ１１５の出力がＬレベルに反転す
る。その結果、トランジスタ１０３はＯＦＦ状態にな
り、トランジスタ１０４はＯＮ状態になって、トランジ
スタ１２１がＯＦＦ状態になり駆動回路を非動作状態に
する。この時、コンパレータ１１５の非反転入力端子に
印加される基準電圧は抵抗１１３，１１４で決まる電圧
に低下する。トランジスタ１０３がＯＦＦ状態になるこ
とにより、コンデンサ１０５には充電電流が流れなくな
り、充電電荷が第２の定電流源１０２を介して放電され
る。コンデンサ１０５の充電電位が抵抗１１３，１１４
で決まる電圧以下になると、コンパレータ１１５の出力
はＨレベルに反転し、これにより、トランジスタ１０
３，１２１はＯＮ状態に、トランジスタ１０４はＯＦＦ
状態となって駆動回路が動作状態になるとともに、コン
デンサ１０５の充電が始まる。駆動回路の動作で回転子
が回転すると、先に説明した通常回転状態と同じ動作と
なる。また回転子がロック状態であれば、コンデンサ１
０５は充電され続け、駆動回路を前述のように非動作状
態にする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなコイル焼
損防止装置では、回転子がロックされた状態において、
コンデンサ１０５の充電時間と放電時間とのデューティ
比が第１の定電流源１０１の定電流Ｉ１と第２の定電流
源１０２の定電流Ｉ２によって決まってしまうため、デ
ューティ比をあまり小さくできず、発熱量の大きいモー
タには使用できないといった課題を含んでいる。

【０００６】この発明は上記した従来の課題を解決する
ためになされたもので、発熱量の大きなモータにも適用
できるとともに、電源電圧の低い場合のモータの起動が
確実に行なわれるモータのコイル焼損防止装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかるコイル
焼損防止装置は、モータの回転子の磁極位置を示す位置
検出信号を受け、この位置検出信号に応じて充放電を繰
り返す充放電部と、この充放電部の充放電電位を受け、
位置検出信号に応じてモータのコイルの通電状態を制御
する駆動回路を、充放電電位が第１の電位以上になると
非動作状態となし、これより低い第２の電位以下である
と動作状態となす駆動回路制御部とを有したタイマ回路
と、電源電圧が所定値以上であって駆動回路が動作状態
のときにタイマ回路の充放電部に充電電流を供給して充
電時間を短縮させる充電時間短縮回路とを備えたもので
ある。

【０００８】

【作用】この発明においては、充放電時間短縮回路が、
回転子のモータロック時にタイマ回路の充放電部に、電
源電圧が所定値以上で駆動回路が動作している時に充電
電流を供給して充放電時間を短縮させ、駆動回路の動作
状態の時間と非動作状態の時間とのデューティ比を小さ
くするが、電源電圧の低いときは充放電時間は短縮させ
ず起動に必要な時間が確保される。

【０００９】

【実施例】図１はこの発明の実施例を示すコイル焼損防
止装置の電気回路図、図２は図１のノードＢにおける電
位Ｖ２の変化を示す説明図である。図１において、１は
電源端子ＶｃｃとノードＡとの間に接続された抵抗、２
はノードＡと接地との間に接続されたツェナーダイオー
ドからなる定電圧素子で、ノードＡを一定電圧Ｖ１に保
つものである。３はノードＡに接続された抵抗、４はブ
ラシレスモータの回転子の磁極位置を示す位置検出信号
を出力する位置検出手段で、この実施例では抵抗３に接
続され、永久磁石からなる回転子に近接して配設された
ホール素子を用いている。５はこの位置検出手段４から
の位置検出信号に応じてモータの固定子コイル１０，１
１の通電状態を制御する駆動回路で、位置検出信号を増
幅する入力アンプ６と、この入力アンプ６の増幅位置検
出信号を受けてこれに応じて第１及び第２の出力端子に
選択出力、即ち相補の信号を出力する前段駆動部７と、
前段駆動部７の第１の出力端子と第１の固定子コイル１
０との間に接続された第１の出力アンプ８と、前段駆動
部７の第２の出力端子と第２の固定子コイル１１との間
に接続された第２の出力アンプ９とで構成されている。
１２は電源端子Ｖｃｃと第１及び第２の固定子コイル１
０，１１との間に接続されたダイオードである。

【００１０】１３は位置検出手段４からの位置検出信号
に応じて充放電を繰り返す充放電部で、位置検出手段４
の出力信号の反転毎にパルスを発生する放電パルス発生
回路１４と、この放電パルス発生回路１４の出力をベー
スに受ける放電用トランジスタ１５と、これに並列に接
続されたコンデンサ１６と、このコンデンサ１６に定電
流を供給する定電流回路１７で構成されている。なお、
定電流回路１７は二つの定電流源と差動増幅回路から構
成されている。１８はこの充放電部１３の充放電電位を
受け、駆動回路５を充放電電位が第１の電位Ｖｒｅｆ１
以上になると非動作状態となし、第１の電位Ｖｒｅｆ１
より低い第２の電位Ｖｒｅｆ２以下になると動作状態と
なす駆動回路制御部で、定電流回路１７をも制御すると
ともに、充放電部１３とでタイマ回路１９を構成し、ノ
ードＡから駆動のための電源が供給されている。

【００１１】２０は駆動回路５が動作状態で電源電圧が
所定値以上の時、タイマ回路１９の充放電部１３に充電
電流を供給して充放電部１３の充電時間を短縮させる充
電時間短縮回路で、第１及び第２の出力アンプ８，９の
出力端子にそれぞれ接続されたダイオード２１，２２
と、これらダイオード２１，２２の共通接点とノードＡ
との間に直列接続された抵抗２３，２４と、ベースがこ
れらの抵抗２３，２４の接続点に接続され、エミッタが
ノードＡに接続されたトランジスタ２５と、このトラン
ジスタ２５のコレクタとノードＢとの間に直列接続され
た抵抗２６とツェナーダイオード２７で構成されてい
る。

【００１２】上述のモータのコイル焼損防止装置の動作
は次の通りである。ブラシレスモータが通常回転してい
る場合には、回転子の回転位置を検出している位置検出
手段４から回転子の磁界に対応した出力信号（Ｈレベル
とＬレベルとからなる信号）が非常に短い周期の信号と
して入力アンプ６に入力され、増幅される。入力アンプ
６で増幅された位置検出信号は前段駆動部７に入力さ
れ、第１及び第２の出力アンプ８，９が選択駆動され、
これにより第１及び第２の固定子コイル１０，１１が選
択通電されて回転子が一方向に回転する。

【００１３】位置検出手段４からの位置検出信号は放電
パルス発生回路１４にも入力され、この放電パルス発生
回路１４からの出力も短い周期の信号になり、放電用ト
ランジスタ１５のＯＮ／ＯＦＦの繰り返し周期も非常に
短いものとなる。初期状態において駆動回路制御部１８
からは定電流がコンデンサ１６に流れ、放電用トランジ
スタ１５がＯＦＦ状態であると、この定電流がコンデン
サ１６を充電する。ブラシレスモータが通常運転してい
るときは、非常に短い周期で放電用トランジスタ１５が
ＯＮ／ＯＦＦを繰り返しているため、コンデンサ１６の
充電電位が第１の基準となる電位Ｖｒｅｆ１になる前に
放電用トランジスタ１５を介して放電される。その結果
駆動回路制御部１８のコンパレータの出力は反転するこ
となく、Ｈレベルの電位を出力し続け、ブラシレスモー
タの固定子コイル１０，１１に通電されて通常運転を続
ける。

【００１４】通常回転していたブラシレスモータがなん
らかの要因でモータロックを生じた場合、回転子の回転
位置を検出する位置検出手段４からの出力がＨ，Ｌいず
れかのレベルのままになるため、放電パルス発生回路１
４からの出力はＬレベルのままであり、放電用トランジ
スタ１５はＯＦＦ状態である。従って、コンデンサ１６
に充電された電荷は放電用トランジスタ１５を介して放
電されることはなく、充電電位は上昇する。この時、ま
だ駆動回路５は動作状態であるため、第１及び第２の出
力アンプ８，９の一方の出力はＬレベルであるため、充
電時間短縮回路２０のトランジスタ２５がＯＮになり、
電源電圧が所定値以上であればツェナーダイオード２７
が導通し、コンデンサ１６に充電電流を供給し、コンデ
ンサ１６の充電時間が短縮される。コンデンサ１６にお
ける充電電位が第１の電位Ｖｒｅｆ１を越えると、駆動
回路制御部１８の出力がＬレベルに反転する。その結
果、駆動回路５の前段駆動部７が非動作状態になる。こ
の時、駆動回路制御部１８の入力端子に印加される基準
電圧は第２の電位Ｖｒｅｆ２に低下する。

【００１５】一方、駆動回路制御部１８のＬレベルの出
力を定電流回路１７はノードＢの電荷を定電流にて放電
する一方、第１及び第２の出力アンプ８，９の出力は共
にＨレベルであり、トランジスタ２５のベース電位がＨ
レベルであるため、充電時間短縮回路２０からコンデン
サ１６には充電電流は流れない。従って、コンデンサ１
６の充電電荷が定電流回路１７を介して放電される。そ
して、コンデンサ１６の充電電位が第２の基準となる電
位Ｖｒｅｆ２以下に下がると、駆動回路制御部１８の出
力はＨレベルに反転し、駆動回路５の前段駆動部７が動
作状態になり、駆動回路５が動作し、回転子が回転する
と前述の通常回転状態と同じ動作となる。回転子がロッ
ク状態のままであればコンデンサ１６は充電され続け、
上述と同様の動作で駆動回路５を非動作状態にする。充
電時間短縮回路２０からのコンデンサ１６への充電電流
は、電源電圧が低い時にはツェナーダイオード２７が殆
ど電流を流さないので、充電時間の短縮はされず、定電
流回路１７からの定電流により充電される。

【００１６】ノードＢの電位Ｖ２は図２に実線Ａで示す
ように、ブラシレスモータが通常回転中は第２の電位Ｖ
ｒｅｆ２未満で充放電電位を繰り返す。モータロックに
なると、第１の電位Ｖｒｅｆ１まで上昇して、その後第
２の電位Ｖｒｅｆ２まで下降し、この間をモータロック
中は繰り返す。この時、電源電圧が所定値以上で、充電
時間の短縮が行なわれている場合の充電時間Ｔ１は、電
源電圧が低く充電時間の短縮が行なわれない場合の充電
時間より実線Ｂで示すように短くなるが、放電時間Ｔ２
は同じである。駆動回路５が動作状態の時、タイマ回路
１９の充放電部に充電電流を供給して充電時間を短縮さ
せるが、電源電圧の低いときは起動に必要な時間を確保
するために充電時間の短縮は行なわない。従って、充電
時間と放電時間とのデューティ比が小さくなり、発熱量
の大きいブラシレスモータのコイル焼損防止にも適用で
き、しかも電源電圧が低い場合のモータの起動が確実に
なる。

【００１７】なお、図３に要部の電気回路図を示すよう
に、図１に示したものに対して充電時間短縮回路２０の
駆動電源としてノードＡに接続する代わりに、固定子コ
イル１０，１１が接続される電源端子Ｖｃｃに接続して
も良い。

【００１８】また、図４に示すように、実施例１の第１
及び第２の出力アンプ８，９を抵抗８ａ，９ａ及びトラ
ンジスタ８ｂ，９ｂにて構成し、充電時間短縮回路２０
を前段駆動部７の出力端子に接続されたダイオード２
８，２９及びこれらの共通接点とノードＢとの間に接続
されたツェナーダイオード２７と抵抗２６とで構成して
も同様な動作のコイル焼損防止装置となる。

【００１９】さらに、図５に示すように図４によるもの
の充電時間短縮回路２０を二つの抵抗３０，３１とツェ
ナーダイオード２７とにより構成することもできる。

【００２０】

【発明の効果】以上実施例による説明からも明らかなよ
うに、この発明によれば充電時間短縮回路が、回転子の
モータロック時にタイマ回路の充放電部に、電源電圧が
所定値以上で駆動回路が動作している時に充電電流を供
給して充放電時間を短縮させることにより、駆動回路の
動作状態の時間と非動作状態の時間とのデューティ比が
小さくなり、発熱量の大きいブラシレスモータのコイル
焼損防止に適用できるようになるうえ、電源電圧が低い
場合のモータの起動に必要な時間が確保でき、電源電圧
の低いときの起動が確実になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す電気回路図である。

【図２】この発明の実施例である図１におけるノードＢ
の電位の変化を示す説明図である。

【図３】この発明の他の実施例を示す要部についての電
気回路図である。

【図４】この発明のさらに他の実施例を示す電気回路図
である。

【図５】この発明の他の実施例を示す要部についての電
気回路図である。

【図６】従来のコイル焼損防止装置の電気回路図であ
る。

【符号の説明】

４位置検出手段５駆動回路１０固定子コイル１１固定子コイル１３充放電部１４放電パルス発生回路１５放電用トランジスタ１６コンデンサ１８駆動回路制御部１９タイマ回路２０充電時間短縮回路２７ツェナーダイオード

フロントページの続き (72)発明者篠田幸雄岐阜県中津川市駒場町１番３号三菱電機株式会社中津川製作所内 (72)発明者内藤和英岐阜県中津川市駒場町１番３号三菱電機株式会社中津川製作所内 (72)発明者久良竜三岐阜県中津川市駒場町１番３号三菱電機株式会社中津川製作所内 (56)参考文献特開平３−150092（ＪＰ，Ａ) 特開平２−123989（ＪＰ，Ａ) 実開平１−109299（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの回転子の磁極位置を示す位置検
出信号を受け、この位置検出信号に応じて充放電を繰り
返す充放電部と、この充放電部の充放電電位を受け、上
記位置検出信号に応じて上記モータのコイルの通電状態
を制御する駆動回路を、上記充放電電位が第１の電位以
上になると非動作状態となし、第１の電位より低い第２
の電位以下であると動作状態となす駆動回路制御部とを
有したタイマ回路と、電源電圧が所定値以上であって上
記駆動回路が動作状態のときには、上記タイマ回路の充
放電部に充電電流を供給して充電時間を短縮させる充電
時間短縮回路を備えたことを特徴とするモータのコイル
焼損防止装置。