JP3137489U - 単相モーター駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単相モーターがデッドロックの状態かどうかを検出し、単相モーターに入力される駆動電流を有効に停止し、焼き壊れることを避ける。
【解決手段】単相モーター駆動装置は、少なくとも制御シグナルに基づいて、単相モーターを制御し回転をさせるのに用いられ、制御装置及び検出装置を含む。制御装置は単相モーターの回転或いは停止を検出し、検出シグナル及び少なくとも一つの制御シグナルを発生する。検出装置は制御装置に接続され、検出シグナルに基づいて、第一比較シグナル及び第二比較シグナルを発生し、第一比較シグナル及び第二比較シグナルを比較し、比較結果を発生し、且つ、比較結果に基づいて、回転シグナル或いは停止シグナルを対応して出力する。制御装置は回転シグナル及び停止シグナルに基づいて、少なくとも一つの制御シグナルを発生する。
【選択図】図４

Description

本考案は駆動装置に関し、特に単相モーター駆動装置に関するものである。

電子素子の電力消費がますます高くなるにつれ、その発散される熱量もますます大きくなり、そのため、さまざまな放熱設備が開発され、その中でもっとも一般的な方式はモーターを利用し、放熱ファンを制御して放熱を行うというものである。

以下は単相モーターの作動原理の説明であり、図１を参照、図１は従来の単相モーター駆動装置の回路図である。図１に示されているように、従来の単相モーター駆動装置のＮＰＮ型のバイポーラートランジスタ２、４は提供される駆動シグナルＡ、Ｄによって、単相コイル６に矢印１２の方向の駆動電流を供給する。このため、バイポーラートランジスタ２のコレクターエミッター通路、単相コイル６とバイポーラートランジスタ４のコレクターエミッター通路は電源Ｖｃｃと接地端子Ｖｓｓの間に直列接続される。同様にＮＰＮ型のバイポーラートランジスタ８、１０は提供される駆動シグナルＣ、Ｂによって、単相コイル６に矢印１４方向の駆動電流を供給する。

このため、バイポーラートランジスタ８のコレクターエミッター通路、単相コイル６とバイポーラートランジスタ１０のコレクターエミッター通路は電源Ｖｃｃと接地端子Ｖｓｓの間に直列接続される。よって、バイポーラートランジスタ２、４及びバイポーラートランジスタ８、１０は相補的に導通及び不導通し、単相コイル６の駆動電流方向を適切に変えることで、単相モーターを回転させることができる。

しかし、入力電源が中断されないと、入力電源は単相モーターに駆動電流を供給し続ける。この状態のもとで、単相モーターは駆動電流の駆動を受け、継続回転の現象を呈する。よって、単相モーターが回転時に障害物或いはその他の問題によりグリッドロック（ｇｒｉｄｌｏｃｋ）／デッドロックを形成した時、仮に使用者が即時に単相モーターの入力電源の供給を停止せずに、駆動電流を単相モーターを供給し続けると、単相モーターは過熱で焼き壊れ、全体の電子システムの作動が影響を受け、さらに電子システム内に含まれる各部品が放熱できない状況のもとで、相次いて焼き壊れ全体の電子システムが作動しなくなる。よって、いかに、単相モーターがデッドロックの状態かどうかを検出し、単相モーターに入力される駆動電流を有効に停止し、焼き壊れることを避けるかが、モーター使用の重要課題である。

本考案の目的は単相モーター駆動装置を提供することにある。

本考案は、少なくとも一つの制御シグナルに基づいて、単相モーターを制御し回転させるのに用いられる単相モーター駆動装置を提供し、その単相モーター駆動装置は制御装置及び検出装置を含む。制御装置は単相モーターの回転或いは停止を検出し、検出シグナル及び前記少なくとも一つの制御シグナルを発生するのに用いられる。検出装置は制御装置に接続され、検出シグナルに基づいて、第一比較シグナル及び第二比較シグナルを発生し、第一比較シグナル及び第二比較シグナルを比較し、比較結果を発生し、且つ、前記比較結果に基づいて回転シグナル或いは停止シグナルを対応して出力する。制御装置は前記回転シグナル及び前記停止シグナルに基づいて、前記少なくとも一つの制御シグナルを発生する。

本考案の単相モーター駆動装置は、制御装置及び検出装置を有し、検出装置はまず単相モーターの目前の回転状態を検出し、回転シグナルＳ_Ｒ或いは停止シグナルＳ_ｐを発生し、続いて、制御装置は回転シグナルＳ_Ｒ或いは停止シグナルＳｐに基づいて、少なくとも一つの制御シグナルＳ_ｃを発生するため、単相モーターが正常回転できない時に、確実に制御装置が単相モーターを駆動する制御シグナルＳｃを出力し続けないようにすることができる。即ち、制御装置は単相モーターに駆動電流を提供しなくなるため、単相モーターに不正常によりグリッドロック／デッドロック状態が発生した時、継続的に駆動電流が入力されることで、単相モーターが通熱し、最終的に焼き壊れる問題を防止できる。

本考案の上記に述べた目的、特長、長所等をさらに分り易く、図面をもって下記の通り説明を行う。

図２を参照、図２は本考案の単相モーター駆動装置の説明図であり、図２に示されるように、単相モーター駆動装置２０は、少なくとも一つの制御シグナルＳ_ｃに基づいて、単相モーター２６を制御し回転させるのに用いられ、その単相モーター駆動装置２０は制御装置２２及び検出装置２４を含む。制御装置２２は単相モーター２６の回転或いは停止を検出し、検出シグナルＳ_Ｄ及び少なくとも一つの制御シグナルＳ_ｃを発生するのに用いられる。一つの実施形態において、制御装置２２はホール素子（図には示されていない）を含み、前記ホール素子（図には示されていない）は単相モーターの回転或いは停止を検出するのに用いられる。検出シグナルＳ_Ｄは放電パルスである。検出装置２４は制御装置２２に接続され、前記検出シグナルＳ_Ｄに基づいて、第一比較シグナルＳ_１及び第二比較シグナルＳ_２を発生し、前記第一比較シグナルＳ_１及び前記第二比較シグナルＳ_２を比較し、比較結果を発生し、且つ前記比較結果に基づいて回転シグナルＳ_Ｒ或いは停止シグナルＳ_Ｐを対応して出力する。制御装置２２は回転シグナルＳ_Ｒ及び停止シグナルＳ_Ｐに基づいて、少なくとも一つの制御シグナルＳ_ｃを発生する。一つの実施形態において、本考案の単相モーター駆動装置２０は集積回路内に設置される。

図３を参照、図３は本考案のモーター駆動装置の単相モーターの説明図である。図３に示されるように、単相モーター２６はさらに第一駆動トランジスタ３０、３６及び第二駆動トランジスタ３２、３４を含み、第一駆動トランジスタ３０、３６は単相コイル３８に第一方向（矢印４４）の駆動電流を提供するのに用いられる。第二駆動トランジスタ３２、３４は単相コイル３８に第二方向（矢印４６）の駆動電流を提供するのに用いられる。前記少なくとも一つの制御シグナルＳ_Ｃはそれぞれ第一駆動トランジスタ３０、３６及び第二駆動トランジスタ３２、３４を制御し、第一方向（矢印４４）の駆動電流及び第二方向（矢印４６）の駆動電流を発生させるのに用いられる。

本実施形態の第一駆動トランジスタ３０、３６及び第二駆動トランジスタ３２、３４はバイポーラートランジスタであるが、それに制限されず、本考案の第一駆動トランジスタ３０、３６及び第二駆動トランジスタ３２、３４に例えばＮチャネル型或いはＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴも使用することができる。

図３に示されるように、本考案の単相モーター駆動装置２０は、単相コイル３８の駆動電流を再生させるのに用いられる再生ダイオード４０、４２を有し、これらは単相コイル３８の駆動電流を確実に再生することができる。本実施形態において、再生ダイオード４０、４２は第一駆動トランジスタ３０、３６及び第二駆動トランジスタ３２、３４外に別に設置される素子であるが、これに限らず、第一駆動トランジスタ３０、３６及び第二駆動トランジスタ３２、３４を有する寄生ダイオードを利用することもでき、それによって、単相モーター駆動装置２０の体積を減少することができる。

図４を参照、図４は本考案の検出装置の説明図である。図４に示されるように、検出装置２４は電圧源Ｖ_ＤＤ、インバータ２４２、第一トランジスタ２４４、第二トランジスタ２４６、コンデンサ２４８及び比較器２５０を含む。インバータ２４２は入力端子及び出力端子を有し、その入力端子は制御装置２２に接続され、検出シグナルＳ_Ｄを受け取り、反転シグナルＳ_Ｉを発生するのに用いられる。第一トランジスタ２４４は第一の第一端子（ソース）、第一の第二端子（ゲート）及び第一の第三端子（ドレイン）を有し、その第一の第一端子（ソース）は電圧源Ｖ_ＤＤに接続され、その第一の第二端子（ゲート）はインバータ２４２の出力端子に接続され、第一の第二端子において反転シグナルＳ_Ｉを受け取るのに用いられる。

第二トランジスタ２４６は第二の第一端子（ゲート）、第二の第二端子（ドレイン）及び第二の第三端子（ソース）を有し、その第二の第一端子（ゲート）は制御装置２２に接続され、その第二の第三端子（ソース）は接地端子Ｖ_ＳＳに接続され、第二の第一端子（ゲート）は検出シグナルＳ_Ｄを受け取るのに用いられる。コンデンサ２４８は第一端子Ｑ_Ｂ及び第二端子Ｑを有し、その第一端子Ｑ_Ｂは第一トランジスタ２４４の第一の第三端子（ドレイン）に接続され、その第二端子Ｑは第二トランジスタ２４６の第二の第二端子（ドレイン）に接続され、コンデンサ２４８は第一電流Ｉ_１に基づいて第一端子に第一比較シグナルＳ_１を発生し、及び第二電流Ｉ_２に基づいて第二端子に第二比較シグナルＳ_２を発生する。一つの実施形態において、第一比較シグナルＳ_１は充電電圧であり、第二比較シグナルＳ_２は放電電圧である。

比較器２５０は正入力端子及び負入力端子を有し、正入力端子はコンデンサ２４８の第一端子Ｑ_Ｂに接続され、その負入力端子はコンデンサ２４８の第二端子Ｑに接続され、第一比較シグナルＳ_１及び第二比較シグナルＳ_２を比較し、比較結果を発生し、且つ前記比較結果に基づいて、回転シグナルＳ_Ｒ或いは停止シグナルＳ_Ｐを対応して出力するのに用いられる。図４に示されるように、比較器２５０の出力するロジックレベルがＨｉｇｈの時は、その出力されたシグナルは回転シグナルＳ_Ｒであり、比較器２５０の出力するロジックレベルがＬｏｗの時は、その出力されたシグナルは停止シグナルＳ_ｐである。

検出装置２４はさらに第一電流源２５２及び第二電流源２５４を含む。第一電流源２５２はコンデンサ２４８の第一端子Ｑ_Ｂに接続され、第一電流Ｉ_１を提供するのに用いられる。第二電流源２５４はコンデンサ２４８の第二端子Ｑに接続され、第二電流Ｉ_２を提供するのに用いられる。

図２及び図３を参照、以下に制御装置２２と検出装置２４の動作原理を説明する。検出装置２４は単相モーター２６の回転或いは停止を検出し、且つ回転シグナルＳ_Ｒ或いは停止シグナルＳ_Ｐを出力する。制御装置２２は単相モーター２６が起動できない時、検出装置２４の出力が停止シグナルＳ_Ｐから回転シグナルＳ_Ｒに切換わるまで、単相コイル３８の駆動電流の再生を停止し、単相モーター２６が停止した時、回転子側のマグネット（図に示されていない）とホール素子（図に示されていない）の位相関係を一定の期間に固定し、それによって、単相モーター２６を、制御装置２２の駆動電流の再生動作により起動できなくする。このため、この単相モーター駆動装置２０によると、単相モーター２６の回転する前まで、制御装置２２は駆動電流再生の動作を停止するので、単相モーター２６が起動できない停止位置にある時でも、確実に単相モーター２６を起動できる。

図２〜図５を参照、図５は本考案のモーター駆動装置のシグナル波形図である。図２〜図５に示されるように、制御装置２２は単相モーター２６の回転位置に基づいて、実線及び破線の差が１８０度の位相差を有する正弦波シグナルを発生し、この正弦波シグナルは整形処理された後、方形波シグナルになり、最後に制御装置２２は方形波シグナルの変化点（即ち、単相モーター２６の単相コイル３８の駆動電流切り替え点）に基づいて、前記検出シグナルＳ_Ｄを出力し、この検出シグナルＳ_Ｄは検出装置２４に供給される。言わば、単相モーター２６の回転時に、コンデンサ２４８の充電電圧は放電電圧より小さいため、比較器２５０は回転シグナルＳ_Ｒを出力し、単相モーター２６が停止した時、充電電圧は放電電圧より大きいため、比較器２５０は停止シグナルＳ_Ｐを発生する。制御装置２２は検出装置２４が出力する回転シグナルＳ_Ｒ或いは停止シグナルＳ_Ｐに対して、適切な計算処理を行い、少なくとも一つの制御シグナルＳ_ｃを発生し、さらに単相コイル３８の駆動電流の大小を制御し、単相モーター２６の駆動の動作を完了する。

本考案の単相モーター駆動装置は、制御装置及び検出装置を有し、検出装置はまず単相モーターの目前の回転状態を検出し、回転シグナルＳ_Ｒ或いは停止シグナルＳ_ｐを発生し、続いて、制御装置は回転シグナルＳ_Ｒ或いは停止シグナルＳｐに基づいて、少なくとも一つの制御シグナルＳ_ｃを発生するため、単相モーターが正常回転できない時に、確実に制御装置が単相モーターを駆動する制御シグナルＳｃを出力し続けないようにすることができる。即ち、制御装置は単相モーターに駆動電流を提供しなくなるため、単相モーターに不正常によりグリッドロック／デッドロック状態が発生した時、継続的に駆動電流が入力されることで、単相モーターが通熱し、最終的に焼き壊れる問題を防止できる。

以上、本考案の好適な実施形態を挙げて本考案を説明したが、本考案はこれら実施形態に限定はされないと解されるべきであり、つまり本考案は、（当業者であれば自明であるような）各種変更および均等なアレンジをカバーするものである。上に掲げた実施例は、本考案の原理を説明するための最良の態様を提示すべく選択し記載したものである。即ち、添付の実用新案登録請求の範囲は、かかる各種変更および均等なアレンジが全て包含されるように、最も広い意味に解釈されるべきである。

従来技術の単相モーターの回路図である。 本考案の単相モーター駆動装置の説明図である。 本考案の単相モーター駆動装置の単相モーターの説明図である。 本考案の単相モーター駆動装置の検出装置の説明図である。 本考案の単相モーター駆動装置のシグナルの波形図である。

符号の説明

２、４、８、１０ トランジスタ
６、３８ 単相コイル
１２、１４、４４、４６ 方向
２０ 単相モーター駆動装置
２２ 制御装置
２４ 検出装置
２６ 単相モーター
３０、３６ 第一駆動トランジスタ
３２、３４ 第二駆動トランジスタ
４０、４２ 再生トランジスタ
２４４ 第一トランジスタ
２４６ 第二トランジスタ
２４８ コンデンサ
２５０ 比較器
２５２ 第一電流源
２５４ 第二電流源
Ｖ_ＤＤ、Ｖ_ｃｃ、 電源
Ｖｓｓ 接地端子
Ｓ_ｃ 制御シグナル
Ｓ_Ｄ 検出シグナル
Ｓ_Ｒ 回転シグナル
Ｓ_Ｐ 停止シグナル
Ｓ_１ 第一比較シグナル
Ｓ_２ 第二比較シグナル

Claims (9)

1. 少なくとも一つの制御シグナルに基づき、単相モーターを制御し回転させるのに用いられる単相モーター駆動装置であって、その単相モーター駆動装置は、
   前記単相モーターの回転或いは停止を検出し、検出シグナル及び前記少なくとも一つの制御シグナルを発生するのに用いられる制御装置、及び
   前記制御装置に接続され、前記検出シグナルに基づき第一比較シグナル及び第二比較シグナルを発生し、前記第一比較シグナル及び前記第二比較シグナルを比較し、比較結果を発生し、且つ前記比較結果に基づき、回転シグナル或いは停止シグナルを対応して出力する検出装置を含み、
   前記制御装置は前記回転シグナル及び前記停止シグナルに基づき、前記少なくとも一つの制御シグナルを発生する単相モーター駆動装置。
2. 前記単相モーター駆動装置はさらに、前記単相モーターに第一方向の駆動電流を提供するのに用いられる少なくとも一つの第一駆動トランジスタ、及び
   前記単相モーターに第二方向の駆動電流を提供するのに用いられる少なくとも一つの第二駆動トランジスタを含み、
   前記少なくとも一つの制御シグナルはそれぞれ前記少なくとも一つの第一駆動トランジスタ及び前記少なくとも一つの第二駆動トランジスタを制御し前記第一方向の駆動電流及び前記第二方向の駆動電流の発生させるのに用いられる請求項１に記載の単相モーター駆動装置。
3. 前記検出装置はさらに、
   電圧源、
   入力端子及び出力端子を有し、その入力端子は前記制御装置に接続され前記検出シグナルを受け取るのに用いられ、反転シグナルを発生するインバータ、
   第一の第一端子、第一の第二端及び第一の第三端子を有し、その第一の第一端子は前記電圧源に接続され、その第一の第二端子は前記インバータの出力端子に接続され、前記第一の第二端子において前記反転シグナルを受け取るのに用いられる第一トラジスタ、
   第二の第一端子（ゲート）、第二の第二端子（ドレイン）及び第二の第三端子（ソース）を有し、その第二の第一端子は前記制御装置に接続され、その第二の第三端子は接地端子に接続され、第二の第一端子は前記検出シグナルを受け取るのに用いられる第二トランジスタ、
   第一端子及び第二端子を有し、その第一端子は前記第一トランジスタの第一の第三端子に接続され、その第二端子は前記第二トラジスタ第二の第二端子に接続され、第一電流に基づき前記第一端子に前記第一比較シグナルを発生し、及び第二電流に基づき前記第二端子に第二比較シグナルを発生するコンデンサ、及び
   正入力端子及び負入力端子を有し、その正入力端子は前記コンデンサの第一端子に接続され、その負入力端子は前記コンデンサの第二端子に接続され、前記第一比較シグナル及び前記第二比較シグナルを比較し、前記比較結果を発生し、且つ前記比較結果に基づいて、前記回転シグナル或いは前記停止シグナルを対応して出力する比較器を含む請求項１に記載の単相モーター駆動装置。
4. 前記検出装置はさらに、
   前記コンデンサの第一端子に接続され、前記第一電流を提供するのに用いられる第一電流源、及び、
   前記コンデンサの第二端子に接続され、前記第二電流を提供するのに用いられる第二電流源を含む請求項３に記載の単相モーター駆動装置。
5. 前記単相モーター駆動装置は集積回路に設置される請求項１に記載の単相モーター駆動装置。
6. 前記検出シグナルは放電パルスである請求項３に記載の単相モーター駆動装置。
7. 前記第一比較シグナルは充電電圧である請求項３に記載の単相モーター駆動装置。
8. 前記第二比較シグナルは放電電圧である請求項３に記載の単相モーター駆動装置。
9. 前記制御装置はさらにホール素子を含み、前記ホール素子は前記単相モーターの回転或いは停止を検出するのに用いられる請求項１に記載の単相モーター駆動装置。

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