JP3910138B2

JP3910138B2 - Motor driving apparatus and motor driving method

Info

Publication number: JP3910138B2
Application number: JP2002347201A
Authority: JP
Inventors: 真樹村上
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: JP2003235287A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ショートブレーキと逆転ブレーキとを有するモータ駆動装置及びモータ駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータを停止する方式には、ショートブレーキによる減速方法と逆転ブレーキによる減速方法とがある。そして、従来のモータ駆動装置は、ショートブレーキにより制動をかけるショートブレーキモードと逆転ブレーキにより制動をかける逆転ブレーキモードとの２つのモードを持ち合わせており、いずれか一方のモードを選択することによってモータの減速及び停止の制御をしていた。
【０００３】
ショートブレーキモードによるモータの減速方法は、３相のモータ巻線の端子間にショート回路を形成する方式である。一方、逆転ブレーキモードによるモータの減速方法は、複数相のモータ巻線に逆方向の電流を供給して逆転方向に励磁する方式である。
【０００４】
図９は、従来のモータ駆動装置の構成を示す図である。
【０００５】
図９におけるモータ駆動装置１Ｅは、位置検出手段１０、通電切換信号生成手段２０、回転制御手段３０、ブレーキ指令発生手段４０、ブレーキモード切換手段５０Ｄ、逆転検知手段６０、通電制御信号生成手段７０Ｄ、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６とを含み、その外部には、回転子ｒ１と回転子ｒ１を介してディスクｄ１を回転させるモータ巻線Ｌ１〜Ｌ３とを有するモータＭ１が備えられている。
【０００６】
以下に、従来のモータ駆動装置１Ｅの具体的動作について説明する。
【０００７】
図１０は、図９に示したブレーキモード切換手段５０Ｄの内部構成例を示す図である。
【０００８】
モータＭ１の通常回転時において、ブレーキ指令発生手段４０内のトルク指令発生手段４１は、回転制御手段３０からの回転制御信号Ｓ１に基づいてトルク指令信号Ｓ２を出力する。トルク指令信号Ｓ２を受けた通電切換信号生成手段２０は、位置検出手段１０からの位置信号Ｓ３に基づいた通電角で複数相のモータ巻線を通電させるための、トルク指令信号Ｓ２の大きさに応じた大きさの通電切換信号Ｓ４を通電制御信号生成手段７０Ｄに出力する。通電制御信号生成手段７０Ｄは通電切換信号Ｓ４に基づいて、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６を次々に通電させる。ここで、上記回転制御手段３０は、例えば、マイクロコンピュータで構成され、位置検出手段１０から出力される位置信号Ｓ３が入力され、マイクロコンピュータは、入力される位置信号Ｓ３の周期を計数して、その計数した計数データと、内蔵された単位時間当たりの回転数に対応した基準データとを比較して、その比較動作に応じた回転制御信号Ｓ１を出力するものである。また、上記トルク指令発生手段４１は、具体的には平滑回路で構成され、回転制御信号Ｓ１を平滑した直流電圧をトルク指令信号Ｓ２として出力するものである。
【０００９】
一方、ブレーキ指令発生手段４０が回転制御手段３０からの回転制御信号Ｓ１に基づいてブレーキ指令信号Ｓ５を出力すると、図１０に示す論理回路５１１ｄ及び５１２ｄで構成される、ブレーキモード切換手段５０Ｄは、ブレーキ指令信号Ｓ５とブレーキモード切換信号Ｓ１１とを受けてショートブレーキモードまたは逆転ブレーキモードのいずれかのブレーキモードを選択する。
【００１０】
そして、ショートブレーキモードを選択する場合、ブレーキモード切換手段５０Ｄはブレーキモード切換信号Ｓ１１に基づいてショートブレーキ信号／Ｓ７を選択的に出力する。通電制御信号生成手段７０Ｄは、通電切換信号生成手段２０からの通電切換信号Ｓ４とショートブレーキ信号／Ｓ７とを受けて通電制御信号Ｓ８をパワートランジスタＱ１〜Ｑ６に出力する。通電制御信号Ｓ８によってパワートランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５は全て導通されるとともに、パワートランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６は全て非導通される。あるいは、パワートランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６は全て導通されるとともに、パワートランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５は全て非導通されることによって３相のモータ巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の端子間にショート回路を形成し、モータ巻線Ｌ１〜Ｌ３内で逆起電圧を消費させることによってモータＭ１を減速及び停止させる。
【００１１】
また、逆転ブレーキモードを選択する場合、ブレーキモード切換手段５０Ｄはブレーキモード切換信号Ｓ１１に基づいて逆転ブレーキ信号Ｓ７を選択的に出力する。通電制御信号生成手段７０Ｄは、通電切換信号生成手段２０からの通電切換信号Ｓ４と逆転ブレーキ信号Ｓ７とを受けて逆極性の通電制御信号Ｓ８をパワートランジスタＱ１〜Ｑ６に出力する。パワートランジスタＱ１〜Ｑ６は逆極性の通電制御信号Ｓ８を３相のモータ巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に通電することにより、モータ巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を逆方向に励磁して回転子ｒ１に制動をかける。
【００１２】
この場合、逆転検知手段６０は、例えば、タイマーなどにより位置検出手段１０の出力信号の周期を検出して逆転を検知するのであるが、位置検出手段１０からの位置信号Ｓ３の周期が所定値以上になったことを検知して、停止状態を判定し、続けて逆転が始まるものと判断して逆転信号Ｓ９を出力する。そして、通電制御信号生成手段７０Ｄは逆転信号Ｓ９を受けると、全てのモータ巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３へ供給している通電制御信号Ｓ８を停止させる。これによって、モータＭ１は慣性による回転を継続した後、完全に停止する。
【００１３】
【特許文献】
特開平６−１６９５９４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の通り、従来のモータ駆動装置は、ショートブレーキモード、逆転ブレーキモードのいずれか一方のブレーキモードを選択することによってモータＭ１に制動をかけていた。ショートブレーキモードの場合、ブレーキ時のモータＭ１の騒音はなく、また制動力は逆起電圧に依存するために高速回転時には有効である一方、回転数が低下するに従ってブレーキの制動力が落ちるので停止するまでに時間がかかる。
【００１５】
これに対し、逆転ブレーキモードの場合、減速時にはモータ巻線Ｌ１〜Ｌ３を逆転方向に励磁するため、制動力は強い一方、位相のずれを原因とする高速回転時の騒音レベルが高い。また、精度の良い逆転検知が困難であり逆極性の通電制御信号Ｓ８を停止するタイミングが遅れると、モータＭ１が停止した後もしばらく逆転方向に励磁され逆方向に回転し始める。その後、通電制御信号生成手段７０Ｄは３相のモータ巻線Ｌ１〜Ｌ３への通電を止めるものの、モータＭ１は慣性によって回転し続けるので停止するまでに時間がかかるとともに、モータＭ１の停止位置に狂いが生じる。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、モータの停止制御を行う際に、騒音レベルを低減でき且つ停止時間を短縮できるモータ駆動装置及びモータ駆動方法を提供する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、複数相のモータ巻線と回転子との相対位置を示す位置信号を出力する位置検出手段と、前記回転子の単位時間当たりの回転数に応じた検出信号を出力する回転検出手段と、前記回転子の回転を制御するための回転制御信号を出力する回転制御手段と、前記回転制御信号を受けると、その回転制御信号に応じたトルク指令信号を出力するとともに、前記回転子の回転にショートブレーキまたは逆転ブレーキをかけるためのブレーキ指令信号を出力するブレーキ指令発生手段と、前記位置信号に基づいた通電角で前記複数相のモータ巻線を通電させる、前記トルク指令信号の大きさに応じた大きさの通電切換信号を出力する通電切換信号生成手段と、前記回転検出手段によって検出された単位時間当たりの回転数と所定の回転数とを等価的に比較して、前記回転子の回転速度が、所定の回転速度に低下したことを判別して第１のブレーキモード切換信号を出力し、前記回転子の回転速度が、前記所定の回転速度よりも低下し停止直前の回転速度に低下したことを判別して第２のブレーキモード切換信号を出力する回転判別手段と、前記ブレーキ指令信号、前記第１のブレーキモード切換信号及び前記第２のブレーキモード切換信号に基づいて、前記回転子の回転速度が、ブレーキの開始時から前記所定の回転速度に低下するまでの間の第１の回転速度であるときにはショートブレーキをかけるブレーキモードを選択し、前記回転子の回転速度が、前記第１の回転速度よりも低下して停止直前の回転速度に低下するまでの間の第２の回転速度であるときには逆転ブレーキをかけるブレーキモードを選択し、前記回転子の回転速度が、前記停止直前の回転速度から停止するまでの間は前記ショートブレーキをかけるブレーキモードを再度選択するブレーキモード指令信号を出力するブレーキモード切換手段と、前記第１及び第２のブレーキモード切換信号が入力されると所定周期のパルスであるＯＦＦ信号を出力するＯＦＦ信号生成手段と、前記ブレーキ指令信号、前記ブレーキモード指令信号、前記ＯＦＦ信号及び前記通電切換信号に基づいて、前記複数相のモータ巻線への通電を制御するための通電制御信号を出力する通電制御信号生成手段と、前記通電制御信号に応じて前記複数相のモータ巻線に電力を供給する複数のトランジスタと、所定の周波数及び所定のデューティーを有するクロック信号を生成するクロック信号生成手段とを更に備え、前記通電制御信号生成手段は、前記ＯＦＦ信号生成手段から出力された前記ＯＦＦ信号を受けると、そのＯＦＦ信号に応じて前記複数相のモータ巻線への電流の供給を一時的に停止させる前記通電制御信号を前記複数のトランジスタに出力し、前記ブレーキモード切換手段は、前記クロック信号が更に入力され、前記クロック信号にも基づいて、前記第２の回転速度であるときには、前記ショートブレーキをかけるブレーキモードと逆転ブレーキをかけるブレーキモードとを断続的に選択する前記ブレーキモード指令信号を出力するものである。
【００２０】
請求項１の発明によると、モータの回転数に応じてブレーキモードの切り換えを可能にする。このため、騒音レベルの低減及び停止時間の短縮を図ることができる。また、モータの停止位置の位置ずれを起こしにくくできる。更に、切り換えの基準とする所定の回転数は任意に設定できるので、停止までの時間をコントロールすることが可能になる。また、ＯＦＦ信号生成手段を更に備えることでブレーキモードを切り換える時に、所定時間ＯＦＦとする通電制御信号をトランジスタに入力するため、ブレーキモード切り換え時におけるトランジスタの貫通電流を防止することが可能になる。また、クロック信号生成手段を更に備えることでブレーキモードのより細かな切り換え制御を可能にする。このため、ブレーキモードの移行をスムーズに制御して騒音を和らげるとともに、所定の周波数及びデューティーを任意に設定できるので、停止までの時間をコントロールすることが可能になる。
【００２９】
また、請求項２の発明は、複数相のモータ巻線と、前記複数相のモータ巻線を駆動する複数のトランジスタと、前記複数相のモータ巻線と回転子との相対位置の変化に応じて、前記回転子の単位時間当たり回転数を検出して、前記複数のトランジスタのブレーキ動作を制御する制御回路とを備えたモータ駆動方法であって、前記制御回路は、前記回転子の回転速度が第１の回転速度であるときには、前記複数相のモータ巻線の端子間を短絡するショートブレーキ制御を行い、前記回転子の回転速度が前記第１の回転速度よりも低下したことを判別してから停止直前の回転速度になったことを判別するまでの間の第２の回転速度であるときには、所定の周期及び所定のデューティーを有するクロック信号に基づいて、前記ショートブレーキ制御と前記複数相のモータ巻線に逆向きの駆動電流を印加する逆転ブレーキ制御とを断続的に切り換えるミックスブレーキ制御を行い、前記回転子の回転速度が前記第２の回転速度よりも低下したことを判別してから停止するまでの第３の回転速度であるときには、前記ショートブレーキ制御を再び行い、且つ前記ショートブレーキ制御と前記逆転ブレーキ制御との切り換え時にワンショットパルスを発生させ、前記ワンショットパルスに応じて前記複数のトランジスタの全てをＯＦＦするものである。
【００３０】
請求項２の発明によると、回転速度が第２の回転速度のときにショートブレーキ制御と逆転ブレーキ制御とを断続的に切り換えるミックスブレーキ制御を行うため、第１の回転速度であるときのショートブレーキ制御から第２の回転速度で用いるブレーキ制御への移行をスムーズに行うことができ、ブレーキモード移行時の騒音を和らげることができる。また、ブレーキモードの切り換え時にワンショットパルスに応じて全てのトランジスタを一旦ターンオフさせた後、次のブレーキモードへ移行させることができるため、過大な貫通電流がトランジスタに流れることを防止することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
なお、上記従来例で参照した図面及び以下の各実施形態で参照する図面相互間において、共通する構成要素には同じ符号を付しており、その説明は繰り返さない。
【００３５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。
【００３６】
図１に示すモータ駆動装置１Ａは、上記従来例と同様に、位置検出手段１０、通電切換信号生成手段２０、回転制御手段３０、ブレーキ指令発生手段４０、ブレーキモード切換手段５０Ａ、通電制御信号生成手段７０Ａ、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６とを含む。更に、位置検出手段１０から出力される位置信号Ｓ３に基づいて回転子ｒ１の単位時間当たりの回転数を検出して回転数に対応した信号Ｓ１０として出力する回転検出手段８０と、回転子ｒ１の単位時間当たりの回転数と等価な回転検出手段８０の出力信号Ｓ１０が予め設定された所定の回転数に対応する基準値に到達したか否かを判定する回転判別手段９０とを含んでいる。なお、モータ駆動装置１Ａの外部には、回転子ｒ１と回転子ｒ１を介してディスクｄ１を回転させるモータ巻線Ｌ１〜Ｌ３とを有するモータＭ１が備えられている。また、図１に示すブレーキモード切換信号生成手段２００は、位置検出手段１０と回転検出手段８０と回転判別手段９０とを含んでいる。更に、制御手段２１０は、ブレーキモード切換手段５０Ａと通電制御信号生成手段７０Ａとを含んでいる。
【００３７】
上記のように構成されたモータ駆動装置１Ａについて、以下にその動作を説明する。回転検出手段８０は、位置検出手段１０から出力される位置信号Ｓ３の周波数に基づいて回転子ｒ１の回転数を検出し、検出した信号Ｓ１０を回転判別手段９０に出力する。また、回転判別手段９０は、回転検出手段８０からの信号Ｓ１０が予め設定された所定の回転数に対応する基準値以下になったときに、信号レベルがそれぞれ変わる第１のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａ（ブレーキモード切換信号に対応する）及び第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ｂ（ブレーキモード切換信号に対応する）をブレーキモード切換手段５０Ａに出力する。ブレーキモード切換手段５０Ａは、回転判別手段９０からの第１及び第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａ及びＳ１１ｂとブレーキ指令発生手段４０からのブレーキ指令信号Ｓ５とを受けて、逆転ブレーキ信号Ｓ７（ブレーキモード指令信号に対応する）及びショートブレーキ信号／Ｓ７（ブレーキモード指令信号に対応する）とを生成し出力する。通電制御信号生成手段７０Ａは、逆転ブレーキ信号Ｓ７及びショートブレーキ信号／Ｓ７を受けると、通電切換信号Ｓ４及びブレーキ指令信号Ｓ５に基づいて、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６に各ブレーキモードに応じた通電制御信号Ｓ８を出力する。
【００３８】
ここで、ブレーキモード切換信号生成手段２００を構成する上記回転検出手段８０及び回転判別手段９０について、より具体的な例を用いて説明する。
【００３９】
回転検出手段８０は、その手段として、カウンタやＦ／Ｖ変換器が考えられる。まず、１つ目の手段として、回転検出手段８０としてカウンタを用いる場合は、回転判別手段９０としてデコーダ回路を使用する。この場合、デコーダ回路（回転判別手段９０）をカウンタ（回転検出手段８０）の出力に接続する。そして、カウンタ（回転検出手段８０）は、位置信号Ｓ３が示す波形のエッジ信号でリセットしつつ所定のクロック信号を計数して、回転子ｒ１の回転数と対応した周期を検出する。デコーダ回路（回転判別手段９０）では、単位時間当たりの所定の回転数に対応したデコード値（基準値）が予め設定されており、カウンタ（回転検出手段８０）のカウント値がそのデコード値に到達すると、第１，第２のブレーキモード切換信号（Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ）を出力する。
【００４０】
また、２つ目の手段として、回転検出手段８０としてＦ／Ｖ変換器を用いる場合は、回転判別手段９０として電圧比較器を使用する。この場合、電圧比較器（回転判別手段９０）をＦ／Ｖ変換器（回転検出手段８０）の出力に接続する。そして、Ｆ／Ｖ変換器（回転検出手段８０）は、位置信号Ｓ３の周波数を電圧に変換して、変換した直流電圧を出力する。Ｆ／Ｖ変換器（回転検出手段８０）の出力に接続された電圧比較器（回転判別手段９０）では、単位時間当たりの所定の回転数に対応した直流電圧（基準値）とＦ／Ｖ変換器（回転検出手段８０）の出力電圧とを比較し、そのＦ／Ｖ変換器（回転検出手段８０）の出力電圧が基準値に到達すると、第１，第２のブレーキモード切換信号（Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ）を出力する。
【００４１】
図２は、ブレーキモード切換手段５０Ａの内部構成例を示す図である。図２に示すブレーキモード切換手段５０Ａは、ＡＮＤ回路５１１ａ、５１４ａとインバータ５１２ａ、５１３ａとを含む。インバータ５１３ａは回転判別手段９０からの第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ｂを反転する。ＡＮＤ回路５１４ａは回転判別手段９０からの第１のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａとインバータ５１３ａの出力との論理積を出力する。ＡＮＤ回路５１１ａはブレーキ指令発生手段４０からのブレーキ指令信号Ｓ５とＡＮＤ回路５１４ａの出力との論理積を逆転ブレーキ信号Ｓ７として出力する。インバータ５１２ａはＡＮＤ回路５１１ａからの逆転ブレーキ信号Ｓ７を反転してショートブレーキ信号／Ｓ７として出力する。
【００４２】
図３は、本実施形態に係るモータ駆動装置１Ａの具体的動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００４３】
ブレーキモード切換信号生成手段２００は、位置検出手段１０の位置信号Ｓ３に基づいて、単位時間当たりの回転数が所定の回転数Ｎ１（つまり時間τ１の時）以下になるとＨレベルになる第１のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａを出力する。また同様に、その回転数が所定の回転数Ｎ２（つまり時間τ２の時）以下になるとＨレベルになる第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ｂを出力する。そして、ブレーキモード切換手段５０Ａは、回転判別手段９０からの上記各信号Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂに基づいた逆転ブレーキ信号Ｓ７及びショートブレーキ／Ｓ７を出力する。
【００４４】
つまり、図３に示すように、ブレーキモード切換手段５０Ａは、ブレーキを開始した時間τ０から回転数Ｎ１に低下する時間τ１までの間（この間の回転数が第１の回転速度に対応する）は、騒音レベルが低いショートブレーキモードを選択するためＨレベルのショートブレーキ信号／Ｓ７を通電制御信号生成手段７０Ａに出力する。そして、ある程度低下した回転数Ｎ１となる時間τ１から停止直前の回転数Ｎ２となる時間τ２までの間（この間の回転数が第２の回転速度に対応する）は、制動力が強い逆転ブレーキモードを選択するためＨレベルの逆転ブレーキ信号Ｓ７を通電制御信号生成手段７０Ａに出力する。更に、停止直前の回転数Ｎ２となる時間τ２から停止する時間τ３までの間（この間の回転数が第３の回転速度に対応する）は、回転子ｒ１が逆転することがないショートブレーキモードを選択するためＨレベルのショートブレーキ信号／Ｓ７を通電制御信号生成手段７０Ａに出力する。
【００４５】
その結果、従来のように逆転ブレーキまたはショートブレーキのいずれか一方のみを選択する場合は、図３に示すように、停止するまで時間τ４または時間τ５の時間がかかっていたが、本実施形態の場合は、停止するまで時間はτ３と短縮される。また、高速回転時（時間τ０〜τ１）には、ショートブレーキモードを選択するので、従来逆転ブレーキを選択していた場合に比べて騒音が小さくなる。更に、低速回転時（時間τ１〜τ２）には、逆転ブレーキモードを選択するので、従来ショートブレーキを選択していた場合に比べて制動力を高めることができる。また、停止時付近（時間τ２〜τ３）には、ショートブレーキモードを選択するので、従来の逆転ブレーキを選択した場合のように、回転子ｒ１が逆転することなく停止させることができる。
【００４６】
以上のように本実施形態によると、回転判別手段９０からの第１及び第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａ及びＳ１１ｂに基づいて、ブレーキモード切換手段５０Ａはショートブレーキと逆転ブレーキとの２つのブレーキモードを使い分ける。そのため、ブレーキ時の騒音レベルの低減及び停止するまでの時間を短縮できる。また、モータＭ１の停止位置の位置ずれを起こしにくくできる。更に、ショートブレーキによって停止させるため、従来逆転ブレーキによって停止させていた場合の逆転検知に要した時間を省略することができる。
【００４７】
なお、回転判別手段９０において比較される予め設定された所定値は任意に設定できるため、ショートブレーキと逆転ブレーキをかける時間や回数は任意に設定できる。その結果、停止に必要な時間を任意に可変することができる。また、ある特定の回転数以下の制動においては、逆転ブレーキから制動を開始することも可能である。
【００４８】
（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。
【００４９】
図４に示すモータ駆動装置１Ｂは、上記図１に示したモータ駆動装置１Ａが有する構成要素に加え、ブレーキモード切換手段５０Ｂに対してブレーキモードの切り換えのためのクロック信号Ｓ１２を供給するクロック信号生成手段１００を更に有している。
【００５０】
上記のように構成されたモータ駆動装置１Ｂについて、以下にその動作を説明する。
【００５１】
回転検出手段８０は、位置検出手段１０から出力される位置信号Ｓ３に基づいて回転子ｒ１の単位時間当たりの回転数を検出して回転数に対応した信号Ｓ１０を回転判別手段９０に出力する。そして、回転判別手段９０は、回転検出手段８０からの信号Ｓ１０が予め設定された所定の回転数に対応する基準値以下になったときに、信号レベルがそれぞれ変わる第１のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａ（ブレーキモード切換信号に対応する）及び第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ｂ（ブレーキモード切換信号に対応する）をブレーキモード切換手段５０Ｂに出力する。また、クロック信号生成手段１００は、ブレーキモード切換手段５０Ｂに対して、予め設定された所定の周波数及び所定のデューティーを有するクロック信号Ｓ１２を出力する。ブレーキモード切換手段５０Ｂは、回転判別手段９０からの第１及び第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａ及びＳ１１ｂとブレーキ指令発生手段４０からのブレーキ指令信号Ｓ５とクロック信号生成手段からのクロック信号Ｓ１２とを受けて、逆転ブレーキ信号Ｓ７（ブレーキモード指令信号に対応する）及びショートブレーキ信号／Ｓ７（ブレーキモード指令信号に対応する）とを生成し出力する。通電制御信号生成手段７０Ａは、逆転ブレーキ信号Ｓ７及びショートブレーキ信号／Ｓ７を受けると、通電切換信号Ｓ４及びブレーキ指令信号Ｓ５に基づいて、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６に各ブレーキモードに応じた通電制御信号Ｓ８を出力する。
【００５２】
図５は、ブレーキモード切換手段５０Ｂの内部構成例を示す図である。
【００５３】
図５に示すブレーキモード切換手段５０Ｂは、ＡＮＤ回路５１１ｂ、５１４ｂ、５１５ｂとインバータ５１２ｂ、５１３ｂとを含む。インバータ５１３ｂは回転判別手段９０からの第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ｂを反転する。ＡＮＤ回路５１４ｂは回転判別手段９０からの第１のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａとインバータ５１３ｂの出力との論理積を出力する。ＡＮＤ回路５１５ｂはＡＮＤ回路５１４ｂからの出力とクロック信号生成手段１００からのクロック信号Ｓ１２との論理積を出力する。ＡＮＤ回路５１１ｂはブレーキ指令発生手段４０からのブレーキ指令信号Ｓ５とＡＮＤ回路５１５ｂからの出力との論理積を逆転ブレーキ信号Ｓ７として出力する。インバータ５１２ｂはＡＮＤ回路５１１ｂからの逆転ブレーキ信号Ｓ７を反転してショートブレーキ信号／Ｓ７として出力する。
【００５４】
図６は、本実施形態に係るモータ駆動装置１Ｂの具体的動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００５５】
ブレーキモード切換信号生成手段２００は、位置検出手段１０の位置信号Ｓ３に基づいて、モータＭ１の回転数が所定の回数Ｎ１（つまり時間τ１の時）以下になるとＨレベルになる第１のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａを出力する。また同様に、その回転数が所定の回転数Ｎ２（つまり時間τ２’の時）以下になるとＨレベルになる第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ｂを出力する。また、クロック信号生成手段１００は、ブレーキモード切換手段５０Ｂに対して所定の周波数と所定のデューティーを有するクロック信号Ｓ１２を出力する。そして、ブレーキモード切換手段５０Ｂは、回転判別手段９０からの上記信号Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂとクロック信号生成手段１００からのクロック信号Ｓ１２とに基づいて、図６に示すような逆転ブレーキ信号Ｓ７及びショートブレーキ信号／Ｓ７を出力する。
【００５６】
つまり、図６に示すように、ブレーキモード切換手段５０Ｂは、ブレーキを開始した時間τ０から回転数Ｎ１に低下する時間τ１までの間（この間の回転数が第１の回転速度に対応する）は、騒音レベルが低いショートブレーキモードを選択するためＨレベルのショートブレーキ信号／Ｓ７を通電制御信号生成手段７０Ａに出力する。そして、ある程度低下した回転数Ｎ１となる時間τ１から停止直前の回転数Ｎ２となる時間τ２’までの間（この間の回転数が第２の回転速度に対応する）は、クロック信号生成手段１００からのクロック信号Ｓ１２に基づいて、騒音レベルが低いショートブレーキモードと制動力が強い逆転ブレーキモードとを断続的に切り換え制御するミックスブレーキ制御を行う。更に、停止直前の回転数Ｎ２となる時間τ２’から停止するまでの時間τ３’までの間（この間の回転数が第３の回転速度に対応する）は、回転子ｒ１が逆転することのないショートブレーキモードを選択するためＨレベルのショートブレーキ信号／Ｓ７を通電制御信号生成手段７０Ａに出力する。
【００５７】
その結果、従来のように逆転ブレーキまたはショートブレーキのいずれか一方のみを選択する場合は、図６に示すように、停止するまで時間τ４または時間τ５の時間がかかっていたが、本実施形態の場合は、停止するまで時間τ３’と短縮される。また、高速回転時（時間τ０〜τ１）には、ショートブレーキモードを選択するので、従来逆転ブレーキを選択していた場合に比べて騒音が小さくなる。また、低速回転時（時間τ１〜τ２’）には、各ブレーキモードを断続的に切り換え制御することによって、ブレーキモードの移行をスムーズにする。更に、停止時付近（時間τ２’〜τ３’）には、ショートブレーキモードを選択するので、従来の逆転ブレーキを選択した場合のように、回転子ｒ１が逆転することなく停止させることができる。
【００５８】
以上のように、回転判別手段９０からの第１及び第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａ及びＳ１１ｂに基づいて、ブレーキモード切換手段５０Ｂは２つのブレーキモードを使い分ける。そのため、ブレーキ時の騒音レベルの低減及び停止するまでの時間を短縮できる。また、モータＭ１の停止位置の位置ずれを起こしにくくできる。更に、ブレーキモード切換手段５０Ｂはクロック信号生成手段１００からのクロック信号Ｓ１２に基づいて、ブレーキモードを断続的に切り換え制御することによってブレーキモードの移行をスムーズにする。その結果、ブレーキモードの移行時の騒音を和らげることができる。更に、本実施形態は、ショートブレーキによって停止させるため、従来逆転ブレーキによって停止させていた場合の逆転検知に要した時間を省略することができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、図６に示すように、ショートブレーキモードと逆転ブレーキモードの切り換えをクロック信号生成手段１００から出力されるクロック信号Ｓ１２が一定間隔で変化する場合について説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限る趣旨ではなく、時間の経過に応じて周波数やデューティーを変化させた場合であっても本発明は同様に実施可能である。
【００６０】
また、本実施形態では、低速回転時（時間τ１〜τ２’）においてショートブレーキモードと逆転ブレーキモードとの切り換え制御を行う場合について説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限る趣旨ではなく、ブレーキを開始する時間τ０の直後に上記切り換え制御を行う場合であっても本発明は同様に実施可能である。このようにすると、ブレーキ時の騒音レベルと停止までの時間を任意に設定することができる。
【００６１】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係るモータ駆動装置を説明するための回路構成例を示す図である。
【００６２】
図７に示すモータ駆動装置１Ｃは、上記図１に示したモータ駆動装置１Ａが有する構成要素に加え、モータ巻線Ｌ１〜Ｌ３に流れる電流値を示す電流値信号Ｓ１３を受けてその電流値を検出する電流値検出手段１１０と、電流値検出手段１１０からの電流値検出信号Ｓ１４に基づく電流値と予め設定された所定の電流値（基準値）とを比較してブレーキモード切換手段５０Ｃに電流値判別信号Ｓ１５を出力する電流値判別手段１２０とを更に有している。
【００６３】
上記のように構成されたモータ駆動装置１Ｃについて、以下にその動作を説明する。
【００６４】
電流値検出手段１１０は、例えば、電流を検知するためにパワートランジスタＱ１〜Ｑ６とグランドとの間、または電源とパワートランジスタＱ１〜Ｑ６との間に抵抗Ｒを挿入して、抵抗Ｒの電圧降下分を検知することによってモータＭ１に流れる電流値を検出する。このようにして、電流値検出手段１１０によって検出された電流値は、電流値検出信号Ｓ１４として電流値判別手段１２０に出力する。電流値判別手段１２０は電流値検出信号Ｓ１４を受けると、電流値検出手段１１０によって検出された電流値と予め設定された所定の電流値とを比較して、モータＭ１に流れる電流値の方が小さくなったときに信号レベルが変わる電流値判別信号Ｓ１５を出力する。また、ブレーキモード切換手段５０Ｃは、ブレーキ指令発生手段４０から出力されるブレーキ指令信号Ｓ５を受けると、回転判別手段９０からの第１及び第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａ（ブレーキモード切換信号に対応する）及びＳ１１ｂ（ブレーキモード切換信号に対応する）と電流値判別手段１２０からの電流値判別信号Ｓ１５とに基づいて、逆転ブレーキ信号Ｓ７（ブレーキモード指令信号に対応する）及びショートブレーキ信号／Ｓ７（ブレーキモード指令信号に対応する）を出力する。
【００６５】
つまり、本実施形態では、ブレーキの開始からモータＭ１に流れる電流が例えば所定の電流値Ｉ１以下になるまではショートブレーキモードを選択し、また電流値Ｉ１から回転数Ｎ２になるまでの間は逆転ブレーキモードを選択し、更に回転数Ｎ２から停止するまでは回転子ｒ１が逆転することのないショートブレーキモードを選択するように、ブレーキモード切換手段５０Ｃ内の論理回路を構成する（図示せず）。このようにすると、ブレーキモード切換手段５０Ｃは、各ブレーキモードの選択に対応した信号レベルを有する逆転ブレーキ信号Ｓ７及びショートブレーキ信号／Ｓ７を通電制御信号生成手段７０Ａに出力する。
【００６６】
その結果、ブレーキ開始から電流値がＩ１になるまでは騒音レベルを抑えて供給電流を遮断でき、電流値Ｉ１から回転数Ｎ２になるまでは制動力が強いので停止までの時間が短縮でき、回転数Ｎ２から停止するまではショートブレーキにより自然に停止するため、従来のように逆転検知を行う必要がない。
【００６７】
以上のように、本実施形態かかるモータ駆動装置１Ｃによると、回転判別手段９０からの第１及び第２のブレーキ切換信号Ｓ１１ａ及びＳ１１ｂと電流値判別手段１２０からの電流値判別信号Ｓ１５とに基づいて、ブレーキモード切換手段５０Ｃは２つのブレーキモードを使い分ける。そのため、ブレーキ時の騒音レベルの低減及び停止するまでの時間を短縮できる。また、モータＭ１の停止位置の位置ずれを起こしにくくできる。更に、モータＭ１の電流値に応じて供給電流を遮断するショートブレーキを活用してモータＭ１に制動をかけることによって、モータＭ１に流れる電流値に応じて消費電力をコントロールすることができる。また、ショートブレーキによって停止させるため、従来逆転ブレーキによって停止させていた場合の逆転検知に要した時間を省略することができる。
【００６８】
なお、本実施形態においても、上記第２の実施形態で説明したクロック信号生成手段１００を利用する構成にすることもできる。つまり、電流値Ｉ１から回転数がＮ２になるまでの間、クロック信号生成手段１００から出力されるクロック信号Ｓ１２に基づいてショートブレーキモードと逆転ブレーキモードの切り換え制御を行うような構成にすることもできる。これによって、本実施形態は、ブレーキモードの移行がよりスムーズになり、ブレーキモード移行時の騒音を和らげることができる。
【００６９】
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態に係るモータ駆動装置を説明するための回路構成例を示す図である。
【００７０】
図８に示すモータ駆動装置１Ｄは、図１に示したモータ駆動装置１Ａが有する構成要素に加え、第１及び第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａ（ブレーキモード切換信号に対応する）及びＳ１１ｂ（ブレーキモード切換信号に対応する）を受けると、モータ巻線Ｌ１〜Ｌ３に供給する電流を一時的にＯＦＦにする所定周期のワンショットパルスであるＯＦＦ信号Ｓ１６を通電切換信号生成手段７０Ｂに出力するＯＦＦ信号生成手段１３０を更に有している。
【００７１】
上記のように構成されたモータ駆動装置１Ｄについて、以下にその動作を説明する。
【００７２】
ブレーキモード切換手段５０Ａは回転判別手段９０から出力される第１及び第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａ及びＳ１１ｂを受けて逆転ブレーキ信号Ｓ７（ブレーキモード指令信号に対応する）及びショートブレーキ信号／Ｓ７（ブレーキモード指令信号に対応する）を出力するとともに、ＯＦＦ信号生成手段１３０は第１及び第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａ及びＳ１１ｂを受けて通電制御信号生成手段７０Ｂに対して所定の時間ＯＦＦ信号Ｓ１６を出力する。通電制御信号生成手段７０Ｂはブレーキ指令信号Ｓ５と逆転ブレーキ信号Ｓ７及びショートブレーキ信号／Ｓ７と通電切換信号生成手段２０から出力される通電切換信号Ｓ４とに基づいて出力する通電制御信号Ｓ８をＯＦＦ信号Ｓ１６の入力に応じて一時的に停止する。
【００７３】
具体的に説明すると、回転判別手段９０は、回転検出手段８０からの信号Ｓ１０が示す回転数がＮ１以下になると信号レベルが変わる第１のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａを出力する。ブレーキモード切換手段５０Ａは第１のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａを受けて、Ｈレベルの逆転ブレーキ信号Ｓ７を出力する。一方、ＯＦＦ信号生成手段１３０は第１のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａを受けると、ブレーキモード切換手段５０Ａから逆転ブレーキ信号Ｓ７が出力される時に、通電制御信号生成手段７０Ｂに対してＯＦＦ信号（ワンショットパルス）Ｓ１６を所定の時間出力する。通電制御信号生成手段７０Ｂはブレーキ指令信号Ｓ５と上記逆転ブレーキ信号Ｓ７とＯＦＦ信号Ｓ１６とを受けると、通電切換信号生成手段２０からの通電切換信号Ｓ４に基づいてモータ巻線Ｌ１〜Ｌ３に供給する電流を、ショートブレーキモードから逆転ブレーキモードへの切り換え時に一時的に所定の時間ＯＦＦとする通電制御信号Ｓ８を生成する。なお、このＯＦＦ信号Ｓ１６の周期はパワートランジスタＱ１〜Ｑ６のターンオフ時間よりも少し大きめに設定すると良い。
【００７４】
これによって、通電制御信号生成手段７０ＢはＯＦＦ信号Ｓ１６を受けると、全てのパワートランジスタＱ１〜Ｑ６を一時的に非導通させることによってブレーキモードの切り換え時に生じる貫通電流を防止することができる。
【００７５】
以上のように、本実施形態に係るモータ駆動装置１Ｄによると、ブレーキモード切換手段５０Ａによってブレーキモードが切り換えられると同時に、通電制御信号生成手段７０Ｂはモータ巻線Ｌ１〜Ｌ３に電流を供給するパワートランジスタＱ１〜Ｑ６に所定の時間ＯＦＦとする通電制御信号Ｓ８を入力するため、ブレーキモードの切り換えの際のパワートランジスタＱ１〜Ｑ６における貫通電流を防止することができる。
【００７６】
なお、本実施形態におけるＯＦＦ信号生成手段１３０を、上記第２及び第３の実施形態に係るモータ駆動装置１Ｂ及び１Ｃに用いることもできる。第２の実施形態の場合であれば、ＯＦＦ信号生成手段１３０がクロック信号生成手段１００からのクロック信号Ｓ１２に基づいてＯＦＦ信号Ｓ１６を出力する構成にすると、切り換え制御の際の貫通電流を防止できる。また、第３の実施形態の場合であれば、電流値判別手段１２０からの電流値判別信号Ｓ１５と回転判別手段９０からの第１及び第２のブレーキモード切換信号Ｓ１１ａ及びＳ１１ｂとに基づいてＯＦＦ信号Ｓ１６を出力する構成にすると、ブレーキモードの切り換えの際の貫通電流を防止できる。
【００７７】
なお、以上の各第１〜第４の実施形態において、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６は、ＮＰＮトランジスタまたはＰＮＰトランジスタのいずれのトランジスタで構成されても良い。また、バイポーラトランジスタとＭＯＳトランジスタなどいずれのトランジスタで構成されても良い。更にまた、回転検出手段８０は、位置検出手段１０から出力される位置信号Ｓ３を入力とするものではなく、モータＭ１の回転数を直接検出するもの（例えばホール素子）を位置検出手段１０とは別個に設けてその回転数を検出しても構わない。
【００７８】
【発明の効果】
本発明のモータ駆動装置によると、モータの回転数に応じてブレーキモードの切り換えを可能にする。このため、騒音レベルの低減及び停止時間の短縮を図ることができる。また、モータの停止位置の位置ずれを起こしにくくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるモータ駆動装置１Ａの構成を示す図である。
【図２】ブレーキモード切換手段５０Ａの内部構成例を示す図である。
【図３】モータ駆動装置１Ａの具体的動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるモータ駆動装置１Ｂの構成を示す図である。
【図５】ブレーキモード切換手段５０Ｂの内部構成例を示す図である。
【図６】モータ駆動装置１Ｂの具体的動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるモータ駆動装置１Ｃの構成を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態におけるモータ駆動装置１Ｄを説明するための回路構成例を示す図である。
【図９】従来のモータ駆動装置１Ｅの構成を示す図である。
【図１０】従来のブレーキモード切換手段５０Ｄの内部構成例を示す図である。
【符号の説明】
Ｑ１〜Ｑ６パワートランジスタ
Ｌ１〜Ｌ３モータ巻線
Ｓ１回転制御信号
Ｓ２トルク指令信号
Ｓ３位置信号
Ｓ４通電切換信号
Ｓ５ブレーキ指令信号
Ｓ７逆転ブレーキ信号（ブレーキモード指令信号）
／Ｓ７ショートブレーキ信号（ブレーキモード指令信号）
Ｓ８通電切換制御信号
Ｓ１０回転検出手段からの信号
Ｓ１１ａ第１のブレーキモード切換信号（ブレーキモード切換信号）
Ｓ１１ｂ第２のブレーキモード切換信号（ブレーキモード切換信号）
Ｓ１２クロック信号
Ｓ１３電流値信号
Ｓ１４電流値検出信号
Ｓ１５電流値判別信号
Ｓ１６ＯＦＦ信号
１０位置検出手段（ブレーキモード切換信号生成手段に含まれる）
２０通電切換信号生成手段
３０回転制御手段
４０ブレーキ指令発生手段
４１トルク指令生成手段
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃブレーキモード切換手段（制御手段に含まれる）
６０逆転検知手段
７０Ａ、７０Ｂ通電制御信号生成手段（制御手段に含まれる）
８０回転検出手段（ブレーキモード切換信号生成手段に含まれる）
９０回転判別手段（ブレーキモード切換信号生成手段に含まれる）
１００クロック信号生成手段
１１０電流値検出手段
１２０電流値判別手段
１３０ＯＦＦ信号生成手段
２００ブレーキモード切換信号生成手段（制御回路に含まれる）
２１０制御手段（制御回路に含まれる）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor drive device and a motor drive method having a short brake and a reverse brake.
[0002]
[Prior art]
There are two methods for stopping the motor: a deceleration method using a short brake and a deceleration method using a reverse brake. The conventional motor drive device has two modes, a short brake mode in which braking is performed by a short brake and a reverse brake mode in which braking is performed by a reverse brake. By selecting one of these modes, Controlling deceleration and stop.
[0003]
The motor deceleration method in the short brake mode is a method in which a short circuit is formed between terminals of the three-phase motor windings. On the other hand, the motor deceleration method in the reverse brake mode is a method in which a current in the reverse direction is supplied to the motor windings of a plurality of phases to excite in the reverse direction.
[0004]
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a conventional motor driving device.
[0005]
9 includes a position detection unit 10, an energization switching signal generation unit 20, a rotation control unit 30, a brake command generation unit 40, a brake mode switching unit 50D, a reverse rotation detection unit 60, an energization control signal generation unit 70D, A motor M1 having power transistors Q1 to Q6 and having motor windings L1 to L3 for rotating the disk d1 via the rotor r1 and the rotor r1 is provided outside the power transistors Q1 to Q6.
[0006]
The specific operation of the conventional motor drive device 1E will be described below.
[0007]
FIG. 10 is a diagram showing an internal configuration example of the brake mode switching means 50D shown in FIG.
[0008]
During normal rotation of the motor M1, the torque command generation means 41 in the brake command generation means 40 outputs a torque command signal S2 based on the rotation control signal S1 from the rotation control means 30. Upon receipt of the torque command signal S2, the energization switching signal generation means 20 has the magnitude of the torque command signal S2 for energizing the motor windings of a plurality of phases at the energization angle based on the position signal S3 from the position detection means 10. An energization switching signal S4 having a corresponding magnitude is output to the energization control signal generating means 70D. The energization control signal generation means 70D energizes the power transistors Q1 to Q6 one after another based on the energization switching signal S4. Here, the rotation control means 30 is composed of, for example, a microcomputer and receives the position signal S3 output from the position detection means 10, and the microcomputer counts the period of the input position signal S3, The counted data and the built-in reference data corresponding to the number of revolutions per unit time are compared, and a rotation control signal S1 corresponding to the comparison operation is output. The torque command generating means 41 is specifically composed of a smoothing circuit and outputs a DC voltage obtained by smoothing the rotation control signal S1 as the torque command signal S2.
[0009]
On the other hand, when the brake command generating means 40 outputs the brake command signal S5 based on the rotation control signal S1 from the rotation control means 30, the brake mode switching means 50D configured by the logic circuits 511d and 512d shown in FIG. In response to the brake command signal S5 and the brake mode switching signal S11, either the short brake mode or the reverse brake mode is selected.
[0010]
When selecting the short brake mode, the brake mode switching means 50D selectively outputs the short brake signal / S7 based on the brake mode switching signal S11. The energization control signal generation means 70D receives the energization switching signal S4 and the short brake signal / S7 from the energization switching signal generation means 20, and outputs an energization control signal S8 to the power transistors Q1 to Q6. The power transistors Q1, Q3, and Q5 are all turned on by the energization control signal S8, and all the power transistors Q2, Q4, and Q6 are turned off. Alternatively, the power transistors Q2, Q4, and Q6 are all turned on and the power transistors Q1, Q3, and Q5 are all turned off to form a short circuit between the terminals of the three-phase motor windings L1, L2, and L3. Then, the motor M1 is decelerated and stopped by consuming the back electromotive force in the motor windings L1 to L3.
[0011]
When selecting the reverse brake mode, the brake mode switching means 50D selectively outputs the reverse brake signal S7 based on the brake mode switching signal S11. The energization control signal generation means 70D receives the energization switching signal S4 and the reverse brake signal S7 from the energization switching signal generation means 20, and outputs an energization control signal S8 of reverse polarity to the power transistors Q1 to Q6. The power transistors Q1 to Q6 energize the motor windings L1, L2, and L3 in the reverse direction by energizing the three-phase motor windings L1, L2, and L3 with the energization control signal S8 having the reverse polarity to the rotor r1. Apply braking.
[0012]
In this case, the reverse rotation detection means 60 detects the reverse rotation by detecting the cycle of the output signal of the position detection means 10 using, for example, a timer, but the cycle of the position signal S3 from the position detection means 10 is not less than a predetermined value. Is detected, the stop state is determined, and it is determined that the reverse rotation starts, and the reverse rotation signal S9 is output. When the energization control signal generating means 70D receives the reverse rotation signal S9, the energization control signal S8 supplied to all the motor windings L1, L2, and L3 is stopped. As a result, the motor M1 completely stops after continuing to rotate due to inertia.
[0013]
[Patent Literature]
JP-A-6-169594
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional motor drive device brakes the motor M1 by selecting one of the short brake mode and the reverse brake mode. In the short brake mode, there is no noise of the motor M1 at the time of braking, and the braking force depends on the counter electromotive voltage. Therefore, the braking force is effective at high speed rotation, while the braking force of the brake decreases as the rotational speed decreases. It takes time to do.
[0015]
On the other hand, in the reverse brake mode, the motor windings L1 to L3 are excited in the reverse direction at the time of deceleration, so that the braking force is strong, but the noise level during high speed rotation due to phase shift is high. Further, if it is difficult to detect reverse rotation with high accuracy and the timing for stopping the energization control signal S8 having the reverse polarity is delayed, the motor M1 is excited in the reverse direction for a while and then starts rotating in the reverse direction after the motor M1 is stopped. Thereafter, the energization control signal generating means 70D stops energizing the three-phase motor windings L1 to L3. However, since the motor M1 continues to rotate due to inertia, it takes time to stop and the motor M1 stops moving to the stop position. Occurs.
[0016]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a motor drive device and a motor drive method that can reduce the noise level and shorten the stop time when performing motor stop control.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
  ContractClaim1The present invention includes a position detection means for outputting a position signal indicating a relative position between a plurality of phases of the motor winding and the rotor, and a rotation detection means for outputting a detection signal corresponding to the number of rotations per unit time of the rotor. A rotation control means for outputting a rotation control signal for controlling the rotation of the rotor; and upon receiving the rotation control signal, a torque command signal corresponding to the rotation control signal is output, and Brake command generating means for outputting a brake command signal for applying a short brake or a reverse brake for rotation, and a magnitude of the torque command signal for energizing the motor windings of the plurality of phases at an energization angle based on the position signal. An energization switching signal generating means for outputting an energization switching signal of a magnitude corresponding to the rotation speed, a rotation speed per unit time detected by the rotation detection means and a predetermined rotation speed, etc. In comparison, it is determined that the rotational speed of the rotor has decreased to a predetermined rotational speed, and a first brake mode switching signal is output, and the rotational speed of the rotor is determined to be the predetermined rotational speed. A rotation discriminating means for discriminating that the rotation speed has fallen to a speed just before the stop and outputting a second brake mode switching signal, the brake command signal, the first brake mode switching signal, and the second Based on the brake mode switching signal, the brake mode for applying the short brake is selected when the rotation speed of the rotor is the first rotation speed from when the brake starts until the rotation speed decreases to the predetermined rotation speed. When the rotation speed of the rotor is the second rotation speed from the time when the rotation speed is lower than the first rotation speed to the time immediately before the stop, the reverse brake is applied. Brake mode switching means for selecting a brake mode and outputting a brake mode command signal for reselecting the brake mode for applying the short brake until the rotation speed of the rotor is stopped from the rotation speed immediately before the stop. When the first and second brake mode switching signals are input, an OFF signal generating means for outputting an OFF signal that is a pulse of a predetermined cycle, the brake command signal, the brake mode command signal, the OFF signal, and the An energization control signal generating means for outputting an energization control signal for controlling energization to the motor windings of the plurality of phases based on an energization switching signal, and the motor windings of the plurality of phases according to the energization control signal With multiple transistors supplying powerA clock signal generating means for generating a clock signal having a predetermined frequency and a predetermined duty,The energization control signal generating means, upon receiving the OFF signal output from the OFF signal generating means, temporarily stops supplying current to the motor windings of the plurality of phases according to the OFF signal. Output control signals to the transistorsThe brake mode switching means further includes a brake mode for applying the short brake and a brake mode for applying the reverse brake when the clock signal is further input and the second rotational speed is based on the clock signal. Outputs the brake mode command signal that intermittently selectsIs.
[0020]
  Claim1According to the invention, it is possible to switch the brake mode according to the rotational speed of the motor. For this reason, it is possible to reduce the noise level and shorten the stop time. Further, it is possible to make it difficult for the motor stop position to be displaced. Furthermore, since the predetermined number of rotations used as a reference for switching can be arbitrarily set, it is possible to control the time until stoppage. Further, by further providing an OFF signal generation means, when switching the brake mode, an energization control signal for turning OFF for a predetermined time is input to the transistor, so that it is possible to prevent a through current of the transistor when the brake mode is switched.Further, by further providing a clock signal generation means, finer switching control of the brake mode is possible. For this reason, the transition to the brake mode can be smoothly controlled to mitigate noise, and the predetermined frequency and duty can be arbitrarily set, so that the time until stopping can be controlled.
[0029]
  Claims2According to the invention, a plurality of motor windings, a plurality of transistors for driving the plurality of motor windings, and the rotor according to a change in a relative position between the plurality of motor windings and the rotor And a control circuit for controlling the braking operation of the plurality of transistors, wherein the control circuit has a first rotation speed of the rotor. If it is a speed, short brake control is performed to short-circuit the terminals of the motor windings of the plurality of phases, and after determining that the rotational speed of the rotor has decreased below the first rotational speed, When the rotation speed is the second rotation speed until it is determined that the rotation speed is reached, the short brake control and the plurality of phases are controlled based on a clock signal having a predetermined cycle and a predetermined duty. A mixed brake control for intermittently switching between a reverse brake control for applying a reverse drive current to the data winding and determining that the rotational speed of the rotor is lower than the second rotational speed. When the rotation speed is the third rotational speed from the start to the stop, the short brake control is performed again, and a one-shot pulse is generated when switching between the short brake control and the reverse brake control. All of the plurality of transistors are turned off.
[0030]
  Claim2According to the invention, since the mixed brake control for intermittently switching between the short brake control and the reverse brake control when the rotational speed is the second rotational speed is performed, the short brake control at the first rotational speed is changed from the short brake control. The transition to the brake control used at the rotational speed of 2 can be smoothly performed, and the noise at the transition to the brake mode can be reduced. In addition, since all the transistors are turned off once in response to the one-shot pulse when the brake mode is switched, it is possible to shift to the next brake mode, thereby preventing excessive through current from flowing through the transistors. .
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component in the drawing referred in the said prior art example, and the drawing referred in the following each embodiment, and the description is not repeated.
[0035]
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a motor drive device according to a first embodiment of the present invention.
[0036]
The motor drive device 1A shown in FIG. 1 is similar to the conventional example in that the position detection means 10, the energization switching signal generation means 20, the rotation control means 30, the brake command generation means 40, the brake mode switching means 50A, the energization control signal generation. Means 70A and power transistors Q1-Q6. Further, the rotation detection means 80 for detecting the rotation speed per unit time of the rotor r1 based on the position signal S3 output from the position detection means 10 and outputting it as a signal S10 corresponding to the rotation speed, and the rotor r1 Rotation determination means 90 for determining whether or not the output signal S10 of the rotation detection means 80 equivalent to the rotation speed per unit time has reached a reference value corresponding to a predetermined rotation speed set in advance. A motor M1 having a rotor r1 and motor windings L1 to L3 for rotating the disk d1 via the rotor r1 is provided outside the motor drive device 1A. The brake mode switching signal generation means 200 shown in FIG. 1 includes a position detection means 10, a rotation detection means 80, and a rotation determination means 90. Further, the control unit 210 includes a brake mode switching unit 50A and an energization control signal generation unit 70A.
[0037]
The operation of the motor drive device 1A configured as described above will be described below. The rotation detection unit 80 detects the number of rotations of the rotor r1 based on the frequency of the position signal S3 output from the position detection unit 10 and outputs the detected signal S10 to the rotation determination unit 90. Further, the rotation discriminating means 90 provides a first brake mode switching signal S11a that changes its signal level when the signal S10 from the rotation detecting means 80 becomes equal to or less than a reference value corresponding to a predetermined number of revolutions set in advance. (Corresponding to the brake mode switching signal) and the second brake mode switching signal S11b (corresponding to the brake mode switching signal) are output to the brake mode switching means 50A. The brake mode switching means 50A receives the first and second brake mode switching signals S11a and S11b from the rotation determining means 90 and the brake command signal S5 from the brake command generating means 40, and receives a reverse brake signal S7 (brake mode And a short brake signal / S7 (corresponding to the brake mode command signal) are generated and output. When the energization control signal generating means 70A receives the reverse brake signal S7 and the short brake signal / S7, the energization control signal corresponding to each brake mode is applied to the power transistors Q1 to Q6 based on the energization switching signal S4 and the brake command signal S5. S8 is output.
[0038]
Here, the rotation detection means 80 and the rotation determination means 90 constituting the brake mode switching signal generation means 200 will be described using a more specific example.
[0039]
The rotation detection means 80 may be a counter or an F / V converter. First, when a counter is used as the rotation detection unit 80 as a first unit, a decoder circuit is used as the rotation determination unit 90. In this case, the decoder circuit (rotation determination means 90) is connected to the output of the counter (rotation detection means 80). The counter (rotation detection means 80) counts a predetermined clock signal while resetting with an edge signal having a waveform indicated by the position signal S3, and detects a period corresponding to the number of rotations of the rotor r1. In the decoder circuit (rotation discrimination means 90), a decode value (reference value) corresponding to a predetermined number of rotations per unit time is set in advance, and the count value of the counter (rotation detection means 80) reaches the decode value. Then, the first and second brake mode switching signals (S11a, S11b) are output.
[0040]
As a second means, when an F / V converter is used as the rotation detection means 80, a voltage comparator is used as the rotation discrimination means 90. In this case, the voltage comparator (rotation discrimination means 90) is connected to the output of the F / V converter (rotation detection means 80). Then, the F / V converter (rotation detection means 80) converts the frequency of the position signal S3 into a voltage and outputs the converted DC voltage. In the voltage comparator (rotation discriminating means 90) connected to the output of the F / V converter (rotation detecting means 80), a DC voltage (reference value) corresponding to a predetermined number of revolutions per unit time and F / V conversion. When the output voltage of the F / V converter (rotation detection means 80) reaches a reference value, the first and second brake mode switching signals (S11a, S11b) is output.
[0041]
FIG. 2 is a diagram showing an example of the internal configuration of the brake mode switching means 50A. Brake mode switching means 50A shown in FIG. 2 includes AND circuits 511a and 514a and inverters 512a and 513a. The inverter 513a inverts the second brake mode switching signal S11b from the rotation determining means 90. The AND circuit 514a outputs a logical product of the first brake mode switching signal S11a from the rotation determining means 90 and the output of the inverter 513a. The AND circuit 511a outputs a logical product of the brake command signal S5 from the brake command generation means 40 and the output of the AND circuit 514a as a reverse brake signal S7. The inverter 512a inverts the reverse brake signal S7 from the AND circuit 511a and outputs it as a short brake signal / S7.
[0042]
FIG. 3 is a timing chart for explaining a specific operation of the motor drive device 1A according to the present embodiment.
[0043]
Based on the position signal S3 of the position detection means 10, the brake mode switching signal generation means 200 is a first level that becomes H level when the number of revolutions per unit time is equal to or less than a predetermined number of revolutions N1 (that is, at time τ1). The brake mode switching signal S11a is output. Similarly, the second brake mode switching signal S11b which is at the H level is output when the rotational speed is equal to or lower than the predetermined rotational speed N2 (that is, at time τ2). Then, the brake mode switching means 50A outputs the reverse brake signal S7 and the short brake / S7 based on the signals S11a and S11b from the rotation determining means 90.
[0044]
That is, as shown in FIG. 3, the brake mode switching means 50 </ b> A is between the time τ 0 when the brake is started and the time τ 1 when the braking speed is reduced to the rotational speed N 1 (the rotational speed during this period corresponds to the first rotational speed). In order to select a short brake mode with a low noise level, an H level short brake signal / S7 is output to the energization control signal generating means 70A. Then, during the period from the time τ1 at which the rotational speed N1 is reduced to some extent to the time τ2 at which the rotational speed N2 immediately before the stop is reached (the rotational speed during this period corresponds to the second rotational speed), the reverse braking mode has a strong braking force. Is output to the energization control signal generating means 70A. Further, the short brake mode in which the rotor r1 does not reverse during the period from the time τ2 when the rotational speed N2 immediately before the stop is reached to the time τ3 when the rotational speed is stopped (the rotational speed during this period corresponds to the third rotational speed). For selection, an H level short brake signal / S7 is output to the energization control signal generating means 70A.
[0045]
As a result, when only one of the reverse brake and the short brake is selected as in the prior art, as shown in FIG. 3, it took time τ4 or time τ5 to stop, but in this embodiment, In this case, the time until stopping is shortened to τ3. Further, since the short brake mode is selected during high-speed rotation (time τ0 to τ1), noise is reduced compared to the case where the conventional reverse brake is selected. Furthermore, since the reverse brake mode is selected during low-speed rotation (time τ1 to τ2), the braking force can be increased compared to the case where the conventional short brake is selected. Further, since the short brake mode is selected in the vicinity of the stop (time τ2 to τ3), the rotor r1 can be stopped without reverse rotation as in the case where the conventional reverse brake is selected.
[0046]
As described above, according to the present embodiment, based on the first and second brake mode switching signals S11a and S11b from the rotation discriminating means 90, the brake mode switching means 50A has two brake modes, short brake and reverse brake. Use properly. Therefore, it is possible to reduce the noise level at the time of braking and the time to stop. Further, it is possible to make it difficult for the motor M1 to be displaced at the stop position. Furthermore, since it is stopped by the short brake, it is possible to omit the time required for the reverse rotation detection when the brake is stopped by the conventional reverse brake.
[0047]
In addition, since the preset predetermined value compared in the rotation discrimination means 90 can be set arbitrarily, the time and the number of times of applying the short brake and the reverse brake can be arbitrarily set. As a result, the time required for stopping can be arbitrarily changed. In braking at a specific rotation speed or less, it is also possible to start braking from reverse braking.
[0048]
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a motor drive device according to the second embodiment of the present invention.
[0049]
The motor drive device 1B shown in FIG. 4 supplies a clock signal S12 for switching the brake mode to the brake mode switching means 50B in addition to the components of the motor drive device 1A shown in FIG. It further has a generation means 100.
[0050]
About the motor drive device 1B comprised as mentioned above, the operation | movement is demonstrated below.
[0051]
The rotation detection unit 80 detects the rotation number per unit time of the rotor r1 based on the position signal S3 output from the position detection unit 10, and outputs a signal S10 corresponding to the rotation number to the rotation determination unit 90. Then, the rotation discriminating means 90 provides a first brake mode switching signal S11a that changes its signal level when the signal S10 from the rotation detecting means 80 becomes equal to or less than a reference value corresponding to a predetermined number of revolutions set in advance. (Corresponding to the brake mode switching signal) and the second brake mode switching signal S11b (corresponding to the brake mode switching signal) are output to the brake mode switching means 50B. Further, the clock signal generation means 100 outputs a clock signal S12 having a predetermined frequency and a predetermined duty set in advance to the brake mode switching means 50B. The brake mode switching means 50B receives the first and second brake mode switching signals S11a and S11b from the rotation determining means 90, the brake command signal S5 from the brake command generating means 40, and the clock signal S12 from the clock signal generating means. In response, a reverse brake signal S7 (corresponding to the brake mode command signal) and a short brake signal / S7 (corresponding to the brake mode command signal) are generated and output. When the energization control signal generating means 70A receives the reverse brake signal S7 and the short brake signal / S7, the energization control signal corresponding to each brake mode is applied to the power transistors Q1 to Q6 based on the energization switching signal S4 and the brake command signal S5. S8 is output.
[0052]
FIG. 5 is a diagram showing an internal configuration example of the brake mode switching means 50B.
[0053]
Brake mode switching means 50B shown in FIG. 5 includes AND circuits 511b, 514b, 515b and inverters 512b, 513b. The inverter 513b inverts the second brake mode switching signal S11b from the rotation determining means 90. The AND circuit 514b outputs a logical product of the first brake mode switching signal S11a from the rotation determining means 90 and the output of the inverter 513b. The AND circuit 515b outputs a logical product of the output from the AND circuit 514b and the clock signal S12 from the clock signal generation means 100. The AND circuit 511b outputs a logical product of the brake command signal S5 from the brake command generation means 40 and the output from the AND circuit 515b as the reverse brake signal S7. The inverter 512b inverts the reverse brake signal S7 from the AND circuit 511b and outputs it as a short brake signal / S7.
[0054]
FIG. 6 is a timing chart for explaining a specific operation of the motor drive device 1B according to the present embodiment.
[0055]
Based on the position signal S3 of the position detecting means 10, the brake mode switching signal generating means 200 is a first brake mode that becomes H level when the rotational speed of the motor M1 becomes equal to or less than a predetermined number N1 (that is, at time τ1). The switching signal S11a is output. Similarly, the second brake mode switching signal S11b which is at the H level is output when the rotational speed is equal to or lower than the predetermined rotational speed N2 (that is, at time τ2 '). The clock signal generation means 100 outputs a clock signal S12 having a predetermined frequency and a predetermined duty to the brake mode switching means 50B. Based on the signals S11a and S11b from the rotation discriminating means 90 and the clock signal S12 from the clock signal generating means 100, the brake mode switching means 50B and the reverse brake signal S7 and the short brake signal as shown in FIG. / S7 is output.
[0056]
That is, as shown in FIG. 6, the brake mode switching means 50B has a period from the time τ0 when the brake is started to the time τ1 when the braking speed is decreased to the rotational speed N1 (the rotational speed during this period corresponds to the first rotational speed). In order to select a short brake mode with a low noise level, an H level short brake signal / S7 is output to the energization control signal generating means 70A. From the time τ1 at which the rotational speed N1 is reduced to some extent to the time τ2 ′ at which the rotational speed N2 immediately before the stop is reached (the rotational speed during this period corresponds to the second rotational speed), the clock signal generating means 100 On the basis of the clock signal S12, the mix brake control is performed in which the short brake mode with a low noise level and the reverse brake mode with a strong braking force are intermittently switched. Further, the rotor r1 does not reverse during the period from the time τ2 ′ when the rotational speed N2 immediately before the stop is reached to the time τ3 ′ until the stop (the rotational speed during this period corresponds to the third rotational speed). In order to select the short brake mode, an H level short brake signal / S7 is output to the energization control signal generating means 70A.
[0057]
As a result, when only one of the reverse brake and the short brake is selected as in the prior art, as shown in FIG. 6, it took time τ4 or time τ5 to stop, but in this embodiment, In this case, the time is shortened to τ3 ′ until stopping. Further, since the short brake mode is selected during high-speed rotation (time τ0 to τ1), noise is reduced compared to the case where the conventional reverse brake is selected. Further, during low-speed rotation (time τ1 to τ2 ′), the brake mode transition is made smooth by performing switching control of each brake mode intermittently. Further, since the short brake mode is selected in the vicinity of the stop time (time τ2 'to τ3'), the rotor r1 can be stopped without reverse rotation as in the case where the conventional reverse brake is selected.
[0058]
As described above, based on the first and second brake mode switching signals S11a and S11b from the rotation determining unit 90, the brake mode switching unit 50B uses the two brake modes properly. Therefore, it is possible to reduce the noise level at the time of braking and the time to stop. Further, it is possible to make it difficult for the motor M1 to be displaced at the stop position. Further, the brake mode switching means 50B smoothes the transition of the brake mode by intermittently switching the brake mode based on the clock signal S12 from the clock signal generating means 100. As a result, it is possible to reduce noise at the time of shifting to the brake mode. Further, since the present embodiment is stopped by the short brake, the time required for the reverse rotation detection in the case of the conventional stop by the reverse brake can be omitted.
[0059]
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, switching between the short brake mode and the reverse brake mode has been described for the case where the clock signal S12 output from the clock signal generating means 100 changes at regular intervals. However, the present embodiment is not limited to this, and the present invention can be similarly implemented even when the frequency and the duty are changed with the passage of time.
[0060]
Further, in the present embodiment, a case has been described in which switching control between the short brake mode and the reverse brake mode is performed during low-speed rotation (time τ1 to τ2 ′). However, the present embodiment is not limited to this, and the present invention can be similarly implemented even when the switching control is performed immediately after the time τ0 at which braking is started. If it does in this way, the noise level at the time of a brake and the time to a stop can be set arbitrarily.
[0061]
(Third embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit configuration example for explaining a motor drive device according to a third embodiment of the present invention.
[0062]
The motor drive device 1C shown in FIG. 7 receives the current value signal S13 indicating the current value flowing in the motor windings L1 to L3 in addition to the components included in the motor drive device 1A shown in FIG. The current value detection means 110 to detect, the current value based on the current value detection signal S14 from the current value detection means 110 and a predetermined current value (reference value) set in advance are compared, and a current is supplied to the brake mode switching means 50C. Current value determining means 120 for outputting a value determining signal S15 is further provided.
[0063]
The operation of the motor drive device 1C configured as described above will be described below.
[0064]
For example, the current value detection unit 110 inserts a resistor R between the power transistors Q1 to Q6 and the ground, or between the power supply and the power transistors Q1 to Q6 in order to detect the current, thereby reducing the voltage drop of the resistor R. By detecting the minute, the value of the current flowing through the motor M1 is detected. In this way, the current value detected by the current value detection unit 110 is output to the current value determination unit 120 as the current value detection signal S14. Upon receipt of the current value detection signal S14, the current value determination means 120 compares the current value detected by the current value detection means 110 with a predetermined current value, and the current value flowing through the motor M1 is greater. A current value determination signal S15 whose signal level changes when it becomes smaller is output. When the brake mode switching means 50C receives the brake command signal S5 output from the brake command generating means 40, the brake mode switching means 50C corresponds to the first and second brake mode switching signals S11a (corresponding to the brake mode switching signal) from the rotation determining means 90. And S11b (corresponding to the brake mode switching signal) and the current value determining signal S15 from the current value determining means 120, and the reverse brake signal S7 (corresponding to the brake mode command signal) and the short brake signal / S7. (Corresponding to the brake mode command signal) is output.
[0065]
In other words, in the present embodiment, the short brake mode is selected from the start of braking until the current flowing through the motor M1 becomes, for example, a predetermined current value I1 or less, and reverse rotation is performed from the current value I1 to the rotational speed N2. A logic circuit in the brake mode switching means 50C is configured so as to select the short brake mode in which the rotor r1 does not reverse until the brake mode is selected and further stops from the rotational speed N2 (not shown). . Thus, the brake mode switching means 50C outputs the reverse brake signal S7 and the short brake signal / S7 having signal levels corresponding to the selection of each brake mode to the energization control signal generating means 70A.
[0066]
As a result, it is possible to cut off the supply current by suppressing the noise level until the current value becomes I1 from the start of braking, and the braking force is strong from the current value I1 to the rotation speed N2, so the time to stop can be shortened and the rotation Since it stops naturally by the short brake until it stops from several N2, it is not necessary to perform reverse rotation detection as in the past.
[0067]
As described above, according to the motor drive device 1C according to the present embodiment, based on the first and second brake switching signals S11a and S11b from the rotation determination unit 90 and the current value determination signal S15 from the current value determination unit 120. Thus, the brake mode switching means 50C selectively uses the two brake modes. Therefore, it is possible to reduce the noise level at the time of braking and the time to stop. Further, it is possible to make it difficult for the motor M1 to be displaced at the stop position. Furthermore, by using a short brake that cuts off the supply current in accordance with the current value of the motor M1, the motor M1 is braked, whereby the power consumption can be controlled in accordance with the current value flowing through the motor M1. In addition, since the vehicle is stopped by the short brake, the time required for the reverse rotation detection when the vehicle is stopped by the conventional reverse brake can be omitted.
[0068]
In this embodiment, the configuration using the clock signal generating means 100 described in the second embodiment can also be used. That is, it is possible to adopt a configuration in which the switching control between the short brake mode and the reverse brake mode is performed based on the clock signal S12 output from the clock signal generation means 100 from the current value I1 to the rotation speed N2. it can. As a result, in the present embodiment, the transition to the brake mode becomes smoother, and the noise during the transition to the brake mode can be reduced.
[0069]
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a diagram illustrating a circuit configuration example for explaining a motor drive device according to a fourth embodiment of the present invention.
[0070]
A motor drive device 1D shown in FIG. 8 includes first and second brake mode switching signals S11a (corresponding to a brake mode switching signal) and S11b (brake) in addition to the constituent elements of the motor drive device 1A shown in FIG. (In response to the mode switching signal), an OFF signal S16, which is a one-shot pulse having a predetermined cycle for temporarily turning off the current supplied to the motor windings L1 to L3, is output to the energization switching signal generating means 70B. The signal generation unit 130 is further included.
[0071]
The operation of the motor drive device 1D configured as described above will be described below.
[0072]
The brake mode switching means 50A receives the first and second brake mode switching signals S11a and S11b output from the rotation determining means 90, and receives the reverse brake signal S7 (corresponding to the brake mode command signal) and the short brake signal / S7 ( Corresponding to the brake mode command signal), and the OFF signal generation means 130 receives the first and second brake mode switching signals S11a and S11b and outputs the OFF signal S16 for a predetermined time to the energization control signal generation means 70B. Is output. The energization control signal generation means 70B turns off the energization control signal S8 output based on the brake command signal S5, the reverse brake signal S7, the short brake signal / S7, and the energization switching signal S4 output from the energization switching signal generation means 20. It stops temporarily according to the input of S16.
[0073]
Specifically, the rotation discriminating means 90 outputs a first brake mode switching signal S11a whose signal level changes when the rotation speed indicated by the signal S10 from the rotation detecting means 80 becomes N1 or less. The brake mode switching means 50A receives the first brake mode switching signal S11a and outputs an H level reverse brake signal S7. On the other hand, when the OFF signal generation means 130 receives the first brake mode switching signal S11a, when the reverse brake signal S7 is output from the brake mode switching means 50A, the OFF signal (one-shot) is supplied to the energization control signal generation means 70B. Pulse) S16 is output for a predetermined time. Upon receiving the brake command signal S5, the reverse brake signal S7, and the OFF signal S16, the energization control signal generation unit 70B supplies the motor windings L1 to L3 based on the energization switching signal S4 from the energization switching signal generation unit 20. When the current is switched from the short brake mode to the reverse brake mode, an energization control signal S8 that temporarily turns OFF for a predetermined time is generated. The cycle of the OFF signal S16 is preferably set slightly longer than the turn-off time of the power transistors Q1 to Q6.
[0074]
As a result, when the energization control signal generating means 70B receives the OFF signal S16, it is possible to prevent the through current generated when the brake mode is switched by temporarily turning off all the power transistors Q1 to Q6.
[0075]
As described above, according to the motor drive device 1D according to the present embodiment, the brake mode switching unit 50A switches the brake mode, and at the same time, the energization control signal generation unit 70B supplies power to the motor windings L1 to L3. Since the energization control signal S8 for turning off the transistor Q1 to Q6 for a predetermined time is input, it is possible to prevent a through current in the power transistors Q1 to Q6 when the brake mode is switched.
[0076]
Note that the OFF signal generation means 130 in this embodiment can also be used in the motor drive devices 1B and 1C according to the second and third embodiments. In the case of the second embodiment, when the OFF signal generation unit 130 outputs the OFF signal S16 based on the clock signal S12 from the clock signal generation unit 100, a through current at the time of switching control can be prevented. . Further, in the case of the third embodiment, it is OFF based on the current value determination signal S15 from the current value determination means 120 and the first and second brake mode switching signals S11a and S11b from the rotation determination means 90. When the signal S16 is output, a through current at the time of switching the brake mode can be prevented.
[0077]
In each of the first to fourth embodiments described above, the power transistors Q1 to Q6 may be composed of either an NPN transistor or a PNP transistor. Further, any transistor such as a bipolar transistor and a MOS transistor may be used. Furthermore, the rotation detection means 80 does not receive the position signal S3 output from the position detection means 10, but is a position detection means 10 that directly detects the number of rotations of the motor M1 (for example, a Hall element). It may be provided separately and its rotational speed may be detected.
[0078]
【The invention's effect】
According to the motor drive device of the present invention, it is possible to switch the brake mode according to the rotational speed of the motor. For this reason, it is possible to reduce the noise level and shorten the stop time. Further, it is possible to make it difficult for the motor stop position to be displaced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a motor drive device 1A according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration example of a brake mode switching unit 50A.
FIG. 3 is a timing chart for explaining a specific operation of the motor drive device 1A.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a motor drive device 1B according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an internal configuration example of a brake mode switching unit 50B.
FIG. 6 is a timing chart for explaining a specific operation of the motor drive device 1B.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a motor drive device 1C according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a circuit configuration example for explaining a motor drive device 1D according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a conventional motor drive device 1E.
FIG. 10 is a diagram showing an example of the internal configuration of conventional brake mode switching means 50D.
[Explanation of symbols]
Q1-Q6 power transistor
L1-L3 Motor winding
S1 Rotation control signal
S2 Torque command signal
S3 Position signal
S4 Energization switching signal
S5 Brake command signal
S7 Reverse brake signal (brake mode command signal)
/ S7 Short brake signal (brake mode command signal)
S8 Energization switching control signal
S10 Signal from rotation detection means
S11a First brake mode switching signal (brake mode switching signal)
S11b Second brake mode switching signal (brake mode switching signal)
S12 Clock signal
S13 Current value signal
S14 Current value detection signal
S15 Current value discrimination signal
S16 OFF signal
10 Position detecting means (included in brake mode switching signal generating means)
20 Energization switching signal generation means
30 Rotation control means
40 Brake command generation means
41 Torque command generation means
50A, 50B, 50C Brake mode switching means (included in control means)
60 Reverse rotation detection means
70A, 70B Energization control signal generation means (included in control means)
80 Rotation detection means (included in brake mode switching signal generation means)
90 Rotation discrimination means (included in brake mode switching signal generation means)
100 Clock signal generating means
110 Current value detection means
120 Current value discriminating means
130 OFF signal generation means
200 Brake mode switching signal generating means (included in control circuit)
210 Control means (included in control circuit)

Claims

Position detecting means for outputting a position signal indicating a relative position between the multi-phase motor winding and the rotor;
Rotation detection means for outputting a detection signal corresponding to the number of rotations per unit time of the rotor;
Rotation control means for outputting a rotation control signal for controlling the rotation of the rotor;
When receiving the rotation control signal, a brake command generating means for outputting a torque command signal corresponding to the rotation control signal and outputting a brake command signal for applying a short brake or a reverse brake to the rotation of the rotor;
Energization switching signal generating means for energizing the motor windings of the plurality of phases at an energization angle based on the position signal and outputting an energization switching signal having a magnitude corresponding to the magnitude of the torque command signal;
The rotation speed per unit time detected by the rotation detection means is equivalently compared with a predetermined rotation speed to determine that the rotation speed of the rotor has decreased to a predetermined rotation speed. The brake mode switching signal is output, and it is determined that the rotational speed of the rotor is lower than the predetermined rotational speed and has decreased to the rotational speed immediately before the stop, and the second brake mode switching signal is output. Discrimination means;
Based on the brake command signal, the first brake mode switching signal, and the second brake mode switching signal, the rotation speed of the rotor is decreased from the start of braking to the predetermined rotation speed. of when the first is the rotational speed select the brake mode for applying the short brake, the rotational speed of the rotor, between up and lower than the first rotational speed decreases the rotation speed immediately before stop When the rotation speed is the second rotation speed, the brake mode for applying the reverse brake is selected, and the brake mode for applying the short brake is selected again until the rotation speed of the rotor is stopped from the rotation speed immediately before the stop. Brake mode switching means for outputting a brake mode command signal;
OFF signal generating means for outputting an OFF signal that is a pulse of a predetermined cycle when the first and second brake mode switching signals are input;
An energization control signal generating means for outputting an energization control signal for controlling energization to the motor windings of the plurality of phases based on the brake command signal, the brake mode command signal, the OFF signal, and the energization switching signal; ,
A plurality of transistors for supplying power to the motor windings of the plurality of phases according to the energization control signal ;
Clock signal generating means for generating a clock signal having a predetermined frequency and a predetermined duty;
The energization control signal generating means, upon receiving the OFF signal output from the OFF signal generating means, temporarily stops supplying current to the motor windings of the plurality of phases according to the OFF signal. Outputting a control signal to the plurality of transistors ;
The brake mode switching means intermittently switches between the brake mode for applying the short brake and the brake mode for applying the reverse brake when the clock signal is further input and the second rotational speed is based on the clock signal. The motor drive device characterized in that the brake mode command signal to be selected is output .

Multi-phase motor windings;
A plurality of transistors for driving the motor windings of the plurality of phases;
A control circuit that detects the number of rotations per unit time of the rotor in accordance with a change in the relative position between the motor windings of the plurality of phases and the rotor, and controls the brake operation of the plurality of transistors. A motor driving method,
The control circuit includes:
When the rotation speed of the rotor is the first rotation speed, short brake control is performed to short-circuit the terminals of the motor windings of the plurality of phases, and the rotation speed of the rotor is higher than the first rotation speed. When the rotation speed is the second rotation speed from when it is determined that the rotation speed has been decreased until it is determined that the rotation speed immediately before the stop has been reached, the short circuit is performed based on a clock signal having a predetermined cycle and a predetermined duty. Mix brake control is performed to intermittently switch between brake control and reverse brake control in which a reverse drive current is applied to the multi-phase motor winding, and the rotational speed of the rotor is lower than the second rotational speed. When it is the third rotational speed from when it is determined that it has stopped to when it stops, the short brake control is performed again, and the reverse of the short brake control is performed. When switching the brake control generates a one shot pulse, the motor driving method characterized by turning OFF all of the plurality of transistors according to the one-shot pulse.