JP4015324B2 - ロック判定機能付きブラシレスモータの制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用の送風機ファンの駆動などに好適なアウタロータ形のブラシレスモータにおいて、ロータの回転がロック状態（高速回転時に所定以下の低回転状態）のときの保護を行うためのロック判定機能付きブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車に搭載される空調装置の送風機ファンのモータは、電機子コイルに流れる電流の方向を整流子とブラシとを用いて切り換えるブラシレスモータが用いられるようになって来ている。
【０００３】
このブラシレスモータは、電機子コイル、ロータ、シリンダ、ホール素子等からなるモータ本体部と、電機子コイルに互いに異なる位相（１２０度のずれ）の駆動信号を供給するドライバ回路と、ホール素子からの検出信号及びＦＡＮ指示信号等からロータの回転数を制御するＰＷＭ出力信号を送出する制御部等から構成されている。この制御部は、実際はマイコン又はカスタムＩＣである。
【０００４】
前述の制御部においては、ＦＡＮ指示信号が入力している間は各ホール素子の検出信号の周期からモータ本体部のロータの回転数を求め、この回転数と、空調制御アンプ（図示せず）からのＦＡＮ指示信号が示す指示回転数（デューティ比）とから目標回転数にするデュティ比を求める。そして、このデュティ比のＰＷＭ信号を出力ＰＷＭ信号とし、各相毎にタイミングをずらした複数の出力ＰＷＭ信号として同時に送出する。
【０００５】
そして、制御部（マイコン又はカスタムＩＣ）は、標準的なモータの特性に合わせた所定時間内に、ホール素子の検出信号が得られないとき、或いは所定時間内に検出信号が入力しても、所定回数以下（モータの特性にあわせた回数）の入力回数の場合は、ロータがロック状態として直ちに出力ＰＷＭ信号の出力を停止する。
【０００６】
前述の所定時間というのは、一般にはモータ本体部の特性に合わせて決定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のブラシレスモータの制御部は、標準的なモータの特性に応じて予め設定した所定時間内（ロック判定時間）に、ホール素子の検出信号が所定時間得られないときは、ロック保護を行うプログラム（制御部をマイコンとした場合）又はＩＣ回路（制御部をカスタムＩＣとした場合）にしている。
【０００８】
このため、モータ特性が相違した場合は、プログラム又はカスタムＩＣを作り直さなければならないという課題があった。
【０００９】
或いは、モータの特性に合わせた所定時間内に検出信号が入力しても、この検出信号の入力回転数が所定回転数（ロック判定回転数ともいう）以下の場合は、ロータがロック状態として直ちに出力ＰＷＭ信号の出力を停止している。
【００１０】
このため、モータの特性が相違した場合は、ロック判定回数を変更しなければ成らないので、プログラム又はカスタムＩＣを作り直さなければならないという課題があった。
【００１１】
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、モータの特性が変わっても制御部を作り直さないでロック判定時間、ロック判定回数を容易に変更できるロック判定機能付きブラシレスモータの制御装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
外部と内部とを接続させるための複数の端子（３ａ、３ｂ、…）を設け、これらの所定数個の端子群（３ｉ、３ｈ、３ｇ）を介して、それぞれ所定範囲角度で異なる磁極を対向させた回転子（１３）の周囲に一定角度間隔で磁極の変化を検出する所定個のホール素子を配置したモータ本体部を、目標回転信号と前記磁極の変化を示す各検出信号とに基づいて生成した複数相の駆動パルスで前記電機子を駆動するブラシレスモータの制御装置において、
前記各ホール素子からの各検出信号の変化に同期させたクロック信号を順次、発生する制御回路（７）と、
端子（３ｋ）に外付けされたコンデンサ（Ｃａ）と抵抗（Ｒｃ）とからなる直列回路２２を備え、
前記コンデンサ（Ｃａ）は、端子（３ｋ）に一方を接続し、他方を電源（Ｖｃｃ）に接続した抵抗（Ｒｃ）に接続され、
複数の抵抗を直列接続して分圧点に設定電圧を得る直列回路（Ｒａ、Ｒｂ）と、
前記端子（３ｋ）に一方の入力端を、他方の入力端を前記分圧点に接続し、前記コンデンサの電圧が前記分圧点の設定電圧を越えている間は前記モータ本体部がロック状態となっていることを示すロック判定信号を送出する比較器（ＣＯＭ１）と、
コレクタを、前記端子（３ｋ）及び前記比較器（４）の一方の入力端に接続し、エミッタをアースに接続し、かつベースに前記クロックを入力するトランジスタと、
駆動パルスのデューティ比が低回転以上を示しているときに、回転数が予め設定されている低回転相当に達したときに真にロックと判定して前記制御回路に出力停止信号を送出して回転を停止させるロック維持判定回路１１と
を備えたことを要旨とする。
【００１３】
このため、モータ本体部の複数相の電機子に互いに異なる複数相の駆動パルスを供給すると回転子が回転し、一定角度間隔に配置された所定個のホール素子を回転子の磁極が通過すると、各ホール素子からは、その配置角度と各磁極の角度範囲とで決まる角度間隔で前回の通過時の磁極の検知とは相反し、かつ回転速度の周期に比例した磁極の変化を示すそれぞれの検出信号が制御装置の所定数個の端子群（３ｉ、３ｈ、３ｇ）に送出される。
【００１４】
そして、制御回路（７）が各ホール素子からの各検出信号の変化に同期したクロック信号を発生させる。すなわち、各ホール素子の配置角度と各磁極の角度範囲とで決まる角度間隔で、回転速度の周期に比例したクロック信号を送出する。
【００１５】
このクロック信号をロック判定回路（４）が入力し、このクロック信号の周期に応じて端子（ｋ）に外付けされたコンデンサ（Ｃａ）を充放電させる。
【００１６】
このとき、ロック判定回路（４）はコンデンサ（Ｃａ）の電位とモータ本体部の特性に応じて設定したロック判定回転数に対応する設定電圧と比較し、該設定電圧を越えている間は駆動パルスの出力を停止させる。
【００１７】
すなわち、外付けのコンデンサ（Ｃａ）を変更することによって、コンデンサ（Ｃａ）に対する充電時間を変えることができるので、ロック判定回転数に対応する設定時間に到達するまでの時間が変わることになる。つまり、ロック判定時間を変更することが可能となる。
【００１８】
また、ロック判定回路は、複数の抵抗を直列接続して分圧点に設定電圧を得る直列回路（Ｒａ、Ｒｂ）と、端子（３ｋ）に一方の入力端を、他方の入力端を直列回路の分圧点に接続し、コンデンサの電圧が前記分圧点の設定電圧を越えている間はモータ本体部がロック状態となっていることを示すロック判定信号を送出する比較器（ＣＯＭ１）と、端子（３ｋ）及び比較器（ＣＯＭ１）の一方の入力端に接続された定電流回路（８）と、コレクタを、端子（３ｋ）及び定電流回路（８）並びに比較器（４）の一方の入力端に接続し、エミッタをアースに接続し、かつベースにクロックを入力するトランジスタとからなることを要旨とする。
【００１９】
このため、各ホール素子の配置角度と各磁極の角度範囲とで決まる角度間隔で、回転速度の周期に比例したクロック信号が入力している間は、トランジスタ（ＴＲ１）のベースに入力する毎にトランジスタ（ＴＲ１）がオン状態となって端子（３ｋ）を介して外付けのコンデンサ（Ｃａ）から放電させる。
【００２０】
また、クロック信号の入力が停止している間は、定電流がコンデンサ（Ｃａ）に充電させられる。つまり、放電特性は、コンデンサ（Ｃａ）だけであるから直線的に増加していく充電特性となる。
【００２１】
このとき、比較器（ＣＯＭＰ１）によってコンデンサ（Ｃａ）の直線的な電圧と設定電圧とが比較され、設定電圧を越えている間はロック判定信号を送出してモータ本体部の回転が停止させられる。
【００２２】
すなわち、簡単なアナログ回路によってロック判定ができると共に、外付けのコンデンサを変更することによってロック判定時間の変更が可能となっている。
【００２３】
さらに、コンデンサ（Ｃａ）を、端子（３ｋ）に一方を接続し、他方を電源（Ｖｃｃ）に接続した抵抗（Ｒｃ）に接続する。また、ロック判定回路を、複数の抵抗を直列接続して分圧点に設定電圧を得る直列回路（Ｒａ、Ｒｂ）と、端子（３ｋ）に一方の入力端を、他方の入力端を直列回路の分圧点に接続し、コンデンサの電圧が分圧点の設定電圧を越えている間はモータ本体部がロック状態となっていることを示すロック判定信号を送出する比較器（ＣＯＭ１）と、コレクタを、端子（３ｋ）及び比較器（４）の一方の入力端に接続し、エミッタをアースに接続し、かつベースにクロックを入力するトランジスタとで構成する。
【００２４】
このため、各ホール素子の配置角度と各磁極の角度範囲とで決まる角度間隔で、回転速度の周期に比例したクロック信号が入力している間は、トランジスタ（ＴＲ１）のベースに入力する毎にトランジスタ（ＴＲ１）がオン状態となって端子（３ｋ）を介して外付けのコンデンサ（Ｃａ）から放電させる。
【００２５】
また、クロック信号の入力が停止している間は、電源Ｖｃｃによって抵抗（Ｒｃ）を介してコンデンサ（Ｃａ）に充電させられる。つまり、コンデンサ（Ｃａ）の放電特性は指数関数的に丸みを持った緩やかな傾斜の放電特性となる。
【００２６】
このとき、比較器（ＣＯＭＰ１）によってコンデンサ（Ｃａ）の指数関数的な電圧と設定電圧とが比較され、設定電圧を越えている間はロック判定信号を送出してモータ本体部の回転が停止させられる。
【００２７】
すなわち、簡単なアナログ回路によってロック判定ができると共に、外付けのコンデンサ（Ｃａ）及び抵抗（Ｒｃ）によって放電特性が丸みをもってゆっくりと上昇して行くので、ロック判定回転数（設定電圧）に到達するまでの時間がかかるため、結果としてロック判定回転数を変えたのと同様な作用があることになる。
【００２８】
従って、設定電圧の変更を行わないで外付けの抵抗（Ｒｃ）、コンデンサ（Ｃａ）を変更するだけでよい。
【００２９】
さらに、これらのロック判定回路、制御回路等を集積化したときは、モータの特性が変わっても、外付けのコンデンサ、抵抗を変更するだけでよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、制御装置が各ホール素子の配置角度と各磁極の角度範囲とで決まる角度間隔で、回転速度の周期に比例したクロック信号を生成し、このクロック信号の周期に応じて端子（ｋ）に外付けされたコンデンサ（Ｃａ）を充放電させながらコンデンサ（Ｃａ）の電位とモータ本体部の特性に応じて設定したロック判定回転数を越えている間は駆動パルスの出力を停止させる。
【００３１】
すなわち、外付けのコンデンサ（Ｃａ）を変更することによって、ロック判定時間を変更することができる。
【００３２】
このため、モータの特性が変わったときは、従来においては、ロック判定をプログラム又はカスタムＩＣで行っている場合は作りなおしていたが、単に外付けのコンデンサ（Ｃａ）を変更するだけでよいという効果が得られている。
【００３３】
また、ロック判定回路を設定電圧を得る直列回路（Ｒａ、Ｒｂ）と、比較器（ＣＯＭ１）と、定電流回路（８）と、トランジスタとから構成したときは、簡単なアナログ回路によってロック判定ができると共に、外付けのコンデンサを変更することによってロック判定時間の変更が可能となるという効果が得られている。
【００３４】
さらに、コンデンサ（Ｃａ）に抵抗（Ｒｃ）に接続し、ロック判定回路に定電流を備えないようにしたときは、簡単なアナログ回路によってロック判定ができると共に、外付けのコンデンサ（Ｃａ）及び抵抗（Ｒｃ）によって放電特性が丸みをもってゆっくりと上昇して行くので、ロック判定回転数（設定電圧）に到達するまでの時間がかかるため、結果としてロック判定回転数を変えたのと同様な効果を得ることができる。
【００３５】
従って、設定電圧の変更を行わないで外付けの抵抗（Ｒｃ）、コンデンサ（Ｃａ）を変更するだけでよい。
【００３６】
さらに、これらのロック判定回路、制御回路等を集積化したときは、モータの特性が変わっても、外付けのコンデンサ、抵抗を変更するだけでよい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
図１は実施の形態１のロック判定機能付きブラシレスモータの制御装置の概略構成図である。図１に示すブラシレスモータの制御装置１は、ロック判定のためのカスタムＩＣである。
【００３８】
この制御装置１は、端子３ａ〜端子３ｆを介してモータ本体部２に位相の異なる電力を供給する駆動回路６に接続され、端子３ｇ〜３ｉを介してモータ本体部２のホールＩＣ（ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３）に接続されている。このホール素子はそれぞれ磁気を検出したときには検出時に出力をＨレベルにする正転信号とその反転信号（総称した単に検出信号という）送出する。
【００３９】
これらのホール素子ＩＣを有するモータ本体部２の概略構成を初めに説明する。モータ本体部２は、図２に示すように、シャフト１２の一端の周囲に回転検出用のためのマグネット１３（以下センサマグネット１３という）を設け、このセンサマグネット１３の周囲に６個の突極１４ａ、１４ｂ、……を有する固定子１４を取付けている。前述のセンサマグネット１３はＮ極とＮ極、Ｓ極とＳ極とがそれぞれ一対で対向させられ、シャフト１２の一方の端の周囲に設けられている。
【００４０】
また、固定子１４の６個の突極１４ａ、１４ｂ、……にはコイル１５ａ、１５ｂ、……が巻き付けられ、対向する２個のコイルで１相をなしている。すなわち、６個のコイルで三相の駆動系を構成している。
【００４１】
この固定子１４の外側にあるロータ１６には図２に示すように、９０度間隔でメインマグネット１７ａ、１７ｂ、……が周設されている。ロータ１６はシャフト１２の他端（図示せず）にシャフト１２と一体で回転可能に連結されている。
【００４２】
さらに、固定子１４にはセンサマグネット１３の磁極（Ｓ極、Ｎ極）の磁界を検出するホール素子１８ａ（ＩＣ１）、１８ｂ（ＩＣ２）、１８ｃ（ＩＣ３）が１２０間隔で均等に配置されている。前述のセンサマグネット１３のＳ、Ｎ極は、９０度間隔で設けられ、Ｓ極とＮ極とが隣接配置され、Ｓ極とＳ極及びＮ極とＮ極とが対向配置させられている。
【００４３】
すなわち、ロータ１６が３６０度回転すると１２０度間隔に配置された各ホール素子１８にはＳ極とＮ極とが順次対向して行くので以下に説明する検出信号が送出される。但し、Ｎ極とホール素子とが対向したときの出力はＨレベル（正転）とする。
【００４４】
ホール素子１８ａ（ＩＣ１）からは３０度〜１２０度及び２１０度〜３００度の角度間をＨレベルにした検出信号ＳＬ１（正転）と、これを反転した検出信号ＳＨ１とが送出される。
【００４５】
また、ホール素子１８ｂ（ＩＣ２）からは６０度〜１５０度及び２４０度〜３３０度の角度間をＬレベルにした検出信号ＳＬ２（正転）と、これを反転した検出信号ＳＨ２とが送出される。
【００４６】
さらに、ホール素子１８ｃ（ＩＣ３）からは９０度〜１８０度及び２７０度〜３６０度の角度間をＨレベルにした検出信号ＳＬ３（正転）と、これを反転した検出信号ＳＨ３とが送出される。
【００４７】
つまり、ホール素子は、回転方向に従って３０度ずれて前述の角度の時にＨレベル又はＬレベルのタイミングで切り替わって行く検出信号ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３を出力している。
【００４８】
これらの検出信号は、回転速度に応じてＨレベル又はＬレベルの間隔が狭まったり長くなったりするが、前述の角度間のときにＨレベル又はＬレベルになる。つまり、各ホール素子は回転速度に応じた周期の検出信号ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３を出力している。
【００４９】
これらのホール素子は実際は２本の出力線（正転、反転用）で制御装置１にそれぞれ接続され、合計で６本が制御装置１に接続されるが、本説明では３本の線のみを示す。
【００５０】
一方、駆動回路部６は、モータ制御装置１０に接続された６個の抵抗Ｒ１、Ｒ２、……と、６個のパワー素子Ｑ１、Ｑ２……とからなり、モータ制御装置１からの各制御信号に基づく駆動信号を生成し、これらの駆動信号を対応するパワー素子Ｑ１、Ｑ２……に送出する。
【００５１】
次に、制御装置１の構成を説明する。モータ制御装置１は、図１に示すように、内部にロック判定回路４を備えている。このロック判定回路４は図１に示すように、オープンコレクタタイプのコンパレータＣＯＭＰ１と、トランジスタＴＲ１と、Ｖｃｃ電源を分圧する分圧抵抗Ｒａ、Ｒｂと、定電流回路８とを備えている。
【００５２】
コンパレータＣＯＭＰ１はプラス入力を、定電流回路８と、トランジスタＴＲのコレクタと、本カスタムＩＣ（制御装置）の端子３ｋを介して外付けのコンデンサＣａに接続している。また、マイナス入力を分圧抵抗Ｒａ、Ｒｂの分圧点ｆに接続している。この分圧点ｆの電圧は、例えば５０回転以下に相当する電圧値になるようにしている。
【００５３】
すなわち、ロック判定回路４はトランジスタＴＲ１がオフ状態にされると、定電流回路８から定電流を外付けのコンデンサＣａに充電させ、このコンデンサＣａの電圧が分圧点ｆの電圧Ｖｆに到達したときにロック状態と判定してロック判定信号を送出する。
【００５４】
また、制御装置１は、センサ入力回路９と、中央制御回路７（ロジックで組まれている）と、回転数信号整形回路１０と、ロック維持判定回路１１と、駆動制御回路１２とを備えている。
【００５５】
センサ入力回路９は、ヒステリシス特性を有する３個のコンパレータ（図示せず）を備え、それぞれのコンパレータがホールＩＣ（ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３）からの正転、反転の検出信号を比較し、両方の検出信号の差が所定以上になったときに出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を中央制御回路７にそれぞれ送出する。つまり、このコンパレータはヒステリシスを有しているので検出信号に重畳したノイズやチャタリングの影響を防止したロータの回転速度に応じた周期の出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（電気角がそれぞれ３０度ずれた位相の出力信号）を出力している。
【００５６】
中央制御回路７は、センサ入力回路９からの出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を入力し この出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が入力する毎にクロック信号ＣＫＭを回転数信号整形回路１０に送出する。つまり、電気角３０度のずれを有してロータの回転速度に対応した周期の３つの出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を入力することによって、ロータ１回転（３６０度）当たり、１２個のクロック信号ＣＫＭを生成している。
【００５７】
このクロック信号ＣＫＭの間隔は回転数に応じて、出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の周期が短くなったり長く成ったりするので、当然、クロック信号ＣＫＭの周期も回転数に応じて変化している。
【００５８】
さらに、中央制御回路７は、図示しないラッチ回路、セレクト回路、トランジスタ駆動タイミング波形生成回路等を備えている。ラッチ回路は、センサ入力回路９からの出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、及び前述のクロックＣＫＭおよび進角時間設定信号ＭＳ（どの程度進角させるかを示す信号）を入力して、センサ入力回路９からの出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対し進角処理を行う。即ち、進角時間設定信号ＭＳで正規化し、電気角３０度に相当する時間から進角時間を差引いた時間だけ遅延させる。そして、進角処理後の信号Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ｂ，Ｓ３Ｂ（以下、進角後信号Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ｂ，Ｓ３Ｂという）をセレクト回路１２０へと送出する。
【００５９】
セレクト回路は、センサ入力回路９からの出力信号と進角後信号の双方を入力し、切替指示信号ＭＧＳＥＬの状態に応じて、出力信号（進角前信号ともいう）と進角後信号を切替える。
【００６０】
トランジスタ駆動タイミング波形生成回路は、三相制御回路、オーバラップ回路、上下短絡禁止回路、出力ＯＦＦ回路、ＰＷＭ合成回路等からなり、進角前信号あるいは進角後信号に対し、内部の論理回路を用いて、信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６を生成する。これら信号は、電気角６０度に相当するオン時間を有する信号であり、それぞれ、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対応するものである。そして、ローサイド側をＰＷＭ信号として駆動制御回路１２に送出する。この信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６は、後述するロック維持判定回路１１からの停止信号で送出が停止させられる。
【００６１】
回転数信号整形回路１０は、中央制御回路７からロータの回転数に応じた周期のクロック信号ＣＫＭを入力し、このクロックに応答してコンデンサＣｍから放電させて定電流回路（図示せず）によってコンデンサＣｍに充電させることにより、ロータの回転周期に応じた「のこぎり波」を生成する。
【００６２】
そして、この「のこぎり波」と一定電圧ＲＳＴとを比較し、一定電圧ＲＳＴを越える「のこぎり波」の範囲は出力をＬレベルにした回転数信号ＣＨを出力する。つまり、クロック信号ＣＫＭのパルス幅を広げている。これは、クロック信号ＣＫＭのパルス幅が狭いとコンデンサＣａに対して１パルスでは充電が完了しないからである。また、「のこぎり波」のデューティはコンデンサＣｍを他の容量のコンデンサに変更することによって変わり、回転数信号ＣＨのデューティも変わる。
【００６３】
このため、例えば回転信号ＣＨの周波数を電圧に変換し、この電圧値に応じて低速、高速を判定して進角制御を行う場合には、コンデンサＣｍを変更することによってモータ特性に合わせて設定した回転数信号ＣＨのデューティ比が変わる。
【００６４】
つまり、「のこぎり波」と一定電圧ＲＳＴとの比較によって、コンデンサＣｍを変えるだけで、低速、高速の判断をモータ特性に応じて高速に行わせることになる。
【００６５】
ロック維持判定回路１１は、ＦＡＮ指示信号のデューティ比が低回転以上（例えば８００回転）を示しているときに、回転数が低回転相当（１００回転以下）に達したときに真にロックと判定して中央制御回路に出力停止信号を送出して回転を停止させる。
【００６６】
また、電源がオフ又はＦＡＮ指示信号のデューティ比が１０％になったときにラッチを解除する。
【００６７】
すなわち、ロック判定信号を外付けのコンデンサＣｂに充電させ、このコンデンサＣｂの電圧が低回転に相当する設定電圧Ｖｋに到達したときに真のロックと判定し、この真のロック判定信号を電源がオフ又はＦＡＮ指示信号のデューティ比が１０％になるまでラッチする。つまり、ロック状態を維持させる。
【００６８】
上記のように構成されたブラシレスモータの制御装置１のロック判定機能の動作を以下に説明する。図３は本実施の形態１のロック判定に係わるクロック生成までの動作を説明するタイミングチャートである。
【００６９】
制御装置１の中央制御回路７は、ＦＡＮ指示信号とセンサ入力回路９からの出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３とに基づく差を目標回転数とし、この目標回転数に対応する信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６を駆動制御回路１２に送出してモータ本体部２のロータを回転させる。
【００７０】
この回転に伴って、センサ入力回路９には図３に示すように回転方向に従って３０度ずれて前述の角度の時にＨレベル又はＬレベルのタイミングで切り替わっる検出信号ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３（回転速度に応じてＨレベル、Ｌレベルの間隔が変わる）が入力する。
【００７１】
そして、センサ入力回路９のコンパレータによって、検出信号に重畳したノイズやチャタリングの影響を防止したロータの回転速度に応じた周期の出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（電気角がそれぞれ３０度ずれた位相の出力信号）が送出される。
【００７２】
次に、デジタル回路で構成された中央制御回路７がこの出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が入力する毎にクロック信号ＣＫＭを回転数出力回路１０に送出する。つまり、電気角３０度のずれを有してロータの回転速度に対応した周期の３つの出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が入力することによってロータ１回転（３６０度）当たり、１２個のクロックＣＫＭを生成している。このクロック信号ＣＫＭの間隔は回転数に応じて、出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の周期が短くなったり長く成ったりするので、当然、クロック信号ＣＫＭの周期も回転数に応じて変化することになる。
【００７３】
このクロック信号ＣＫＭを回転数信号整形回路１０が入力し、図３に示すように所定のデューティ幅の回転数信号ＣＨを生成する。
【００７４】
すなわち、ロータの回転数に比例した周期で、かつコンデンサの充電を１パルスで実現できる回転数信号ＣＨを生成する。
【００７５】
そして、この回転数信号ＣＨをロック判定回路４のトランジスタＴＲ１のベースに入力し、図４に示すように、回転数信号ＣＨがＨレベルの間はトランジスタＴＲをオン状態にして、端子３ｋに接続されている外付けのコンデンサＣａから放電電流をアースに流す。
【００７６】
次に、回転数信号がＬレベルになると、Ｌレベルの間はトランジスタＴＲが図４に示すようにオフ状態となり、定電流回路８からの定電流がコンデンサＣａに充電させられる。このときのコンデンサＣａの充電特性は抵抗が無いのでリニアになっている。このコンデンサＣａの電圧が端子３ｋを介してコンパレータＣＯＭ１のプラス端子に入力し、コンパレータＣＯＭ１が分圧値Ｖｆ（設定電圧）に到達したかどうかを判定している。
【００７７】
例えば、図４に示すように、正常に高速回転しているときは、コンデンサＣａの電圧が設定電圧に到達しない前に回転数信号ＣＨがＨレベルになると、直ちにトランジスタＴＲ１がオン状態になって、コンデンサＣａから放電電流をアースに放電させる。
【００７８】
そして、トランジスタＴＲ１は、回転数信号ＣＨがＬレベルになると、直ちにコンデンサＣａに定電流を充電させる。そして、例えば、図４に示すように、何らかの理由でロータの回転が低回転になると、中央制御回路７からのクロック信号ＣＫＭの周期が長くなる。このため、コンデンサｃａの電圧が設定電圧に到達しても次に回転数信号ＣＨがＨレベルにならないならないので、コンパレータＣＯＭ１によってコンデンサＣａの電圧が設定電圧に到達して、コンパレータＣＯＭ１からはロック判定信号がロック判定維持回路１１に送出されて回転が停止させられる。
【００７９】
すなわち、外付けのコンデンサＣａを他の容量のコンデンサに変更することによって、設定電圧に到達する充電時間を容易に変更できるので、モータの特性が変わっても、内部回路を変更することなく外付けのコンデンサＣａを変えるだけでよい。
【００８０】
＜実施の形態２＞
図５は実施の形態２のロック判定機能付きブラシレスモータの制御装置２０の構成図である。
【００８１】
図５に示すように本制御装置２０のロック判定回路２１は定電流回路を用いないで、Ｖｃｃ電源を用いるものである。
【００８２】
また、端子３ｋにはコンデンサＣａと抵抗Ｒｃとからなる直列回路２２の接続点ｋｃが接続されている。この直列回路２０の抵抗Ｒｃの一方はＶｃｃ電源に接続されている。
【００８３】
すなわち、本実施の形態２のロック判定回路２１は、トランジスタＴＲ１がオフされると、外付けの抵抗Ｒｃを介してＶｃｃ電圧をコンデンサＣａに充電させ、トランジスタＴＲがオン状態になったときに、コンデンサＣａから放電させることによって、放電特性を指数関数的な緩やかな傾斜にしている。
【００８４】
また、この制御装置２０は、実施の形態１と同様なセンサ入力回路９と、中央制御回路７と、回転数信号整形回路２０と、ロック維持判定回路１１と、駆動制御回路１２とを備えている。
【００８５】
つまり、センサ入力回路９のコンパレータによって、検出信号に重畳したノイズやチャタリングの影響を防止したロータの回転速度に応じた周期の出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がデジタル回路で構成された中央制御回路７によって、回転数に対応したクロック信号ＣＫＭが生成され、このクロック信号ＣＫＭから回転数信号整形回路１０が図６に示すように所定のデューティ幅の回転数信号ＣＨを生成する。
【００８６】
そして、この回転数信号ＣＨをロック判定回路２１のトランジスタＴＲ１のベースに入力し、図６に示すように、回転数信号ＣＨがＨレベルの間はトランジスタＴＲをオン状態にして、端子３ｋに接続されている外付け抵抗Ｒｃと外付けのコンデンサＣａとからなる直列回路２２から放電電流をアースに流す。
【００８７】
次に、回転数信号がＬレベルになると、Ｌレベルの間はトランジスタＴＲ１が図６に示すようにオフ状態となるから、Ｖｃｃ電圧が抵抗Ｒｃを介してコンデンサＣａに充電させる。
【００８８】
従って、抵抗Ｒｃを介してのコンデンサＣａの充電特性は図６に示すように指数的な傾斜を有する充電特性となる。
【００８９】
このコンデンサＣａの電圧が端子３ｋを介してコンパレータＣＯＭ１のプラス端子に入力し、コンパレータＣＯＭ１が分圧値Ｖｆ（設定電圧）に到達したかどうかを判定している。
【００９０】
そして、例えば、図６に示すように、何らかの理由でロータの回転が低回転になり、中央制御回路７からのクロック信号ＣＫＭの周期が長くなると、コンデンサｃａの電圧が設定電圧に到達しても次に回転数信号ＣＨがＨレベルにならないので、コンパレータＣＯＭ１によってコンデンサＣａの電圧が設定電圧に到達して、コンパレータＣＯＭ１からはロック判定信号がロック判定維持回路１１に送出されて回転が停止させられる。
【００９１】
このとき、コンデンサＣａの放電特性は抵抗Ｒｃによって指数的な丸みを帯びた緩やかな傾斜になるので、設定電圧には実施の形態１よりはゆっくりと到達する。
【００９２】
すなわち、設定電圧というのはモータの特性に応じて決定したロック判定回転数に対応する電圧であるから、この設定電圧にゆっくり到達するというのは、実施の形態１と同様な容量のコンデンサｃａを用いている場合には設定電圧に到達するまでの間を遅延させることになる。
【００９３】
つまり、外付けの抵抗Ｒｃを用いることでロック判定回転数までの到達時間を遅延させているので、例えば実施の形態１において回転数が８００ｒｐｍ以上のときに１秒待っても（１００ｒｐｍ回転以下）で次のクロックがないときに、ロックとすると、外付けの抵抗Ｒｃを用いることで設定時間に到達するのに２秒（２００ｒｐｍ回転以下）かかったとすると、設定電圧（例えば１００回転相当）を変えなくとも２００回転に相当する時間だけ待ってロックを判定していることになる。
【００９４】
従って、モータの特性が変わった場合は、設定電圧を決定する抵抗Ｒａ、抵抗Ｒｂを変更しなくとも、外付けの抵抗Ｒｃを変更することでロック判定回転数を変えるのと同じ作用をさせることが可能となる。
【００９５】
なお、上記各実施の形態ではクロック信号ＣＫＭのパルス幅が非常に小さいとして回転数信号整形回路を備えたがクロック信号ＣＫＭのパルス幅が有る程度大きい場合は回転数信号整形回路は備えなくともよい。
【００９６】
尚、本発明に係るブラシレスモータの制御装置は、上記実施の形態で説明したブロアモータでの使用に限られるものではなく、ラジエータ用モータ等の様々なブラシレスモータに適応が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１のロック判定機能付きブラシレスモータの制御装置の概略構成図である。
【図２】モータ本体部の構成図である。
【図３】本実施の形態１のロック判定に係わるクロック生成までの動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】本実施の形態１のロック判定回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】本実施の形態２のロック判定機能付きブラシレスモータの制御装置の概略構成図である。
【図６】本実施の形態１のロック判定回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 制御装置
２ モータ本体部
３ａ〜３ｋ 端子
４ ロック判定回路
６ 駆動回路部
７ 中央制御回路
８ 定電流回路
９ センサ入力回路
１０ 回転数信号整形回路
１１ ロック維持判定回路
１２ 駆動制御回路
１３ センサマグネット
ＣＯＭ１ コンパレータ
ＴＲ１ トランジスタ
Ｒａ、Ｒｂ 分圧抵抗
Ｃａ コンデンサ

Claims (4)

1. 外部と内部とを接続させるための複数の端子（３ａ、３ｂ、…）を設け、これらの所定数個の端子群（３ｉ、３ｈ、３ｇ）を介して、それぞれ所定範囲角度で異なる磁極を対向させた回転子（１３）の周囲に一定角度間隔で磁極の変化を検出する所定個のホール素子を配置したモータ本体部を、目標回転信号と前記磁極の変化を示す各検出信号とに基づいて生成した複数相の駆動パルスで前記電機子を駆動するブラシレスモータの制御装置において、
   前記各ホール素子からの各検出信号の変化に同期させたクロック信号を順次、発生する制御回路（７）と、
   端子（３ｋ）に外付けされたコンデンサ（Ｃａ）と抵抗（Ｒｃ）とからなる直列回路２２を備え、
   前記コンデンサ（Ｃａ）は、端子（３ｋ）に一方を接続し、他方を電源（Ｖｃｃ）に接続した抵抗（Ｒｃ）に接続され、
   複数の抵抗を直列接続して分圧点に設定電圧を得る直列回路（Ｒａ、Ｒｂ）と、
   前記端子（３ｋ）に一方の入力端を、他方の入力端を前記分圧点に接続し、前記コンデンサの電圧が前記分圧点の設定電圧を越えている間は前記モータ本体部がロック状態となっていることを示すロック判定信号を送出する比較器（ＣＯＭ１）と、
   コレクタを、前記端子（３ｋ）及び前記比較器（４）の一方の入力端に接続し、エミッタをアースに接続し、かつベースに前記クロックを入力するトランジスタと、
   駆動パルスのデューティ比が低回転以上を示しているときに、回転数が予め設定されている低回転相当に達したときに真にロックと判定して前記制御回路に出力停止信号を送出して回転を停止させるロック維持判定回路１１と
   を有することを特徴とするロック判定機能付きブラシレスモータの制御装置。
2. 前記クロック信号を入力し、該クロック信号のパルス幅を前記コンデンサの容量に基づく所定幅に波形整形する回転数信号整形回路（１０）と
   を有することを特徴とする請求項１記載のロック判定機能付きブラシレスモータの制御装置。
3. 前記ロック判定回路は、
   前記端子（３ｋ）及び前記比較器（ＣＯＭ１）の前記一方の入力端に接続された定電流回路（８）と、
   からなることを特徴とする請求項１記載のロック判定機能付きブラシレスモータの制御装置。
4. 前記ロック判定回路、制御回路及び回転数信号整形回路は集積化されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のロック判定機能付きブラシレスモータの制御装置。

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