JP4635535B2

JP4635535B2 - ブラシレスモータの駆動装置

Info

Publication number: JP4635535B2
Application number: JP2004271094A
Authority: JP
Inventors: 俊樹坪内
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2024-09-17
Also published as: JP2006087259A

Description

本発明は、制御電源ラインに急峻なサージ電圧が生じても信頼性を損なわないブラシレスモータの駆動装置に関する。

図４は、従来のブラシレスモータの駆動装置の構成の一例を示すものであり、制御手段４、ドライブ手段３、パワースイッチング素子群２により構成されて、モータ巻線１に電力供給する。符号６は制御電源であり、正側出力端子は、前記制御手段４のＶｃｃ端子に接続され、負側出力端子はＧＮＤ端子に接続される。

このようなブラシレスモータの駆動装置及びブラシレスモータは、家庭用の各種電気機器に使用されているが、図示しないコネクタやリレーなどの接点の接触動作や、隣接する電線の信号などにより、前記制御電源６と前記制御手段４のＶｃｃ間の制御電源正側ラインに、急峻なサージ電圧が発生し、前記制御手段４を損傷せしめる場合がある。

この改善策として、サージ電圧の電圧値を一定以下に制限する目的で、図４中の符号８の定電圧ダイオードを設ける方法がある。前記定電圧ダイオード８には、降伏電圧ＶＺが定まっており、ＶＺを超えるパルス状の電圧がカソードに印加された場合に、前記定電圧ダイオードが導通してインピーダンスが低下しパルス状の電圧の波高値をＶＺ以下に抑える効果が期待される。しかしながら前記定電圧ダイオード８には、応答遅れがあり、急峻なサージ電圧が発生した場合、図５の波形Ｖｃｃ１のように、ｔ＝ｔ１〜ｔ２の区間でＶｚを超える電圧ｂが前記制御手段４のＶｃｃに印加される。ｂが前記制御手段４のＶｃｃ端子の耐圧を超えると破壊に至るという課題があった。（例えば、特許文献１参照）
特開平５−６８３２９号公報

しかしながら、従来の技術では、サージ電圧から制御手段を保護するために定電圧ダイオードを設けても、その応答遅れが生じるので、急峻なサージ電圧の一部が制御手段に印加されてしまうという課題がある。

本発明は、急峻なサージ電圧が制御電源ラインに発生しても、ブラシレスモータの駆動装置の制御手段やその他の構成要素を損傷せしめないため、定電圧ダイオード、抵抗とコンデンサからなるサージ吸収手段を備えた構成を主要とする。詳細は、以下に説明する。

第１の発明のブラシレスモータの駆動装置は、複数のスイッチ素子からなるパワースイッチ群と、スイッチ素子を駆動するドライブ手段と、ドライブ手段を制御する制御手段とで構成されるブラシレスモータの駆動装置であって、制御手段に電力供給する制御電源の出力端子は、サージ吸収手段を介して制御手段へ接続され、前記サージ吸収手段は、制御電源の正側出力端子と、第一の抵抗の一端および定電圧ダイオードのカソードに接続され、第一の抵抗の他端は、第一のコンデンサの一端および制御手段の電源入力端子に接続され、制御電源の負側出力端子は、定電圧ダイオードのアノード及び第一のコンデンサの他端および制御手段のＧＮＤ端子に接続される構成である。

また、第１の発明のブラシレスモータの駆動装置において、サージ吸収手段に、第二の抵抗及びコンデンサを新たに設け、ドライブ手段には、高速ダイオードと前記高速ダイオードのカソードに直列接続されるコンデンサとを一対とするハイサイド電圧源が、ブラシレスモータの巻線の相数分設けられた構造であって、前記各高速ダイオードのアノードは、前記第二の抵抗を介して制御電源の正側出力端子に接続されるとともに、前記高速ダイオードのアノードは、前記第二のコンデンサの一端と接続され、前記第二のコンデンサの他端はＧＮＤに接続されることを特徴とする第２の発明のブラシレスモータの駆動装置を構成する。

また、第１の発明又は第２の発明のいずれかのブラシレスモータの駆動装置を内蔵した第３の発明のモータを構成する。

また、第３の発明のモータを搭載した第４の発明の各種家庭用電気機器を構成する。

本発明のブラシレスモータの駆動装置は、制御電源ラインに発生した急峻なサージ電圧パルスを定電圧ダイオードにより、一定量減衰せしめるとともに、前記定電圧ダイオードの応答遅れにより減衰できないサージ電圧分は、抵抗、コンデンサで減衰せしめてブラシレスモータの駆動装置の構成要素である制御手段を損傷させないという利点がある。

定電圧ダイオード、抵抗、コンデンサで簡単に構成されたサージ吸収手段を設けることにより、急峻なサージ電圧が発生しても制御手段を損傷させないという目的を実現した。

図１は、本発明の１実施例の構成図であって５のサージ吸収手段を除く他の構成は、図４に示す従来例と同じなので、その構成の説明は省く。

制御電源６はサージ吸収手段５を介して制御手段４に接続される。前記サージ吸収手段５は、第一の抵抗７、定電圧ダイオード８、第一のコンデンサ９の構成要素からなり、前記第一の抵抗７の一端は、前記制御電源６の正側出力端子と前記定電圧ダイオード８のカソードと共通に接続される。前記第一の抵抗７の他端は、前記第一のコンデンサ９の一端に接続されるとともに前記制御手段４のＶｃｃ端子に接続される。前記制御電源６の負側出力端子は、前記定電圧ダイオード８のアノードと前記第一のコンデンサ９の他端および前記制御手段４のＧＮＤ端子に接続される。

図２は、前記サージ吸収手段５の作用を示すタイミングチャートである。前記制御電源６の正側出力端子から電圧Ｖｃｃ１が出力され、前記サージ吸収手段５
を介して電圧Ｖｃｃ２が、前記制御手段４のＶｃｃ端子に入力される。今、前記制御電源６の正側出力端子から前記サージ吸収手段５に至る制御電源正側ラインに、何らかの外的要因により時刻ｔ＝ｔ１以降に実線ｂ及び、ｔ２以降一点破線ａのサージ電圧が発生した。前記定電圧ダイオード８の効果によりサージ電圧は、降伏電圧Ｖｚに制限されようとするが、前記定電圧ダイオード８の応答遅れによりｔ＝ｔ１〜ｔ２の区間、Ｖｚを超えるサージ電圧が残留する。しかしながら前記第一の抵抗７及び第一のコンデンサ９により減衰せしめられ、前記制御手段４のＶｃｃ端子には、図２のＶｃｃ２のようにＶｚを超える電圧は印加されず、
前記制御手段４を損傷させないという効果がある。

図３は、本発明の第二の実施例を示す構成図であってドライブ手段３にハイサイド電圧源１２を設け、前記ハイサイド電圧源１２は、直列接続されたダイオードＤ１０１、コンデンサＣ１０１並びにＤ１０２、Ｃ１０２並びにＤ１０３，Ｃ１０３で構成され、ダイオードＤ１０１とＣ１０１は共通に前記ドライブ手段３のＶＢＵ端子に接続され、前記Ｃ１０１の他端はＶＳＵに接続される。前記Ｄ１０２，Ｃ１０２、Ｄ１０３，Ｃ１０３も同様に前記ドライブ手段３のＶＢＶ，ＶＳＶ，ＶＢＷ，ＶＳＷに接続される。

サージ吸収手段５には新たに第二の抵抗１０及び第二のコンデンサ１１を設け、制御電源６の正側出力端子と前記第二の抵抗１０の一端が接続され、前記第二の抵抗１０の他端は、前記第二のコンデンサ１１の一端及び前記ダイオードＤ１０１，Ｄ１０２，Ｄ１０３のアノードに共通に接続されること以外は図１の実施例と同じである。前記制御電源６の正側出力端子から電圧Ｖｃｃ１が出力され、前記サージ吸収手段５を介して電圧Ｖｃｃ３が、前記ハイサイド電圧源１２の前記ダイオードＤ１０１，Ｄ１０２，Ｄ１０３を介して前記ドライブ手段３に入力される。制御電源正側ラインに生じたサージ電圧が、前記サージ吸収手段５の作用により減衰する動作は図２のタイミングチャートと同じであるので、説明は省く。実施例１と同様に、前記ドライブ手段３のＶＢＵ，ＶＢＶ，ＶＢＷ各端子にサージ電圧が印加されず、前記ドライブ手段３を損傷させないという効果がある。

ブラシレスモータの駆動装置だけでなく、インダクタンス負荷などノイズやサージ発生源を有する各種機器に使用される電子回路にも適用できる。

本発明の実施例１のブラシレスモータの駆動装置の構成図本発明の実施例１のブラシレスモータの駆動装置のサージ吸収手段の作用を示すタイミングチャート本発明の実施例２のブラシレスモータの駆動装置の構成図従来例のブラシレスモータの駆動装置の構成図従来例のブラシレスモータの駆動装置の課題を示すタイミングチャート

符号の説明

１モータ巻線
２パワースイッチ群
３ドライブ手段
４制御手段
５サージ吸収手段
６制御電源
７第一の抵抗
８定電圧ダイオード
９第一のコンデンサ
１０第二の抵抗
１１第二のコンデンサ
１２ハイサイド電圧源

Claims

制御電源の電源ラインに発生した急峻なサージ電圧パルスを定電圧ダイオードにより、所定量減衰せしめるとともに、定電圧ダイオードの応答遅れにより減衰できないサージ電圧分は、第一の抵抗、第一のコンデンサで減衰せしめるブラシレスモータの駆動装置であって、複数のスイッチ素子からなるパワースイッチ群と、前記スイッチ素子を駆動するドライブ手段と、前記ドライブ手段を制御する制御手段とで構成からなり、制御手段に電力供給する前記制御電源の出力端子は、サージ電圧吸収手段を介して前記制御手段へ接続され、前記サージ電圧吸収手段は、前記制御電源の正側出力端子と、前記第一の抵抗の一端および前記定電圧ダイオードのカソードに接続され、前記第一の抵抗の他端は、前記第一のコンデンサの一端および前記制御手段の電源入力端子に接続され、前記制御電源の負側出力端子は、前記定電圧ダイオードのアノード及び前記第一のコンデンサの他端および前記制御手段のＧＮＤ端子に接続されることを特徴とするブラシレスモータの駆動装置。
サージ電圧吸収手段に、第二の抵抗及びコンデンサを新たに設け、ドライブ手段には、高速ダイオードと前記高速ダイオードのカソードに直列接続されるコンデンサとを一対とするハイサイド電圧源が、ブラシレスモータの巻線の相数分設けられた構造であって、前記各高速ダイオードのアノードは、前記第二の抵抗を介して制御電源の正側出力端子に接続されるとともに、前記高速ダイオードのアノードは、前記第二のコンデンサの一端と接続され、前記第二のコンデンサの他端はＧＮＤに接続されることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータの駆動装置。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載のブラシレスモータの駆動装置を内蔵したモータ。
請求項３記載のモータを搭載した各種家庭用電気機器。