JP5168988B2 - ブラシレスモータ及びその制御方法 - Google Patents
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複数の電磁コイルを有するコイル列と、
複数の永久磁石を有する磁石列と、
前記磁石列と前記コイル列の相対位置を検出するための磁気センサと、
前記磁気センサの出力を利用し、駆動トランジスタを用いて前記コイル列を駆動する駆動制御回路と、
前記コイル列のコイル温度と前記駆動トランジスタの温度とのうちのいずれかに関連付けられた検出対象温度を検出するための温度センサと、
を備え、
前記駆動制御回路は、
前記コイル列に電流を供給するための複数の駆動トランジスタで構成されるドライバ回路と、
前記ドライバ回路の前記複数の駆動トランジスタを制御する駆動信号を生成するための駆動信号生成回路と、
を備え、
前記駆動信号生成回路は、
前記温度センサの出力に基づいて、前記温度センサで検出された検出対象温度が所定の閾値を超えたか否かを示す過熱制限信号を生成する過熱制限回路と、
前記駆動制御回路の外部から与えられた望ましい印加電圧の目標値に応じて前記ブラシレスモータの印加電圧を設定する電圧指令値と、前記過熱制限信号とに基づいて、前記コイル列を励磁すべき励磁区間と、前記コイル列を励磁すべきでない非励磁区間とを設定する励磁区間設定部と、
前記磁気センサの出力のアナログ的変化を利用したPWM制御を実行して、前記励磁区間においてPWM信号を前記ブリッジ回路に供給するとともに前記非励磁区間において前記PWM信号の供給を停止するPWM制御回路と、
を含み、
前記励磁区間設定部は、前記検出対象温度が前記所定の閾値を超えたことを前記過熱制限信号が示すときには、前記励磁区間を短縮するとともに前記非励磁区間を延長する。
前記ブラシレスモータの動作電圧の指令値に基づいて前記励磁区間と前記非励磁区間とを設定するとともに、前記励磁区間と前記非励磁区間とを示す励磁区間信号を出力する第1の区間設定部と、
前記励磁区間信号と前記過熱制限信号との論理積を取るととともに、前記論理積の結果を前記PWM制御回路に供給する論理回路と、
を含むようにしてもよい。
A.モータの構成と動作の概要:
B.駆動制御回路の構成:
C.変形例:
図1(A)〜(C)は、本発明の一実施例としてのブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。このモータ本体100は、外形がそれぞれ略円盤状のステータ部10及びロータ部30を有している。ステータ部10(図1(C))には、回路基板120上に2組の電磁コイル11,12と、2つの磁気センサ40A,40Bと、2つの温度センサ50A,50Bとが設けられている。第1の磁気センサ40Aは1組目のコイル11用のセンサであり、第2の磁気センサ40Bは2組目のコイル12用のセンサである。以下では、2組の電磁コイル11,12を「A相コイル11」、「B相コイル12」と呼ぶ。
図4(A)は、本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。駆動制御回路200は、CPU220と、駆動信号生成部240と、2相のドライバ回路250A,250Bと、AD変換部260と、過熱制限部270とを備えている。2つの磁気センサ出力SSA,SSBは、AD変換部260でデジタル多値信号に変換されて、駆動信号生成部240に供給される。駆動信号生成部240は、これらの2つの磁気センサ出力SSA,SSBに基づいて、2相の駆動信号(図3(C))を生成する。ドライバ回路250A,250Bは、これらの2相の駆動信号に従ってモータ本体100内の2相の電磁コイル群11,12を駆動する。
Y=a(X+b) …(2)
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例では、コイル温度又は駆動素子温度が所定の閾値温度を超えているときには、コイルへの印加電圧の供給を停止していたが、この代わりに、コイルに印加される実効駆動電圧を低下させるようにしてもよい。このような制御は、例えば、図11に示した励磁区間設定部590の構成からAND回路599を省略し、この代わりに、過熱制限信号OHLのレベルに応じて可変抵抗器592の抵抗値Rvを再調整する抵抗値調整回路を設けることによって実現可能である。
上記実施例ではアナログ磁気センサを利用していたが、アナログ磁気センサの代わりに、多値のアナログ的出力を有するデジタル磁気センサを使用してもよい。アナログ磁気センサも多値出力を有するデジタル磁気センサも、アナログ的変化を示す出力信号を有する点で共通している。なお、本明細書において、「アナログ的変化を示す出力信号」とは、オン/オフの2値出力ではなく、3値以上の多数レベルを有するデジタル出力信号と、アナログ出力信号との両方を包含する広い意味で使用されている。
PWM回路としては、図6に示した回路以外の種々の回路構成を採用することが可能である。例えば、センサ出力と基準三角波とを比較することによってPWM制御を行う回路を利用してもよい。また、PWM制御以外の方法で駆動信号を生成するようにしてもよい。また、PWM制御以外の方法で駆動信号を生成する回路を採用してもよい。例えば、センサ出力を増幅してアナログ駆動信号を生成する回路を採用することも可能である。
上記実施例では、2極2相モータの例を説明したが、モータの極数及び相数はそれぞれ任意の数を採用することが可能である。
本発明は、ファンモータ、時計(針駆動)、ドラム式洗濯機(単一回転)、ジェットコースタ、振動モータなどの種々の装置のモータに適用可能である。
11…A相コイル
12…B相コイル
30…ロータ部
32…磁石
40A,40B…磁気センサ
42…ホール素子
44…バイアス調整部
46…ゲイン調整部
50A,50B…温度センサ(コイル温度検出用)
60,60A,60B…温度センサ(素子温度検出用)
100…モータ本体
112…回転軸
120…回路基板
200…駆動制御回路
220…CPU
240…駆動信号生成部
250A,250B…ドライバ回路
252…放熱基板
254…放熱板
260…AD変換部
270…過熱制限部
510…基本クロック生成回路
520…分周器
530…PWM部
531…カウンタ
533…EXOR回路
535…駆動波形形成部
540…レジスタ
550…乗算器
560…符号化部
580…レジスタ
590…励磁区間設定部
592…電子可変抵抗器
594,596…電圧比較器
598…OR回路
599…AND回路
Claims (5)
- ブラシレスモータであって、
複数の電磁コイルを有するコイル列と、
複数の永久磁石を有する磁石列と、
前記磁石列と前記コイル列の相対位置を検出するための磁気センサと、
前記磁気センサの出力を利用し、駆動トランジスタを用いて前記コイル列を駆動する駆動制御回路と、
前記コイル列のコイル温度と前記駆動トランジスタの温度とのうちのいずれかに関連付けられた検出対象温度を検出するための温度センサと、
を備え、
前記駆動制御回路は、
前記コイル列に電流を供給するための複数の駆動トランジスタで構成されるドライバ回路と、
前記ドライバ回路の前記複数の駆動トランジスタを制御する駆動信号を生成するための駆動信号生成回路と、
を備え、
前記駆動信号生成回路は、
前記温度センサの出力に基づいて、前記温度センサで検出された検出対象温度が所定の閾値を超えたか否かを示す過熱制限信号を生成する過熱制限回路と、
前記駆動制御回路の外部から与えられた望ましい印加電圧の目標値に応じて前記ブラシレスモータの印加電圧を設定する電圧指令値と、前記過熱制限信号とに基づいて、前記コイル列を励磁すべき励磁区間と、前記コイル列を励磁すべきでない非励磁区間とを設定する励磁区間設定部と、
前記磁気センサの出力のアナログ的変化を利用したPWM制御を実行して、前記励磁区間においてPWM信号を前記ブリッジ回路に供給するとともに前記非励磁区間において前記PWM信号の供給を停止するPWM制御回路と、
を含み、
前記励磁区間設定部は、前記検出対象温度が前記所定の閾値を超えたことを前記過熱制限信号が示すときには、前記励磁区間を短縮するとともに前記非励磁区間を延長する、ブラシレスモータ。 - 請求項1記載のブラシレスモータであって、
前記励磁区間設定部は、
前記電圧指令値に基づいて前記励磁区間と前記非励磁区間とを設定するとともに、前記励磁区間と前記非励磁区間とを示す励磁区間信号を出力する第1の区間設定部と、
前記励磁区間信号と前記過熱制限信号との論理積を取るととともに、前記論理積の結果を前記PWM制御回路に供給する論理回路と、
を含む、ブラシレスモータ。 - 請求項1又は2に記載のブラシレスモータであって、
前記温度センサは、前記駆動トランジスタが実装されたパワー半導体素子内に含まれている、ブラシレスモータ。 - 請求項1又は2に記載のブラシレスモータであって、
前記温度センサは、前記駆動トランジスタに設けられた放熱部材に設置されている、ブラシレスモータ。 - 複数の電磁コイルを有するコイル列と、複数の永久磁石を有する磁石列と、前記コイル列のコイル温度と前記コイル列を駆動する駆動トランジスタの温度とのいずれかに関連付けられた検出対象温度を検出するための温度センサと、を備えるブラシレスモータの制御方法であって、
前記温度センサの出力に基づいて、前記温度センサで検出された検出対象温度が所定の閾値を超えたか否かを示す過熱制限信号を生成し、
前記駆動制御回路の外部から与えられた望ましい印加電圧の目標値に応じて前記ブラシレスモータの印加電圧を設定する電圧指令値と、前記過熱制限信号とに基づいて、前記コイル列を励磁すべき励磁区間と、前記コイル列を励磁すべきでない非励磁区間とを設定し、
前記磁石列と前記コイル列の相対位置を検出するための磁気センサの出力のアナログ的変化を利用したPWM制御を実行して、前記励磁区間においてPWM信号を前記駆動トランジスタのブリッジ回路に供給するとともに前記非励磁区間において前記PWM信号の供給を停止し、
前記検出対象温度が前記所定の閾値を超えたときには、前記励磁区間を短縮するとともに前記非励磁区間を延長する、ブラシレスモータの制御方法。
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