JP6259236B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、３相ブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置に関する。

モータ駆動装置のロジック部は、その回路規模が大きいほど多くの電力を消費する。なお、特許文献１には、モータの運転停止時にロジック部への電力供給を遮断することで、ロジック部の待機電力を削減するブラシレスモータ駆動装置が開示されている。

国際公開ＷＯ２０１１−０９９２６２号公報

しかしながら、モータの運転停止時にロジック部への電力供給を遮断すると、ロジック部が全く動作しない状態となるので、モータの通電制御は元より、モータの回転数検出信号を生成することもできなくなる。そのため、例えば、空気調和機の室外ファンが運転停止中に風を受けて回転していたとしても、これを把握することができなくなってしまう。

本発明は、本願の発明者により見出された上記の問題点に鑑み、モータの回転を監視しつつ待機電力を低減することのできるモータ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明に係るモータ駆動装置は、クロック信号を生成するクロック発振器と、前記クロック信号の入力を受けて３相ブラシレスＤＣモータの通電制御と回転数検出信号の生成処理を行うロジック部と、を有し、前記クロック発振器は、前記３相ブラシレスＤＣモータの目標回転数を設定するために入力される回転数指令信号に応じて前記クロック信号の発振周波数を切り替える構成（第１の構成）とされている。

なお、第１の構成から成るモータ駆動装置において、前記クロック発振器は、前記回転数指令信号がモータ運転時の信号値であるときに前記クロック信号の発振周波数を第１発振周波数として、前記回転数指令信号がモータ停止時の信号値であるときに前記クロック信号の発振周波数を前記第１発振周波数よりも低い第２発振周波数とする構成（第２の構成）にするとよい。

また、第２の構成から成るモータ駆動装置において、前記クロック発振器は、前記回転数指令信号として入力される回転数指令電圧と所定の閾値電圧との比較結果に応じて前記クロック信号の発振周波数を切り替える構成（第３の構成）にするとよい。

また、第３の構成から成るモータ駆動装置において、前記クロック発振器は、マスタクロック信号を生成するマスタクロック発振回路と、前記マスタクロック信号を分周して分周クロック信号を生成する分周回路と、切替信号に応じて前記マスタクロック信号と前記分周クロック信号の一方を前記クロック信号として選択出力する選択回路と、前記回転数指令電圧と前記閾値電圧とを比較して前記切替信号を生成する比較回路とを含む構成（第４の構成）にするとよい。

また、第３または第４の構成から成るモータ駆動装置は、所定周波数の三角波電圧を生成する三角波発振器と、前記回転数指令電圧と前記三角波電圧を比較してＰＷＭ［pulse width modulation］信号を生成するＰＷＭコンパレータとをさらに有し、前記ロジック部は、前記ＰＷＭ信号に応じて前記３相ブラシレスＤＣモータの回転数制御を行う構成（第５の構成）にするとよい。

また、第１〜第５いずれかの構成から成るモータ駆動装置は、前記３相ブラシレスＤＣモータのロータ位置に応じた位置信号を生成する位置信号生成部をさらに有し、前記ロジック部は、前記位置信号に応じて前記３相ブラシレスＤＣモータの励磁相切替制御と前記回転数検出信号の生成処理を行う構成（第６の構成）にするとよい。

また、第６の構成から成るモータ駆動装置において、前記位置信号生成部は、ホールセンサまたはホールＩＣからホール信号の入力を受けて前記位置信号を生成する構成（第７の構成）にするとよい。

もしくは、第６の構成から成るモータ駆動装置において、前記位置信号生成部は、モータコイルに生じる誘起電圧を監視して前記位置信号を生成する構成（第８の構成）にしてもよい。

また、本発明に係る電気機器は、３相ブラシレスＤＣモータと、前記３相ブラシレスＤＣモータを駆動する第１〜第８いずれかの構成から成るモータ駆動装置と、前記モータ駆動装置で生成される回転数検出信号を監視するマイコンと、を有する構成（第９の構成）とされている。

なお、第９の構成から成る電気機器において、前記３相ブラシレスＤＣモータは、ファンを回転させるためのファンモータである構成（第１０の構成）にするとよい。

本発明に係るモータ駆動装置によれば、モータの回転を監視しつつ待機電力を低減することが可能となる。

電気機器の全体構成を示すブロック図 モータ２の内部構造を示す模式図 モータ駆動装置１の一動作例を示すタイムチャート クロック発振器６０の一構成例を示すブロック図 回転数指令電圧Ｖｓｐと出力デューティＤｓｐ及び切替信号ＳＷとの相関図 発振周波数ｆと消費電流ＩＤＤとの相関図 周波数切替と回転数検出精度との相関を説明するためのタイムチャート 空気調和機の一構成例を示す外観図

＜全体構成＞
図１は、モータ駆動装置を備えた電気機器の全体構成を示すブロック図である。本構成例の電気機器Ｘは、モータ駆動装置１と、３相ブラシレスＤＣモータ２（以下、モータ２と略称する）と、ホールセンサ３と、マイコン４と、を有する。

モータ駆動装置１は、モータ２を駆動する主体であり、第１電源電圧ＶＣＣ（例えば１０〜１８Ｖ）の供給を受けて動作するコントローラＩＣ１Ａと、第１電源電圧ＶＣＣ及び第２電源電圧ＶＤＣ（例えば１４０〜２８０Ｖ）の供給を受けて動作するドライバＩＣ１Ｂを含む。コントローラＩＣ１Ａには、位置信号生成部１０、ロジック部２０、定電圧生成部３０、ＰＷＭコンパレータ４０、三角波発振器５０、及び、クロック発振器６０が集積化されている。一方、ドライバＩＣ１Ｂには、スイッチ駆動部７０とパワースイッチ部８０が集積化されている。

なお、コントローラＩＣ１Ａには、上記構成要素のほか、不図示の出力保護回路（過電流／過熱／低電圧／モータ拘束／外部異常）なども集積化されているが、ここでは詳細な説明を割愛する。

また、コントローラＩＣ１ＡとドライバＩＣ１Ｂとの切り分けについては、何ら本構成に限定されるものではなく、例えば、スイッチ駆動部７０をコントローラＩＣ１Ａに集積化してもよいし、若しくは、パワースイッチ部８０をディスクリート部品で形成してもよい。また、コントローラＩＣ１ＡとドライバＩＣ１Ｂを単一のパッケージに集約化することも可能である。

位置信号生成部１０は、モータ２のロータ位置に応じた矩形波状の位置信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）を生成する回路であり、モータ２の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）毎に一つずつ設けられたヒステリシス付きのホールコンパレータ１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗを含む。ホールコンパレータ１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗは、各相のホールセンサ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗから各々入力される正負極性のホール信号（ＨＵ＋／ＨＵ−、ＨＶ＋／ＨＶ−、ＨＷ＋／ＨＷ−）を各々比較することにより、先に述べた位置信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）を生成する。

ロジック部２０は、クロック信号ＣＬＫの入力を受けて動作する論理回路である。ロジック部２０は、位置信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）に応じて適切な励磁相切替タイミングでモータ２の通電制御を行うように各相の通電制御信号（ｕｈ／ｕｌ、ｖｈ／ｖｌ、ｗｈ／ｗｌ）を生成する。また、ロジック部２０は、位置信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）から回転数検出信号ＦＧ（モータ２の回転数に応じて周波数が変動するＦＧ［frequency generator］信号）を生成してマイコン４に送出する。また、ロジック部２０は、モータ２の回転数が所望の目標回転数となるように、ＰＷＭ信号ＳＰに応じて通電制御信号（ｕｈ／ｕｌ、ｖｈ／ｖｌ、ｗｈ／ｗｌ）のチョッピング駆動を行う。なお、ロジック部２０は、上記機能のほか、不図示の外部信号に応じて、回転数検出信号ＦＧの出力パルス数（４パルス（１相のみ）／１２パルス（３相合成））を切り替える機能、モータ２の回転方向（正転／逆転）を切り替える機能、及び、通電制御信号（ｕｈ／ｕｌ、ｖｈ／ｖｌ、ｗｈ／ｗｌ）の位相制御（進角制御）を行う機能なども備えている。

定電圧生成部３０は、第１電源電圧ＶＣＣから定電圧ＶＲＥＧ（例えば５Ｖ）を生成してコントローラＩＣ１Ａの各部（ロジック部２０など）に供給する。

ＰＷＭコンパレータ４０は、非反転入力端（＋）に印加される回転数指令電圧Ｖｓｐと反転入力端（−）に印加される三角波電圧Ｖｔｒを比較してＰＷＭ信号ＳＰを生成する。ＰＷＭ信号ＳＰは、回転数指令電圧Ｖｓｐが三角波電圧Ｖｔｒより高いときにハイレベルとなり、回転数指令電圧Ｖｓｐが三角波電圧Ｖｔｒより低いときにローレベルとなる。従って、回転数指令電圧Ｖｓｐが高いほど、出力デューティＤｓｐ（＝ＰＷＭ信号ＳＰの一周期に占めるハイレベル期間の割合）が高くなる。

三角波発振器５０は、所定周波数（例えば１６〜２０ｋＨｚ）の三角波電圧Ｖｔｒを生成する。なお、三角波電圧Ｖｔｒの発振周波数は、外付け抵抗を用いて任意に調整することが可能である。

クロック発振器６０は、発振周波数ｆのクロック信号ＣＬＫを生成してロジック部２０に出力する。特に、クロック発振器６０は、モータ２の目標回転数を設定するために入力される回転数指令電圧Ｖｓｐ（回転数指令信号に相当）に応じてクロック信号ＣＬＫの発振周波数ｆを切り替える機能を備えている。なお、クロック発振器６０の内部構成及び動作については後ほど詳述する。

スイッチ駆動部７０は、第１電源電圧ＶＣＣと第２電源電圧ＶＤＣの供給を受けて動作し、通電制御信号（ｕｈ／ｕｌ、ｖｈ／ｖｌ、ｗｈ／ｗｌ）に所定の信号処理（レベルシフト処理、波形整形処理、及び、同時オン防止処理など）を施すことにより、各相のスイッチ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）を生成してパワースイッチ部８０に出力する。

パワースイッチ部８０は、スイッチ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）に応じて各相の通電信号（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を生成する出力段であり、パワートランジスタ８１〜８６（ＭＯＳＦＥＴ［metal oxide semiconductor field effect transistor］やＩＧＢＴ［insulated gate bipolar transistor］など）を含む。上側パワートランジスタ８１、８３、８５のドレインは、いずれも、第２電源電圧ＶＤＣの印加端に接続されている。上側パワートランジスタ８１、８３、８５のソース及びバックゲートと、下側パワートランジスタ８２、８４、８６のドレインは、それぞれモータ２の各相端子に接続されている。下側パワートランジスタ８２、８４、８６のソース及びバックゲートは、いずれも接地端に接続されている。なお、本構成例では、全てのパワートランジスタ８１〜８６としてＮチャネル型を用いているが、上側パワートランジスタ８１、８３、８５としてはＰチャネル型を用いることも可能である。この場合には、不図示のブートストラップ回路を省略することができる。

モータ２は、図２で示すように、４極の永久磁石を有するロータ２Ｒと、各々にコイルが巻き回された３スロットのステータ２Ｕ、２Ｖ、２Ｗを含む構造とされている。なお、極数とスロット数との組み合わせは、４極３スロットに限定されるものではなく、他の組み合わせ（２極３スロットや４極６スロットなど）を採用することも可能である。

ホールセンサ３は、図２で示すように、各相のステータ２Ｕ、２Ｖ、２Ｗに対して電気角で同位相となる位置に各々設けられた各相のホールセンサ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗを含み、ロータ２Ｒの磁界を検出してアナログ電圧信号（ホール信号）を生成する。なお、ホールセンサ３に代えて矩形波信号を生成するホールＩＣを用いても構わない。この場合、コントローラＩＣ１Ａのホールコンパレータ１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗを省略することもできる。ただし、ホールセンサとホールＩＣいずれの外部接続にも対応するためには、コントローラ１Ａにホールコンパレータ１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗを設けておくことが望ましい。

マイコン４は、コントローラＩＣ１Ａで生成された回転数検出信号ＦＧを監視することにより、モータ２の回転状態を把握する。

＜通電制御＞
図３は、モータ駆動装置１の一動作例（１２０°矩形波通電時）を示すタイムチャートであり、紙面の上から順に、ホール信号（ＨＵ＋／ＨＵ−、ＨＶ＋／ＨＶ−、ＨＷ＋／ＨＷ−）、位置信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）、スイッチ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）、及び、回転数検出信号ＦＧが描写されている。

電気角０°〜６０°（フェイズ（１））では、スイッチ駆動信号ＶＨ及びＵＬがハイレベルとされ、スイッチ駆動信号ＵＨ、ＷＨ、ＶＬ、ＷＬがローレベルとされるので、パワートランジスタ８２及び８３がオンとなり、パワートランジスタ８１及び８４〜８６がオフとなる。その結果、モータ２にはＶ相端子からＵ相端子に向けて駆動電流が流れる。このとき、位置信号ＨＵ及びＨＷはハイレベルとなり、位置信号ＨＶはローレベルとなる。また、回転数検出信号ＦＧはハイレベルとなる。

電気角６０°〜１２０°（フェイズ（２））では、スイッチ駆動信号ＷＨ及びＵＬがハイレベルとされ、スイッチ駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＬがローレベルとされるので、パワートランジスタ８２及び８５がオンとなり、パワートランジスタ８１、８３、８４、８６がオフとなる。その結果、モータ２にはＷ相端子とＵ相端子に向けて駆動電流が流れる。このとき、位置信号ＨＵはハイレベルとなり、位置信号ＨＶ及びＨＷはローレベルとなる。また、回転数検出信号ＦＧはローレベルとなる。

電気角１２０°〜１８０°（フェイズ（３））では、スイッチ駆動信号ＷＨ及びＶＬがハイレベルとされて、スイッチ駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＵＬ、ＷＬがローレベルとされるので、パワートランジスタ８４及び８５がオンとなり、パワートランジスタ８１〜８３及び８６がオフとなる。その結果、モータ２にはＷ相端子とＶ相端子に向けて駆動電流が流れる。このとき、位置信号ＨＵ及びＨＶはハイレベルとなり、位置信号ＨＷはローレベルとなる。また、回転数検出信号ＦＧはハイレベルとなる。

電気角１８０°〜２４０°（フェイズ（４））では、スイッチ駆動信号ＵＨ及びＶＬがハイレベルとされて、スイッチ駆動信号ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＷＬがローレベルとされるので、パワートランジスタ８１及び８４がオンとなり、パワートランジスタ８２、８３、８５、８６がオフとなる。その結果、モータ２にはＵ相端子からＶ相端子に向けて駆動電流が流れる。このとき、位置信号ＨＶはハイレベルとなり、位置信号ＨＵ及びＨＷはローレベルとなる。また、回転数検出信号ＦＧはローレベルとなる。

電気角２４０°〜３００°（フェイズ（５））では、スイッチ駆動信号ＵＨ及びＷＬがハイレベルとされて、スイッチ駆動信号ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬがローレベルとされるので、パワートランジスタ８１及び８６がオンとなり、パワートランジスタ８２〜８５がオフとなる。その結果、モータ２にはＵ相端子からＷ相端子に向けて駆動電流が流れる。このとき、位置信号ＨＶ及びＨＷはハイレベルとなり、位置信号ＨＵはローレベルとなる。また、回転数検出信号ＦＧはハイレベルとなる。

電気角３００°〜３６０°（フェイズ（６））では、スイッチ駆動信号ＶＨ及びＷＬがハイレベルとされて、スイッチ駆動信号ＵＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬがローレベルとされるので、パワートランジスタ８３及び８６がオンとなり、パワートランジスタ８１、８２、８４、８５がオフとなる。その結果、モータ２にはＶ相端子からＷ相端子に向けて駆動電流が流れる。このとき、位置信号ＨＷはハイレベルとなり、位置信号ＨＵ及びＨＶはローレベルとなる。また、回転数検出信号ＦＧはローレベルとなる。

なお、図３では、図示を簡単とすべく、スイッチ駆動信号（ＵＨ／ＵＬ、ＶＨ／ＶＬ、ＷＨ／ＷＬ）のチョッピング駆動については、その描写が省略されている。

また、モータ駆動制御方式は、上記の１２０°通電方式に限定されるものではなく、１８０°通電方式や１５０°通電方式などを採用することも可能である。例えば、モータ２の起動時に１２０°矩形波通電を行い、モータ２の回転数が十分に高くなると１８０°正弦波通電に切り替えるように、モータ駆動制御方式を自動的に切り替えてもよい。このような構成であれば、モータ２の定常運転時における静音性を高めることが可能となる。

＜クロック発振器＞
図４は、クロック発振器６０の一構成例を示すブロック図である。本構成例のクロック発振器６０は、マスタクロック発振回路６１と、分周回路６２と、選択回路６３と、比較回路６４を含む。

マスタクロック発振回路６１は、第１発振周波数ｆ１（例えば８ＭＨｚ）のマスタクロック信号ＣＬＫ１を生成する。

分周回路６２は、マスタクロック信号ＣＬＫ１を分周比ｎ（例えば１／１６）で分周して第２発振周波数ｆ２（例えば５００ｋＨｚ）の分周クロック信号ＣＬＫ２を生成する。

選択回路６３は、切替信号ＳＷに応じてマスタクロック信号ＣＬＫ１と分周クロック信号ＣＬＫ２の一方をクロック信号ＣＬＫとして選択出力する。より具体的に述べると、選択回路６３は、切替信号ＳＷがハイレベルであるときにマスタクロック信号ＣＬＫ１をクロック信号ＣＬＫとして選択出力し、切替信号ＳＷがローレベルであるときに分周クロック信号ＣＬＫ２をクロック信号ＣＬＫとして選択出力する。

比較回路６４は、非反転入力端（＋）に印加される回転数指令電圧Ｖｓｐと、反転入力端（−）に印加される閾値電圧Ｖｔｈとを比較して切替信号ＳＷを生成する。切替信号ＳＷは、回転数指令電圧Ｖｓｐが閾値電圧Ｖｔｈよりも高いときにハイレベルとなり、回転数指令電圧Ｖｓｐが閾値電圧Ｖｔｈよりも低いときにローレベルとなる。

このように、クロック発振器６０は、回転数指令信号として入力される回転数指令電圧Ｖｓｐと所定の閾値電圧Ｖｔｈとの比較結果に応じてクロック信号ＣＬＫの発振周波数ｆを切り替える機能を備えている。

図５は、回転数指令電圧Ｖｓｐと出力デューティＤｓｐ及び切替信号ＳＷとの相関図である。回転数指令電圧Ｖｓｐ（例えば可変範囲−０．３Ｖ〜２０Ｖ）が最小デューティ電圧ＶｓｐＬ（例えば２．１Ｖ）よりも低い電圧値に設定されると、出力デューティＤｓｐが０％となり、モータ２が停止状態となる。一方、回転数指令電圧Ｖｓｐが最小デューティ電圧ＶｓｐＬから最大デューティ電圧ＶｓｐＨ（例えば５．４Ｖ）までの電圧範囲内に設定されると、出力デューティＤｓｐが最小デューティＭＩＮ（例えば１．８％）から最大デューティＭＡＸ（例えば１００％）までのデューティ範囲内でリニア可変されて、モータ２が運転状態となる。なお、回転数指令電圧Ｖｓｐが最大デューティ電圧ＶｓｐＨよりも高い電圧値に設定された場合であっても、出力デューティＤｓｐは最大デューティＭＡＸに維持される。

また、回転数指令電圧Ｖｓｐが閾値電圧Ｖｔｈよりも高いときには、切替信号ＳＷがハイレベルとなり、クロック信号ＣＬＫとしてマスタクロック信号ＣＬＫ１が選択出力される。すなわち、回転数指令電圧Ｖｓｐが閾値電圧Ｖｔｈよりも高いときには、クロック信号ＣＬＫの発振周波数ｆが第１発振周波数ｆ１に設定される。一方、回転数指令電圧Ｖｓｐが閾値電圧Ｖｔｈよりも低いときには、切替信号ＳＷがローレベルとなり、クロック信号ＣＬＫとして分周クロック信号ＣＬＫ２が選択出力される。すなわち、回転数指令電圧Ｖｓｐが閾値電圧Ｖｔｈよりも低いときには、クロック信号ＣＬＫの発振周波数ｆが第２発振周波数ｆ２に設定される。

なお、閾値電圧Ｖｔｈは最小デューティ電圧ＶｓｐＬよりも低い電圧値に設定されている。このような閾値設定を行うことにより、クロック発振器６０は、回転数指令電圧Ｖｓｐがモータ運転時の電圧値（Ｖｓｐ≧ＶｓｐＬ）であるときにクロック信号ＣＬＫの発振周波数ｆを第１発振周波数ｆ１とし、回転数指令電圧Ｖｓｐがモータ停止時の電圧値（Ｖｓｐ＝０Ｖ）であるときにクロック信号ＣＬＫの発振周波数ｆを第１発振周波数ｆ１よりも低い第２発振周波数ｆ２とする。

図６は、発振周波数ｆと消費電流ＩＤＤとの相関図である。なお、図中の菱形マークはロジック部２０の回路規模（ゲート数またはフリップフロップ数）が比較的小さいＡチップの消費電流ＩＤＤを示しており、図中の四角マークはロジック部２０の回路規模が比較的大きいＢチップの消費電流ＩＤＤを示している。

本図で示したように、クロック信号ＣＬＫの発振周波数ｆを下げるほど、ロジック部２０の駆動電流ＩＤＤを削減し得ることが分かる。従って、モータ２の運転停止時にクロック信号ＣＬＫの発振周波数ｆを引き下げれば、ロジック部２０の動作を止めることなく、駆動電流ＩＤＤ（延いてはモータ駆動装置１の待機電力）を削減することが可能となる。

特に、モータ２の通電制御時に複雑な信号処理が必要である場合（例えばモータ２を正弦波駆動する場合）には、ロジック部２０の回路規模が大きくなるので、発振周波数ｆの引き下げに伴う消費電流ＩＤＤの削減効果が顕著となる（図中の四角マークを参照）。

なお、ロジック部２０の消費電流ＩＤＤを削減する別の手法としては、ロジック部２０の低電圧駆動化が考えられる。しかしながら、ロジック部２０の低電圧駆動化を実現するためには、コントローラＩＣ１Ａの微細プロセス化が必要となるので、コストアップに繋がる。一方、クロック信号ＣＬＫの発振周波数ｆを引き下げる手法であれば、コストアップを招くことなく、ロジック部２０の消費電流ＩＤＤを削減することが可能となる。

図７は周波数切替と回転数検出精度との相関を説明するためのタイムチャートであり、紙面の上から順に、位置信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）、マスタクロック信号ＣＬＫ１、マスタクロック信号ＣＬＫ１の選択出力時に生成される回転数検出信号ＦＧ、分周クロック信号ＣＬＫ２、及び、分周クロック信号ＣＬＫ２の選択出力時に生成される回転数検出信号ＦＧが描写されている。

本図から分かるように、クロック信号ＣＬＫとして低速の分周クロック信号ＣＬＫ２が選択出力された場合には、高速のマスタクロック信号ＣＬＫ１が選択出力された場合と比べて位置信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）のラッチタイミングがばらつくので、回転数検出信号ＦＧのジッタが増大する。ただし、回転数検出信号ＦＧのパルス周波数については、マスタクロック信号ＣＬＫ１と分周クロック信号ＣＬＫ２のいずれが選択出力された場合でもほぼ不変である。従って、モータ２の運転停止時にクロック信号ＣＬＫの発振周波数ｆを引き下げても、ロジック部２０における回転数検出信号ＦＧの生成処理に支障を来たすことはなく、マイコン４でモータ２の回転数を常時監視することは十分に可能である。

＜空気調和機＞
図８は、空気調和機の一構成例を示す外観図である。本構成例の空気調和機Ｙは、モータ駆動装置１が搭載される電気機器Ｘ（図１を参照）の一例を具体的に示すものであり、室内機Ｙ１と、室外機Ｙ２と、これらを連結する配管Ｙ３と、を有する。なお、室内機Ｙ１は、蒸発器や室内ファンを内蔵しており、室外機Ｙ２は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び、室外ファンを内蔵している。

空気調和機Ｙの冷房運転時には、まず、室外機Ｙ２の圧縮機で冷媒を圧縮して高温高圧の気体とした後、室外機Ｙ２の凝縮器で放熱して冷媒を液化させる。その際、放熱を促すために室外ファンを回して凝縮器に風が当てられるので、室外機Ｙ２からは熱風が吹き出す。次に、液化された冷媒を室外機Ｙ２の膨張弁で減圧して低温低圧の液体とした後、配管Ｙ３を介して室内機Ｙ１に送り、室内機Ｙ１の蒸発器で気化させる。その際、蒸発器は冷媒の気化熱によって低温となるので、室内ファンを回して蒸発器に風を当てることにより、室内機Ｙ１から室内に向けて冷風が送り出される。気化された冷媒は、再び配管Ｙ３を介して室外機Ｙ２に送られた後、上記と同様の熱交換処理が繰り返される。

なお、空気調和機Ｙの暖房運転時には、冷媒の循環方向が逆となり、室内機Ｙ１の蒸発器と室外機Ｙ２の凝縮器の役割が入れ替わるものの、基本的には上記と同様の熱交換処理が行われる。

本構成例の空気調和機Ｙにおいて、先述のモータ駆動装置１は、室外ファンや室内ファンを回転させるファンモータの駆動手段として好適に利用することができる。先に説明したように、モータ駆動装置１は、モータ２の運転停止時にクロック信号ＣＬＫの発振周波数ｆを引き下げることにより、ロジック部２０の動作（回転数検出信号ＦＧの生成処理）を止めることなく、その消費電流ＩＤＤを大幅に削減することができる。

従って、モータ駆動装置１をファンモータの駆動手段として用いれば、ファンモータの回転状態を常時監視しつつ空気調和機Ｙの待機電力を低減することが可能となる。特に、屋外に設置される室外ファンは、ファンモータの運転停止時でも風を受けて回転する場合があるので、その回転状態をシステム側で常に把握しておくことは非常に重要である。

＜その他の変形例＞
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、ロータ位置検出手法については、ホールセンサやホールＩＣを用いる手法以外にも、モータコイルに生じる誘起電圧を監視する手法が考えられる。また、回転数指令信号としては、アナログ電圧信号以外にも、ＰＷＭ信号やデジタル信号を受け付けることができる。

このように、上記の実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

本発明は、家電製品（空気調和機、空気清浄機、給湯ポンプ、食洗機、及び、洗濯機など）やＯＡ［office automation］機器のモータ駆動装置に利用することが可能である。

１ モータ駆動装置
１Ａ コントローラＩＣ
１Ｂ ドライバＩＣ
２ モータ（３相ブラシレスＤＣモータ）
２Ｒ ロータ
２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ ステータ
３、３Ｕ、３Ｖ、３Ｗ ホールセンサ
４ マイコン
１０ 位置信号生成部
１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗ ホールコンパレータ
２０ ロジック部
３０ 定電圧生成部
４０ ＰＷＭコンパレータ
５０ 三角波発振器
６０ クロック発振器
６１ マスタクロック発振回路
６２ 分周回路
６３ 選択回路
６４ 比較回路
７０ スイッチ駆動部
８０ パワースイッチ部
８１〜８６ パワートランジスタ
Ｘ 電気機器
Ｙ 空気調和機
Ｙ１ 室内機
Ｙ２ 室外機
Ｙ３ 配管

Claims (7)

1. クロック信号を生成するクロック発振器と、
   前記クロック信号の入力を受けて３相ブラシレスＤＣモータの通電制御と回転数検出信号の生成処理を行うとともにＰＷＭ［pulse width modulation］信号に応じて前記３相ブラシレスＤＣモータの回転数制御を行うロジック部と、
   所定周波数の三角波電圧を生成する三角波発振器と、
   前記３相ブラシレスＤＣモータの目標回転数を設定するために入力される回転数指令電圧と前記三角波電圧とを比較して前記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭコンパレータと、
   を有し、
   前記クロック発振器は、前記回転数指令電圧と所定の閾値電圧との比較結果に応じて前記クロック信号の発振周波数を切り替えるものであって、前記回転数指令電圧が前記閾値電圧よりも高いときに前記クロック信号の発振周波数を第１発振周波数として、前記回転数指令電圧が前記閾値電圧よりも低いときに前記クロック信号の発振周波数を前記第１発振周波数よりも低い第２発振周波数とし、
   前記回転数指令電圧が最小デューティ電圧よりも低い電圧値に設定されると前記ＰＷＭコンパレータの出力デューティが０％となり、
   前記閾値電圧は、前記最小デューティ電圧よりも低い電圧値に設定されている、
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記クロック発振器は、
   マスタクロック信号を生成するマスタクロック発振回路と、
   前記マスタクロック信号を分周して分周クロック信号を生成する分周回路と、
   切替信号に応じて前記マスタクロック信号と前記分周クロック信号の一方を前記クロック信号として選択出力する選択回路と、
   前記回転数指令電圧と前記閾値電圧とを比較して前記切替信号を生成する比較回路と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記３相ブラシレスＤＣモータのロータ位置に応じた位置信号を生成する位置信号生成部をさらに有し、
   前記ロジック部は、前記位置信号に応じて前記３相ブラシレスＤＣモータの励磁相切替制御と前記回転数検出信号の生成処理を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記位置信号生成部は、ホールセンサまたはホールＩＣからホール信号の入力を受けて前記位置信号を生成することを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. 前記位置信号生成部は、モータコイルに生じる誘起電圧を監視して前記位置信号を生成することを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動装置。
6. ３相ブラシレスＤＣモータと、
   前記３相ブラシレスＤＣモータを駆動する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
   前記モータ駆動装置で生成される回転数検出信号を監視するマイコンと、
   を有することを特徴とする電気機器。
7. 前記３相ブラシレスＤＣモータは、ファンを回転させるためのファンモータであることを特徴とする請求項６に記載の電気機器。

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