JP6883760B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動装置に関する。

駆動回路がモータに内蔵されている駆動回路内蔵モータがあり、例えば家電空調機器等に用いられる。このような駆動回路内蔵モータでは、モータの速度制御信号であるＶＳＰ信号が入力され、モータの回転数に比例したパルス信号であるＦＧ(Frequency Generator)信号を出力する。

例えば特許文献１には、外部装置がＦＧ信号からモータ回転数を検出し、ＶＳＰ信号を制御して、モータが所望の回転数になるように制御する技術について開示されている。

また、例えば特許文献２には、モータの回転数情報をパルス周波数に設定し、回転数情報以外の情報である燃料消費量を示す情報をパルスＤＵＴＹに設定することで、２つの情報を１つの信号で伝達する方法について開示されている。特許文献２に開示される技術によれば、回転数以外の情報である燃料消費量がゼロの時でも伝達される信号のパルス（パルス成分）が欠落しないようすることができる。

特開２０１０−１８３７９７号公報 特開平４−２１３７９５号公報

しかしながら、特許文献１に開示される駆動回路内蔵モータに特許文献２に開示される構成を適用したとしても、回転数情報がゼロの時、伝達される信号のパルスが欠落してしまうという問題がある。

本発明は、上記の問題点に着目したものであり、モータの回転数がゼロの時でも、回転数情報以外の情報を欠落させずに出力することができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の一形態に係るモータ駆動装置は、モータの回転数を検出する回転数検出部と、前記回転数検出部で検出された回転数が、前記モータで使用可能な回転数の範囲を示す使用回転数領域に含まれる場合、前記回転数に比例した第１周波数を示す第１信号を出力し、前記回転数検出部で検出された回転数が、前記モータで使用できない回転数の範囲を示す不使用回転数領域に含まれる場合、前記回転数に比例した第２周波数を所定周波数分遷移させた第３周波数を示す第２信号を出力するパルス周波数設定部と、前記モータの状態に応じた情報を示すデューティ比を出力するパルスＤＵＴＹ設定部と、前記パルス周波数設定部から出力された前記第１信号に示された前記第１周波数または前記第２信号に示された第３周波数と、前記パルスＤＵＴＹ設定部から出力されたデューティ比とで設定されるパルス信号を出力するパルス信号出力部と、を備える。

これにより、モータの回転数がゼロである場合でも、回転数情報と回転数以外の情報とを１つの信号で伝達する出力信号におけるパルス成分を発生させることができる。つまり、モータの回転数がゼロの時でも、回転数情報以外の情報を欠落させずに出力することができるモータ駆動装置を実現することができる。

ここで、前記使用回転数領域は、前記モータで使用可能な回転数である下限回転数から上限回転数までの範囲であり、前記不使用回転数領域は、前記モータで使用できない回転数であるゼロから前記下限回転数未満および前記上限回転数よりも大きい範囲であり、前記パルス周波数設定部は、前記回転数検出部で検出された回転数が前記下限回転数未満である場合、前記第２周波数を前記上限回転数に比例した周波数よりも大きい周波数になるように前記所定周波数分遷移された第３周波数を示す第２信号を出力してもよい。

これにより、モータの回転数がゼロであり回転数情報がない場合でも、出力信号におけるパルス成分が無くなることを防止することができる。

また、前記パルスＤＵＴＹ設定部は、前記モータが駆動中のときには、前記モータの負荷電流の情報を示すデューティ比を出力し、前記モータが停止中のときには、前記モータが駆動中のときに用いられるデューティ比の範囲外で、前記モータの停止要因に応じた情報を示すデューティ比を出力してもよい。

また、駆動中と停止中とで設定されるデューティ比の領域を異なる領域とすることで、モータが駆動中のときには、モータの状態に応じた情報（モータ情報）としてモータの負荷電流の情報を、モータが停止中のときには、モータ情報として停止要因を示す情報をデューティ比で示すことができる。

また、前記駆動中のときに用いられるデューティ比は、０．１以上０．６以下であり、
前記停止要因に応じた情報を示すデューティ比は、０．６より大きく０．９以下であってもよい。

これにより、モータ駆動装置内でのノイズや回路の動作遅れの影響により、出力信号におけるパルス成分が欠落してしまうのを防止することができる。

本発明によれば、モータの回転数がゼロの時でも、回転数情報以外の情報を出力することができるモータ駆動装置を実現できる。

実施の形態におけるモータ制御システムの構成の一例を示す構成図 実施の形態におけるモータ駆動装置の詳細構成の一例を示す図 実施の形態における出力パルスの周波数の設定例の説明図 実施の形態における出力パルスのＤＵＴＹの設定例の説明図 図４Ａに示す停止要因とＤＵＴＹとの関係の説明図 実施の形態における出力パルスの波形の一例を示す図

以下、モータ駆動装置の一実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明における好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、並びに、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明における最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
［全体構成］
図１は、実施の形態におけるモータ制御システムの構成の一例を示す構成図である。

図１に示すように、実施の形態におけるモータ制御システムは、モータ５を駆動するためのモータ駆動装置１と外部装置５０とで構成されている。

モータ駆動装置１は、モータ５を駆動する。モータ駆動装置１は、モータ５の回転速度を制御する速度制御信号であるＶＳＰ信号が外部装置５０によって入力され、モータ５の回転数情報とモータ５の状態に応じた情報（モータ情報）とを示す出力信号であるＦＧ信号を外部装置５０に出力する。なお、モータ駆動装置１が出力するＦＧ信号は、後述するが、モータ５の回転数情報を示す周波数と、モータ５のモータ情報を示すデューティ比とが設定されたパルス信号である。そのため、以下では、ＦＧ信号を出力パルスとも称する。

外部装置５０は、モータ駆動装置１から出力されたＦＧ信号からモータ５の回転数を取得し、ＶＳＰ信号を変化させてモータ５の速度制御を行うことによりモータ５の回転数が所望の回転数になるように制御する。

本実施の形態では、外部装置５０は、ＦＧ信号のパルス周波数が、モータ５で使用可能な回転数である上限回転数に比例した周波数以下を示すときには、当該周波数からモータ５の回転数を算出する。一方、ＦＧ信号のパルス周波数が、モータ５で使用可能な回転数である上限回転数に比例した周波数より大きいときには、当該周波数から予め定められた所定の周波数を減算した周波数から、モータ５の回転数を算出する。

［モータ駆動装置１の構成］
次に、モータ駆動装置１の構成の詳細について説明する。

図２は、実施の形態におけるモータ駆動装置１の詳細構成の一例を示す図である。

図２に示すように、モータ駆動装置１は、マイコン２と、ドライブ回路３と、インバータ回路４とを備える。また、モータ駆動装置１は、ＶＳＰ端子１１と、ＦＧ端子１２と、モータ駆動電源入力端子１３と、制御電源入力端子１４と、ＧＮＤ端子１５とを有している。

＜端子等＞
ＶＳＰ端子１１およびＦＧ端子１２は、外部装置５０との信号のインターフェース端子であり、ＧＮＤ端子１５は、共通のＧＮＤと接続される端子である。モータ駆動電源入力端子１３は、モータ駆動電源２１が接続され、モータ駆動用電源電圧ＶＤＣが入力される端子である。制御電源入力端子１４は、制御電源２２が接続され、制御回路用電源電圧ＶＣＣが入力される端子である。

＜ドライブ回路３＞
ドライブ回路３は、インバータ回路４を駆動するＰＷＭ(Pulse Width Modulation）信号の増幅回路である。

＜インバータ回路４＞
インバータ回路４は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等のスイッチング素子で構成された３相ブリッジ回路である。

＜モータ５＞
モータ５は、ロータと巻線を有したステータとを備えており、インバータ回路４によって巻線を通電駆動することでロータを回転する。モータ５は、例えば互いに１２０度位相が異なるＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする３相で駆動されるブラシレスモータである。

＜センサー６＞
センサー６は、例えばホール素子やホールＩＣで構成され、モータ５のロータの位置等を検出するセンサーである。なお、センサー６が、モータ５の回転数を検出し、その結果をマイコン２に伝達するとしてもよい。

＜モータ駆動電源２１＞
モータ駆動電源２１は、インバータ回路４を通じて、モータ５にモータ駆動用電源電圧ＶＤＣを印加し、モータ５を駆動するための電源である。

＜制御電源２２＞
制御電源２２は、制御回路用電源電圧ＶＣＣを印加し、モータ５に内蔵されているマイコン２やドライブ回路３等の制御回路を動作させるため電源である。

＜マイコン２＞
マイコン２はドライブ回路３、インバータ回路４を介し、モータ５にＶＳＰ信号とセンサー６の位置信号に応じた電圧を印加する様にＰＷＭ信号を制御し、回転数に応じた周波数とモータ情報を示すデューティ比を持つパルス信号を外部装置５０に出力する。本実施の形態では、マイコン２は、図２に示すように、ＶＳＰ信号入力部２０１と、ＰＷＭ信号出力部２０２と、回転数検出部２０３と、パルス周波数設定部２０４と、パルスＤＵＴＹ設定部２０５と、パルス信号出力部２０６とを備える。

≪ＶＳＰ信号入力部２０１≫
ＶＳＰ信号入力部２０１は、外部装置５０からモータの速度制御信号であるＶＳＰ信号が入力される。ＶＳＰ信号入力部２０１は、入力されたＶＳＰ信号をＰＷＭ信号出力部２０２に出力する。

≪ＰＷＭ信号出力部２０２≫
ＰＷＭ信号出力部２０２は、ＰＷＭ信号を出力する。より具体的には、ＰＷＭ信号出力部２０２は、センサー６が検出したモータ５のロータの位置等に基づいて、入力されたＶＳＰ信号が示すモータの速度になるように、インバータ回路４を駆動するＰＷＭ信号を出力する。

≪回転数検出部２０３≫
回転数検出部２０３は、モータ５の回転数を検出する。より具体的には、回転数検出部２０３は、センサー６が検出したモータ５のロータの位置等からモータ５の回転数を検出する。

≪パルス周波数設定部２０４≫
パルス周波数設定部２０４は、パルス信号出力部２０６で出力するパルス信号（ＦＧ信号）の周波数を設定する。より具体的には、パルス周波数設定部２０４は、回転数検出部２０３で検出された回転数が、モータ５で使用可能な回転数の範囲を示す使用回転数領域に含まれる場合、当該回転数に比例した第１周波数を示す第１信号を出力する。パルス周波数設定部２０４は、回転数検出部２０３で検出された回転数が、モータ５で使用できない回転数の範囲を示す不使用回転数領域に含まれる場合、当該回転数に比例した第２周波数を所定周波数分遷移させた第３周波数を示す第２信号を出力する。

ここで、使用回転数領域は、モータ５で使用可能な回転数である下限回転数から上限回転数までの範囲である。本実施の形態では、使用回転数領域は、通常の正常運転で使用するモータ５の回転数の領域であり、モータ５はこの使用回転数領域内の回転数で駆動される。不使用回転数領域は、モータ５で使用できない回転数であるゼロから下限回転数未満および上限回転数よりも大きい範囲である。換言すると、不使用回転数領域は、使用回転数領域以外の回転数領域である。なお、下限回転数より小さい回転数は、モータ５が駆動している場合でも、過負荷やロータのロック等によって、所望の使用回転数までモータ５の回転数が上昇しない場合に発生する。上限回転数より大きい回転数領域は、モータ５の保護のため、駆動できないように制限をかけている。そのため、モータ５は、上限回転数より大きい回転数で駆動することはない。

パルス周波数設定部２０４は、回転数検出部２０３で検出された回転数が下限回転数未満である場合、第２周波数を上限回転数に比例した周波数よりも大きい周波数になるように所定周波数分遷移させた第３周波数を示す第２信号を出力する。

より具体的には、パルス周波数設定部２０４は、回転数検出部２０３で検出されたモータ５の回転数Ｎ［ｒ／ｍｉｎ］に基づき、モータ駆動装置１が出力するＦＧ信号である出力パルスの周波数を、（式１）または（式２）に示されるＦ（Ｎ）［Ｈｚ］に設定し、パルス信号出力部２０６に出力する。

Ｆ（Ｎ）＝Ｋ・Ｎ／６０（Ｎ_ｍｉｎ≦Ｎ≦Ｎ_ｍａｘ）・・・（式１）

Ｆ（Ｎ）＝Ｋ・Ｎ／６０＋Ｆｏ（０≦Ｎ＜Ｎ_ｍｉｎ）・・・（式２）

ここで、Ｎ_ｍｉｎ［ｒ／ｍｉｎ］は、使用回転数領域の下限に設定された下限回転数に該当し、Ｎ_ｍａｘ［ｒ／ｍｉｎ］は、使用回転数領域の上限に設定された上限回転数に該当する。

また、Ｋは、モータ５の１回転あたりに出力されるパルス数で規定される定数である。Ｆｏ［Ｈｚ］は、所定周波数に該当する。Ｆｏ［Ｈｚ］は、下限回転数未満の出力パルスの周波数を上限回転数の出力パルスの周波数より大きくなるように、（式１）で与えられる上限回転数時の周波数Ｆ（Ｎ_ｍａｘ）より大きい一定の周波数が設定されている。

つまり、パルス周波数設定部２０４は、回転数検出部２０３で検出されたモータ５の回転数Ｎが、下限回転数Ｎ_ｍｉｎ以上、上限回転数Ｎ_ｍａｘ以下の場合、出力パルスの周波数を（式１）に示されるＦ（Ｎ）すなわち回転数Ｎに比例した第１周波数に設定する。一方、パルス周波数設定部２０４は、回転数検出部２０３で検出されたモータ５の回転数Ｎが、下限回転数Ｎ_ｍｉｎより小さい場合、出力パルスの周波数を（式２）に示されるＦ（Ｎ）すなわち回転数Ｎに比例した第２周波数（Ｋ・Ｎ／６０）を所定周波数であるＦｏ遷移させた第３周波数に設定する。

図３は、実施の形態における出力パルスの周波数の設定例の説明図である。図３には、使用回転数領域が６０ｒ／ｍｉｎ〜７２０ｒ／ｍｉｎであり、Ｎ_ｍｉｎ＝６０ｒ／ｍｉｎ、Ｎ_ｍａｘ＝７２０ｒ／ｍｉｎ、Ｋ＝２、Ｆｏ＝２５Ｈｚに設定されている例が示されている。

この場合、パルス周波数設定部２０４は、６０ｒ／ｍｉｎ≦Ｎ≦７２０ｒ／ｍｉｎの時、第１周波数を下記の（式３）に示されるＦ（Ｎ）［Ｈｚ］に設定する。

Ｆ（Ｎ）＝Ｋ・Ｎ／６０＝Ｎ／３０・・・（式３）

一方、パルス周波数設定部２０４は、０≦Ｎ＜６０ｒ／ｍｉｎの時、第３周波数を下記の（式４）に示されるＦ（Ｎ）［Ｈｚ］に設定する。

Ｆ（Ｎ）＝Ｋ・Ｎ／６０＋Ｆｏ＝Ｎ／３０＋２５・・・（式４）

ここで、（式４）におけるＦｏは、（式３）で、上限回転数Ｎ_ｍａｘ＝７２０ｒ／ｍｉｎのときの出力パルスの周波数であるＦ（７２０）＝２４Ｈｚより大きな値である２５Ｈｚに設定されている。

このように、モータ５の回転数Ｎが使用回転数領域に含まれる場合、モータ駆動装置１が出力する出力パルスであるＦＧ信号は、（式３）に示されるようモータ５の回転数に比例した周波数となる。一方、モータ５の回転数Ｎが不使用回転数領域に含まれる場合、モータ駆動装置１が出力する出力パルスであるＦＧ信号は、（式４）に示されるようモータ５の回転数に比例した周波数を所定周波数Ｆｏ＝２５Ｈｚ分遷移させた周波数となる。

この場合、外部装置５０は、モータ駆動装置１から出力されたＦＧ信号の周波数が２４Ｈｚ以下の時は、当該周波数をモータ５の回転数に換算すればよい。一方、外部装置５０は、モータ駆動装置１から出力されたＦＧ信号の周波数が２５Ｈｚ以上の時は、当該周波数から所定周波数Ｆｏ＝２５Ｈｚを減算後にモータ５の回転数に換算すればよい。

このようにして、外部装置５０は、モータ駆動装置１から出力されたＦＧ信号に基づいて、モータ５の回転数を取得することができる。

≪パルスＤＵＴＹ設定部２０５≫
パルスＤＵＴＹ設定部２０５は、モータ５の状態に応じた情報を示すデューティ比を出力する。より具体的には、パルスＤＵＴＹ設定部２０５は、モータ５が駆動中のときには、モータ５の負荷電流の情報を示すデューティ比を出力する。一方、パルスＤＵＴＹ設定部２０５は、モータ５が停止中のときには、モータ５が駆動中のときに用いられるデューティ比の範囲外で、モータ５の停止要因に応じた情報を示すデューティ比を出力する。ここで、駆動中のときに用いられるデューティ比は、例えば０．１以上０．６以下であり、停止要因に応じた情報を示すデューティ比は、０．６より大きく０．９以下である。

パルスＤＵＴＹ設定部２０５は、モータ５の状態に応じた情報であるモータ情報を、パルス信号出力部２０６で出力するパルス信号（ＦＧ信号）のデューティ比に設定する。以下、図を用いて具体的に説明する。

図４Ａは、実施の形態における出力パルスのＤＵＴＹの設定例の説明図である。図４Ｂは、図４Ａに示す停止要因とＤＵＴＹとの関係の説明図である。図４Ａには、モータ５の駆動中には、モータ５の負荷電流の情報を示すデューティ比が設定され、モータ５の停止中には、モータ５が駆動する負荷電流の範囲を示すデューティ比の範囲外で、停止要因の情報を示すデューティ比が設定される例が示されている。また、横軸は、負荷電流の定格電流に対する割合（％）を示し、縦軸は出力パルスのＤＵＴＹを示す。

負荷電流の情報は、負荷電流の定格電流に対する割合（％）で示され、ＤＵＴＹ（＝デューティ比）が０．１〜０．６の領域で割り当てられいる。

停止要因は、図４Ｂに示されるように、例えば速度指令がゼロで正常に停止している状態、センサー異常を示している状態、並びに、過熱保護動作、過電圧保護動作、過負荷保護動作および過電流保護動作などの各種保護機能が動作して停止している状態である。停止要因の情報は、負荷電流の情報を示すＤＵＴＹの領域外で、ＤＵＴＹが０．６５〜０．９に割り当てられており、図４Ｂに示されるような停止要因に対応づけられている。

なお、ＤＵＴＹが０や１のときにはモータ駆動装置１が出力する出力パルスが欠落してしまう。そこで、出力パルスが欠落してしまうことを防止するために、ノイズや回路の動作遅れ等を考慮して、０．１以下、０．９以上のＤＵＴＹを割り当てないようにしている。

モータ５の停止時は、負荷電流がゼロであるから、停止時の負荷電流の情報は不要であるので、モータ５が停止していることを判別できればよい。また、モータ５の保護機能が動作した場合、モータ５は停止されるので、駆動中に保護動作の要因を含む停止要因の情報は必要ない。そのため、上述したように、負荷電流の情報と停止要因の情報とは、ＤＵＴＹの領域で区別することで１つのＤＵＴＹ信号で示すことができる。例えば図４Ａに示すように、ＤＵＴＹに駆動中と停止中との２つの領域を設定し、負荷電流を示すＤＵＴＹ領域の上限の０．６と停止要因を示すＤＵＴＹ領域の下限の０．６５の間の例えば０．６２を境とすればよい。これにより、ＤＵＴＹが０．６２より上か下かを判別するだけで、稼働中か停止中かが容易に判断できる。

≪パルス信号出力部２０６≫
パルス信号出力部２０６は、モータ駆動装置１が出力するＦＧ信号としてパルス信号を出力する。パルス信号出力部２０６は、パルス周波数設定部２０４で設定された出力パルスの周波数とパルスＤＵＴＹ設定部２０５で設定されたデューティ比を合わせ持つパルス信号を出力する。より具体的には、パルス信号出力部２０６は、パルス周波数設定部２０４から出力された第１信号に示された第１周波数または第２信号に示された第３周波数と、パルスＤＵＴＹ設定部２０５から出力されたデューティ比とで設定されるパルス信号を出力する。換言すると、パルス信号出力部２０６は、パルス周波数設定部２０４から出力された出力パルスの周波数とパルスＤＵＴＹ設定部２０５から出力されたＤＵＴＹとが設定された出力パルスをＦＧ信号として出力する。

図５は、実施の形態における出力パルスの波形の一例を示す図である。図５には、モータ５の回転数が３００ｒ／ｍｉｎであり、定数Ｋが２すなわちモータ５の１回転あたりに出力されるパルス数が２であり、ＤＵＴＹが０．２５である場合の出力パルスの波形が示されている。また、図５では、図３に示されている場合と同じ条件、すなわち使用回転数領域が６０ｒ／ｍｉｎ〜７２０ｒ／ｍｉｎであり、Ｎ_ｍｉｎ＝６０ｒ／ｍｉｎ、Ｎ_ｍａｘ＝７２０ｒ／ｍｉｎ、Ｋ＝２、Ｆｏ＝２５Ｈｚに設定されているとする。

この場合、図５に示される出力パルスの周波数は、上記の（式３）より、１０Ｈｚであるから、その周期は１００ｍｓｅｃである。なお、図５において出力パルスのＨｉのパルス幅をＴｈ、出力パルスの周期をＴとすると、ＤＵＴＹ＝Ｔｈ／Ｔと定義される。したがって、ＤＵＴＹ＝０．２５より、Ｔｈ＝２５ｍｓｅｃである。

なお、出力パルスの波形は、図５に示すようにＤＵＴＹが０．２５で、周波数が１０Ｈｚであるといったモータ５が駆動中のモータ情報を示す場合に限らない。モータ５の色々な状態におけるモータ情報を示す出力パルスについて、以下例を挙げて説明する。

（例１）
例えば、モータ５が通常運転中で、モータ５の回転数が４５０ｒ／ｍｉｎであり、負荷電流が定格電流の６０％であるとする。この場合、パルス信号出力部２０６は、図３より周波数＝１５Ｈｚが設定され、図４ＡよりＤＵＴＹ＝０．３が設定される出力パルスを出力する。

（例２）
例えば、速度指令がゼロでありモータ５が停止中であるとする。この場合、パルス信号出力部２０６は、図３より周波数＝２５Ｈｚが設定され、図４Ａおよび図４ＢよりＤＵＴＹ＝０．９が設定される出力パルスを出力する。

（例３）
また、例えば、モータ５に異常が発生し、過熱保護が動作して停止しているとする。この場合、パルス信号出力部２０６は、図３より周波数＝２５Ｈｚが設定され、図４Ａおよび図４ＢよりＤＵＴＹ＝０．８が設定される出力パルスを出力する。

（例４）
また、例えば、モータ５のロータがロックして停止し、過負荷状態となり、負荷電流が定格電流の１５０％になっているとする。この場合、パルス信号出力部２０６は、図３より、所定周波数Ｆｏ分遷移された周波数＝２５Ｈｚが設定され、図４Ａおよび図４ＢよりＤＵＴＹ＝０．６が設定される出力パルスを出力する。

（例５）
また、例えば、速度指令がゼロでありモータ５が停止しているにもかかわらず、外部からモータ５が強制的に回転数＝３０ｒ／ｍｉｎで回されているとする。この場合、パルス信号出力部２０６は、図３より所定周波数Ｆｏ分遷移された周波数＝２６Ｈｚが設定され、図４Ａおよび図４ＢよりＤＵＴＹ＝０．９が設定される出力パルスを出力する。なお、この状態は、エアコンの室外機用ファンモータの用途で、風によってファンが強制的に回される時などに発生する。

（例６）
また、例えば、速度指令がゼロでありモータ５が停止しているにもかかわらず、外部からモータ５が強制的に回転数＝３００ｒ／ｍｉｎで回されているとする。この場合、パルス信号出力部２０６は、図３より周波数＝１０Ｈｚ、図４Ａおよび図４ＢよりＤＵＴＹ＝０．９が設定される出力パルスを出力する。なお、この状態は、台風等で強風が吹き、上記の（例５）の場合より回転数が上昇した場合などに発生する。

上述した（例２）、（例３）、（例４）の状態は、同じモータ５の停止状態でもモータ５の状態は異なっており、ＤＵＴＹでモータ５の状態が分かる。モータ５がロックしていることが分かれば、速度指令をゼロにして、モータ５の駆動を止めることでモータ５の保護をすることができるようになる。モータ５の過熱保護が動作したことが分かれば、異常の復旧短縮に役立つ。

一方、上述した（例５）、（例６）に示したように、モータ５が駆動して回転しているのか、外部から回されているのかが分かる。エアコンでは、台風等で、室外機用ファンモータが外部から高回転で回されている場合、室外機用ファンモータの起動を止める。そのため、モータ５がこの状態であるか否かのについての判断に利用できる。

［効果等］
以上のように、本実施の形態によれば、モータの回転数がゼロである場合でも、回転数情報と回転数以外の情報とを１つの信号で伝達する出力信号におけるパルス成分を発生させることができる。つまり、モータの回転数がゼロの時でも、回転数情報以外の情報を欠落させずに出力することができるモータ駆動装置を実現することができる。

より具体的には、本実施の形態では、出力パルスの周波数を、下限回転数より小さい回転数領域の出力周波数を上限回転数の出力周波数より大きい周波数とする。これにより、モータの回転数がゼロの場合でも、出力パルスを発生させることができるので、モータ情報をＤＵＴＹに設定することが可能になる。つまり、モータの回転数がゼロであり回転数情報がない場合でも、出力信号におけるパルス成分が無くなることを防止することができる。

また、本実施の形態では、駆動中と停止中とで設定されるデューティ比の領域を異なる領域とする。これにより、モータが駆動中のときには、モータの状態に応じた情報（モータ情報）としてモータの負荷電流の情報を、モータが停止中のときには、モータ情報として停止要因を示す情報をデューティ比で示すことができる。つまり、１つの出力信号で負荷電流と停止要因との２つの情報を伝達することができる。

したがって、本実施の形態のモータ駆動装置によれば、１つの出力信号で、過負荷やロックの状態、外部からの強制的に回されている状態、および、停止要因を伝達することができるので、信頼性、制御性、メンテナンス性を向上できる。

なお、上記の実施の形態では、モータ５の回転数を検出すること、出力パルスの周波数を設定すること、ＤＵＴＹを設定することをマイコン２が行うとして説明したがこれに限らない。マイコン２に代えて専用の回路が行うとしてもよい。

また、上記の実施の形態では、センサー６がモータ５のロータの位置や回転数を検出すると説明したが、これに限らない。モータ５は、センサーレスであるとして、センサー６を備えず、マイコン２がモータ５の誘起電圧等から回転数を検出するとしてもよい。

本発明は、モータ駆動装置に利用でき、特に、信頼性、制御性およびメンテナンス性の優れた高機能な各種モータ駆動装置に利用することができる。

１ モータ駆動装置
２ マイコン
３ ドライブ回路
４ インバータ回路
５ モータ
６ センサー
１１ ＶＳＰ端子
１２ ＦＧ端子
１３ モータ駆動電源入力端子
１４ 制御電源入力端子
１５ ＧＮＤ端子
２１ モータ駆動電源
２２ 制御電源
２０１ ＶＳＰ信号入力部
２０２ ＰＷＭ信号出力部
２０３ 回転数検出部
２０４ パルス周波数設定部
２０５ パルスＤＵＴＹ設定部
２０６ パルス信号出力部

Claims (4)

1. モータの回転数を検出する回転数検出部と、
   前記回転数検出部で検出された回転数が、前記モータで使用可能な回転数の範囲を示す使用回転数領域に含まれる場合、前記回転数に比例した第１周波数を示す第１信号を出力し、前記回転数検出部で検出された回転数が、前記モータで使用できない回転数の範囲を示す不使用回転数領域に含まれる場合、前記回転数に比例した第２周波数を所定周波数分遷移させた第３周波数を示す第２信号を出力するパルス周波数設定部と、
   前記モータの状態に応じた情報を示すデューティ比を出力するパルスＤＵＴＹ設定部と、
   前記パルス周波数設定部から出力された前記第１信号に示された前記第１周波数または前記第２信号に示された第３周波数と、前記パルスＤＵＴＹ設定部から出力されたデューティ比とで設定されるパルス信号を出力するパルス信号出力部と、を備える、
   モータ駆動装置。
2. 前記使用回転数領域は、前記モータで使用可能な回転数である下限回転数から上限回転数までの範囲であり、
   前記不使用回転数領域は、前記モータで使用できない回転数であるゼロから前記下限回転数未満および前記上限回転数よりも大きい範囲であり、
   前記パルス周波数設定部は、
   前記回転数検出部で検出された回転数が前記下限回転数未満である場合、前記第２周波数を前記上限回転数に比例した周波数よりも大きい周波数になるように前記所定周波数分遷移された第３周波数を示す第２信号を出力する、
   請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記パルスＤＵＴＹ設定部は、
   前記モータが駆動中のときには、前記モータの負荷電流の情報を示すデューティ比を出力し、
   前記モータが停止中のときには、前記モータが駆動中のときに用いられるデューティ比の範囲外で、前記モータの停止要因に応じた情報を示すデューティ比を出力する、
   請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記駆動中のときに用いられるデューティ比は、０．１以上０．６以下であり、
   前記停止要因に応じた情報を示すデューティ比は、０．６より大きく０．９以下である、
   請求項３に記載のモータ駆動装置。

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