JPH03150092A - モータのコイル焼損防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ この発明は、モータ、例えば自動復帰型のブラシレスモ
ータに用いられるコイルの焼損防止装置に関するもので
ある。 ［従来の技術］ この様な自動復帰型のブラシレスモータのコイルの焼損
防止装置として特開昭６３−１２１４９１号公報に示さ
れている。第６図はこの公報に示された回路であり、図
において（２０１）は電源端子Ｖｃｃに接続され、定電
流１１を流す第１の定電流源、　（２０２）は接地され
、定電流工２を引き込む第２の定電流源、　（２０３）
（２０４）は差動増幅器を構成するトランジスタで、ト
ランジスタ（２０３）は第１と第２との定電流源（２０
１）（２０２）との間に接続され、トランジスタ（２０
４）は第１の定電流源（２０１）と接地との間に接続さ
れている、　（２０５）はトランジスタ（２０３）のコ
レクタと接地との間に接続されたコンデンサ。 （２０６）はこのコンデンサに並列接続されたトランジ
スタ、　（２０７）はこのトランジスタのベースに接続
された抵抗＋　（ＺＯａ）はこの抵抗と電源端子Ｖｃｃ
との間に接続さ九た抵抗、　（２０９）はブラシモータ
の回転子の回転位置を検出する検出手段からの出力が一
方の入力端子に入力され、出力が上記抵抗（２０７）に
接読されたアンド回路、　（２１０）はこのアンド回路
の他方の入力端子と接地との間に接続されたコンデンサ
、　（２１１）は上記アンド回路（２（）９）の他方の
入力端子に接続さ九た抵抗、　（２１２）はこの抵抗と
検出手段の出力との間に接続されたインバータで、上記
コンデンサ（２１０）及び抵抗（ｚｔｇとで検出手段の
出力を反転して遅延させる遅延手段を構成している、　
（２１５）は反転入力端子が上記コンデンサ（ＺＯＳ）
に接続されるとともに非反転入力が抵抗（２１３）を介
して基準電圧に接続されたコンパレータ、　２１４）は
このコンパレータの非反転入力端子と出力端子との間に
接続された抵抗、　（２１６）（２１７）−は上記コン
パレータ（２１５）の出力端子に直列接続されたインバ
ータで、インバータ（２１６）の出力端子は抵抗（２１
Ｂ）を介してトランジスタ（２０３）のベースに接続さ
れるとともにインバータ（２１７）の出方端子は抵抗（
２１９）を介してトランジスタ（２０４）のベースに接
続されている、　（２２１）はブラシモータの駆動回路
と接地との間に接続されたトランジスタで、ベースは抵
抗（２２０）を介してインバータ（２１７）に接続され
ているものである。 次に、この様に構成されたブラシモータの焼損防止装置
の動作について説明する。まず、ブラシモータが通常回
転している場合について説明する。 ブラシモータが通常回転していると、ブラシモータの回
転子の回転位置を検出している検出手段からの出力（Ｈ
レベルとしレベルからなる信号）は非常に短い周期の信
号になる。その結果、アンド回路（２０９）からの出力
も短い周期の信号になり、トランジスタ（２０６）のＯ
ＮとＯＦＦの繰り返し周期も非常に短いものとなる。 一方、差動増幅器を構成するトランジスタ（２０３）（
２０４）は一方がＯＮ状態であると他方がＯＦＦ状態に
なっており、トランジスタ（２０３）がＯＮ状態である
と、第１の定電流源（２０１）からの定電流Ｉｌはトラ
ンジスタ（２０３）を介して流れ、定電流１２分だけ第
２の定電流源（２０２）に引き込まれる。 そして、トランジスタ（２０６）がＯＦＦ状態であると
、定電流Ｉ０と定電流工２との差分（Ｉ、−Ｉ、Ｉ）が
コンデンサ（２０５）を充電する。しかるに、ブラシレ
スモータが通常運転しているときは、非常に短い周期で
トランジスタ（２０６）がＯＮとＯＦＦとを繰り返して
いるため、コンデンサ（２０５）の充電電位が基準電圧
になる前に、トランジスタ（２０６）を介して放電され
る。その結果、コンパレータ（２１５）の出力は反転す
ることなく、Ｈレベルの電位を出力し続ける。従って、
トランジスタ（２０３）のベースにはＬレベルの電位が
印加されてＯＮ状態を維持し続け、トランジスタ（２０
４）のペースにはＬレベルが印加されてＯＦＦ状態を維
持し続け、トランジスタ（２２１）がＯＮ状態を維持し
続けて駆動回路が動作状態を維持し、ブラシレスモータ
は通常運転をし続ける。 また。ブラシモータが通常運転をしていて、何らかの原
因にてモータロックを生じると、回転子の回転位置を検
出する検出手段からの出力がＨまたはＬレベルのままで
あるため、アンド回路（２０９）からの出力はＬレベル
のままであり、トランジスタ（２０６）はＯＦＦ状態で
ある。従って、コンデンサ（２０５）に充電された電荷
はトランジスタ（２０６）を介して放電されることはな
く、充電電位は上昇する。この充電電位が基準電圧を越
えると、コンパレータ（２１５）からの出力がＬレベル
に反転する。 その結果、トランジスタ（２０３）のベースにＨレベル
が印加されてＯＦＦ状態になり、トランジスタ（２０４
）のベースにしレベルが印加されてＯＮ状態になり、ト
ランジスタ（２２１）がＯＦＦ状態になって駆動回路を
非動作状態とする。この時、コンパレータ（２１５）の
非反転入力端子に印加される基準電圧は抵抗（２１３）
　（２１４）で決まる電圧に低下する。 トランジスタ（２０３）がＯＦＦ状態になることにより
、コンデンサ（２０５）には充電電流が流れなくなり、
充電電荷が第２の定電流源（２０２）を介して放電さ九
る。そして、コンデンサ（２０５）の充電電位が抵抗（
２１３）（２１４）で決まる電圧以下に下がると、コン
パレータ（２１５）からの出力はＨレベルに反転する。 その結果、トランジスタ（２０３）（２２１）はＯＮ状
態に、トランジスタ（２０４）はＯＦＦ状態になって駆
動回路を動作状態とするとともにコンデンサ（２０５）
を充電し始める、・駆動回路の動作により、ブラシモー
タの回転子が回転すると、上記で説明した通常回転状態
と同じに動作する。回転子がロック状態であるとコンデ
ンサ（２０５）は充電され続け、上記と同様に動作して
駆動回路を非動作状態にする。回転子がロック状態であ
る間駆動回路の非動作状態及び動作状態を繰り返す。 ［発明が解決しようとする課題］ しかるに、上記の様に梼成された焼損防止装置にあって
は、回転子のロック状態において、コンデンサ（２０５
）の充電時間と放電時間とのデユーティ比が第１の定電
流源（２０１）の定電流１１と第２の定電流源（２０２
）の定電流Ｉ２によって決まってしまうため、デユーテ
ィ比をあまり小さくできず、発熱量の大きいモータには
使用できないという課題を有していた。 この発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、発
熱量の大きいモータにも使用できる充電時間と放電時間
とのデユーティ比が小さいモータのコイル焼損防止装置
を得ることを目的とするものである。 ［課題を解決するための手段］ この発明に係るモータのコイル焼損防止装置は、モータ
の回転子の磁極位置を示す位置検出信号を受け、この位
置検出信号劃こ応じて充放電を繰り返す充放電部と、こ
の充放電部の充放電電位を受け、位置検出信号に応じて
モータのコイルの通電状態を制御する駆動回路を、充放
電電位が第１の電位以上になると非動作状態となし、第
１の電位より低い第２の電位以下であると動作状態とな
す駆動回路制御部とを有したタイマ回路と、駆動回路が
動作状態の時、タイマ回路の充放電部に充電電流を供給
して充放電部の充電時間を短縮させる充電時間短縮回路
とを設けたものである。 ［作　用］ この発明においては、充電時間短縮回路が、回転子のモ
ータロック時にタイマ回路の充放電部に。 駆動回路が動作している時に充電電流を供給して充放電
部の充電時間を短縮させ、駆動回路の動作状態の時間と
非動作状態の時間とのデユーティ比を小さくする。 ［発明の実施例］ 以下に、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
ると、図において（１）は電源端子ＶｃｃとノードＡと
の間に接続された抵抗、（２）は上記ノードＡと接地と
の間に接続されたツェナーダイオードからなる定電圧素
子で、ノードＡを一定電圧Ｖｌに保つものである、（３
）は上記ノードＡに接続された抵抗、（４）はブラシモ
ータの回転子の磁極位置を示す位置検出信号を出力する
位置検出手段で、この実施例では上記抵抗（３）に接続
され、永久磁石からなる回転子に近接して配設されたホ
ール素子を用いている、（５）はこの位置検出手段から
の位置検出信号に応じてモータの固定子コイル（１０）
　（１１）の通電状態を制御する駆動回路で、上記位置
検出信号を増幅する入力アンプ（６）と、この入力アン
プ（６）の増幅位置検出信号を受け、この増幅位置検出
信号に応じて第１及び第２の出力端子に選択出力、つま
り相補の信号を出力する前段駆動部（７）と、この前段
駆動部（７）の第１の出力端子と第１の固定子コイル（
ｌＯ）との間に接続された第１の出力アンプ（８）と、
上記前段駆動部（７）の第２の出力端子と第２の固定子
コイル（１１）との間に接続された第２の出力アンプ（
９）とで構成されている、　（１２）は電源端子Ｖｅｃ
と第１及び第２の固定子コイル（ｌｏ）（Ｈ）との間に
接続されたダイオード、（１３）は上記位置検出手段（
４）からの位置検出信号を受け、この位置検出信号に応
じて充放電を繰り返す充放電部で、上記位置検出手段（
４）であるホール素子の出力信号の反転毎にパルスを発
生する放電パルス発生回路（１４）と、この放電パルス
発生回路（１４）の出力をペースに受ける放電用トラン
ジスタ（１５）と、この放電用トランジスタ（１５）に
並列接続されたコンデンサ（１６）と、このコンデンサ
（１６）に定電流を供給する定電流回路（１７）とで構
成されており、定電流回路（１７）は第６図に示した回
路の２つの定電流源と差動増幅回路から梼成されている
ものである、　（１ｇ）はこの充放電部（１３）の充放
電電位を受け、上記駆動回路（５）を、上記充放電電位
が第１の電位Ｖｒｅｆ１以上になると非動作状態となし
、第１の電位Ｖｒｅｆｌより低い第２の電位Ｖｒｅｆ２
以下になると動作状態となす駆動回路制御部で、上記定
電流回路（１７）をも制御するとともに。 第６図に示した回路のコンパレータと２つの抵抗とで構
成さ九ており、上記充放電部（１３）とでタイマ回路（
１９）を構成し、ノードＡから駆動のための電源が供給
されている、　（２０）は上記駆動回路（５）が動作状
態の時、上記タイマ回路（１９）の充放電部（１３）に
充電電流を供給して充放電部（１３）との充電時間を短
縮させる充電時間短縮回路で、上記第１及び第２の出力
アンプ（８）　（９）の出力端子にそれぞれ接続された
ダイオード（２１）　（２２）と、これらダイオードの
共通接続点とノードＡとの間に直列接続された抵抗（２
３）　（２４）と、ベースがこれら抵抗（２３）（２４
）の接続点に接続されるとともにエミッタがノードＡに
接続されたトランジスタ（２５）と、このトランジスタ
（２５）のコレクタとノードＢとの間に接続された抵抗
（２６）で構成されている。 次に、この様に構成されたブラシモータの焼損防止装置
の動作について説明する。まず、ブラシモーターが通常
回転してる場合について説明する。 ブラシモータが通常回転していると、ブラシモータの回
転子の回転位置を検出している検出手段。 つまり、ホール素子（４）から回転子の磁界に対応した
出力信号（Ｈレベルとしレベルからなる信号）が非常に
短い周期の信号として人力アンプ（６）に入力される。 この人力アンプ（６）にて増幅された増幅検出信号が前
段駆動部（７）に入力されて第１及び第２の出力アンプ
（８）　（９）を選択駆動し、第１及び第２の固定子コ
イル（１０）　（１１）を選択通電して、回転子を一方
向に回転させる。 一方、ホール素子（４）からの検出信号は放電パルス発
生回路（１４）にも入力さ九、この放電パルス発生回路
（１４）からの出力も短い周期の信号になり、放電用ト
ランジスタ（１５）のＯＮとＯＦＦの繰り返し周期も非
常に短いものとなる。初期状態において駆動回路制御部
（１８）からはＨレベルが出力されているから、定電流
回路（１７）からは定電流がコンテンサ（１６）に流れ
、放電用トランジスタ（１５）がＯＦＦ状態であると、
この定電流がコンデンサ（１６）を充電する。しかるに
、ブラシレスモータが通常運転しているときは、非常に
短い周期で放電用トランジスタ（１５）がＯＮとＯＦＦ
を繰り返しているため、コンデンサ（１６）の充電電位
が第１の基準電圧Ｖｒｅｆｌになる前に、放電用トラン
ジスタ（１５）を介して放電される。その結果、駆動回
路制御部（１Ｂ）のコンパレータの出力は反転すること
なく、Ｈレベルの電位を出力し続ける。従って、前段駆
動部

【７】は動作状層を維持し、ブラシレスモータの固
定子コイル（１０）（１１）に通電されて通常運転をし
統ける。 また。ブラシモータが通常運転をしていて、何らかの原
因にてモータミックを生じると、ホール素子（４）から
の出力がＨまたはＬレベルのままであるため、放電パル
ス発生回路（１４）からの出力はＬレベルのままであり
、放電用トランジスタ（１６）はＯＦＦ状態である。従
って、コンデンサ（１６）に充電された電荷は放電用ト
ランジスタ（１５）を介して放電されることはなく、充
電電位は上昇する。 この時、まだ駆動回路（５）は動作状態であるため。 第１及び第２の出力アンプ（８）　（９）の一方の出方
はＬレベルであるため、充ｉＩｆ時間短縮回路（２０）
のトランジスタＣ２５）のベース電位電位はＬレベルで
あり、トランジスタ（２５）はＯＮ状態となって、コン
デンサ（１６）に充電電流を供給する。そして、コンデ
ンサ（１６）における充電電位が充電時間短縮回路（２
０）によって充電時間を短縮されて第１の基準電圧Ｖｒ
ｅｆｌを越えると、駆動制御回路部（１８）のコンパレ
ータからの出力がＬレベルに反転する。その結果、駆動
回路（５）の前段駆動部（７）を非動作状態とする。こ
の時、１！動回路制御部（１８）のコンパレータの入力
端子に印加される基準電圧は第２の電位Ｖｒａｆ２に低
下する。一方。この駆動回路制御部　　（１８）のＬレ
ベルの出力を定電流回路（ｌ））はノードＢの電荷を定
電流にて放電する一方、第１及び第２の出力アンプ（８
）　（９）の出力は共にＨレベルであるため、充電時間
短縮回路（２０）のトランジスタ（２５）のベース電位
はＨレベルであり、充電時間短縮回路（２０）からはコ
ンデンサ（１６）に充電電流が流れない、従って、コン
デンサ（１６）の充電電荷が定電流回路（１７）を介し
て放電される。そして、コンデンサ（１６）の充電電位
が第２の基準電位Ｖｒｅｆ２以下に下がると−駆動制御
回路部（１８）のコンパレータからの出力はＨレベルに
反転する。その結果、駆動回路（５）の前段駆動部（７
）が動作状態になり。 定電流回路（１７）からの定電流とともに充電時間短縮
回路（２０）からの充電電流がコンデンサ（１６）を充
電し始める。駆動回路（５）の動作により、第１及び第
２の固定子コイル（８）　（９）は交互に通電されてブ
ラシモータのＨ転子が回転すると、上記で説明した通常
回転状態と同じに動作する。回転子がロック状態のまま
であるとコンデンサ（１６）は充電され続け、上記と同
様に動作して駆動回路（５）を非常状態にする。回転子
がロック状態である間駆動回路（５）の非動作状態及び
動作状態を繰り返す。 すなわち、ノードＢの電位ｖ２は第２図に実線Ａにて示
すように、ブラシモータが通常回転中は第２の基準電位
Ｖｒｅｆ２未満で充放電電位を繰り返す、モータロック
になると、第１の基準電位Ｖｒｅｆｌまで上昇し、その
後、第２の基準電位Ｖｒａｆ２まで下降し、第１及び第
２の基準電位Ｖｒｅｆｌ　Ｖｒｅｆ２の間の電位をモー
タロック中繰り返す、この時、充電時１１１Ｔ１（ノー
ドＢの電位が第２の基準電位Ｖｒｅｆ２から第１の基準
電位Ｖｒｅｆｌになるまでの時間、１１＠動回路（５）
が動作状態である期間）は充電時間短縮回路（２０）が
設けられていない場合の充電時間ＴＩ（第２図に実線Ｂ
にて示す）より短くなる一方、放電時間Ｔ２（ノードＢ
の電位が第１の基準電位ＶｒｅｆｌからＶｒｅｆ２にな
るまでの時間−ｍ動回路（５）が非動作状態である期間
）は充電時間短縮回路（２０）が設けられていない場合
の放電時間Ｔ２と同じである。従って、充電時間と放電
時間とのデユーティ比が小さくなり、発熱量の大きいブ
ラシモータにも使用でき、ブラシモータの自動復帰に際
して焼損事故をおこさせ難いものである。 第３図はこの発明の第２の実施例を示す部分回路図であ
り、第１図に示した実施例のものに対して充電時間短縮
回路（２０）の駆動電源としてノードＡに接続するかわ
りに、固定子コイル（ｔｏ）（１１）が接続さ九る電源
端子Ｖｃｅに接続したものである。 この様に構成したこと製より、電源端子Ｖｃｃの電位が
変動した場合、この変動に応じて充電時間短縮回路（２
０）からの充電電流も変動する。すなわち、電源端子Ｖ
ｃｅの電位が高くなると、固定しコイル（ＩＱ）　（１
１）の通電電流が大きくなって起動トルクが大きくなり
、起動し易くなるが、発熱量が大きくなる。しかるに、
充電時間短縮回路（２０）からの充電電流も大きく、充
電時間がさらに短くなって発熱量を抑えることができる
。逆に、電源端子Ｖｃｃの電位が低くなると、発熱量は
小さくなるものの起動トルクも小さくなる。しかるに、
充電時間短縮回路（２０）からの充電電流も小さくなり
、充電時間が長くなるので、起動し難さを補償できる。 第４図はこの発明の第３の実施例を示す図であり、第１
図に示したものに対して、第１及び第２の出力アンプ（
８）　（９）を抵抗（８ａ）　（９ａ）及びトランジス
タ（ａｂ）　（９ｂ）にて構成し、充電時間短縮回路（
２０）を前段駆動部（７）の出力端子に接続されたダイ
オード（２７）　（２８）及びこれらダイオード（２７
）　（２ｇ）の共通接続点とノードＢとの間に接続され
た抵抗（２６）とで構成したものである。 この様に構成されたものにあっても、第１図に示した実
施例のものと同様に動作し、同様の効果を奏する他、充
電時間短縮回路（２０）の駆動電源を電源端子Ｖｃｃの
電位に追随し、略近似した電位である前段駆動部（７）
の出力としているため、第２の実施例と同様に電源端子
Ｖｅｃの変動に応じて充電時間を変動できるという効果
をも有するものである。 第５図はこの発明の第４の実施例を示す部分回路図であ
り、第４図に示した第３の実施例に対して充電時間短縮
回路（２０）を２つの抵抗（２９）　（３ａ）で構成し
たものであり、第３の実施例と同様の効果を奏するもの
である。 ［発明の効果］ この発明は以上に述べたように、モータの回転子の磁極
位置を示す位置検出信号に応じて充放電を繰り返す充放
電部と、モータのコイルの通電状態を制御するとともに
充放電部の充放電電位を受　　　　ける駆動回路を、充
放電電位が第１の電位以上になると非動作状態となし、
第１の電位より低い第２の電位以下であると動作状態と
なす駆動回路制御部とを有したタイマ回路を備え、駆動
回路が動作状態の時−タイマ回路の充放電部に充電電流
を供給して充放電部の充電時間を短縮させる充電時間短
縮回路とを設けたので、回転子のモータロック時にタイ
マ回路の充放電部に＝ｍ動回路が動作している時に充電
電流を供給して充放電部の充電時間を短縮でき、駆動回
路の動作状態の時間と非動作状態時間とのデユーティ比
を小さくし、発熱量の大きなモータに対しても焼損を防
止できるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示す回路図。 第２図は第１図のもののノードＢにおける電位Ｖ２の変
化を示す図、第３図はこの発明の第２の実施例を示す部
分回路図、第４図はこの発明の第３の実施例を示す回路
図、第５図はこの発明の第４の実施例を示す部分回路図
、第６図は従来のモータのコイル焼損防止装置を示す回
路図である。 図において、（４）はホール素子である位置検出手段、
（５）は駆動回路、　（１Ｇ）（１１）は固定子コイル
。 （１３）は充放電部＋　（１８）は駆動回路制御部、　
（１９）はタイマ回路、　（２０）は充電時間短縮回路
である。 なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モータの回転子の磁極位置を示す位置検出信号を受け、
   この位置検出信号に応じて充放電を繰り返す充放電部と
   、この充放電部の充放電電位をうけ、上記位置検出信号
   に応じて上記モータのコイルの通電状態を制御する駆動
   回路を、上記充放電電位が第１の電位以上になると非動
   作状態となし、第１の電位より低い第２の電位以下であ
   ると動作状態となす駆動回路制御部とを有したタイマ回
   路、及び上記駆動回路が動作状態の時、上記タイマ回路
   の充放電部に充電電流を供給して充放電部の充電時間を
   短縮させる充電時間短縮回路を備えたモータのコイル焼
   損防止装置。