JPH08172789A - ブラシレスモータのソフトスタート回路およびそれを内蔵したブラシレスモータ - Google Patents

ブラシレスモータのソフトスタート回路およびそれを内蔵したブラシレスモータ

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JPH08172789A
JPH08172789A JP6314513A JP31451394A JPH08172789A JP H08172789 A JPH08172789 A JP H08172789A JP 6314513 A JP6314513 A JP 6314513A JP 31451394 A JP31451394 A JP 31451394A JP H08172789 A JPH08172789 A JP H08172789A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブラシレスモータに使用されるソフトスター
ト回路をモータ内に内蔵することにより、システムコス
トを軽減して省スペースに貢献し、信頼性およびモータ
効率を向上させるブラシレスモータを提供することを目
的とする。 【構成】 モータ駆動電流検出手段と、駆動電圧検出手
段と基準電圧値上昇遅延手段とを接続された基準電圧源
と、前記モータ駆動電流検出手段の出力と前記基準電圧
源の電圧値を比較する比較器とで構成されたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はブラシレスモータのソフ
トスタート回路およびソフトスタート回路を内蔵したブ
ラシレスモータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のブラシレスモータの駆動システム
は図3のブロック図に示すような構成をとり、駆動回路
部3を内蔵したブラシレスモータAをスイッチング電源
などの駆動用直流電源Bで運転し、この駆動用直流電源
Bの出力電圧を可変することによりブラシレスモータA
の回転速度を可変する方式を採用していた。
【0003】このようなシステムにより駆動されるブラ
シレスモータの例としては、特開昭61−251462
号公報があげられる。
【0004】しかしながら以上のようなブラシレスモー
タ駆動システムにおいては、モータ起動時の突入電流に
よるブラシレスモータのスイッチングパワー素子群2の
破壊を防ぐために、あるいはモータ起動時の振動,騒音
をおさえるために、ソフトスタート手段が必要不可欠で
あった。このことは、システムとして見た場合にモータ
駆動電流検出手段9と過電流保護回路部11とソフトス
タート回路部20の分だけスペースを必要とし、さらに
コストの面でも高価なものになってしまう。
【0005】そこで、この課題を解決するブラシレスモ
ータとして図4のブロック図に示す構成のブラシレスモ
ータが提案されている。
【0006】以下、後者のブラシレスモータの駆動シス
テムの例について図面にもとづき説明する。
【0007】図4において駆動用直流電源回路部Bは、
整流平滑回路部5とDC−DCコンバータ部6と電圧制
御回路部8と駆動電流検出手段9とソフトスタート回路
部20からなる。
【0008】ブラシレスモータAは、図示しない固定子
巻線と永久磁石回転子からなるモータ1と、前記モータ
の固定子巻線に供給する駆動電流を切り替えるスイッチ
ングパワー素子群2と、回転子位置センサ1a,1b,
1cの出力を合成し、前記スイッチングパワー素子群2
を駆動する信号を発生する駆動回路部3と、モータ駆動
電流検出手段9と基準電圧源12と比較器13からなる
過電流保護回路部11からなる。
【0009】以上のように構成されたブラシレスモータ
の駆動システムについて、以下その動作について説明す
る。
【0010】駆動用直流電源回路部Bは、商用電源4の
交流を整流平滑回路部5により直流に変換し、DC−D
Cコンバータ部6を介してブラシレスモータAの駆動電
圧としてブラシレスモータAに入力している。
【0011】DC−DCコンバータ部6は、速度指令部
10からの指令を受けた電圧制御回路部8により制御さ
れ、駆動電圧を可変することによりブラシレスモータA
の回転速度を可変している。
【0012】ソフトスタート回路部20は、モータ起動
時の突入電流によりスイッチングパワー素子群2が破壊
することを防ぐために、あるいはモータ起動時の振動,
騒音をおさえるために、駆動電流検出手段9で検出され
る駆動電流に応じて駆動電圧をゆっくり立ちあげる。
【0013】ブラシレスモータAは、回転子位置センサ
1a,1b,1cにおいて回転子の位置を検出し、駆動
回路部3にてその出力信号を合成してスイッチングパワ
ー素子群2を駆動しモータ1を回転させる。
【0014】過電流保護回路部11は、モータ駆動電流
をモータ駆動電流検出手段9により検出し、比較器13
にて基準電圧源12の基準電圧値すなわち電流制限レベ
ルと比較して、駆動電流検出手段9の出力のほうが大き
い場合、スイッチングパワー素子群2をOFFしてモー
タ1の通電を遮断するなどの方法により電流を制限す
る。
【0015】各部の動作を図5,図6を参照しながら説
明する。図5は、ソフトスタート回路部が動作していな
いときの起動時の波形である。
【0016】まず、駆動電圧VDCが立ち上がる前には、
基準電圧値VCLすなわち電流制限レベル一定である。
【0017】次に、駆動電圧VDCが立ち上がるのにとも
ない、モータ駆動電流IDCがモータに流れ始めるが、一
般に起動時の巻線のインピーダンスは小さく、突入電流
が流れこむ。駆動電流IDCがモータ駆動電流検出手段9
により検出され、その出力と電流制限レベルを比較器1
3により比較し、モータ駆動電流検出手段9の出力の方
が大きい場合、スイッチングパワー素子群2をOFFし
てモータ1の通電を遮断するなどの方法により電流を制
限する。
【0018】モータに通電後、回転が立ち上がっていく
につれて駆動電圧と負荷で定まる電流値へ落ち着く。
【0019】以上のように、モータ起動時の電流制限に
より、スイッチングパワー素子群の破壊を防ぐことがで
きるが、起動時の振動,騒音を防ぐことができない。
【0020】そこで、図6のソフトスタート回路部が動
作しているときの起動時の波形に示すように、一般には
ソフトスタート回路部20により、モータ起動時の振
動,騒音をおさえるために、駆動電流検出手段9で検出
される駆動電流に応じて駆動電圧をゆっくり立ちあげ
る。
【0021】なお、モータの通電を遮断する方法の一例
としては、図7のようにモータ駆動電流のピーク値が電
流制限レベルLに達した瞬間にスイッチングパワー素子
群2をOFFし、一定期間tのOFFの後、ふたたびス
イッチングパワー素子群2を通電させる。
【0022】この場合のモータ1の固定子巻線(図略)
に流れる巻線電流は、スイッチングパワー素子群2がO
FFした後でも回生電流が固定子巻線を流れるので図7
に示すように電流波形aは連続している。
【0023】このように駆動電流IDCのピーク値が、電
流制限レベルの立ち上がりのカーブにしたがうように駆
動電流を制御する方法がある。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のブ
ラシレスモータの駆動システムにおいては、モータ起動
時の突入電流によるスイッチングパワー素子群の破壊を
防ぐため、あるいはモータ起動時の振動,騒音をおさえ
るために、ソフトスタート手段が必要不可欠であった。
【0025】このことは、システムとしてブラシレスモ
ータと電源との関係に特に注目して見た場合に、電源基
板上にはソフトスタート回路部20とモータ駆動電流検
出手段9の分だけスペースを必要とし、さらにコストの
面でもこれだけの分だけ割高となってしまう。
【0026】さらに、ブラシレスモータAと駆動用直流
電源Bの両方にモータ駆動電流検出手段9を必要とする
ため、この部分による電圧降下も無視できない値とな
り、モータの効率を著しく悪くする。
【0027】本発明は上記従来の問題点を解決し、シス
テムコストを軽減して省スペースに貢献し、信頼性およ
びモータ効率を向上させるブラシレスモータを提供する
ことを目的とする。
【0028】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のブラシレスモータのソフトスタート回路は
モータ駆動電流検出手段と、電源電圧検出手段と基準電
圧値上昇遅延手段とを接続された基準電圧源と、前記モ
ータ駆動電流検出手段の出力と前記基準電圧源の電圧値
を比較する比較器とで構成されている。
【0029】
【作用】以上の構成とすることにより、比較的簡単な回
路構成でモータ内にソフトスタート回路を内蔵すること
ができる。
【0030】そのため、ユーザの電源基板にはソフトス
タート回路の構成部品が必要なくなる。
【0031】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0032】図1は本発明によるブラシレスモータの駆
動システムブロック図である。本発明においては、図4
に示す従来のシステムブロック図と比べてわかるよう
に、モータにソフトスタート回路部を内蔵したため、ユ
ーザの電源基板にはソフトスタート回路部を必要としな
い。
【0033】なお、図4に示した構成要素と同じものに
は同じ符号で示し、その説明を省略する。
【0034】次に、本実施例の動作を図2を参照して説
明する。本実施例においては、駆動電圧検出手段は抵抗
器21,22で構成されており、また基準電圧値上昇遅
延手段はトランジスタ23とコンデンサ24と抵抗器2
5,26で構成されている。
【0035】駆動電圧VDCは抵抗分割により駆動電圧値
Oとして求められ、トランジスタ23のベースに入力さ
れている。
【0036】まず、駆動電圧VDCが立ち上がる前には、
駆動電圧検出手段の出力すなわち駆動電圧値VOは0で
ある。そのため、トランジスタ23はONしており、コ
ンデンサ24は充電されず基準電圧値VTは0となって
いる。
【0037】次に、駆動電圧VDCが立ち上がると、それ
にしたがい駆動電圧値V0も立ち上がり、それにつれて
トランジスタ23のVBEが減少する。
【0038】トランジスタ23のVBEが、しきい値V
BE(ON)を超えるとトランジスタ23はOFFする。この
瞬間からコンデンサ24は、基準電圧源12から抵抗器
25を通して充電され、基準電圧値VCLすなわち電流制
限レベルは、コンデンサ24と抵抗器25で決まる時定
数にしたがい上昇する。
【0039】駆動電圧VDCが立ち上がり、そして電流制
限レベルが立ち上がるのにともない、モータ駆動電流I
DCがモータ駆動電流検出手段9を通して流れ始める。駆
動電流IDCがモータ駆動電流検出手段9により検出さ
れ、その出力と電流制限レベルを比較器13により比較
し、モータ駆動電流検出手段9の出力の方が大きい場
合、スイッチングパワー素子群2をOFFしてモータ1
の通電を遮断するなどの方法により電流を制限する。
【0040】このように駆動電流IDCのピーク値が、電
流制限レベルの立ち上がりのカーブにしたがうように駆
動電流を制御することにより、モータ起動時の突入電流
によりスイッチングパワー素子群2の破壊を防ぎ、起動
時の振動,騒音を防ぐことができる。
【0041】そしてモータに通電後、回転が立ち上がっ
ていくにつれて駆動電圧と負荷で定まる電流値へ落ち着
く。
【0042】なお、モータの通電を遮断する方法の一例
としては、図7のようにモータ駆動電流のピーク値が電
流制限レベルLに達した瞬間にスイッチングパワー素子
群2をOFFし、一定期間tのOFFの後、ふたたびス
イッチングパワー素子群2を通電させる。この場合のモ
ータ1の固定子巻線(図略)に流れる巻線電流は、スイ
ッチングパワー素子群2がOFFした後でも回生電流が
固定子巻線を流れるので図7に示すように電流波形aは
連続している。
【0043】
【発明の効果】以上説明したごとく本発明の構成とする
ことにより、次のような効果を得られる。
【0044】モータ起動時に駆動電流IDCが、スイッチ
ングパワー素子群に突入しないように制御してやること
により、スイッチングパワー素子群が突入電流により破
壊するのを防ぐことができる。
【0045】また、モータ起動時の振動,騒音もおさえ
ることができる。さらにブラシレスモータにのみモータ
駆動電流検出手段を付加すればよく、この部分による電
圧降下も軽減することができ、モータの効率を著しく改
善することができる。
【0046】本発明のブラシレスモータのソフトスター
ト回路は、比較的簡単な回路構成で以上のような効果を
得ることができる。
【0047】このことは、システムとしてブラシレスモ
ータと電源との関係に特に注目して見た場合に、電源基
板上にはソフトスタート回路部とモータ駆動電流検出手
段の分のスペースを必要とせず、コストの面でも安くで
きる。
【0048】このように本発明は、ブラシレスモータの
駆動システムコストを軽減して省スペースに貢献し、信
頼性およびモータ効率を向上させるブラシレスモータを
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるブラシレスモータの
駆動システムブロック図
【図2】本発明の一実施例におけるモータ起動時の動作
波形図
【図3】従来のブラシレスモータの駆動システムブロッ
ク図
【図4】従来のブラシレスモータの駆動システムブロッ
ク図
【図5】従来のソフトスタート回路部が動作していない
ときのモータ起動時の動作波形図
【図6】従来のソフトスタート回路部が動作していると
きのモータ起動時の動作波形図
【図7】電流制限状態のモータの駆動電流とモータ固定
子巻線に流れる電流波形図
【符号の説明】
1 モータ 1a,1b,1c 回転子位置センサ 2 スイッチングパワー素子群 3 駆動回路部 4 商用電源 5 整流平滑回路部 6 DC−DCコンバータ部 7 平滑コンデンサ 8 電圧制御回路部 9 駆動電流検出手段 10 速度指令部 11 過電流保護回路部 12 基準電圧源 13 比較器 20 ソフトスタート回路部 21,22,25,26 抵抗器 23 トランジスタ 24 コンデンサ A ブラシレスモータ B 駆動用直流電源回路部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02P 6/12 H02P 6/02 351 P

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モータ駆動電流検出手段と、駆動電圧検出
    手段と基準電圧値上昇遅延手段とを接続された基準電圧
    源と、前記モータ駆動電流検出手段の出力と前記基準電
    圧源の電圧値を比較する比較器とで構成されたブラシレ
    スモータのソフトスタート回路。
  2. 【請求項2】前記基準電圧値上昇遅延手段がトランジス
    タとコンデンサと抵抗器で構成されるとともに前記駆動
    電圧検出手段が抵抗器により構成され、駆動電圧値が抵
    抗分割により求められ、前記トランジスタのベースに入
    力される請求項1記載のブラシレスモータのソフトスタ
    ート回路。
  3. 【請求項3】複数相の固定子巻線を絶縁層を介して巻装
    した固定子鉄心と、回転自在に軸受で保持された永久磁
    石回転子と、回転子位置センサと前記固定子巻線に供給
    する駆動電流を切り替えるスイッチングパワー素子群を
    駆動する信号を発生する駆動回路部と請求項1または請
    求項2記載のソフトスタート回路部とを実装したプリン
    ト配線板を有し、ブラシレスモータに内蔵したことを特
    徴とするブラシレスモータ。
  4. 【請求項4】スイッチングパワー素子群と駆動回路部と
    基準電圧源と比較器とを1チップICに形成し、ブラシ
    レスモータに内蔵したことを特徴とする請求項3記載の
    ブラシレスモータ。
  5. 【請求項5】固定子巻線と、固定子鉄心と、回転子位置
    センサとスイッチングパワー素子群と駆動回路部と請求
    項1または請求項2記載のソフトスタート回路部とを実
    装したプリント配線板を熱硬化性樹脂で一体成形固化し
    てなる固定子を形成したことを特徴とする請求項3また
    は請求項4記載のブラシレスモータ。
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