JPH09196942A - モータの回転数低下検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファンモータのような直流モータの回転数が
所望の回転数より低下したことを確実に検出し、検出信
号を発する回転数低下検出回路を提供する。 【解決手段】 界磁コイルＬ₁，Ｌ₂に励磁電流を供給し
てモータを回転駆動する基本的な制御回路１に充放電回
路４，平滑回路６および比較回路７等を連結し、充放電
回路４の抵抗Ｒ₃やコンデンサＣ₂の時定数および比較回
路の参照電源の値を決める抵抗Ｒ₅，Ｒ₆の値を選択的に
設定し、モータが所望の回転数以下に低下した場合に比
較回路は平滑回路６の平滑回路出力と参照電源の出力と
を比較しその大小に対応して出力トランジスタ８からア
ラーム用のセンサ信号を出力する。これにより、回転数
の低下が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファンモータのよ
うな直流モータの回転数低下を検出する検出回路に係
り、特に、モータの回転数が所定の回転数より低下した
場合に回転数低下の検出信号を発し、モータロック等に
よる問題点を解消するに好適なモータの回転数低下検出
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】直流モータでは運転中に何等かの原因に
より回転数が低下し、場合により停止するロック現象が
生ずる場合がある。この場合、回転数の低下又は停止を
検出し、速やかに、処置することが必要である。このた
め回転数の低下又は停止の検出回路として各種のものが
従来より採用されていた。図５および図６は従来の回転
数低下検出回路を示すものである。

【０００３】図５に示すものは、ＩＣ化された制御回路
１ａを有するもので、回転数が低下した場合にロック信
号が発せられる構造を有するものである。また、図６は
本出願人の出願による「直流モータのロック状態検出回
路」の概要を示すものであり、直流モータがロック状態
になるとＴｏのセンサ信号がトランジスタＱ₃から出力
されるものである。なお、図５，図６において記号
Ｌ₁，Ｌ₂は界磁コイルを示し、この近傍に図略のロータ
マグネットが配設される。また、図５，図６において、
記号ＨＥは位置センサ（ホール素子）であり、前記ロー
タマグネットの回転位置を検出するものである。また、
図６において、コンバータＩＣ₁，ＩＣ₂は界磁コイルＬ
₁，Ｌ₂にＨレベル，Ｌレベルの端子電圧を供給するもの
である。また、図中、Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃はトランジスタで
あり、Ｄはダイオード，ＺＤはツェナーダイオードであ
り、Ｒは抵抗、Ｃはコンデンサを示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図５においてロック信
号が発せられるのはモータの回転数がほぼゼロに低下し
た場合である。また、図６の場合、トランジスタＱ₃の
Ｔｏから発せられるセンサ信号（ロック信号）のＨレベ
ルの信号によりロック状態が検出されるが、このＨレベ
ルのロック信号が発せられるのは図５の場合と同様にモ
ータの回転数がほぼゼロになった場合である。然し乍
ら、ファンモータ等の場合には装置の空冷に必要な一定
の回転数以下にモータの回転数が低下した場合にアラー
ム検出信号を発することが必要であり、モータの回転数
がほぼゼロの状態でアラーム検出信号が発せられても効
果的な警告信号とはならない。

【０００５】本発明は、以上の事情に鑑みて創案された
ものであり、設定された回転数以下にモータの回転数が
低下した場合に回転数低下の検出信号が発せられ、回転
数低下に伴うトラブルを事前に解消することができるよ
うにしたモータの回転数低下検出回路を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、ロータマグネットの回転位置を検出
し、その検出信号により界磁コイルに励磁電流を供給し
てモータを回転駆動する制御回路を有するモータの回転
数低下検出回路であって、前記界磁コイルの端子電圧の
キックバック電圧を取り出す取り出し回路と、取り出さ
れたキックバック電圧に基づき所定の電流を放電する放
電トランジスタと、該放電トランジスタにより放電を行
なうと共にキックバック電圧の非供給時には充電を行な
う充放電回路と、該充放電回路の出力信号を出力インピ
ーダンスを下げて出力するボルテージフォロワ回路と、
該ボルテージフォロワ回路の出力を平滑化する平滑回路
と、該平滑回路からの平滑回路出力と予め設定された参
照電圧とを比較する比較回路と、該比較回路の比較値に
基づきＨレベル又はＬレベルのセンサ信号を出力する出
力トランジスタとを備え、該出力トランジスタのセンサ
信号により前記モータの回転数の低下を検出するように
したものである。更に具体的に、前記充放電回路の前段
に、前記充放電回路と比較回路に供給される電源電圧を
安定化する抵抗およびツェナーダイオードを介在させる
ことを特徴とするものである。

【０００７】界磁コイルの端子電圧に生じたキックバッ
ク電圧に基づく電流は取り出し回路を介して放電トラン
ジスタに供給され、放電トランジスタをオンさせる。充
放電回路はこれにより放電と充電とを繰り返す。充放電
回路の電圧はボルテージフォロア回路から低インピーダ
ンスで出力される。ボルテージフォロア回路からの低イ
ンピーダンスの出力は平滑回路で平滑化される。前記平
滑回路の出力電圧は参照電圧と比較され、出力トランジ
スタから両者の高低に基づくＯＮ，ＯＦＦ信号が出力さ
れ、このＯＮ信号により回転数の低下が検出される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のモータの回転数低
下検出回路の実施の形態を図面を参照して詳述する。図
１は本発明の検出回路の回路構成図であり、図２は図１
における回路の動作時における信号波形のタイミングチ
ャートであり、図３及び図４はそれぞれは本発明のモー
タの回転数低下検出回路の実施の形態の他の例を示す回
路構成図である。

【０００９】例えばファンモータの２相の直流モータに
は、図略のロータマグネットと、界磁コイルＬ₁，Ｌ
₂と、前記ロータマグネットの回転位置を検出する位置
センサＨＥ（具体的にはホール素子）と、位置センサＨ
Ｅが検出した前記ロータマグネットの位置に対応して界
磁コイルＬ₁，Ｌ₂に励磁電流を供給するＩＣ化されたオ
ペレーションアンプＩＣ1およびこれに連結されるコン
デンサＣ1等からなる制御回路１とが基本的回路として
構成されている。なお、制御回路１は図略の直流電源に
接続される＋Ｖｃｃ端子およびＧＮＤ端子に連結され
る。また、界磁コイルＬ₁，Ｌ₂はオペレーションアンプ
ＩＣ₁の出力側に一端を連結し、他端を＋Ｖｃｃ端子に
連結して配置される。制御回路１には以下に順次説明す
るキックバック電圧取り出し回路２、放電トランジスタ
３、充放電回路４、ボルテージフォロワ回路５、平滑回
路６、比較回路７および出力トランジスタ８等が連結さ
れる。

【００１０】キックバック電圧取り出し回路２は、ダイ
オードＤ₁，Ｄ₂およびツェナーダイオードＺＤ₁からな
る。ダイオードＤ₁とダイオードＤ₂は界磁コイルＬ₁，
Ｌ₂に連結し、且つ両者はツェナーダイオードＺＤ₁に連
結する。なお、ツェナーダイオードＺＤ₁のカソードは
ダイオードＤ₁，Ｄ₂のカソードと連結される。

【００１１】放電トランジスタ３は、ツェナーダイオー
ドＺＤ₁に抵抗Ｒ₂を介して連結するトランジスタＱ₁か
らなり、そのベース端子がツェナーダイオードＺＤ₁側
に連結され、エミッタ端子はＧＮＤ側に連結される。

【００１２】充放電回路４は抵抗Ｒ₃とコンデンサＣ₂か
らなり、抵抗Ｒ₃とコンデンサＣ₂は＋ＶｃｃとＧＮＤと
を連結する回路内に直列に配置される。また、抵抗Ｒ₃
とコンデンサＣ₂の配置される前記回路の中間部に前記
放電トランジスタ３のトランジスタＱ₁のコレクタ端子
側が連結される。

【００１３】ボルテージフォロワ回路５はオペレーショ
ンアンプＩＣ₂からなる。オペレーションアンプＩＣ₂は
非反転入力端子を充放電回路４側に連結し、反転入力端
子は出力端子側と連結する。また、＋ＶｃｃおよびＧＮ
Ｄに電源端子を夫々連結する。

【００１４】平滑回路６はボルテージフォロワ回路５の
充放電出力波形を平滑化するもので、オペレーションア
ンプＩＣ₂の出力端子に連結する抵抗Ｒ₄とコンデンサＣ
₃とから構成される。

【００１５】比較回路７は電源電圧から参照電圧を形成
するための分圧抵抗Ｒ₅，Ｒ₆とオペレーションアンプＩ
Ｃ₃とからなる。なお、分圧抵抗Ｒ₅，Ｒ₆は＋Ｖｃｃと
ＧＮＤ間に直列接続される。本例ではオペレーションア
ンプＩＣ₃の非反転入力端子は抵抗Ｒ₅，Ｒ₆の接続点に
連結し、反転入力端子は平滑回路６の抵抗４とコンデン
サＣ₃間に連結される。また、オペレーションアンプＩ
Ｃ₃の電源端子は＋ＶｃｃとＧＮＤに夫々連結される。

【００１６】出力トランジスタ８はトランジスタＱ₂か
らなり、オペレーションアンプＩＣ₃の出力端子側に抵
抗Ｒ₇を介してベース端子が連結される。また、トラン
ジスタＱ₂のコレクタ端子はセンサ信号を発するＴｏ端
子に連結され、エミッタ端子はＧＮＤ側に連結される。

【００１７】以上の構成の回路構造において、制御回路
１から界磁コイルＬ₁，Ｌ₂に通電し、励磁電流をＯＮ，
ＯＦＦすると、図２の（ａ），（ｂ）に示すように電気
角で１８０度ずれた端子電圧が交互に発生し、モータ１
回転で４つの波形が生ずる。また、図示のように界磁コ
イルＬ₁，Ｌ₂の端子電圧がＯＮからＯＦＦ又はＯＦＦか
らＯＮに切り替る際には特に大きい電圧のキックバック
電圧（図中Ｋで示される）が発生する。

【００１８】界磁コイルＬ₁，Ｌ₂の端子電圧はキックバ
ック電圧取り出し回路２のダイオードＤ₁，Ｄ₂を介して
ツェナーダイオードＺＤ₁に伝達される。ツェナーダイ
オードの降伏電圧よりも高いキックバック電圧が印加さ
れるとツェナーダイオードＺＤ₁は導通され、放電トラ
ンジスタ３のベース端子に図２の（ｃ）に示すようにモ
ータ１回転に４個の信号が出力される。

【００１９】一方、抵抗Ｒ₃とコンデンサＣ₂からなる充
放電回路４にはキックバック電圧に基づき放電トランジ
スタ３により導通が断続され、コンデンサＣ₂に対する
充放電が繰返される。即ち、図２の（ｄ）に示すような
充放電波形が出力される。図示のように、この充放電波
形は波形の前縁で放電され、波形の後縁で最大電圧とな
りモータの１回転に４回繰返される。なお、本例では図
２の（ｄ）に示した波形の充放電回路出力がボルテージ
フォロワ回路５から出力される。このボルテージフォロ
ワ回路５は充放電回路４の出力を低インピーダンスの出
力にするオペレーションアンプＩＣ₂を有するものから
なる。なお、モータの回転数が低くなると１回転に要す
る時間が長くなり、充放電回路４の充電時間が長くな
り、結果として充電電圧のピーク値が高くなり、逆に回
転数が高いと充電電圧のピーク値が低くなる。よって、
モータの回転数によって図２の（ｄ）に示した低インピ
ーダンスの充放電回路出力の電圧の値は適宜変化する。

【００２０】図２の（ｄ）に示した充放電回路出力の出
力波形は平滑回路６によって図２の（ｅ）に示すように
平滑化される。この平滑回路出力は充放電回路出力波形
の平均値からなり、一定の値を示すと共に、充放電回路
出力が変化することにより変化する。従って、モータの
回転数が低くなると平滑回路出力が高くなり、モータの
回転数が高くなると平滑回路出力も低くなる。

【００２１】比較回路７における参照電圧は電源電圧を
抵抗Ｒ₅，Ｒ₆で分割して作成される。従って、抵抗
Ｒ₅，Ｒ₆の値を適宜設定することにより参照電圧は可変
となる。比較回路のオペレーションアンプＩＣ₃は次の
ように動作する。即ち、平滑回路６のコンデンサＣ₃の
端子電圧である前記平滑回路出力の電圧が前記の参照電
圧よりも高いとオペレーションアンプＩＣ₃の出力はＬ
レベルとなり、出力トランジスタ８のトランジスタＱ₂
はＯＦＦ状態となり、Ｔｏ端子からのセンサ信号はオー
プン状態となり、出力されない。一方、平滑回路出力の
電圧が参照電圧よりも低くなると、オペレーションアン
プＩＣ₃の出力がＨレベルになり、トランジスタＱ₂はＯ
Ｎ状態となりＴｏ端子からのＬレベルのセンサ信号が出
力される。

【００２２】以上のように、モータの回転数が低くなる
とコンデンサＣ₃の端子電圧が高くなり、参照電圧より
も高くなるためトランジスタＱ₂はＯＦＦとなり、セン
サ信号が出力されない。逆にモータの回転数が高くなる
とコンデンサＣ₃の端子電圧が低くなり、参照電圧より
も低くなるためトランジスタＱ₂はＯＮとなり、センサ
信号が出力される。従って、センサ信号をＯＮとするモ
ータ回転数を決めて、充放電回路４の抵抗Ｒ₃とコンデ
ンサＣ₂の時定数を設定し、且つ比較回路７の抵抗Ｒ₅，
Ｒ₆の値を設定することによりその回転数に到達した場
合にセンサ信号を出力するように適宜設定することがで
きる。

【００２３】図１に示した回路構造において、充放電回
路の出力を低インピーダンス化するオペレーションアン
プＩＣ₂を除去して抵抗Ｒ₃とコンデンサＣ₂とトランジ
スタＱ₁のコレクタ端子の結合点と抵抗Ｒ₄とを直接接続
することも可能であるが、低インピーダンス化するため
の抵抗Ｒ₃とコンデンサＣ2の値の設定が複雑となる。従
ってオペレーションアンプＩＣ₃を採用する方が望まし
い。

【００２４】図３は本発明の実施の形態の他の例を示す
回路構成図である。図３と図１とはツェナーダイオード
ＺＤ₂を有する回路を設けた点と、分圧抵抗Ｒ₅，Ｒ₆に
よる参照電圧及び平滑回路６の出力のオペレーションア
ンプＩＣ₃への入力が非反転入力端子及び反転入力端子
になっている点のみ相異する。なお、ツェナーダイオー
ドＺＤ₂は充放電回路４の入力段において＋ＶｃｃとＧ
ＮＤ間に抵抗Ｒ₈を介して連結され、充放電回路４と比
較回路７の電源電圧を安定化する。また、オペレーショ
ンアンプＩＣ₃への入力を図１のものと逆にすることに
より、本例ではモータの回転数が低下するとトランジス
タＱ₂がＯＮ状態となり、Ｌレベルのセンサ信号が出力
され、モータの回転数が上るとトランジスタＱ₂がＯＦ
Ｆ状態となり、センサ信号が出力されなくなる。図１に
示した回路構造の場合には、電源にノイズがくると誤動
作が生ずる場合があるが、本例では電源電圧が抵抗Ｒ₈
とツェナーダイオードＺＤ₂とにより安定化されるため
ノイズによる誤動作を避けることができる。

【００２５】図４は本発明の実施の形態のさらに他の例
を示す回路構成図である。図４においては、図１のキッ
クバック電圧取り出し回路２のダイオードＤ₁，Ｄ₂を削
除し、界磁コイルＬ₂にツェナーダイオードＺＤ₁を直接
接続し、さらに平滑回路６の抵抗Ｒ₄とコンデンサＣ₃と
の接続点をコンデンサＣ₄を介して比較回路７のオペレ
ーションアンプＩＣ₃の反転入力端子に接続するように
している。

【００２６】図１のダイオードＤ₁，Ｄ₂を削除しツェナ
ーダイオードＺＤ₁を界磁コイルＬ₂に直接接続すると、
コイルＬ₂に発生するキックバック電圧しか取り出せな
い。このため、ファンが１回転する間に放電トランジス
タ３のトランジスタＱ₁がＯＮとなる回数は４回から２
回へと減少する。しかし、ダイオードＤ₁，Ｄ₂を削除す
ることができるので、構成が簡単になる。

【００２７】また、平滑回路６と比較回路７との間にコ
ンデンサＣ₄を結合することにより、電源電圧にノイズ
があってもコンデンサＣ₄によってノイズの影響を抑制
することが可能になる。

【００２８】本発明によれば、次のような顕著な効果を
奏する。 １）本発明のように、従来の制御回路に充放電回路，平
滑回路，比較回路等を設けることにより、モータの回転
数低下が設定された回転数以下になった場合にアラーム
のための検出信号を発するようにすることができる。こ
れにより、モータのトラブルを早期に発見することがで
きる。 ２）アラーム信号を発するモータの回転数は本発明の回
路構成中の抵抗やコンデンサを適宜選定することにより
所望の値に設定することができる。このため、モータの
使用目的に対応させてアラーム信号を発するモータ回転
数を選定することができる。 ３）充放電回路と比較回路の電源電圧を安定させる回路
を形成することにより、ノイズによる誤動作を防止する
ことができる。 ４）比較回路を構成するオペレーションアンプとその参
照電源側との接続のプラスおよびマイナス方向を変える
ことによりモータの回転数が低下した場合にトランジス
タからの出力がＯＮ又はＯＦＦのいずれかになるように
自由に選択することができる。これによりよりセンサ信
号のＯＮ，ＯＦＦの選択自由度の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータの回転数低下検出回路構造の実
施の形態の回路構成図。

【図２】図１の回路の動作時における信号波形のタイミ
ングチャート。

【図３】本発明のモータの回転数低下検出回路構造の実
施の形態の他の例の回路構成図。

【図４】本発明のモータの回転数低下検出回路構造の実
施の形態のさらに他の例の回路構成図。

【図５】従来の回転数低下検出回路構造を示す回路構成
図。

【図６】従来の他の回転数低下検出回路構造を示す回路
構成図。

【符号の説明】

１ 制御回路 ２ キックバック電圧取り出し回路 ３ 放電トランジスタ ４ 充放電回路 ５ ボルテージフォロワ回路 ６ 平滑回路 ７ 比較回路 ８ 出力トランジスタ Ｒ₈ 抵抗 ＺＤ₂ ツェナーダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータマグネットの回転位置を検出し、
   その検出信号により界磁コイルに励磁電流を供給してモ
   ータを回転駆動する制御回路を有するモータの回転数低
   下検出回路であって、前記界磁コイルの端子電圧のキッ
   クバック電圧を取り出す取り出し回路と、取り出された
   キックバック電圧に基づき所定の電流を放電する放電ト
   ランジスタと、該放電トランジスタにより放電を行なう
   と共にキックバック電圧の非供給時には充電を行なう充
   放電回路と、該充放電回路の出力信号を出力インピーダ
   ンスを下げて出力するボルテージフォロワ回路と、該ボ
   ルテージフォロワ回路の出力を平滑化する平滑回路と、
   該平滑回路からの平滑回路出力と予め設定された参照電
   圧とを比較する比較回路と、該比較回路の比較値に基づ
   きＨレベル又はＬレベルのセンサ信号を出力する出力ト
   ランジスタとを備え、該出力トランジスタのセンサ信号
   により前記モータの回転数の低下を検出することを特徴
   とするモータの回転数低下検出回路。
2. 【請求項２】 前記充放電回路の前段に、前記充放電回
   路と比較回路に供給される電源電圧を安定化する抵抗お
   よびツェナーダイオードを介在させることを特徴とする
   請求項１に記載のモータの回転数低下検出回路。