JPH11113284A - Ｄｃブラシレスモータの保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ本体にのみ負荷短絡があった場合に、
電流保護手段により過電流保護を行ない正常な電力供給
手段や制御回路が破壊されることを防止する。 【解決手段】 モータの運転開始に先だって、図２に示
す始動パルスの幅Ｔαよりも広いパルス幅Ｔβの点検パ
ルスを印加することにより、この点検パルス幅でのモー
タ本体に短絡等の負荷短絡が発生した場合の電流値は保
護電流限界値以上であるので、モータ本体に短絡等の負
荷短絡が発生した場合には電流保護手段が動作し、モー
タ本体に短絡等の負荷短絡状態があることを判別でき、
例え、負荷短絡状態でモータ運転の開始をした場合で
も、半導体素子を回路構成要素とする正常な電力供給手
段の破壊を防ぐことができる。また、点検パルスの印加
は、例えば３相モータでは、１相のみではなく３相の各
相にそれぞれ印加するようにしても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数極の永久磁石を
有する回転子の回転によって得られる位置検出信号に基
づいて、通電する固定子巻線を順次切り換えるようにし
たＤＣブラシレスモータの保護方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１は、一般に用いられているＤＣブラ
シレスモータの駆動回路の代表的な一例である。図にお
いて、１は交流電源を整流して得られる直流電源、２は
永久磁石回転子、３は固定子４に回転磁界を生じせしめ
るための電力を供給する電力供給手段、６は回転子位置
検出手段である。この電力供給手段を構成する素子は制
御回路５の信号を受けてスイッチング制御できる６個の
トランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ６からなる。

【０００３】制御回路５はこのような電力供給手段を構
成するトランジスタを所定の順序で、パルス幅変調制御
により通電制御するための信号を出力する制御回路であ
り、永久磁石回転子の回転位置を回転子位置検出手段６
で検出し、固定子巻線への通電のタイミングを設定して
固定子巻線への通電制御を行なう。

【０００４】３つのに電力供給手段に一定値以上の過電
流が流れた場合は、７の過電流検出回路により、これを
検出する。過電流が検出されると制御回路５は、Ｔｒ１
乃至Ｔｒ６の全てのトランジスタをオフし、その損傷を
防止している。ところが、過電流検出回路７の保護特性
は、図３に示すように、大略０．８Ｔ以下のパルス幅で
は過電流が流れても保護が働かない状態がある。

【０００５】そのためモータ本体にのみ短絡等の事故が
あった場合には、短絡状態であることが判らずに運転電
流を流し続けても電流保護手段が動作しないので、異常
のない電力供給手段を構成する半導体素子に上記の大略
０．８Ｔ以下のパルス幅の電流がが長時間流れて、半導
体素子の局部的な発熱により半導体素子が破壊され、電
力供給手段を損傷させる結果を生じさせていた。

【０００６】特に、ＤＣブラシレスモータのように回転
子位置信号を固定子巻線への誘起電圧で検出するタイプ
のものでは、強制的に始動を確保するために、上記保護
特性の保護電流限界値以下の始動パルスをかなりの時間
にわたって印加するため、電力供給手段の保護の面で重
要な問題であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
の問題点に対処するために、モータ本体にのみ短絡等の
事故があった場合に、電流保護手段により過電流保護を
行ない正常な電力供給手段が損傷されることを防止する
ＤＣブラシレスモータの保護方法を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
ＤＣブラシレスモータの保護方法は、複数極の永久磁石
を有する回転子と、通電時にこの回転子に回転磁界を与
えるように配置された複数の固定子巻線とを有し、回転
子位置検出信号に基づいて半導体素子から構成される電
力供給手段によりこの複数の固定子巻線のうちの幾つか
の固定子巻線にパルス幅変調制御で通電して回転磁界を
得ると共に、通電する固定子巻線を順次切り換えるよう
にし、かつ電流保護手段により過電流保護を行なうＤＣ
ブラシレスモータにおいて、モータ運転開始前にモータ
の始動パルス幅より広いパルス幅の点検パルスを印加す
ることにより達成される。

【０００９】こうして、モータ運転開始に先だって、始
動パルスの幅よりも広いパルス幅の点検パルスを印加す
ることにより、このパルス幅での電流値は保護電流限界
値以上とすることにより電流保護手段を動作させ、モー
タ本体に短絡等の負荷短絡状態があることを判別しモー
タ運転を中止するため、例え、負荷短絡状態でモータ運
転の開始をした場合でも、半導体素子を回路構成要素と
する正常な電力供給手段の破壊を防ぐことができる。

【００１０】本発明の請求項２に係るＤＣブラシレスモ
ータの保護方法は、複数極の永久磁石を有する回転子
と、通電時にこの回転子に回転磁界を与えるように配置
された複数の固定子巻線とを有し、回転子位置検出信号
に基づいて半導体素子から構成される電力供給手段によ
りこの複数の固定子巻線のうちの幾つかの固定子巻線に
パルス幅変調制御で通電して回転磁界を得ると共に、通
電する固定子巻線を順次切り換えるようにし、かつ電流
保護手段により過電流保護を行なうＤＣブラシレスモー
タにおいて、モータ運転開始前にモータの始動パルス幅
より広いパルス幅の点検パルスをＤＣブラシレスモータ
の各相毎に印加することにより達成される。

【００１１】こうして、例えば３相モータでは、１相の
みではなく３相の各相にそれぞれ印加することにより、
モータの負荷短絡状態を広範囲により正確に判別し、負
荷短絡状態でモータ運転の開始をした場合でも、半導体
素子を回路構成要素とする正常な電力供給手段や制御回
路の破壊を防ぐことができる。

【００１２】本発明の請求項３に係るＤＣブラシレスモ
ータの保護方法は、複数極の永久磁石を有する回転子
と、通電時にこの回転子に回転磁界を与えるように配置
された複数の固定子巻線とを有し、回転子位置検出信号
に基づいて半導体素子から構成される電力供給手段によ
りこの複数の固定子巻線のうちの幾つかの固定子巻線に
パルス幅変調制御で通電して回転磁界を得ると共に、通
電する固定子巻線を順次切り換えるようにし、かつ電流
保護手段により過電流保護を行なうＤＣブラシレスモー
タにおいて、モータ運転開始前にモータの始動パルス幅
より広いパルス幅の点検パルスを印加し、点検パルスの
印加はＤＣブラシレスモータへの最初の電源オン時、制
御用マイコンの起動時あるいはモータ異常停止後の復帰
時に行うことにより達成される。

【００１３】正常に運転しているＤＣブラシレスモータ
であれば、運転停止後に、モータ本体が短絡することは
通常あり得ない。このため、繰返し運転を行なうタイプ
のＤＣブラシレスモータであても、点検パルスの印加を
運転開始時毎に行なわなくても、最初の運転のための電
源投入時、マイコンの動作立上げ時、あるいは異常発生
による停止後の運転復帰時のみに限定して行なうため、
繰返し運転を行なう際、速やかな運転開始が可能とな
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
き説明する。本発明は、図１のＤＣブラシレスモータの
駆動回路において、制御回路５が電力供給手段３を構成
するトランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ６を所定の順序で、パ
ルス幅変調制御により固定子巻線への通電制御を行なう
ものであるが、電流保護手段のパルス幅と保護電流値の
保護特性は、図３に示すように、過電流保護動作する限
界（最小）パルス幅である大略０．８Ｔ以下のパルス幅
では過電流が流れても保護動作が作動しない。

【００１５】ＤＣブラシレスモータの駆動制御を高いキ
ャリヤ周波数でパルス幅変調制御により固定子巻線への
通電制御を行なう場合は、モータの始動パルス幅Ｔαは
非常に狭く、モータ本体に短絡等の事故がない場合に
は、過電流検出回路７に流れるパルス電流は、モータ巻
線のリアクタンス分の影響を受けつつ、図２（Ａ）のよ
うに立ち上がり、その最大電流値は、モータ巻線の抵抗
値により、Ａ１に制限される。しかし、モータの始動パ
ルス幅Ｔαであってもモータ本体に短絡等の負荷短絡が
あると、モータ巻線には抵抗分ものリアクタンスもない
ので、図２（Ｂ）のような短絡パルス電流Ａ２が流れ
る。

【００１６】ここで、図２の最大電流Ａ１と、図２の最
大電流Ａ２との関係は、Ａ１<<Ａ２となる。この負荷短
絡状態で、回転子位置信号を固定子巻線への誘起電圧で
検出するタイプのＤＣブラシレスモータの始動時、保護
電流限界値以下の始動パルスをかなりの時間にわたって
継続して印加すると、この始動パルス幅での電流値では
電流保護手段が動作せず半導体素子に局部的な発熱が生
じて半導体素子が破壊され、正常な電力供給手段までも
損傷、破壊させる。

【００１７】そこで本発明では、モータの運転開始に先
だって、始動パルスの幅Ｔαよりも広いパルス幅Ｔβの
点検パルスを印加する（Ｔα＜Ｔβ）。ここでモータ本
体に短絡等の事故がない場合には、図２（Ｃ）に示すよ
うに、過電流検出回路７には小さな電流Ａ３しか流れず
保護は働かない。（図３においてａβ以下の電流しか流
れないため保護は働かない。Ａ３＜ａβ）。一方、モー
タ本体に短絡等の負荷短絡があると、図２（Ｄ）に示す
ように、過電流検出回路７にはパルス幅Ｔβにおいて保
護電流値以上の電流が流れるため保護が働く（図３にお
いてａβ以上の電流が流れるため、保護が働く。Ａ４＞
ａβ）。これによりモータ本体に短絡等の負荷短絡状態
があることを判別できて、例え、負荷短絡状態でモータ
運転の開始をした場合でも、半導体素子を回路構成要素
とする正常な電力供給手段の破壊を防ぐことができる。

【００１８】点検パルスの印加は、例えば３相モータで
は、次のように１相のみではなく３相の各相にそれぞれ
印加するようしても良い。まず、Ｗ相からＶ相に、パル
ス幅Ｔβの点検パルスを１パルス印加する（Ｔｒ３とＴ
ｒ５を通電）。次に、Ｕ相からＶ相に、パルス幅Ｔβの
点検パルスを１パルス印加する（Ｔｒ１とＴｒ５を通
電）。最後にＵ相からＷ相に、パルス幅Ｔβの点検パル
スを１バルス印加する（Ｔｒ１とＴｒ６を通電）。この
時、モータ本体のいずれかの巻線に短絡事故があった場
合には、過電流検出回路に短絡電流が流れ、過電流保護
が動作するので、全てのモータ巻線の短絡を検出するこ
とが可能となる。このことにより、モータの負荷短絡状
態を広範囲により正確に判別することができる。また、
繰返し運転を行なうタイプのＤＣブラシレスモータで
は、点検パルスの印加を運転開始時毎に行なっても良い
が、最初の運転のための電源投入時だけ、マイコンの動
作立上げ時だけ、あるいは異常発生による停止後の運転
復帰時のみに限定しても良い。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明のＤＣブラシレス
モータの保護方法は、モータ運転開始に先だって、始動
パルスの幅よりも広いパルス幅の点検パルスを印加し、
この点検パルス幅をモータ本体に短絡等の負荷短絡が発
生した場合の電流値が保護電流限界値以上とすることに
より、モータ本体に短絡等の負荷短絡が発生した場合に
は電流保護手段を動作させ、モータ本体に短絡等の負荷
短絡状態があることを判別できて、例え、負荷短絡状態
でモータ運転の開始をした場合でも、半導体素子を回路
構成要素とする正常な電力供給手段の破壊を防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＤＣブラシレスモータの駆動回路の代表例。

【図２】始動パルス、点検パルスの関係図。

【図３】パルス幅と保護電流値の保護特性図。

【符号の説明】

１ 直流電源 ２ 永久磁石回転子 ３ 電力供給手段 ４ 固定子 ５ 制御回路 ６ 回転子位置検出手段 ７ 過電流検出回路

フロントページの続き (72)発明者 伊澤 雄一 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数極の永久磁石を有する回転子と、複
   数の固定子巻線とを有し、回転子位置検出信号に基づい
   て半導体素子から構成される電力供給手段によりこの複
   数の固定子巻線のうちの幾つかの固定子巻線に通電して
   回転磁界を得ると共に、通電する固定子巻線を順次切り
   換えるようにし、かつ電流保護手段により過電流保護を
   行なうＤＣブラシレスモータにおいて、モータ運転開始
   前にモータの始動パルス幅より広いパルス幅の点検パル
   スを印加することを特徴とするＤＣブラシレスモータの
   保護方法。
2. 【請求項２】 点検パルスの印加はＤＣブラシレスモー
   タの各相毎に行うことを特徴とする請求項１記載のＤＣ
   ブラシレスモータの保護方法。
3. 【請求項３】 点検パルスの印加はＤＣブラシレスモー
   タへの最初の電源オン時、制御用マイコンの起動時ある
   いはモータ異常停止後の復帰時に行うことを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載のＤＣブラシレスモータの保
   護方法。