WO2012053310A1

WO2012053310A1 - モータ駆動装置および投写型表示装置

Info

Publication number: WO2012053310A1
Application number: PCT/JP2011/071548
Authority: WO
Inventors: 和範小谷; 伊織林
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2013-04-22
Also published as: JP2012090493A

Abstract

【課題】モータが拘束状態となった際にモータを容易に保護できるモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータ駆動部８９０は、基準電圧Ｖｓが入力される入力ポート８９１ａを有し、電源部９０から供給された電源電圧から基準電圧Ｖｓに基づく駆動電圧を生成してモータ５０６へ供給するモータドライバー８９１と、モータ５０６に流れる電流の大きさが所定の上限電流レベルを超えると、駆動電圧が小さくなるように基準電圧Ｖｓを切り替える保護回路８９３とを備える。保護回路部８９３は、電源部９０からモータドライバー８９１に流れる電流の大きさを、モータ５０６に流れる電流の大きさとして取り出す。

Description

モータ駆動装置および投写型表示装置

　本発明は、モータを駆動するモータ駆動装置に関する。また、本発明は、モータ駆動装置を備える投写型表示装置に関する。

　従来、モータによって各種の被駆動部が駆動される。たとえば、発熱部品を冷却するためのファンやフィルタを掃除するための回転ブラシなどがモータによって駆動される。この場合、予期せぬ異物などが原因となって、モータが拘束される場合がある。モータが拘束され、その回転数が大きく低下すると、モータに流れる電流が大きく上昇するとともに、モータの出力トルクが大きく上昇する。こうなると、モータと被駆動部との連結部分が破損する虞がある。また、モータが、ギア等の伝達部材を介して被駆動部と連結されている場合には、連結部材が破損する虞がある。

　そこで、モータを駆動するモータ駆動回路に保護回路が備えられ得る。たとえば、保護回路は、回転時にモータから出力されるパルス信号を検出することにより、モータが拘束状態となったか否かを判断するよう構成される。そして、保護回路は、モータが拘束状態になったと判断すると、モータに流れる電流を低減させる（特許文献１参照）。

特開２００６－１２９６７１号公報

　しかしながら、上記の保護回路は、パルス信号を出力する機能を有しないモータを駆動するモータ駆動回路には用いることができない。

　本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、モータが拘束状態となった際にモータを容易に保護できるモータ駆動装置および投写型表示装置を提供することを目的とする。

　本発明の第１の態様は、モータを駆動するモータ駆動装置に関する。本態様に係るモータ駆動装置は、基準電圧が入力される入力部を有し、電源部から供給された電源電圧から前記基準電圧に基づく駆動電圧を生成して前記モータへ供給する駆動回路部と、前記モータに流れる電流の大きさが所定の上限電流レベルを超えると、前記駆動電圧が小さくなるように前記基準電圧を切り替える保護回路部とを備える。

　本発明の第１の態様に係るモータ駆動装置によれば、モータに加わる負荷が大きくなることにより、モータに流れる電流が上昇すると、モータへの駆動電圧が小さくされる。これにより、モータが拘束状態となった際のモータの出力トルクの上昇が抑えられる。

　第１の態様に係るモータ駆動装置において、前記保護回路部は、前記電源部から前記駆動回路部に流れる電流の大きさを、前記モータに流れる電流の大きさとして取り出すような構成とされ得る。

　このような構成とすれば、モータを正転および反転させる構成とした場合に、電源部から駆動回路部へ流れる電流の方向は、正転時と反転時とで同じである。よって、駆動回路部からモータに流れる電流の大きさを取り出す場合と違って、正転時と反転時に流れる電流の方向に対応して、それぞれの方向ごとに、電流を取り出すための回路構成を設ける必要がない。

　より具体的な構成として、たとえば、第１の態様に係るモータ駆動装置は、前記入力部に入力される第１基準電圧を生成する第１基準電圧生成部を備えるような構成とされ得る。さらに、前記保護回路は、前記第１基準電圧よりも低い第２基準電圧を生成する第２基準電圧生成部と、前記モータに流れる電流が前記上限電流レベルを超えると、前記基準電圧を切り替えるための切替信号を出力する信号出力部と、前記信号出力部から前記切替信号が出力されると、前記基準電圧を、前記第１基準電圧から前記第２基準電圧へ切り替える電圧切替部とを含むような構成とされ得る。

　また、前記信号出力部は、前記モータに流れる電流の大きさを電圧の大きさとして取り出し、取り出された電圧が前記上限電流レベルに対応する上限電圧レベルを超えると、前記基準電圧を切り替えるための切替信号を出力するような構成とされ得る。

　さらに、前記信号出力部は、前記電源部から前記駆動回路部へ電流を供給する電源ラインに配された抵抗を含み、当該抵抗の端子電圧を取り出すような構成とされ得る。

　第１の態様に係るモータ駆動装置において、前記上限電流レベルが、前記第２基準電圧に基づく前記駆動電圧が供給された状態で前記モータの回転が外力により拘束されて停止状態となったときに前記モータに流れる電流レベルよりも低くなるよう、前記上限電圧レベルが設定され得る。

　このような構成とすれば、基準電圧が頻繁に切り替わることによって駆動電圧が頻繁に上下に変動するような状態が起こるのを防止することができる。

　本発明の第２の態様は、投写型表示装置に関する。本態様に係る投写型表示装置は、被駆動部に連結されたモータと、前記モータを駆動する、第１の態様に係るモータ駆動装置とを備える。

　本発明の第２の態様に係る投写型表示装置によれば、第１の態様に係るモータ駆動装置を備えることにより、モータが拘束状態となった際のモータの出力トルクの上昇が抑えられる。

　たとえば、投写型表示装置には、光学部品を冷却するため、内部に外気が導入するための吸気口が設けられ、吸気口にはフィルタが配される。さらに、投写型表示装置には、フィルタに付着した不要物を除去するため、回転ブラシを有する除去装置が配される。この場合、回転ブラシが被駆動部としてモータに連結され得る。

　以上のとおり、本発明によれば、モータが拘束状態となった際にモータを容易に保護できるモータ駆動装置および投写型表示装置を提供することができる。

　本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す外観斜視図である。実施の形態に係る光学エンジンの構成を示す図である。実施の形態に係る内カバーおよび清掃機構の構成を示す図である。実施の形態に係る内カバーおよび清掃機構の構成を示す図である。実施の形態に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。実施の形態に係るモータ駆動部の構成を示す回路ブロック図である。実施の形態に係るモータにおける回転数Ｎと出力トルクＴとの関係、および出力トルクＴと駆動電流Ｉとの関係を示す図である。実施の形態に係るモータの駆動電流が変動したときの保護回路の各部における電圧の状態を示すタイミングチャートである。上限電流Ｉｌｉｍを、駆動電流Ｉｍａｘと駆動電流Ｉｚとの間の範囲Ｗ０に設定した場合の課題について説明するための図である。変更例に係るモータ駆動部の構成を示す回路ブロック図である。その他の変更例に係るモータ駆動部の構成を示す回路ブロック図である。

　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

　図１は、プロジェクタの構成を示す外観斜視図である。図１（ａ）は、プロジェクタを斜め上方から見た斜視図であり、図１（ｂ）は、プロジェクタを上下逆さまにして斜め上方から見た斜視図である。

　図１を参照して、プロジェクタは、横長の略直方体形状を有するキャビネット１０を備えている。キャビネット１０には、前面中央に投写窓１０１が形成されている。また、キャビネット１０の底面には、四隅に脚部１０２が設けられているとともに、左側面寄りの位置に、多数の孔からなる吸気口１０３が形成されている。さらに、キャビネット１０の右側面には、多数の孔からなる排気口１０４が形成されている。

　キャビネット１０の内部には、光学エンジン２０および投写レンズ３０が配されている。光学エンジン２０は、ランプからの光を映像信号に基づいて変調することにより映像光を生成する。光学エンジン２０には、投写レンズ３０が装着されており、投写レンズ３０の前端部が、投写窓１０１から前方に露出している。投写レンズ３０は、光学エンジン２０で生成された映像光を、プロジェクタの前方に配されたスクリーンに拡大投写する。

　図２は、光学エンジン２０の構成を示す図である。

　図２に示すように、光学エンジン２０は、ランプ２０１と、導光光学系２０２と、３つの透過型の液晶パネル２０３、２０４、２０５と、ダイクロイックプリズム２０６とを備えている。なお、液晶パネル２０３、２０４、２０５の入射側と出射側には図示しない偏光板が配されている。

　ランプ２０１は、たとえば、メタルハライドランプやキセノンランプである。ランプ２０１から出射された白色光は、導光光学系２０２によって赤色波長帯の光（以下、「Ｒ光」という）と、緑色波長帯の光（以下、「Ｇ光」という）と、青色波長帯の光（以下、「Ｂ光」という）に分離され、液晶パネル２０３、２０４、２０５に照射される。これら液晶パネル２０３、２０４、２０５によって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、ダイクロイックプリズム２０６によって色合成され、映像光として出射される。

　なお、光学エンジン２０を構成する光変調素子としては、上記透過型の液晶パネル２０３、２０４、２０５の他、反射型の液晶パネルや、ＭＥＭＳデバイスを用いることもできる。また、光学エンジン２０は、上記のように３つの光変調素子を備えた３板式の光学系ではなく、たとえば、１つの光変調素子とカラーホイールを用いた単板式の光学系により構成することもできる。

　図１に戻り、キャビネット１０内には、内側から吸気口１０３を覆う内カバー４０が装着されている。内カバー４０の内部には、清掃機構５０（図３、図４に図示）が配置されている。

　図３および図４は、内カバー４０および清掃機構５０の構成を示す図である。図３は、内カバー４０がキャビネット１０の底面に装着される前の内カバー４０および清掃機構５０の斜視図である。図４（ａ）は、内カバー４０がキャビネット１０に装着された状態での、前方から見た左右方向に沿う縦断面図である。また、図４（ｂ）は、内カバー４０がキャビネット１０に装着された状態での、右方から見た前後方向に沿う縦断面図である。

　図３および図４を参照して、内カバー４０の上面には、取込口４０１が形成されている。また、内カバー４０の上面裏側には、取込口４０１を覆うように、フィルタ４０２が取り外し可能に装着されている。フィルタ４０２は、たとえば、樹脂製の糸をメッシュ状に編むことにより構成されている。この他、フィルタ４０２は、ウレタンや不織布によって構成されても良い。内カバー４０は、その四隅に設けられた取付部４０３が、キャビネット１０の底面に設けられたボス部（図示せず）にネジ止されることにより、キャビネット１０の底面に固定される。

　後述する各冷却ファンが回転すると、図４（ａ）に示すように、吸気口１０３から外気が取り込まれる。取り込まれた空気は、フィルタ４０２を通って取込口４０１からキャビネット１０内に流入する。このとき、空気中に含まれた埃や塵は、フィルタ４０２を通過できず、フィルタ４０２の吸気面４０２ａに付着する。

　フィルタ４０２の吸気面４０２ａに付着した埃を除去するため、内カバー４０の内部には、清掃機構５０が設けられている。

　清掃機構５０は、円筒状の回転ブラシ５０１を備えている。回転ブラシ５０１は、ダストボックス５０２内において、シャフト５０３によって回転自在に支持されている。ダストボックス５０２には、上面に開口５０２ａが形成されており、この開口５０２ａから回転ブラシ５０１の一部が上方に露出している。また、ダストボックス５０２の上面には、開口５０２ａの前後両側にガイド片５０２ｂが突出形成されている。

　ダストボックス５０２から突き出たシャフト５０３の前端部および後端部には、それぞれ、ギア５０４、５０５が取り付けられている。シャフト５０３の後端は、モータ５０６に連結されている。モータ５０６は、ダストボックス５０２の上面から後方に延び出した取付板５０２ｃに、図示しない取付金具によって固定される。モータ５０６には、直流モータが用いられている。

　吸気口１０３の前方および後方には、左右方向に沿ってラック５０７、５０８が配置されており、ギア５０４、５０５が、それぞれ、ラック５０７、５０８に係合している。また、図４（ｂ）に示すように、内カバー４０には、フィルタ４０２を挟んで、２つのガイド溝４０４が左右方向に沿って形成されており、内カバー４０がキャビネット１０に装着されると、ガイド片５０２ｂがガイド溝４０４に挿入される。

　こうして、回転ブラシ５０１がラック５０７、５０８の右端にある状態において、モータ５０６が正転するように駆動され、シャフト５０３が図４（ａ）の反時計方向に回転すると、回転ブラシ５０１が、反時計方向に回転しながら、ダストボックス５０２とともに左方向に移動する。また、回転ブラシ５０１がラック５０７、５０８の左端に到達すると、モータ５０６が反転するように駆動され、シャフト５０３が図４（ａ）の時計方向に回転する。これにより、回転ブラシ５０１が、時計方向に回転しながら、ダストボックス５０２とともに右方向に移動する。回転ブラシ５０１のブラシ先端（周面）は、フィルタ４０２の吸気面４０２ａに接触するよう構成されており、回転ブラシ５０１が左右方向に往復運動すると、ブラシ先端でフィルタ４０２に付着した埃が掻き落される。掻き落された埃は、図４（ａ）の一点鎖線の矢印に示す如く、ダストボックス５０２内に収容され、その底部に溜められる。

　なお、モータ５０６へ通電するための電力線（図示せず）は、モータ５０６ともに左右に移動できるような構成にて、モータ５０６に接続されている。

　図５は、プロジェクタの構成を示すブロック図である。

　プロジェクタは、上述した構成に加えて、パネル冷却ファン６１、ランプ冷却ファン６２および電源冷却ファン６３の３つの冷却ファンと、排気ファン６４と、目詰まりセンサ７０と、制御回路部８０と、電源部９０とを備えている。

　パネル冷却ファン６１は、内カバー４０１の取込口４０１に連結されたファンケーシング（図示せず）内に配置されおり、取込口４０１から取り込んだ空気を、液晶パネル２０３、２０４、２０５の近傍に配された吹出口（図示せず）から噴出させ、液晶パネル２０３、２０４、２０５を冷却する。

　ランプ冷却ファン６２は、液晶パネル２０３、２０４、２０５を冷却した後の空気を取り込み、ランプ２０１へ供給してランプ２０１を冷却する。電源冷却ファン６３は、液晶パネル２０３、２０４、２０５を冷却した後の空気を取り込み、電源部９０へ供給して電源部９０を冷却する。

　なお、ランプ冷却ファン６２および電源冷却ファン６３の近傍に、それぞれ、各ファン６２、６３専用の吸気口が形成されても良く、この場合、液晶パネル２０３、２０４、２０５側からの空気とともに専用の吸気口からの外気が各ファン６２、６３に取り込まれ、ランプ２０１や電源部９０に供給される。

　排気ファン６４は、排気口１０４の近傍に配されており、液晶パネル２０３、２０４、２０５、ランプ２０１、電源部９０等を冷却して温まった空気を取り込んで、排気口１０４から機外へ排出する。

　目詰まりセンサ７０は、フィルタ４０２の目詰まり具合に応じた目詰まり信号を制御回路部８０の制御部８１０に出力する。目詰まりセンサ７０は、たとえば、風量センサによって構成される。風量センサは、たとえば、取込口４０１の下流側に配される。この場合、フィルタ４０２の目詰まりが進行すると、取込口４０１を通過する風量が低下する。風量センサからは、目詰まり検出信号として、風量に応じた検出電圧が出力される。

　制御回路部８０は、制御部８１０、記憶部８２０、キー入力部８３０、映像信号入力部８４０、映像信号処理部８５０、パネル駆動部８６０、ファン駆動部８７０、ランプ駆動部８８０およびモータ駆動部８９０を備えている。

　キー入力部８３０は、操作部（図示せず）のボタン操作に応じた入力信号を制御部８１０に出力する。

　映像信号入力部８４０は、ＲＢＧ信号、コンポジット信号等の各種映像信号に対応する各種入力端子を有し、外部から入力された映像信号を映像信号処理部８５０へ出力する。映像信号処理部８５０は、映像信号入力部８４０から入力された映像信号を液晶パネル２０３、２０４、２０５で表示できるＲＧＢの映像信号に変換してパネル駆動部８６０に出力する。パネル駆動部８６０は、入力された映像信号および制御部８１０からの制御信号に従って液晶パネル２０３、２０４、２０５を駆動する。

　ファン駆動部８７０は、制御部８１０からの制御信号に従って、パネル冷却ファン６１、ランプ冷却ファン６２、電源冷却ファン６３および排気ファン６４を駆動する。ランプ駆動部８８０は、制御部８１０からの制御信号に従ってランプ２０１を駆動する。

　モータ駆動部８９０は、制御部８１０からの制御信号に従って、モータ５０６を駆動する。

　記憶部８２０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等で構成されている。記憶部８２０には、制御部８１０に制御機能を付与するための制御プログラムが記憶されている。制御部８１０は、ＣＰＵを備え、かかる制御プログラムに従って各部を制御する。

　電源部９０は、制御回路部８０の各部に電力を供給する。

　プロジェクタの運転が開始されると、各冷却ファン６１、６２、６３が駆動され、キャビネット１０内への吸気が開始される。運転中はフィルタ４０２の目詰まり具合が検出され、フィルタ４０２が目詰まりを起こすと、モータ駆動部８９０によりモータ５０６が駆動される。これにより、回転ブラシ５０１が動作し、フィルタ４０２が自動的に掃除される。

　図６は、モータ駆動部８９０の構成を示す回路ブロック図である。

　モータ駆動部８９０は、モータドライバー８９１と、第１基準電圧生成回路８９２と、保護回路８９３とを備えている。

　モータドライバー８９１は、集積回路（ＩＣ：Integrate Circuit）で構成されている。モータドライバー８９１には、電源ラインＬ１を介して電源部９０から電源電圧が供給される。また、信号ラインＬ２を介して制御部８１０からモータ５０６を正転、反転および停止させるための制御信号が入力される。

　モータドライバー８９１は、基準電圧Ｖｓが入力される入力ポート８９１ａを有する。制御部８１０から正転または反転を指示する制御信号が入力されると、モータドライバー８９１は、基準電圧Ｖｓに基づく駆動電圧、たとえば、基準電圧Ｖｓと等倍、あるいは基準電圧Ｖｓに対して所定の倍数となる駆動電圧を生成し、生成した駆動電圧を出力ラインＬ３、Ｌ４を介してモータ５０６に供給する。なお、本実施の形態では、基準電圧Ｖｓと等倍の駆動電圧が生成されるよう、モータドライバー８９１が構成されている。

　第１基準電圧生成回路８９２は、抵抗Ｒ１とツェナーダイオードＺＤ１とを含む。ツェナーダイオードＺＤ１には、ツェナー電圧が第１基準電圧Ｖ１（たとえば、１２Ｖ）となるツェナーダイオードが用いられる。第１基準電圧生成回路８９２は、ツェナーダイオードＺＤ１の働きにより、電源電圧から第１基準電圧Ｖ１を生成する。

　モータ５０６が定常の動作状態ときには、第１基準電圧生成回路８９２により生成された第１基準電圧Ｖ１がモータドライバー８９１の入力ポート８９１ａに入力される。これにより、モータドライバー８９１からは第１基準電圧Ｖ１と同じ大きさの駆動電圧が出力される。

　図６の矢印に示すように、モータドライバー８９１からは、モータ５０６が正転する際には出力ラインＬ３→モータ５０６→出力ラインＬ４の順に電流が流れ、モータ５０６が反転する際には出力ラインＬ４→モータ５０６→出力ラインＬ３の順に電流が流れるように、モータ５０６へ駆動電圧が供給される。後述するように、モータ５０６へ流れる電流は、モータ５０６に加わる負荷の変動により、モータ５０６の回転数が変動すると、それに伴って変動する。モータ５０６へ流れる電流が変動すると、それに応じて、電源ラインＬ１によりモータドライバー８９１に入力される電流も変動する。

　なお、モータドライバー８９１に入力される電流には、モータドライバー８９１自身を動作させるための電流（以下、「ドライバー作動電流」という）が含まれる。ドライバー作動電流は、モータドライバー８９１の種類によって異なる。モータドライバー８９１へ流れる電流は、ドライバー作動電流に対応する分だけ、モータ５０６へ流れる電流よりも多くなる。

　保護回路８９３は、抵抗Ｒ２と、差動増幅回路８９４と、コンパレータ８９５と、ツェナーダイオードＺＤ２と、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ１と、ツェナーダイオードＺＤ３とを含む。

　抵抗Ｒ２は、電源ラインＬ１に配されている。抵抗Ｒ２の端子間からは、モータドライバー８９１へ流れる電流の大きさに応じた電圧（端子電圧）Ｖａが取り出される。モータドライバー８９１に供給される電源電圧の低下を抑えるため、抵抗Ｒ２は抵抗値の小さなものが用いられる。このため、抵抗Ｒ２の端子間から取り出される端子電圧Ｖａは小さなものとなる。よって、取り出された端子電圧Ｖａは、差動増幅回路８９４に入力される。

　差動増幅回路８９４は、入力された端子電圧Ｖａを増幅し、増幅した端子電圧Ｖｂをコンパレータ８９５へ出力する。

　コンパレータ８９５は、入力された端子電圧Ｖｂを、ツェナーダイオードＺＤ２により生成される上限電圧Ｖｃと比較する。ツェナーダイオードＺＤ２には、抵抗Ｒ３を介して電流が流れる。ツェナーダイオードＺＤ２には、ツェナー電圧が上限電圧Ｖｃとなるツェナーダイオードが用いられる。上限電圧Ｖｃは、モータ５０６に流れる電流が予め定めた上限電流Ｉｌｉｍ（図７参照）となったときに現われる端子電圧Ｖｂの電圧値に設定されている。

　コンパレータ８９５は、端子電圧Ｖｂが上限電圧Ｖｃ以下であれば、その出力電圧Ｖｄがローレベルとなり、端子電圧Ｖｂが上限電圧Ｖｃを超えれば、その出力電圧Ｖｄがハイレベルとなる。コンパレータ８９５から出力されるハイレベルの出力電圧Ｖｄは、基準電圧Ｖｓを切り替えるための切替信号となる。

　トランジスタＴｒ１は、ベースがコンパレータ８９５に接続され、エミッタが接地されている。そして、トランジスタＴｒ１と第１基準電圧生成回路８９２の抵抗Ｒ１との間にツェナーダイオードＺＤ３が配されている。ツェナーダイオードＺＤ３には、ツェナー電圧が第１基準電圧Ｖ１よりも低い第２基準電圧Ｖ２（たとえば、４Ｖ）となるツェナーダイオードが用いられる。ツェナーダイオードＺＤ３は、抵抗Ｒ１とともに第２基準電圧生成部を構成し、ツェナーダイオードＺＤ３の働きにより、電源電圧から第２基準電圧Ｖ２が生成される。

　図７は、モータ５０６における、回転数Ｎと出力トルクＴとの関係（Ｎ－Ｔカーブ）、および出力トルクＴと駆動電流Ｉとの関係（Ｔ－Ｉカーブ）を示す図である。図中、Ｎ－ＴカーブＡおよびＮ－ＴカーブＢは、それぞれ、モータドライバー８９１に入力される基準電圧Ｖｓが第１基準電圧Ｖ１および第２基準電圧Ｖ２の場合のＮ－Ｔカーブである。

　モータ５０６は、外部から加わる負荷が大きくなるほど回転数Ｎが低下し、それに伴って出力トルクＴが上昇する。即ち、負荷が全く加わらず、回転数Ｎが最大（Ｎｍａｘ）であれば出力トルクＴが最小（Ｔｍｉｎ）となる。一方、負荷が大きくてモータ５０６が拘束状態（ロック状態）となり、回転数Ｎがゼロになると、出力トルクＴが最大（Ｔｍａｘ）となる。また、モータ５０６は、出力トルクＴが大きくなるほど、モータ５０６に流れる駆動電流Ｉが大きくなる。

　本実施の形態では、通常の埃等を除去する場合、回転ブラシ５０１によるフィルタ４０２の清掃によってモータ５０６に加わる負荷はそれほど大きくない。よって、定常動作時には、モータ５０６の出力トルクＴは、比較的低い範囲内（図７のＴｘとＴｙの間）を推移し、回転数も比較的高い範囲内（図７のＮｘとＮｙの間）を推移する。

　しかしながら、フィルタ４０２に除去しにくい異物が付着するなどして、回転ブラシ５０１に大きな負荷が加わると、モータ５０６の回転数Ｎが大きく低下し、それに伴い出力トルクＴが大きく上昇し得る。こうなると、モータ５０６の出力トルクＴが、シャフト５０３とギア５０４、５０５との間やギア５０４、５０５とラック５０７、５０８との間に破損を起こし得るような危険トルクＴｚを超えてしまう虞がある。本実施の形態では、保護回路８９３により、モータ５０６の出力トルクＴが過大となるのを抑えることができる。

　本実施の形態では、危険トルクＴｚに対応する駆動電流Ｉｚよりも小さく、定常動作時の臨界の出力トルクＴｙに対応する駆動電流Ｉｙより大きな電流範囲、特に、Ｎ－ＴカーブＢにおける最大トルクＴｍａｘに対応する駆動電流Ｉｍａｘよりも小さく、駆動電流Ｉｙよりも大きな電流範囲Ｗにおいて、上限電流Ｉｌｉｍが設定される。そして、上述のように、上限電流Ｉｌｉｍに基づいて、コンパレータ８９５の上限電圧Ｖｃが設定される。

　以下、保護回路８９３の動作にについて説明する。

　図８は、モータ５０６の駆動電流Ｉが変動したときの保護回路８９３の各部における電圧の状態を示すタイミングチャートである。

　図８を参照して、モータ５０６が定常動作している場合には、モータ５０６の駆動電流Ｉが上限電流Ｉｌｉｍよりも小さくなり、これに応じてモータドライバー８９１に流れる電流も小さくなるため、抵抗Ｒ１の端子電圧Ｖａが小さくなる。このため、増幅後の端子電圧Ｖｂは上限電圧Ｖｃ以下となり、コンパレータ８９５の出力電圧Ｖｄはローレベルとなる。これにより、トランジスタＴｒ１はオンせず、ツェナーダイオードＺＤ３に電流が流れない。よって、モータドライバー８９１に入力される基準電圧Ｖｓは、ツェナーダイオードＺＤ１による第１基準電圧Ｖ１に維持される。モータ５０６には、第１基準電圧Ｖ１に基づく駆動電圧、ここでは、第１基準電圧Ｖ１と同じ大きさの駆動電圧が供給される。

　上述したように、回転ブラシ５０１に過大な負荷が加わることにより、モータ５０６に加わる負荷が大きくなると、モータ５０６の駆動電流Ｉが増加する。駆動電流Ｉが上限電流Ｉｌｉｍを超えると、増幅後の端子電圧Ｖｂが上限電圧Ｖｃを超え、コンパレータ８９５の出力電圧Ｖｄがハイレベルとなる。これにより、トランジスタＴｒ１がオンして、ツェナーダイオードＺＤ３に電流が流れる。このとき、ツェナーダイオードＺＤ３に流れる電流が支配的になるため、モータドライバー８９１に入力される基準電圧Ｖｓは、ツェナーダイオードＺＤ３による第２基準電圧Ｖ２に切り替えられる。モータ５０６には、第２基準電圧Ｖ２に基づく駆動電圧、ここでは、第２基準電圧Ｖ２と同じ大きさの駆動電圧が供給される。

　こうして、駆動電圧が引き下げられると、図７に示すように、モータ５０６の出力トルクＴと駆動電流Ｉは、上限トルクＴｌｉｍと上限電流Ｉｌｉｍに維持されたまま、回転数Ｎが、Ｎ－ＴカーブＡに従う回転数ＮａからＮ－ＴカーブＢに従う回転数Ｎｂに低下する。その後、上限トルクＴｌｉｍよりも大きな出力トルクＴが必要であれば回転数Ｎがさらに低下し、必要な出力トルクＴと釣り合えば、その出力トルクＴに対応する回転数Ｎでモータ５０６が回転を継続する。これにより、ゆっくりであるが回転ブラシ５０１が回転し続ける。

　やがて、フィルタ４０２から異物が除去されることなどにより、モータ５０６へ加わる負荷が小さくなると、駆動電流Ｉが上限電流Ｉｌｉｍより小さくなる。すると、増幅後の端子電圧Ｖｂが上限電圧Ｖｃ以下となり、コンパレータ８９５の出力電圧Ｖｄがローレベルとなる。これにより、トランジスタＴｒ１がオフして、ツェナーダイオードＺＤ３に電流が流れなくなり、モータドライバー８９１に入力される基準電圧Ｖｓが第１基準電圧Ｖ１に切り替わる。こうなると、モータ５０６の駆動電圧が引き上げられ、図７に示すように、モータ５０６の回転数ＮがＮ－Ｔカーブに従う回転数Ｎａに上昇する。

　モータ５０６へ加わる負荷がかなり大きな場合には、モータ５０６の回転数Ｎが、Ｎ－ＴカーブＢに従う回転数Ｎｂに低下した後、さらに、回転数Ｎが低下してゼロとなる。こうして、モータ５０６が拘束状態になると、モータ５０６の出力トルクＴが最大トルクＴｍａｘとなる。しかしながら、図７に示すように、このときの最大トルクＴｍａｘは、危険トルクＴｚよりも小さくなる。

　このように、本実施の形態では、図７の「保護回路あり」の実線矢印に示すように、モータ５０６加わる負荷が大きくなり、それに伴って、モータ５０６に流れる電流が大きくなると、モータ５０６への駆動電圧が引き下げられる。これにより、その後、モータ５０６が拘束状態となっても、モータ５０６の出力トルクＴが過大となるのを防止できる。よって、シャフト５０３とギア５０４、５０５との間やギア５０４、５０５とラック５０７、５０８との間の破損など、モータ５０６に出力トルクＴが過大となることにより不具合が生じるのを防止できる。

　なお、図７の「保護回路なし」の破線矢印に示すように、本実施の形態と違って、保護回路８９３がない場合には、モータ５０６に加わる負荷が大きくなり、モータ５０６が拘束状態になると、モータ５０６の出力トルクＴが危険トルクＴｚを超えてしまう。よって、シャフト５０３とギア５０４、５０５との間やギア５０４、５０５とラック５０７、５０８との間の破損など、モータ５０６に出力トルクＴが過大となることによる不具合が生じる虞がある。

　また、本実施の形態では、モータ５０６が、回転に応じたパルス信号を出力する機能を有しない単純な直流モータであっても保護することができる。

　なお、図９に示すように、上限電流Ｉｌｉｍを、駆動電流Ｉｍａｘと駆動電流Ｉｚとの間の範囲Ｗ０に設定することもできる。しかしこの場合、「保護回路あり」の実線矢印に示すように、モータ５０６の駆動電流Ｉが上限電流Ｉｌｉｍを超え、基準電圧Ｖｓが第１基準電圧Ｖ１から第２基準電圧Ｖ２に切り替わると、駆動電圧が引き下げられて、直ちにモータ５０６が拘束状態となる。これにより、駆動電流Ｉが最大トルクＴｍａｘに対応する駆動電流Ｉｍａｘとなる。駆動電流Ｉｍａｘは、上限電流Ｉｌｉｍよりも小さいため、基準電圧Ｖｓは、直ちに第２基準電圧Ｖ２から第１基準電圧Ｖ１に切り替わり、駆動電圧が引き上げられる。こうなると、直ちに、再び駆動電流Ｉが上限電流Ｉｌｉｍを超えるので、第１基準電圧Ｖ１から第２基準電圧Ｖ２に切り替わる。このように、上限電流Ｉｌｉｍを、駆動電流Ｉｍａｘと駆動電流Ｉｚとの間の範囲Ｗ０に設定すると、モータ５０６への駆動電圧が頻繁に上下動を繰り返す状態になり得る。

　本実施の形態では、駆動電流Ｉｍａｘよりも小さく、駆動電流Ｉｙよりも大きな電流範囲Ｗにおいて、上限電流Ｉｌｉｍが設定されている。よって、上記のように基準電圧Ｖｓが頻繁に切り替わることがなく、駆動電圧が頻繁に上下に変動するような状態が起こるのを防止することができる。

　さらに、本実施の形態では、モータ５０６の回転数Ｎが低くなり、あるいはモータ５０６が拘束状態となっても、モータ５０６の駆動を停止せずに継続するようにしている。よって、モータ５０６に加わる負荷が大きくなった要因を、極力取り去ることが可能となる。たとえば、回転ブラシ５０１が継続して動作されることによってフィルタ４０２に付着した異物が除去されれば、再びモータ５０６が定常動作に戻り、その後、モータ５０６の定常動作を継続させることができる。

　＜変更例＞
　図１０は、変更例に係るモータ駆動部８９０の構成を示す回路ブロック図である。本変更例では、保護回路８９３の構成が上記実施の形態と異なる。モータドライバー８９１および第１基準電圧生成回路８９２の構成については、上記実施の形態と同様である。

　上記実施の形態では、モータドライバー８９１に流れる電流が、モータ５０６に流れる電流として取り出される。これに対し、本変更例では、モータ５０６に流れる電流が直接取り出される。

　保護回路８９３は、第１切替信号生成部８９６ａと、第２切替信号生成部８９６ｂと、信号合成部８９７と、信号整形部８９８と、基準電圧切替部８９９とを含む。

　第１切替信号生成部８９６ａは、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３と、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ１１と、ダイオードＤ１１と、コンデンサＣ１１とを含む。

　抵抗Ｒ１１は出力ラインＬ３に配され、モータ５０６の正転時にモータドライバー８９１からモータ５０６へ流れる電流に応じた電圧（端子電圧）を取り出す。抵抗Ｒ１１の端子電圧はトランジスタＴｒ１１のベース－エミッタ間に入力される。トランジスタＴｒ１１のコレクタは抵抗Ｒ１２、Ｒ１３を介して接地される。正転時にモータ５０６に流れる電流が上限電流Ｉｌｉｍを超え、これにより、抵抗Ｒ１１の端子電圧が、上限電流Ｉｌｉｍに対応する上限電圧を超えると、トランジスタＴｒ１１がオンする。これにより、モータ５０６へ供給される駆動電圧が抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３とで分圧された電圧が、切替信号として抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３との間から出力される。

　抵抗Ｒ１１の端子間には、ダイオードＤ１１とコンデンサＣ１１が配されている。ダイオードＤ１１は、モータ５０６の反転時に抵抗Ｒ１に流れようとする電流を迂回させる。これにより、抵抗Ｒ１１による電圧降下を抑制でき、電圧降下によってモータ５０６に流れる電流が低下するのを抑制できる。また、反転時に生じる抵抗Ｒ１１の端子電圧が抑えられるので、トランジスタＴｒ１１を保護することができる。

　コンデンサＣ１１は、モータ５０６から発生するスパイクノイズなど、第１切替信号生成部８９６ａに加わるノイズを除去する。

　第２切替信号生成部８９６ｂは、抵抗Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６と、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ１２と、ダイオードＤ１２と、コンデンサＣ１２とを含む。第２切替信号生成部８９６ｂの構成は、第１切替信号生成部８９６ａと同様である。抵抗Ｒ１４は、出力ラインＬ４に配され、モータ５０６の反転時にモータドライバー８９１からモータ５０６へ流れる電流に応じた電圧（端子電圧）を取り出す。反転時にモータ５０６に流れる電流が上限電流Ｉｌｉｍを超え、これにより、抵抗Ｒ１４の端子電圧が、上限電流Ｉｌｉｍに対応する上限電圧を超えると、切替信号が抵抗Ｒ１５と抵抗Ｒ１６との間から出力される。

　信号合成部８９７は、２つのダイオードＤ１３、Ｄ１４含む。ダイオードＤ１３のアノードには、第１切替信号生成部８９６ａから切替信号が入力され、ダイオードＤ１４のアノードには、第２切替信号生成部８９６ｂから切替信号が入力される。信号合成部８９７は、第１切替信号生成部８９６ａ、第２切替信号生成部８９６ｂの一方から切替信号が入力されると、入力された切替信号を信号整形部８９８へ出力する。

　信号整形部８９８は、シュミット・トリガー・インバータＩＣ１１、ＩＣ１２と、抵抗Ｒ１７と、コンデンサＣ１３を含む。信号整形部８９８は、入力された切替信号に含まれるノイズを除去するとともに切替信号を増幅し、基準電圧切替部８９９に出力する。

　基準電圧切替部８９９は、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ１３と、抵抗Ｒ１８、Ｒ１９と、コンデンサＣ１４を含む。基準電圧切替部８９９に切替信号が入力されると、トランジスタＴｒ１３がオンする。

　ツェナーダイオードＺＤ１１は、抵抗Ｒ１とトランジスタＴｒ１３のコレクタとの間に配されている。ツェナーダイオードＺＤ１１には、ツェナーダイオードＺＤ３と同様、ツェナー電圧が第２基準電圧Ｖ２となるツェナーダイオードが用いられている。切替信号によってトランジスタＴｒ１３がオンすると、ツェナーダイオードＺＤ１１に電流が流れ、モータドライバー８９１に入力される基準電圧Ｖｓが、第１基準電圧Ｖ１から第２基準電圧Ｖ２に切り替えられる。

　本変更例のように、保護回路８９３は、モータ５０６に流れる電流を直接取り出すような構成とすることもできる。

　ただし、本変更例の保護回路８９３の場合、モータ５０６の正転時に流れる電流と反転時に流れる電流のそれぞれを、電圧に変換して取り出す回路構成が必要となる。たとえば、本変更例の場合は、第１切替信号生成部８９６ａと第２切替信号生成部８９６ｂの２つが必要となる。

　これに対し、上記実施の形態のように、保護回路８９３を、モータドライバー８９１に流れる電流を取り出すような構成とすれば、モータ５０６の正転時に流れる電流と反転時に流れる電流のそれぞれを取り出す必要がなく、それぞれ対応する回路構成を設ける必要がない。

　＜その他＞
　以上、本実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記実施の形態に以外に、種々の変更が可能である。

　たとえば、上記実施の形態では、保護回路８９３に差動増幅回路８９４およびコンパレータ８９５が用いられている。しかしながら、図１１に示すように、差動増幅回路８９４に替えて、オペアンプを用いた定電流回路を応用してなる、既知の電流－電圧変換回路８９４ａを用いても良い。

　差動増幅回路８９４では、差動増幅回路８９４を構成する抵抗の精度によっては、オフセット電圧の大きさのばらつきが大きくなる。よって、差動増幅回路８９４を用いた場合、オフセット電圧のばらつきが無視できないときには、半固定抵抗等を用いて抵抗の調整作業を行う必要が生じ得る。一方、電流－電圧変換回路８９４では、上述の差動増幅回路８９４に比べて抵抗の精度に起因するオフセット電圧のばらつきを抑制できる。このため、電流－電圧変換回路８９４ａを用いれば、オフセット電圧のばらつきを小さく抑制し、ばらつきを許容することによって抵抗の調整作業を行わなくて済むようにできる。

　また、図１１に示すように、コンパレータ８９５に替えて、ヒステリシスコンパレータ８９５ａを用いるようにしても良い。

　上述のように、モータドライバー８９１に流れる電流は、モータドライバー８９１自身の動作に用いられるドライバー作動電流を含む。モータドライバー８９１の種類によっては、基準電圧Ｖｓが、第１基準電圧Ｖ１から第２基準電圧Ｖ２に切り替わると、ドライバー作動電流が大きく減少する場合があり、この影響により、モータドライバー８９１への電流が低下して、コンパレータ８９５の出力が直ちにハイレベルからローレベルに切り替わってしまう虞がある。即ち、モータドライバー８９１のドライバー作動電流の変動によって抵抗Ｒ２を流れる電流がゆらぐと、コンパレータ８９５の出力が頻繁に切り替わる虞
がある。こうなると、基準電圧が頻繁に切り替わってしまい、保護回路８９３の動作が不安定になってしまう。このような場合、ヒステリシスコンパレータ８９５ａを用いれば、抵抗Ｒ２を流れる電流がゆらいでも、上限電圧Ｖｃが所定のヒステリシスを持つため、ヒステリシスコンパレータ８９５ａの出力が、頻繁に切り替わることがない。このため、基準電圧が頻繁に切り替わらず、保護回路８９３の動作が安定する。

　なお、ヒステリシスコンパレータ８９５ａの出力は、コンパレータ８９５とは逆に、端子電圧Ｖｂが上限電圧Ｖｃを超えるとローレベルとなる。よって、ヒステリシスコンパレータ８９５ａとトランジスタＴｒ１との間には、トランジスタＴｒ２と抵抗Ｒ４、Ｒ５からなるＮＯＴ回路が設けられる。このＮＯＴ回路により、ヒステリシスコンパレータ８９５ａの出力がローレベルになったときに、トランジスタＴｒ１をオンさせることができる。

　なお、保護回路８９３は、電流－電圧変換回路８９４ａとコンパレータ８９５とが用いられたものでも良く、差動増幅回路８９４とヒステリシスコンパレータ８９５aとが用いられたものでも良い。

　また、上記変更例の保護回路８９３と同様な図１０に記載の回路構成により、モータドライバー８９１に流れる電流を監視するような構成としても良い。この場合、第１切替信号生成部８９６ａの抵抗Ｒ１１が、電源ラインＬ１に配される。第２切替信号生成部８９６ｂおよび信号合成部８９７は取り除かれ、第１切替信号生成部８９６ａから出力された切替信号が、直接、信号整形部８９８に入力される。

　また、上記実施の形態の保護回路８９３と同様な図６に記載の回路構成により、モータ５０６に流れる電流を直接監視するような構成としても良い。この場合、出力ラインＬ３、Ｌ４にそれぞれ対応するように、抵抗Ｒ１と差動増幅回路８９４とからなる回路構成が２組設けられ、２つの差動増幅回路８９４とコンパレータ８９５との間に、上記変更例と同様な信号合成部が設けられる。

　さらに、上記変更例では、信号合成部８９７と基準電圧切替部８９９との間に信号整形部８９８が設けられているが、信号合成部８９７から出力された切替信号によって適正に基準電圧切替部８９９が動作するのであれば、信号整形部８９８を取り除くこともできる。

　また、上記実施の形態では、本発明のモータ駆動装置が、清掃機構５０のモータ５０６を駆動するためのモータ駆動部８９０に適用されている。しかしながら、これに限らず、冷却ファン６１、６２、６３および排気ファン６４のそれぞれのモータを駆動するファン駆動部８７０に、本発明のモータ駆動装置を適用することもできる。さらには、プロジェクタが、投写画像の上下左右の位置を調整するために、投写レンズ３０を上下左右に動かすレンズシフト機構を備えても良い。この場合、レンズシフト機構を構成するモータが、モータ駆動部により駆動される。このモータ駆動部に、本発明のモータ駆動装置が適用されても良い。

　さらに、上記実施の形態では、本発明のモータ駆動装置を、プロジェクタに適用しているが、これに限らず、本発明のモータ駆動装置を、他の電気機器に適用するようにしてもよい。

　この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

　　　５０１　回転ブラシ（被駆動部）
　　　５０６　モータ
　　　　８０　制御回路部
　　　８９０　モータ駆動部（モータ駆動装置）
　　　８９１　モータドライバー（駆動回路部）
　　８９１ａ　入力ポート（入力部）
　　　８９２　第１基準電圧生成回路（第１基準電圧生成部）
　　　８９３　保護回路（保護回路部）
　　　　Ｒ１　抵抗（第２基準電圧生成部）
　　　ＺＤ３　ツェナーダイオード（第２基準電圧生成部）
　　　　Ｒ２　抵抗（信号出力部）
　　　８９４　差動増幅回路（信号出力部）
　　　８９５　コンパレータ（信号出力部）
　　　Ｔｒ１　トランジスタ（電圧切替部）
　　８９６ａ　第１切替信号生成部（信号出力部）
　　８９６ｂ　第２切替信号生成部（信号出力部）
　　　８９９　基準電圧切替部（電圧切替部）
　　　９０　電源部

Claims

　モータを駆動するモータ駆動装置において、
　基準電圧が入力される入力部を有し、電源部から供給された電源電圧から前記基準電圧に基づく駆動電圧を生成して前記モータへ供給する駆動回路部と、
　前記モータに流れる電流の大きさが所定の上限電流レベルを超えると、前記駆動電圧が小さくなるように前記基準電圧を切り替える保護回路部と、を備える、ことを特徴とするモータ駆動装置。
　請求項１に記載のモータ駆動装置において、
　前記保護回路部は、前記電源部から前記駆動回路部に流れる電流の大きさを、前記モータに流れる電流の大きさとして取り出す、ことを特徴とするモータ駆動装置。
　請求項１または２に記載のモータ駆動装置において、
　前記入力部に入力される第１基準電圧を生成する第１基準電圧生成部を備え、
　前記保護回路は、
　前記第１基準電圧よりも低い第２基準電圧を生成する第２基準電圧生成部と、
　前記モータに流れる電流が前記上限電流レベルを超えると、前記基準電圧を切り替えるための切替信号を出力する信号出力部と、
　前記信号出力部から前記切替信号が出力されると、前記基準電圧を、前記第１基準電圧から前記第２基準電圧へ切り替える電圧切替部と、を含む、ことを特徴とするモータ駆動装置。
　請求項３に記載のモータ駆動装置において、
　前記信号出力部は、前記モータに流れる電流の大きさを電圧の大きさとして取り出し、取り出された電圧が前記上限電流レベルに対応する上限電圧レベルを超えると、前記基準電圧を切り替えるための切替信号を出力する、ことを特徴とするモータ駆動装置。
　請求項４に記載のモータ駆動装置において、
　前記信号出力部は、前記電源部から前記駆動回路部へ電流を供給する電源ラインに配された抵抗を含み、当該抵抗の端子電圧を取り出す、ことを特徴とするモータ駆動装置。
　請求項４または５に記載のモータ駆動装置において、
　前記上限電流レベルが、前記第２基準電圧に基づく前記駆動電圧が供給された状態で前記モータの回転が外力により拘束されて停止状態となったときに前記モータに流れる電流レベルよりも低くなるよう、前記上限電圧レベルが設定される、ことを特徴とするモータ駆動装置。
　被駆動部に連結されたモータと、
　前記モータを駆動する、請求項１ないし６の何れか一項に記載のモータ駆動装置と、を備える、ことを特徴とする投写型表示装置。