(57)【要約】【課題】モータの振動及び騒音を低減できるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置１００は、インバータ回路１と、制御部２と、信号線３と、ダイオード４と、第１スイッチ素子５とを備える。信号線３の一端３ａには、速度指令信号Ｖｓｐが入力される。信号線３の他端３ｂは、制御部２に接続する。ダイオード４は、信号線３に接続する。速度指令信号Ｖｓｐは、ダイオード４のアノードＡに入力する。ダイオード４は、カソードＫから制御部２へ速度指令信号Ｖｓｐを出力する。第１スイッチ素子５は、信号線３のうちのアノードＡ側の部分の電圧である第１電圧Ｖ１と、信号線３のうちのカソードＫ側の部分の電圧である第２電圧Ｖ２との電圧差ＶＤに基づいて動作する。制御部２は、第１スイッチ素子５が動作することに応じて、インバータ回路１の動作を停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータを駆動する駆動電圧を生成するインバータ回路と、
前記モータの回転速度を指令する速度指令信号に基づいて、前記インバータ回路を制御する制御部と、
前記速度指令信号が入力される一端と、前記制御部に接続する他端とを有する信号線と、
アノード及びカソードを有し、前記信号線に接続して、前記アノードから前記速度指令信号が入力され、前記カソードから前記制御部へ前記速度指令信号を出力するダイオードと、
前記信号線のうちの前記アノード側の部分の電圧である第１電圧と、前記信号線のうちの前記カソード側の部分の電圧である第２電圧との電圧差に基づいて動作する第１スイッチ素子と
を備え、
前記制御部は、前記第１スイッチ素子が動作することに応じて、前記インバータ回路の動作を停止させる、モータ制御装置。
【請求項２】
前記信号線のうちの前記カソード側の部分に接続して、前記第２電圧を一定時間維持させる第１キャパシタ回路を更に備え、
前記第１スイッチ素子は、前記第１電圧が前記第２電圧よりも低下することに応じて動作する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
抵抗回路及び第２キャパシタ回路を有し、前記速度指令信号のノイズを平滑化するフィルタ回路を更に備え、
前記フィルタ回路は、前記信号線のうちの前記アノード側の部分に接続し、
前記第１電圧は、前記フィルタ回路から出力される電圧を示し、
前記第１キャパシタ回路の静電容量は、前記第２キャパシタ回路の静電容量よりも大きい、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記第１スイッチ素子は、前記電圧差が一定値以上となったことに応じて動作する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記第１スイッチ素子は、トランジスタである、請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記制御部に電気的に接続する電源と、
前記第１スイッチ素子が動作することに応じて、前記電源から前記制御部に印加される電圧の電圧値を変化させる第２スイッチ素子と
を更に備え、
前記制御部は、前記電圧値が変化することにより、前記インバータ回路の動作を停止させる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを高効率で駆動するために、モータ駆動電圧の位相をモータ誘起電圧の位相よりも進める進角制御を行うモータ制御装置が知られている。具体的には、モータを高効率で駆動するには、モータ駆動電流の位相とモータ誘起電圧の位相とを一致させる必要がある。一方、モータ駆動電流の位相はモータ駆動電圧の位相よりも遅れる。進角制御を行うモータ制御装置は、モータ駆動電圧の位相を進めて、モータ駆動電流の位相とモータ誘起電圧の位相とを一致させる。
【０００３】
詳しくは、モータ制御装置は、モータ駆動電圧を生成するインバータ回路を備える。インバータ回路は、直流電源に接続しており、直流電源からインバータ回路に直流電圧が印加される。インバータ回路は、複数のスイッチ素子を有する。モータ制御装置は、インバータ回路の複数のスイッチ素子のターンオン及びターンオフのタイミングを制御して、直流電圧からモータ駆動電圧を生成する。また、モータ制御装置は、インバータ回路の複数のスイッチ素子のターンオン及びターンオフのタイミングを制御して、モータ駆動電圧の位相を進める。
【０００４】
より具体的には、モータ及びモータ制御装置が搭載された実機の制御装置からモータ制御装置に速度指令信号が入力される。速度指令信号は、モータの回転速度を指令するアナログ電圧信号である。モータ制御装置は、速度指令信号に基づいて、インバータ回路の複数のスイッチ素子のターンオン及びターンオフのタイミングを制御する。
【０００５】
例えば、特許文献１に、進角制御を行うモータ駆動装置が開示されている。特許文献１のモータ駆動装置は、回転速度指令と進角値との対応表を有している（特許文献１の図３）。対応表は、離散的な回転速度指令の値と、離散的な進角値との対応関係を規定する。特許文献１のモータ駆動装置は、回転速度指令が入力されると、対応表を参照して、回転速度指令の値に対応する進角値を設定する。そして、設定した進角値に基づいて、インバータ回路の複数のスイッチ素子のターンオン及びターンオフのタイミングを制御する。特許文献１のモータ駆動装置は更に、モータの回転速度指令と実際のモータの回転速度とに差異が生じた場合に、実際のモータの回転速度に応じて進角値を補正する。詳しくは、特許文献１のモータ駆動装置は、対応表の進角値のうち、回転速度指令の値に対応する進角値と、実際のモータの回転速度に対応する進角値との間の進角値を順次設定して、進角値を段階的に変化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−２０９０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のモータ駆動装置では、回転速度指令の電圧値が急激に低下した場合に、モータ誘起電圧に基づく逆位相の電圧が直流電源に印加されるおそれがある。具体的には、特許文献１のモータ駆動装置は、回転速度指令の電圧値の急激な低下に応じて、インバータ回路の複数のスイッチ素子のターンオン及びターンオフのタイミングを制御する。しかし、モータが備えるロータの回転速度は、ロータに作用する慣性力に起因して、回転速度指令の電圧値の急激な低下に即応しない。この結果、インバータ回路の複数のスイッチ素子のターンオン及びターンオフのタイミングと、モータ誘起電圧の位相との間にずれが発生して、逆位相の電圧が直流電源に印加されるおそれがある。
【０００８】
特許文献１のモータ駆動装置は、モータの回転速度指令と実際のモータの回転速度とに差異が生じた場合に進角値を段階的に変化させるが、対応表の進角値は固定値であるため、進角値を段階的に変化させても、インバータ回路の複数のスイッチ素子のターンオン及びターンオフのタイミングと、モータ誘起電圧の位相との間にずれが発生して、逆位相の電圧が直流電源に印加されるおそれがある。
【０００９】
逆位相の電圧が直流電源に印加されると、モータの回転に対するブレーキ力が発生し、その結果、ロータが振動する。ロータが振動すると、ロータに取り付けられたファンのような回転部材に振動が発生し、騒音が発生する。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされた。本発明の目的は、モータの振動及び騒音を低減できるモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の例示的なモータ制御装置は、モータを制御する。当該モータ制御装置は、インバータ回路と、制御部と、信号線と、ダイオードと、第１スイッチ素子とを備える。前記インバータ回路は、前記モータを駆動する駆動電圧を生成する。前記制御部は、前記モータの回転速度を指令する速度指令信号に基づいて、前記インバータ回路を制御する。前記信号線は、一端及び他端を有する。前記信号線の前記一端には、前記速度指令信号が入力される。前記信号線の前記他端は、前記制御部に接続する。前記ダイオードは、アノード及びカソードを有する。前記ダイオードは、前記信号線に接続する。前記ダイオードに、前記アノードから前記速度指令信号が入力される。前記ダイオードは、前記カソードから前記制御部へ前記速度指令信号を出力する。前記第１スイッチ素子は、前記信号線のうちの前記アノード側の部分の電圧である第１電圧と、前記信号線のうちの前記カソード側の部分の電圧である第２電圧との電圧差に基づいて動作する。前記制御部は、前記第１スイッチ素子が動作することに応じて、前記インバータ回路の動作を停止させる。
【発明の効果】
【００１２】
例示的な本発明によれば、モータの振動及び騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係るモータ制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１に係るインバータ回路及びモータの構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態２に係るモータ制御装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態３に係るモータ制御装置の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態４に係るモータ制御装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合がある。また、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００１５】
［実施形態１］
図１を参照して、本実施形態のモータ制御装置１００を説明する。図１は、本実施形態に係るモータ制御装置１００の構成を示す図である。図１に示すように、モータ制御装置１００は、モータ２００を制御する。モータ制御装置１００は、インバータ回路１と、制御部２と、信号線３と、ダイオード４と、スイッチ素子５とを備える。スイッチ素子５は、第１スイッチ素子の一例である。なお、以下の説明において、信号線３は「第１信号線３」と記載される。
【００１６】
モータ制御装置１００及びモータ２００は、例えば空気調和装置のような実機に搭載される。モータ２００は、モータ制御装置１００によって制御されて、実機が備える回転部材を回転させる。回転部材は、例えば、ファンである。
【００１７】
本実施形態のモータ制御装置１００は、第１端子１０１〜第３端子１０３を更に備える。また、本実施形態のモータ制御装置１００は、第１電力線１１１と、第２電力線１１２と、ＧＮＤ線１１３とを更に備える。第１電力線１１１、第２電力線１１２、及びＧＮＤ線１１３は、例えば、基板に形成された配線パターンである。
【００１８】
第１端子１０１は第１電力線１１１に接続している。モータ制御装置１００及びモータ２００が実機に搭載された場合、第１端子１０１は、実機が備える直流電源ＤＣに接続する。
【００１９】
第２端子１０２及び第３端子１０３は、モータ制御装置１００及びモータ２００が実機に搭載された場合、実機が備える実機側制御装置３００に接続する。実機側制御装置３００は、第２端子１０２に速度指令信号Ｖｓｐを入力する。速度指令信号Ｖｓｐは、モータ２００の回転速度を指令する信号である。第３端子１０３は、ＧＮＤ線１１３に接続している。ＧＮＤ線１１３はグランドと接続する。
【００２０】
インバータ回路１は、モータ２００を駆動する駆動電圧を生成する。具体的には、インバータ回路１は、複数のスイッチ素子を有する。インバータ回路１には、直流電源ＤＣから直流電圧が印加される。インバータ回路１の複数のスイッチ素子が動作することにより、直流電圧から駆動電圧が生成される。駆動電圧はモータ２００に印加される。モータ２００は、駆動電圧に基づいて回転する。
【００２１】
詳しくは、インバータ回路１は、第１電力線１１１及び第２電力線１１２と接続する。インバータ回路１は、第１電力線１１１を介して、第１端子１０１と接続する。インバータ回路１は、第２電力線１１２を介して、グランドと接続する。より具体的には、インバータ回路１は、第２電力線１１２を介してＧＮＤ線１１３と接続し、第２電力線１１２及びＧＮＤ線１１３を介して第３端子１０３と接続する。モータ制御装置１００及びモータ２００が実機に搭載された場合、インバータ回路１は、第１電力線１１１、及び第１端子１０１を介して、直流電源ＤＣに電気的に接続する。
【００２２】
制御部２は、速度指令信号Ｖｓｐに基づいて、インバータ回路１を制御する。具体的には、制御部２は、速度指令信号Ｖｓｐに基づいて、インバータ回路１の複数のスイッチ素子を制御する。その結果、速度指令信号Ｖｓｐに対応する駆動電圧がインバータ回路１からモータ２００に印加されて、モータ２００が、速度指令信号Ｖｓｐに対応する回転速度で回転する。
【００２３】
詳しくは、速度指令信号Ｖｓｐは、アナログ電圧信号である。実機側制御装置３００は、モータ２００の回転速度を増速させる場合、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値を上昇させる。速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が高いほど、モータ２００の回転速度は速くなる。実機側制御装置３００は、モータ２００の回転速度を減速させる場合、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値を低下させる。速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が低いほど、モータ２００の回転速度は遅くなる。
【００２４】
制御部２は、例えばロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）のような集積回路である。具体的には、集積回路は、論理回路を有する。また、集積回路は、パッケージに封入されている。速度指令信号Ｖｓｐは、パッケージに設けられた入力端子を介して論理回路に入力される。論理回路は、速度指令信号Ｖｓｐに基づいて論理演算を実行する。その結果、論理回路から、インバータ回路１の複数のスイッチ素子を制御する制御信号が出力される。制御信号は、パッケージに設けられた出力端子を介して、インバータ回路１に出力される。
【００２５】
なお、制御部２は、論理回路に限定されない。制御部２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）又はＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサと、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような半導体メモリとを有してもよい。制御部２は、データの書き込み、及びデータの消去が可能な不揮発性の半導体メモリを有してもよい。プロセッサは、半導体メモリに記憶された制御プログラムを実行して、インバータ回路１を制御する。制御部２は、例えば、マイクロコンピュータであってもよい。
【００２６】
本実施形態の制御部２は、モータ２００の巻線から発生する誘起電圧の位相に対して駆動電圧の位相を進める進角制御を行う。これにより、モータ２００の巻線を流れる駆動電流の位相と、誘起電圧の位相とを一致させて、モータ２００を高効率で駆動させることができる。
【００２７】
本実施形態の制御部２は、速度指令入力端子２１と、ＧＮＤ端子２２とを有する。速度指令入力端子２１は、第１信号線３と接続する。ＧＮＤ端子２２は、ＧＮＤ線１１３に接続する。
【００２８】
ここで、図２を参照して、インバータ回路１及びモータ２００について説明する。図２は、本実施形態に係るインバータ回路１及びモータ２００の構成を示す図である。
【００２９】
図２に示すように、本実施形態のモータ２００は、３相モータであり、Ｕ相巻線２００Ｕと、Ｖ相巻線２００Ｖと、Ｗ相巻線２００Ｗとを備える。インバータ回路１は、ハイサイド側に、第１Ｕ相スイッチ素子１１Ｕと、第１Ｖ相スイッチ素子１１Ｖと、第１Ｗ相スイッチ素子１１Ｗと、還流用ダイオード１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗとを有する。また、インバータ回路１は、ローサイド側に、第２Ｕ相スイッチ素子１３Ｕと、第２Ｖ相スイッチ素子１３Ｖと、第２Ｗ相スイッチ素子１３Ｗと、還流用ダイオード１４Ｕ、１４Ｖ、１４Ｗとを有する。
【００３０】
第１Ｕ相スイッチ素子１１Ｕの一端は、第１電力線１１１を介して第１端子１０１に接続する。第１Ｕ相スイッチ素子１１Ｕの他端は、第２Ｕ相スイッチ素子１３Ｕの一端と接続する。第２Ｕ相スイッチ素子１３Ｕの他端は、第２電力線１１２に接続する。したがって、第２Ｕ相スイッチ素子１３Ｕの他端は、第２電力線１１２及びＧＮＤ線１１３を介して第３端子１０３に接続する。本実施形態において、第１Ｕ相スイッチ素子１１Ｕ及び第２Ｕ相スイッチ素子１３Ｕは電界効果型トランジスタであり、第１Ｕ相スイッチ素子１１Ｕのドレイン端子が第１電力線１１１を介して第１端子１０１に接続し、第２Ｕ相スイッチ素子１３Ｕのソース端子が第２電力線１１２及びＧＮＤ線１１３を介して第３端子１０３に接続する。また、第１Ｕ相スイッチ素子１１Ｕのソース端子が、第２Ｕ相スイッチ素子１３Ｕのドレイン端子と接続する。
【００３１】
同様に、第１Ｖ相スイッチ素子１１Ｖの一端は、第１電力線１１１を介して第１端子１０１に接続する。第１Ｖ相スイッチ素子１１Ｖの他端は、第２Ｖ相スイッチ素子１３Ｖの一端と接続する。第２Ｖ相スイッチ素子１３Ｖの他端は、第２電力線１１２及びＧＮＤ線１１３を介して第３端子１０３に接続する。本実施形態において、第１Ｖ相スイッチ素子１１Ｖ及び第２Ｖ相スイッチ素子１３Ｖは電界効果型トランジスタである。
【００３２】
また、第１Ｗ相スイッチ素子１１Ｗの一端は、第１電力線１１１を介して第１端子１０１に接続する。第１Ｗ相スイッチ素子１１Ｗの他端は、第２Ｗ相スイッチ素子１３Ｗの一端と接続する。第２Ｗ相スイッチ素子１３Ｗの他端は、第２電力線１１２及びＧＮＤ線１１３を介して第３端子１０３に接続する。本実施形態において、第１Ｗ相スイッチ素子１１Ｗ及び第２Ｗ相スイッチ素子１３Ｗは電界効果型トランジスタである。
【００３３】
還流用ダイオード１２Ｕは、第１Ｕ相スイッチ素子１１Ｕに並列に接続される。還流用ダイオード１２Ｖは、第１Ｖ相スイッチ素子１１Ｖに並列に接続される。還流用ダイオード１２Ｗは、第１Ｗ相スイッチ素子１１Ｗに並列に接続される。還流用ダイオード１４Ｕは、第２Ｕ相スイッチ素子１３Ｕに並列に接続される。還流用ダイオード１４Ｖは、第２Ｖ相スイッチ素子１３Ｖに並列に接続される。還流用ダイオード１４Ｗは、第２Ｗ相スイッチ素子１３Ｗに並列に接続される。
【００３４】
制御部２は、制御信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬをインバータ回路１に入力して、第１Ｕ相スイッチ素子１１Ｕ、第１Ｖ相スイッチ素子１１Ｖ、第１Ｗ相スイッチ素子１１Ｗ、第２Ｕ相スイッチ素子１３Ｕ、第２Ｖ相スイッチ素子１３Ｖ、及び第２Ｗ相スイッチ素子１３Ｗの動作を制御する。制御部２がインバータ回路１の各スイッチ素子の動作を制御することで、インバータ回路１が駆動電圧を生成する。
【００３５】
より詳しくは、インバータ回路１は、制御信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬに基づいて、Ｕ相駆動電圧、Ｖ相駆動電圧、及びＷ相駆動電圧を生成する。Ｕ相駆動電圧は、Ｕ相巻線２００Ｕに印加される。Ｖ相駆動電圧は、Ｖ相巻線２００Ｖに印加される。Ｗ相駆動電圧は、Ｗ相巻線２００Ｗに印加される。Ｕ相駆動電圧は、Ｖ相駆動電圧との位相差が１２０°の矩形波状の電圧である。Ｖ相駆動電圧は、Ｗ相駆動電圧との位相差が１２０°の矩形波状の電圧である。Ｗ相駆動電圧は、Ｕ相駆動電圧との位相差が１２０°の矩形波状の電圧である。
【００３６】
Ｕ相駆動電圧、Ｖ相駆動電圧、及びＷ相駆動電圧がそれぞれＵ相巻線２００Ｕ、Ｖ相巻線２００Ｖ、及びＷ相巻線２００Ｗに印加されることにより、モータ２００が回転する。
【００３７】
図１に示すモータ制御装置１００の説明に戻る。第１信号線３は、一端３ａ及び他端３ｂを有する。第１信号線３の一端３ａには、速度指令信号Ｖｓｐが入力される。第１信号線３の他端３ｂは制御部２に接続する。第１信号線３の一端３ａに入力された速度指令信号Ｖｓｐは、第１信号線３を介して制御部２に入力される。本実施形態において、第１信号線３の一端３ａは、第２端子１０２に接続する。第１信号線３の他端３ｂは、制御部２の速度指令入力端子２１に接続する。第１信号線３は、例えば、基板に形成された配線パターンである。
【００３８】
ダイオード４は、アノードＡ及びカソードＫを有する。ダイオード４は、第１信号線３に接続する。アノードＡからダイオード４に速度指令信号Ｖｓｐが入力される。ダイオード４は、カソードＫから制御部２へ速度指令信号Ｖｓｐを出力する。
【００３９】
具体的には、第１信号線３は、ダイオード４のアノードＡ側の部分である第１部分３１と、ダイオード４のカソードＫ側の部分である第２部分３２とを有する。第１信号線３の第１部分３１は、第１信号線３の一端３ａを含み、ダイオード４のアノードＡに速度指令信号Ｖｓｐを入力する。第１信号線３の第２部分３２は、第１信号線３の他端３ｂを含み、ダイオード４のカソードＫから出力された速度指令信号Ｖｓｐを制御部２に入力する。以下、第１信号線３の第１部分３１を、「第１信号線３の入力ライン３１」と記載し、第１信号線３の第２部分３２を、「第１信号線３の出力ライン３２」と記載する場合がある。
【００４０】
スイッチ素子５は、第１信号線３の入力ライン３１の電圧である第１電圧Ｖ１と、第１信号線３の出力ライン３２の電圧である第２電圧Ｖ２との電圧差ＶＤに基づいて動作する。電圧差ＶＤは、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が急激に低下することによって発生する。例えば、モータ２００の回転中に実機の電源がオフされた場合に、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値は急激に低下する。
【００４１】
詳しくは、本実施形態のモータ制御装置１００は、第２信号線１１４と、第３信号線１１５とを更に備える。第２信号線１１４の一端は、第１接続点Ｃ１において第１信号線３の入力ライン３１と接続する。第２信号線１１４の他端は、スイッチ素子５に接続する。したがって、第１電圧Ｖ１は、第２信号線１１４を介してスイッチ素子５に印加される。第３信号線１１５の一端は、第２接続点Ｃ２において第１信号線３の出力ライン３２に接続する。第３信号線１１５の他端はスイッチ素子５に接続する。したがって、第２電圧Ｖ２は、第３信号線１１５を介してスイッチ素子５に印加される。第２信号線１１４及び第３信号線１１５は、例えば、基板に形成された配線パターンである。
【００４２】
制御部２は、スイッチ素子５が動作することに応じて、インバータ回路１の動作を停止させる。
【００４３】
詳しくは、本実施形態のモータ制御装置１００は、第４信号線１１６と、第５信号線１１７と、抵抗素子１０とを更に備える。本実施形態の制御部２は、ＯＦＦ端子２３を更に有する。第４信号線１１６の一端はスイッチ素子５に接続する。第４信号線１１６の他端は、第３接続点Ｃ３においてＧＮＤ線１１３に接続する。第５信号線１１７の一端は、第４接続点Ｃ４において第４信号線１１６と接続する。第５信号線１１７の他端は、制御部２のＯＦＦ端子２３と接続する。抵抗素子１０は、第３接続点Ｃ３と第４接続点Ｃ４との間で、第４信号線１１６に接続する。
【００４４】
本実施形態では、スイッチ素子５は、電圧差ＶＤが発生することに応じてターンオンする。スイッチ素子５がターンオンすると、抵抗素子１０に電流が流れる。その結果、制御部２のＯＦＦ端子２３に電圧が印加される。制御部２は、電圧がＯＦＦ端子２３に印加されたことに応じて、インバータ回路１の動作を停止させる。
【００４５】
ここで、インバータ回路１の動作を停止させるとは、インバータ回路１の複数のスイッチ素子をオフ状態にすることである。より詳しくは、制御部２は、スイッチ素子５が動作したことに応じて、図２を参照して説明した第１Ｕ相スイッチ素子１１Ｕ、第１Ｖ相スイッチ素子１１Ｖ、第１Ｗ相スイッチ素子１１Ｗ、第２Ｕ相スイッチ素子１３Ｕ、第２Ｖ相スイッチ素子１３Ｖ、及び第２Ｗ相スイッチ素子１３Ｗをオフ状態にする。
【００４６】
以上、図１を参照して説明したように、本実施形態によれば、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が急激に低下した際に、制御部２がインバータ回路１の動作を停止させる。したがって、逆位相の電圧が直流電源ＤＣに印加されることを抑制できる。
【００４７】
詳しくは、逆位相の電圧は、モータ２００において発生する誘起電圧のうち、直流電源ＤＣの正極に対して極性が逆の電圧を示す。誘起電圧は、モータ２００の回転中にインバータ回路１へ入力される。本実施形態によれば、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が急激に低下した際に、インバータ回路１の複数のスイッチ素子をオフ状態にする。したがって、逆位相の電圧がインバータ回路１に入力されても、インバータ回路１から第１電力線１１１を介して逆位相の電圧が直流電源ＤＣに印加されることを抑制できる。
【００４８】
本実施形態によれば、逆位相の電圧が直流電源ＤＣに印加されることを抑制できるため、モータ２００の回転に対するブレーキ力が発生することを抑制できる。したがって、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が急激に低下した際に、モータ２００に含まれるロータが振動することを抑制できる。その結果、ロータに取り付けられたファンのような回転部材に振動が発生することを抑制できる。また、回転部材の振動に起因して騒音が発生することを抑制できる。
【００４９】
続いて図１を参照して、本実施形態のスイッチ素子５を更に説明する。本実施形態のスイッチ素子５は、電圧差ＶＤが一定値以上となったことに応じて動作する。したがって、実機側制御装置３００がモータ２００の回転速度を減速させる際にスイッチ素子５が動作することを防ぐことができる。
【００５０】
具体的には、既に説明したように、実機側制御装置３００は、モータ２００の回転速度を減速させる場合、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値を低下させる。したがって、通常の減速時においても電圧差ＶＤが発生する可能性がある。しかし、通常の減速時に、実機側制御装置３００は、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値をなだらかに低下させる。そのため、通常の減速時に発生する電圧差ＶＤは、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が急激に低下した場合に発生する電圧差ＶＤと比べて小さい。本実施形態によれば、スイッチ素子５は、電圧差ＶＤが一定値以上となったことに応じて動作するため、通常の減速時に動作しない。したがって、通常の減速時にインバータ回路１の動作が停止することを防ぐことができる。なお、一定値は、通常の減速時に発生する電圧差ＶＤよりも大きい値である限り、任意である。
【００５１】
本実施形態のスイッチ素子５は、トランジスタである。より具体的には、スイッチ素子５は、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタである。したがって、スイッチ素子５は、エミッタ端子Ｅ、ベース端子Ｂ、及びコレクタ端子Ｃを有する。スイッチ素子５のエミッタ端子Ｅは、第３信号線１１５に接続する。スイッチ素子５のベース端子Ｂは、第２信号線１１４に接続する。スイッチ素子５のコレクタ端子Ｃは、第４信号線１１６に接続する。したがって、スイッチ素子５のベース端子Ｂに第１電圧Ｖ１が印加される。スイッチ素子５のエミッタ端子Ｅに第２電圧Ｖ２が印加される。スイッチ素子５は、ベース端子Ｂに印加される電圧が、エミッタ端子Ｅに印加される電圧よりも一定値以上低下することにより、ターンオンする。したがって、スイッチ素子５は、電圧差ＶＤが一定値以上となったことに応じてターンオンする。
【００５２】
スイッチ素子５としてトランジスタを使用することにより、電圧差ＶＤが一定値以上となったことに応じてスイッチ素子５が動作する構成を、より簡易な構成にすることができる。また、スイッチ素子５としてトランジスタを使用することにより、モータ制御装置１００の消費電力を低減させることができる。
【００５３】
以上、図１及び図２を参照して本発明の実施形態１を説明した。なお、本実施形態において、スイッチ素子５はｐｎｐ型のバイポーラトランジスタであったが、スイッチ素子５には、各種のトランジスタを適宜用いることができる。例えば、スイッチ素子５は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであり得る。あるいは、スイッチ素子５は、電界効果型トランジスタであり得る。
【００５４】
また、本実施形態において、モータ２００は、３相モータであったが、モータ２００は３相モータに限定されない。例えば、モータ２００は、単相モータ、２相モータ、５相モータ、又は７相モータであり得る。
【００５５】
また、本実施形態において、インバータ回路１は、６つのスイッチ素子を有したが、インバータ回路１のスイッチ素子の数は、モータ２００の種類に応じて異なる。
【００５６】
また、本実施形態において、インバータ回路１のスイッチ素子は、電界効果型トランジスタであったが、インバータ回路１のスイッチ素子は、電界効果型トランジスタに限定されない。例えば、インバータ回路１のスイッチ素子は、バイポーラトランジスタであり得る。
【００５７】
［実施形態２］
続いて図３を参照して本発明の実施形態２について説明する。但し、実施形態１と異なる事項を説明し、実施形態１と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態２のモータ制御装置１００は、キャパシタ回路６を更に備える点で、実施形態１のモータ制御装置１００と異なる。キャパシタ回路６は、第１キャパシタ回路の一例である。
【００５８】
図３は、本実施形態に係るモータ制御装置１００の構成を示す図である。図３に示すように、モータ制御装置１００は、キャパシタ回路６を更に備える。キャパシタ回路６は、第１信号線３の出力ライン３２に接続して、第２電圧Ｖ２を一定時間維持させる。ここで、一定時間の長さは、キャパシタ回路６の静電容量の大きさに応じた長さである。
【００５９】
具体的には、キャパシタ回路６は、キャパシタ素子６１を有する。キャパシタ素子６１の一端は、第２接続点Ｃ２よりも第１信号線３の他端３ｂに近い位置で第１信号線３に接続する。キャパシタ素子６１の他端は、グランドと接続する。詳しくは、キャパシタ素子６１の他端は、ＧＮＤ線１１３に電気的に接続する。
【００６０】
キャパシタ回路６は、モータ２００の駆動時に、速度指令信号Ｖｓｐにより充電される。キャパシタ回路６は、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が急激に低下すると、放電を開始する。この結果、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が急激に低下しても、第２電圧Ｖ２は急激に低下せず、一定時間維持される。
【００６１】
本実施形態において、スイッチ素子５は、第１電圧Ｖ１が第２電圧Ｖ２よりも低下することに応じて動作する。具体的には、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が急激に低下すると、第１電圧Ｖ１は急激に低下する。これに対して、第２電圧Ｖ２の電圧値は、キャパシタ回路６により一定時間維持される。出力ライン３２と入力ライン３１との間にダイオード４が介在しているため、キャパシタ回路６から放電された電流は入力ライン３１側には流れない。したがって、第１電圧Ｖ１が第２電圧Ｖ２よりも低下して電圧差ＶＤが発生する。この結果、スイッチ素子５が動作する。
【００６２】
以上、図３を参照して本発明の実施形態２を説明した。本実施形態によれば、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が急激に低下した際に、キャパシタ回路６により、第１電圧Ｖ１が第２電圧Ｖ２よりも小さくなる。したがって、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が急激に低下した際に、電圧差ＶＤを、より安定して発生させることができる。
【００６３】
なお、本実施形態において、キャパシタ回路６は、１つのキャパシタ素子６１を有したが、キャパシタ回路６は複数のキャパシタ素子６１を有してもよい。複数のキャパシタ素子６１は、例えば並列に接続される。
【００６４】
［実施形態３］
続いて図４を参照して本発明の実施形態３について説明する。但し、実施形態１、２と異なる事項を説明し、実施形態１、２と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態３のモータ制御装置１００は、フィルタ回路７を更に備える点で、実施形態１、２のモータ制御装置１００と異なる。なお、以下の説明において、キャパシタ回路６は「第１キャパシタ回路６」と記載される。
【００６５】
図４は、本実施形態に係るモータ制御装置１００の構成を示す図である。図４に示すように、モータ制御装置１００は、フィルタ回路７を更に備える。フィルタ回路７は、第１信号線３の入力ライン３１に接続して、速度指令信号Ｖｓｐのノイズを平滑化する。したがって、本実施形態によれば、ノイズが平滑化された速度指令信号Ｖｓｐを制御部２に入力することができる。その結果、モータ２００の回転速度を、より安定して、実機からの速度指令に対応する回転速度に設定することができる。
【００６６】
フィルタ回路７は、第１接続点Ｃ１よりも第１信号線３の一端３ａに近い位置で第１信号線３に接続する。したがって、フィルタ回路７から出力される電圧が、スイッチ素子５に入力される。換言すると、本実施形態において、第１電圧Ｖ１は、フィルタ回路７から出力される電圧を示す。
【００６７】
フィルタ回路７は、抵抗回路７１と、キャパシタ回路７２とを有する。キャパシタ回路７２は、第２キャパシタ回路の一例である。以下の説明では、キャパシタ回路７２を「第２キャパシタ回路７２」と記載する。第２キャパシタ回路７２の静電容量は、第１キャパシタ回路６の静電容量よりも小さい。換言すると、第１キャパシタ回路６の静電容量は、第２キャパシタ回路７２の静電容量よりも大きい。
【００６８】
抵抗回路７１は、抵抗素子７１１を有する。抵抗素子７１１は、第１信号線３の一端３ａと第１接続点Ｃ１との間で第１信号線３に接続される。第２キャパシタ回路７２は、キャパシタ素子７２１を有する。キャパシタ素子７２１の一端は、抵抗素子７１１と第１接続点Ｃ１との間で第１信号線３に接続する。キャパシタ素子７２１の他端は、グランドと接続する。具体的には、キャパシタ素子７２１の他端は、ＧＮＤ線１１３に電気的に接続する。
【００６９】
以上、図４を参照して本発明の実施形態３について説明した。本実施形態によれば、抵抗素子７１１とキャパシタ素子７２１とを用いた簡易な回路で、速度指令信号Ｖｓｐのノイズを平滑化することができる。また、第１キャパシタ回路６の静電容量が第２キャパシタ回路７２の静電容量よりも大きいため、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が急激に低下した際に、安定して、第１電圧Ｖ１を第２電圧Ｖ２よりも小さくすることができる。その結果、速度指令信号Ｖｓｐの電圧値が急激に低下した際に、電圧差ＶＤを、より安定して発生させることができる。
【００７０】
［実施形態４］
続いて図５を参照して本発明の実施形態４について説明する。但し、実施形態１〜３と異なる事項を説明し、実施形態１〜３と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態４のモータ制御装置１００は、ＯＦＦ端子用電源８と、スイッチ素子９とを更に備える点で、実施形態１〜３のモータ制御装置１００と異なる。なお、以下の説明において、スイッチ素子５は「第１スイッチ素子５」と記載される。
【００７１】
図５は、本実施形態に係るモータ制御装置１００の構成を示す図である。図５に示すように、モータ制御装置１００は、ＯＦＦ端子用電源８と、スイッチ素子９とを更に備える。スイッチ素子９は、第２スイッチ素子の一例である。なお、以下の説明において、スイッチ素子９は「第２スイッチ素子９」と記載される。
【００７２】
ＯＦＦ端子用電源８は、制御部２に電気的に接続する。本実施形態において、ＯＦＦ端子用電源８は、制御部２のＯＦＦ端子２３に電気的に接続する。より具体的には、本実施形態のモータ制御装置１００は、抵抗素子８１を備える。ＯＦＦ端子用電源８は、抵抗素子８１を介して第５信号線１１７に接続する。ＯＦＦ端子用電源８は、例えば、レギュレータのような電源である。
【００７３】
第２スイッチ素子９は、第１スイッチ素子５が動作することに応じて、ＯＦＦ端子用電源８から制御部２のＯＦＦ端子２３に印加される電圧の電圧値を変化させる。制御部２は、ＯＦＦ端子２３に印加される電圧の電圧値が変化することにより、インバータ回路１の動作を停止させる。
【００７４】
詳しくは、本実施形態の第５信号線１１７の一端は、第２スイッチ素子９の一端に接続している。したがって、第２スイッチ素子９の一端は、抵抗素子８１を介して、ＯＦＦ端子用電源８に接続している。第２スイッチ素子９の他端は、グランドに接続している。具体的には、本実施形態の第２スイッチ素子９の他端は、ＧＮＤ線１１３に接続している。
【００７５】
第２スイッチ素子９がオフ状態である場合、ＯＦＦ端子用電源８から制御部２のＯＦＦ端子２３に抵抗素子８１を介して、ある一定の電圧が印加される。第２スイッチ素子９は、第１スイッチ素子５が動作することに応じて、ターンオンする。第２スイッチ素子９がオン状態である場合、抵抗素子８１が第２スイッチ素子９を介してＧＮＤ線１１３に接続して、抵抗素子８１とＧＮＤ線１１３との間に電位差が発生する。その結果、ＯＦＦ端子用電源８からＧＮＤ線１１３へ電流が流れて、ＯＦＦ端子用電源８から制御部２のＯＦＦ端子２３に印加される電圧の電圧値が変化する。より具体的には、ＯＦＦ端子２３に印加される電圧の電圧値は、０Ｖとなる。制御部２は、ＯＦＦ端子２３に印加される電圧の電圧値が０Ｖとなることにより、インバータ回路１の動作を停止させる。
【００７６】
本実施形態において、第２スイッチ素子９は、バイポーラトランジスタである。したがって、第２スイッチ素子９は、コレクタ端子Ｃ、ベース端子Ｂ、及びエミッタ端子Ｅを有する。また、本実施形態のモータ制御装置１００は、抵抗素子９１を備える。
【００７７】
第２スイッチ素子９のコレクタ端子Ｃは、第５信号線１１７の一端に接続する。したがって、第２スイッチ素子９のコレクタ端子Ｃは、抵抗素子８１を介してＯＦＦ端子用電源８に電気的に接続する。第２スイッチ素子９のエミッタ端子Ｅは、ＧＮＤ線１１３に電気的に接続する。第２スイッチ素子９のベース端子Ｂは、抵抗素子９１を介して第４信号線１１６に接続する。
【００７８】
抵抗素子９１は、第４信号線１１６の電圧を電流に変換して、第２スイッチ素子９のベース端子Ｂに入力する。したがって、第１スイッチ素子５がターンオンすることにより、第２スイッチ素子９のベース端子Ｂに電流が入力されて、第２スイッチ素子９がターンオンする。詳しくは、第１スイッチ素子５がターンオンすることにより、抵抗素子１０に電流が流れて、抵抗素子９１に電圧が印加される。その結果、第２スイッチ素子９のベース端子Ｂに電流が入力されて、第２スイッチ素子９がターンオンする。
【００７９】
以上、図５を参照して本発明の実施形態４について説明した。本実施形態によれば、増幅回路を設けることなく、制御部２のＯＦＦ端子２３を機能させることができる。ここで、ＯＦＦ端子２３が機能するとは、ＯＦＦ端子２３に印加される電圧の電圧値の変化に応じて、制御部２がインバータ回路１の動作を停止させることである。
【００８０】
具体的には、速度指令信号Ｖｓｐの電圧範囲と、ＯＦＦ端子２３を機能させる電圧範囲とは異なる。したがって、速度指令信号ＶｓｐをＯＦＦ端子２３に直接入力した場合、ＯＦＦ端子２３を機能させることができない可能性がある。そのため、速度指令信号ＶｓｐをＯＦＦ端子２３に入力して、ＯＦＦ端子２３を機能させる場合、ＯＦＦ端子２３に印加する電圧を増幅させる増幅回路が別途必要となる可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、増幅回路を設けることなく、ＯＦＦ端子２３を機能させて、インバータ回路１の動作を停止させることができる。
【００８１】
なお、本実施形態において、第２スイッチ素子９はバイポーラトランジスタであったが、第２スイッチ素子９はバイポーラトランジスタに限定されない。例えば、第２スイッチ素子９は電界効果型トランジスタであってもよい。
【００８２】
また、本実施形態において、第１スイッチ素子５が動作することに応じて第２スイッチ素子９がターンオンし、その結果、制御部２のＯＦＦ端子２３に印加される電圧が変化する構成を説明したが、第１スイッチ素子５が動作することに応じて第２スイッチ素子９がターンオフし、その結果、制御部２のＯＦＦ端子２３に印加される電圧が変化する構成であってもよい。
【００８３】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。例えば、ある実施形態に示される全構成要素のうちのある構成要素を別の実施形態の構成要素に追加してもよく、又は、ある実施形態に示される全構成要素のうちのいくつかの構成要素を実施形態から削除してもよい。
【００８４】
例えば、本発明による実施形態において、モータ制御装置１００は、第１端子１０１〜第３端子１０３を備えたが、第１端子１０１〜第３端子１０３の一部又は全部が省略されてもよい。
【００８５】
また、本発明による実施形態において、スイッチ素子５は、第１電圧Ｖ１が第２電圧Ｖ２よりも低下することに応じてターンオンしたが、スイッチ素子５は、第２電圧Ｖ２が第１電圧Ｖ１よりも低下することに応じてターンオンしてもよい。
【００８６】
また、本発明による実施形態において、スイッチ素子５は、電圧差ＶＤが発生することに応じてターンオンしたが、スイッチ素子５は、電圧差ＶＤが発生することに応じてターンオフしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、モータを制御する装置に有用である。
【符号の説明】
【００８８】
１        インバータ回路
２        制御部
３        信号線（第１信号線）
３ａ      一端
３ｂ      他端
４        ダイオード
５        スイッチ素子（第１スイッチ素子）
６        キャパシタ回路（第１キャパシタ回路）
７        フィルタ回路
８        ＯＦＦ端子用電源
９        スイッチ素子（第２スイッチ素子）
３１      第１部分（入力ライン）
３２      第２部分（出力ライン）
７１      抵抗回路
７２      キャパシタ回路（第２キャパシタ回路）
１００    モータ制御装置
２００    モータ
Ａ        アノード
ＤＣ      直流電源
Ｋ        カソード
Ｖｓｐ    速度指令信号
【図１】
2020182331.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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