(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの速度指令として入力されるＰＷＭ信号のデューティ比を検出し、該検出されたデューティ比に対応するデューティ信号を出力するデューティ検出部と、
上記デューティ検出部から出力されるデューティ信号に基づいて、上記モータの駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備え、
上記デューティ検出部は、上記デューティ比が１００％であると検出した場合に、上記駆動信号生成部に対して、上記デューティ検出部がデューティ比１００％を検出する直前のモータ回転数以下で回転させるようなデューティ信号を出力するように構成されているモータ駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動回路において、
上記デューティ検出部は、デューティ比１００％を検出してから所定期間経過後に、上記モータの駆動を停止させるデューティ信号を出力するように構成されているモータ駆動回路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動回路を備えていて、外部コントローラから入力される上記ＰＷＭ信号を受信するように構成されているモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動制御するための駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータを所定の回転数で駆動するためのモータ駆動回路が知られている。例えば特開２００８−１４８５４２号公報に開示されているモータ駆動装置では、段落［０００２］から［０００７］及び図１に開示されるように、上位コントローラからファンの回転速度指令としてＰＷＭ信号を受け取ると、それに応じてゲートドライブ回路からインバータ回路の各ＦＥＴのゲートにゲート信号を出力するように構成されている。
【特許文献１】特開２００８−１４８５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述のように、モータの速度指令としてＰＷＭ信号を用いる場合、該ＰＷＭ信号のデューティ比によってモータの回転数を変化させることができる。そのため、上位コントローラ内部や該上位コントローラとのインターフェイス等の故障により、該上位コントローラから出力される速度指令としてのＰＷＭ信号のデューティ比が１００％になると、モータは最大回転数で回転することになる。この場合、制御できない状態でモータが最大回転数で回転することになるため、モータによって回転するファンなどの回転体が過大な遠心力によって損傷を受ける可能性もある。
【０００４】
本発明の目的は、上位コントローラとのインターフェイス等の故障によって、速度指令としてのＰＷＭ信号のデューティ比が１００％になった場合でも、モータが最大回転数で回転するのを防止できるような構成を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明に係るモータ駆動回路は、モータの速度指令として入力されるＰＷＭ信号のデューティ比を検出し、該検出されたデューティ比に対応するデューティ信号を出力するデューティ検出部と、該デューティ検出部から出力されるデューティ信号に基づいて、上記モータの駆動信号を生成する駆動信号生成部と、を備え、上記デューティ検出部は、上記デューティ比が１００％であると検出した場合に、上記駆動信号生成部に対して、上記デューティ検出部がデューティ比１００％を検出する直前のモータ回転数以下で回転させるようなデューティ信号を出力するように構成されているものとする。
【０００６】
以上の構成により、例えば上位コントローラの内部やモータ駆動回路の該上位コントローラとのインターフェイス等で故障が生じ、該モータ駆動回路に入力される速度指令としてのＰＷＭ信号のデューティ比が１００％になったとしても、モータが最大回転数で回転するのを防止することができる。具体的には、上記ＰＷＭ信号のデューティ比が１００％のときには、該ＰＷＭ信号のデューティ比を検出して対応するデューティ信号を出力するデューティ検出部によって、デューティ比１００％を検出する直前のモータ回転数以下で回転するようなデューティ信号が駆動信号生成部に対して出力される。これにより、上記ＰＷＭ信号のデューティ比が１００％の場合でも、モータが最大回転数で回転するのを防止できる。
【発明の効果】
【０００７】
以上より、第１の発明に係るモータ駆動回路によれば、上位コントローラの故障等によって、速度指令としてのＰＷＭ信号のデューティ比が１００％になった場合でも、モータが最大回転数で回転するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るモータ駆動回路を備えたモータの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るモータへの速度指令の入力パターンに対し、デューティ検出部から出力されるデューティ比の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１０】
−全体構成−
図１に、本発明の実施形態に係るモータ駆動回路３を備えたモータ１の概略構成を示す。このモータ１は、図示しないケーシング内に、固定子及び回転子からなるモータ部２や、上記モータ駆動回路３が設けられた回路基板（図示省略）などが配置されたものである。このモータ１には、外部に設けられた外部コントローラ４から速度指令が入力される。この速度指令は、外部コントローラ４に入力される速度要求に応じて該外部コントローラ４内の速度指令生成部４ａで生成されるＰＷＭ信号である。上記速度指令は、上記モータ駆動回路３から出力される後述の回転検出信号を考慮して生成される。
【００１１】
上記モータ部２では、巻線を有する固定子に対して、複数の磁石を有する回転子が回転可能に設けられている。例えば、上記固定子は略円筒状に形成されていて、上記回転子は、略円柱状に形成され且つ該固定子の内側に同心状に配置されている。
【００１２】
上記モータ駆動回路３は、上記モータ部２の固定子の巻線に対して電力を供給するためのインバータ部１１と、該インバータ部１１内の複数のスイッチング素子１２に対して駆動信号を出力する駆動制御部２１とを備えている。
【００１３】
上記インバータ部１１は、上記固定子の各相の巻線に対して通電のＯＮ／ＯＦＦを行う複数のスイッチング素子１２（図１の例では６個のスイッチング素子）が三相ブリッジ結線されたものである。具体的には、上記インバータ部１１は、２つのスイッチング素子１２，１２を直列に接続してなる３つのスイッチングレグが、互いに並列に接続されたものである。各スイッチングレグは、スイッチング素子１２，１２間の中点が上記固定子の各相の巻線２ａに接続されている。上記図１に示すように、上記インバータ部１１には、モータ駆動時にモータ電圧Ｖｍが印加される。
【００１４】
上記駆動制御部２１は、上記インバータ部１１内の各スイッチング素子１２を、外部コントローラ４から入力される速度指令に基づいて駆動制御するように構成されている。詳しくは、上記駆動制御部２１は、上記速度指令に基づいて駆動信号としてのＰＷＭ信号を生成するモータ制御部２２と、該モータ制御部２２から出力された駆動信号を上記インバータ部１１の各スイッチング素子１２のゲート（若しくはベース）に出力するための駆動回路２３と、を備えている。なお、上記駆動制御部２１には、制御電圧として電圧Ｖｃｃが印加されている。
【００１５】
上記モータ制御部２２は、外部コントローラ４から受け取った速度指令としてのＰＷＭ信号に応じて、上記インバータ部１１の各スイッチング素子１２を駆動させる駆動信号（図１中のＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬ）を生成するように構成されている。具体的には、上記モータ制御部２２は、上記外部コントローラ４から受け取ったＰＷＭ信号のデューティ比を検出してデューティ信号を出力するデューティ検出部２２ａと、該デューティ検出部２２ａから出力されたデューティ信号に基づいて駆動信号としてのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部２２ｂと、を備えている。上記モータ制御部２２には、例えばホール素子などからなる回転位置検出素子１３によって検出されたモータ部２の回転子の回転位置が回転検出信号として入力される。この回転検出信号は、上記モータ制御部２２から外部コントローラ４に対して出力され、該外部コントローラ４内での速度指令の生成などに利用される。
【００１６】
上記デューティ検出部２２ａは、入力されるＰＷＭ信号の立ち上がりを検出すると、その前の信号立ち上がりとの区間（キャリア周期に対応）内でのオン信号の出力割合、すなわちＰＷＭ信号のデューティ比を検出するように構成されている。また、上記デューティ検出部２２ａは、キャリア周期の複数周期分で検出したデューティ比を平均化して、その平均化されたデューティ比を、モータ側で検出したデューティ比（デューティ信号）として出力するように構成されている。これにより、上記デューティ検出部２２ａは、モータ制御部２２に入力されるＰＷＭ信号のノイズ等の影響を低減して、実際に要求されているモータ部２の回転速度に対応するデューティ比を出力することができる。
【００１７】
上記デューティ検出部２２ａは、モータ制御部２２に入力されるＰＷＭ信号のデューティ比が１００％の場合を検出可能なように、内部にタイマ部２２ｃを有している。このタイマ部２２ｃは、ＰＷＭ信号の立ち上がりが検出されない場合でも、予め設定されたキャリア周期Ｔをカウント可能なように構成されている。これにより、上記外部コントローラ４や該外部コントローラ４とモータ１とのインターフェイス等が故障して、立ち下がりのないＰＷＭ信号、すなわちデューティ比が１００％のＰＷＭ信号がモータ１に入力された場合（図２の場合）でも、デューティ比１００％を検出できる。また、上記タイマ部２２ｃは、上記ＰＷＭ信号のデューティ比１００％を検出した場合に、該検出後から所定期間をカウントするように構成されている。
【００１８】
上記デューティ検出部２２ａは、上記速度指令としてのＰＷＭ信号のデューティ比が１００％の場合には、該デューティ比が１００％の状態を検出する直前のデューティ比を出力するように構成されている。これにより、上記デューティ検出部２２ａから出力されるデューティ比が１００％になるのを防止できる。なお、デューティ比が１００％の状態を検出する直前とは、検出直前のキャリア周期１周期分だけでなく、デューティ比を検出するために必要なキャリア周期数周期分を含む。
【００１９】
また、上記デューティ検出部２２ａは、上記ＰＷＭ信号のデューティ比１００％を検出した後、上記タイマ部２２ｃによって所定期間Ｘがカウントされた場合に、デューティ信号として出力するデューティ比がゼロになるように構成されている。これにより、上記ＰＷＭ信号のデューティ比が１００％になった後、所定期間Ｘが経過した後にモータ部２の駆動を停止することができる。すなわち、上記外部コントローラ４やインターフェイスなどが故障して、速度指令としてのＰＷＭ信号のデューティ比が１００％になった場合でも、モータ部２を安全に停止させることができる。
【００２０】
なお、上記所定期間Ｘは、キャリア周期Ｔの数倍の期間（例えば３〜５秒）に設定される。これにより、上記ＰＷＭ信号のデューティ比１００％の状態が継続していて、外部コントローラ４やインターフェイスなどの故障であることをより確実に検出できる。
【００２１】
上記ＰＷＭ信号生成部２２ｂは、上記デューティ検出部２２ａから出力されるデューティ信号に応じて、上記インバータ部１１の各スイッチング素子１２の駆動信号としてのＰＷＭ信号を生成するように構成されている。
【００２２】
−デューティ比が１００％の場合のモータ制御−
図２を用いて、モータ１の駆動制御部２１が受け取った速度指令としてのＰＷＭ信号がデューティ比１００％の場合のモータ制御について以下で説明する。
【００２３】
まず、従来の場合には、上記ＰＷＭ信号のデューティ比が１００％になると、駆動信号の生成に用いられるデューティ比はキャリア周期の複数区間で平均化されるため、該駆動信号の生成に用いられるデューティ比は徐々に大きくなって、最終的に１００％に到達する（図２の破線）。そうすると、モータ部２は、該モータ部２で構造上、可能な最大回転数で回転することになり、該モータ部２を例えば空調機のファンモータとして利用している場合には、ファンが過大な遠心力によって損傷を受ける可能性がある。
【００２４】
これに対し、本発明の場合には、デューティ検出部２２ａでＰＷＭ信号のデューティ比１００％が検出されると、上記図２に実線で示すように、ＰＷＭ信号生成部２２ｂに出力されるデューティ比は、キャリア周期の複数区間で平均化されたものではなく、デューティ比１００％を検出する直前のデューティ比に設定される。すなわち、上記ＰＷＭ信号のデューティ比が１００％の状態では、外部コントローラ４や該外部コントローラ４とのインターフェイスなどが故障していると判断し、モータ部２の駆動制御に上記ＰＷＭ信号のデューティ比１００％を考慮しないようにする。これにより、駆動制御部２１が受け取る速度指令としてのＰＷＭ信号のデューティ比が１００％になっても、モータ部２の回転数が増大するのを防止できる。したがって、モータ部２が最大回転数で回転するのを防止できる。
【００２５】
また、上記デューティ検出部２２ａは、モータ制御部２２に入力される速度指令としてのＰＷＭ信号のデューティ比１００％の状態が所定期間Ｘ、継続した場合に、上記ＰＷＭ信号生成部２２ｂに出力するデューティ比をゼロにする。これにより、上記ＰＷＭ信号のデューティ比１００％の状態が所定期間Ｘ以上、継続すると、モータ部２の回転は停止される。したがって、該モータ部２を安全に停止させることができる。
【００２６】
−実施形態の効果−
以上より、モータ駆動回路３のデューティ検出部２２ａで、速度指令としてのＰＷＭ信号のデューティ比１００％が検出されると、ＰＷＭ信号生成部２２ｂには、デューティ比１００％が検出される直前のデューティ比がデューティ信号として出力される。したがって、外部コントローラ４や該外部コントローラ４とのインターフェイスなどが故障して、上記ＰＷＭ信号のデューティ比が１００％になった場合でも、モータ部２が最大回転数で回転するのを防止できる。よって、該モータ部２に駆動連結されたファンなどが過大な遠心力によって損傷を受けるのを防止できる。
【００２７】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００２８】
上記実施形態では、デューティ検出部２２ａで速度指令としてのＰＷＭ信号のデューティ比１００％を検出すると、該デューティ検出部２２ａは、ＰＷＭ信号生成部３３ｂに対してデューティ比１００％を検出する直前のデューティ比を出力するように構成されているが、この限りではなく、デューティ比１００％に基づいてモータ部２が最大回転数で回転しなければ、どのような構成であってもよい。すなわち、上記ＰＷＭ信号のデューティ比１００％を検出した場合に、ＰＷＭ信号生成部２２ｂに対して、検出前よりも低いデューティ比を出力したり、モータ部２の回転数が最大回転数よりも低い所定回転数以下になるようにデューティ比を所定値以下にしてもよい。ここで、所定回転数とは、モータ部２に駆動連結されるファンなどが遠心力によって損傷を受けないような回転数である。
【００２９】
また、上記実施形態では、モータ１内にモータ駆動回路３を設けているが、この限りではなく、該モータ１の外部にモータ駆動回路３を設けてもよい。さらに、モータ駆動回路３のうちモータ制御部２２のみをモータ１の外部に配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上説明したように、本発明は、ＰＷＭ信号を用いて駆動制御されるモータに有用である。
【符号の説明】
【００３１】
１        モータ
２        モータ部
３        モータ駆動回路
４        外部コントローラ
４ａ      速度指令生成部
１１      インバータ部
１２      スイッチング素子
１３      位置検出素子（回転位置検出部）
２１      駆動制御部
２２      モータ制御部
２２ａ    デューティ検出部
２２ｂ    ＰＷＭ制御信号生成部
２２ｃ    タイマ部
２３      駆動回路
【図１】
0005610419.tif 000002
【図２】
0005610419.tif 000003