(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のモータと、第２のモータと、共通モータ電源とを有し、前記第１のモータがブラシレスモータであるモータの駆動方法であって、
前記共通モータ電源から前記第１および第２のモータ駆動回路に対する電力供給を共通のモータ電源ラインを介して行い、
前記第１のモータの駆動を、モータ各相の駆動コイルの通電を両方向通電方式により切り換えるパワートランジスタを、通電切り換えの周期よりも短い周期でオンオフし、パワートランジスタのオフ区間では前記駆動コイルが発生する逆起電圧によって回生電流を流すことにより駆動トルクを維持するダイレクトＰＷＭ駆動方式により行い、
前記第２のモータの駆動を前記ダイレクトＰＷＭ駆動方式とは異なる方式により行い、
前記第１のモータの側で発生する逆流回生電流を、前記共通のモータ電源ラインを介して前記第２のモータの側に流すことを特徴とするモータの駆動方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２のモータの停止中に、前記第１のモータが逆転ブレーキモードに移行した時には、当該逆転ブレーキモードへの移行に同期させて前記第２のモータを起動することを特徴とするモータの駆動方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第２のモータの運転中に、前記第１のモータが逆転ブレーキモードに移行した時には、当該逆転ブレーキモードへの移行に同期させて前記第２のモータを一時的に加速することを特徴とするモータの駆動方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載された駆動方法によりモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記第１のモータを前記ダイレクトＰＷＭ駆動方式により駆動する第１のモータ駆動回路と、前記第２のモータを駆動する第２のモータ駆動回路とが、同一のＩＣチップ上に構成されていることを特徴とするモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は共通電源から電力が供給される複数台のモータを駆動するためのモータの駆動方法および駆動装置に関するものである。さらに詳しくは、１台のモータがダイレクトＰＷＭ駆動方式により駆動されるブラシレスモータである場合に、そこで発生する逆流回生電流に起因する弊害を確実に防止可能なモータの駆動方法および駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数台のモータが搭載されている機器、例えば、ビデオ記録再生装置では、キャプスタンモータとしてのブラシレスモータと、記録媒体のローディング・アンローディング用のブラシ付きモータと、シリンダヘッド駆動用のブラシレスモータを含むモータが搭載されている。これらのうち、キャプスタンモータ用のブラシレスモータは、駆動電力を節約するために、一般に、ダイレクトＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動方式によって駆動されている。
【０００３】
このダイレクトＰＷＭ駆動方式は、駆動コイルの通電を切り換えるパワートランジスタを通電切り換えの周期よりも短い周期でオンオフして、外部電流を遮断するオフ区間は駆動コイルが発生する逆起電圧によって回生電流を流して駆動トルクを維持する方式である。この方式によりブラシレスモータを駆動すると、駆動コイルが回生電流を流している間は外部からの電流供給を必要としないので、モータ駆動の省エネルギー化に大きな効果がある。
【０００４】
ここで、図２ないし図４を参照して、従来のブラシレスモータのダイレクトＰＷＭ駆動方式について説明する。
【０００５】
図２（ａ）、（ｂ）には３相ブラシレスモータのダイレクトＰＷＭ駆動方式による１相分のコイル電流波形およびコイル電圧波形を示してあり、図３（ａ）、（ｂ）にはダイレクトＰＷＭ通電時（図２のａ部）におけるコイル電流波形およびコイル電圧波形の詳細波形を示してある。
【０００６】
図３におけるｂ部は駆動コイル通電切り換え用のパワートランジスタがオンしている状態で、モータ電源ＶＭから電流が供給される区間である。この時には、図３（ａ）に示す１相駆動コイルの電流波形はコイルの時定数で増加傾斜になる。これに対して、図３におけるｃ部は駆動コイル通電切り換え用のパワートランジスタがオフしている状態で、駆動コイル自身が逆起電圧を発生して回生電流を流している区間である。この時、１相駆動コイルの電流波形はコイルの時定数で減少傾斜になる。
【０００７】
図４（ａ）は、図３におけるｂ部で示されている駆動コイル通電切り換え用のパワートランジスタがオンしている場合のモータ電流（ＩＭｂ）経路を示している。この状態では、モータ電流はモータ電源から、電源電圧（ＶＭ）側のオン状態のパワートランジスタＱ１を通って駆動コイルＬｕ、Ｌｖに流れ、さらに、モータ接地（Ｍ−ＧＮＤ）側のオン状態のパワートランジスタＱ４を通ってモータ電源に戻る経路をたどる。接地側のパワートランジスタＱ４は、他の相に通電が切り換わるまではオン状態に保持されるが、駆動電圧側のパワートランジスタＱ１は図３に示すように繰り返しオンオフされる。
【０００８】
図４（ｂ）は図３のｃ部のモータ電流（ＩＭｃ）経路を示している、この場合、パワートランジスタＱ１のオフに伴って、各駆動コイルで逆起電圧Ｅ１、Ｅ２が発生し、パワートランジスタＱ４からモータ接地（Ｍ−ＧＮＤ）ラインを通って他方の接地側パワートランジスタＱ３に付随するダイオードＤ３に向かう回生電流ＩＭＣを流す。この電流が駆動コイルを流れるモータ電流となる。
【０００９】
このようにダイレクトＰＷＭ駆動方式では、モータ電流の一部をモータが自ら作り出す回生電流によって賄っているため、外部から供給する電流を節約することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のダイレクトＰＷＭ駆動方式によるモータの駆動方法はモータ駆動の省エネルギー化に効果があるが、回生電流が駆動回路内を流れず、モータ電源（ＶＭ）側に逆流する危険性がある。
【００１１】
例えば、図４（ｂ）のタイミング中に駆動コイルの通電切り換えが行われ、パワートランジスタＱ４がオフになると、各駆動コイルに発生する逆起電圧Ｅ１’、Ｅ２’によって、図５（ａ）に示すような経路で回生電流ＩＭｃ’を流そうとする。この時、モータ電源ＶＭ側のシンク能力が不足していると、逆流する回生電流ＩＭｃ’の行き場が失われ、モータ電源ＶＭが逆起電圧Ｅ１’、Ｅ２’に引き上げられる形で急上昇する。モータ電源が上昇して、モータ駆動回路の耐圧を超えると、駆動回路が耐圧破壊を起こしてしまう。特に、ブラシレスモータの逆転ブレーキモードの場合には、図５（ａ）に示すＰＷＭオフタイミングが長くなるので、モータ電源ＶＭが上昇し易く、従って、駆動回路の耐圧破壊が起き易い。
【００１２】
そこで、図５（ｂ）に示すように、モータ電源ラインＬ（ＶＭ）とモータ接地ラインＬ（Ｍ−ＧＮＤ）の間に、例えば、１００μＦ以上の電解コンデンサＣや高電流容量のツェナーダイオードＤｚ等を追加して、回生電流ＩＭｃ’を吸収して、駆動回路を耐圧破壊から保護する必要がある。しかしながら、このような保護回路を追加することはコストアップにつながる。
【００１３】
本発明の課題は、保護回路を追加することなく、逆流回生電流に起因した弊害を回避可能なモータの駆動方法および駆動装置を提案することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、第１のモータと、第２のモータと、共通モータ電源とを有し、前記第１のモータがブラシレスモータであるモータの駆動方法であって、前記共通モータ電源から前記第１および第２のモータ駆動回路に対する電力供給を共通のモータ電源ラインを介して行い、前記第１のモータの駆動を、モータ各相の駆動コイルの通電を両方向通電方式により切り換えるパワートランジスタを、通電切り換えの周期よりも短い周期でオンオフし、パワートランジスタのオフ区間では前記駆動コイルが発生する逆起電圧によって回生電流を流すことにより駆動トルクを維持するダイレクトＰＷＭ駆動方式により行い、前記第２のモータの駆動を前記ダイレクトＰＷＭ駆動方式とは異なる方式により行い、前記第１のモータの側で発生する逆流回生電流を、前記共通のモータ電源ラインを介して前記第２のモータの側に流すことを特徴としている。
【００１５】
本発明の方法によれば、ビデオ記録再生装置のように、同一システム内にダイレクトＰＷＭ駆動方式のブラシレスモータと通常駆動方式のモータとが存在する場合、それらのモータ電源ラインが共通化されているので、ダイレクトＰＷＭ駆動方式のブラシレスモータの側で発生する逆流回生電流はその共通のモータ電源ラインを経由して他方の通常駆動方式のモータに流れ込み、このモータの側で吸収される。この結果、高価な追加部品を使用することなく、モータ駆動回路の耐圧破壊を防止できる。
【００１６】
ここで、前記第２のモータの停止中において、ダイレクトＰＷＭ駆動方式によるブラシレスモータが逆転ブレーキモードに移行した時には、当該逆転ブレーキモードへの移行に同期させて通常駆動方式の第２のモータを起動することが望ましい。
【００１７】
また、前記第２のモータの運転中に、ダイレクトＰＷＭ駆動方式によるブラシレスモータが逆転ブレーキモードに移行した時には、当該逆転ブレーキモードへの移行に同期させて、通常駆動方式の第２のモータを一時的に加速することが望ましい。
【００１８】
逆転ブレーキモード時には、逆流回生電流に起因したモータ電源電圧の急上昇が起こりやすいので、逆転ブレーキモード時に他方の第２のモータを起動あるいは加速すれば、発生した逆流回生電流を当該第２のモータの駆動電流の一部として有効に消費できるので、当該逆流回生電流を確実に吸収できる。
【００１９】
次に、本発明は上記の駆動方法によりモータを駆動するモータ駆動装置であって、前記第１のモータを前記ダイレクトＰＷＭ駆動方式により駆動する第１のモータ駆動回路と、前記第２のモータを駆動する第２のモータ駆動回路とが、同一のＩＣチップ上に構成されていることを特徴としている。
【００２０】
双方の駆動回路を同一のＩＣチップ上に作り込むと、それぞれを別個の基板上にディスクリートな回路として構成する場合に比べて、配線抵抗損失を大幅に低減できるので、発生した逆流回生電流を通常駆動方式による第２のモータの側で効率良く吸収できる。この結果、モータ電源ラインの上昇を最低限に抑えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の方法を適用したモータ駆動装置について説明する。
【００２２】
図１は本実施例のモータ駆動装置の主要部分を示す概略ブロック図である。本例のモータ駆動装置１は、ダイレクトＰＷＭ駆動方式による駆動回路２を備えたブラシレスモータ（第１のモータ）３と、通常駆動方式による駆動回路４を備えたブラシ付きモータ５（第２のモータ）および通常駆動方式による駆動回路６を備えたブラシレスモータ７（第３のモータ）とを有している。ダイレクトＰＷＭ駆動方式によるブラシレスモータ３と通常駆動方式によるブラシレスモータ７は共に３相モータであり３相の駆動コイルを備えているが、図示のタイミングで通電状態にないコイルおよび、これらに対する通電を切り換え制御するためのパワートランジスタ等の回路部品は省略してある。
【００２３】
本例では、これらの３台のモータ３、５、７の駆動回路２、４、６の動作電圧レベルを一致させてあり、例えば、２４Ｖとしてある。また、共通の駆動電源ＶＭから給電されるようになっており、それらの電力供給ラインであるモータ電源ラインＬ（ＶＭ）およびモータ接地ラインＬ（Ｍ−ＧＮＤ）が共通化されている。さらには、これら３台のモータ３、５、７の駆動回路２、４、６は同一のＩＣチップ（図示せず）に作り込まれている。
【００２４】
また、本例では、ブラシレスモータ３の駆動回路２におけるＰＷＭ制御回路２１を含む制御回路２２からは、逆転ブレーキモードへの切り変わり時に当該モードの指令信号であるブレーキ信号ＢＫが隣接配置されているブラシ付きモータ５の駆動回路４を構成している制御回路４１に供給されるようになっている。このブラシ付きモータ５の駆動回路４では、ブレーキ信号ＢＫを受け取った場合に、当該モータ５が停止中の時には、当該モータ５を一時的に強制起動するようにプログラムされている。
【００２５】
この構成のモータ駆動装置１において、そのダイレクトＰＷＭ駆動方式によるブラシレスモータ３の通電制御は、先に図２ないし４を参照して説明した場合と同様であり、ＰＷＭオフタイミング（図３のｃ部の区間）では図４（ｂ）に示すように、駆動コイルの逆起電圧によって回生電流ＩＭＣが流れる。
【００２６】
ここで、この図４（ｂ）に示すようなタイミング中に駆動コイルの通電切り換えが行われ、パワートランジスタＱ４がオフになると、駆動コイルＬｕ、Ｌｖに発生する逆起電圧Ｅ１’、Ｅ２’によって図１に示すような経路で回生電流ＩＭｃ’が流れる。この場合、発生した回生電流ＩＭｃ’は、共通の電源ラインＬ（ＶＭ）を流れて隣接している通常駆動方式により駆動されているブラシ付きモータ５の駆動回路４およびブラシレスモータ７の駆動回路６に流れ込み、これらのモータの駆動電流の一部として利用される。よって、逆流回生電流ＩＭｃ’がモータ電源ＶＭまで戻り、当該電源電圧を各モータ駆動回路２、４、６の許容耐圧以上に高めてしまうことが防止される。
【００２７】
また、本例の駆動装置１では、ダイレクトＰＷＭ駆動方式によるブラシレスモータ３が逆転ブレーキモードに切り換わった場合に、当該モードへの切り換え信号であるブレーキ信号ＢＫを隣接配置されているブラシ付きモータ５の駆動回路４に出力している。ブラシ付きモータ５の駆動回路４では、ブレーキ信号ＢＫを受け取ると、当該ブラシ付きモータ５が停止中の場合には、一時的に当該モータ５を強制起動させるようにしている。
【００２８】
このように、本例では、ＰＷＭオフタイミングが長くなり、モータ電源電圧が逆流回生電流によって引き上げられ易い逆転ブレーキモード時には、隣接のモータ５を強制起動して、発生した逆流回生電流を駆動電流の一部として積極的に吸収するようにしている。したがって、モータ電源が逆流回生電流によって上昇してモータ駆動回路が耐圧破壊してしまうという弊害を確実に防止できる。
【００２９】
なお、モータ５が運転中の場合には、逆流回生電流を効率良く吸収するために、当該モータ５を一時的に加速させるようにしてもよい。また、他方のブラシレスモータ７を同様に駆動制御してもよく、２台のモータ５、７を共に駆動制御するようにしてもよい。
【００３０】
さらに、本例は、ダイレクトＰＷＭ駆動方式によるブラシレスモータ以外に２台のモータを備えた場合のものであるが、例えば、１台のモータを備えた場合および３台以上のモータを備えている場合にも本発明を同様に適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のモータの駆動方法および駆動装置では、ダイレクトＰＷＭ駆動方式によるブラシレスモータと、通常駆動方式によるモータの動作電圧レベルを合わせて、モータ電源ラインを共通化している。従って、ダイレクトＰＷＭ駆動方式によるブラシレスモータで発生した逆流回生電流を通常駆動方式によるモータの側で吸収させることができるので、モータ駆動電圧が逆流回生電流によって引き上げられて、モータ駆動回路が耐圧破壊してしまうという弊害を回避できる。よって、高価な部品を追加することなく、モータ駆動回路の耐圧破壊を防止できる。
【００３２】
また、本発明では、逆流回生電流によってモータ駆動電圧が上昇しやすいＰＷＭオフタイミングの長い逆転ブレーキモード時には、通常駆動方式によるモータを一時的に強制起動し、あるいは、運転中にある通常駆動方式によるモータを一時的に加速するようにしているので、逆流回生電流を効率的に通常駆動方式によるモータの側で吸収できる。
【００３３】
さらに、本発明のモータ駆動装置では、双方のモータ駆動回路が同一のＩＣチップ上に作り込まれているので、双方の駆動回路を繋ぐモータ電源ラインおよびモータ接地ラインの配線抵抗損失を小さくできる。よって、ダイレクトＰＷＭ駆動方式によるブラシレスモータの側で発生した逆流回生電流を他方の通常駆動方式によるモータの側で効率良く吸収でき、モータ駆動電圧の上昇を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したモータ駆動装置の一例を示す概略ブロック図である。
【図２】従来の３相ブラシレスモータのダイレクトＰＷＭ駆動方式を説明するための電流および電圧波形図である。
【図３】図２の波形の一部を拡大して示す電流および電圧波形図である。
【図４】従来の３相ブラシレスモータのダイレクトＰＷＭ駆動方式を説明するための等価回路を示すブロック図である。
【図５】従来の３相ブラシレスモータのダイレクトＰＷＭ駆動方式における逆流回生電流に起因する弊害を説明するためのブロック図、および逆流回生電流対策例を示す部分ブロック図である。
【符号の説明】
１  モータ駆動装置
２  ダイレクトＰＷＭ駆動方式による駆動回路
３  ブラシレスモータ
４  通常駆動方式による駆動回路
２１  ＰＷＭ制御回路
２２、４１  制御回路
５  ブラシ付きモータ
６  通常駆動方式による駆動回路
６１  制御回路
７  ブラシレスモータ
ＢＫ  ブレーキ信号
Ｌｕ、Ｌｖ  駆動コイル
Ｑ１ないしＱ４  パワートランジスタ
ＶＭ  モータ電源
Ｃ  コンデンサ
Ｄｚ  ツェナーダイオード
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ１’、Ｅ２’  逆起電圧
ＩＭｃ、ＩＭｃ’  回生電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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