(57)【要約】【課題】回生現象を発生させず、安全性と信頼性に優れた、低トルクリップルで低振動低騒音な正弦波駆動によるモータの駆動装置を提供する。【解決手段】駆動巻線を正側電源線路に接続する正側スイッチ手段と、負側電源線路に接続する負側スイッチ手段とを有し、正側および負側スイッチ手段は、制御手段からの制御信号に基づきオン、オフ動作されるものであり、制御手段は、電流波形を概略正弦波状とする駆動波形信号を出力する波形生成手段と、巻線の誘起電圧極性を判別する極性判別手段とを備え、巻線の誘起電圧が正のときは正側スイッチ手段をオン、オフ動作し、負のときは負側スイッチ手段をオン、オフ動作して、巻線電流を概略正弦波状とする。【選択図】図１
2006191762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相の駆動巻線を正側電源線路に接続する正側スイッチ手段と負側電源線路に接続する負側スイッチ手段とからなるインバータを有し、前記正側および負側スイッチ手段は、制御手段からの制御信号に基づきオンまたはオフ動作され、各相の駆動巻線を概略正弦波状の交番電流で駆動するモータ駆動装置において、前記制御手段は、前記駆動巻線の駆動電流波形が概略正弦波状となるように、前記正側または負側スイッチ手段のオン期間とオフ期間の比率信号を駆動波形信号として出力する波形生成手段と、前記駆動巻線に発生する誘起電圧の極性を判別する極性判別手段とを備え、前記制御手段は、前記極性判別手段により前記駆動巻線の誘起電圧が正と判別されたときに、前記正側スイッチ手段のオン期間とオフ期間の比率を制御した制御信号をインバータに出力し、前記駆動巻線の誘起電圧が負と判別されたときに、前記負側スイッチ手段のオン期間とオフ期間の比率を制御した制御信号を前記インバータに出力することで前記駆動巻線の電流を概略正弦波状の交番電流とするモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空調機器、燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機並びに複写機、プリンタ等の情報機器に使用されるブラシレスＤＣモータなどを駆動するのに好適なモータ駆動装置に関する。特に、モータ駆動時のトルクリップル、振動、騒音を簡素な構成で大幅に低減できるモータ駆動装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、空調機器、並びに複写機、プリンタ等の情報機器などに用いられる各種駆動用モータは、長寿命、高信頼性、速度制御の容易さなどの長所を活かして、ブラシレスＤＣモータ（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ  ＤＣ  Ｍｏｔｏｒ）が用いられることが多い。
【０００３】
ブラシレスＤＣモータの駆動方式としては、これまで駆動巻線を矩形波状の駆動波形で駆動する矩形波駆動方式が広く採用されてきた。しかし近年、モータをより低トルクリップル、低振動、低騒音で駆動することへの要求が高まり、これらを低減する駆動技術としてモータ駆動巻線を正弦波状の駆動波形により駆動する正弦波駆動方式が一般的になりつつある。
【０００４】
ブラシレスＤＣモータを正弦波駆動する従来技術としては、例えば日本特許公報第３２３２４６７号に記載のものがある。
【０００５】
これはモータの回転位置に応じてメモリー記憶された正弦波状の波形データを順次読み出し、この波形データをパルス幅変調してモータ駆動巻線に電力供給するインバータ回路の各スイッチ素子を制御するものであり、これによってブラシレスＤＣモータを正弦波駆動するものである。
【０００６】
図６はこの種の従来技術におけるモータの駆動装置の回路構成図であり、図７はその動作説明図である。
【０００７】
図６において、１は駆動巻線１１、１３、１５を有するモータであり、これら各駆動巻線１１、１３、１５にはインバータ２０を介して駆動電力が直流電源５より供給される。
【０００８】
インバータ２０の各スイッチ手段２１〜２６は、モータの回転位置に応じて波形生成手段３１が生成する正弦波状の駆動波形信号ＷＦを、パルス幅変調器３２によりパルス幅変調した制御信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬによってそれぞれオンまたはオフ動作される。
【０００９】
ここで、信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨは互いに電気角１２０度の位相差をもって出力される信号であり、また信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬも互いに電気角１２０度の位相差をもって出力される信号である。
【００１０】
今、モータ駆動巻線のうち、インバータ２０の出力Ｕに接続される相の巻線１１に対する動作について、図７を用いて説明する。
【００１１】
図７において、三角波状の信号ＣＹはパルス幅変調器３２の内部に存在するＰＷＭキャリア信号である。
【００１２】
波形生成手段３１がモータ１の回転位置に応じて生成する正弦波状の駆動波形信号ＷＦ
は、パルス幅変調器３２によりキャリア信号ＣＹと比較され、その比較結果に応じてインバータ２０のスイッチ手段２１および２２は相補的にオン、オフされる。その結果、図７で示される駆動電圧Ｕがインバータ２０から出力され、駆動巻線１１に印加される。
【００１３】
駆動電圧Ｕは、瞬時的には直流電源５の正側電圧と負側電圧との間を交互に変化する電圧であるが、パルス幅変調の原理から、平均値的には信号ＷＦに応じた正弦波状の電圧となる。
【００１４】
したがって、駆動巻線１１には信号ＷＦと同様の正弦波状の電圧が印加される。
【００１５】
駆動巻線１３、１５に対しても、巻線１１と同様にして、インバータ２０からの駆動電圧Ｖ、Ｗにより正弦波状の電圧が印加される。
【００１６】
ここで各駆動巻線１１、１３、１５に印加される駆動電圧Ｕ、Ｖ、Ｗは互いに電気角１２０度の位相差を有するものであるが、これは、駆動巻線１３、１５に対しては、信号ＷＦと互いに電気角１２０度ずつ位相差をもつ正弦波状の駆動波形信号とキャリア信号ＣＹとの比較結果に応じ、インバータ２０のスイッチ手段２３および２４を相補的にオン、オフ、スイッチ手段２５および２６を相補的にオン、オフすることで実現される。
【００１７】
以上のようにして各駆動巻線１１、１３、１５に正弦波状の電圧が印加され、モータ１は正弦波駆動される。
【特許文献１】特許第３２３２４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら上記の従来技術によるモータの駆動装置は、モータを減速させる際など、インバータ２０からの駆動電圧がモータの駆動巻線に生じる誘起電圧よりも低くなるような駆動モードになると、モータの回転エネルギーが直流電源５に戻る（いわゆる回生）現象が発生し、直流電源５の出力電圧を上昇させ、モータ駆動装置やこれを搭載する機器を破損してしまう恐れがある。
【００１９】
以下にこの回生現象について説明を加える。
【００２０】
上記した従来技術によるモータの駆動装置では、インバータ２０内のスイッチ手段２１および２２を相補的にオン、オフしている。スイッチ素子２３および２４、またスイッチ手段２５および２６も同様、相補的にオン、オフしているが、以下の説明ではスイッチ手段２１および２２の動作に着目して説明を行う。
【００２１】
ここで、相補的にとは、一方のスイッチ手段がオンしている間は他方がオフし、一方のスイッチ手段がオフしている間は他方がオンするよう動作することである。
【００２２】
図７にスイッチ手段２１をオン、オフする制御信号ＵＨと、スイッチ手段２２をオン、オフする制御信号ＵＬとを示している。信号ＵＨ、ＵＬにおいて、Ｈレベルの間がそれぞれのスイッチ素子のオンを意味し、Ｌレベルの間がオフを意味する。
【００２３】
図７に示した信号ＵＨ、ＵＬによりスイッチ手段２１、２２は相補的にオン、オフされるが、厳密には双方のスイッチ素子のオンとオフとが入替わる際に、時間ｔｄ（デッドタイムあるいはオンディレィと呼ばれる時間）の一瞬の間、双方のスイッチ手段が共にオフする時間が設けられる。これは、直流電源５の短絡を防止するためであり、周知の技術である。
【００２４】
さて、上述した課題の回生現象は、このスイッチ素子を相補的にオン、オフするために生じるが、これに関して、図８を用いて説明する。
【００２５】
図８において、Ｕｅｍｆは巻線１１に発生している誘起電圧であり、インバータ２０が出力する駆動電圧Ｕの平均値（駆動波形信号ＷＦに対応）が誘起電圧Ｕｅｍｆよりも小さくなった場合の動作を示している。
【００２６】
このように駆動電圧が誘起電圧よりも小さくなる状態は、モータを減速しようとする際など、信号ＷＦの波高値を低下させた場合やモータが外力などで加速され、誘起電圧Ｕｅｍｆが大きくなった場合などに起こる。
【００２７】
図８において、まず期間ａを説明する。
【００２８】
期間ａにおいては、スイッチ手段２１がオンし、スイッチ手段２２がオフしている。その結果、駆動巻線１１は直流電源５の正側電源線路Ｐに接続され、駆動電圧Ｕの瞬時値は正側電源線路Ｐの電圧となる。この期間ａでは、巻線１１の誘起電圧Ｕｅｍｆに対して駆動電圧Ｕが高いため、巻線１１の電流Ｉｕは増加しながら流れていく。その増加量は電圧Ｕから電圧Ｕｅｍｆを差し引いた差もの（図８の期間ａにおいてハッチングを施した部分）に依存するが、電圧Ｕの平均値が電圧Ｕｅｍｆよりも低い場合、その差は小さく電流増加も僅かとなる。
【００２９】
期間ｂにおいては、スイッチ手段２１がオフし、スイッチ手段２２がオンしている。その結果、駆動巻線１１は直流電源５の負側電源線路Ｎに接続され、駆動電圧Ｕの瞬時値は負側電源線路Ｎの電圧となる。この期間ｂでは、巻線１１の誘起電圧Ｕｅｍｆに対して駆動電圧Ｕが低いため、巻線１１の電流Ｉｕは減少していく。その減少量は電圧Ｕｅｍｆから電圧Ｕを差し引いたもの（図８の期間ｂにおいてハッチングを施した部分）に依存し、電圧Ｕの平均値が電圧Ｕｅｍｆよりも低い場合、その差は大きく電流の減少量も大きくなる。期間ｂのうち期間ｂ１では、電流Ｉｕはスイッチ素子２２またはこれに逆並列接続されるダイオードを流れて巻線１１に至りつつ減少するが、電流Ｉｕがゼロにまで減少した以後の期間ｂ２では、電流の方向が反転し、巻線１１からスイッチ素子２２を介して負側電源線路Ｎに向けて流れ出すようになる。このときの電流Ｉｕは、誘起電圧Ｕｅｍｆから供給される向きとなり、本来のモータ駆動の電流方向とは逆になる。
【００３０】
期間ｃにおいては、期間ａのようにスイッチ手段２１がオンし、スイッチ手段２２がオフしている。したがって期間ａと同様、電流Ｉｕは増加するがその増加量は僅かで、電流方向を再び反転して元の向きに戻すほどには至らない。期間ｃでは、電流Ｉｕは、巻線１１からスイッチ手段２１またはこれに逆並列接続されるダイオードを介して正側電源線路Ｐに向けて流れ出すことになる。そしてこれは誘起電圧Ｕｅｍｆから供給される向きとなり、期間ｂのうちの期間ｂ２と同様、本来のモータ駆動の電流方向とは逆になる。
【００３１】
期間ｄにおいては、期間ｂのようにスイッチ手段２１がオフし、スイッチ手段２２がオンしている。したがって期間ｂと同様、電流Ｉｕは大きく減少を続けることになる。期間ｄでは、電流Ｉｕは、巻線１１からスイッチ手段２２を介して負側電源線路Ｎに向けて流れ出すことになり、期間ｂ２よりも増して大きな電流Ｉｕが誘起電圧Ｕｅｍｆから供給されることになる。
【００３２】
このように、本来モータを駆動するためには駆動巻線１１の誘起電圧Ｕｅｍｆに向かって電流Ｉｕを供給しなければならないのが、逆に誘起電圧Ｕｅｍｆから電流Ｉｕが供給される現象が継続されると、スイッチ手段２１がオンし、スイッチ手段２２がオフする度に
、巻線１１からスイッチ手段２１またはこれに逆並列接続されるダイオードを介して正側電源線路Ｐに向けて流れ出し、この現象がやがて他の駆動巻線１３、１５においても同様に発生し、各駆動巻線から流れ出した電流が電源線路Ｐを介して電源５の正側電極に向かうことになる。
【００３３】
つまり、モータが発電機として作用し、本来モータに電力を供給するための直流電源に対して、逆にモータが電力を供給してしまう（いわゆる回生）が発生することになる。
【００３４】
一般に直流電源は、電流を供給する能力を持つように設計されているが、電流を吸収する能力はない。したがって、このような回生現象により各駆動巻線から流れ出した電流が直流電源に流れ込むと、直流電源の出力電圧は上昇する。そして、直流電源自体を破壊したり、モータ駆動装置やこれを搭載する機器を破損してしまう恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記課題を解決するために本発明のモータの駆動装置は、複数相の駆動巻線を正側電源線路に接続する正側スイッチ手段と負側電源線路に接続する負側スイッチ手段とからなるインバータを有し、前記正側および負側スイッチ手段は、制御手段からの制御信号に基づきオンまたはオフ動作され、各相の駆動巻線を概略正弦波状の交番電流で駆動するモータ駆動装置において、前記制御手段は、前記駆動巻線の駆動電流波形が概略正弦波状となるように、前記正側または負側スイッチ手段のオン期間とオフ期間の比率信号を駆動波形信号として出力する波形生成手段と、前記駆動巻線に発生する誘起電圧の極性を判別する極性判別手段とを備え、前記制御手段は、前記極性判別手段により前記駆動巻線の誘起電圧が正と判別されたときに、前記正側スイッチ手段のオン期間とオフ期間の比率を制御した制御信号をインバータに出力し、前記駆動巻線の誘起電圧が負と判別されたときに、前記負側スイッチ手段のオン期間とオフ期間の比率を制御した制御信号を前記インバータに出力することで前記駆動巻線の電流を概略正弦波状の交番電流とするように構成したものである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は上記構成により、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によってインバータから出力される駆動電圧の平均値が、モータの駆動巻線に生じる誘起電圧よりも低くなる駆動モードとなっても、モータの回転エネルギーが直流電源に戻る（いわゆる回生）現象を発生させることなく、モータを正弦波駆動することが可能になる。したがって、モータを急に減速させたり、外力によってモータが強制的に加速されたりすることがあっても、直流電源の出力電圧を上昇させて機器を破損することはなく、安全性と信頼性に優れた、低トルクリップルで低振動低騒音なモータの駆動装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明は、複数相の駆動巻線を正側電源線路に接続する正側スイッチ手段と負側電源線路に接続する負側スイッチ手段とからなるインバータを有し、前記正側および負側スイッチ手段は、制御手段からの制御信号に基づきオンまたはオフ動作され、各相の駆動巻線を概略正弦波状の交番電流で駆動するモータ駆動装置において、前記制御手段は、前記駆動巻線の駆動電流波形が概略正弦波状となるように、前記正側または負側スイッチ手段のオン期間とオフ期間の比率信号を駆動波形信号として出力する波形生成手段と、前記駆動巻線に発生する誘起電圧の極性を判別する極性判別手段とを備え、前記制御手段は、前記極性判別手段により前記駆動巻線の誘起電圧が正と判別されたときに、前記正側スイッチ手段のオン期間とオフ期間の比率を制御した制御信号をインバータに出力し、前記駆動巻線の誘起電圧が負と判別されたときに、前記負側スイッチ手段のオン期間とオフ期間の比率を制御した制御信号を前記インバータに出力することで前記駆動巻線の電流を概略正弦波状の交番電流とするようにしたものである。
【００３８】
これらの構成により、本駆動装置は、モータを急に減速させたり、外力によってモータが強制的に加速されたりすることがあっても、回生現象が発生することはなく、したがって直流電源の出力電圧を上昇させて機器を破損する恐れはなく、低トルクリップルで低振動低騒音な正弦波駆動を高い安全性と信頼性を確保して実現することができる
【実施例１】
【００３９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図１は本発明の実施例における回路構成図である。
【００４１】
図１において、モータ１はインバータ２０を介して直流電源５が接続される。より具体的には、電源５の正側電源線路Ｐにインバータ２０を成す正側スイッチ手段２１、２３、２５が接続され、また負側電源線路Ｎにインバータ２０を成す負側スイッチ手段２２、２４、２６が接続される。正側スイッチ手段２１、２３、２５と負側スイッチ手段２２、２４、２６はそれぞれ接続され、その各共通接続点にモータ１の各相駆動巻線１１、１３、１５がそれぞれ接続される。
【００４２】
正側スイッチ手段２１、２３、２５のそれぞれをオンまたはオフ動作させる制御信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨおよび負側スイッチ手段２２、２３、２６のそれぞれをオンまたはオフ動作させる制御信号ＵＬ、ＷＬ、ＷＬは、制御手段３０から出力される。
【００４３】
制御手段３０は、駆動巻線１１、１３、１５の駆動電流波形が概略正弦波状となるように駆動波形信号ＷＦを出力する波形生成手段３１と、駆動巻線１１、１３、１５に発生する誘起電圧の極性を判別する極性判別手段３３と、パルス幅変調器３２とから成る。
【００４４】
パルス幅変調器３２は、駆動波形信号ＷＦをパルス幅変調し、極性判別手段３３の出力信号に応じて波形信号ＷＦのパルス幅変調結果を、制御手段３０の制御信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨおよびＵＬ、ＶＬ、ＷＬとして出力する。
【００４５】
以上のように構成された本実施例におけるモータの駆動装置について、以下にその動作を説明する。
【００４６】
図２は本実施例の駆動装置における動作説明図である。
【００４７】
図２において、三角波状の信号ＣＹはパルス幅変調器３２の内部に存在するＰＷＭキャリア信号である。
【００４８】
通常キャリア信号ＣＹは、モータの回転による電気角周期よりも十分に高い周波数に設定されるが、図２においては説明の便宜上、比較的低い周波数で記している。
【００４９】
波形生成手段３１がモータ１の回転位置に応じて生成する正弦波状の駆動波形信号ＷＦは、パルス幅変調器３２によりキャリア信号ＣＹと比較され、波形信号ＷＦに応じてパルス幅が変化するパルス幅変調信号が生成される。そして、そのパルス幅変調信号に応じてインバータ２０の正側スイッチ手段２１と負側スイッチ手段２２のうちいずれかをオン、オフする。
【００５０】
ここで、正側スイッチ手段２１と負側スイッチ手段２２とは、従来例のように相補的にオン、オフ動作されるのではなく、いずれか一方のスイッチ手段のみがオン、オフ動作し、他方のスイッチ手段はオフ状態を維持した動作となる。そして、正側と負側のいずれの
スイッチ手段をオン、オフ動作させ、いずれのオフ動作を維持させるかは、極性判別手段３３により検出される駆動巻線１の誘起電圧Ｕｅｍｆの極性によって定められる。
【００５１】
具体的には図２に示すように、誘起電圧Ｕｅｍｆの極性が正であるとき、正側スイッチ手段２１をオン、オフする制御信号ＵＨに、キャリア信号ＣＹと波形信号ＷＦとの比較結果によるパルス幅変調信号を反映させ、正側スイッチ手段２１をパルス幅変調信号に基づきオン、オフ動作させる。このとき負側スイッチ手段２２はオフを維持するよう、制御信号ＵＬはＬレベルに固定される。
【００５２】
一方、誘起電圧Ｕｅｍｆの極性が負であるとき、負側スイッチ手段２２をオン、オフする制御信号ＵＬに、キャリア信号ＣＹと波形信号ＷＦとの比較結果によるパルス幅変調信号を反映させ、負側スイッチ手段２２をパルス幅変調信号に基づきオン、オフ動作させる。このとき正側スイッチ手段２１はオフを維持するよう、制御信号ＵＨはＬレベルに固定される。
【００５３】
ここで、制御信号ＵＨ、ＵＬの動きは図２に示しているが、各信号において、Ｈレベルは各スイッチ手段をオンすることを意味し、Ｌレベルはオフすることを意味している。
【００５４】
このように、誘起電圧Ｕｅｍｆの極性に応じて、正側および負側スイッチ手段のうちいずれか一方を正弦波状の波形信号ＷＦに応じたパルス幅変調信号でオン、オフ動作し、他方のオフ状態を維持することで、駆動巻線１１の駆動波形を正弦波状にすることができる。
【００５５】
このことに関して、もう少し説明を加える。
【００５６】
モータがトルクを発生するには誘起電圧Ｕｅｍｆに逆らって駆動巻線１に電流Ｉｕを流す必要がある。
【００５７】
誘起電圧Ｕｅｍｆの極性が正であるとき、この電流Ｉｕの向きは、駆動巻線１に向かう方向になる。そしてこの向きの電流Ｉｕを正弦波状に制御するには、正側スイッチ手段２１をオン、オフ動作し、負側スイッチ手段２２をオフ維持することで実現できる。
【００５８】
つまり、電流Ｉｕを増加方向に制御するには正側スイッチ手段２１をオンして駆動巻線１１へ正側電源線路Ｐの電圧を印加すればよく、また電流Ｉｕを減少方向に制御するにはスイッチ手段２１を単にオフすればよい。正側スイッチ手段２１のオフにより、駆動巻線１１には負側電源線路Ｎの電圧が印加され、電流Ｉｕは減少方向に制御される。これは、電流Ｉｕが巻線１１に向かう方向であるため、正側スイッチ手段２１のオフにより負側スイッチ手段２２と逆並列接続されるダイオードが導通するためである。
【００５９】
したがって、誘起電圧Ｕｅｍｆが正のとき、正側スイッチ手段２１のオン、オフ動作により電流Ｉｕを制御でき、これを正弦波状とすることが可能になる。
【００６０】
一方、誘起電圧Ｕｅｍｆの極性が負であるとき、モータがトルクを発生し得る電流Ｉｕの向きは、駆動巻線１１から流れ出る方向になる。この向きの電流Ｉｕを正弦波状に制御するには、Ｕｅｍｆが正の場合とは逆に、負側スイッチ手段２２をオン、オフ動作し、正側スイッチ手段２１をオフ維持することで実現できる。
【００６１】
つまり、電流Ｉｕを巻線１１から流れ出る方向に増加するには負側スイッチ手段２２をオンして巻線１１へ負側電源線路Ｎの電圧を印加すればよく、また逆に減少するにはスイッチ手段２２を単にオフすればよい。負側スイッチ手段２２のオフにより、駆動巻線１１
には正側電源線路Ｐの電圧が印加され、巻線１１から流れ出る電流Ｉｕは減少方向に制御される。これは、負側スイッチ手段２２のオフにより正側スイッチ手段２１と逆並列接続されるダイオードが導通するためである。
【００６２】
したがって、誘起電圧Ｕｅｍｆが負のとき、負側スイッチ手段２２のオン、オフ動作により電流Ｉｕを制御でき、これを正弦波状とすることが可能になる。
【００６３】
以上のようにして、誘起電圧Ｕｅｍｆの極性の各場合において、正側および負側スイッチ手段２１および２２がオン、オフされ、その結果、図２で示される駆動電圧Ｕがインバータ２０から出力され、駆動巻線１１に印加される。
【００６４】
駆動電圧Ｕは、瞬時的には直流電源５の正側電圧と負側電圧との間を交互に変化する電圧であるが、パルス幅変調の原理から、平均値的には信号ＷＦに応じた正弦波状の電圧となり、駆動巻線１１には信号ＷＦと同様の正弦波状の電圧が印加される。
【００６５】
駆動巻線１３、１５に対しても、巻線１１と同様にして、インバータ２０からの駆動電圧Ｖ、Ｗにより正弦波状の電圧が印加される。
【００６６】
ここで各駆動巻線１１、１３、１５に印加される駆動電圧Ｕ、Ｖ、Ｗは互いに電気角１２０度の位相差を有するものであるが、これは、駆動巻線１３、１５に対しては、信号ＷＦと互いに電気角１２０度ずつ位相差をもつ正弦波状の駆動波形信号とキャリア信号ＣＹとの比較結果に応じ、インバータ２０のスイッチ手段２３および２４をオン、オフ動作、またスイッチ手段２５および２６をオン、オフ動作することで実現される。
【００６７】
以上のようにして各駆動巻線１１、１３、１５に正弦波状の電圧が印加され、モータ１は正弦波駆動される。
【００６８】
次に、モータを急に減速させたり、外力によってモータが強制的に加速されたりするなど、インバータ２０からの駆動電圧がモータの駆動巻線に生じる誘起電圧よりも低くなるような駆動モードが生じた場合の動作について図３を用いて説明する。
【００６９】
図３において、Ｕｅｍｆは巻線１１に発生している誘起電圧であり、インバータ２０が出力する駆動電圧Ｕの平均値（駆動波形信号ＷＦに対応）が誘起電圧Ｕｅｍｆよりも小さくなった場合の動作を示している。
【００７０】
このように駆動電圧が誘起電圧よりも小さくなる状態は、モータを減速しようとする際などの信号ＷＦの波高値を低下させた場合や、モータが外力などで強制加速されて誘起電圧Ｕｅｍｆが大きくなった場合などに起こる。
【００７１】
図３における拡大部分は、誘起電圧Ｕｅｍｆの極性が正の領域で、この領域では上記の動作説明のとおり、正側スイッチ手段２１がオン、オフ動作して巻線１1の駆動波形を正弦波状に制御し、負側スイッチ手段２２はオフ状態を維持している。
【００７２】
以下の説明においては、この誘起電圧Ｕｅｍｆが正の領域での動作を中心に説明するが、Ｕｅｍｆが負の領域においてもその動作は同様である。
【００７３】
図３の拡大部分において、まず期間ａを説明する。
【００７４】
期間ａにおいては、正側スイッチ手段２１がオンしている。なお、負側スイッチ手段２２はオフを維持している。その結果、駆動巻線１１は直流電源５の正側電源線路Ｐに接続
され、駆動電圧Ｕの瞬時値は正側電源線路Ｐの電圧となる。この期間ａでは、巻線１１の誘起電圧Ｕｅｍｆに対して駆動電圧Ｕが高いため、巻線１１の電流Ｉｕは増加しながら流れていく。その増加量は電圧Ｕから電圧Ｕｅｍｆを差し引いた差もの（図３の期間ａにおいてハッチングを施した部分）に依存するが、電圧Ｕの平均値が電圧Ｕｅｍｆよりも低い場合、その差は小さく電流増加は僅かとなる。
【００７５】
期間ｂにおいては、正側スイッチ手段２１がオフする。なお負側スイッチ手段２２はオフを維持している。スイッチ手段２１がオフすることで、負側スイッチ手段２２に逆並列接続されたダイオードが導通し、駆動巻線１１は直流電源５の負側電源線路Ｎに接続される。そして駆動電圧Ｕの瞬時値は負側電源線路Ｎの電圧となる。
【００７６】
この期間ｂでは、巻線１１の誘起電圧Ｕｅｍｆに対して駆動電圧Ｕが低いため、巻線１１の電流Ｉｕは減少していく。その減少量は電圧Ｕｅｍｆから電圧Ｕを差し引いたもの（図３の期間ｂにおいてハッチングを施した部分）に依存し、電圧Ｕの平均値が電圧Ｕｅｍｆよりも低い場合、その差は大きく電流の減少量も大きくなる。
【００７７】
期間ｂのうち期間ｂ１では、電流Ｉｕは負側スイッチ手段２２に逆並列接続されるダイオードを流れて巻線１１に至りつつ減少する。
【００７８】
電流Ｉｕがゼロにまで減少した以後の期間ｂ２では、負側スイッチ手段２２がオフ状態を維持しているため、電流Ｉｕはゼロとなる。
【００７９】
したがって、従来例の図８で示したような誘起電圧Ｕｅｍｆがら電流が供給される向きに電流Ｉｕが流れることはない。
【００８０】
なお、この期間ｂ２の間は、電流Ｉｕがゼロであるためインバータ２０の出力には駆動巻線１１の誘起電圧Ｕｅｍｆそのものが観測される。
【００８１】
期間ｃにおいては、期間ａのように正側スイッチ手段２１がオンする。なお負側スイッチ手段２２がオフ状態を維持している。したがって期間ａと同様、電流Ｉｕは増加するがその増加量は僅かである。期間ｃでは、電流Ｉｕは、正側電源線路Ｐから正側スイッチ手段２１を介して巻線１１に向けて流れる。
【００８２】
期間ｄにおいては、期間ｂのように正側スイッチ手段２１がオフする。なお負側スイッチ手段２２はオフ状態を維持している。したがって期間ｂと同様、期間ｄ１までの間は電流Ｉｕは負側スイッチ手段２２に逆並列接続されるダイオードを流れて巻線１１に至りつつ減少する。電流Ｉｕがゼロにまで減少した後の期間ｄ２では、負側スイッチ手段２２がオフ状態を維持しているため、電流Ｉｕはゼロとなる。つまり、この期間でも、従来例の図８で示したような誘起電圧Ｕｅｍｆがら電流が供給される向きに電流Ｉｕが流れることはない。
【００８３】
このことは、他の駆動巻線１３、１５についても同様のことが言える。
【００８４】
したがって、駆動巻線の誘起電圧から電流が、本来とは逆方向の電源５に向かって流れる、いわゆる回生現象が発生することはない。
【００８５】
したがって、インバータ２０から出力される駆動電圧の平均値が、モータの駆動巻線に生じる誘起電圧よりも低くなる駆動モードとなっても、モータの回転エネルギーが直流電源に戻る（いわゆる回生）現象を発生させることなく、モータを正弦波駆動することが可能になる。つまり、モータを急に減速させたり、外力によってモータが強制的に加速され
たりすることがあっても、直流電源の出力電圧を上昇させて機器を破損することはなく、安全性と信頼性に優れた、低トルクリップルで低振動低騒音なモータの駆動装置を提供することが可能になる。
【実施例２】
【００８６】
実施例１では、図２あるいは図３に示したように、インバータ２０から出力される駆動電圧Ｕの平均値（駆動波形信号ＷＦに相当）である正弦波状の駆動電圧波形の位相が、誘起電圧Ｕｅｍｆと同位相である例を示した。
【００８７】
しかし現実には、駆動巻線に流れる電流は巻線のインダクタンスなどの影響で駆動電圧の位相よりも遅れ、その結果、誘起電圧の位相と巻線電流の位相との間にズレが発生し、モータの駆動効率が低下することになる。
【００８８】
そこで、予めインバータ２０から出力する駆動電圧波形の位相を進め、上記の誘起電圧と巻線電流との間の位相ズレを無くする方法、いわゆる進角することが通常行われる。
【００８９】
図４は、この進角を行った場合の動作波形を示したものである。
【００９０】
図４に示すように進角は、波形生成手段３１からの駆動波形信号ＷＦを、誘起電圧Ｕｅｍｆよりも早いタイミングで出力することで容易に実現できる。
【００９１】
このように、進角を行った場合においても、誘起電圧Ｕｅｍｆの極性が正の場合（図４の期間ＵＰの間）に制御信号ＵＨにより正側スイッチ手段２１をオン、オフ動作させ、負の場合（図４の期間ＵＮの間）に制御信号ＵＬにより負側スイッチ手段２２をオン、オフ動作させることにおいて、実施例１で示したものと何ら変りはなく、全く同様の効果を得られることに変りはない。
【実施例３】
【００９２】
また、インバータ２０から出力される駆動電圧Ｕの平均値（駆動波形信号ＷＦに相当）は、正弦波状の波形に限る必要はなく、結果としてモータ１の各相駆動巻線の端子間あるいは中性点と巻線端子との間の電圧が正弦波状であれば、モータを正弦波駆動することは可能である。
【００９３】
例えば、図５に示すような駆動波形信号ＷＦをパルス幅変調してインバータ２０から駆動電圧Ｕを出力しても構わない。
【００９４】
この場合、駆動巻線の端子と中性点との間は、図５に示す波形Ｆのような正弦波状の波形となり、モータは先の実施例と同様、正弦波駆動される。
【００９５】
図５のような駆動波形信号ＷＦを用いた場合においても、誘起電圧Ｕｅｍｆの極性が正の場合（図５の期間ＵＰの間）に制御信号ＵＨにより正側スイッチ手段２１をオン、オフ動作させ、負の場合（図５の期間ＵＮの間）に制御信号ＵＬにより負側スイッチ手段２２をオン、オフ動作させることにおいて、実施例１で示したものと何ら変りはなく、全く同様の効果を得られることに変りはない。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明のモータの駆動装置は、モータの回転エネルギーが直流電源に戻る（いわゆる回生）現象を発生させることなく、モータを正弦波駆動することが可能になる。つまり、モータを急に減速させたり、外力によってモータが強制的に加速されたりすることがあっても、直流電源の出力電圧を上昇させて機器を破損することはなく、安全性と信頼性に優れ
た、低トルクリップルで低振動低騒音なモータ駆動を実現できる。
【００９７】
したがって、加減速制御が頻繁に行われ低振動低騒音が要求されるプリンタ、複写機、ハードディスク、光メディア機器などの情報機器などに使用されるモータの駆動に好適である。また、台風などの強風にさらされる可能性のある空調機器用のファンモータ駆動や燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機などにも好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明のモータの駆動装置における実施例１の回路構成図
【図２】図１における動作説明図
【図３】図１における誘起電圧が低い場合の動作説明図
【図４】実施例２における動作波形図
【図５】実施例３における動作波形図
【図６】従来技術のモータの駆動装置における回路構成図
【図７】図６における動作説明図
【図８】図６における誘起電圧が低い場合の動作説明図
【符号の説明】
【００９９】
１  モータ
１１、１３、１５  駆動巻線
５  直流電源
２０  インバータ
２１、２３、２５  正側スイッチ手段
２２、２４、２６  負側スイッチ手段
３０  制御手段
３１  波形生成手段
３２  パルス幅変調器
３３  極性判別手段
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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