(57)【要約】【課題】  モータの明確な起動・停止信号がなく、検出したモータの回転速度を上位装置に送信し、その回転速度に応じて上位装置がモータに加速・減速指令に相当する信号を送信することでモータの回転速度を制御するモータ駆動装置において、モータが起動なのか停止なのかを明確に判断できる信号入力が存在しないため、従来技術では待機時の電力低減を行うことができない。【解決手段】  モータ制御信号である加速・減速信号が非アクティブであり、モータ回転検出信号によりモータ停止が認識されれれば待機モードとして電流を削減する。これによりモータの起動停止信号がなく、モータ停止という明確な信号を得ることが出来ない仕様においても消費電流を低減することが可能なモータ駆動装置を実現することができる。【選択図】  図１
2011200073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータのロータマグネットと駆動コイルの位置関係を検出する位置検出器からの信号を処理する位置検出回路と、前記位置検出回路の検出結果に基づいて前記駆動コイルの通電切替えタイミングを出力する制御手段と、前記ブラシレスモータの回転速度を検出する速度検出器より得られた回転速度を上位装置に送信する手段と、前記上位装置から得られる加速・減速入力信号と前記位置検出回路の信号により駆動状態を判定する判定回路とを備えた集積回路を用いたモータ駆動装置であって、前記上位装置からの加速・減速入力信号のみから前記ブラシレスモータの起動・停止を含む回転速度を制御するモータ駆動装置において、前記上位装置からの加速・減速入力信号が加速指令ではなく、かつ前記ブラシレスモータが停止したことを判定回路が検出したならば、集積回路の消費電力を低減することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
ブラシレスモータのロータマグネットと駆動コイルの位置関係を検出する位置検出器からの信号を処理する位置検出回路と、前記位置検出回路の検出結果に基づいて前記駆動コイルの通電切替えタイミングを出力する制御手段と、前記ブラシレスモータの回転速度を検出する速度検出器より得られた回転速度を上位装置に送信する手段と、前記上位装置から得られる速度指令信号と前記位置検出回路の信号により駆動状態を判定する判定回路とを備えた集積回路を用いたモータ駆動装置であって、前記上位装置からのトルク指令信号のみから前記ブラシレスモータの起動・停止を含む回転速度を制御するモータ駆動装置において、前記上位装置からのトルク指令が０％指令であり、かつ前記ブラシレスモータが停止したことを判定回路が検出したならば、集積回路の消費電力を低減することを特徴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、例えば複写機、プリンタ等の事務機器に使用されるブラシレスＤＣモータなどの駆動装置に関し、特に待機時の省電力化を図ったモータ駆動装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題への意識が高まり、事務機器などの電気製品などにおいては、省電力製品の需要が高まっている。なかでも機器を動作させない待機時の消費電力低減への要望が強まり、電気製品の主要部品であるモータの待機電力低減が課題となっている。
これら電気製品の多くは動作スイッチにより直ちに動作することが望まれている為、待機時においても常に電源が供給され続け、モータを含めた各部品が不要な電力消費しているのが現状である。この課題に対して待機時の電力消費を図ったモータの駆動装置が発明され、特許文献１などに示されている。
【０００３】
図３は従来技術によるモータ駆動装置の回路構成図である。入力部（Ｖｃｃ）３０１、入力部（ＧＮＤ）３０２、起動停止入力（ＯＮ／ＯＦＦ）３０３、制御手段３０４、インバータ３０５、レギュレータ（ＲＥＧ）３０６、ホール素子３０７、モータ３０８、第１の半導体スイッチング素子（Ｑ１ａ）３０９などを備えている。
第１の半導体スイッチング素子（Ｑ１ａ）３０９はＰＮＰ型のバイポーラトランジスタを使用している。
【０００４】
入力部（Ｖｃｃ）３０１と入力部（ＧＮＤ）３０２には本体から主電源（Ｖｃｃ）が供給される。入力部（Ｖｃｃ）３０１には待機時省電力回路を構成する第１の半導体スイッチング素子（Ｑ１ａ）３０９が接続され、第１の半導体スイッチング素子（Ｑ１ａ）３０９にはレギュレータ（ＲＥＧ）３０６が接続されている。レギュレータ（ＲＥＧ）３０６は主電源（Ｖｃｃ）を低電圧に変換し、制御用電源（Ｖａ）を制御手段３０４やホール素子３０７に供給する。
【０００５】
起動停止入力（ＯＮ／ＯＦＦ）３０３には本体からの「起動指令」および「停止指令」が供給される。起動停止入力（ＯＮ／ＯＦＦ）３０３は制御手段３０４の起動停止入力にも接続される。起動停止入力（ＯＮ／ＯＦＦ）３０３は「起動指令」で低インピーダンス状態（Ｌ）となり、「停止指令」で高インピーダンス状態（Ｈ）となる。
制御手段３０４は速度制御回路や位置検出回路・通電切替回路などモータの制御回路が構成されている。インバータ３０５は主電源（ＶＣＣ）をモータ３０８に供給する手段であり、ホール素子３０７の位置検出信号に従って制御手段３０４から出力される信号に応じてモータ３０８を駆動する。
【０００６】
待機時省電力回路の主要部は第１の半導体スイッチング素子（Ｑ１ａ）３０９により構成され、本体からの「起動指令」により第１の半導体スイッチング素子（Ｑ１ａ）３０９を導通状態にして、レギュレータ（ＲＥＧ）３０６への電力供給を行い、「停止指令」により第１の半導体スイッチング素子（Ｑ１ａ）３０９を非導通状態にして、レギュレータ（ＲＥＧ）３０６への電力供給を停止するよう構成されている。
【０００７】
これにより、「停止指令」により、第１の半導体スイッチング素子（Ｑ１ａ）３０９が非導通状態になることで、レギュレータ（ＲＥＧ）３０６への電力供給が停止され、制御手段３０４や、ホール素子３０７に制御電源（Ｖａ）が供給されず、待機時の消費電力の低減が可能となっている。
【０００８】
また、本体から「起動指令」が入力されると、第１の半導体スイッチング素子（Ｑ１ａ）が導通状態となり、レギュレータ（ＲＥＧ）３０６に電力供給が行われ、制御手段３０４やホール素子３０７に制御電源（Ｖａ）が供給され、同時に制御手段３０４にも「起動指令」が入力されるのでモータ３０８が駆動される。
【特許文献１】特開２０００−０６９７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記の従来技術による待機時の電力低減方法は、起動停止入力（ＯＮ／ＯＦＦ）３０３のようなモータが起動なのか停止なのかが明確にわかる信号入力が必要となる。
【００１０】
このため明確な起動・停止信号がなく、検出したモータの回転速度を上位装置に送信し、その回転速度に応じて上位装置がモータに加速・減速指令に相当する信号を送信することでモータの回転速度を制御するモータ駆動装置においてはモータが起動なのか停止なのかを明確に判断できる信号入力が存在しないため、上記従来技術では待機時の電力低減を行うことができない。
【００１１】
また、待機時から起動する場合において、制御電源（Ｖａ）の立上げと同時に「起動信号」も制御手段３０４に入力されモータ３０８の駆動が始まる為、制御電源（Ｖａ）立上げ時の過渡状態においてチャタリングなどノイズが発生した場合、制御電源（Ｖａ）が安定する前にモータ３０８の駆動が開始される為、インバータ３０５の短絡電流など不安全状態に陥ることが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では上記課題を解決する為に、
ブラシレスモータのロータマグネットと駆動コイルの位置関係を検出する位置検出器からの信号を処理する位置検出回路と、前記位置検出回路の検出結果に基づいて前記駆動コイルの通電切替タイミングを出力する制御手段と、前記ブラシレスモータの回転速度を検出する速度検出器より得られた回転速度を上位装置に送信する手段と、前記上記装置から得られる加速・減速入力信号と前記位置検出回路の信号により駆動状態を判定する判定回路と、主電源から制御用電源を作成する電源回路とを備えた集積回路を用いたモータ駆動装置であって、前記上位装置からの加速・減速入力信号のみから前記ブラシレスモータの回転速度を制御するモータ駆動装置において、前記上位装置からの加速・減速入力信号が非加速状態であり、かつ前記ブラシレスモータが停止したことを判定回路が検出したならば、集積回路の消費電力を低減することで、モータ駆動装置の待機電力を低減することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、検出したモータの回転速度を上位装置に送信し、その回転速度に応じて上位装置から出力される加速・減速に相当する信号のみによりモータの回転速度を制御するようなモータが起動なのか停止なのかを明確に判断できる信号入力が存在しないモータ駆動装置において、待機時の電力低減を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１におけるモータ駆動装置の回路構成図
【図２】実施例１における動作波形図
【図３】従来技術のモータ駆動装置の回路構成図
【図４】従来技術のモータの動作波形図
【図５】実施例１におけるモータの加速・減速の状態図
【図６】実施例２におけるモータ駆動装置の回路構成図
【図７】実施例２におけるトルク指令入力電圧に対するモータ出力電圧の関係図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて実施例として説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の実施例１における回路構成図である。
図１に示すように制御手段９、レギュレータ６、判定回路８、位置検出回路７、速度検出回路１０を備えた集積回路１５、位置検出器１１、速度検出器１４、インバータ１２、モータ１３、入力部（Ｖｃｃ）１、入力部（ＧＮＤ）２、加速指令（ＡＣＣ）３、減速指令（ＤＥＣ）４、出力部（ＦＧ）５、にて構成される。
【００１７】
入力部（Ｖｃｃ）１は電源電圧として集積回路１５に入力され、レギュレータ６により制御電源（Ｖａ）が生成される。また電源電圧（Ｖｃｃ）はインバータ１２に入力されモータ１３を駆動する為の電源として使用される。位置検出器１１はモータ１３のロータ位置に応じた出力をする手段であって、前記位置検出器１１の出力は位置検出回路７に入力され、前記モータ１３のロータ位置を検出する。速度検出器１４は前記モータ１３の回転速度を検出する手段であって、速度検出回路１０で信号処理が行われ出力部（ＦＧ）５に出力される。ここで速度検出器１４は位置検出器１１が、速度検出回路１０は位置検出回路１１が兼ねても良い。
【００１８】
本発明のモータ駆動装置は、モータ１３の回転速度を速度検出器１４により検出し、速度検出回路１０で処理された後、出力部（ＦＧ）５により上位装置にモータ１３の回転速度を送信するものであり、前記上位装置は前記出力部（ＦＧ）５の信号と、前記上位装置で設定された目標速度とを比較し、モータの回転速度が目標速度より遅ければ、加速指令（ＡＣＣ）３にＬ信号を、モータの回転速度が目標速度より速ければ、減速指令（ＤＥＣ）４にＬ信号を送信する。この加速指令（ＡＣＣ）３、減速指令（ＤＥＣ）４と、位置検出器１１から検出されたモータ１３の回転位置に応じて、制御手段９がモータ１３に印加する電圧が決定し、インバータ１２を介してモータ１３に電圧を印加することで、モータ１３を目標回転数で回転制御するものである。
【００１９】
上記のような構成にて、モータ停止時には減速指令（ＤＥＣ）４をＬにすることで安定して停止させておき、モータ起動時には減速指令（ＤＥＣ）４をＨにし、加速指令（ＡＣＣ）３をＬにすることでモータ１３を起動しモータ駆動装置はモータ速度に応じて出力部（ＦＧ）５よりモータ速度を上位装置に送信しつつ目標速度までモータ１３を加速させる。その後出力部（ＦＧ）５信号により上位装置はモータ１３が目標速度を超えたことを検出すると、加速指令（ＡＣＣ）３をＨにし、減速指令（ＤＥＣ）４と加速指令（ＡＣＣ）３をモータ速度を表す出力部（ＦＧ）５の信号に応じてそれぞれどちらか一方をＬにすることでモータ速度を制御する。またモータを停止したいときは上位装置から減速指令（ＤＥＣ）４が出力され、モータ１３を停止するまで減速、モータ１３が停止した後も上位装置は減速指令（ＤＥＣ）４を出力したままモータを止めるのが一般的である。
【００２０】
つまり、このような構成のモータ駆動装置においては上位装置からの明確なモータの駆動・停止指令を得られないため、モータ駆動装置にて上位装置からの信号等より上位装置がモータを停止したいのか駆動したいのかを判別する必要がある。
【００２１】
ここで本発明では上位装置からの明確な停止・起動信号がなくても、加速指令（ＡＣＣ）３と減速指令（ＤＥＣ）４に加えてモータ１３の回転速度から上位装置がモータ１３を
停止させたいモードを判定し、消費電力低減のモードとすることに特徴がある。
【００２２】
本構成のモータ駆動装置における加速指令（ＡＣＣ）３と減速指令（ＤＥＣ）４の組合せによるモータ１３の加速・減速の状態は図５に示すとおりである。つまり、加速指令（ＡＣＣ）３／減速指令（ＤＥＣ）４がＬ／Ｈであればモータ１３は加速し、加速指令（ＡＣＣ）３／減速指令（ＤＥＣ）４がＨ／Ｌであればモータ１３は減速し、加速指令（ＡＣＣ）３／減速指令（ＤＥＣ）４がＬ／Ｌであればモータ１３はショートブレーキモードで停止し、加速指令（ＡＣＣ）３／減速指令（ＤＥＣ）４がＨ／Ｈであればモータ１３は加速も減速もせず現状を維持する。このような入力条件から上位装置がモータ１３を停止し、モータ駆動装置の消費電力を低減させたいモードは加速指令（ＡＣＣ）３／減速指令（ＤＥＣ）４がＨ／Ｌ、およびＨ／Ｈの状態と言える。ただしそのような入力条件は現状の速度よりも低い速度への減速動作においても発生する為、そのまま加速指令（ＡＣＣ）３と減速指令（ＤＥＣ）４の組み合わせのみで待機状態にするわけにはいかない。そこで位置検出器１１から検出されるモータ１３の回転状態を条件に加えて、モータ１３が停止し、かつ加速指令（ＡＣＣ）３／減速指令（ＤＥＣ）４がＨ／Ｈの現状維持の状態で、モータ駆動装置を待機状態に入れるようにする。上位装置がモータ１３を駆動し続けたい場合はモータ１３が停止すれば加速指令（ＡＣＣ）３をかならず出力することになる。つまりモータ１３が停止したにもかかわらず上位装置が加速指令（ＡＣＣ）３を出力しない状態は、上位装置がモータ１３停止しておきたい状態ということになる。よってこのタイミングで集積回路１５をはじめとするモータ駆動装置の消費電力を低減する待機モードにいれることで安定した消費電力の低減が実現できる。このとき、レギュレータ６の出力を停止するなどし、位置検出器１１などへの電力供給も停止しても良い。
【００２３】
また、この待機モードの解除は、加速指令（ＡＣＣ）３／減速指令（ＤＥＣ）４がＨ／Ｈ以外の条件になった場合に瞬時に解除され、制御電源（Ｖａ）などが確立し、集積回路１５が安定してモータを起動できるための一定時間（数百μｓ程度）の待ち時間の後、モータ駆動装置がモータ１３を通常駆動できる状態に復帰するものとする。
このようにすることで、モータ１３が起動なのか停止なのか明確に判断できる入力信号が存在しないモータ駆動装置においても、待機モード中にはモータ駆動装置の消費電力の低減が可能であり、モータ１３が外力で回転させられた場合も待機モードを解除することなく、上位装置の意志で待機モードの解除が可能となり、また、待機モードの解除からモータ１３を起動するまでに制御電源（Ｖａ）や集積回路１５が安定するまでの待ち時間を設けてあることから、安全にモータ１３を起動することが可能となる。
【実施例２】
【００２４】
図６は本発明の実施例２における回路構成図である。
【００２５】
図６に示すように制御手段６０９、レギュレータ６０６、判定回路６０８、位置検出回路６０７、速度検出回路６１０を備えた集積回路６１５、位置検出器６１１、速度検出器６１４、インバータ６１２、モータ６１３、入力部（Ｖｃｃ）６０１、入力部（ＧＮＤ）６０２、トルク入力指令（ＶＳＰ）６０３、出力部（ＦＧ）６０５、にて構成される。
【００２６】
入力部（Ｖｃｃ）６０１は電源電圧として集積回路６１５に入力され、レギュレータ６０６により制御電源（Ｖａ）が生成される。また電源電圧（Ｖｃｃ）はインバータ６１２に入力されモータ６１３を駆動する為の電源として使用される。位置検出器６１１はモータ６１３のロータ位置応じた出力をする手段であって、前記位置検出器６１１の出力は位置検出回路６０７に入力され、前記モータ６１３のロータ位置を検出する。速度検出器６１４は前記モータ６１３の回転速度を検出する手段であって、速度検出回路６１０で信号処理が行われ出力部（ＦＧ）６０５に出力される。ここで速度検出器６１４は位置検出器６１１が、速度検出回路６１０は位置検出回路６１１が兼ねても良い。またトルク入力指
令（ＶＳＰ）６０３はトルク指令値であり、トルク入力指令（ＶＳＰ）６０３の値に応じてモータ６１３への印加電圧を決定し、インバータ６１２を介してモータ６１３に電圧を印加することでモータ６１３を目標回転数で回転制御するものである。ここでトルク入力指令（ＶＳＰ）６０３が大きければモータ６１３の出力は大きくなり、トルク入力指令（ＶＳＰ）６０３が小さければモータ６１３の出力は小さくなるように制御する。
【００２７】
本発明のモータ駆動装置は、モータ６１３の回転速度を速度検出器６１４により検出し、速度検出回路６１０で処理された後、出力部（ＦＧ）６０５により上位装置にモータ６１３の回転速度を送信するものであり、前記上位装置は前記出力部（ＦＧ）６０５の信号と、前記上位装置で設定された目標速度とを比較し、モータの回転速度が目標速度より遅ければ、トルク入力指令（ＶＳＰ）６０３を増加させ、モータ回転速度が目標速度より速ければ、トルク入力指令（ＶＳＰ）６０３を減少させる。このトルク入力指令（ＶＳＰ）６０３に応じて制御手段６０９はモータ６１３への印加電圧を決定し、インバータ１２を介してモータ１３に電圧を印加することで、モータ１３を目標回転数で制御するものである。
【００２８】
上記のような構成にて、モータ停止時にはトルク入力指令（ＶＳＰ）６０３は０％トルクしきい値以下にしてモータ６１３を停止させ、モータ起動時にはトルク入力指令（ＶＳＰ）６０３を増加させ０％しきい値以上の値にすることでモータ６１３へ電圧印加を開始することでモータ６１３を起動し、目標速度まで加速させる。通常は安定して０％出力を実現するために０％しきい値は０Ｖではなく数Ｖのオフセット与えた設定となる。その後出力部（ＦＧ）６０５信号により上位装置はモータ６１３が目標速度を超えたことを検出すると、トルク入力指令（ＶＳＰ）６０３操作し、目標速度と出力部（ＦＧ）６０５が釣り合うようにトルク入力指令（ＶＳＰ）６０３を操作することでモータ６１３を目標速度で安定して制御する。
【００２９】
また、モータ６１３を停止したいときは、トルク入力指令（ＶＳＰ）６０３を０％しきい値以下にすることでモータ６１３への印加電圧を低下させ、モータ６１３を停止させる。モータ６１３が停止した後も上位装置はトルク入力指令（ＶＳＰ）６０３を０％しきい値以下に保つことでモータ６１３を停止させておく。
【００３０】
つまり、このような構成のモータ駆動装置においては上位装置からの明確なモータの駆動・停止指令を得られないため、モータ駆動装置にて上位装置からの信号等より上位装置がモータ６１３を停止したいのか駆動したいのかを判別する必要がある。
【００３１】
ここで本発明では上位装置からのトルク入力指令（ＶＳＰ）６０３に加えてモータ６１３の回転速度とを併せて上位装置がモータ６１３を停止させたいモードを判定し、消費電力低減のモードとすることに特徴がある。本構成のモータ駆動装置において、トルク指令（ＶＳＰ）が０％しきい値以下の場合でもモータ６１３を停止させたいのか、減速させたいだけなのか判断できない為、トルク指令（ＶＳＰ）６０３だけで待機状態にするわけにはいかない。そこでトルク指令（ＶＳＰ）６０３が０％しきい値以下という条件に加えて、位置検出器６１１から検出されるモータ６１３の回転状態からモータ６１３が停止した状態においてもトルク指令値（ＶＳＰ）６０３が０％しきい値以下であれば、集積回路６１５をはじめとするモータ駆動装置の消費電力を低減する待機モードにいれることで安定した消費電力の低減が実現できる。このとき、レギュレータ６０６の出力を停止するなどし、位置検出器６１１などへの電力供給も停止しても良い。
【００３２】
また、この待機モードの解除は、トルク指令値（ＶＳＰ）６０３が０％しきい値以上なると瞬時に解除され、制御電源（Ｖａ）などが確立し、集積回路６１５が安定してモータを起動できるための一定時間（数百μｓ程度）の待ち時間の後、モータ駆動装置がモータ
６１３を通常駆動できる状態に復帰するものとする。
【００３３】
このようにすることで、モータ６１３が起動なのか停止なのか明確に判断できる入力信号が存在しないモータ駆動装置においても、待機モード中にはモータ駆動装置の消費電力の低減が可能であり、モータ６１３が外力で回転させられた場合も待機モードを解除することなく、上位装置の意志で待機モードの解除が可能となり、また、待機モードの解除からモータ１３を起動するまでに制御電源（Ｖａ）や集積回路６１５が安定するまでの待ち時間を設けてあることから、安全にモータ６１３を起動することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明により、モータの停止起動信号がなく、モータ停止という明確な信号を得ることが出来ない仕様においても消費電力を低減することが可能なモータ駆動装置を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００３５】
１    入力部（Ｖｃｃ）
２    入力部（ＧＮＤ）
３    加速指令（ＡＣＣ）
４    減速指令（ＤＥＣ）
５    出力部（ＦＧ）
６    レギュレータ
７    位置検出回路
８    判定回路
９    制御手段
１０  速度検出回路
１１  位置検出器
１２  インバータ
１３  モータ
１４  速度検出器
１５  集積回路
【図１】
2011200073.tif 000003
【図２】
2011200073.tif 000004
【図３】
2011200073.tif 000005
【図４】
2011200073.tif 000006
【図５】
2011200073.tif 000007
【図６】
2011200073.tif 000008
【図７】
2011200073.tif 000009