(57)【要約】【課題】単相ブラシレスモータの運転中に、異常事態が発生してモータが拘束され、前記モータに過電流が供給された場合、供給された電源を瞬時に遮断できるように構成することにより、モータの保護はもちろん、火災発生の防止および製造原価の節減が可能な単相ブラシレスモータ保護回路を提供する。【解決手段】モータ拘束時に、ホールセンサ（ＨＧ）の停止電圧が、トランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２）の電流増幅を通じて、トランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２）の出力端及びコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）を経て、ＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに供給されるため、ホールセンサ（ＨＧ）の停止電圧は、ＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに、連続かつ一定に供給されなくなり、コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）と抵抗（Ｒ１、Ｒ２）のＲＣタイミング（Ｔｉｍｍｉｎｇ）回路により、１回のパルス電圧だけがＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに供給されるようになる。【選択図】　　　図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
単相ブラシレスモータが拘束状態となった際、前記単相ブラシレスモータを保護するためのモータ保護回路において、
前記単相ブラシレスモータの回転磁界の変化を検出するホールセンサと、前記単相ブラシレスモータのコイル１とコイル２に駆動電流をスイッチングするＭＯＳ・ＦＥＴ１、ＭＯＳ・ＦＥＴ２と、前記ホールセンサの電流を増幅する２つのトランジスタ回路とを備え、
前記各トランジスタ回路は、トランジスタのコレクタを電源に接続し、エミッタを第１の抵抗を介して接地し、該エミッタからコンデンサを介して前記ＭＯＳ・ＦＥＴ１及びＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに接続すると共に、該ゲートを第２の抵抗により接地した構成とし、前記ホールセンサの停止電圧が、前記ＭＯＳ・ＦＥＴ１及びＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに連続的に供給されないようにしたことを特徴とするモータ保護回路。
【請求項２】
単相ブラシレスモータが拘束状態となった際、前記単相ブラシレスモータを保護するためのモータ保護回路において、
前記単相ブラシレスモータの回転磁界の変化を検出するホールセンサと、前記単相ブラシレスモータのコイル１とコイル２に駆動電流をスイッチングするＭＯＳ・ＦＥＴ１、ＭＯＳ・ＦＥＴ２と、前記ホールセンサの電流を増幅する２つのトランジスタ回路とを備え、
前記各トランジスタ回路は、第１のトランジスタのエミッタを接地し、コレクタを第１の抵抗を介して電源に接続し、該コレクタからコンデンサを介して第２のトランジスタのベースに接続すると共に、前記第２のトランジスタにより電流増幅して、前記ＭＯＳ・ＦＥＴ１及びＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに接続すると共に、該ゲートを第２の抵抗により接地した構成とし、前記ホールセンサの停止電圧が、前記ＭＯＳ・ＦＥＴ１及びＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに連続的に供給されないようにしたことを特徴とするモータ保護回路。
【請求項３】
前記各トランジスタ回路は、前記ホールセンサの交流成分を前記ＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに供給するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ保護回路。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は、モータ保護回路に関し、さらに詳しくは、単相ブラシレスモータが拘束状態となった際、単相ブラシレスモータを保護するためのモータ保護回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本考案は、自動車および移動装備に装着して使用する、ファン（ｆａｎ）またはブロワー（Ｂｌｏｗｅｒ）を採用した単相ブラシレスモータが、拘束状態となった時、モータを保護するためのモータ保護回路に関するものである。特に使用中に、交通事故などの突発事態が発生して、単相ブラシレスモータ（以下、モータと称する）が、非正常的に拘束された場合、供給される電源を瞬時に遮断できるように構成することによって、モータの保護と火災発生の防止はもちろん、製造原価も節減できるようにしたものである。
従来の単相ブラシレスモータの２コイル回路図は、図４に示すように、ＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに、トランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２）のエミッタ（ＥＭＩＴ）が直接に接続されるように構成されている。このため、モータ拘束時、ホールセンサ（ＨＧ）の停止電圧が、トランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２）の電流増幅を通じて、ＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに連続的、且つ一定に供給されるようになり、コイル１とコイル２にはモータの起動電流異常による過度な電流が供給されて、ＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２の熱的破損およびコイル１とコイル２の火災発生の可能性があるという問題があった。
このような問題を解決するため、従来の一般的な単相ブラシレスモータでは、モータが拘束されても、ＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２の熱的破損およびコイル１とコイル２の火災発生を防止できるように、適用範囲を小容量化および小出力化して使用している。しかし、これもモータの出力が５０Ｗ以上となるときには、前記の問題点を補完した高価の専用ＩＣ（図示せず）を使用しなければならないため、製造原価の上昇要因となる欠点を持っている。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】
本考案は、かかる課題に鑑み、単相ブラシレスモータの運転中に、異常事態が発生してモータが拘束され、前記モータに過電流が供給された場合、供給された電源を瞬時に遮断できるように構成することにより、モータの保護はもちろん、火災発生の防止および製造原価の節減が可能な単相ブラシレスモータ保護回路を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本考案はかかる課題を解決するために、請求項１は、単相ブラシレスモータが拘束状態となった際、前記単相ブラシレスモータを保護するためのモータ保護回路において、前記単相ブラシレスモータの回転磁界の変化を検出するホールセンサと、前記単相ブラシレスモータのコイル１とコイル２に駆動電流をスイッチングするＭＯＳ・ＦＥＴ１、ＭＯＳ・ＦＥＴ２と、前記ホールセンサの電流を増幅する２つのトランジスタ回路とを備え、前記各トランジスタ回路は、トランジスタのコレクタを電源に接続し、エミッタを第１の抵抗を介して接地し、該エミッタからコンデンサを介して前記ＭＯＳ・ＦＥＴ１及びＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに接続すると共に、該ゲートを第２の抵抗により接地した構成とし、前記ホールセンサの停止電圧が、前記ＭＯＳ・ＦＥＴ１及びＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに連続的に供給されないようにしたことを特徴とする。
トランジスタ回路とＭＯＳ・ＦＥＴのゲート間を直流的に接続しないでコンデンサを介して接続することにより、瞬時の変化に対してはコンデンサによりＭＯＳ・ＦＥＴのゲートに伝えられるが、直流的な一定電圧はコンデンサによりカットされてＭＯＳ・ＦＥＴのゲートには伝わらない。
かかる考案によれば、トランジスタ回路とＭＯＳ・ＦＥＴのゲート間を直流的に接続しないでコンデンサを介して接続するので、ホールセンサからの回転信号（交流信号）はＭＯＳ・ＦＥＴのゲートに伝わるが、モータが拘束されてホールセンサが一定の直流電圧を発生した場合は、ＭＯＳ・ＦＥＴのゲートは０ボルトとなりコイルの電流が遮断されて、モータの破損を防ぐことができる。
【０００５】
請求項２は、単相ブラシレスモータが拘束状態となった際、前記単相ブラシレスモータを保護するためのモータ保護回路において、前記単相ブラシレスモータの回転磁界の変化を検出するホールセンサと、前記単相ブラシレスモータのコイル１とコイル２に駆動電流をスイッチングするＭＯＳ・ＦＥＴ１、ＭＯＳ・ＦＥＴ２と、前記ホールセンサの電流を増幅する２つのトランジスタ回路とを備え、前記各トランジスタ回路は、第１のトランジスタのエミッタを接地し、コレクタを第１の抵抗を介して電源に接続し、該コレクタからコンデンサを介して第２のトランジスタのベースに接続すると共に、前記第２のトランジスタにより電流増幅して、前記ＭＯＳ・ＦＥＴ１及びＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに接続すると共に、該ゲートを第２の抵抗により接地した構成とし、前記ホールセンサの停止電圧が、前記ＭＯＳ・ＦＥＴ１及びＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに連続的に供給されないようにしたことを特徴とする。
請求項１と異なる点は、トランジスタ回路の構成を最終段に電流増幅回路を挿入した点である。その他の作用効果は請求項１と同様である。
かかる考案によれば、更に電流増幅回路を追加したので、拘束されたときに瞬時にＭＯＳ・ＦＥＴをシャットドウンして電流を即座に遮断することができる。
【０００６】
請求項３は、前記各トランジスタ回路は、前記ホールセンサの交流成分を前記ＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに供給するように構成したことを特徴とする。
本考案の最も特徴的な部分は、ホールセンサの信号が定常状態にて交流信号を発生しているときは、トランジスタ回路は交流信号をそのままＭＯＳ・ＦＥＴに伝達してコイルのスイッチングを行うが、何か以上が発生してモータが拘束されると、ホールセンサから交流信号が発生しなくなる。このとき従来の回路構成の場合は、直流的に結合されているためＭＯＳ・ＦＥＴのゲートはハイレベルとなってコイルに定常的な電流を流し続ける。それによりコイルが熱的に損傷する事故が発生していた。そこで本考案では、モータ拘束時にホールセンサから交流信号が発生しなくなったときに、コンデンサにより直流分をカットしてＭＯＳ・ＦＥＴのゲートを直流的にローレベルとして、コイルに電流を流さないようにするものである。
かかる考案によれば、ホールセンサから交流信号が発生しなくなったときにコンデンサにより直流分をカットするので、コイルに定常的な直流電流を流さないようにすることができる。
【０００７】
【考案の実施の形態】
以下、本考案を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この考案の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図４に図示したように、一般的な単相ブラシレスモータの２コイル回路図を、図１および図３のように補完して構成する場合、モータ拘束時に、ホールセンサ（ＨＧ）の停止電圧が、トランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２）の電流増幅を通じて、トランジスタ（ＴＲ１、ＴＲ２）の出力端及びコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）を経て、図１においては、ＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに、図３においては、トランジスタ（ＴＲ）の電流増幅を通じて、ＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに供給されるため、ホールセンサ（ＨＧ）の停止電圧は、ＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに、図４においてのように、連続かつ一定に供給されなくなり、コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）と抵抗（Ｒ１、Ｒ２）のＲＣタイミング（Ｔｉｍｍｉｎｇ）回路により、１回のパルス電圧だけがＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２のゲートに供給されるようになる。これによって、コイル１とコイル２にも１回のパルス電流だけが供給された後、回路は自動に停止するようになる。これにより、ＭＯＳ・ＦＥＴ１とＭＯＳ・ＦＥＴ２の熱的破損およびコイル１とコイル２の過熱による火災発生を防止することができる。
【０００８】
また、コンデンサが、直列電圧に反応するに対し、モータ運転中のホールセンサからは交流電圧が発生するため、コンデンサによるモータ運転特性への影響は全くない。
一方、コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）の静電容量は、Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ　Ｒｅａｃｔａｎｃｅ数式で決定されているが、本考案の試作品では、従来の標準規格の電解コンデンサ中いくつかを選定して、モータ拘束時の電流を、モータ運転時の電流と同様にして、表３のように試験することによって、コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）の容量と抵抗（Ｒ１、Ｒ２）の大きさを決定した。
また、このようなコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）の容量は、モータの可動時にも影響を与えるので、ある程度の試行錯誤は避けられない。そして、電源供給を遮断し、モータ拘束の原因を除去した後、電源を再び供給すれば、ホールセンサの電圧で、モータを再び正常的に運転できるようになる。
表１は、単相ブラシレスモータの諸元であり、
【表１】
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表２は、本考案の単相ブラシレスモータの２コイル回路図の諸元である。
【表２】
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＜試料１、試料２、試料３、試料４を試験した結果＞
以下は、総合的な試験評価結果を示すグラフである。
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【０００９】
上記のグラフから、試料３が最も適合であることがわかり、試料３で１００回の再現性試験をした結果、初期の特性がそのまま保持されることがわかった。
したがって、電子回路の基礎部品であるコンデンサと抵抗を用いて、安価で、経済的に、単相ブラシレスモータ拘束時のモータ保護回路を構成することができる。
表３は、コンデンサの容量とモータ拘束時の電流との関係を試験した結果である。
【表３】
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図２は本考案の回路図を用いた単相ブラシレスモータの実施例を示す縦断面図である。１はモータ軸、２は回転子、３は固定子鉄心、４は磁石、５はベアリング６はＰＣＢ、７はリード線、８はホールセンサ、９，９Ａはコイル１，コイル２を表す。
【００１０】
【考案の効果】
以上記載のごとく請求項１の考案によれば、トランジスタ回路とＭＯＳ・ＦＥＴのゲート間を直流的に接続しないでコンデンサを介して接続するので、ホールセンサからの回転信号（交流信号）はＭＯＳ・ＦＥＴのゲートに伝わるが、モータが拘束されてホールセンサが一定の直流電圧を発生した場合は、ＭＯＳ・ＦＥＴのゲートは０ボルトとなりコイルの電流が遮断されて、モータの破損を防ぐことができる。
また、請求項２では、更に電流増幅回路を追加したので、拘束されたときに瞬時にＭＯＳ・ＦＥＴをシャットドウンして電流を即座に遮断することができる。また、請求項３では、ホールセンサから交流信号が発生しなくなったときにコンデンサにより直流分をカットするので、コイルに定常的な直流電流を流さないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の単相ブラシレスモータの２コイル回路を示す図である。
【図２】本考案の回路図を用いた単相ブラシレスモータの実施例を示す縦断面図である。
【図３】本考案の他の実施例を示す回路図である。
【図４】従来の単相ブラシレスモータの２コイル回路を示す図である。
【符号の説明】
ＴＲ１、ＴＲ２　トランジスタ、ＨＧ　ホールセンサ、Ｃ１、Ｃ２　コンデンサ、ＭＯＳ・ＦＥＴ１、ＭＯＳ・ＦＥＴ２、Ｒ１、Ｒ２　抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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