(57)【要約】【課題】  ビートロック状態が発生しても、定常動作に復帰する動作を自動的に行うことができるとともに、複数のモータの並列運転時においてもビートロック状態の継続を回避できるモータ駆動制御装置を提供する。【解決手段】  電源からの電力供給を受け、モータ２０の電機子コイルに発生する誘起電圧に基づくロータの回転位置信号を入力してモータの回転数を制御するモータ駆動部２と、前記モータ駆動部２からのモータの回転数に比例した周期信号によって前記モータ２０がビートロック状態になったことを判定したとき、前記モータ駆動部２への電力供給を遮断して前記モータ２０の駆動を停止させ、所定時間の経過後に、前記モータ駆動部２への電力供給を再開させて前記モータ２０の駆動を開始するように制御するビートロック脱出回路部３と、を備える。【選択図】図１
2015136235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを制御するモータ駆動制御装置であって、
電源からの電力供給を受け、前記モータの電機子コイルに発生する誘起電圧に基づくロータの回転位置信号を入力してモータの回転数を制御するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部からのモータの回転数に比例した周期信号によって前記モータがビートロック状態になったことを判定したとき、前記モータ駆動部への電力供給を遮断して前記モータの駆動を停止させ、所定時間の経過後に、前記モータ駆動部への電力供給を再開させて前記モータの駆動を開始するように制御するビートロック脱出手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記ビートロック脱出手段が、
前記モータ駆動部からのモータ回転数に比例した周期信号によってビートロック状態を識別する識別信号を生成する識別手段と、
前記識別手段からの前記識別信号によって前記ビートロック状態を識別したときに、オン／オフ動作が切り替わるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段のオン／オフ動作の切り替わりによって前記モータ駆動部への電力供給を遮断し、所定時間の経過後に、前記モータ駆動部への電力供給を再開させる駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項３】
前記スイッチ手段が、前記識別手段からの前記ビートロック状態を識別する識別信号によってオフからオンに切り替わる第１のスイッチ素子を備えることを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段が、
コンデンサと、第２のスイッチ素子と、電源と前記モータ駆動部との間に取付けられる第３のスイッチ素子と、を備え、
前記第１のスイッチ素子がオンしたときに、前記第２のスイッチ素子をオフにすることにより前記第３のスイッチ素子をオフとし、
前記第１のスイッチ素子がオフしたときに、前記コンデンサに蓄えられた電荷の放電を行い、前記第２のスイッチ素子をオンにすることにより前記所定時間の経過後に前記第３のスイッチ素子をオンとするように構成したことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ駆動制御装置として、いわゆる位置センサレス型と称され、位置センサの代わりに電機子コイルに発生する誘起電圧（逆起電力ともいう）によってロータの回転位置を検出して駆動制御するものが知られている。
【０００３】
このような駆動制御によって駆動されるモータは、ロータ回転数に同期した発振回路にて生成した信号を生成し、その信号を用いて電機子コイルの通電が制御されるようになっている。
【０００４】
この場合、ロータ回転数が低く、検出される誘起電圧が小さい場合、誘起電圧のノイズに対するＳ／Ｎ比が低下し、ロータの位置を誤検出してしまうことがある。また、何らかの外的要因により急激にロータ回転数が変化した場合、発振回路が実際の回転数に追従できず、ロータの回転位置を正しく検出できないことがある。
【０００５】
ロータの回転位置が誤検出された場合、例えば、駆動回路自身が発生するノイズのような誤った信号を検出し続けることになり、実際のロータ回転数より高い周波数で発振回路が発振してしまうビートロック状態に陥いてしまう。この場合、高い周波数で電機子コイルにて通電がなされ、大きな音響ノイズが発生してしまう。また、電機子コイルに適切な通電ができず既にロータが停止しているため、一度ビートロック状態となってしまったら、外的要因のない限りその状態から抜け出すことはできなくなる。
【０００６】
このため、ビートロック状態が継続することを防止できるモータ駆動装置として、たとえば下記特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００７】
特許文献１のモータ駆動装置は、ロータの回転数に比例した回転数比例電圧を出力する比例電圧出力手段と、回転数比例電圧に基づいて、ロータの回転数を制御する電圧制御発振手段と、回転数比例電圧に基づいて、回転数比例電圧が基準電圧以上であるか否かを比較し、ビートロック状態が生じているか否かを判断する電圧比較手段と、ビートロック状態が生じていると判断された場合に、比例電圧出力手段が出力する回転数比例電圧を初期化する初期化手段と、を備えて構成されている。
【０００８】
しかし、特許文献１のモータ駆動装置は、一つの共通の電源で、複数のモータをそれぞれに独立した駆動制御回路で並列運転している場合、ビートロックが発生したモータに対して回転数比例電圧を初期化したとしても、ある特定のモータ（他のモータ）のノイズ等の影響が電源を介してそのモータに伝搬し、モータのビートロック状態を確実に回避することはできず、継続してしまう不都合を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１２５５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ビートロック状態が発生しても、定常動作に復帰する動作を自動的に行うことができるとともに、複数のモータの並列運転時においてもビートロック状態の継続を回避できるモータ駆動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明のモータ駆動制御装置は、電源からの電力供給を受け、前記モータの電機子コイルに発生する誘起電圧に基づくロータの回転位置信号を入力してモータの回転数を制御するモータ駆動部と、前記モータ駆動部からのモータの回転数に比例した周期信号によって前記モータがビートロック状態になったことを判定したとき、前記モータ駆動部への電力供給を遮断して前記モータの駆動を停止させ、所定時間の経過後に、前記モータ駆動部への電力供給を再開させて前記モータの駆動を開始するように制御するビートロック脱出手段と、を備えることを特徴とする。
（２）本発明のモータ駆動制御装置は、（１）の構成において、前記ビートロック脱出手段が、前記モータ駆動部からのモータ回転数に比例した周期信号によってビートロック状態を識別する識別信号を生成する識別手段と、前記識別手段からの前記識別信号によって前記ビートロック状態を識別したときに、オン／オフ動作が切り替わるスイッチ手段と、前記スイッチ手段のオン／オフ動作の切り替わりによって前記モータ駆動部への電力供給を遮断し、所定時間の経過後に、前記モータ駆動部への電力供給を再開させる駆動制御手段と、を備えることを特徴とする。
（３）本発明のモータ駆動制御装置は、（２）の構成において、前記スイッチ手段が、前記識別手段からの前記ビートロック状態を識別する識別信号によってオフからオンに切り替わる第１のスイッチ素子を備えることを特徴とする。
（４）本発明のモータ駆動制御装置は、（３）の構成において、前記駆動制御手段が、コンデンサと、第２のスイッチ素子と、電源と前記モータ駆動部との間に取付けられる第３のスイッチ素子と、を備え、前記第１のスイッチ素子がオンしたときに、前記第２のスイッチ素子をオフにすることにより前記第３のスイッチ素子をオフとし、前記第１のスイッチ素子がオフしたときに、前記コンデンサに蓄えられた電荷の放電を行い、前記第２のスイッチ素子をオンにすることにより前記所定時間の経過後に前記第３のスイッチ素子をオンとするように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成したモータ駆動制御装置によれば、ビートロック状態が発生しても、定常動作に復帰する動作を自動的に行うことができるとともに、複数のモータの並列運転時においてもビートロック状態の継続を回避できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のモータ駆動制御装置の実施形態１を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明のモータ駆動制御装置のビートロック脱出回路部の具体的な回路を示した図である。
【図３】本発明のモータ駆動制御装置の駆動制御御回路の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【００１５】
（実施形態１）
図１は、本発明のモータ駆動制御装置の実施形態１を示す概略ブロック図である。
【００１６】
図１に示すモータ駆動制御装置１は、たとえば３相のブラシレスモータからなるモータ２０を駆動対象とし、該モータ２０の電機子コイルに発生する誘起電圧を検出し、それに基づくロータの回転位置情報をもとにモータの駆動を制御するように構成されている。
【００１７】
図１において、モータ駆動制御装置１は、ビートロック脱出回路部３（ビートロック脱出手段の一例）と、モータ駆動部２とを備えて構成されている。
【００１８】
モータ駆動部２は、電源からの電力供給（入力電圧Ｖｉｎ）を受け、モータ２０を駆動するようになっている。該モータ駆動部２では、モータ２０の回転数（モータ回転数）を、その電機子コイルに発生する誘起電圧に基づくロータの回転位置信号を入力して制御するようになっている。モータ駆動部２は、インバータ回路２ａ、たとえばマイコンからなるプリドライブ回路２ｂを備えて構成されている。プリドライブ回路２ｂは、モータ２０の駆動制御信号の生成を行うようになっている。
【００１９】
ビートロック脱出回路部３は、モータ駆動部２からのモータの回転数に比例したＦＧ信号ＦＧ（周期信号の一例）を入力し、このＦＧ信ＦＧに基づき、モータ２０がビートロック状態になったと判定したとき、モータ駆動部２への電力供給（入力電圧Ｖｉｎ）を遮断してモータ２０の駆動を停止させ、その後、あらかじめ設定した所定時間の経過後、モータ駆動部２への電力供給を再開させて、モータ２０の駆動を開始するように制御するようになっている。
【００２０】
ビートロック脱出回路部３は、識別回路３１（識別手段の一例）、スイッチ回路３２（スイッチ手段の一例）、駆動制御回路３３（駆動制御手段の一例）を備えて構成されている。識別回路３１は、モータ駆動部２からのＦＧ信号ＦＧを入力し、このＦＧ信号ＦＧの周波数に基づき、ビートロック状態であるかどうかを識別する識別信号Ｓ１を生成するようになっている。スイッチ回路３２は、該識別信号Ｓ１に基づき、駆動制御回路３３によるモータ駆動部２への電力供給（入力電圧Ｖｉｎ）のオン／オフ動作を制御するようになっている。駆動制御回路３３は、電源電圧端子Ｖｃｃとモータ駆動部２とを結ぶ電源ライン間に配置され、ビートロック状態であると識別されたとき、モータ駆動部２への電力供給（入力電圧Ｖｉｎ）を遮断し、その後、所定時間の経過後、モータ駆動部２への電力供給を再開させるようになっている。
【００２１】
図２は、ビートロック脱出回路部３の具体的な回路構成を示した図である。図２において、まず、識別回路３１は、微分回路３４と整流平滑回路３５を備えて構成されている。微分回路３４は、抵抗素子Ｒ１とコンデンサＣ１を備えて構成され、整流平滑回路３５は、コンデンサＣ２とダイオードＤ１を備えて構成されている。このように構成される識別回路３１は、モータ駆動部２のプリドライブ回路２ｂから入力されるＦＧ信号ＦＧ（モータ２０が定常状態のときは例えば１００Ｈｚ、ビートロック状態が発生したときは例えば１ｋＨｚの周波数となる）を、微分回路３４にて微分された波形とし、次に、整流平滑回路３５にて整流平滑された識別信号Ｓ１を生成するようになっている。モータ２０が定常状態か、ビートロック状態かは、ＦＧ信号の周波数の違いによって生じる識別信号Ｓ１の値の変化を利用して識別するようになっている。
【００２２】
スイッチ回路３２は、トランジスタからなるスイッチ素子Ｑ１（この明細書で第１のスイッチ素子と称する場合がある）、コンデンサＣ３、抵抗素子Ｒ２、Ｒ３を備えて構成されている。このように構成されるスイッチ回路３２は、識別信号Ｓ１の電圧を平均化した制御電圧Ｓ２がスイッチ素子Ｑ１のベース端子に印加されることによって、スイッチング動作がなされるようになっている。
【００２３】
駆動制御回路３３は、トランジスタからなるスイッチ素子Ｑ２（この明細書において、第２のスイッチ素子と称する場合がある）、スイッチ素子Ｑ３（この明細書において、第３のスイッチ素子と称する場合がある）、コンデンサＣ４、抵抗素子Ｒ４ないし抵抗素子Ｒ６を備えて構成されている。なお、スイッチ素子Ｑ３は、電源とモータ駆動部２との間に取付けられている。このように構成される駆動制御回路３３は、図３に示すタイミングチャートに従って動作するようになっている。図３において、（ａ）はＦＧ信号ＦＧを、（ｂ）はスイッチ素子Ｑ１のベースに印加される制御電圧Ｓ２を、（ｃ）はスイッチ素子Ｑ２のベースに印加される制御電圧Ｓ３を、（ｄ）は入力電圧Ｖｉｎを示している。
【００２４】
図３に示すように、まず、時刻ｔ１では、モータ２０は正常状態（ロータが正常に回転している状態）にある。スイッチ素子Ｑ３はオン状態であり、モータ駆動部２には所定の値Ｖ１である入力電圧Ｖｉｎが印加されている（図３（ｄ）参照）。この場合、プリドライブ回路２ｂからのＦＧ信号ＦＧは低周波数（例えば１００Ｈｚ）のパルス信号である（図３（ａ）参照）。識別回路３１から出力される識別信号Ｓ１に基づき、スイッチ回路３２のスイッチ素子Ｑ１のベース端子にはオン閾値以下の電圧値Ｖ２である制御電圧Ｓ２が印加され、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態となっている（図３（ｂ）参照）。このとき、駆動制御回路３３のスイッチ素子Ｑ２のベース端子には所定の値Ｖ４の制御電圧が印加され、スイッチ素子Ｑ２はオン状態である（図３（ｃ）参照）。この場合、電源からの入力電流は、スイッチ素子Ｑ３を介してモータ駆動部２に流れるとともに、抵抗素子Ｒ６→抵抗素子Ｒ５→スイッチ素子Ｑ２（コレクタ−エミッタ間）→ＧＮＤのルートで流れるようになっている。
【００２５】
次に、時刻ｔ２では、ビートロック状態が開始され、プリドライブ回路２ｂから出力されるＦＧ信号ＦＧは高周波数（例えば１ｋＨｚ）のパルス状信号に変化する（図３（ａ）参照）。識別回路３１から出力される識別信号Ｓ１の値の上昇に基づき、スイッチ回路３２のスイッチ素子Ｑ１のベース端子に印加される制御電圧Ｓ２は上昇する（図３（ｂ）参照）。
【００２６】
次に、時刻ｔ３では、スイッチ素子Ｑ１のベース端子に印加される制御電圧Ｓ２がオン閾値である電圧値Ｖ３まで上昇し、スイッチ素子Ｑ１はオンする。スイッチ素子Ｑ１がオンすると、入力電流の経路のうち、ビートロック脱出回路部３に流れる経路が、抵抗素子Ｒ６→抵抗素子Ｒ５→スイッチ素子Ｑ１（コレクタ−エミッタ間）→ＧＮＤの経路と、抵抗素子Ｒ６→抵抗素子Ｒ５→抵抗素子Ｒ４→コンデンサＣ４→ＧＮＤの経路に変わる。スイッチ素子Ｑ１のベース端子に印加される制御電圧Ｓ２は、時刻ｔ４に達する直前まで電圧値Ｖ３を維持する（図３（ｂ）参照、なお、図３（ｂ）では閾値Ｖ３を維持しているように示しているが、閾値以上であってもよい）。
【００２７】
次に、時刻ｔ４では、スイッチ素子Ｑ２がオフ、スイッチ素子Ｑ３がオフする（図３（ｃ）、（ｄ）参照）。その結果、モータ駆動部２への電力供給（入力電圧Ｖｉｎ）が遮断され、モータ２０は駆動停止される。そして、モータ駆動部２から出力されるＦＧ信号ＦＧもビートロック状態を示す高周波数（例えば１ｋＨｚ）のパルス状信号からＬｏｗ信号（信号オフ状態）となるため、制御電圧Ｓ２は０Ｖとなり、スイッチ素子Ｑ１はオフとなる（図３（ｂ）参照）。
【００２８】
次に、時刻ｔ５では、コンデンサＣ４に蓄えられた電荷が放電され、スイッチ素子Ｑ２がオンし、スイッチ素子Ｑ３もオンする（図３（ｃ）参照）。
【００２９】
そして、時刻ｔ６では、モータ駆動部２には所定の値Ｖ１である入力電圧Ｖｉｎの印加が再開する。モータ２０の駆動が停止されてから、モータ駆動部２への電力供給を再開するまでの所定時間（時刻ｔ４〜ｔ６の時間）は、コンデンサＣ４に蓄えられた電荷の放電時間を所望の時間に設定することによって調整できる。この所定時間は、駆動停止時間を適切に設定する任意の時間とすることができる。プリドライブ回路２ｂから出力されるＦＧ信号ＦＧは低周波数（例えば１００Ｈｚ）のパルス信号であり、識別回路３１から出力される識別信号Ｓ１に基づき、スイッチ回路３２のスイッチ素子Ｑ１のベース端子にはオン閾値以下の制御電圧Ｖ２が印加されるが、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態である。
【００３０】
以上説明した手順によって、ビートロック状態が発生したとき、ビートロック状態から脱出し、再び、定常状態に戻るようになる。
【００３１】
以上説明したことから明らかとなるように、実施形態１に示したモータ駆動制御装置によれば、ビートロック状態が発生したとき、モータ駆動部への電力供給を止めてモータの駆動を停止し、その後、所定時間経過後に、電力供給を再開してモータの駆動を開始するようにでき、確実にビートロック状態から脱出することができるようになる。
【００３２】
また、一つの共通の電源で、複数のモータをそれぞれに独立した駆動制御回路で並列運転する場合、ビートロック状態が発生したモータは、電源供給を止めて停止するようにしたため、ある特定のモータ（他のモータ）のノイズ等の影響が電源を介してビートロック状態が発生したモータに伝搬することがなく、これにより、ビートロック状態が発生したモータをビートロックが発生しなくなるまで再起動を行うことができるようになる。
【００３３】
さらに、上述の一連の脱出動作を自動で行うことができる（自動復帰する）ため、特別な操作を不要とし、実用性を向上できる効果を奏する。
【００３４】
（実施形態２）
実施形態１では、３相のブラシレスモータを駆動対象としたものである。しかし、モータの種類、コイルの相数（２相以上であればよい）については限定されることはない。
【００３５】
（実施形態３）
実施形態１では、図２において、ビートロック脱出回路部３の具体的な回路を示しているが、必ずしも、このような構成に限定されることはなく、同様の機能を有するものであってもよいことはいうまでもない。
【００３６】
（実施形態４）
実施形態１では、ビートロック脱出回路部３にトランジスタからなるスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ３を備えたものである。しかし、これに限定されることはなく、たとえばＦＥＴ（Field effect transistor）等であってもよいことはいうまでもない。
【００３７】
（実施形態５）
実施形態１では、モータ駆動部２からビートロック脱出回路部３に出力する周期信号はＦＧ信号としたものである。しかし、ＦＧ信号に限定されることはなく、それに代替可能な他の周期信号であってもよいことはいうまでもない。
【００３８】
（実施形態６）
実施形態１に示した図３のタイミングチャートは、一例であって、これに限定されないことはいうまでもない。例えば、図３では、ビートロックの発生タイミングは定常状態になってからとしているが、起動時に発生した場合も含むようにしてもよい。この場合は、図３の時刻ｔ２を起動タイミングと置き換えて解釈すればよい。また、複数のモータの並列運転での起動時において、あるモータにビートロック状態が発生した場合、モータの駆動が停止されてからモータ駆動部への電力供給を再開するまでの所定時間は、ビートロック状態が発生したモータ以外のすべてのモータが確実に起動完了（定常状態に到達）した時間を踏まえて設定することができる。
【００３９】
（実施形態７）
なお、実施形態１に示した駆動制御回路３３は、駆動部の少なくとも一部を集積回路（ＩＣ）としてもよく、また、駆動制御回路３３の各構成要素は、少なくともその一部がハードウェアによる処理ではなく、ソフトウェアによる処理とするようにしてもよい。
【００４０】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４１】
１                モータ駆動制御装置
２                モータ駆動部
２ａ              インバータ回路
２ｂ              プリドライブ回路
３                ビートロック脱出回路部（ビートロック脱出手段の一例）
２０              モータ
３１              識別回路（識別手段の一例）
３２              スイッチ回路（スイッチ手段の一例）
３３              駆動制御回路（駆動制御手段の一例）
３４              微分回路
３５              整流平滑回路
【図１】
2015136235.tif 000003
【図２】
2015136235.tif 000004
【図３】
2015136235.tif 000005