(57)【要約】【課題】回転速度に変化が生じた場合でも、正常な動作が行うことが可能なブラシレスＤＣモータの駆動装置を提供する。【解決手段】ホールＩＣ３０からの位置信号に基づいて検出した速度信号に基づいて選択回路２０は、１２０度通電方式、１８０度通電方式、正弦波通電方式を選択し、この選択した通電方式に基づいて自動ドアの駆動源であるブラシレスＤＣモータ１０をインバータ回路１４によってＰＷＭ制御する。【選択図】      図１
2008005683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相のブラシレスＤＣモータと、
前記ブラシレスＤＣモータの各相の固定子巻線へ駆動電流を供給するインバータ回路と、
前記ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出する速度検出回路と、
前記検出した回転速度と外部からの速度指令信号に基づいて前記インバータ回路を制御する駆動回路と、
を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置において、
前記制御回路は、
前記検出した回転速度が第１しきい値より早い場合は１２０度通電方式、または、１８０度通電方式を選択し、前記検出した回転速度が前記第１しきい値より遅い場合は正弦波通電方式を選択する選択手段と、
前記選択した通電方式に基づいて前記インバータ回路を制御する制御手段と、
有する
ことを特徴とするブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項２】
前記選択手段は、
前記検出した回転速度が第１しきい値より早く第２しきい値より遅い場合は１８０度通電方式を選択し、前記検出した回転速度が前記第２しきい値より早い場合は１２０度通電方式を選択する
ことを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項３】
前記選択手段は、
前記検出した回転速度が加速しているときの前記第１しきい値を、前記検出した回転速度が減速している時の前記第１しきい値より高い値とする
ことを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項４】
前記選択手段は、
前記検出した回転速度が加速しているときの前記第２しきい値を、前記検出した回転速度が減速している時の前記第２しきい値より高い値とする
ことを特徴とする請求項２記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項５】
前記速度検出回路は、
前記ブラシレスＤＣモータの回転子の近傍に位置検出素子を有し、
前記位置検出素子からの位置信号に基づいて前記回転速度を検出する
ことを特徴とする請求項１から４の中で少なくとも一項に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項６】
前記速度検出回路は、
前記各固定子巻線の誘起電圧を検出し、この検出した各相の誘起電圧に基づいて前記回転速度を検出する
ことを特徴とする請求項１から４の中で少なくとも一項に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項７】
前記ブラシレスＤＣモータが自動ドアの駆動源である
ことを特徴とする請求項１から４の中で少なくとも一項に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスＤＣモータをインバータ回路で制御する駆動装置に関し、特に、自動ドアに用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）は、ホールＩＣ等の位置信号や、誘起電圧を用いて回転子の回転位置を検出し、この検出した回転位置に応じてＰＷＭ制御を行い、固定子巻線に駆動電流をインバータ回路から流して制御している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記のようなモータの駆動装置においては、ホールＩＣ等から出力される位置信号に準じた一定の通電時間（通電幅）で駆動電流をインバータ回路から出力して駆動している。従来のモータの駆動装置においては、１種類の駆動方式でモータを起動、停止、正逆回転させている。
【０００４】
特に、自動ドアの駆動源に用いられるモータにおいては、慣性負荷を起動または停止させるために、１２０度通電方式を採用している。
【特許文献１】特開２００４−２３８２３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなホールＩＣ等の位置信号の変化の周期から次の通電パターンを推測するような駆動方法においては、モータを停止から起動をさせるといった急激な速度変化に対しては、その推測する通電パターンに誤差が生じ、正常な動作をしない場合がある。
【０００６】
特に、自動ドアにおいては、急激な速度変化が有る場合があり、通電パターンに誤差が生じ易く、１２０度通電方式の１種類のみではその開閉制御をうまく行えないという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、回転速度に変化が生じた場合でも、正常な動作が行うことが可能なブラシレスＤＣモータの駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、三相のブラシレスＤＣモータと、前記ブラシレスＤＣモータの各相の固定子巻線へ駆動電流を供給するインバータ回路と、前記ブラシレスＤＣモータの回転速度を検出する速度検出回路と、前記検出した回転速度と外部からの速度指令信号に基づいて前記インバータ回路を制御する駆動回路と、を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置において、前記制御回路は、前記検出した回転速度が第１しきい値より早い場合は１２０度通電方式、または、１８０度通電方式を選択し、前記検出した回転速度が前記第１しきい値より遅い場合は正弦波通電方式を選択する選択手段と、前記選択した通電方式に基づいて前記インバータ回路を制御する制御手段と、有することを特徴とするブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記選択手段は、前記検出した回転速度が第１しきい値より早く第２しきい値より遅い場合は１８０度通電方式を選択し、前記検出した回転速度が前記第２しきい値より早い場合は１２０度通電方式を選択することを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記選択手段は、前記検出した回転速度が加速しているときの前記第１しきい値を、前記検出した回転速度が減速している時の前記第１しきい値より高い値とすることを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【００１１】
請求項４に係る発明は、前記選択手段は、前記検出した回転速度が加速しているときの前記第２しきい値を、前記検出した回転速度が減速している時の前記第２しきい値より高い値とすることを特徴とする請求項２記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【００１２】
請求項５に係る発明は、前記速度検出回路は、前記ブラシレスＤＣモータの回転子の近傍に位置検出素子を有し、前記位置検出素子からの位置信号に基づいて前記回転速度を検出することを特徴とする請求項１から４の中で少なくとも一項に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【００１３】
請求項６に係る発明は、前記速度検出回路は、前記各固定子巻線の誘起電圧を検出し、この検出した各相の誘起電圧に基づいて前記回転速度を検出することを特徴とする請求項１から４の中で少なくとも一項に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【００１４】
請求項７に係る発明は、前記ブラシレスＤＣモータが自動ドアの駆動源であることを特徴とする請求項１から４の中で少なくとも一項に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明のブラシレスＤＣモータの駆動装置においては、検出した回転速度が第１しきい値より早い場合は１２０度通電方式、または、１８０度通電方式を選択し、検出した回転速度が第１しきい値より遅い場合は正弦波通電方式を選択する構成であるため、急激な回転速度の変化があってもその回転速度に応じた通電方式となりブラシレスＤＣモータが正常に動作する。
【００１６】
請求項２に係る発明のブラシレスＤＣモータの駆動装置においては、検出した回転速度が第１しきい値より速く第２しきい値より遅い場合は１８０度通電方式を選択し、検出した回転速度が第２しきい値より早い場合は１２０度通電方式を選択するため、回転速度に応じた通電をより行うことができる。
【００１７】
請求項３に係る発明のブラシレスＤＣモータの駆動装置においては、検出した回転速度が加速している時の第１しきい値を、減速している時の第１しきい値より高い値とすることにより、駆動方式を切り替える場合のしきい値付近でのハンチングを無くすことができる。
【００１８】
請求項４に係る発明のブラシレスＤＣモータの駆動装置においては、検出した回転速度が加速している時の第２しきい値を、減速している時の第２しきい値より高い値とすることにより、しきい値付近でのハンチングを無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態のブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）１０の駆動装置１２について図１及び図２に基づいて説明する。なお、モータ１０は、自動ドアの駆動源である。
【００２０】
（１）駆動装置１２の構成
駆動装置１２の構成について図１のブロック図に基づいて説明する。
【００２１】
駆動装置１２は、インバータ回路１４、制御回路１６、速度検知回路１８、選択回路２０、第１駆動回路２２、第２駆動回路２４、第３駆動回路２６とより構成されている。
【００２２】
インバータ回路１４は、６個のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ）にダイオードを並列に接続したものから構成されたフルブリッジインバータ回路である。このインバータ回路１４から、モータ１０の三相のＹ結線の固定子巻線２８に三相の駆動電流が供給される。このインバータ回路１４は、直流電源から供給されるモータ電流によって駆動する。
【００２３】
制御回路１６は、選択回路２０によって選択された通電方式に基づいて、外部から入力する速度指令信号と後から説明する検出した速度信号とを比較し、この速度指令信号にモータ１０の回転速度が合致するようにフィードバック制御を行い、このフィードバック制御を行った差分信号に基づいて、インバータ回路１４の各スイッチング素子のゲート端子にＰＷＭ信号を出力するようにＰＷＭ制御を行っている。
【００２４】
速度検知回路１８は、モータ１０の回転子の回転位置を検出するために設けられた３個のホールＩＣ３０からの位置信号に基づいてモータ１０の回転速度を演算している。そして、この演算した回転速度を示す速度信号を制御回路１６及び選択回路２０に出力している。
【００２５】
選択回路２０は、速度検知回路１８から入力した速度信号に基づいて３つの駆動方式から１つの駆動方式を選択し、制御回路１６に出力する。
【００２６】
選択回路２０が選択する駆動方式は、１２０度通電方式、１８０度通電方式、正弦波通電方式の３種類であり、第１駆動回路２２は１２０度通電方式による駆動信号を出力し、第２駆動回路２４は１８０度通電方式による通電方式の駆動信号を出力し、第３駆動回路２６は正弦波通電方式に基づく駆動信号を出力する。そしてこの選択した通電方式の駆動信号を制御回路１６に出力する。
【００２７】
図２は、各通電方式における三相のＹ結線の固定子巻線２８に供給される駆動電流を表したものであり、上段が１２０度通電方式、中段が１８０度通電方式、下段が正弦波通電方式である。図２において、左下がり右上がりのハッチングは、電流が入る状態を示し、左上がり右下がりは電流が出る状態を示している。
【００２８】
例えば、１２０度通電方式の図においては、上段がＵ相であり、中段がＶ相であり、下段がＷ相である。そして一番右側の波形においては、Ｗ相の固定子巻線２８からＶ相の固定子巻線２８に駆動電流が流れる状態を示している。
【００２９】
１８０度通電方式においては、Ｗ相の一番右側の波形においては、Ｗ相の固定子巻線２８より駆動電流が入りＵ相及びＶ相の固定子巻線２８より駆動電流が出る状態を示している。
【００３０】
正弦波通電方式における右側の波形においては、Ｗ相の固定子巻線２８より駆動電流が入りＵ相及びＶ相の固定子巻線２８より駆動電流が出る状態を示している。
【００３１】
この選択回路２０において３種類の通電方式を選択する基準として、第１しきい値Ａ１と第２しきい値Ａ２を記憶しておき、速度信号がＡ１より遅い場合には正弦波通電方式を選択し、速度信号がＡ１からＡ２の間にある場合には１８０度通電方式を選択し、速度信号がＡ２よりも早い場合には１２０度通電方式を選択する。すなわち、速度に合わせて正弦波通電方式、１８０度通電方式、１２０度通電方式の順番に通電方式が変化する。
【００３２】
この駆動方式の選択を、自動ドアの実際の制御方法に鑑みて説明する。
【００３３】
自動ドアは、ドアが閉状態及びドアが開状態の場合にはドアは移動していないが、ドアを閉状態及び開状態で保持するためにモータ１０はドアをドア枠に押し付けている。そのため、ドア１０には、回転速度が０にも関わらず負荷が掛かっている。そして、ドアが閉状態から開状態になろうとする場合には、モータ１０の回転速度が次第に加速し、開状態となる。逆に、開状態から閉状態になる場合にも、モータ１０は次第に加速しその後速度を落とし閉状態となる。
【００３４】
このように自動ドアの開閉においてモータ１０の回転速度は何段階にも変化している。
【００３５】
そのため、第１しきい値Ａ１としては、速度信号が０の場合、すなわち、モータ１０は回転していないが駆動電流が流れている状態を設定する。第２しきい値Ａ２としては、ドアが加速して途中の状態の速度を設定しておく。
【００３６】
すると、ドアが閉状態または開状態においてはモータ１０は正弦波駆動方式によってドアをドア枠に押し付け停止している。一方、開信号または閉信号が入力しモータ１０が回転し始める状態では１８０度通電方式で回転し、第２しきい値Ａ２を越えると１２０度通電方式に切り替わる。そして、ドアが減速を開始し第２しきい値Ａ２より遅くなると１２０度通電方式から１８０度通電方式となる。
【００３７】
このように、３段階の通電方式を用いることにより、回転速度に応じた通電方式を選択でき、エネルギーを無駄に使うことなく、また、静音化を図ることができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、図３に基づいて第２の実施形態の駆動装置１２について説明する。
【００３９】
本実施形態と第１の実施形態の異なる点は、速度検知回路１８に代えて、ＦＶ変換回路３２、切替回路３４、しきい値設定回路３６を有している点にある。
【００４０】
第１の実施形態における駆動装置１２においては、第１しきい値付近または第２しきい値付近でドアの状態が変化した場合、すなわち、駆動方式を切り替える回転速度付近でドアの移動速度が速くなったり遅くなったりすると、選択回路２０における駆動方式が細かく切り替わり、ハンチングを起こすことがある。そこで、本実施形態では、モータ１０の回転速度が加速している場合の第１しきい値及び第２しきい値と、回転速度が減速している場合の第１しきい値と第２しきい値を異なる値に設定し、このハンチングを防止している。
【００４１】
３個のホールＩＣ３０からの位置信号をＦＶ変換回路３２によって速度信号に変換し切替回路３４に出力する。切替回路３４では、選択回路２０にどの駆動方式で選択するかを示す切替信号を出力する。この場合に切替回路３４は、しきい値設定回路３６からのしきい値信号に基づいてその切替えを決定する。例えば、切替回路３４において速度信号が入力しこの速度信号に示された回転速度が加速している場合には、切替回路３４は変更信号をしきい値設定回路３６に出力し、加速時の第１しきい値を出力するように指示する。しきい値設定回路ではこの変更信号に基づいて加速時の第１しきい値を示すしきい値信号を切替回路３４に出力する。そして、この加速時の第１しきい値と速度信号を比較しそれに基づいて切替信号を出力する。一方、速度信号によって回転速度が減速時の場合には切替回路３４は変更信号に基づいて、減速時の第１しきい値を出力するようしきい値設定回路３６に指示し、しきい値設定回路３６では減速時の第１しきい値を示すしきい値信号回路を切替回路３４に示す。ここで、加速時の第１しきい値の値を減速時の第１しきい値の値よりも高くすることにより、その高い分だけ変動幅を吸収でき、ハンチングを防止することができる。
【００４２】
すなわち、第１しきい値付近で速度信号が変化する場合でも、加速時の第１しきい値と減速時の第１しきい値は異なる値であるため、前記変更幅の分だけ通電方式が切り替わることがなく、安定した切替えを行うことができる。
【００４３】
第２しきい値についても、同様にして加速時の第２しきい値を減速時の第２しきい値よりも高くすることにより、ハンチングを防止することができる。
【００４４】
（変更例）
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
【００４５】
（１）変更例１
上記実施形態では、回転速度をホールＩＣ等の位置検出素子を用いて検出したが、これに変えて、三相の固定子巻線２８の誘起電圧を検出し、この検出した各相の誘起電圧に基づいて回転速度を検出する、いわゆるセンサーレス方式であってもよい。
【００４６】
（２）変更例２
上記実施形態では、１２０度通電、１８０度通電、正弦波通電方式を選択したが、これに代えて、１２０度通電方式、１５０度通電方式、１８０度通電方式、正弦波通電方式の４種類の中から１種類の通電方式を選択する構成にしてもよい。
【００４７】
このような構成にすればさらに安定した制御を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のブラシレスＤＣモータの駆動装置は、自動ドアの駆動源に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す駆動装置のブロック図である。
【図２】１２０度通電方式、１８０度通電方式、正弦波通電方式の誘起電圧のグラフである。
【図３】第２の実施形態の駆動装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  モータ
１２  駆動装置
１４  インバータ回路
１６  制御回路
１８  速度検知回路
２０  選択回路
２２  第１駆動回路
２４  第２駆動回路
２６  第３駆動回路
２８  固定子巻線
３０  ホールＩＣ
【図１】
2008005683.tif 000003
【図２】
2008005683.tif 000004
【図３】
2008005683.tif 000005