(57)【要約】【課題】  発電ブレーキの発生機能を有するブラシレスモータ駆動装置を提供すること。【解決手段】  第１の電源（１７）から直流電圧の供給を受けて動作する直流モータ駆動装置（１１）に接続可能であるブラシレスモータ駆動装置（１）に係り、第２の電源（２７）から直流電圧の供給を受けて動作し、かつブラシレスモータ（５）のロータ回転位置に対応した位置信号を出力する位置検出手段（１９）と、第２の電源から直流電圧の供給を受けて動作し、かつ位置検出手段から出力された位置信号に基づいてブラシレスモータの巻線に対して通電制御を行う通電制御手段（２３）とを含む。通電制御手段は、第１の電源からの直流電圧の供給が停止されたときにブラシレスモータに発電ブレーキを生じさせることが可能であるドライブ回路（３１）を有する。【選択図】      図１
2008253036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源から直流電圧の供給を受けて動作する直流モータ駆動装置に接続可能であるブラシレスモータ駆動装置であって、
第２の電源から直流電圧の供給を受けて動作し、かつブラシレスモータのロータ回転位置に対応した位置信号を出力する位置検出手段と、
前記第２の電源から直流電圧の供給を受けて動作し、かつ前記位置検出手段から出力された位置信号に基づいて前記ブラシレスモータの巻線に対して通電制御を行う通電制御手段と、を含み、
前記通電制御手段が、前記第１の電源からの直流電圧の供給が停止されたときに前記ブラシレスモータに発電ブレーキを生じさせることが可能であるドライブ回路を有する
ことを特徴とする、ブラシレスモータ駆動装置。
【請求項２】
前記第１の電源が前記第２の電源を兼ねる
ことを特徴とする、請求項１に記載のブラシレスモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流モータに適用されていた駆動装置を利用すべくこれに接続可能であるブラシレスモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータは、直流モータにおけるブラシと整流子との機械的接触による摩耗や火花の発生がないことから直流モータに比べて寿命が長い。このため、これまでは直流モータを備えていた機器を新たに製造するに当たり製造時から直流モータの代わりにブラシレスモータを使用したり、既に稼動中の機器に組み込まれている直流モータに代えてブラシレスモータを使用することがある。すなわち、直流モータの使用からブラシモータの使用への変更が頻繁に行われるようになった。
【０００３】
ところで、使用の変更に当たり、直流モータの使用に供された直流モータ駆動装置（基板）を引き続き利用することが望ましい。なぜなら、ブラシレスモータの制御は直流モータのそれに比べ遥かに複雑であるため、新たにブラシレスモータの制御回路を設計することは極めて煩雑だからである。ブラシレスモータの制御回路を設計できる技術者が少なくなってきているという実情も、直流モータ駆動回路の継続使用を余儀なくされる理由である。特に、既に稼働中の機器に組み込まれている直流モータをブラシレスモータに変更する場合はなおさらである。稼働中の直流モータ駆動装置を取り外しその代わりに新たなブラシレスモータ駆動装置を取り付けるよりも、既に制御回路が組み込まれた既存の直流モータ駆動装置を流用するほうが遥かに効率的かつ経済的であるからである。後記特許文献１に記載の発明は、このような継続利用を可能とするブラシレスモータ駆動装置を提案する。
【特許文献１】特開２００１−２１１６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に係るブラシレスモータ駆動装置は位置検出手段と通電制御手段とを備え、これらの位置検出手段と通電制御手段とは、直流モータ駆動装置に接続された電源線から直流電圧の供給を受けて動作するように構成されている。前記位置検出手段は、前記電源線から直流電圧の供給を受けて動作し、かつブラシレスモータのロータ回転位置に対応した位置信号を出力する。また、前記通電制御手段は、前記電源線から直流電圧の供給を受けて動作し、かつ前記位置検出手段から出力された位置信号に基づいて前記ブラシレスモータの巻線に対して通電制御を行うようになっている。
【０００５】
しかし、次のような解決すべき問題があった。すなわち、直流モータ駆動装置に接続したブラシレスモータ駆動装置にあっては、直流モータ駆動装置に対する直流電圧の供給を停止すると、その直流モータ駆動装置から電源線経由で受けている直流電圧が現れなくなり、これによってブラシレスモータも駆動停止となる。この点に問題はない。ところが、駆動停止後の慣性によってブラシレスモータに逆起電力こそ生じるが、そのステータの巻線に生じる逆起電電流は前記通電制御手段へ流れない。なぜなら、ブラシレスモータ駆動回路に組み込まれている半導体スイッチ（スイッチング回路）が、直流電圧の供給停止により作動しないため閉回路が構成されなくなるからである。すなわち、起電電流を流すために必要な半導体スイッチがブラシレスモータ駆動回路に組み込まれているが、その半導体スイッチを作動させるためには、そのための直流電圧が必要である。そのための直流電圧は外部から供給されなければならないが、ブラシレスモータ駆動回路が外部から得ることのできる直流電圧は電源線を介したもの以外にはない。直流モータ駆動装置への直流電圧停止により電源線には直流電圧が現れなくなる。この点は、上述した。電源線に直流電圧が現れなくなるからブラシレスモータ駆動回路が直流電圧を得られなくなり、その結果、半導体スイッチを作動させることができなくなってしまう。このような理由から、従来のブラシレスモータ駆動回路では、ブラシレスモータに生じる発電エネルギ（逆起電力）を利用した発電ブレーキの利用を行うことができなかった。つまり、直流電圧を遮断したときのブラシレスモータが、発電ブレーキがあればなかったであろう惰性回転が生じてしまうという不都合が生じてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、発電ブレーキの発生機能を有する、すなわち、惰性回転が無いかあってもごく僅かなブラシレスモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１記載の発明の特徴）
請求項１に記載の発明は、第１の電源から直流電圧の供給を受けて動作する直流モータ駆動装置に接続可能であるブラシレスモータ駆動装置に係り、第２の電源から直流電圧の供給を受けて動作し、かつブラシレスモータのロータ回転位置に対応した位置信号を出力する位置検出手段と、前記第２の電源から直流電圧の供給を受けて動作し、かつ前記位置検出手段から出力された位置信号に基づいて前記ブラシレスモータの巻線に対して通電制御を行う通電制御手段とを含み、前記通電制御手段が、前記第１の電源からの直流電圧の供給が停止されたときに前記ブラシレスモータに発電ブレーキを生じさせることが可能であるドライブ回路を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、ブラシレスモータ駆動装置自体を第１の電源に接続可能とすると共に、ブラシレスモータの巻線に対する通電制御を行う通電制御手段について、第２の電源から直流電圧を受けて動作するものとし、かつブラシレスモータに発電ブレーキを生じさせ得るドライブ回路を有するものとしたことから、前記ブラシレスモータの停止のために前記第１の電源から前記ブラシレスモータ駆動装置への通電を停止した後、前記通電制御手段のドライブ回路を前記第２の電源の下で動作させることができ、これにより、前記ブラシレスモータの停止に伴って巻線に生じる発電電流は前記ドライブ回路に流れ、該ドライブ回路においてショートする。その結果、前記巻線に逆起電力が生じ、発電ブレーキが発生する。
【０００９】
（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成要件を備えた上で、前記第１の電源が前記第２の電源を兼ねることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、使用電源の数を減らし、ブラシレスモータを含む全体構成をよりコンパクトにすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発電ブレーキの発生を可能とするブラシレスモータ駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を参照すると、本発明の一実施態様に係るブラシレスモータ駆動装置全体が符号１で示されている。ブラシレスモータ駆動装置１は１つの基板３に取り付けられ、基板３にはブラシレスモータ５が接続されている。基板３は、ブラシレスモータ５のケーシング（図示を省略）の内部又は外部に配置する。
【００１３】
ブラシレスモータ駆動装置１は、２つの信号線７，９を介して、ブラシ付きの直流モータ（以下単に「直流モータ」という。）の駆動装置１１に接続されている。この直流モータに使用されていた駆動装置１１は、ブラシレスモータの駆動装置１の前段部として機能する。つまり、駆動装置１１に組み込まれている制御ソフトを、そのままブラシレスモータ駆動装置の制御に流用することができる。換言すれば、ブラシレスモータ駆動装置１には、制御ソフトを組み込む必要がない。駆動装置１１は、それが稼動中の機器の中に組み込まれていたのであれば既設のものを流用することができ、他方、新たに製造する機器に取り付けるのであれば新設のものを使用することができる。信号線７，９は、駆動装置１１に直流モータを接続する場合は電源線として機能するが、この直流モータの代わりにブラシレスモータ駆動装置１を接続することによって信号線として機能することになる。この点は、ブラシレスモータ駆動装置１の動作を説明する際に詳述する。信号線７．９は、ブラシレスモータ駆動装置１の一部をなす論理回路３７（後述する）に接続されており、これによって論理回路３７は、駆動装置１１から制御信号を受けるようになっている。直流モータ駆動装置１１は、２つの電源線１３，１５を介して接続された第１の電源１７から与えられる直流電圧により動作する。
【００１４】
ブラシレスモータ駆動装置１は、駆動装置１１から受けた制御信号に基づいて論理演算を行い、動作指令信号を出力する論理回路３７と、ブラシレスモータ５のロータの回転位置を検出しこれに対応した位置信号を出力する位置検出手段１９と、ブラシレスモータ５のステータの巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗに対して通電制御を行う通電制御手段２３とを備える。ブラシレスモータ駆動装置１には、電源線２６ａ，２６ｂを介して第２の電源２７から直流電圧が供給される。したがって、ブラシレスモータ駆動装置１は、第１の電源１７のオン・オフによる影響を受けない。第１の電源１７がオフとなっても、第２の電源２７はオン状態が持続してブラシレスモータ駆動装置１は動作状態を持続する。
【００１５】
位置検出手段１９は、３つのホール素子２５ｕ，２５ｖ，２５ｗからなる。ホール素子はホール効果と呼ばれる電流に対する磁気効果を利用した素子であって、ホール素子は磁束密度の大きさに応じた大きさの信号電圧を発生する。ホール素子２５ｕ，２５ｖ，２５ｗは、ブラシレスモータ５のロータ回転位置に応じた信号電圧を出力する。ホール素子２５ｕ，２５ｖ，２５ｗに代えて、ホールＩＣ（図示せず）その他の位置検出手段を使用することも可能である。
【００１６】
通電制御手段２３は、論理回路３７から出力される動作指令信号及びホール素子２５ｕ，２５ｖ，２５ｗから出力される信号電圧（ブラシレスモータ５のロータの位置信号）に基づいて通電信号を生成する制御回路２９と、この通電信号に従ってスイッチング動作をし、ブラシレスモータ５の巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗに通電するドライブ回路３１とを有する。
【００１７】
制御回路２９は、ホールアンプ３３と、通電信号生成回路３５とからなる。
【００１８】
ホールアンプ３３は、ホール素子２５ｕ，２５ｖ，２５ｗから出力された信号電圧を増幅し、所定の閾値と比較することにより、ハイレベル（Ｈ）又はローレベル（Ｌ）の位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ（図２参照）を生成し、これらの位置検出信号を通電信号生成回路３５に出力する。
【００１９】
通電信号生成回路３５は位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて論理演算を行い、通電信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎを生成する（図２参照）。例えば、通電信号Ｓｕｐは位置検出信号Ｈｕと位置検出信号Ｈｖの反転信号との論理積からなり、通電信号Ｓｕｎは位置検出信号Ｈｕの反転信号と位置検出信号Ｈｖとの論理積からなる。これらの通電信号はドライブ回路３１に出力される。生成される通電信号は、論理回路３７から出力される動作指令信号によって制御される。通電信号の制御については、次項で説明する。
【００２０】
すなわち、通電信号生成回路３５には、信号線３６を介して、論理回路３７が接続されている。通電信号生成回路３５には、論理回路３７から、ブラシレスモータ５の動作指令信号が与えられる。この点は、既に述べた。図３に基づいて、動作指令信号の内容例を説明する。動作指令信号は、信号線７と信号線９の各々に現れる信号と所定の閾値とを比較して、閾値を超える場合にハイレベル（Ｈ）の信号として、閾値を下回った場合にロウレベル（Ｌ）の信号として、それぞれ出力される。本実施形態では、たとえば、ハイレベル信号とロウレベル信号との組み合わせを図３に示すように構成した。すなわち、信号線７及び信号線９の双方にハイレベルの信号が現れた場合はブラシレスモータ５への通電を遮断する信号を、また、双方にロウレベルの信号が現れた場合はブラシレスモータ５に発電ブレーキ（後述）を生じさせる動作指令信号を、それぞれ出力する。さらに、信号線７にハイレベル信号が現れ、かつ、信号線９にロウレベル信号が現れた場合は時計周り（ＣＷ）方向に、その逆の信号が現れた場合は反時計回り（ＣＣＷ）方向に、それぞれブラシレスモータ５を回転させる動作指令信号を、それぞれ出力する。通電信号生成回路３５は上記動作指令信号に基づいて通電信号を生成する。通電信号に従ってドライブ回路３１がスイッチング動作をし、ブラシレスモータ５の巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗに通電する。上述した組み合わせは上記例以外の組み合わせを自由に設定することができる。たとえば、上記例とは逆に、信号線７及び信号線９の双方にロウレベルの信号が現れた場合はブラシレスモータ５への通電を遮断する信号を、また、双方にハイレベルの信号が現れた場合はブラシレスモータ５に発電ブレーキを生じさせる動作指令信号を、それぞれ出力するように設定してもよい。時計回りと反時計回の動作指令信号の組み合わせを、上記例と逆の組み合わせとしてもよい。
【００２１】
ドライブ回路３１は、通電信号Ｓｕｐ〜Ｓｗｎに従ってオンオフ動作する複数のスイッチング素子、例えば６つのトランジスタ３１ａ〜３１ｆと、これらのトランジスタに対して逆並列に接続された還流ダイオード（図示せず）とからなり、これらは三相ブリッジの形態に構成されている。ドライブ回路３１のトランジスタ３１ａ，３１ｄ、トランジスタ３１ｂ，３１ｅ及びトランジスタ３１ｃ，３１ｆはそれぞれＵ相、Ｖ相及びＷ相の出力端子を有し、これらの出力端子はそれぞれブラシレスモータ５の巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗの端子に接続されている。
【００２２】
図２には、第２の電源２７から直流電圧が印加されたブラシレスモータ５における位置検出信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗと通電信号Ｓｕｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｐ、Ｓｖｎ、Ｓｗｐ、Ｓｗｎとを示すタイミングチャートの一例を示す。これによれば、ドライブ回路３１から出力される電圧によりトルクが発生し、ブラシレスモータ５のロータが回転する。回転方向は、論理回路３７が出力する動作指令信号に基づいて決定される。また、ドライブ回路３１に対する通電を遮断することによって、ブラシレスモータ５は、僅かな慣性回転ののち自然停止する。
【００２３】
ここで、論理回路３７から、ブラシレスモータ５から発電ブレーキを示す「ショートブレーキ」を示す動作指令信号が与えられると、ドライブ回路３１のトランジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃがオフ状態にされかつトランジスタ３１ｄ，３１ｅ，３１ｆがオン状態にされる（又はトランジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃがオン状態にされかつトランジスタ３１ｄ，３１ｅ，３１ｆがオフ状態にされる。）。このスイッチング動作により、ブラシレスモータ５の駆動は停止される。停止に伴い、ブラシレスモータ５の巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗに発電電流が生じ、これらの電流はトランジスタ３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ（又はトランジスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）を逆流する。これにより、巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗに逆起電力が発生し、その結果生じる発電ブレーキによりブラシレスモータ５が制動される。上記トランジスタ３１ａ〜３１ｆを適宜オンさせることができるのは、第２電源２７が第１電源１７がオフとなった場合でもその影響を受けないからである。
【００２４】
なお、第１の電源１７が第２の電源２７を兼ねるものとし、これにより第２の電源２７の設置を省略することができる。このためには、図１に想像線で示すように、電源線２６ａ，２６ｂの延長３９ａ，３９ｂを第１の電源１７に接続する。第１の電源１７とは別に第２の電源を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るブラシレスモータ駆動装置の電気的構成図である。
【図２】位置検出信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗと、通電信号Ｓｕｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｐ、Ｓｖｎ、Ｓｗｐ及びＳｗｎのタイミングチャートの一例である。
【図３】動作指令信号の組み合わせ例を示す図表である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ブラシレスモータ駆動装置
５  ブラシレスモータ
１１  直流モータ駆動装置
１７  第１の電源
１９  位置検出手段
２１  巻線
２３  通電制御手段
２７  第２の電源
３１  ドライブ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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