(57)【要約】【課題】回生現象を発生させず、安全性と信頼性に優れたモータ駆動装置およびモータ装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置１００は、直流電力を駆動電圧に変換しモータ１０に供給するインバータ２０と、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号ＦＧとに基づき駆動制御信号ＶＳＰ１を生成する速度制御部４０と、速度指令信号Ｓｒｅｆにおいて減速の指令がなされたことを検知する減速検知部５１と、減速指令の検知が示されたとき、駆動制御信号ＶＳＰ１に対して、時間あたりの変化量の抑制を開始し、少なくとも安定速度に達するまでの期間、抑制した信号を駆動制御信号ＶＳＰ２として出力する変化量抑制部５０と、駆動制御信号ＶＳＰ２に応じてインバータ２０が出力する駆動電圧を調整し、モータ１０の速度を制御するインバータ駆動部３０とを備える。【選択図】図１
2008312338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出した速度を速度検出情報として出力する速度検出手段を備えたモータを駆動するモータ駆動装置であって、
供給された直流電力を、モータを駆動するための駆動電圧に変換し、変換した前記駆動電圧を前記モータの駆動巻線に供給するインバータと、
外部から通知される指令情報に含まれた速度指令情報と前記速度検出手段から通知される前記速度検出情報とに基づき、前記駆動電圧を調整するための駆動制御信号を生成し、生成した前記駆動制御信号を第１の駆動制御信号として出力する速度制御部と、
前記速度指令情報において減速の指令がなされたことを検知し、検知したことを示す減速検知信号を出力する減速検知部と、
前記減速検知信号において検知したことが示されたとき、前記第１の駆動制御信号に対して、時間あたりの変化量の抑制を開始し、少なくとも安定速度に達するまでの期間、抑制した信号を第２の駆動制御信号として出力する変化量抑制部と、
前記第２の駆動制御信号に応じて前記インバータが出力する前記駆動電圧を調整し、前記モータの速度を制御するインバータ駆動部とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記速度指令情報および前記速度検出情報において、前記速度検出情報が示す速度が前記速度指令情報が示す速度に到達したことを検知し、検知したことを示す速度到達情報を出力する速度到達検知部を、さらに備え、
前記変化量抑制部は、
前記減速検知信号が減速の指令の検知を示すとき、前記第１の駆動制御信号に対する時間あたりの変化量の抑制を開始し、前記速度到達情報が速度の到達の検知を示すとき、前記第１の駆動制御信号に対する時間あたりの変化量の抑制を解除することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記速度制御部は、
前記速度指令情報と前記速度検出情報との差分を算出する差分演算部と、
前記差分に対して所定のゲインを乗算し、前記第１の駆動制御信号として出力するゲイン設定部とを有し、
前記減速検知信号が減速の指令の検知を示すとき、前記ゲイン設定部において第１のゲインを設定し、前記速度到達情報が速度の到達の検知を示すとき、前記第１のゲインよりも大きい第２のゲインを設定することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記変化量抑制部の時間あたりの変化量は、任意に設定できることを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載のモータ駆動装置を含むことを特徴とする集積回路装置。
【請求項６】
モータと、
前記モータの速度を検出する速度検出手段と、
請求項１から４までのいずれか１項に記載のモータ駆動装置、または請求項５に記載の集積回路装置と、
直流電力が供給される電源入力端子と、
速度指令情報が通知される指令情報入力端子とを備えたことを特徴とするモータ装置。
【請求項７】
前記モータは、可動子と３相の駆動巻線とを有し、前記モータ駆動装置または前記集積回路装置により正弦波駆動されるブラシレスＤＣモータであることを特徴とする請求項６に記載のモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空調機器、燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機並びに複写機、プリンタなどの情報機器に使用されるブラシレスＤＣモータなどを駆動するのに好適なモータ駆動装置に関する。特に、本発明は、正弦波駆動を行う際の回生現象を抑制し、モータ駆動時のトルクリップル、振動、騒音を大幅に低減できるモータ駆動装置に関する。さらに、本発明は、このようなモータ駆動装置を含む集積回路装置、およびこのようなモータ駆動装置あるいは集積回路装置をモータに内蔵または一体化したモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば空調機器、給湯機、空気清浄機、複写機およびプリンタなどの電気機器に用いられる各種駆動用モータは、長寿命、高信頼性および速度制御の容易さなどの長所を活かして、ブラシレスＤＣモータが用いられることが多い。
【０００３】
このような速度制御が可能なモータにおいて、例えば、一定速度での運転状態から速度が低下するように減速した場合、モータが発電機として作用し、本来モータに電力を供給するための電源や駆動回路に対して、逆にモータが電力を供給してしまう、いわゆる回生現象が発生することが知られている。
【０００４】
図７は、上述したようなブラシレスＤＣモータを駆動する従来のモータ駆動装置の構成を含むブロック図であり、図８は、このような従来のモータ駆動装置の動作説明図である。また、図９は、このような従来のモータ駆動装置における回生現象の様子を説明するために示した図であり、図１０は、このような回生現象を説明するために示した図である。
【０００５】
以下、これら図面を用いて、正弦波状にパルス幅変調された駆動信号を利用してブラシレスＤＣモータを駆動する従来のモータ駆動装置の構成および動作とともに、このような従来技術において生じる回生現象について説明する。
【０００６】
図７において、モータ駆動装置８００には、直流電源８０５から電圧ＶＤＣの直流電力が供給され、モータ駆動装置８００は、供給された直流電力を駆動電力に変換し、変換した駆動電力をブラシレスＤＣモータであるモータ８１０に供給する。また、モータ駆動装置８００には、上位器から速度指令信号Ｓｒｅｆが通知され、モータ８１０に配置された速度検出手段８９０から速度検出信号ＦＧが通知される。
【０００７】
モータ８１０は、Ｕ相駆動巻線８１１、Ｖ相駆動巻線８１３およびＷ相駆動巻線８１５を有し、モータ駆動装置８００は、これら各駆動巻線に対し駆動電力を供給する。
【０００８】
モータ駆動装置８００は、インバータ８２０、インバータ駆動部８３０および速度制御部８４０から構成されている。速度制御部８４０は、速度指令信号Ｓｒｅｆや速度検出信号ＦＧに基づき、速度制御するための駆動制御信号ＶＳＰを生成し、インバータ駆動部８３０に通知する。インバータ駆動部８３０は、駆動制御信号ＶＳＰに基づき、インバータ８２０を駆動制御するための駆動信号を生成し、インバータ８２０を駆動する。このようにして、インバータ８２０は、供給された直流電力を、駆動制御信号ＶＳＰにより調整された駆動電圧に変換し、変換した駆動電圧をモータ８１０に供給する。
【０００９】
また、インバータ８２０は、モータ８１０の駆動巻線８１１、８１３および８１５を、正極側電源線路Ｖｐに接続する正極側のスイッチ素子８２１、８２３および８２５と、負極側電源線路Ｖｎに接続する負極側のスイッチ素子８２２、８２４および８２６とを備える。
【００１０】
また、インバータ駆動部８３０は、正弦波状の波形信号ＷＦを生成する波形生成部８３１と、波形信号ＷＦに応じてパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下、適宜、「ＰＷＭ」と呼ぶ）された駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬを生成するパルス幅変調部８３２とを有している。駆動信号ＵＨ、ＶＨおよびＷＨは、互いに電気角１２０度の位相差をもち、また、駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬも、互いに電気角１２０度の位相差をもったパルス状の信号である。このような各駆動信号が、図７に示すように、インバータ８２０の各スイッチ素子（以下、適宜、単に「スイッチ」と呼ぶ）にそれぞれ対応して接続され、それぞれオンまたはオフ動作させる。
【００１１】
次に、以上のように構成された従来のブラシレスＤＣモータを駆動するモータ駆動装置の動作について説明する。なお、ここでは、インバータ８２０の駆動電圧Ｕ出力に接続されたＵ相駆動巻線（以下、適宜、単に「巻線」と呼ぶ）８１１に対する動作を中心に説明する。
【００１２】
まず、マイクロコンピュータやＤＳＰなどで構成される上位器から、速度指令信号Ｓｒｅｆが速度制御部８４０に通知される。速度指令信号Ｓｒｅｆは、モータ８１０の速度を指令する信号である。
【００１３】
速度指令信号Ｓｒｅｆに応じたモータ８１０の速度となるように制御するため、速度制御部８４０は、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号ＦＧとが同じ値となるように、駆動制御信号ＶＳＰを調整する。さらに、波形生成部８３１は、駆動制御信号ＶＳＰに応じて調整される振幅の正弦波状の波形信号ＷＦを生成する。
【００１４】
図８において、波高値ＷＦＨの正弦波状の波形信号ＷＦは、波形生成部８３１がこのようにして生成した信号であり、三角波状の信号ＣＹは、パルス幅変調部８３２の内部で生成したＰＷＭキャリア信号である。波形信号ＷＦは、パルス幅変調部８３２によりキャリア信号ＣＹと比較される。その比較結果に応じてインバータ８２０のスイッチ８２１および８２２は相補的にオン、オフされる。その結果、図８に示す駆動電圧Ｕがインバータ８２０から出力され、巻線８１１に印加される。これにより、巻線８１１にはＵ相駆動電流Ｉｕが流れるとともに、波高値ＵｅｍｆＨの誘起電圧Ｕｅｍｆが生じる。なお、駆動電圧Ｕは、瞬時的には直流電源８０５の正極側電圧と負極側電圧との間を交互に変化するパルス状の電圧であるが、パルス幅変調の原理から平均値的には波形信号ＷＦに応じた正弦波状の電圧となる。したがって、巻線８１１にはＵ相の波形信号ＷＦと同様の正弦波状の電圧が印加されることになる。また、相補的にとは、一方のスイッチがオンしている間は他方がオフし、一方のスイッチがオフしている間は他方がオンするように動作することである。
【００１５】
また、図８には、正極側および負極側のスイッチが相補的にオン、オフされる詳細なタイミングを示している。図８では、スイッチ８２１をオン、オフする駆動信号ＵＨと、スイッチ８２２をオン、オフする駆動信号ＵＬとを示している。駆動信号ＵＨおよびＵＬにおいて、Ｈレベルの間がそれぞれのスイッチのオンを意味し、Ｌレベルの間がオフを意味する。図８に示すように、厳密には、双方のスイッチのオンとオフとが入替わる際に、デッドタイムあるいはオンディレィと呼ばれる時間ｔｄの期間だけ双方のスイッチがともにオフするような一瞬の時間が設けられる。これは、直流電源８０５の短絡を防止するためであり、周知の技術である。
【００１６】
また、Ｖ相駆動巻線８１３およびＷ相駆動巻線８１５に対しても、Ｕ、ＶおよびＷ相それぞれが互いに電気角１２０度の位相差を保ちながら、Ｕ相駆動巻線８１１と同様にして、インバータ８２０から駆動電圧Ｖおよび駆動電圧Ｗによって正弦波状の電圧が印加される。
【００１７】
以上のようにして、駆動制御信号ＶＳＰによって調整された波高値の正弦波電圧が、各相の巻線８１１、８１３および８１５に印加され、これにより、モータ８１０は、速度を制御するように各巻線への駆動電力が調整されながら、正弦波駆動される。
【００１８】
次に、このようなモータ駆動装置８００において生じる回生現象について説明する。
【００１９】
図９において、波形信号ＷＦは、インバータ８２０が出力する駆動電圧Ｕに対応しており、この駆動電圧Ｕの平均値（波形信号ＷＦに対応）が、巻線８１１からの誘起電圧Ｕｅｍｆよりも小さくなった場合の動作を示している。このように、駆動電圧が誘起電圧よりも小さくなる状態は、モータを減速しようとする際など、波形信号ＷＦの波高値を低下させた場合に起こる。
【００２０】
まず、図９に示す期間ａにおいては、スイッチ８２１がオンし、スイッチ８２２がオフしている。その結果、巻線８１１は、直流電源８０５の正極側電源線路Ｖｐに接続され、駆動電圧Ｕの瞬時値は、正極側電源線路Ｖｐの電圧となる。この期間ａでは、駆動電圧Ｕが誘起電圧Ｕｅｍｆよりも高いため、巻線８１１の電流Ｉｕは増加しながら流れていく。その増加量は、駆動電圧Ｕから誘起電圧Ｕｅｍｆを差し引いた電圧（期間ａのハッチングを施した部分）に依存するが、駆動電圧Ｕの平均値が誘起電圧Ｕｅｍｆよりも低い場合、その差分は小さく電流増加も僅かとなる。
【００２１】
次に、期間ｂにおいては、スイッチ８２１がオフし、スイッチ８２２がオンしている。その結果、巻線８１１は直流電源８０５の負極側電源線路Ｖｎに接続され、駆動電圧Ｕの瞬時値は負極側電源線路Ｖｎの電圧となる。この期間ｂでは、駆動電圧Ｕが誘起電圧Ｕｅｍｆよりも低いため、巻線８１１の電流Ｉｕは減少していく。その減少量は、誘起電圧Ｕｅｍｆから駆動電圧Ｕを差し引いた電圧（期間ｂのハッチングを施した部分）に依存し、駆動電圧Ｕの平均値が誘起電圧Ｕｅｍｆよりも低い場合、その差分は大きく電流の減少量も大きくなる。
【００２２】
期間ｂのうち期間ｂ１では、電流Ｉｕは、スイッチ８２２またはこれに逆並列接続されるダイオードを流れて巻線８１１に至りつつ減少する。また、電流Ｉｕがゼロにまで減少した以後の期間ｂ２では、電流の方向が反転し、電流Ｉｕは、巻線８１１からスイッチ８２２を介して負極側電源線路Ｖｎに向けて流れ出すようになる。このときの電流Ｉｕは、誘起電圧Ｕｅｍｆから供給される向きとなり、本来のモータ駆動の電流方向とは逆になる。
【００２３】
次に、期間ｃにおいては、期間ａのようにスイッチ８２１がオンし、スイッチ８２２がオフしている。したがって、期間ａと同様、電流Ｉｕは増加するがその増加量は僅かで、電流方向を再び反転して元の向きに戻すほどには至らない。期間ｃでは、電流Ｉｕは、巻線８１１からスイッチ８２１またはこれに逆並列接続されるダイオードを介して、正極側電源線路Ｖｐに向けて流れ出すことになる。そして、これは誘起電圧Ｕｅｍｆから供給される向きとなり、期間ｂ２と同様、本来のモータ駆動の電流方向とは逆になる。
【００２４】
次に、期間ｄにおいては、期間ｂのようにスイッチ８２１がオフし、スイッチ８２２がオンしている。したがって、期間ｂと同様、電流Ｉｕは大きく減少を続けることになる。期間ｄでは、電流Ｉｕは、巻線８１１からスイッチ８２２を介して負極側電源線路Ｖｎに向けて流れ出すことになり、期間ｂ２よりも増して大きな電流Ｉｕが誘起電圧Ｕｅｍｆから供給されることになる。
【００２５】
このように、本来モータを駆動するためには、巻線８１１の誘起電圧Ｕｅｍｆに向かって電流Ｉｕを供給しなければならないのが、逆に誘起電圧Ｕｅｍｆから電流Ｉｕが供給される現象が生じる。このような現象が継続されると、スイッチ８２１がオンし、スイッチ８２２がオフするたびに、巻線８１１からスイッチ８２１またはこれに逆並列接続されるダイオードを介して、電流Ｉｕが正極側電源線路Ｖｐに向けて流れ出す。この現象は、他の巻線８１３、８１５においても同様に発生し、各巻線から流れ出した電流が正極側電源線路Ｖｐを介して、直流電源８０５の正極側電極に向かうことになる。
【００２６】
つまり、モータが発電機として作用し、本来モータに電力を供給するための直流電源に対して、逆にモータが電力を供給してしまう、いわゆる回生が発生することになる。
【００２７】
図１０は、モータ８１０を減速させる際に、モータ８１０の駆動巻線８１１に生じる誘起電圧Ｕｅｍｆの波高値ＵｅｍｆＨに比べて、インバータ８２０からの駆動電圧Ｕの波高値ＷＦＨが低くなるような駆動モードの様子を示している。図１０（ａ）は、モータを減速させる際の駆動制御信号ＶＳＰの時間変化を示している。また、図１０（ｂ）は、駆動制御信号ＶＳＰの変化に伴う各電圧の時間変化を示している。
【００２８】
例えば、速度指令信号Ｓｒｅｆの低下、すなわち減速指令により、モータの速度は減速されるが、このとき、速度制御部８４０は、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号ＦＧとの差に応じて、図１０（ａ）に示すように駆動制御信号ＶＳＰを減少させる。駆動制御信号ＶＳＰの減少により、図１０（ｂ）の波高値ＷＦＨで示すように、インバータ８２０の出力電圧つまり巻線８１１、８１３および８１５の駆動電圧も減少する。これとともに、巻線に発生する誘起電圧は、図１０（ｂ）の波高値ＵｅｍｆＨで示すように、変化する。すなわち、このとき、図１０（ｂ）に示すように、これら巻線に印加される駆動電圧は、同巻線に発生する誘起電圧よりも低くなる。巻線に印加される駆動電圧が誘起電圧よりも低くなると、図１０（ｂ）の回生領域で示す期間において、前述した回生現象が発生し、その結果、直流電源８０５の電圧ＶＤＣが上昇することになる。
【００２９】
以上説明したように、ブラシレスＤＣモータを含め一般的にモータは、このような回生現象が発生する。このため、従来、回生現象により発生した電力を電源側に戻すことにより電力の有効利用を図ったり、回生現象により発生した過電圧から駆動回路や電源回路を保護したりするような技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００３０】
図１１は、回生現象により発生した回生電流を電源回路に電源回生するとともに、電源回生に切替える期間において、回生現象による直流回路電圧の上昇を抑制し、回生時の直流回路過電圧からインバータ装置を保護した従来の回生制御装置のブロック図である。
【００３１】
図１１において、サイリスタ変換器９２は、力行運転時に順変換器として作動し、交流電源９１の交流電圧を直流電圧に変換するとともに、回生運転時には逆変換器として作動する。また、サイリスタ変換器９２の直流側には、コンデンサ９３が並列に接続されている。インバータ回路９４は、サイリスタ変換器９２からの直流電力を交流電力に変換して誘導電動機９５を可変速制御する。速度制御回路９１４は、速度検出器９８で検出された電動機速度Ｎｆｂｋおよび速度指令Ｎｒｅｆ間の偏差をゼロにするような電流指令Ｉｒｅｆを演算する。制御手段９２０は、電流指令Ｉｒｅｆに基づいてインバータ回路９４の出力電圧および周波数を制御する。
【００３２】
さらに、回生判定器９１２は、誘導電動機９５の減速により力行運転から回生運転へと切替えられたとき、速度指令Ｎｒｅｆおよび電流指令Ｉｒｅｆに基づいてそれを判定する。また、速度制御回路９１４と制御手段９２０との間に設けられた電流変化率制限回路９２１は、回生判定器９１２の判定出力に従って、サイリスタ変換器９２が回生変換へと切替えを行う時間のみ、電流指令Ｉｒｅｆの時間変化率を抑制する。
【００３３】
このように構成された従来の回生制御装置において、速度指令Ｎｒｅｆを下げることで減速すると、誘導電動機９５はそれまでの電動機動作から発電機動作へと移行する。すなわち、機械系のもつエネルギーが、インバータ回路９４を通してコンデンサ９３を充電し、電気エネルギーとなって回生されることになる。このため、従来の回生制御装置は、まず、速度指令Ｎｒｅｆの絶対値の時間変化率に着目し、これが負であるか、または速度制御回路９１４の出力である電流指令Ｉｒｅｆが力行から回生に切替わり増加中であるかを、回生判定器９１２で判断する。そして、遅延器９１３を用いて、サイリスタ変換器９２が順逆切替えを終え回生動作となるまでの一定時間、電流変化率制限回路９２１の回生電流変化率を下げ、電流指令の上昇率を抑える。従来の回生制御装置は、このような動作により、コンデンサ９３の充電電流を抑制し、充電電圧の上昇を抑制している。また、サイリスタ変換器９２が回生運転への切替えを終えると、電圧制御回路９３１により、直流回路電圧が所定の電圧値へと下がる。
【００３４】
従来の回生制御装置は、以上のような構成とすることで、回生エネルギーを消費させるための回生放電抵抗器を設けたり、回生エネルギーを蓄積するためのコンデンサ容量を増やしたりすることなく、インバータ装置を回生運転時の直流回路過電圧から保護する手段を提供している。
【特許文献１】特開平６−２４５５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
しかしながら、上述した従来の回生制御装置のように回生現象により発生した電力を電源側に戻すことにより効率よい電力の利用が可能となる一方、例えば従来例の順逆切替え可能なサイリスタ変換器９２のような回生運転のための回路部品や、回生による電力が吸収可能な電源が必要となるなど、モータの使い勝手の悪化や、周辺回路によるコスト高を招くなどの課題があった。すなわち、モータを備える空調機器や複写機などのような上位装置側からすれば、定格の電圧および電流が供給できる電源装置を、回生対応など意識せず、単にモータに接続するのみで動作可能なモータ装置であることが、利便性やコスト面の観点から好ましい。
【００３６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、モータ減速時における回生現象を抑制することで、モータ駆動装置や電源装置の破壊を防ぎ、これによって、高い信頼性の確保とともに、利便性を向上させたモータ駆動装置およびモータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上記目的を達成するために、本発明のモータ駆動装置は、検出した速度を速度検出情報として出力する速度検出手段を備えたモータを駆動するモータ駆動装置であって、供給された直流電力を、モータを駆動するための駆動電圧に変換し、変換した駆動電圧をモータの駆動巻線に供給するインバータと、外部から通知される指令情報に含まれた速度指令情報と速度検出手段から通知される速度検出情報とに基づき、駆動電圧を調整するための駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号を第１の駆動制御信号として出力する速度制御部と、速度指令情報において減速の指令がなされたことを検知し、検知したことを示す減速検知信号を出力する減速検知部と、減速検知信号において検知したことが示されたとき、第１の駆動制御信号に対して、時間あたりの変化量の抑制を開始し、少なくとも安定速度に達するまでの期間、変化量の抑制した信号を第２の駆動制御信号として出力する変化量抑制部と、第２の駆動制御信号に応じてインバータが出力する駆動電圧を調整し、モータの速度を制御するインバータ駆動部とを備えた構成である。
【００３８】
このような構成により、減速指令によりモータの減速処理が開始され、モータの速度が速度指令情報に対応した速度となるような安定速度に達するまでの期間は、変化量抑制部が駆動制御信号の時間あたりの変化量を抑制する。このため、モータの駆動巻線に生じる誘起電圧よりも駆動電圧が低くなることを防止でき、モータ減速時におけるモータ駆動装置や電源装置に戻る回生電力の発生を抑制できる。すなわち、減速処理期間中は継続して、モータからモータ駆動装置や電源装置への回生エネルギーの返還が抑制され続けるため、例えば直流回路の電圧が異常に上昇するような過電圧の発生などを防止できる。このため、回生現象による電圧増加を検出する回路、電源装置に回生電力を戻す回路、あるいは回生電力を吸収する電源装置などをモータ周辺に備える必要はなくなり、これによって、モータ駆動装置やそれを備えたモータ装置の高い信頼性の確保とともに、利便性を向上させることが可能となる。
【００３９】
また、本発明のモータ駆動装置は、速度指令情報および速度検出情報において、速度検出情報が示す速度が速度指令情報が示す速度に到達したことを検知し、検知したことを示す速度到達情報を出力する速度到達検知部を、さらに備え、変化量抑制部は、減速検知信号が減速の指令の検知を示すとき、第１の駆動制御信号に対する時間あたりの変化量の抑制を開始し、速度到達情報が速度の到達の検知を示すとき、第１の駆動制御信号に対する時間あたりの変化量の抑制を解除する構成である。
【００４０】
このような構成により、減速指令に基づき回生現象が発生し得る状態となった時点から、安定速度に到達し減速指令に基づく回生現象が発生しない状態となった時点までの期間を判定できるため、回生現象が発生し得る状態の期間を正確に判定できることになり、その期間は常に、モータ駆動装置や電源装置に戻る回生電力の発生を抑制できる。また、変化量抑制部は、減速処理期間中のみ時間あたりの変化量を抑制するため、例えば、モータの速度が安定している期間、その抑制が解除され、速度が安定した場合の制御性能が向上する。
【００４１】
また、本発明のモータ駆動装置は、速度制御部が、速度指令情報と速度検出情報との差分を算出する差分演算部と、差分に対して所定のゲインを乗算し、第１の駆動制御信号として出力するゲイン設定部とを有し、減速検知信号が減速の指令の検知を示すとき、ゲイン設定部において第１のゲインを設定し、速度到達情報が速度の到達の検知を示すとき、第１のゲインよりも大きい第２のゲインを設定する構成である。
【００４２】
このような構成により、減速指令によりモータの減速処理が開始され、モータの速度が速度指令情報に対応した速度となるような安定速度に達するまでの期間は、例えばモータの速度が安定している期間での第２のゲインに比べて、より低い第１のゲインが設定されるため、これによっても、第１の駆動制御信号に対しての時間あたりの変化量を抑制できる。
【００４３】
また、本発明のモータ駆動装置は、変化量抑制部の時間あたりの変化量が、任意に設定できる構成である。
【００４４】
このような構成により、モータの特性や負荷の状態に合わせて、モータを所望の速度に導くまでの速度整定時間を最適化することが可能となる。
【００４５】
また、本発明の集積回路装置は、上述したモータ駆動装置を含む構成である。
【００４６】
このような構成により、モータ駆動装置の小型を図ることができ、モータにモータ駆動装置を内蔵あるいは一体化したモータ装置を容易に実現できる。
【００４７】
また、本発明のモータ装置は、モータと、モータの速度を検出する速度検出手段と、上述したモータ駆動装置または集積回路装置と、直流電力が供給される電源入力端子と、速度指令情報が通知される指令情報入力端子とを備えた構成である。
【００４８】
このような構成により、回生現象への対応などを考慮することなく、電源装置を単にモータに接続するのみで動作させることが可能となるため、上位機器の設計および制御負担を軽減でき、高い信頼性の確保とともに、利便性を向上させたモータ装置を実現できる。
【００４９】
また、本発明のモータ装置は、モータが、可動子と３相の駆動巻線とを有し、上述したモータ駆動装置または集積回路装置により正弦波駆動されるブラシレスＤＣモータとした構成である。
【００５０】
このような構成により、正弦波駆動による低トルクリップル、低騒音および低振動の実現とともに、高い信頼性を確保し、利便性を向上させたモータ装置を実現できる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明のモータ駆動装置によれば、減速指令によりモータの減速処理が開始され、モータの速度が速度指令情報に対応した速度となるような安定速度に達するまでの期間は、変化量抑制部が駆動制御信号の大きさが減少する時間あたりの変化量を抑制し、モータ減速時における回生現象も抑制されることになるため、モータ駆動装置や電源装置の破壊を防ぐことができ、これによって、高い信頼性の確保とともに、利便性を向上させたモータ駆動装置およびモータ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】
【００５２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００５３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置１００を備えたモータ装置１１０の構成を含むブロック図である。
【００５４】
図１に示すように、モータ装置１１０は、モータ１０と、モータ１０の可動子の速度を検出する速度検出手段１２０と、モータ１０を駆動するモータ駆動装置１００と、外部の直流電源１０５から直流電力が供給される電源入力端子１１５と、外部のマイクロコンピュータあるいはＤＳＰなどである上位器から指令情報が通知される指令情報入力端子１１６とを備えている。
【００５５】
このような上位器から、モータ装置１１０の速度などを指令制御するための指令情報がモータ装置１１０の指令情報入力端子１１６に通知される。本実施の形態では、指令情報入力端子１１６に、指令情報として、速度指令信号Ｓｒｅｆが入力される。速度指令信号Ｓｒｅｆは、モータ１０の速度を指令する速度指令情報を示す信号である。
【００５６】
速度検出手段１２０は、モータ１０の可動子の速度を検出する手段である。速度検出手段１２０は、ホール効果を利用したホールセンサーを用いる方法や、駆動巻線に発生する誘起電圧あるいは駆動巻線電流を利用する方法などにより実現される。速度検出手段１２０は、検出した可動子の速度に関する情報である速度検出情報を示す速度検出信号ＦＧをモータ駆動装置１００に出力する。
【００５７】
また、モータ１０は、可動子（図示せず）とＵ相駆動巻線１１、Ｖ相駆動巻線１３およびＷ相駆動巻線１５とを有している。各駆動巻線の一端は、モータ駆動装置１００から、それぞれ駆動電圧Ｕ、ＶおよびＷが供給され、各駆動巻線の他端は、互いに中性点で接続されている。
【００５８】
本実施の形態では、このように構成されたモータ装置１１０において、モータ１０が、モータ駆動装置１００により正弦波駆動されるブラシレスＤＣモータの一例を挙げて説明する。また、モータ駆動装置１００の機能の一部あるいは全部は、１つまたは複数の集積回路装置により実現され、モータ駆動装置１００の機能を実現する回路素子がプリント基板上に形成されるとともに、このようなプリント基板が、モータ１０に内蔵または一体化されたモータ装置１１０であるような一例を挙げる。
【００５９】
また、詳細については以下で説明するが、本実施の形態のモータ駆動装置１００は、モータ１０を減速したときに生じる回生現象を防止する機能を有していることを特徴としており、これによって、直流電源１０５に返還される回生エネルギーも抑制される。このため、図１に示すように、モータ装置１１０の電源側には回生電力に対する回路素子など必要なく、また、直流電源１０５も返還される回生電力を考慮する必要はなく、単に、直流電源１０５を接続するのみでモータ装置１１０を動作させることができる。
【００６０】
次に、本実施の形態におけるモータ駆動装置１００の構成について説明する。
【００６１】
図１に示すように、モータ駆動装置１００は、直流電力を交流電力に変換するインバータ２０と、モータ１０の速度を制御するための速度制御部４０と、安定速度に達したことを検知する速度到達検知部４８と、減速の指令がなされたことを検知する減速検知部５１と、減速検知部５１からの指示に応じて、以下で説明する駆動制御信号の時間あたり変化量である時間変化量を抑制する変化量抑制部５０と、インバータ２０を駆動するためのインバータ駆動部３０とを備える。
【００６２】
インバータ２０は、直流電源１０５から供給された電圧ＶＤＣの直流電力を、モータ１０を駆動するための駆動電力に変換し、変換した駆動電力をモータ１０に供給する。
【００６３】
速度制御部４０は、速度指令信号Ｓｒｅｆおよび速度検出手段１２０からの速度検出信号ＦＧに基づき、モータ１０への駆動電力を調整するための第１の駆動制御信号ＶＳＰ１（以下、単に「駆動制御信号ＶＳＰ１」と呼ぶ）を含めた速度制御信号群を生成する。さらに、速度制御部４０は、駆動制御信号ＶＳＰ１を変化量抑制部５０に通知する。
【００６４】
速度到達検知部４８は、速度検出信号ＦＧと速度指令信号Ｓｒｅｆとを比較し、速度検出信号ＦＧが示す速度が速度指令信号Ｓｒｅｆが示す速度に到達したことを検知し、速度到達の検知を示す速度到達情報としての速度到達検知信号ＬＳｏｆｆを出力する。さらに、速度到達検知部４８は、速度到達検知信号ＬＳｏｆｆを減速検知部５１に通知する。
【００６５】
減速検知部５１は、速度指令信号Ｓｒｅｆにおいて減速の指令、すなわち、高速度指令から低速度指令への変更がなされたことを検知し、検知したことを示すとともに、減速処理期間中であることを示す減速検知信号ＬＳを出力する。さらに、減速検知部５１は、モータ１０の速度が安定速度に達するまでの期間、減速処理期間中であることを示す減速検知信号ＬＳを継続して出力し、モータ１０の速度が安定速度に達した時点で、減速検知信号ＬＳを解除する。
【００６６】
このような、減速検知信号ＬＳを生成するため、減速検知部５１には、速度到達検知部４８から速度到達検知信号ＬＳｏｆｆが通知される。すなわち、減速検知部５１は、速度到達検知信号ＬＳｏｆｆにより速度到達を検知したとする通知を受け取ると減速検知信号ＬＳを解除する。これにより、減速検知部５１は、速度指令信号Ｓｒｅｆにおいて減速の指令がなされたことを検知した時点から、速度到達検知信号ＬＳｏｆｆにおいて速度到達を検知した時点までの期間を減速処理期間中の期間とし、このような減速処理期間中の期間を示す減速検知信号ＬＳを出力する。
【００６７】
変化量抑制部５０は、減速検知信号ＬＳにおいて、減速の指令の検知が示されたとき、駆動制御信号ＶＳＰ１に対して、時間あたりの変化量の抑制を開始し、安定速度に達するまでの期間、このように抑制した信号を第２の駆動制御信号ＶＳＰ２（以下、単に「駆動制御信号ＶＳＰ２」と呼ぶ）として出力する。すなわち、変化量抑制部５０には、減速検知部５１から減速検知信号ＬＳが通知される。変化量抑制部５０は、通知された減速検知信号ＬＳにおいて減速処理期間中とする期間、駆動制御信号ＶＳＰ１の時間あたりの変化量を抑制するような処理を行い、駆動制御信号ＶＳＰ２として出力する。なお、詳細については以下で説明するが、変化量抑制部５０によるこのような処理は、回生現象を抑制するために行っている。また、変化量抑制部５０は、通知された減速検知信号ＬＳにおいて減速処理期間中とする期間以外では、駆動制御信号ＶＳＰ１に等しい駆動制御信号ＶＳＰ２を出力する。
【００６８】
インバータ駆動部３０は、変化量抑制部５０からの駆動制御信号ＶＳＰ２に基づき、インバータ２０を駆動制御するための駆動信号を生成し、生成した駆動信号をインバータ２０に出力する。
【００６９】
このようにして、インバータ２０は、供給された直流電力を、駆動制御信号ＶＳＰ２により調整される駆動電圧に変換し、変換した駆動電圧をモータ１０に供給する。また、特に、インバータ２０は、モータ１０に対する速度指令に応じて時間あたりの変化量が抑制された駆動制御信号ＶＳＰ２に従って、駆動電圧に変換することになり、これによって、直流電源１０５に返還される回生エネルギーも抑制される。
【００７０】
次に、モータ駆動装置１００のさらに詳細な構成について説明する。
【００７１】
まず、速度制御部４０は、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出手段１２０からの速度検出信号ＦＧとを比較し、その差に所定の制御ゲインを乗じるような処理を行う。このような処理を行うため、速度制御部４０は、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号ＦＧとの差分を算出する差分演算部４１と、この差分に対して所定のゲインを乗算し、駆動制御信号ＶＳＰ１として出力するゲイン設定部４２とを有している。速度制御部４０は、このような処理により生成した信号を駆動制御信号ＶＳＰ１として出力する。
【００７２】
次に、インバータ駆動部３０は、駆動制御信号ＶＳＰ２により調整される正弦波状の波形信号ＷＦを生成する波形生成部３１と、波形信号ＷＦに応じてパルス幅変調された駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬを生成するパルス幅変調部３２とを有している。駆動信号ＵＨ、ＶＨおよびＷＨは、互いに電気角１２０度の位相差をもち、また、駆動信号ＵＬ、ＶＬおよびＷＬも、互いに電気角１２０度の位相差をもったパルス状の信号である。また、ＵＨとＵＬとは、図８で示したような互いにほぼ相補的な関係となる信号であり、また、ＶＨとＶＬ、およびＷＨとＷＬも同様である。このような各駆動信号が、インバータ２０の各スイッチ素子にそれぞれ対応して接続され、それぞれオンまたはオフ動作させる。
【００７３】
波形生成部３１により生成される正弦波状の波形信号ＷＦにおいて、その振幅は、駆動制御信号ＶＳＰ２により調整される波高値が設定される。すなわち、波形生成部３１は、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号ＦＧとの差分に基づく振幅の波形信号ＷＦを生成する。
【００７４】
また、パルス幅変調部３２は、内部で三角波状のＰＷＭキャリア信号を生成し、波形信号ＷＦをこのＰＷＭキャリア信号と比較することによりパルス幅変調する。パルス幅変調部３２は、このようにして生成した駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬおよびＷＬをインバータ２０に供給する。
【００７５】
次に、インバータ２０は、直流電源１０５の正極側電源線路Ｖｐに一方の端子が電気的に接続される正極側のスイッチ素子２１、２３および２５と、負極側電源線路Ｖｎに一方の端子が電気的に接続される負極側のスイッチ素子２２、２４および２６とを備える。また、スイッチ素子２１とスイッチ素子２２との他方の端子どうしが接続され、この接続部からＵ相駆動巻線１１を駆動する駆動電圧Ｕが出力される。また、スイッチ素子２３とスイッチ素子２４、およびスイッチ素子２５とスイッチ素子２６も同様にして、Ｖ相駆動巻線１３を駆動する駆動電圧Ｖ、およびＷ相駆動巻線１５を駆動する駆動電圧Ｗが出力される。さらに、正極側のスイッチ素子２１、２３および２５は、それぞれ駆動信号ＵＨ、ＶＨおよびＷＨによりオンまたはオフとに切替えるよう制御される。負極側のスイッチ素子２２、２４および２６は、それぞれ駆動信号ＵＬ、ＶＬおよびＷＬにより、オンまたはオフに切替えるよう制御される。このような構成により、インバータ２０は、駆動信号に応じて、正極側電圧と負極側電圧との間を交互に変化するパルス状の駆動電圧Ｕ、ＶおよびＷを、それぞれ駆動巻線１１、１３および１５に供給する。
【００７６】
また、各駆動信号は、波形信号ＷＦによりパルス幅変調した信号である。このため、パルス幅変調の原理から、平均値的には、波形信号ＷＦに応じた正弦波状の電圧となる駆動電圧Ｕ、ＶおよびＷが、それぞれ駆動巻線１１、１３および１５に供給されることになる。
【００７７】
本実施の形態におけるモータ駆動装置１００、およびこれを備えたモータ装置１１０は以上のように構成される。
【００７８】
このような構成により、例えば、速度を上げるため、速度指令信号Ｓｒｅｆが増加するよう加速指令されると、速度制御部４０において、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号ＦＧとの差分に対応した駆動制御信号ＶＳＰ１も増加する。また、この場合、速度指令信号Ｓｒｅｆが増加する方向であるため、減速検知部５１は、減速するように指令されたとは判定しない。このため、変化量抑制部５０において、駆動制御信号ＶＳＰ１の変化量を抑制するような処理は実行されず、インバータ駆動部３０には、駆動制御信号ＶＳＰ１に等しい駆動制御信号ＶＳＰ２が通知される。さらに、駆動制御信号ＶＳＰ２の増加に伴って、波形生成部３１により生成される正弦波状の波形信号ＷＦの振幅も増加する。その結果、各駆動巻線を駆動する波形信号ＷＦに対応した駆動電圧も大きくなり、モータ１０を加速するように動作する。また、このように加速された速度の情報が、速度検出信号ＦＧとして速度制御部４０に通知される。本モータ駆動装置１００は、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号ＦＧとが等しくなるように、このようなフィードバックループ制御を実行する。
【００７９】
また、速度を下げるため、速度指令信号Ｓｒｅｆが減少するよう減速指令されると、減速検知部５１は、減速の指令を検知し、減速処理期間中であることを示す減速検知信号ＬＳを変化量抑制部５０に通知する。これによって、駆動制御信号ＶＳＰ１の変化量が抑制された信号である駆動制御信号ＶＳＰ２がインバータ駆動部３０に通知される。これにより、例えば、速度指令信号Ｓｒｅｆにより減速指令を行った場合には、上述のような加速指令の場合と比べて、各駆動巻線を駆動する波形信号ＷＦに対応した駆動電圧が緩やかに変化するように制御しながら、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号ＦＧとが等しくなるように、フィードバックループ制御が実行される。また、本モータ駆動装置１００は、減速時において、このような駆動電圧を緩やかに変化するように制御することで、回生現象を防止している。
【００８０】
以上のように構成された本実施の形態のモータ駆動装置１００、およびこれを備えたモータ装置１１０について、次にその動作を説明する。
【００８１】
図２は、本実施の形態におけるモータ装置１１０の動作説明図である。以下、図２を参照しながら本モータ駆動装置１００およびモータ装置１１０の動作について説明する。なお、以下、インバータ２０の駆動電圧Ｕ出力に接続されるＵ相駆動巻線１１に対する動作を中心に説明するが、Ｖ相およびＷ相においても同様である。
【００８２】
図２は、横軸に時間経過を示しており、モータ１０が減速する際の減速検知信号ＬＳ、駆動制御信号ＶＳＰ１、駆動制御信号ＶＳＰ２、駆動電圧Ｕの波高値ＷＦＨおよび誘起電圧Ｕｅｍｆの波高値ＵｅｍｆＨを示している。
【００８３】
図２において、期間ａは、モータが高い速度で駆動されている期間を示し、期間ａから期間ｂへの移行時間において、速度指令信号Ｓｒｅｆにより減速が指令されたときの各信号や電圧に様子を示している。また、期間ｂは、速度指令信号Ｓｒｅｆにおいて減速の指令がなされたことを検知した時点から、速度到達検知信号ＬＳｏｆｆにおいて速度到達を検知した時点までの減速処理期間を示している。このように、図２では、モータ１０が高い速度で駆動されている状態、つまり駆動電圧Ｕと誘起電圧Ｕｅｍｆとが高い状態から、減速され低い速度で駆動されている状態、つまり駆動電圧Ｕと誘起電圧Ｕｅｍｆとが低い状態に移行する動作を示している。
【００８４】
このような速度指令信号Ｓｒｅｆによる減速指令が実行されると、減速検知部５１が減速の指令を検知し、図２に示すような減速検知信号ＬＳを変化量抑制部５０に通知する。なお、図２の減速検知信号ＬＳでは、Ｈレベルの期間が減速処理期間中であることを示し、Ｌレベルの期間がそれ以外の期間であることを示している。これによって、変化量抑制部５０は、図２に示すような駆動制御信号ＶＳＰ１の変化量を抑制した信号である駆動制御信号ＶＳＰ２を出力する。
【００８５】
まず、モータ１０が高い速度で駆動されている期間ａの状態について説明する。期間ａでは、このように、モータ１０が一定の高い速度で駆動されており、このとき速度制御部４０は、モータ１０の実際の速度を示す速度検出信号ＦＧが速度指令信号Ｓｒｅｆと同じになるように、駆動制御信号ＶＳＰ１を俊敏かつ適切に制御している。
【００８６】
また、このとき、減速検知部５１が出力する減速検知信号ＬＳはＬレベルであり、変化量抑制部５０において変化量を抑制するような処理は行われていない。したがって、変化量抑制部５０は、駆動制御信号ＶＳＰ１をそのまま駆動制御信号ＶＳＰ２として出力し、これによって、モータ駆動装置１００はモータ１０の駆動電圧Ｕを俊敏かつ適切に制御する。その結果、モータ１０の速度は一定に保たれる。
【００８７】
次に、モータ１０を高い速度から低い速度へ移行、すなわち減速させるとき、この変化により速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号ＦＧとの間に差が生じる。速度制御部４０は、その差に応じて駆動制御信号ＶＳＰ１を調整する。また、この速度指令信号Ｓｒｅｆの変化は減速検知部５１により検知され、減速処理期間中であることを示す減速検知信号ＬＳが変化量抑制部５０に通知される。これによって、変化量抑制部５０は、駆動制御信号ＶＳＰ１の時間あたり変化量を抑制するような処理を実行し、駆動制御信号ＶＳＰ２をインバータ駆動部３０に通知する。
【００８８】
ところで、上述した従来のモータ駆動装置のように、インバータ駆動部に駆動制御信号ＶＳＰ１を直接通知するような構成の場合、減速時において、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号ＦＧとの差が急激に変化するような駆動制御信号ＶＳＰ１がインバータ駆動部に通知される。このため、波形生成部は、波高値ＷＦＨが急激に減少するような波形信号ＷＦを生成する。これによって、図１０で示したように、インバータからの駆動電圧の波高値ＷＦＨは、急激に減少し、駆動巻線に生じる誘起電圧の波高値ＵｅｍｆＨよりも低くなり、回生領域の期間が生じることになる。
【００８９】
これに対し、本実施の形態のモータ駆動装置１００は、減速時において、駆動制御信号ＶＳＰ１の時間あたり変化量を抑制した駆動制御信号ＶＳＰ２をインバータ駆動部３０に通知する。駆動制御信号ＶＳＰ２は時間あたり変化量が抑制されているため、駆動制御信号ＶＳＰ２に応じて波形生成部３１が生成する波形信号ＷＦの波高値ＷＦＨも緩やかに減少する。このため、図２に示すように、インバータ２０からの駆動電圧Ｕの波高値ＷＦＨも緩やかに減少し、駆動巻線に生じる誘起電圧Ｕｅｍｆの波高値ＵｅｍｆＨよりも低くならない。すなわち、本実施の形態のモータ駆動装置１００においては、インバータからの駆動電圧が駆動巻線に生じる誘起電圧よりも低くなることで生じる回生現象は発生しないことになる。
【００９０】
また、本実施の形態のモータ駆動装置１００においては、減速検知信号ＬＳにより減速処理期間中であることが示される期間、すなわち、減速指令によりモータの減速処理が開始され、モータの速度が速度指令信号Ｓｒｅｆに対応した速度となるような安定速度に達するまでの期間は、変化量抑制部５０により、駆動制御信号ＶＳＰ１の時間あたりの変化量が抑制され続ける。このため、減速処理期間中は継続して、モータ１０からモータ駆動装置１００や直流電源１０５への回生エネルギーの返還が抑制され続け、直流電源１０５の電圧ＶＤＣが異常に上昇するような過電圧の発生などを防止できる。したがって、回生現象による電圧増加を検出する回路、電源装置に回生電力を戻す回路、あるいは回生電力を吸収する電源装置などをモータ周辺に備える必要はなくなり、これによって、モータ駆動装置やそれを備えたモータ装置の高い信頼性の確保とともに、利便性を向上させることが可能となる。
【００９１】
また、減速処理期間が終了した後は、駆動制御信号ＶＳＰ１に等しい駆動制御信号ＶＳＰ２で速度制御することになるため、モータ１０の駆動電圧が俊敏かつ適切に制御される。
【００９２】
なお、減速検知信号ＬＳにより減速処理期間中であることが示される期間として、例えば、減速指令後からモータの速度が所望の速度となった時点までの期間や、減速指令後からモータの速度が所望の速度や安定速度となり、さらに所定時間を経過した時点までの期間など、回生現象の発生が懸念されるような期間として、適宜変更してもよい。すなわち、変化量抑制部５０が、モータ１０の速度が少なくとも安定速度に達するまでの期間、駆動制御信号ＶＳＰ１に対する時間変化量を抑制すればよい。
【００９３】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置１００を備えたモータ装置１１０の構成を含むブロック図である。
【００９４】
図１で示した実施の形態１との比較において、実施の形態２におけるモータ駆動装置１００は、変化量抑制部として、駆動制御信号ＶＳＰ１に対しての時間あたりの変化量を調整可能とした変化量抑制部２５０を備える。さらに、実施の形態２におけるモータ駆動装置１００およびこれを備えたモータ装置１１０は、指令情報入力端子として、速度指令信号Ｓｒｅｆの端子に加えて変化量設定信号ＹＳの端子を含む指令情報入力端子２１６を備えている。変化量設定信号ＹＳは、変化量抑制部２５０における変化量を調整するための信号である。実施の形態２におけるモータ駆動装置１００およびこれを備えたモータ装置１１０は、このような構成であり、例えば、上位器などから、変化量抑制部２５０の時間あたりの変化量が任意に設定できることを特徴としている。
【００９５】
以下、このように構成された実施の形態２におけるモータ駆動装置１００およびこれを備えたモータ装置１１０について説明する。なお、図３において、実施の形態１と同一の構成要素については同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００９６】
変化量抑制部２５０には、指令情報入力端子２１６から、変化量を調整するための変化量設定信号ＹＳが通知される。また、変化量抑制部２５０は、減速検知信号ＬＳにおいて、減速の指令の検知が示されたとき、駆動制御信号ＶＳＰ１に対して、時間変化量の抑制を開始し、少なくとも安定速度に達するまでの減速処理期間、このように抑制した信号を第２の駆動制御信号ＶＳＰ２として出力する。このとき、変化量抑制部２５０は、変化量設定信号ＹＳにより調整される時間変化量で、駆動制御信号ＶＳＰ１に対する変化量の抑制を行い、駆動制御信号ＶＳＰ２として出力する。また、変化量抑制部２５０は、通知された減速検知信号ＬＳにおいて減速処理期間中とする期間以外では、駆動制御信号ＶＳＰ１に等しい駆動制御信号ＶＳＰ２を出力する。
【００９７】
以上のように構成された本実施の形態のモータ駆動装置１００およびこれを備えたモータ装置１１０について、次にその動作を説明する。
【００９８】
図４は、本実施の形態におけるモータ装置１１０の動作説明図である。図４において、図２で示した場合と同じ信号や電圧の時間変化の様子を示している。図４では、図２で示した場合と比較して、例えばイナーシャが小さく回転速度が比較的早く落ちるようなモータ１０の場合を示している。すなわち、図４で示すモータは、図２で示したモータよりも急速に速度が低下するような特性を有している。
【００９９】
このように、モータの減速時間は、モータそのもののイナーシャや、また取り付く負荷によっても異なる。このため、例えば、図４に示すように図２に示した場合よりも急速にモータの速度が低下する場合や、また、逆に図２に示した場合よりも緩やかにモータの速度が低下する場合もある。よって、より早く所望のモータ速度へと速度を収束させたい場合や、確実に駆動巻線に生じる誘起電圧よりも駆動電圧を低くさせないためには、実際のモータが有する速度変化の特性や環境などに合わせて駆動電圧を最適化する必要がある。
【０１００】
すなわち、変化量抑制部による駆動電圧の緩やかな減少は、モータの速度の低下を妨げるように作用する。このため、例えば、駆動電圧の低下によって急速にモータの速度も低下するような環境において、迅速に所望のモータ速度へと速度を収束させたい場合、変化量抑制部による緩やかなモータ速度の低下が、迅速な収束に対する妨げとなる。一方、駆動電圧が低下しても、イナーシャによってモータの速度が緩やかに低下するような環境の場合、回生現象を抑制するため、駆動巻線に生じる誘起電圧よりも駆動電圧が低くならないように、駆動電圧のより緩やかな減少が求められる。
【０１０１】
これに対して、本実施の形態のモータ駆動装置１００は、駆動制御信号ＶＳＰ１に対する時間変化量の抑制において、変化量設定信号ＹＳにより時間変化量が調整できる変化量抑制部２５０を備えている。このため、変化量設定信号ＹＳを用いて、駆動電圧の低下によって急速にモータの速度が低下するような場合は、駆動電圧の大きさが減少する時間変化量を比較的大きくし、また、イナーシャなどによりモータの速度が緩やかに低下するような場合は、駆動電圧の大きさが減少する時間変化量を比較的小さくするということが可能となる。このように、本実施の形態のモータ駆動装置１００およびこれを備えたモータ装置１１０によれば、駆動巻線に生じる誘起電圧よりも駆動電圧を低くさせずに、より短い時間で所望のモータの速度へと導くことが可能となる。
【０１０２】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置１００を備えたモータ装置１１０の構成を含むブロック図である。
【０１０３】
図３で示した実施の形態２との比較において、実施の形態３におけるモータ駆動装置１００は、速度制御部４０のゲイン設定部として、ゲインの選択を可能としたゲイン設定部３４２を備える。また、ゲイン設定部３４２には、減速検知部５１から減速検知信号ＬＳが通知され、減速検知信号ＬＳに応じてゲイン設定部３４２のゲインが選択される。
【０１０４】
以下、このように構成された実施の形態３におけるモータ駆動装置１００およびこれを備えたモータ装置１１０について説明する。なお、図５において、実施の形態２と同一の構成要素については同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【０１０５】
本実施の形態の速度制御部４０は、速度指令信号Ｓｒｅｆと速度検出信号ＦＧとの差分を算出する差分演算部４１と、差分に対して選択可能な所定のゲインを乗算し、駆動制御信号ＶＳＰ１として出力するゲイン設定部３４２とを有している。ゲイン設定部３４２には減速検知信号ＬＳが通知され、ゲイン設定部３４２は、減速検知信号ＬＳが減速の指令の検知を示すとき、第１のゲインを設定し、減速検知信号ＬＳが速度の到達の検知を示すとき、第１のゲインよりも大きい第２のゲインを設定する。
【０１０６】
本実施の形態のモータ駆動装置１００およびこれを備えたモータ装置１１０はこのような構成であるため、減速指令によりモータの減速処理が開始され、少なくともモータの速度が速度指令情報に対応した速度となるような安定速度に達するまでの減速処理期間は、例えばモータの速度が安定している期間での第２のゲインに比べて、より低い第１のゲインが設定される。このため、これによっても、駆動制御信号ＶＳＰ１に対しての時間あたりの変化量を抑制できる。また、減速処理期間以外の期間においては、第１のゲインよりも大きい第２のゲインが設定されるため、定速状態では大きなゲインで制御性が確保され、モータ１０は俊敏かつ適切に制御されながら、その速度は一定に保たれる。
【０１０７】
なお、本実施の形態では、図４で示した実施の形態２のゲイン設定部４２に代えてゲイン設定部３４２を備えた構成例を挙げて説明したが、図１で示した実施の形態１のゲイン設定部４２に代えてゲイン設定部３４２を備えたような構成であってもよい。
【０１０８】
また、上述したように、ゲイン設定部３４２のみでも駆動制御信号ＶＳＰ１に対しての時間変化量を抑制できる。このため、図５に示すゲイン設定部３４２および変化量抑制部２５０を備えたような構成に代えて、変化量抑制部２５０を設けず、ゲイン設定部３４２から出力する駆動制御信号ＶＳＰ１を直接に波形生成部３１に供給するような構成であってもよい。
【０１０９】
以上説明したように、本発明のモータ駆動装置は、直流電力を駆動電圧に変換しモータに供給するインバータと、速度指令情報と速度検出情報とに基づき駆動制御信号ＶＳＰ１を生成する速度制御部と、速度指令情報において減速の指令がなされたことを検知する減速検知部と、減速指令の検知が示されたとき、駆動制御信号ＶＳＰ１に対して、時間あたりの変化量の抑制を開始し、安定速度に達するまでの期間、抑制した信号を駆動制御信号ＶＳＰ２として出力する変化量抑制部と、駆動制御信号ＶＳＰ２に応じてインバータが出力する駆動電圧を調整し、モータの速度を制御するインバータ駆動部とを備えた構成である。
【０１１０】
本発明のモータ駆動装置は、このような構成としており、減速指令によりモータの減速処理が開始され、モータの速度が速度指令情報に対応した速度となるような安定速度に達するまでの期間は、変化量抑制部によって、駆動制御信号の時間あたりの変化量が抑制される。このため、モータの駆動巻線に生じる誘起電圧よりも駆動電圧が低くなることを防止でき、モータ減速時におけるモータ駆動装置や電源装置に戻る回生電力の発生を抑制できる。すなわち、減速処理期間中は継続して、モータからモータ駆動装置や電源装置への回生エネルギーの返還が抑制され続けるため、例えば直流回路の電圧が異常に上昇するような過電圧の発生などを防止できる。このため、回生現象による電圧増加を検出する回路、電源装置に回生電力を戻す回路、あるいは回生電力を吸収する電源装置などをモータ周辺に備える必要はなくなる。
【０１１１】
したがって、本発明によれば、モータ駆動装置や電源装置の破壊を防ぎ、これによって、高い信頼性の確保とともに、利便性を向上させたモータ駆動装置およびモータ装置を提供することができる。また、特に、回生現象が発生する駆動方式を用いることが一般的な正弦波駆動方式のモータ駆動装置や電源装置においても、直流電源の出力電圧を上昇させて機器を破壊することはないので、安全性に優れた、低振動、低騒音なモータ駆動を実現できる。
【０１１２】
また、このようなモータ駆動装置をモータ装置に内蔵または一体化することで、これを搭載する上位機器は、低トルクリップル、低騒音、低振動を実現する正弦波駆動によるモータを容易に、かつ回生現象に気を配ることなく安全に構築することできる。また、モータ駆動装置の一部あるいは全部を集積回路装置として集積化することで、モータ駆動装置を小型化できるため、これにより、より容易に内蔵または一体化できる。その結果、上位機器の設計および制御負担を軽減でき、優れた性能を有する正弦波駆動によるモータの使用拡大、普及を促すという効果も奏する。
【０１１３】
なお、以上の説明では速度フィードバック制御を基本とした、モータ駆動装置の例を挙げて説明したが、例えば、速度指令信号Ｓｒｅｆに応じて駆動制御信号ＶＳＰ１が調整され、それに伴い波形信号ＷＦの波高値が調整され、モータの駆動電圧が調整されることで、厳密ではないまでもモータの速度を制御することができる。図６は、このような簡易な構成によるモータ駆動装置２００およびそれを備えたモータ装置２１０の構成例を示したブロック図である。このような構成においても、上述した実施の形態と同様の効果を有する。つまり、モータ１０の減速時は、速度指令信号Ｓｒｅｆの変化を減速検知部５１により検出し、変化量抑制部５０により、減速処理期間中は速度指令信号Ｓｒｅｆに対して時間変化量を抑制した信号である駆動制御信号ＶＳＰ２を出力することで回生現象の発生を防止できる。また、例えば、上位器から速度到達検知信号ＬＳｏｆｆに対応した解除信号を通知することなどにより、減速の完了時に変化量抑制部５０の動作を解除し、減速完了後のモータ１０の制御性を良好とすればよい。また、実施の形態２のように変化量抑制部５０に変化量設定信号ＹＳを通知し、駆動制御信号ＶＳＰ２の時間変化量の抑制量を任意に設定できるような構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明のモータ駆動装置やモータ装置は安全性に優れた、低振動、低騒音なモータ駆動を実現できるので、加減速制御が頻繁に行われ低振動低騒音が要求されるプリンタ、複写機、ハードディスク、光メディア機器などの情報機器などに使用されるモータの駆動やモータに好適である。また、空調機器用のファンモータ駆動や燃焼用ファンモータを搭載した給湯機、空気清浄機などにも好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置を備えたモータ装置のブロック図
【図２】同モータ駆動装置の動作説明図
【図３】本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置を備えたモータ装置のブロック図
【図４】同モータ駆動装置の動作説明図
【図５】本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置を備えたモータ装置のブロック図
【図６】簡易な構成によるモータ駆動装置およびそれを備えたモータ装置の構成例を示したブロック図
【図７】従来のモータ駆動装置のブロック図
【図８】同モータ駆動装置の動作説明図
【図９】同モータ駆動装置における回生現象の様子を示した図
【図１０】同モータ駆動装置における回生現象を説明するために示した図
【図１１】従来の回生制御装置のブロック図
【符号の説明】
【０１１６】
１０，８１０    モータ
１１，８１１    Ｕ相駆動巻線
１３，８１３    Ｖ相駆動巻線
１５，８１５    Ｗ相駆動巻線
２０，８２０    インバータ
２１，２２，２３，２４，２５，２６，８２１，８２２，８２３，８２４，８２５，８２６    スイッチ素子
３０，８３０    インバータ駆動部
３１，８３１    波形生成部
３２，８３２    パルス幅変調部
４０，８４０    速度制御部
４１    差分演算部
４２，３４２    ゲイン設定部
５０，２５０    変化量抑制部
５１    減速検知部
９１    交流電源
９２    サイリスタ変換器
９３    コンデンサ
９４    インバータ回路
９５    誘導電動機
９８    速度検出器
１００，２００，８００    モータ駆動装置
１０５，８０５    直流電源
１１０，２１０    モータ装置
１１５    電源入力端子
１１６，２１６    指令情報入力端子
１２０，８９０    速度検出手段
９１２    回生判定器
９１３    遅延器
９１４    速度制御回路
９２０    制御手段
９２１    電流変化率制限回路
９３１    電圧制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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