(57)【要約】      （修正有）【課題】構造が簡単で、汎用性が高いモータおよびその駆動回路を提供し、さらにモータを駆動するための集積回路を提供する。【解決手段】駆動回路１８は、制御可能な双方向交流スイッチ２６、検出回路２０、ステアリング制御回路５０およびスイッチ制御回路３０を備え、制御可能な双方向交流スイッチ２６はステータコイル１６と交流電源２４の両端に直列に接続され、検出回路２０は永久磁石ロータの磁極位置を検出し、その出力端で磁極位置信号を出力するために用いられ、ステアリング制御回路５０は、検出回路に接続し、モータのステアリング設定に基づいて検出回路が出力した磁極位置信号または検出回路が出力した磁極位置信号を反転した後の信号を選択的にスイッチ制御回路３０に出力し、スイッチ制御回路は、ステアリング制御回路が出力した信号と交流電源の極性情報とに基づいて、所定のモードに従って制御可能な双方向交流スイッチのオン状態を制御してモータの回転方向を制御する。【選択図】図３
0003207079.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
モータのロータを駆動してステータに対して回転させるためのモータ駆動回路において、前記モータ駆動回路が、
モータのコイルと交流電源の両端に直列に接続されている制御可能な双方向交流スイッチ、
前記ロータの磁極位置を検出し、その出力端で磁極位置信号を出力するための検出回路、
前記検出回路に接続し、モータのステアリング設定に基づいて前記検出回路が出力した磁極位置信号または前記検出回路が出力した磁極位置信号を反転した後の信号を選択的にスイッチ制御回路に出力するように配置されているステアリング制御回路を備え、
前記スイッチ制御回路が、ステアリング制御回路が出力した信号と前記交流電源の極性情報とに基づいて、前記制御可能な双方向交流スイッチのオン状態を制御してモータの回転方向を制御するように配置されていることを特徴とする、モータ駆動回路。
【請求項２】
前記制御可能な双方向交流スイッチが３端子双方向サイリスタであり、前記３端子双方向サイリスタの第一陽極と第二陽極とがそれぞれ前記交流電源とステータコイルとに接続し、前記３端子双方向サイリスタの制御極が前記スイッチ制御回路に接続していることを特徴とする、請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
モータが特定の方向に回転するときに、前記ステアリング制御回路が、検出回路が出力した磁極位置信号を前記スイッチ制御回路に出力し、モータが前記特定の方向と反対の方向に回転するときに、前記ステアリング制御回路が、検出回路が出力した磁極位置信号を反転した後に前記スイッチ制御回路に出力することを特徴とする、請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項４】
モータのロータを駆動してステータに対して回転させるためのモータ駆動回路において、前記モータ駆動回路が、
モータのコイルと交流電源の両端に直列に接続されている制御可能な双方向交流スイッチ、
前記ロータの磁極位置を検出し、その出力端で磁極位置信号を出力するための検出回路、
前記検出回路が出力した磁極位置信号と前記交流電源の極性情報とに基づいて、制御信号をステアリング制御回路に出力するように配置されているスイッチ制御回路を備え、
前記ステアリング制御回路が、モータのステアリング設定に基づいて、前記制御信号または前記制御信号を反転した後の信号を選択的に前記制御可能な双方向交流スイッチに出力し、前記制御可能な双方向交流スイッチのオン状態を制御して、モータの回転方向を制御するように配置されていることを特徴とする、モータ駆動回路。
【請求項５】
モータのロータを駆動してステータに対して回転させるためのモータ駆動回路において、
モータのコイルと交流電源の両端に直列に接続されている制御可能な双方向交流スイッチ、
前記ロータの磁極位置を検出し、その出力端で磁極位置信号を出力するための検出回路、
前記磁極位置信号を受信し、前記磁極位置信号に基づいて第一状態と第二状態下で運転するための制御回路であって、前記第一状態とは、前記制御可能な双方向交流スイッチの制御極へ負荷電流を出力することを指し、前記第二状態とは、前記制御可能な双方向交流スイッチの制御極から負荷電流を受け取り、モータのステアリング設定に基づいて前記磁極位置信号と上記両種状態との対応関係を切り替えて、モータを特定の方向に回転させるまたは前記特定の方向と反対の方向に回転させることを指す、制御回路を備えることを特徴とする、モータ駆動回路。
【請求項６】
ハウジング内に実装された半導体基板を備える、モータを駆動するための集積回路において、前記半導体基板上にステアリング制御回路とスイッチ制御回路とが集積され、前記ステアリング制御回路が、検出回路が出力した、モータのロータの磁極位置を示す磁極位置信号を受信するために用いられ、モータのステアリング設定に基づいて前記磁極位置信号または前記磁極位置信号を反転した後の信号を選択的に前記スイッチ制御回路に出力するように配置されており、
前記スイッチ制御回路が、ステアリング制御回路が出力した信号と前記モータを駆動する交流電源の極性情報とに基づいて、モータのコイルと前記交流電源の両端に直列に接続されている制御可能な双方向交流スイッチのオン状態を制御して、モータの回転方向を制御するように配置されていることを特徴とする、モータを駆動するための集積回路。
【請求項７】
前記半導体基板上に前記検出回路、少なくとも前記検出回路に直流電圧を提供する整流器および／または上記制御可能な双方向交流スイッチがさらに集積されていることを特徴とする、請求項６に記載の集積回路。
【請求項８】
ハウジング内に実装された半導体基板を備える、モータを駆動するための集積回路において、前記半導体基板上にステアリング制御回路とスイッチ制御回路とが集積されており、
前記スイッチ制御回路が、検出回路が出力した、モータのロータの磁極位置を示す磁極位置信号を受信するために用いられ、前記磁極位置信号と前記モータを駆動する交流電源の極性情報とに基づいて、制御信号をステアリング制御回路に出力し、
前記ステアリング制御回路が、モータのステアリング設定に基づいて、前記制御信号または前記制御信号を反転した後の信号を選択的にモータのコイルと前記交流電源の両端に直列に接続されている制御可能な双方向交流スイッチの制御極に出力し、前記制御可能な双方向交流スイッチのオン状態を制御して、モータの回転方向を制御するように配置されていることを特徴とする、モータを駆動するための集積回路。
【請求項９】
ステータ、ロータおよび請求項１から５までのいずれか１項に記載のモータ駆動回路または請求項６から８までのいずれか１項に記載の集積回路を備える、モータ。
【請求項１０】
前記モータのロータが永久磁石ロータであり、ステータがステータ鉄心およびステータ鉄心に巻かれたステータコイルを備え、前記モータが単相交流永久磁石モータであることを特徴とする、請求項９に記載のモータ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、モータ制御分野に関し、特にモータおよびモータを駆動するための駆動回路および集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータは、電磁誘導の法則に基づいて電気エネルギーの変換または伝達を実現する一種の電磁装置である。その主な役割は、駆動トルクを生じさせて、電気器具または各種の機械の動力源とすることである。単相永久磁石モータは、操作が簡単で、制御がしやすいため、各種の電気製品に幅広く使用されている。しかし、現在、市場では幾つかのモータの正逆転制御回路は、構造が複雑であり、さらに幾つかのモータは、モータの回路基板上に設置されたジャンパワイヤによってモータの正逆転を制御し、操作するのは十分に便利だとはいえない。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
これに鑑みて、モータの正逆転を制御する構造が簡単なモータ駆動回路、集積回路および該モータ駆動回路を有するモータを提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本考案の実施例は、モータのロータを駆動してステータに対して回転させるためのモータ駆動回路を提供し、前記モータ駆動回路は、
モータのコイルと交流電源の両端に直列に接続されている制御可能な双方向交流スイッチ、
前記ロータの磁極位置を検出し、その出力端で磁極位置信号を出力するための検出回路、
前記検出回路に接続し、モータのステアリング設定に基づいて前記検出回路が出力した磁極位置信号または前記検出回路が出力した磁極位置信号を反転した後の信号を選択的にスイッチ制御回路に出力するように配置されているステアリング制御回路を備え、
前記スイッチ制御回路は、ステアリング制御回路が出力した信号と前記交流電源の極性情報とに基づいて、前記制御可能な双方向交流スイッチのオン状態を制御してモータの回転方向を制御するように配置されている。
【０００５】
好ましくは、前記制御可能な双方向交流スイッチは３端子双方向サイリスタであり、前記３端子双方向サイリスタの第一陽極と第二陽極はそれぞれ前記交流電源とステータコイルに接続し、前記３端子双方向サイリスタの制御極は前記スイッチ制御回路に接続している。
【０００６】
好ましくは、モータが特定の方向に回転するときに、前記ステアリング制御回路は、検出回路が出力した磁極位置信号を前記スイッチ制御回路に出力し、モータが前記特定の方向と反対の方向に回転するときに、前記ステアリング制御回路は、検出回路が出力した磁極位置信号を反転した後に前記スイッチ制御回路に出力する。
【０００７】
本考案の実施例は、モータのロータを駆動してステータに対して回転させるためのモータ駆動回路を提供し、前記モータ駆動回路が、
モータのコイルと交流電源の両端に直列に接続されている制御可能な双方向交流スイッチ、
前記ロータの磁極位置を検出し、その出力端で磁極位置信号を出力するための検出回路、
前記検出回路が出力した磁極位置信号と前記交流電源の極性情報とに基づいて、制御信号をステアリング制御回路に出力するように配置されているスイッチ制御回路を備え、
前記ステアリング制御回路が、モータのステアリング設定に基づいて、前記制御信号または前記制御信号を反転した後の信号を選択的に前記制御可能な双方向交流スイッチに出力し、前記制御可能な双方向交流スイッチのオン状態を制御して、モータの回転方向を制御するように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本考案の実施例のモータ駆動回路は、モータのロータを駆動してステータに対して回転させるために用いられ、前記モータ駆動回路が、
モータのコイルと交流電源の両端に直列に接続されている制御可能な双方向交流スイッチ、
前記ロータの磁極位置を検出し、その出力端で磁極位置信号を出力するための検出回路、
前記磁極位置信号を受信し、前記磁極位置信号に基づいて第一状態と第二状態下で運転するための制御回路であって、前記第一状態とは、前記制御可能な双方向交流スイッチの制御極へ負荷電流を出力することを指し、前記第二状態とは、前記制御可能な双方向交流スイッチの制御極から負荷電流を受け取り、モータのステアリング設定に基づいて前記磁極位置信号の上記両種状態に対応する関係を切り替えて、モータを特定の方向に回転させるまたは前記特定の方向と反対の方向に回転させることを指す、制御回路を備えることを特徴とする。
【０００９】
本考案の実施例のモータを駆動するための集積回路は、ハウジング内に実装された半導体基板を備え、前記半導体基板上にステアリング制御回路とスイッチ制御回路とが集積され、前記ステアリング制御回路が、検出回路が出力した、モータのロータの磁極位置を示す磁極位置信号を受信するために用いられ、モータのステアリング設定に基づいて前記磁極位置信号または前記磁極位置信号を反転した後の信号を選択的に前記スイッチ制御回路に出力するように配置されており、
前記スイッチ制御回路が、ステアリング制御回路が出力した信号と前記モータを駆動する交流電源の極性情報とに基づいて、モータのコイルと前記交流電源の両端に直列に接続されている制御可能な双方向交流スイッチのオン状態を制御して、モータの回転方向を制御するように配置されていることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記半導体基板上に前記検出回路、少なくとも前記検出回路に直流電圧を提供する整流器および／または上記制御可能な双方向交流スイッチがさらに集積されている。
【００１１】
本考案の実施例のモータを駆動するための集積回路は、ハウジング内に実装された半導体基板を備え、前記半導体基板上にステアリング制御回路とスイッチ制御回路とが集積され、
前記スイッチ制御回路が、検出回路が出力した、モータのロータの磁極位置を示す磁極位置信号を受信するために用いられ、前記磁極位置信号と前記モータを駆動する交流電源の極性情報とに基づいて、制御信号をステアリング制御回路に出力し、
前記ステアリング制御回路が、モータのステアリング設定に基づいて、前記制御信号または前記制御信号を反転した後の信号を選択的にモータのコイルと前記交流電源の両端に直列に接続されている制御可能な双方向交流スイッチの制御極に出力し、前記制御可能な双方向交流スイッチのオン状態を制御して、モータの回転方向を制御するように配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本考案の実施例は、ステータ、ロータおよび上記いずれか一種のモータ駆動回路または集積回路を備えるモータを提供する。
【００１３】
好ましくは、前記モータのロータは永久磁石ロータであり、ステータはステータ鉄心およびステータ鉄心に巻かれたステータコイルを備える。
【考案の効果】
【００１４】
本考案の実施例により提供されるモータ駆動回路は、永久磁石ロータの磁極位置に基づいて、ステアリング制御回路により検出回路が出力した磁極位置信号または磁極位置信号を反転した後の信号を選択的に前記スイッチ制御回路に伝送し、前記スイッチ制御回路は受信した信号に基づいてステータコイルを流れる電流を制御してモータの回転方向を制御する。前記モータ駆動回路は、構造が簡単で、汎用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本考案の一つの実施例の単相永久磁石同期モータを示す。
【図２】本考案の一つの実施例の単相永久磁石同期モータの回路原理図を示す。
【図３】図２におけるモータ駆動回路の一種の実施形態の回路ブロック図を示す。
【図４】図２におけるモータ駆動回路の一種の実施形態の回路ブロック図を示す。
【図５】本考案のモータ駆動回路の第一実施形態の回路図を示す。
【図６】本考案のモータ駆動回路の第二実施形態の回路図を示す。
【図７】モータ駆動回路におけるスイッチ制御回路のその他の実施形態の回路図である。
【図８】モータ駆動回路におけるスイッチ制御回路のその他の実施形態の回路図である。
【図９】本考案のモータ駆動回路の第三実施形態の回路図を示す。
【考案を実施するための形態】
【００１６】
以下、具体的な実施形態を上記図面と合わせてさらに本考案を説明する。
【００１７】
以下、本考案の実施例における図面と合わせて、本考案の実施例における技術的解決手段をはっきりと、全面的に説明する。説明された実施例は、本考案の一部の実施例であるにすぎず、全ての実施例ではないことは明らかである。本考案における実施例に基づいて、当該業者が創造性労働をしない前提の下で得られた全てのその他の実施例は、ともに本考案の範囲に属する。図面は参考や説明するためだけのものであって、本考案の技術的範囲を限定するものではなく、図面に示された接続は、明確な説明を容易にするためだけのものであって、接続形態を限定するためのものではないことが理解されよう。
【００１８】
なお、一つの構成部品が別の構成部品を「接続」すると思われる場合、別の構成部品に直接接続されてもよいし、または同時にその中に介在する構成部品が存在する可能性もある。特に定義しない限り、本文に用いる全ての技術や科学術語は本考案の技術分野に属する技術者が通常理解する意味と同じである。本文において、本考案の明細書に用いる術語は具体的な実施例の目的を説明するためだけのものであって、本考案を制限するためのものではない。
【００１９】
図１は本考案の一つの実施例の単相永久磁石モータを示す。モータ１０は、ステータとステータに対して回転可能なロータ１１とを備える。ステータは、ステータ鉄心１２およびステータ鉄心１２に巻かれて設けられたステータコイル１６を有する。ステータ鉄心は純鉄、鋳鉄、鋳鋼、電磁鋼、ケイ素鋼、フェライトなどの軟磁性材料から作製される。ロータ１１は永久磁石ロータであり、ステータコイル１６が交流電源２４（図２参照）と直列に接続される場合、ロータ１１は定常状態で６０ｆ／ｐ回転／分（式中、ｆは交流電源の周波数であり、ｐはロータの極対数である）の回転速度で定速運転する。本実施例においては、ステータ鉄心１２は二つの対向する極部１４を有する。それぞれの極部１４は極弧面１５を有し、ロータ１１の外表面は極弧面１５と対向し、二者の間にほぼ均一なエアギャップ１３を形成する。本出願においてほぼ均一なエアギャップとは、ステータとロータとの間の大部分が均一なエアギャップであって、少ない部分のみが不均一なエアギャップであることを意味する。好ましくは、ステータ極部の極弧面１５上に内部に窪む起動溝１７が設けられ、極弧面１５上で起動溝１７以外の部分はロータと同心である。上記配置は不均一な磁界を形成することができ、ロータが静止するときにその極軸Ｓ１はステータの極部１４の中心軸Ｓ２に対して一つの角度で傾斜することを保証し、モータにモータ駆動回路１８の作用下で毎回通電する際にロータ１１は起動トルクを有するようにする。ここで、ロータの極軸Ｓ１とはロータの極性が異なる二つの磁極の間の境界線を指し、ステータ極部１４の中心軸Ｓ２とはステータの二つの極部１４の中心を通す連結線を指す。本実施例において、ステータとロータとはともに二つの磁極を有する。本考案の他の実施例において、ステータとロータとの磁極数は等しくなくてもよく、かつより多くの磁極、例えば四つ、六つなどを有してもよいことがわかる。
【００２０】
図２は本考案のもう一つの実施例の単相永久磁石同期モータ１０の回路原理図を示す。モータ１０のステータコイル１６とモータ駆動回路１８は交流電源２４の両端に直列に接続されている。モータ駆動回路１８はモータの正逆転を制御する。交流電源２４は商用電源２２０Ｖ、２３０Ｖなどであってもまたはインバーターが出力した交流であってもよい。
【００２１】
図３はモータ駆動回路１８の一種の実施形態のブロック図を示す。モータ駆動回路１８は検出回路２０、整流器２８、制御可能な双方向交流スイッチ２６、スイッチ制御回路３０およびステアリング制御回路５０を備える。モータのステータコイル１６は制御可能な双方向交流スイッチ２６と交流電源２４の両端の間に直列に接続されている。整流器２８の第一入力端Ｉ１は一つの抵抗Ｒ０を介してステータコイル１６および制御可能な双方向交流スイッチ２６の間のノードに接続し、整流器２８の第二入力端Ｉ２は制御可能な双方向交流スイッチ２６と交流電源２４との接続ノードに接続し、交流電源を直流に変換して検出回路２０に供給し、検出回路２０はモータのロータ１１の磁極位置を検出し、その出力端で対応する磁極位置信号、例えば５Ｖまたは０Ｖを出力し、ステアリング制御回路５０は、検出回路２０に接続し、モータのステアリング設定に基づいて検出回路２０が出力した磁極位置信号または磁極位置信号を反転した後の信号を選択的にスイッチ制御回路３０に出力するように配置されている。スイッチ制御回路３０は、受信した信号と交流電源の極性情報に基づいて、制御可能な双方向交流スイッチ２６のオンとオフの切り替えを制御して、モータの正転または逆転を制御する。図４を参考して、その他の実施形態においては、整流器２８の第一入力端Ｉ１は抵抗Ｒ０を介してステータコイル１６と交流電源２４との間のノードに接続し、整流器２８の第二入力端Ｉ２は交流電源２４と制御可能な双方向交流スイッチ２６のもう一つのノードに接続している。
【００２２】
検出回路２０はモータのロータ１１の磁極位置の検出に用いられ、好ましくはホールセンサ２２である。具体的にモータ１０に用いる場合、ホールセンサ２２をモータのロータ１１に隣接して設置する。
【００２３】
図５は図３に示されたモータ駆動回路１８の第一実施形態の具体的な回路図である（図５参照）。
【００２４】
整流器２８は四つのダイオードＤ２〜Ｄ５を備える。ダイオードＤ２の陰極はダイオードＤ３の陽極と接続され、ダイオードＤ３の陰極はダイオードＤ４の陰極と接続され、ダイオードＤ４の陽極はダイオードＤ５の陰極と接続され、ダイオードＤ５の陽極はダイオードＤ２の陽極と接続されている。ダイオードＤ２の陰極は整流器２８の第一入力端Ｉ１として一つの抵抗Ｒ０を介してモータ１０のステータコイル１６と接続されている。抵抗Ｒ０は降圧器とすることができる。ダイオードＤ４の陽極は整流器２８の第二入力端Ｉ２として交流電源２４と接続されている。ダイオードＤ３の陰極は整流器２８の第一出力端Ｏ１としてホールセンサ２２、スイッチ制御回路３０と接続され、第一出力端Ｏ１は相対的に高い直流動作電圧ＶＤＤを出力する。ダイオードＤ５の陽極は整流器２８の第二出力端Ｏ２としてホールセンサ２２と接続され、第二出力端Ｏ２は第一出力端電圧より低い相対的に低い電圧を出力する。整流器２８の第一出力端Ｏ１および第二出力端Ｏ２の間にツェナーダイオードＺ１が接続され、ツェナーダイオードＺ１の陽極は第二出力端Ｏ２に接続し、ツェナーダイオードＺ１の陰極は第一出力端Ｏ１に接続している。
【００２５】
本実施形態においては、ホールセンサ２２は電源端ＶＣＣ、接地端ＧＮＤおよび出力端Ｈ１を備え、電源端ＶＣＣは整流器２８の第一出力端Ｏ１に接続し、接地端ＧＮＤは整流器２８の第二出力端Ｏ２に接続、出力端Ｈ１はステアリング制御回路５０に接続している。ホールセンサ２２に電気が正常に供給された場合、すなわち電源端ＶＣＣが相対的に高い電圧を受け取り、接地端ＧＮＤが相対的に低い電圧を受け取った場合、もし検出されたロータ磁界は北極（Ｎｏｒｔｈ）であれば、その出力端Ｈ１はロジックハイレベルの磁極位置信号を出力し、もし南極（Ｓｏｕｔｈ）を検出すれば、その出力端Ｈ１はロジックローレベルの磁極位置信号を出力する。その他の実施形態においては、検出されたロータ磁界が北極（Ｎｏｒｔｈ）である場合、ホールセンサ２２の出力端Ｈ１もロジックローレベルの磁極位置信号を出力することができ、南極（Ｓｏｕｔｈ）を検出する場合、その出力端Ｈ１もロジックハイレベルの磁極位置信号を出力することができる。
【００２６】
ステアリング制御回路５０はマルチプレクサ（ＭＵＸ）５２、緩衝器５４およびインバーター５６を備え、マルチプレクサ５２は二つのデータ入力端、一つのデータ出力端および一つの選択端を備える。緩衝器５４の入力端およびインバーター５６の入力端はステアリング制御回路５０の入力端として接続され、ホールセンサ２２の出力端Ｈ１はステアリング制御回路５０の入力端に接続している。緩衝器５４の出力端はマルチプレクサ５２の一つのデータ入力端に接続し、インバーター５６の出力端はマルチプレクサ５２のもう一つのデータ入力端に接続し、マルチプレクサ５２の出力端はステアリング制御回路５０の出力端としてスイッチ制御回路３０に接続している。マルチプレクサ５２の選択端はモータの正転または逆転を制御するステアリング設定信号ＣＴＲＬを受信し、ステアリング設定信号ＣＴＲＬに基づいて選択的にホールセンサ２２が出力した磁極位置信号をスイッチ制御回路３０に伝送し、またはホールセンサ２２が出力した磁極位置信号を反転した後にスイッチ制御回路３０に伝送する。その他の実施形態においては、ステアリング制御回路５０に緩衝器５４を設けず、ホールセンサ２２の出力端Ｈ１がマルチプレクサ５２の一つのデータ入力端に直接接続することができる。
【００２７】
スイッチ制御回路３０は第一から第三端子を備え、ここで、第一端子は整流器２８の第一出力端に接続し、第二端子はステアリング制御回路５０の出力端に接続し、第三端子は制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極に接続している。スイッチ制御回路３０は抵抗Ｒ２、ＮＰＮトランジスタＱ１およびダイオードＤ１を備える。ダイオードＤ１の陰極は第二端子としてステアリング制御回路５０の出力端に接続している。抵抗Ｒ２の一端は整流器２８の第一出力端Ｏ１に接続し、他端はステアリング制御回路５０の出力端に接続している。ＮＰＮトランジスタＱ１のベースはステアリング制御回路５０の出力端に接続し、エミッタはダイオードＤ１の陽極に接続し、コレクタは第一端子として整流器２８の第一出力端Ｏ１に接続している。本実施例においては、スイッチ制御回路３０はさらに制御可能な双方向交流スイッチの制御極ＧとダイオードＤ１の陽極との間に接続された電流制限抵抗Ｒ１を備える。電流制限抵抗Ｒ１のダイオードＤ１と接続されていない一端を第三端子とする。
【００２８】
制御可能な双方向交流スイッチ２６は、好ましくは３端子双方向サイリスタ（ＴＲＩＡＣ）であって、その二つの陽極Ｔ１、Ｔ２はそれぞれ交流電源２４およびステータコイル１６に接続し、その制御極Ｇはスイッチ制御回路３０の第三端子に接続している。制御可能な双方向交流スイッチ２６は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、シリコン制御整流器、３端子双方向サイリスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、バイポーラ接合トランジスタ、サイリスタ、光カプラーのうちの一種または複数種からなる、電流を二方向に流れさせることができる電子スイッチを備えることができることがわかる。例えば、二つの金属酸化物半導体電界効果トランジスタは制御可能な双方向交流スイッチを構成することができ、二つのシリコン制御整流器は制御可能な双方向交流スイッチを構成することができ、二つの絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは制御可能な双方向交流スイッチを構成することができ、二つのバイポーラ接合トランジスタは制御可能な双方向交流スイッチを構成することができる。
【００２９】
スイッチ制御回路３０は、交流電源が正の半サイクルでかつその第二端子が第一レベルを受け取った場合、または交流電源が負の半サイクルでかつその第二端子が第二レベルを受け取った場合、制御可能な双方向交流スイッチ２６をオンにし、交流電源が負の半サイクルでかつその第二端子が第二レベルを受け取った場合、または交流電源が正の半サイクルでかつその第二端子が第一レベルを受け取った場合、制御可能な双方向交流スイッチ２６をオンにしないように配置されている。好ましくは、第一レベルはロジックハイレベルであり、第二レベルはロジックローレベルである。
【００３０】
図３および図５を組み合わせて、モータ駆動回路１８の動作原理を説明する。
【００３１】
電磁理論によると、単相永久磁石モータに対し、ステータコイル１６の電流方向を変えることによってモータのロータの回転方向を変えることができることがわかる。図３および図４を参考して、もしホールセンサ２２が検出したロータの極性はＮ極であれば、ステータコイル１６を流れる外部交流電源は正の半サイクルであると（図３参照）、モータは逆転して反時計回り（ＣＣＷ）のように回転する。もしホールセンサ２２が検出したロータの極性は依然としてＮ極であれば、ステータコイル１６を流れる外部交流電源が負の半サイクルであるようにすると（図４参照）、モータのロータは正転して時計回り（ＣＷ）のように回転することになることがわかる。本考案の実施形態はこの原理に基づいて設計し、すなわちホールセンサ２２が検出したロータの極性に基づいてステータコイル１６を流れる電流方向を調整してモータの正転と逆転とに対する制御を実現する。
【００３２】
表１はステアリング設定信号ＣＴＲＬに基づいてモータの正逆転を制御する機能表を示す。
【００３３】
【表１】
0003207079.tif 000003
【００３４】
現在、モータの正転を例として説明し、ステアリング設定信号ＣＴＲＬがロジックハイレベル「１」を出力すると仮定し、モータを起動するときに、もしホールセンサ２２が検出したロータの磁極位置はＮ極であれば、ホールセンサ２２はロジックハイレベル「１」の磁極位置信号を出力し、マルチプレクサ５２は、ホールセンサ２２が出力した磁極位置信号をインバーター５６により反転した後のロジックローレベル「０」をスイッチ制御回路３０に出力することを選択し、スイッチ制御回路３０のダイオードＤ１の陰極はローレベルを受け取って、トランジスタＱ１をオフにし、もしモータを起動するときに交流電源が負の半サイクルにあれば、負の半サイクルにあった交流電源は制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極Ｇ、抵抗Ｒ１およびダイオードＤ１を流れて接地され、制御可能な双方向交流スイッチ２６をオンにし、ロータ１１を時計回りに起動して回転させる。もしモータを起動するときに交流電源が正の半サイクルにあれば、正の半サイクルにあった交流電源はＮＰＮトランジスタＱ１を通すことができず、制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極Ｇを流れる電流がなく、制御可能な双方向交流スイッチ２６がオンになっておらず、ロータ１１は回転しない。
【００３５】
もしホールセンサ２２が検出したロータの磁極はＳ極であれば、ロジックローレベル「０」の磁極位置信号を出力し、マルチプレクサ５２は、ホールセンサ２２が出力した磁極位置信号をインバーター５６により反転した後のロジックハイレベル「１」をスイッチ制御回路３０に出力することを選択し、スイッチ制御回路３０のダイオードＤ１の陰極はハイレベルを受け取って、トランジスタＱ１をオンにし、したがって、ダイオードＤ１の陽極はハイレベルであり、もしモータを起動するときに交流電源が負の半サイクルにあれば、負の半サイクルにあった交流電源は制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極Ｇおよび抵抗Ｒ１を流れることができないため、制御可能な双方向交流スイッチ２６がオンにならず、ロータ１１は回転しない。もしモータを起動するときに交流電源が正の半サイクルにあれば、正の半サイクルにあった交流電源はＮＰＮトランジスタＱ１、抵抗Ｒ１を経由して制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極Ｇに流れ、制御可能な双方向交流スイッチ２６をオンにし、ステータコイルに交流電源の正の半サイクルが流れ、ロータ１１は時計回りに回転する。
【００３６】
モータの逆転（すなわち反時計回りの回転）を予め制御すると、ステアリング設定信号ＣＴＲＬがロジックローレベル「０」を出力するようにする。もしホールセンサ２２が検出したロータの磁極位置はＮ極であれば、ホールセンサ２２の出力端Ｈ１はロジックハイレベル「１」の磁極位置信号を出力し、マルチプレクサ５２は、ホールセンサ２２が出力したロジックハイレベルを、緩衝器５４を経由してダイオードＤ１の陰極に出力し、トランジスタＱ１をオンにし、したがって、ダイオードＤ１の陽極はハイレベルであり、もしモータを起動するときに交流電源が負の半サイクルにあれば、負の半サイクルにあった交流電源は制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極Ｇおよび抵抗Ｒ１を流れることができないため、制御可能な双方向交流スイッチ２６がオンになっておらず、ロータ１１は回転しない。もしモータを起動するときに交流電源が正の半サイクルであれば、正の半サイクルにあった交流電源はトランジスタＱ１、抵抗Ｒ１を経由して制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極Ｇに流れ、制御可能な双方向交流スイッチ２６をオンにし、モータのロータ１１を反時計回りに起動して回転させる。
【００３７】
もしホールセンサ２２が検出したロータの磁極位置はＳ極であれば、ホールセンサ２２の出力端Ｈ１はロジックローレベル「０」の磁極位置信号を出力し、マルチプレクサ５２は、ホールセンサ２２が出力したロジックローレベルを、緩衝器５４を経由してダイオードＤ１の陰極に出力し、トランジスタＱ１をオフにし、もしモータを起動するときに交流電源が負の半サイクルにあれば、負の半サイクルにあった電流は制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極Ｇ、抵抗Ｒ１およびダイオードＤ１を通して接地され、制御可能な双方向交流スイッチ２６をオンにし、ステータコイルに交流電源の負の半サイクルが流れ、ロータ１１を反時計回りに起動して回転させる。もしモータを起動するときに交流電源が正の半サイクルにあれば、正の半サイクルにあった交流電源はＮＰＮトランジスタＱ１を通すことができず、制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極Ｇを流れる電流がなく、制御可能な双方向交流スイッチ２６がオンになっておらず、ロータ１１は回転しない。
【００３８】
ロータ１１が回転しない状況とは、モータを起動するときの状況を指し、モータをスムーズに起動した後、制御可能な双方向交流スイッチ２６をオンにしなくても、ロータ１１も慣性回転を保持することができる。また、ロータ１１の回転方向を変えるとき、モータのロータ１１の回転を先に停止する必要があり、モータのロータ１１の回転を停止させることは容易であり、例えば、交流電源２４とモータのステータコイル１６との間に一つのスイッチ（未図示）を増加し、このスイッチを所定の時間オフにすれば、ロータの回転を停止させることができる。
【００３９】
具体的にモータのステアリング設定、ロータの磁極位置および電源の極性に基づいてモータの正逆転を制御する状況を下表２に示す。
【００４０】
【表２】
0003207079.tif 000004
【００４１】
上述したことをまとめると、ステアリング制御回路５０は、モータのステアリング設定に基づいて、スイッチ制御回路３０の第二端が受信した、ホールセンサ２２が出力した磁極位置信号またはホールセンサ２２が出力した磁極位置信号を反転した後の信号を制御し、すなわちスイッチ制御回路３０の第二端が受け取ったレベルを制御し、さらに電源の極性に基づいて制御可能な双方向交流スイッチ２６のオンおよびオフの状態を制御してステータコイル１６を流れる電流方向を制御し、これによってモータの回転方向を制御する。
【００４２】
その他の実施形態においては、マルチプレクサ５２はさらにその他のタイプのストロボスイッチで取り替えられてもよく、ストロボスイッチは機械的スイッチまたは電子的スイッチであってもよく、機械的スイッチは継電器、単極双投スイッチおよび単極単投スイッチなどであり、電子的スイッチは固体継電器、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、シリコン制御整流器、３端子双方向サイリスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、バイポーラ接合トランジスタ、サイリスタ、光カプラーなどである。
【００４３】
図６を参考して、図６は本考案の第二実施例に基づくモータ駆動回路１８Ａの回路図を示す。駆動回路１８Ａは図５の第一実施例における駆動回路１８に似ており、図６に示された実施例においては、モータのステアリング制御回路５００にマルチプレクサ５２の代わりに継電器５１０を使用する点が図５と異なり、継電器５１０は、第一端５１１、第二端５１２および第三端５１３並びに制御端を備える。制御端はモータの正逆転を制御するステアリング設定信号ＣＴＲＬを受信し、緩衝器５４の入力端はインバーター５６の入力端と接続され、共同してホールセンサ２２の出力端Ｈ１に接続する。第一端５１１はダイオードＤ１の陰極に接続し、第二端５１２は緩衝器５４の出力端に接続し、第三端５１３はインバーター５６の出力端に接続している。
【００４４】
継電器５１０がモータの正逆転を制御する原理は図５に示された第一実施形態と同じであり、すなわちモータの正転を制御する際に、ステアリング設定信号ＣＴＲＬはロジックハイレベルを出力し、継電器５１０の第一端５１１は第三端５１３と接続され、ステアリング制御回路５００は、ホールセンサ２２が出力した磁極位置信号を反転し、反転された後の信号をスイッチ制御回路３０に出力し、スイッチ制御回路３０は制御可能な双方向交流スイッチ２６の通電モードを制御して、モータを時計回りに回転させ、モータの逆転を制御する際に、ステアリング設定信号ＣＴＲＬはロジックローレベルを出力し、継電器５１０の第一端５１１は第二端５１２と接続され、ステアリング制御回路５００は、ホールセンサ２２が出力した磁極位置信号をスイッチ制御回路３０に出力し、スイッチ制御回路３０は制御可能な双方向交流スイッチ２６の通電モードを制御して、モータを反時計回りに回転させる。
【００４５】
本考案の実施例により提供されるモータ駆動回路は、ロータ１１の磁極位置に基づいて、ステアリング制御回路５０によりスイッチ制御回路３０が受信した信号を制御し、交流電源の極性と組み合わせてモータの正転または逆転を制御し、ロータ１１の磁極位置はＮ極であると、もしスイッチ制御回路３０はホールセンサが正常に電気を供給するときに出力された磁極位置信号すなわちロジックハイレベル信号を受信すれば、ステータコイルに交流電源の正の半サイクルを通すことを制御し、モータは反時計回りに回転し、モータの逆転を予め制御すると、もしロータ１１の磁極位置はＮ極であれば、ステアリング制御回路５０はホールセンサ２２が出力した磁極位置信号を反転した後にスイッチ制御回路３０に出力することによって、スイッチ制御回路３０はステータコイル１６に交流電源の負の半サイクルを流れることを制御し、ロータ１１は時計回りに回転する。ステアリング制御回路５０はステアリング設定信号ＣＴＲＬに基づいて、ホールセンサ２２が正常に出力した磁極位置信号または磁極位置信号を反転した後の信号を選択的にスイッチ制御回路３０に伝送して、モータの回転方向を制御する。逆の回転方向を有する異なる応用に駆動モータを提供する必要がある場合、駆動回路に対してその他の修正を必要とせずに、ステアリング設定信号ＣＴＲＬのロジックレベルを変更するだけで済むため、モータ駆動回路は、構造が簡単で、汎用性が高い。
【００４６】
本考案の図５と図６に示された、電流制限抵抗Ｒ１を有するスイッチ制御回路は図５に示された回路に限らず、さらに図７および図８に示された回路に置き換えることもできる。
【００４７】
詳しくは、図７を参考して、スイッチ制御回路３０は抵抗Ｒ３、ダイオードＤ６、およびステアリング制御回路５０の出力端と制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極Ｇとの間に直列に接続された抵抗Ｒ４とダイオードＤ７とを備える。ダイオードＤ７の陰極は抵抗Ｒ４に接続し、陽極は制御可能な双方向交流スイッチの制御極Ｇに接続している。抵抗Ｒ３の一端は整流器２８の第一出力端Ｏ１に接続し、他端はダイオードＤ６の陽極に接続している。ダイオードＤ６の陰極は制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極Ｇに接続している。
【００４８】
また、図８を参考して、スイッチ制御回路３０は抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、およびステアリング制御回路５０の出力端と制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極Ｇとの間に逆方向に直列に接続されたダイオードＤ６とダイオードＤ７とを備える。ダイオードＤ６とダイオードＤ７との陰極はそれぞれステアリング制御回路５０の出力端と制御可能な双方向交流スイッチの制御極Ｇに接続している。抵抗Ｒ３の一端は整流器２８の第一出力端Ｏ１に接続し、他端はダイオードＤ６とダイオードＤ７との陽極の接続点に接続している。抵抗Ｒ４の両端はそれぞれダイオードＤ６とダイオードＤ７との陰極に接続している。
【００４９】
図９は本考案のモータ駆動回路の第三実施形態の回路図である（図９参照）。図９に示された実施例は図５に示された実施例の構造と概ね同じであり、異なるところは、図９に示された実施例において、電流制限抵抗Ｒ１とステアリング制御回路５０とがスイッチ制御回路３０と制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極との間に接続され、ダイオードＤ１の陽極をスイッチ制御回路の出力端とすることである。もし図９に示されたモータ駆動回路は図７または図８のスイッチ制御回路であれば、依然としてステアリング制御回路５０と制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極との間に電流制限抵抗Ｒ１を接続する必要がある。具体的にモータのステアリング設定、ロータの磁極位置および電源の極性に基づいてモータの正逆転を制御する状況を下表３に示す。
【００５０】
【表３】
0003207079.tif 000005
【００５１】
現在、モータの正転を例として説明し、ステアリング設定信号ＣＴＲＬがロジックハイレベル「１」を出力すると仮定し、モータを起動するときに、もしホールセンサ２２が検出したロータの磁極位置はＮ極であれば、ホールセンサ２２はロジックハイレベル「１」の磁極位置信号を出力し、スイッチ制御回路３０のダイオードＤ１の陰極はハイレベルを受け取って、トランジスタＱ１をオンにし、スイッチ制御回路３０はロジックハイレベルを出力し、ステアリング制御回路５０はロジックローレベルを出力し、もしモータを起動するときに交流電源が負の半サイクルにあれば、制御可能な双方向交流スイッチ２６をオンにし、ロータ１１を時計回りに起動して回転させる。もしモータを起動するときに交流電源が正の半サイクルにあれば、ステアリング制御回路５０はロジックローレベルを出力するため、ステアリング制御回路と制御可能な双方向交流スイッチ２６の制御極Ｇとを流れる電流がなく、制御可能な双方向交流スイッチ２６がオンになっておらず、ロータ１１は回転しない。
【００５２】
もしホールセンサ２２が検出したロータの磁極はＳ極であれば、ロジックローレベル「０」の磁極位置信号を出力し、スイッチ制御回路３０のダイオードＤ１の陰極はローレベルを受け取って、トランジスタＱ１をオフにし、スイッチ制御回路３０はロジックローレベルを出力し、ステアリング制御回路５０はロジックハイレベルを出力し、もしモータを起動するときに交流電源が正の半サイクルにあれば、制御可能な双方向交流スイッチ２６をオンにし、ロータ１１を時計回りに起動して回転させる。もしモータを起動するときに交流電源が負の半サイクルにあれば、制御可能な双方向交流スイッチ２６がオンになっておらず、ロータ１１は回転しない。
【００５３】
モータの逆転（すなわち反時計回りの回転）を予め制御すると、ステアリング設定信号ＣＴＲＬがロジックローレベル「０」を出力するようにする。もしホールセンサ２２が検出したロータの磁極位置はＮ極であれば、ホールセンサ２２の出力端Ｈ１はロジックハイレベル「１」の磁極位置信号を出力し、スイッチ制御回路はロジックハイレベルを出力し、ステアリング制御回路はロジックハイレベルを出力し、もしモータを起動するときに交流電源が正の半サイクルにあれば、制御可能な双方向交流スイッチ２６をオンにし、ロータ１１を反時計回りに起動して回転させる。もしモータを起動するときに交流電源が負の半サイクルにあれば、制御可能な双方向交流スイッチ２６がオンになっておらず、ロータ１１は回転しない。
【００５４】
もしホールセンサ２２が検出したロータの磁極位置はＳ極であれば、ホールセンサ２２の出力端Ｈ１はロジックローレベル「０」の磁極位置信号を出力し、スイッチ制御回路３０はロジックローレベルを出力し、ステアリング制御回路５０はロジックローレベルを出力し、もしモータを起動するときに交流電源が負の半サイクルにあれば、制御可能な双方向交流スイッチ２６をオンにし、ロータ１１は反時計回りに回転する。もしモータを起動するときに交流電源が正の半サイクルにあれば、制御可能な双方向交流スイッチ２６がオンになっておらず、ロータ１１は回転しない。
【００５５】
当該業者は、本考案の実施例に記載のモータが自動車の窓、オフィスや家庭用のシャッターなどの機器を駆動することに適することがわかる。本考案の実施例に記載のモータは永久磁石交流モータ、例えば永久磁石同期モータ、永久磁石ＢＬＤＣモータであってもよい。本考案の実施例のモータは、好ましくは単相交流永久磁石モータ、例えば単相永久磁石同期モータ、単相永久磁石ＢＬＤＣモータである。モータが永久磁石同期モータである場合、外部交流電源は商用電源であり、モータが永久磁石ＢＬＤＣモータである場合、外部交流電源はインバーターが出力した交流電源である。
【００５６】
当該業者は、回路コストを低減して、回路の信頼性を向上させるために、モータ駆動回路を集積回路に集積、実装することができ、例えばＡＳＩＣ単一チップで実現できることがわかる。その他の実施形態においては、実際の状況に応じて、整流器２８、検出回路２０、ステアリング制御回路５０およびスイッチ制御回路３０の全てまたは一部を集積回路に集積することができ、例えば、集積回路にステアリング制御回路５０、検出回路２０およびスイッチ制御回路３０のみを集積し、整流器２８、制御可能な双方向交流スイッチ２６および降圧器Ｒ０を集積回路の外部に設けることができる。
【００５７】
本考案はさらにモータを駆動するための集積回路の好ましい実施例を提供し、集積回路はハウジング、ハウジングから延ばした幾つかのピン、半導体基板および半導体基板上に設けられたステアリング制御回路５０並びにスイッチ制御回路３０を備え、ステアリング制御回路５０とスイッチ制御回路３０とはハウジング内に実装されている。その他の実施例においては、半導体基板上にさらにモータのロータの磁極位置を検出する検出回路２０を集積することができる。その他の実施例においては、半導体基板上にさらに整流器２８および／または制御可能な双方向交流スイッチ２６を集積することができる。その他の実施例においては、さらにハウジング内にもう一つの半導体基板を設け、制御可能な双方向交流スイッチをもう一つの半導体基板上に設けることができる。
【００５８】
また、例えば、さらに設計の需要に応じて、モータ駆動回路の全てを個別部品でプリント回路基板上に設置することができる。
【００５９】
当該業者が理解できるのは、ステアリング制御回路とスイッチ制御回路とは制御回路を構成し、該制御回路は、磁極位置信号を受信し、磁極位置信号に基づいて第一状態と第二状態下で運転するために用いられ、第一状態とは、制御可能な双方向交流スイッチの制御極へ負荷電流を出力することを指し、第二状態とは、制御可能な双方向交流スイッチの制御極から負荷電流を受け取り、モータのステアリング設定に基づいて磁極位置信号の上記両種状態に対応する関係を切り替えて、モータを特定の方向に回転させるまたは特定の方向と反対の方向に回転させる。
【００６０】
以上は本考案の好ましい実施例であるにすぎず、本考案を制限するためのものではなく、本考案の趣旨または原則内に行われた如何なる修正、同等の代替および改良などはともに本考案の保護範囲内に含まれるべきである。
【符号の説明】
【００６１】
１０  モータ
１１  ロータ
１２  ステータ鉄心
１６  ステータコイル
２４  交流電源
１４  極部
１５  極弧面
１３  エアギャップ
１７  起動溝
Ｓ１  極軸
Ｓ２  中心軸
１８  モータ駆動回路
２０  検出回路
２８  整流器
２６  制御可能な双方向交流スイッチ
３０  スイッチ制御回路
５０、５００  ステアリング制御回路
Ｄ１〜Ｄ７  ダイオード
Ｉ１  第一入力端
Ｒ０〜Ｒ４  抵抗
Ｉ２  第二入力端
Ｏ１  第一出力端
Ｏ２  第二出力端
２２  ホールセンサ
Ｚ１  ツェナーダイオード
ＶＣＣ  電源端
ＧＮＤ  接地端
Ｈ１  出力端
５２  マルチプレクサ
５４  緩衝器
５６  インバーター
ＣＴＲＬ  ステアリング設定信号
Ｑ１  ＮＰＮトランジスタ
Ｔ１、Ｔ２  陽極
Ｇ  制御極
５１１  第一端
５１２  第二端
５１３  第三端
【図１】
0003207079.tif 000006
【図２】
0003207079.tif 000007
【図３】
0003207079.tif 000008
【図４】
0003207079.tif 000009
【図５】
0003207079.tif 000010
【図６】
0003207079.tif 000011
【図７】
0003207079.tif 000012
【図８】
0003207079.tif 000013
【図９】
0003207079.tif 000014