(57)【要約】【課題】ＭＯＳＦＥＴをスイッチ素子としたインバータ回路によりモータの励磁相を切り換えるモータ駆動装置において、モータの制動時にＭＯＳＦＥＴのゲート回路で生じる損失の低減を図ること。【解決手段】インバータ回路２によりモータ１の励磁相を切り換えてモータを回転させるモータ駆動装置において、インバータ回路２のブリッジの下段を構成するＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚを同時にオン状態にし、上段のＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗをすべてオフ状態にしてモータに制動をかける際に、下段のＭＯＳＦＥＴにゲート駆動電圧を与える回路の電源電圧を、定常運転時の電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ２に切り換えるゲート駆動電圧切替回路４を設けた。【選択図】    図１
2004222420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源とモータの多相の電機子コイルとの間に設けられたブリッジ形インバータ回路と、前記モータを所定の方向に回転させるべく前記インバータ回路を制御するモータ制御部とを備え、前記インバータ回路のブリッジの上段の各辺及び下段の各辺はそれぞれＭＯＳＦＥＴにより構成されていて、各ＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間にバイアス抵抗を通してゲート駆動電圧を与えるゲート駆動回路が各ＭＯＳＦＥＴ毎に設けられ、前記モータ制御部は、前記モータの定常運転時に前記モータを所定の方向に回転させるように前記モータの励磁相を切り換えるべく前記インバータ回路のブリッジの上段を構成するＭＯＳＦＥＴ及び下段を構成するＭＯＳＦＥＴをそれぞれ所定の順序でオンオフさせ、前記モータに制動をかける際には、前記インバータ回路のブリッジの上段のすべてのＭＯＳＦＥＴをオフ状態にして下段のすべてのＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態にするように構成されているモータ駆動装置において、
前記モータに制動をかける際に前記インバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴに与えるゲート駆動電圧を、前記モータの定常運転時に前記インバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴに与えるゲート駆動電圧よりも小さい値に切り替えるゲート駆動電圧切替回路が設けられていることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
直流電源とモータの多相の電機子コイルとの間に設けられたブリッジ形インバータ回路と、前記モータを所定の方向に回転させるべく前記インバータ回路を制御するモータ制御部とを備え、前記インバータ回路のブリッジの上段の各辺及び下段の各辺はそれぞれＭＯＳＦＥＴにより構成されていて、各ＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間にバイアス抵抗を通してゲート駆動電圧を与えるゲート駆動回路が各ＭＯＳＦＥＴ毎に設けられ、前記モータ制御部は、前記モータの定常運転時に前記モータを所定の方向に回転させるように前記モータの励磁相を切り換えるべく前記インバータ回路のブリッジの上段を構成するＭＯＳＦＥＴ及び下段を構成するＭＯＳＦＥＴをそれぞれ所定の順序でオンオフさせ、前記モータに制動をかける際には、前記インバータ回路のブリッジの下段のすべてのＭＯＳＦＥＴをオフ状態にして上段のすべてのＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態にするように構成されているモータ駆動装置において、
前記モータに制動をかける際に前記インバータ回路の上段のＭＯＳＦＥＴに与えるゲート駆動電圧を、前記モータの定常運転時に前記インバータ回路の上段のＭＯＳＦＥＴに与えるゲート駆動電圧よりも小さい値に切り替えるゲート駆動電圧切替回路が設けられていることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
前記ゲート駆動電圧切替回路は、前記モータに制動をかける際に前記インバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴのバイアス抵抗に印加する電源電圧を、前記モータの定常運転時に前記インバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴのバイアス抵抗に印加する電源電圧よりも低い値に切り替えるように構成されている請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記ゲート駆動電圧切替回路は、前記モータに制動をかける際に前記インバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴのバイアス抵抗に流す駆動電流を、前記モータの定常運転時に前記インバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴのバイアス抵抗に流す駆動電流よりも小さい値に切り替えるように構成されている請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路を用いてモータ（電動機）を駆動するモータ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータ等のモータを駆動する装置として、例えば特許文献１及び特許文献２に示されているように、直流電源と多相の電機子コイルを有するモータとの間に設けられたブリッジ形のインバータ回路と、モータを所定の方向に回転させるように該モータの励磁相を切り替えるべくインバータ回路を構成するスイッチ素子を制御するモータ制御部とを備えたものが多く用いられている。
【０００３】
ブリッジ形インバータ回路は、直流側端子と交流側端子とを有していて、その交流側端子間にモータの電機子コイルが接続され、直流側端子間に直流駆動電圧が印加される。モータ駆動装置用のブリッジ形インバータ回路としては、特許文献２に示されているように、ブリッジの上段の各辺及び下段の各辺がＭＯＳＦＥＴにより構成されたものがよく用いられている。
【０００４】
ブリッジの各辺をＭＯＳＦＥＴにより構成したブリッジ形インバータ回路においては、特許文献２にも示されているように、各ＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間にバイアス抵抗を通してゲート駆動電圧を与えるゲート駆動回路が各ＭＯＳＦＥＴ毎に設けられる。ゲート駆動回路を構成するバイアス抵抗は、電源電圧を分圧してＭＯＳＦＥＴのゲート・カソード間に印加するゲート駆動電圧を得るように設けられる。
【０００５】
またモータ制御部は、インバータ回路の各ＭＯＳＦＥＴに対応する駆動信号出力端子を備えていてモータ制御部が各ＭＯＳＦＥＴに対応する駆動信号出力端子から各ＭＯＳＦＥＴをオン状態にするための駆動信号を発生したときに、各ＭＯＳＦＥＴに対して設けられたゲート駆動回路から各ＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間にゲート駆動電圧が与えられて、各ＭＯＳＦＥＴがオン状態にされるようになっている。
【０００６】
モータ制御部には、モータの定常運転時にモータを所定の方向に回転させるようにモータの励磁相を切り換えるべく、各駆動信号出力端子から駆動信号を出力させる定常時インバータ制御手段が設けられていて、モータの定常運転時には、この制御手段によりインバータ回路の各ＭＯＳＦＥＴに対応する駆動信号出力端子から所定のタイミングで駆動信号が出力させられる。
【０００７】
インバータ回路の各ＭＯＳＦＥＴは、対応する駆動信号が与えられたときにゲート駆動回路を通してゲート駆動電圧が与えられてオン状態にされ、対応する駆動信号が消滅したときに各ＭＯＳＦＥＴに与えられていたゲート駆動電圧が除去されてオフ状態にされる。
【０００８】
このようにしてインバータ回路の上段のＭＯＳＦＥＴ及び下段のＭＯＳＦＥＴが所定のタミングでオンオフさせられることにより、モータの励磁相が所定の順序で切り替えられ、モータが所定の方向に回転させられる。
【０００９】
モータ制御部にはまた、モータの駆動電流の大きさを調整してモータの回転速度や出力トルク等を制御するために、インバータ回路の上段のＭＯＳＦＥＴのゲート駆動回路に与える駆動信号、またはインバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴのゲート駆動回路に与える駆動信号をＰＷＭ変調するＰＷＭ制御手段が設けられる。
【００１０】
また運転中のモータを速やかに停止させる必要がある場合には、特許文献１に示されているように、モータに制動をかけるべく、所定の駆動信号出力端子から駆動信号を出力させる制動時インバータ制御手段がモータ制御部に設けられる。
【００１１】
制動時インバータ制御手段は、例えば、制動指令が与えられたときに、インバータ回路の上段のすべてのＭＯＳＦＥＴをオフ状態にして下段のすべてのＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態にするように、駆動信号を発生させる。
【００１２】
なお制動時インバータ制御手段は、制動指令が与えられたときに、インバータ回路の下段のすべてのＭＯＳＦＥＴをオフ状態にして上段のすべてのＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態にするように構成することもできる。
【００１３】
またモータを所定の停止位置に保持するために、モータから保持トルクを発生させる必要がある場合には、モータを停止位置に保持するために必要な駆動電流をモータの所定の相のコイルに流すように駆動信号を発生させるとともに、その駆動電流の大きさを保持トルクを発生させるために必要な大きさに調整するべく、駆動信号をＰＷＭ変調するモータ保持時インバータ制御手段が、モータ制御部に設けられる。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−１５７４８３号公報
【００１５】
【特許文献２】
特開２００２−８４７７９号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、モータの励磁相を切り替える回路としてインバータ回路を用いたモータ駆動装置においては、モータに制動をかける際に、インバータ回路のブリッジの下段を構成する複数（最も多く用いられる３相モータの場合には、３個）のＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態にするため、モータの制動時には、同時にオン状態になるＭＯＳＦＥＴの個数倍（３相モータの場合は３倍）だけゲート駆動回路の駆動電流が流れる。そのため、モータの制動時に電源回路の負担が大きくなる上に、ゲート駆動回路を構成するバイアス抵抗で生じる抵抗損失が多くなり、発熱が多くなるという問題が生じていた。
【００１７】
本発明の目的は、モータの制動時にＭＯＳＦＥＴのゲート駆動回路で生じる抵抗損失を少なくすることができるようにして、ゲート駆動電圧を与える電源回路にかかる負担を少なくするとともに、ゲート駆動回路で生じる損失を少なくすることができるようにしたモータ駆動装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直流電源とモータの多相の電機子コイルとの間に設けられたブリッジ形インバータ回路と、モータを所定の方向に回転させるべくインバータ回路を制御するモータ制御部とを備えたモータ駆動装置を対象とする。本発明が対象とするモータ駆動装置で用いるインバータ回路は、ブリッジの上段の各辺及び下段の各辺がそれぞれＭＯＳＦＥＴにより構成されていて、各ＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間にバイアス抵抗を通してゲート駆動電圧を与えるゲート駆動回路が各ＭＯＳＦＥＴ毎に設けられている。またモータ制御部は、モータの定常運転時にモータを所定の方向に回転させるようにモータの励磁相を切り換えるべくインバータ回路のブリッジの上段を構成するＭＯＳＦＥＴ及び下段を構成するＭＯＳＦＥＴをそれぞれ所定の順序でオンオフさせ、モータに制動をかける際には、インバータ回路のブリッジの上段のすべてのＭＯＳＦＥＴをオフ状態にして下段のすべてのＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態にするように構成されている。
【００１９】
本発明は、このようなモータ駆動装置において、モータに制動をかける際にインバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴに与えるゲート駆動電圧を、モータの定常運転時にインバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴに与えるゲート駆動電圧よりも小さい値に切り替えるゲート駆動電圧切替回路を設けたことを特徴とする。
【００２０】
上記のように、ゲート駆動電圧切替回路を設けると、モータ制動時にインバータ回路のＭＯＳＦＥＴのゲート駆動回路で生じる損失の低減を図ることができ、ゲート駆動回路を構成する抵抗素子で発生する発熱を抑制することができる。
【００２１】
またモータ制動時にインバータ回路のＭＯＳＦＥＴのゲート駆動回路を流れる駆動電流を少なくすることができるため、バイアス抵抗に電圧を与える電源にかかる負担を軽減することができ、該電源として小形のものを用いて、電動機の小形化を図ることができる。
【００２２】
また定常運転時には、ゲート駆動電圧を高くすることができるため、定常運転時にＭＯＳＦＥＴで大きな損失が生じるのを防ぐことができる。
【００２３】
上記の構成では、モータに制動をかける際に、モータ制御部が、インバータ回路の上段のすべてのＭＯＳＦＥＴをオフ状態にして下段のすべてのＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態にするようにインバータ回路を制御するとしたが、モータに制動をかける際に、モータ制御部が、インバータ回路の下段のすべてのＭＯＳＦＥＴをオフ状態にして上段のすべてのＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態にするようにインバータ回路を制御する場合にも本発明を適用することができる。
【００２４】
このようにモータ制御部が構成される場合には、モータに制動をかける際にインバータ回路の上段のＭＯＳＦＥＴに与えるゲート駆動電圧を、モータの定常運転時にインバータ回路の上段のＭＯＳＦＥＴに与えるゲート駆動電圧よりも小さい値に切り替えるゲート駆動電圧切替回路を設ける。
【００２５】
上記ゲート駆動電圧切替回路は、モータに制動をかける際にインバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴのバイアス抵抗に印加する電源電圧を、モータの定常運転時にインバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴのバイアス抵抗に印加する電源電圧よりも低い値に切り替えるように構成することができる。
【００２６】
上記ゲート駆動電圧切替回路はまた、モータに制動をかける際にインバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴのバイアス抵抗に流す駆動電流を、モータの定常運転時にインバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴのバイアス抵抗に流す駆動電流よりも小さくするように構成することもできる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明に係わるモータ駆動装置の要部の構成例を示す回路図であり、図２は同駆動装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【００２９】
図１及び図２において１は３相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ及びＬｗを有する固定子と、磁石界磁を有する図示しないロータとを備えたＤＣブラシレスモータ、２はモータ１のロータの磁極の回転角度位置に応じて励磁相を切替ながら、バッテリ等の図示しない直流電源からモータ１の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗに駆動電流を与えるインバータ回路、３はインバータ回路２を制御するモータ制御部、４は本発明において新たに設けられたゲート駆動電圧切替回路である。
【００３０】
インバータ回路２は、ブリッジの各辺を構成するスイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを用いた３相ブリッジ形のスイッチ回路２Ａ（図２参照）を備えたブリッジ形インバータ回路で、図示の例では、ソースが共通接続されたＰチャンネル形のＭＯＳＦＥＴＱｕ，Ｑｖ及びＱｗによりスイッチ回路のブリッジの上段の３辺をそれぞれ構成し、ＭＯＳＦＥＴＱｕ，Ｑｖ及びＱｗのドレインにそれぞれドレインを接続し、ソースを共通接続したＮチャンネル形のＭＯＳＦＥＴＱｘ，Ｑｙ及びＱｚによりブリッジの下段の３辺をそれぞれ構成している。
【００３１】
ＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗのドレイン・ソース間及びＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚのドレインソース間にはそれぞれ寄生ダイオードＤｕ〜Ｄｗ及びＤｘ〜Ｄｚが形成されている。
【００３２】
このインバータ回路２においては、ブリッジの上段のＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗのソースの共通接続点及びブリッジの下段のＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚのソースの共通接続点からそれぞれ正極側直流側端子２ａ及び負極側直流側端子２ｂが導出され、負極側直流側端子２Ｂは接地されている。直流側端子２ａ，２ｂ間には、直流電源部５（図２参照）から第１の直流電圧Ｖ１が印加されている。
【００３３】
またＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗ及びＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚのそれぞれのドレインどうしの接続点からそれぞれ交流側端子２ｕ〜２ｗが導出され、これらの交流側出力端子間にモータ１の電機子コイルが接続されている。図示の例では、電機子コイルＬｕ〜Ｌｗがスター結線されて、これらの電機子コイルから導出された３相の端子がそれぞれ交流側端子２ｕ〜２ｗに接続されている。
【００３４】
なお本実施形態では、電機子コイルＬｕ〜Ｌｗがスター結線されているが、これらの電機子コイルはデルタ結線されていてもよい。
【００３５】
インバータ回路２のブリッジの上段を構成するＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗ及びブリッジの下段を構成するＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚのそれぞれのゲートには、第１のバイアス抵抗Ｒ１ｕ〜Ｒ１ｗ及びＲ１ｘ〜Ｒ１ｚの一端が接続され、ＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗ及びＱｘ〜Ｑｚのそれぞれのゲート・ソース間には第２のバイアス抵抗Ｒ２ｕ〜Ｒ２ｗ及びＲ２ｘ〜Ｒ２ｚが接続されている。
【００３６】
第１及び第２のバイアス抵抗Ｒ１ｕ〜Ｒ１ｗ及びＲ２ｕ〜Ｒ２ｗによりそれぞれ上段のＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗ用のゲート駆動回路が構成され、第１のバイアス抵抗Ｒ１ｕ〜Ｒ１ｗの他端からそれぞれＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗ用の駆動信号入力端子２ｓｕ〜２ｓｗが導出されている。上段のＭＯＳＦＥＴ用のゲート駆動回路は、モータ駆動部３から駆動信号Ｓｕ〜Ｓｗがそれぞれ与えられたときにＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗのゲート・ソース間に与えるゲート駆動電圧を発生させる回路で、直流電源部から与えられる直流電圧Ｖ１を抵抗Ｒ１ｕ〜Ｒ１ｗ及びＲ２ｕ〜Ｒ２ｗにより分圧して、抵抗Ｒ２ｕ〜Ｒ２ｗの両端にそれぞれＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗのゲート・ソース間に与えるゲート駆動電圧を発生させる。
【００３７】
図２においては、上段のＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗのそれぞれに対して設けられた上段のゲート駆動回路をまとめて符号２Ｂで示している。
【００３８】
またバイアス抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ１ｚの他端に、エミッタが共通接続されたＰＮＰトランジスタＴＲｘ〜ＴＲｚのコレクタが接続され、トランジスタＴＲｘ〜ＴＲｚのそれぞれのベースからＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚ用の駆動信号入力端子２ｓｘ〜２ｓｚが導出されている。
【００３９】
トランジスタＴＲｘ〜ＴＲｚのエミッタの共通接続点は、第１の直流電圧Ｖ１及び第２の直流電圧Ｖ２を出力する直流電源部５の出力端子にゲート駆動電圧切替回路４を通して接続されている。
【００４０】
直流電源部５は、例えば、第１の直流電圧Ｖ１を出力するバッテリと、該バッテリの出力電圧を降圧して第２の直流電圧Ｖ２を出力する電源回路とにより構成することができる。
【００４１】
この例では、トランジスタＴＲｘ〜ＴＲｚにより、ＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚをそれぞれ駆動する際にオン状態にされ、ＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚの駆動を停止する際にオフ状態にされるゲート駆動用スイッチが構成されている。また第１及び第２のバイアス抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ１ｚ及びＲ２ｘ〜Ｒ２ｚは、直流電源部５からゲート駆動用スイッチを通して印加される直流電圧を分圧して得た電圧をＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間にゲート駆動電圧として印加するように設けられている。
【００４２】
上記バイアス抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ１ｚ及びＲ２ｘ〜Ｒ２ｚと、トランジスタＴＲｘ〜ＴＲｚにより構成されたゲート駆動用スイッチとにより、下段のＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚのゲート駆動回路が構成されている。図２においては、下段のＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚに対してそれぞれ設けられたゲート駆動回路をまとめて符号２Ｃで示している。
【００４３】
本実施形態では、ＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗ及びＱｘ〜Ｑｚにより構成されたスイッチ回路２Ａと、このスイッチ回路の上段のＭＯＳＦＥＴ及び下段のＭＯＳＦＥＴに対してそれぞれ設けられた上段のゲート駆動回路２Ｂ及び下段のゲート駆動回路２Ｃとによりインバータ回路２が構成されている。
【００４４】
図１に示されたゲート駆動電圧切替回路４は、トランジスタＴＲｘ〜ＴＲｚのエミッタの共通接続点に接続された出力端子４ａと、第１の電源端子４ｂ及び第２の電源端子４ｃとを有して、出力端子４ａを第１及び第２の電源端子４ｂ及び４ｃに切替接続するリレーからなっていて、第１の電源端子４ｂと接地間及び第２の電源端子４ｃと接地間にそれぞれ直流電源部５から第１の直流電圧Ｖ１及び第２の直流電圧Ｖ２が印加されている。
【００４５】
第１の直流電圧Ｖ１は、インバータ回路２の直流側端子２ａ，２ｂ間に印加される直流電圧と同じ電圧であり、第２の直流電圧Ｖ２は、第１の直流電圧Ｖ１よりも低い電圧である。
【００４６】
ゲート駆動電圧切替回路４を構成するリレーは、モータ制御部３から切替指令が与えられていないときにその励磁コイルが非励磁状態にされて第１の電源端子４ｂを出力端子４ａに接続し、モータ制御部３から切替指令が与えられたときにその励磁コイルが励磁されて、第２の電源端子４ｃを出力端子４ａに接続するように構成されている。
【００４７】
モータ制御部３は、インバータ回路２の上段のＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗ及び下段のＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚにそれぞれ対応する駆動信号出力端子３ｕ〜３ｗ及び３ｘ〜３ｚを有し、これらの駆動信号出力端子３ｕ〜３ｗ及び３ｘ〜３ｚがそれぞれ駆動信号入力端子２ｓｕ〜２ｓｗ及び２ｓｘ〜２ｓｚに接続されている。モータ制御部３はまた、切替指令出力端子３ａを有し、この切替指令出力端子からゲート駆動電圧切替回路４に切替指令が与えられるようになっている。
【００４８】
本実施形態では、モータ制御部３の駆動信号出力端子３ｕ〜３ｗ及び３ｘ〜３ｚが駆動信号発生部のオープンコレクタの出力段から導出されていて、オン状態にされるＭＯＳＦＥＴに対応する駆動信号出力端子の電位がＬレベル（接地電位）にされ、オフ状態にされるＭＯＳＦＥＴに対応する駆動信号出力端子の電位がＨレベル（非接地電位）にされるようになっている。すなわちこの例では、モータ制御部３の駆動信号出力端子３ｕ〜３ｗ及び３ｘ〜３ｚからそれぞれ駆動信号を発生させる際に、それぞれの出力端子の電位がＬレベルにされる。
【００４９】
図２に示したように、モータ制御部３は、定常時インバータ制御手段３Ａと、制動時インバータ制御手段３Ｂと、切替指令発生手段３Ｃとを備えている。これらの手段は、モータ制御部にマイクロプロセッサを設けて、該マイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより実現することができる。
【００５０】
定常時インバータ制御手段３Ａは、モータ１の定常運転時に、モータを所定の回転方向に回転させるべく、インバータ回路の上段のＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗ及び下段のＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚを所定の順序でオンオフさせるように駆動信号出力端子３ｕ〜３ｗ及び３ｘ〜３ｚから駆動信号を出力させる手段で、図２に示した例では、この定常時インバータ制御手段が、ホール素子からなる位置センサ６により検出されたモータ１のロータの磁極の回転角度位置に応じて、モータを所定の回転方向に回転させるためにインバータ回路２のいずれのＭＯＳＦＥＴをオン状態にし、いずれのＭＯＳＦＥＴをオフ状態にするかを示すオンオフパターンを逐次発生させるオンオフパターン発生手段３Ａ１と、このオンオフパターン発生手段が発生したオンオフパターンに応じて駆動信号出力端子３ｕ〜３ｗ及び３ｘ〜３ｚから駆動信号Ｓｕ〜Ｓｗ及びＳｘ〜Ｓｚを所定のタイミングで発生させる定常時駆動信号発生手段３Ａ２とにより構成される。
【００５１】
制動時インバータ制御手段３Ｂは、モータに制動をかける際に、インバータ回路の上段のＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗのすべてをオフ状態にして下段のＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚを同時にオン状態にするようにインバータを制御する手段で、この手段は、制動指令が与えられたときに駆動信号出力端子３ｕ〜３ｗからの駆動信号Ｓｕ〜Ｓｗの出力を停止させ、駆動信号出力端子３ｘ〜３ｚから同時に駆動信号Ｓｘ〜Ｓｚを出力させるように構成される。
【００５２】
なお上記のように、ブリッジ形のインバータ回路を用いて、モータを所定の方向に回転させるべくモータの励磁相を切り換える手法、及びモータに制動をかける際にインバータ回路のブリッジの上段のスイッチをすべてオフ状態にし、下段のスイッチ素子を同時にオン状態にして電機子コイルを短絡することにより発電制動をかける手法自体は既に公知であるので、それぞれの詳細な説明は省略する。
【００５３】
切替指令発生手段３Ｃは、定常運転時（モータに制動をかけないとき）に切替指令出力端子３ａからの切替指令の出力を停止させ、モータに制動をかける際に、切替指令出力端子３ａから切替指令を発生させるように構成される。
【００５４】
図１及び図２に示したモータ駆動装置においては、定常運転時に定常時インバータ制御手段３Ａにより、ゲート駆動回路２Ｂ及び２Ｃに駆動信号が与えられ、スイッチ回路２Ａの上段のＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗ及び下段のＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚがそれぞれ所定の順序でオンオフさせられる。これによりモータの励磁相が切り替えられ、モータが所定の方向に回転させられる。定常運転時には切替指令発生手段３Ｃが切替指令を発生しないため、ゲート駆動電圧切替回路４は、その出力端子４ａを第１の電源端子４ｂに接続した状態にあり、トランジスタＴＲｘ〜ＴＲｚのエミッタの共通接続点と接地間に第１の直流電圧Ｖ１を印加している。
【００５５】
第１の直流電圧Ｖ１はモータの電源電圧と同じ電圧で、十分に高いため、定常運転時には、ＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚのゲート駆動回路を流れる駆動電流を十分に大きくして、ＭＯＳＦＥＴを飽和領域で動作させ、該ＭＯＳＦＥＴで大きなドレイン損失が生じるのを防ぐことができる。
【００５６】
モータを急停止させるため、制動指令が与えられると、制動時インバータ制御手段３Ｂがインバータ回路の上段のＭＯＳＦＥＴＱｕ〜Ｑｗへの駆動信号Ｓｕ〜Ｓｗの出力を停止させ、下段のＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚの駆動信号Ｓｘ〜Ｓｚを同時に出力させる。これにより、ＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚが同時にオン状態になり、ＭＯＳＦＥＴＱｘ〜ＱｚとこれらのＭＯＳＦＥＴのドレインソース間の寄生ダイオードＤｘ〜Ｄｚとにより構成される短絡回路を通して電機子コイルＬｕ〜Ｌｗが短絡される。そのため、発電機として動作しているモータの電機子コイルＬｕ〜Ｌｗと上記短絡回路とを通して短絡電流（発電制動電流）が流れ、モータの回転に制動がかかる。
【００５７】
モータに制動をかける際には、切替指令発生手段３Ｃがゲート駆動電圧切替回路４に切替指令を与えるため、ゲート駆動電圧切替回路の出力端子４ａが第２の電源端子４ｃに接続された状態に切り替えられる。そのため、トランジスタＴＲｘ〜ＴＲｚのエミッタに印加される電源電圧が第１の直流電圧Ｖ１よりも低い第２の直流電圧Ｖ２に切り替えられる。これにより、ＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚのゲート駆動回路を流れるゲート駆動電流を減少させることができ、これらのＭＯＳＦＥＴのゲート駆動回路で生じる抵抗損失を少なくすることができる。
【００５８】
例えば、ＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚのそれぞれのゲート駆動回路に流れるゲート駆動電流をｉ（図１参照）とし、バイアス抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ１ｚ及びＲ２ｘ〜Ｒ２ｚの抵抗値をそれぞれｒ１  及びｒ２  とすると、電源電圧がＶ１  のとき及びＶ２  のときに各下段のＭＯＳＦＥＴのゲート駆動回路を流れるゲート駆動電流ｉ１  及びｉ２  は下記の式で与えられる。
【００５９】
ｉ１  ＝Ｖ１  ／（ｒ１  ＋ｒ２  ）                                    （１）
ｉ２  ＝Ｖ２  ／（ｒ１  ＋ｒ２  ）                                    （２）
ここで、Ｖ１  ＞Ｖ２  であるから、ｉ１  ＞ｉ２  となり、制動時に流れるゲート駆動電流ｉ２  が定常運転時に流れるゲート駆動電流ｉ１  よりも小さくなる。従って制動時には定常運転時よりもゲート駆動回路で生じる損失を少なくして発熱を抑えることができる。制動時には、ＭＯＳＦＥＴＱｘ〜Ｑｚのそれぞれのゲートソース間にかかるゲート駆動電圧ｉ２  ×ｒ２  が定常運転時のゲート駆動電圧ｉ１  ×ｒ２  よりも低くなり、ＭＯＳＦＥＴが能動領域で動作するため、そのドレイン損失が大きくなるが、制動時には制動電流が瞬時的に流れるだけであるため、差し支えない。
【００６０】
上記の例では、切替指令発生手段３Ｃが切替指令を発生したときに直流電源部５からゲート駆動回路２Ｃに印加される電源電圧を切り換えることにより、ゲート駆動電圧を切り換えるようにゲート駆動電圧切替回路４を構成したが、切替指令発生手段３Ｃが切替指令を発生したときにゲート駆動回路を流れる駆動電流ｉの大きさを切り換えることにより、ＭＯＳＦＥＱｘ〜Ｑｚのゲート・ソース間に印加されるゲート駆動電圧を切り換えるようにしてもよい。このように構成する場合のブロック図を図３に示し、ゲート駆動電圧切替回路４の構成例を図４に示した。
【００６１】
図４は、ゲート駆動回路を流れる駆動電流ｉの大きさを切り換えることにより、ＭＯＳＦＥＴのゲート駆動電圧を切り換えるゲート駆動電圧切替回路４の各部のうち、ＭＯＳＦＥＴＱｘに関連する部分の構成を示したものである。この例では、ＭＯＳＦＥＴＱｘのゲートに一端が接続されたバイアス抵抗Ｒ１ｘの他端にＰＮＰトランジスタＴＲｘのコレクタが接続され、該トランジスタＴＲｘのベースに抵抗Ｒ３ｘを通してＮＰＮトランジスタＴＲ１ｘのコレクタが接続されている。トランジスタＴＲ１ｘのエミッタは接地され、トランジスタＴＲｘのエミッタは直流電圧Ｖ１（インバータ回路の直流側端子に印加される電圧と同じ電圧）を出力する直流電源部の正極性側出力端子に接続されている。またトランジスタＴＲｘのベースに抵抗Ｒ４ｘを通してＮＰＮトランジスタＴＲ２ｘのコレクタが接続され、トランジスタＴＲ２ｘのエミッタは接地されている。この例では、トランジスタＴＲ１ｘ及びＴＲ２ｘと抵抗Ｒ３ｘ及びＲ４ｘとによりＭＯＳＦＥＴＱｘ用のゲート駆動電圧切替回路４ｘが構成され、トランジスタＴＲ１ｘのベース及びトランジスタＴＲ２ｘのベースにそれぞれモータ制御部３から駆動信号Ｓｘ及び切替指令信号Ｓｇが与えられる。
【００６２】
他の下段のＭＯＳＦＥＴＱｙ及びＱｚに対しても同様のゲート駆動電圧切替回路が設けられている。
【００６３】
図４に示したようにゲート駆動電圧切替回路を構成する場合には、定常運転時に、ＭＯＳＦＥＴＱｘをオン状態にする際に駆動信号ＳｘをハイレベルにしてトランジスタＴＲ１ｘをオン状態にし、ＭＯＳＦＥＴＱｘをオフ状態にする際に駆動信号ＳｘをローレベルにしてトランジスタＴＲ１ｘをオフ状態にする。また定常運転時には、ＭＯＳＦＥＴＱｘをオン状態にする際に駆動信号Ｓｘをハイレベルにすると同時に切替指令信号ＳｇもハイレベルにしてトランジスタＴＲ１ｘ及びＴＲ２ｘを共にオン状態にする。
【００６４】
またモータの制動時には、切替指令信号Ｓｇをローレベルに保持することによりトランジスタＴＲ２ｘをオフ状態に保持し、ＭＯＳＦＥＴＱｘをオン状態にする際に、駆動信号ＳｘのみをハイレベルにしてトランジスタＴＲ１ｘのみをオン状態にする。
【００６５】
上記のように、図４に示した回路においては、モータの定常運転時に、ＭＯＳＦＥＴＱｘをオン状態にする際に、駆動信号Ｓｘ及び切替指令信号Ｓｇがともにハイレベルになって、トランジスタＴＲ１ｘ及びＴＲ２ｘが同時にオン状態になるため、トランジスタＴＲｘに大きなベース電流が流れ、ゲート駆動回路に十分に大きな駆動電流ｉが流れる。従って、ＭＯＳＦＥＴＱｘのゲート・ソース間に、該ＭＯＳＦＥＴを飽和領域で動作させるために必要にして十分な大きさのゲート駆動電圧が印加され、ＭＯＳＦＥＴがオン状態にされる。
【００６６】
これに対し、モータに制動をかける際には、トランジスタＴＲ１ｘ及びＴＲ２ｘのうち、トランジスタＴＲ１ｘみがオン状態にされるため、トランジスタＴＲｘのベース電流が減少し、ゲート駆動回路を流れる駆動電流ｉが減少して、ゲート駆動回路で生じる損失を低減させる。
【００６７】
他の下段のＭＯＳＦＥＴＱｙ及びＱｚに対して設けられるゲート電圧切替回路も同様の動作を行う。
【００６８】
図５は、ゲート駆動回路を流れる駆動電流ｉの大きさを切り換えることにより、ＭＯＳＦＥＴのゲート駆動電圧を切り換えるゲート駆動電圧切替回路の他の構成例を示したものである。図５はゲート駆動電圧切替回路の各部のうち、ＭＯＳＦＥＴＱｘに関連する部分の構成のみを示しているが、他のＭＯＳＦＥＴＱｙ及びＱｚに対しても同様の回路が設けられている。
【００６９】
図５に示した例では、ＭＯＳＦＥＴＱｘのゲートに一端が接続された抵抗Ｒ１ｘの他端にＮＰＮトランジスタＴＲｘ’のエミッタが接続され、トランジスタＴＲｘ’のコレクタと接地間に直流電圧Ｖ１が印加されている。またボルテージホロワ回路を構成するように接続された演算増幅器ＯＰ１の出力端子がトランジスタＴＲｘ’のベースに接続され、モータ制御部から演算増幅器ＯＰ１の正相入力端子に駆動信号Ｓｘが与えられるようになっている。また  演算増幅器の正相入力端子と直流電圧Ｖ１を出力する直流電源部の正極性側出力端子との間に抵抗Ｒａｘが接続され、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ３ｘのコレクタと演算増幅器ＯＰ１の正相入力端子との間に抵抗Ｒｂｘが接続されている。トランジスタＴＲ３ｘのベースには、モータ制御部の切替指令発生手段から切替指令信号Ｓｇが与えられる。
【００７０】
図５に示した回路構成をとる場合、駆動信号ＳｘはＭＯＳＦＥＴＱｘをオン状態にする際にハイレベルにされ、ＭＯＳＦＥＴＱｘをオフ状態にする際にローレベルにされる。また切替指令信号Ｓｇ’は、モータの定常運転時にローレベルに保持され、モータに制動をかける際には、駆動信号Ｓｘがハイレベルにされると同時にハイレベルにされる。
【００７１】
図５に示した例では、モータの定常運転時に切替指令信号Ｓｇ’がローレベルにされ、トランジスタＴＲ３ｘがオフ状態に保持されるため、駆動信号Ｓｘがハイレベルになる毎に演算増幅器ＯＰ１の出力端子からトランジスタＴＲｘ’のベースに十分に高い電圧が印加され、該トランジスタＴＲｘ’がオン状態になる。これにり、ＭＯＳＦＥＴＱｘのゲート駆動回路に大きな駆動電流ｉが流れ、この電流ｉにより抵抗Ｒ２ｘの両端に生じる十分に高い電圧がゲート駆動電圧としてＭＯＳＦＥＴＱｘのゲート・ソース間に印加される。
【００７２】
これに対し、モータに制動をかける際には、駆動信号Ｓｘがハイレベルになると同時に切替指令信号Ｓｇ’がハイレベルにされて、トランジスタＴＲｂｘがオン状態にされるため、演算増幅器ＯＰ１の正相入力端子の電位が低下し、駆動信号Ｓｘがハイレベルになった際に演算増幅器ＯＰ１からトランジスタＴＲｘ’のベースに印加される電圧が低下する。従ってトランジスタＴＲｘ’のコレクタエミッタ間を通してＭＯＳＦＥＴＱｘのゲート駆動回路に流れる駆動電流ｉが小さくなり、ＭＯＳＦＥＴＱｘのゲート・ソース間に印加されるゲート駆動電圧が低い値に切り換えられる。
【００７３】
図１に示した例では、ゲート駆動電圧切替回路をリレーにより構成しているが、同図に示したゲート駆動電圧切替回路を半導体スイッチを用いて構成することができるのはもちろんである。
【００７４】
また図１に示した例では、モータに制動をかける際にインバータ回路の下段のＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態にし、上段のＭＯＳＦＥＴはオフ状態に保つようにしたが、モータに制動をかける際にインバータ回路の上段のＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態にし、下段のＭＯＳＦＥＴをオフ状態に保つようにしてもよい。
【００７５】
上記の例では、ブラシレスモータを駆動する場合を例にとったが、ＭＯＳＦＥＴをスイッチとしてして用いたインバータ回路を使用して誘導電動機などの他の交流モータを駆動する場合にも本発明を適用することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、モータに制動をかける際に同時にオン状態にするインバータ回路の複数のＭＯＳＦＥＴに与えるゲート駆動電圧を、モータの定常運転時に該ＭＯＳＦＥＴに与えるゲート駆動電圧よりも小さい値に切り替えるゲート駆動電圧切替回路を設けたので、モータ制動時にインバータ回路のＭＯＳＦＥＴのゲート駆動回路で生じる損失の低減を図ることができ、ゲート駆動回路を構成する抵抗素子で発生する発熱を抑制することができる。
【００７７】
また本発明によれば、モータ制動時にインバータ回路のＭＯＳＦＥＴのゲート駆動回路を流れる駆動電流を少なくすることができるため、バイアス抵抗に電圧を与える電源にかかる負担を軽減することができ、該電源として小形のものを用いて、電動機の小形化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の要部の構成を示した回路図である。
【図２】図１に示したモータ駆動装置の全体的な構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の他の実施形態の全体的な構成を示したブロック図である。
【図４】図３に示した実施形態で用いるゲート駆動電圧切替回路の一部の構成例を示した回路図である。
【図５】図３に示した実施形態で用いるゲート駆動電圧切替回路の一部の他の構成例を示した回路図である。
【符号の説明】
１：モータ、２：インバータ回路、３：モータ制御部、３Ａ：定常時インバータ制御手段、３Ｂ：制動時インバータ制御手段、３Ｃ：切替指令発生手段、４：ゲート駆動電圧切替回路、５：直流電源部。
【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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