(57)【要約】【課題】駆動中のモータの回転子が何らかの原因で拘束されたときに、簡素かつ安価な構成で誤検出なく確実に、回転子拘束を検出してモータを焼損等から保護する。【解決手段】界磁の切換えにより、モータ１のコイル（巻線１ｕ〜１ｗ）に発生する逆起電力を検出する手段と、モータ２の回転子拘束により逆起電力が消失したときに、モータ２の停止信号Ｓ２を出力する手段とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁の切換えにより、モータのコイルに発生する逆起電力を検出する手段と、
前記モータの回転子拘束により前記逆起電力が消失したときに、前記モータの停止信号を出力する手段とを備えたことを特徴とするモータ保護回路。
【請求項２】
モータがブラシレスＤＣモータからなり、コイルが前記ブラシレスＤＣモータのステータの巻線であることを特徴とする請求項１記載のモータ保護回路。
【請求項３】
回転界磁の切換えにより、ブラシレスＤＣモータのステータの各相の巻線に発生した逆起電力を加算合成して平滑出力する手段と、
前記平滑出力の消失により半導体スイッチをスイッチングして前記モータの回転子拘束の検出信号を出力する手段と、
前記検出信号により充電される時定数回路からなり、前記検出信号の所定時間の継続により前記モータの停止信号を出力する手段とを備えたことを特徴とするモータ保護回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通電駆動中に回転子が拘束されたときのモータの保護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種電子機器に組込まれるモータは、何らかの原因で通電駆動中に回転子が拘束（ロック）されると、この拘束状態の継続により、モータの焼損等の重大事故を招来する。
【０００３】
そのため、例えば冷却用のファンモータや紙送りモータ等に用いられるブラシレスＤＣモータにあっては、その回転位置を検出するホール素子等の磁気センサのパルス出力を利用し、その周波数変化から、通電駆動中のモータの回転子拘束を検出してモータを停止している（特許文献１参照）。
【０００４】
また、この種のブラシレスＤＣモータにあっては、モータの電源ラインに小抵抗を挿入し、この小抵抗の電圧降下からの異常な大電流の検出により、通電駆動中のモータの回転子拘束を検出してモータを停止することも行われている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平７−９９９５３号公報（第２−３頁、図１，図６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のように磁気センサのパルス出力の周波数変化から回転子拘束を検出する場合、パルス出力による時定数回路の充放電，コンバータの電圧比較，トランジスタのスイッチング等を行う複雑な組合せ回路が必要になり、部品数が多くなって極めて高価になる問題点がある。
【０００７】
なお、前記のパルス出力の周期（間隔）を基準のクロックで計測して回転子拘束を検出したり、前記のパルス出力を電圧に周波数（Ｆ）／電圧（Ｖ）変換し、その電圧変化から回転子拘束を検出したりすることも考えられるが、これらの場合も、基準周波数の発振器やＦ／Ｖ変換器等を要し、同様の問題点が生じる。
【０００８】
つぎに、電源ラインの小抵抗の電圧降下から回転子拘束を検出する場合は、低速度での起動やいわゆるスロースタートにより、モータの立上りに時間がかかるときに、その間、大電流が通流し、この大電流の通流により誤検出する問題点がある。
【０００９】
そして、ブラシレスＤＣモータだけでなく３相交流モータ等にあっても、同様の問題点が生じる。
【００１０】
本発明は、駆動中のモータの回転子が何らかの原因で拘束されたときに、簡素かつ安価な構成により、誤検出なく確実に、回転子拘束を検出してモータを焼損等から保護することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１のモータ保護回路は、界磁の切換えにより、モータのコイルに発生する逆起電力を検出する手段と、モータの回転子拘束により逆起電力が消失したときに、モータの停止信号を出力する手段とを備える。
【００１２】
したがって、モータの通電駆動中にその回転子が拘束されると、モータのコイルの逆起電力が消失し、この消失の検出によりモータの停止信号が出力され、この信号によりモータが停止することでモータの焼損等が防止される。
【００１３】
この場合、モータのコイルに発生する逆起電力の検出は、簡単かつ安価な電圧検出で行うことができ、しかも、低速度での起動やスロースタートでコイルに大電流が流れても、誤検出することがなく、回転子の拘束が確実に検出されてモータの確実な保護が実現する。
【００１４】
また、請求項２のモータ保護回路は、モータがブラシレスＤＣモータからなり、コイルが前記ブラシレスＤＣモータのステータの巻線である。
【００１５】
そのため、ブラシレスＤＣモータの場合に、そのステータの巻線に発生した逆起電力を検出して請求項１の保護が行われる。
【００１６】
さらに、請求項３のモータ保護回路は、回転界磁子の切換えにより、ブラシレスＤＣモータのステータの各相の巻線に発生した逆起電力を加算合成して平滑出力する手段と、
この平滑出力の消失により半導体スイッチをスイッチングしてこのモータの回転子拘束の検出信号を出力する手段と、
回転子拘束の検出信号により充電される時定数回路からなり、検出信号の所定時間の継続によりモータの停止信号を出力する手段とを備える。
【００１７】
したがって、ブラシレスＤＣモータの通電駆動中に回転子の拘束が生じると、ステータの各相の巻線に逆起電力が発生しなくなり、これらの起動電力を加算合成して平滑した出力が消失し、半導体スイッチがスイッチングして回転子拘束の検出信号が出力される。
【００１８】
そして、この検出信号が所定時間継続し、回転子の拘束が確実に生じているときにのみ、モータの停止信号が出力され、この信号によりモータを停止することにより、請求項１と同様の保護が行える。
【００１９】
そのため、ブラシレスＤＣモータの一層具体的な保護回路を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の１形態について、図１を参照して説明する。
図１はブラシレスＤＣモータに適用した場合の回路構成を示す。
そして、ブラシレスＤＣモータ１は、そのコイルであるステータの３相の巻線（電機子巻線）１ｕ，１ｖ，１ｗが、型番ＬＢ１９８０ＪＨ（三洋電機（株）製）のモータドライバＩＣ（ＩＣ：集積回路）２の各相の出力端子ｕ，ｖ，ｗに接続されている。
【００２１】
また、モータ１の回転位置センサ（磁気センサ）であるホールＩＣ３の各相のホール素子３ｕ，３ｖ，３ｗが、ドライバＩＣ２の各相の１対の検出端子ｕ（＋），ｕ（−），ｖ（＋），ｖ（−），ｗ（＋），ｗ（−）に接続される。
【００２２】
そして、モータ１が起動されてその回転子が回転すると、ホール素子３ｕ〜３ｗの回転位置の検出出力に基づき、モータドライバＩＣ２が速度指令等に基づく界磁切換えのタイミングで出力端子ｕ〜ｗから各巻線１ｕ〜１ｗに各相の電流を供給し、回転界磁が発生して回転子が回転し続け、モータ１が指令された速度の運転状態になる。
【００２３】
このとき、巻線１ｕ〜１ｗは界磁切換えに伴う電流変化により、逆起電力が順次に発生し、これらの逆起電力が抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，逆流防止ダイオードＤｕ，Ｄｖ，Ｄｗにより並列に加算合成される。
【００２４】
さらに、この加算合成された逆起電力が抵抗Ｒ１，Ｒ２，コンデンサＣ１  の平滑回路４で平滑され、この平滑出力の電圧が抵抗Ｒ３  を介して半導体スイッチとしてのＮＰＮＰのトランジスタＱ１のベースに印加される。
【００２５】
この印加により、モータ１の回転子が回転する間、トランジスタＱ１  がオンし、そのコレクタ出力がローレベル（以下Ｌという）に保持され、モータ１の回転子拘束の検出信号Ｓ１は出力されない。
【００２６】
つぎに、何らかの原因でモータ１の回転子が拘束され、界磁の切換えが行われなくなると、巻線１ｕ〜１ｗに起電力が発生しなくなり、トランジスタＱ１  がオンからオフにスイッチングし、そのコレクタ出力がハイレベル（以下Ｈという）になり、モータ１の回転子拘束の検出信号Ｓ１が出力される。
【００２７】
このとき、トランジスタＱ１のコレクタが時定数回路５の抵抗Ｒ４，コンデンサＣ２の接続点に接続され、検出信号Ｓ１により、前記接続点がＬからＨに変化することにより、コンデンサＣ２が抵抗Ｒ４を介して電源端子＋Ｂに接続され、この電源端子＋Ｂの例えば５Ｖの電圧で充電される。
【００２８】
そして、瞬時変動等による誤検出を防止するため、モータ１の回転子の拘束が所定時間（拘束保護回路動作時間）継続してコンデンサＣ２の充電電圧が一定電圧に達したときに、その電圧のモータ１の停止信号Ｓ２  が、時定数回路５から出力される。
【００２９】
この時定数回路５から出力された停止信号Ｓ２は、ＦＥＴＱ２，トランジスタＱ３  のバッファを介してドライバＩＣ２の停止指令端子（リセット端子）ｐｃに入力される。
【００３０】
そして、停止信号Ｓ２の入力により、ドライバＩＣ２は出力端子ｕ〜ｗからの電流出力を停止してモータ１の駆動を停止し、巻線１ｕ〜１ｗの焼損等を防止してモータ１の回転子拘束に対する保護を図る。
【００３１】
ところで、電源がオフしたり速度指令が零になったりすると、図示省略したリセット信号発生部からリセット信号端子６にＨのリセット信号が入力され、この信号により拘束保護のリセット回路７の入力段のトランジスタＱ４  がオンし、このオンにより、抵抗Ｒ５を介して電源端子＋Ｂに接続されたコンデンサＣ３が放電し、このコンデンサＣ３の充電電圧でオンしていたトランジスタＱ５がオフする。
【００３２】
そして、このトランジスタＱ５のオフにより、抵抗Ｒ６を介した電源端子＋Ｂの＋５ＶでコンデンサＣ４  が充電され、この充電により、終段のリセット制御のトランジスタＱ５がオンし、このオンによってコンデンサＣ２が放電する。
この放電により停止信号Ｓ２がオフし、そのリセットが行われる。
【００３３】
なお、図中のＲ７，Ｒ８はホールＩＣ３のバイアス抵抗、Ｒ９，Ｒ１０はトランジスタＱ２，Ｑ３のバイアス抵抗である。
【００３４】
また、Ｃｕ，Ｃｖ，Ｃｗは巻線１ｕ〜１ｗとドライバＩＣ２の端子ＲＦとの間のコンデンサであり、端子ＲＦとアースとの間には同一又は異なる抵抗値の複数の抵抗Ｒｘが設けられている。
【００３５】
つぎに、抵抗Ｒｕ〜Ｒｗ，ダイオードＤｕ〜Ｄｗ，平滑回路４が、モータ１のコイルに発生する逆起電力を検出する手段を形成し、トランジスタＱ１  ，時定数回路５が、モータ１の回転子拘束により逆起電力が消失したときにモータ１の停止信号Ｓ２を出力する手段を形成する。
【００３６】
そして、モータ２の逆起電力の平滑電圧の消失からモータ１の回転子拘束を検出する極めて簡単かつ安価な構成である。
【００３７】
さらに、低速度での起動やスロースタートの際に、巻線１ｕ，１ｖ，１ｗを大電流が流れても、トランジスタＱ１  が誤ってオンすることがなく、その上、回転界磁が連続的に一定時間消失しない限り、停止信号Ｓ２  が出力されないため、回転子拘束の誤検出や誤動作が発生せず、信頼性が高い。
【００３８】
そして、前記形態では、ブラシレスＤＣモータ１に適用したが、３相交流モータ等の種々のモータであっても、駆動中に逆起電力が発生する構成であれば、同様に適用することができる。
【００３９】
すなわち、３相交流モータであれば、２相の巻線が通電されて１相の巻線が非通電になる構成であれば、どのようなモータでも本発明を適用することができる。
【００４０】
しかも、ホール素子等により回転位置を検出する必要もないことから、本発明は、回転位置の検出機能がないモータにも適用できる利点がある。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載する効果を奏する。
まず、請求項１の場合は、モータ（ブラシレスＤＣモータ１）の通電駆動中に、その回転子が拘束されると、モータ１のコイル（巻線１ｕ〜１ｗ）の逆起電力が消失し、この消失の検出によりモータの停止信号Ｓ２を出力し、この信号Ｓ２によりモータを停止することにより、モータの焼損等を防止することができる。
【００４２】
この場合、モータのコイルに発生する逆起電力の消失を、簡単かつ安価な電圧検出で行うことができ、しかも、低速度での起動やスロースタートであっても、誤検出が生じることもなく、回転子拘束の発生を確実に検出してモータの確実な保護を実現することができる。
【００４３】
つぎに、請求項２の場合は、モータがブラシレスＤＣモータ１からなり、コイルがこのブラシレスＤＣモータ１のステータの巻線１ｕ〜１ｗであるため、ブラシレスＤＣモータ１の場合に、そのステータの巻線１ｕ〜１ｗに発生した逆起電力を検出して請求項１と同様の保護を行うことができる。
【００４４】
つぎに、請求項３の場合は、ブラシレスＤＣモータ１につき、回転子の拘束が生じると、ステータの各相の巻線１ｕ〜１ｗの逆起電力を加算合成して平滑した出力が消失し、この消失により半導体スイッチ（トランジスタＱ１  ）をスイッチングして回転子拘束の検出信号Ｓ１を出力することができる。
【００４５】
そして、この検出信号Ｓ１  が所定時間継続し、回転子の拘束が確実に生じているときにのみ、モータ１の停止信号Ｓ２を出力し、この信号Ｓ２によりモータ１を停止することができ、請求項１と同様の保護を行うことができる。
【００４６】
そのため、ブラシレスＤＣモータ１の一層具体的な保護回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の１形態の結線図である。
【符号の説明】
１  ブラシレスＤＣモータ
１ｕ，１ｖ，１ｗ  巻線
４  平滑回路
５  時定数回路
Ｑ１  半導体スイッチとしてのトランジスタ
Ｓ１  回転子拘束の検出信号
Ｓ２  停止信号
【図１】
2004173466.tif 000003