(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータの各励磁コイルと接続される複数の端子に電源ラインから電流を供給する複数の上アームスイッチと、前記複数の端子から電流を引き込む複数の下アームスイッチとを含むインバータ回路と、前記インバータ回路の各制御入力端子に前記上アームスイッチおよび前記下アームスイッチを制御するための駆動信号を供給する駆動回路と、を有するモータ駆動制御装置であって、
前記電源ラインの電圧を監視し、制御信号を出力する制御部と、
制御端子が前記制御部の出力端子に接続されるスイッチング素子と、
一端が前記スイッチング素子の出力端子の一端に接続され他端がグランドに接続されるコンデンサと、
アノード側が前記コンデンサの一端に接続され、カソード側が前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子に接続する複数の整流素子と、
入力側が前記コンデンサの一端に接続され、出力側が前記駆動回路の出力端子と前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子との間に接続される切り替え回路と、を備え、
前記制御部は、前記電源ラインの電圧が所定値以下に低下したときに前記制御信号を出力し、
前記スイッチング素子は、前記制御部からの前記制御信号によってオンし、
前記スイッチング素子がオンすることにより、前記コンデンサが充電されることによるコンデンサ電圧の発生と、前記コンデンサ電圧が前記複数の整流素子を介して前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子に供給されて同時にオンすることによる前記各励磁コイルの短絡と、前記コンデンサ電圧の端子電圧が所定値以上になったときに前記切り替え回路によって行われる前記駆動回路の出力端子と前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子との間の遮断と、が連動して行われる、
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電源ラインの電圧、または自らに供給される電圧が前記所定値以下に低下したときに、少なくとも一時的に、前記制御信号を出力することにより、前記スイッチング素子をオンに切り替える、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項３】
前記電源ラインの出力電圧に基づいて一定電圧を生成する制御電源回路、を更に備え、
前記スイッチング素子がオンした時には、前記スイッチング素子は前記制御電源回路の出力電圧を前記コンデンサの一端に印加する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項４】
前記制御電源回路の出力電圧に基づいて作動し、前記電気モータの回転状態を検出する回転センサと、
前記制御電源回路の出力から前記回転センサへの電力供給経路中に配置された遮断スイッチと、を更に備え、
前記遮断スイッチは、前記電源ラインの出力電圧が前記所定値以下に低下したときに、所定の遮断指示信号に従い前記電力供給経路を遮断する、
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項５】
前記電源ラインの出力電圧が前記所定値以下に低下したときに、前記遮断スイッチを遮断するための前記遮断指示信号を生成する制御部、を更に備えた、
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項６】
前記切り替え回路は、
前記駆動回路の出力と、前記複数の下アームスイッチの制御入力端子との間に接続された信号切断スイッチング素子と、
前記コンデンサの端子が制御入力端子に接続されており、かつ、前記信号切断スイッチング素子の制御入力端子と接地端子との間に接続される供給切り替えスイッチング素子と、を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項７】
電気モータの各励磁コイルと接続される複数の端子に電源ラインから電流を供給する複数の上アームスイッチと、前記複数の端子から電流を引き込む複数の下アームスイッチとを含むインバータ回路と、前記インバータ回路の各制御入力端子に前記上アームスイッチおよび前記下アームスイッチを制御するための駆動信号を供給する駆動回路と、を有するモータ駆動制御装置であって、
前記電源ラインの電圧が所定値以下に低下した時にオンするスイッチング素子と、
一端が前記スイッチング素子と接続され、前記スイッチング素子がオンした時に前記スイッチング素子を介して入力される電荷を蓄積するコンデンサと、
前記コンデンサの端子電圧を、前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子に供給する複数の整流素子と、
前記コンデンサの端子電圧が所定値以上の時に、前記駆動回路の出力端子と前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子との間を遮断する切り替え回路と、
前記電源ラインの電圧、または自らに供給される電圧が前記所定値以下に低下したときに、少なくとも一時的に、前記スイッチング素子をオンに切り替える制御信号を出力する制御部と、
前記電源ラインの出力電圧に基づいて一定電圧を生成する制御電源回路と、
前記制御電源回路の出力電圧に基づいて作動し、前記電気モータの回転状態を検出する回転センサと、
前記制御電源回路の出力から前記回転センサへの電力供給経路中に配置された遮断スイッチと、を更に備え、
前記スイッチング素子がオンした時には、前記スイッチング素子は前記制御電源回路の出力電圧を前記コンデンサの一端に印加し、
前記遮断スイッチは、前記電源ラインの出力電圧が前記所定値以下に低下したときに、所定の遮断指示信号に従い前記電力供給経路を遮断する、
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項８】
電気モータの各励磁コイルと接続される複数の端子に電源ラインから電流を供給する複数の上アームスイッチと、前記複数の端子から電流を引き込む複数の下アームスイッチとを含むインバータ回路と、前記インバータ回路の各制御入力端子に前記上アームスイッチおよび前記下アームスイッチを制御するための駆動信号を供給する駆動回路と、を有するモータ駆動制御装置であって、
前記電源ラインの電圧が所定値以下に低下した時にオンするスイッチング素子と、
一端が前記スイッチング素子と接続され、前記スイッチング素子がオンした時に前記スイッチング素子を介して入力される電荷を蓄積するコンデンサと、
前記コンデンサの端子電圧を、前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子に供給する複数の整流素子と、
前記コンデンサの端子電圧が所定値以上の時に、前記駆動回路の出力端子と前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子との間を遮断する切り替え回路と、
前記電源ラインの出力電圧に基づいて一定電圧を生成する制御電源回路と、
前記制御電源回路の出力電圧に基づいて作動し、前記電気モータの回転状態を検出する回転センサと、
前記制御電源回路の出力から前記回転センサへの電力供給経路中に配置された遮断スイッチと、を更に備え、
前記スイッチング素子がオンした時には、前記スイッチング素子は前記制御電源回路の出力電圧を前記コンデンサの一端に印加し、
前記遮断スイッチは、前記電源ラインの出力電圧が前記所定値以下に低下したときに、所定の遮断指示信号に従い前記電力供給経路を遮断する、
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項９】
電気モータの各励磁コイルと接続される複数の端子に電源ラインから電流を供給する複数の上アームスイッチと、前記複数の端子から電流を引き込む複数の下アームスイッチとを含むインバータ回路と、前記インバータ回路の各制御入力端子に前記上アームスイッチおよび前記下アームスイッチを制御するための駆動信号を供給する駆動回路と、を有するモータ駆動制御装置であって、
前記電源ラインの電圧が所定値以下に低下した時にオンするスイッチング素子と、
一端が前記スイッチング素子と接続され、前記スイッチング素子がオンした時に前記スイッチング素子を介して入力される電荷を蓄積するコンデンサと、
前記コンデンサの端子電圧を、前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子に供給する複数の整流素子と、
前記コンデンサの端子電圧が所定値以上の時に、前記駆動回路の出力端子と前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子との間を遮断する切り替え回路と、を備え、
前記切り替え回路は、
前記駆動回路の出力と、前記複数の下アームスイッチの制御入力端子との間に接続された信号切断スイッチング素子と、
前記コンデンサの端子が制御入力端子に接続されており、かつ、前記信号切断スイッチング素子の制御入力端子と接地端子との間に接続される供給切り替えスイッチング素子と、を有する、
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置と、前記電気モータと、を備えた、ファンモータシステム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動制御装置およびこれを備えたファンモータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱する様々な機器は、冷却用のファンを搭載している場合が多い。従って、このような機器はファンを駆動するための電気モータと、これを制御するためのモータ駆動制御装置を備えている。
【０００３】
また、ファンモータシステムを搭載した機器については、作業者が例えばメンテナンスのために一部のユニットを取り出したり、ケースを開いて分解する場合がある。このような時には、通常は作業者が機器の電源を遮断してから作業を開始する。しかし、機器に対する電源供給を遮断しても、ファンモータは惰性でしばらくの間は回転を継続する。そのため、ファンが回転している間、作業者は作業に着手できない。
【０００４】
従って、従来より、例えば特許文献１のように、電力の供給が停止した時に自動的にモータにブレーキをかける機能を搭載したモータ制御装置が開発されている。
【０００５】
特許文献１においては、段落０００９に記載されているように、電源からの電力の供給が停止した時に、電力供給停止時接続スイッチが動作してコンデンサが蓄積している電力でスイッチ群を構成する一部のスイッチを動作させ、一部のスイッチ動作により各コイルを短絡してモータにブレーキを掛けるモータ制御装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献１の技術では、段落００１０〜００１１に記載されているように、電源からの電力の供給が停止した時にスイッチ群を構成する一部のスイッチを動作させるコンデンサの容量は、前記一部のスイッチを動作させるだけの電力を蓄積できる容量の小さなものでよい。従って、モータ制御装置をさらに小型化および低コスト化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１６２５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に記載されている電力供給停止時接続スイッチは、段落００２５および段落００４１に記載されているように、機械的リレーのＢ接点を電源から供給される電力で自己保持させる回路を有している。このスイッチは、電源からの電力が供給されているときには開放し、電力が供給されなくなると短絡するタイプであって、電源がＯＦＦされたときに無電力でスイッチオンできる。このため、モータに電気的にブレーキを掛ける駆動回路に電力を供給することなく、ブレーキ機能を発揮させることができる。
【０００９】
しかしながら、前記電力供給停止時接続スイッチのような機械的リレーはコストが高い。更に、機械的リレーは可動構造のスイッチとそれを駆動する励磁コイルとを備えるので、小型化が難しい。
【００１０】
また、このようなファンのブレーキ機能については、電源電力が供給されていない状況において、動作することが望まれている。更に、特許文献１の段落０００５にも記載されているように、装置の小型化のために、コンデンサの容量を減らすことが望まれている。
【００１１】
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、大容量コンデンサや、機械式のリレーを必要とすることなく、電力供給停止時に、確実なブレーキ動作が期待できるモータ駆動制御装置およびこれを備えたファンモータシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のモータ駆動制御装置は、電気モータの各励磁コイルを駆動するインバータ回路を有する。また、電源ラインの電圧を監視し、制御信号を出力する制御部と、制御端子が前記制御部の出力端子に接続されるスイッチング素子と、一端が前記スイッチング素子の出力端子の一端に接続され他端がグランドに接続されるコンデンサと、アノード側が前記コンデンサの一端に接続され、カソード側が前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子に接続する複数の整流素子と、入力側が前記コンデンサの一端に接続され、出力側が前記駆動回路の出力端子と前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子との間に接続される切り替え回路と、を備え、前記制御部は、前記電源ラインの電圧が所定値以下に低下したときに前記制御信号を出力し、前記スイッチング素子は、前記制御部からの前記制御信号によってオンし、前記スイッチング素子がオンすることにより、前記コンデンサが充電されることによるコンデンサ電圧の発生と、前記コンデンサ電圧が前記複数の整流素子を介して前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子に供給されて同時にオンすることによる前記各励磁コイルの短絡と、前記コンデンサ電圧の端子電圧が所定値以上になったときに前記切り替え回路によって行われる前記駆動回路の出力端子と前記複数の下アームスイッチの各々の制御入力端子との間の遮断と、が連動して行われる。
【００１３】
また、本発明のファンモータシステムは、前記モータ駆動制御装置と、前記電気モータと、を備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のモータ駆動制御装置およびこれを備えたファンモータシステムによれば、大容量コンデンサや、機械式のリレーを必要とすることなく、電力供給停止時に、確実なブレーキ動作が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態におけるモータ駆動制御装置およびこれを備えたファンモータシステムの構成を示す電気回路図である。
【図２】回路中の主要部の信号波形を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について各図を参照しながら以下に説明する。
＜装置およびシステムの構成＞
＜基本的な構成および動作の説明＞
本発明の実施形態におけるモータ駆動制御装置およびこれを備えたファンモータシステムの電気回路の構成例を図１に示す。
【００１７】
図１に示したファンモータシステムは、電気モータＭが送風用のファン（不図示）を回転駆動する。電気モータＭは、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の３相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを備えている。また、このファンモータシステムは、モータ駆動制御装置１およびホール素子７（回転センサ）を備えている。
【００１８】
モータ駆動制御装置１は、インバータを内蔵し、電源２から供給される直流の電力を交流に変換して電気モータＭに供給する。モータ駆動制御装置１は、端子２１〜２３を介して電気モータＭの３相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗと接続されている。モータ駆動制御装置１は、電気モータＭのロータの回転を制御する。
【００１９】
電源２は、モータ駆動制御装置１および電気モータＭが動作するために必要な所定の直流電源電圧、例えば＋１２［Ｖ］の電力を出力する。モータ駆動制御装置１の電源ライン３１に、電源２の出力する電源電圧が、入力電圧Ｖｉｎとして印加される。
【００２０】
ホール素子７は、回転センサである。すなわち、ホール素子７は電気モータＭの出力軸の近傍に配置されており、電気モータＭのロータの回転を検出して、回転に応じた回転検出信号Ｓ１０を駆動回路４に出力する（不図示）。ホール素子７が動作するために必要な電源電圧は電力供給端子７ａに印加される。
【００２１】
電気モータＭの励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電を制御するためのインバータ回路１１がモータ駆動制御装置１に備わっている。このインバータ回路１１は、６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６により構成されている。これらのトランジスタＱ１〜Ｑ６は、いずれもＭＯＳ（metal-oxide-semiconductor）型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：field-effect transistor）である。
【００２２】
トランジスタＱ１とトランジスタＱ４とが直列に接続されたスイッチングレッグが、電源ライン３１とアース３２との間に接続されている。また、トランジスタＱ２とトランジスタＱ５とが直列に接続されたスイッチングレッグが、電源ライン３１とアース３２との間に接続されている。また、トランジスタＱ３とトランジスタＱ６とが直列に接続されたスイッチングレッグが、電源ライン３１とアース３２との間に接続されている。
【００２３】
トランジスタＱ１、Ｑ２、およびＱ３は、電源ライン３１に接続された上アーム側のスイッチであり、トランジスタＱ４、Ｑ５、およびＱ６は、アース３２に接続された下アーム側のスイッチである。
【００２４】
トランジスタＱ１のソース端子とトランジスタＱ４のドレイン端子とを接続した箇所は、端子２２を介して励磁コイルＬｕと接続されている。また、トランジスタＱ２のソース端子とトランジスタＱ５のドレイン端子とを接続した箇所は、端子２３を介して励磁コイルＬｖと接続されている。また、トランジスタＱ３のソース端子とトランジスタＱ６のドレイン端子とを接続した箇所は、端子２１を介して励磁コイルＬｗと接続されている。
【００２５】
従って、上アーム側のトランジスタＱ１をオン（導通状態）にすれば、上アーム側の電源ライン３１から端子２２を介して励磁コイルＬｕに電流を供給することができる。また、上アーム側のトランジスタＱ２をオンにすれば、電源ライン３１から端子２３を介して励磁コイルＬｖに電流を供給することができる。また、上アーム側のトランジスタＱ３をオンにすれば、電源ライン３１から端子２１を介して励磁コイルＬｗに電流を供給することができる。
【００２６】
また、下アーム側のトランジスタＱ４をオンにすれば、励磁コイルＬｕに接続される端子２２からアース３２に電流を引き込むことができる。また、下アーム側のトランジスタＱ５をオンにすれば、励磁コイルＬｖに接続される端子２３からアース３２に電流を引き込むことができる。また、下アーム側のトランジスタＱ６をオンにすれば、励磁コイルＬｗに接続される端子２１からアース３２に電流を引き込むことができる。
【００２７】
尚、トランジスタＱ１〜Ｑ６については、スイッチングレッグに貫通電流が流れないように制御される。つまり、直列接続されるトランジスタＱ１とＱ４とが同時にオンにならないように制御され、直列接続されるトランジスタＱ２とＱ５とが同時にオンにならないように制御され、直列接続されるトランジスタＱ３とＱ６とが同時にオンにならないように制御される。
【００２８】
上アーム側のトランジスタＱ１〜Ｑ３のいずれかと、下アーム側のトランジスタＱ４〜Ｑ６のいずれかとの対を順次に選択的にオンにすることで、３相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに順次に通電し、電気モータＭを回転駆動することができる。
【００２９】
トランジスタＱ１〜Ｑ６をそれぞれオンオフ制御するための駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗ、Ｓｘ、Ｓｙ、およびＳｚが、駆動回路４から出力され、トランジスタＱ１〜Ｑ６の各々の制御入力端子であるゲート端子に印加される。
【００３０】
つまり、二値信号である駆動信号Ｓｕに従ってトランジスタＱ１がオンオフし、駆動信号Ｓｖに従ってトランジスタＱ２がオンオフし、駆動信号Ｓｗに従ってトランジスタＱ３がオンオフする。更に、駆動信号Ｓｘに従ってトランジスタＱ４がオンオフし、駆動信号Ｓｙに従ってトランジスタＱ５がオンオフし、駆動信号Ｓｚに従ってトランジスタＱ６がオンオフする。
【００３１】
尚、図１に示すように、駆動回路４の出力端子とトランジスタＱ４〜Ｑ６の制御入力端子との間に切り替え回路６が設けてある。後述するように、電気モータＭを駆動する時には切り替え回路６の内部は導通状態になるので、駆動回路４が出力する駆動信号Ｓｘ、Ｓｙ、ＳｚはそのままトランジスタＱ４〜Ｑ６に印加される。
【００３２】
駆動回路４は、制御部５が出力する駆動指示信号Ｓ２に従い、回転検出信号Ｓ１０に応じて駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗ、Ｓｘ、Ｓｙ、およびＳｚの状態を順次に切り替える。これらの駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗ、Ｓｘ、Ｓｙ、およびＳｚに従って、トランジスタＱ１〜Ｑ６がオンオフし、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電が制御されるため、電気モータＭのロータが所定方向に回転し、ファンが回転する。この駆動回路４は、制御電源回路３と定電圧電源ライン３３で接続されて、電力の供給をうける。
【００３３】
駆動指示信号Ｓ２は、アクティブロウ（通常のモータ駆動時にＬｏｗ）である。また、図１の構成では、制御信号Ｓ１および遮断指示信号Ｓ３として、駆動指示信号Ｓ２と共通の信号を用いている。制御信号Ｓ１と遮断指示信号Ｓ３はアクティブロウである。制御信号Ｓ１、駆動指示信号Ｓ２、および遮断指示信号Ｓ３は、別々の信号としてそれぞれ制御部５から出力することも可能であるが、共通化することにより出力端子を集約し、回路の構成を簡略化できる。また、制御部５をそれぞれの信号に対して設けてもよい。駆動指示信号Ｓ２を出力する制御部５については、例えばマイクロコンピュータを用いて、あるいは所定の動作を実行する論理回路を用いて構成することができる。
【００３４】
モータ駆動制御装置１の内部には、駆動回路４や制御部５やホール素子７が電源として必要とする安定した所定の電源電圧（例えば＋５［Ｖ］）を生成するために、制御電源回路３が設けてある。制御電源回路３は、入力電圧Ｖｉｎに基づいて所定の電源電圧を生成し、出力側の定電圧電源ライン３３を介して駆動回路４と制御部５に供給し、定電圧電源ライン３４を介してホール素子７に供給する。この制御電源回路３は、例えば平滑コンデンサ（不図示）を備えて、所定の電源電圧を平滑化する。
【００３５】
＜電気モータＭのブレーキ機能と関連する構成の説明＞
図１に示した制御部５は、入力電圧Ｖｉｎの電圧低下を監視する機能を有している。すなわち、制御部５は、入力電圧Ｖｉｎを事前に定めた閾値Ｖ２（所定値）と比較することにより、電源電力の供給停止の有無を識別する（図２（ａ）参照）。図１の構成では、抵抗器Ｒ４およびＲ５で構成される分圧回路により入力電圧Ｖｉｎを分圧し、分圧後の電圧を制御部５が監視している。なお、制御部５は、入力電圧Ｖｉｎを監視する代わりに、この制御部５に供給される制御電源回路３の出力電圧低下を監視しても良い。
【００３６】
コンデンサＣ１は、電源電力の供給が停止した時に、制御電源回路３の不図示の平滑コンデンサなどの電荷を蓄積し、ブレーキ制御を行うために必要なコンデンサ電圧Ｖｃを出力する。
【００３７】
コンデンサＣ１は、一端がスイッチング素子Ｑ７のエミッタ端子と接続され、他端がアース３２と接続されている。スイッチング素子Ｑ７はＮＰＮ型のトランジスタである。スイッチング素子Ｑ７のコレクタ端子は、定電圧電源ライン３３と接続されている。また、スイッチング素子Ｑ７の制御入力端子であるベース端子は、制御信号Ｓ１が入力されるように制御部５の出力と接続されている。
【００３８】
制御部５は、入力電圧Ｖｉｎを監視して、電力供給停止により入力電圧Ｖｉｎが閾値Ｖ２以下になると、図２（ｂ）に示すように、制御信号Ｓ１を少なくとも一時的にハイレベルに切り替える。制御信号Ｓ１がハイレベルの時には、スイッチング素子Ｑ７がオンになり、定電圧電源ライン３３からスイッチング素子Ｑ７を介してコンデンサＣ１に瞬間的に電流が流入し、電荷がコンデンサＣ１に蓄積される。つまり、スイッチング素子Ｑ７は、オンしたときに制御電源回路３の出力電圧をコンデンサＣ１の一端に印加する。
【００３９】
コンデンサＣ１の端子電圧であるコンデンサ電圧Ｖｃは、スイッチング素子Ｑ７がオンになった時に後記する図２（ｃ）に示すように急激に上昇し、その後はコンデンサＣ１からの電荷の放電に伴って徐々に低下する。放電の速度は、コンデンサＣ１の容量と負荷側のインピーダンスに応じて変化する。
【００４０】
コンデンサＣ１の一端と、トランジスタＱ４〜Ｑ６の各々の制御入力端子（ゲート端子）との間は、３つの整流素子Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３のそれぞれを介して接続されている。整流素子Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３はダイオードである。
【００４１】
整流素子Ｄ１は、コンデンサＣ１からトランジスタＱ４の制御入力端子に向かう方向の電流通過を許容する向きで接続してあり、コンデンサＣ１の端子電圧をトランジスタＱ４の制御入力端子に供給する。整流素子Ｄ２は、コンデンサＣ１からトランジスタＱ５の制御入力に向かう方向の電流通過を許容する向きで接続してあり、コンデンサＣ１の端子電圧をトランジスタＱ５の制御入力端子に供給する。整流素子Ｄ３は、コンデンサＣ１からトランジスタＱ６の制御入力に向かう方向の電流通過を許容する向きで接続してあり、コンデンサＣ１の端子電圧をトランジスタＱ６の制御入力端子に供給する。
【００４２】
従って、コンデンサＣ１が充電されてコンデンサ電圧Ｖｃが十分高い時には、コンデンサ電圧Ｖｃが整流素子Ｄ１〜Ｄ３を介して、トランジスタＱ４〜Ｑ６の各制御入力端子に印加される。そして、コンデンサ電圧Ｖｃが十分高い時には、トランジスタＱ４〜Ｑ６がそれぞれ同時にオンする。
【００４３】
３つのトランジスタＱ４〜Ｑ６が共にオンすると、端子２１、２２、および２３がトランジスタＱ４〜Ｑ６を介して共通のアース３２に接地されるので、３つの励磁コイルＬｕ、Ｌｖ、およびＬｗを短絡する回路が形成される。励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの短絡により、電気モータＭの回転が急速に停止するようにショートブレーキがかかる。
【００４４】
つまり、電源２からの電源電力供給が停止すると、制御部５が入力電圧Ｖｉｎの低下を検出し、スイッチング素子Ｑ７をオンにするため、コンデンサＣ１が充電され、図２（ｃ）に示すようなコンデンサ電圧Ｖｃが発生する。そして、このコンデンサ電圧ＶｃがトランジスタＱ４〜Ｑ６の制御入力端子に印加されて、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを短絡する回路が形成され、電気モータＭの回転にブレーキがかかる。
【００４５】
尚、トランジスタＱ４〜Ｑ６を同時にオンする場合には、上アーム側のトランジスタＱ１〜Ｑ３を全てオフに制御する必要性が生じる場合がある。その場合には、制御部５が出力する駆動指示信号Ｓ２に従って、トランジスタＱ１〜Ｑ３をオフにするように、駆動回路４が駆動信号Ｓｕ、Ｓｖ、およびＳｗを制御する。更に、駆動回路４の消費電流を抑えるため、トランジスタＱ４〜Ｑ６に対する出力信号もロウレベルとする。
【００４６】
本実施形態では、トランジスタＱ４〜Ｑ６がＭＯＳ型の電界効果トランジスタであるため、これらの制御入力端子（ゲート端子）の入力インピーダンスが非常に大きい。従って、コンデンサＣ１の一端から整流素子Ｄ１〜Ｄ３を介してトランジスタＱ４〜Ｑ６側に流れる電流はごく僅かである。
【００４７】
そのため、コンデンサ電圧Ｖｃの低下速度は非常に遅くなり、比較的長い時間に渡ってトランジスタＱ４〜Ｑ６をオン状態に維持することが可能である。
【００４８】
＜コンデンサＣ１からの電荷の放電を抑制する機能＞
但し、トランジスタＱ４〜Ｑ６の各制御入力端子と、駆動回路４の各出力端子とが接続されている場合には、コンデンサＣ１の一端から、整流素子Ｄ１〜Ｄ３を通り、駆動回路４の出力端子側に電流が流れる。そのため、短時間でコンデンサＣ１が放電してしまうおそれがある。
【００４９】
上記のようなコンデンサＣ１からの余分な放電を防止するために、図１に示したモータ駆動制御装置１には切り替え回路６が設けてある。図１の切り替え回路６には、１つの供給切り替えスイッチング素子Ｑ８と、３つの信号切断スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１１とが含まれている。供給切り替えスイッチング素子Ｑ８はＮＰＮ型のトランジスタであり、信号切断スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１１の各々はＭＯＳ型の電界効果トランジスタである。この切り替え回路６は、コンデンサＣ１の端子電圧が所定以上の時に、駆動回路４の出力端子と、下アーム側のトランジスタＱ４〜Ｑ６の各々の制御入力端子とを遮断する。
【００５０】
信号切断スイッチング素子Ｑ９は、ソース端子が駆動回路４の出力端子に接続され、ドレイン端子がトランジスタＱ４の制御入力端子に接続される。信号切断スイッチング素子Ｑ９の寄生ダイオードは、駆動回路４の出力端子からトランジスタＱ４の制御入力端子に向かう方向のみ通過を許容する。これにより信号切断スイッチング素子Ｑ９は、トランジスタＱ４の制御入力端子から駆動回路４の出力端子へ電流を流さないように遮断する。これにより、コンデンサＣ１から整流素子Ｄ１を介して駆動回路４の出力端子へ電流が流れ出すことを抑止できる。
同様に、信号切断スイッチング素子Ｑ１０は、ソース端子が駆動回路４の出力端子に接続され、ドレイン端子がトランジスタＱ５の制御入力端子に接続される。信号切断スイッチング素子Ｑ１０の寄生ダイオードは、駆動回路４の出力端子からトランジスタＱ５の制御入力端子に向かう方向のみ通過を許容する。これにより信号切断スイッチング素子Ｑ１０は、トランジスタＱ５の制御入力端子から駆動回路４の出力端子への電流を流さないように遮断する。これにより、コンデンサＣ１から整流素子Ｄ２を介して駆動回路４の出力端子へ電流が流れ出すことを抑止できる。
また、信号切断スイッチング素子Ｑ１１は、ソース端子が駆動回路４の出力端子に接続され、ドレイン端子がトランジスタＱ６の制御入力端子に接続される。信号切断スイッチング素子Ｑ１１の寄生ダイオードは、駆動回路４の出力端子からトランジスタＱ６の制御入力端子に向かう方向のみ通過を許容する。これにより信号切断スイッチング素子Ｑ１１は、トランジスタＱ６の制御入力端子から駆動回路４の出力端子への電流を流さないように遮断する。これにより、コンデンサＣ１から整流素子Ｄ３を介して駆動回路４の出力端子へ電流が流れ出すことを抑止できる。
【００５１】
供給切り替えスイッチング素子Ｑ８は、スイッチ信号Ｖｑを生成する。このスイッチ信号Ｖｑが、３つの信号切断スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１１の各制御入力端子（ゲート端子）に印加される。
【００５２】
供給切り替えスイッチング素子Ｑ８は、エミッタ端子がアース３２に接地され、コレクタ端子が信号切断スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１１の制御入力端子（ゲート端子）に接続され、更に抵抗器Ｒ１を経由して定電圧電源ライン３３と接続されている。更に、ベース端子が抵抗器Ｒ２を経由してコンデンサＣ１の一端と接続されている。また、供給切り替えスイッチング素子Ｑ８のベース端子とエミッタ端子との間には、抵抗器Ｒ３が接続されている。
【００５３】
従って、コンデンサ電圧Ｖｃに応じて供給切り替えスイッチング素子Ｑ８がオンオフし、供給切り替えスイッチング素子Ｑ８のオンオフに応じた電圧がスイッチ信号Ｖｑとして出力される。つまり、コンデンサ電圧Ｖｃが低い場合は、供給切り替えスイッチング素子Ｑ８がオフになり、スイッチ信号Ｖｑは定電圧電源ライン３３の電圧と同等になる。また、コンデンサ電圧Ｖｃが高い時には、供給切り替えスイッチング素子Ｑ８がオンになり、図２（ｄ）で示すようにスイッチ信号Ｖｑはロウ（Ｌｏｗ）レベルになる。
【００５４】
信号切断スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１１の各々は、制御入力端子に印加されるスイッチ信号Ｖｑの電圧が高い時にはオン（導通状態）になり、スイッチ信号Ｖｑの電圧が低い時にはオフ（遮断状態）になる。
【００５５】
つまり、入力電圧Ｖｉｎが電圧Ｖ１近傍で正常であり、電気モータＭが通常の運転状態の時には、コンデンサ電圧Ｖｃが低く、供給切り替えスイッチング素子Ｑ８がオフであり、抵抗器Ｒ１を介して定電圧電源ライン３３の電圧が印加されることによりスイッチ信号Ｖｑの電圧が高くなる。これにより、信号切断スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１１が導通状態になって、駆動回路４の出力する駆動信号Ｓｘ、Ｓｙ、およびＳｚがトランジスタＱ４〜Ｑ６の制御入力端子に印加される。
【００５６】
また、電源２からの電力供給が停止すると、入力電圧Ｖｉｎが低下して、スイッチング素子Ｑ７がオンになり、コンデンサＣ１が充電されてコンデンサ電圧Ｖｃが高くなる。そして、供給切り替えスイッチング素子Ｑ８がオンになり、スイッチ信号Ｖｑの電圧が低くなり、信号切断スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１１が遮断状態に切り替わる。
【００５７】
これにより、コンデンサＣ１に蓄積された電荷による電流は、整流素子Ｄ１〜Ｄ３を通ってトランジスタＱ４〜Ｑ６の制御入力端子に流れるが、切り替え回路６で遮断されているため駆動回路４の出力端子へは流れない。従って、コンデンサ電圧Ｖｃの電圧が高い状態を長く維持することができる。コンデンサ電圧Ｖｃの電圧が高い状態ではトランジスタＱ４〜Ｑ６がオン状態を維持するため、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの短絡状態も長く維持できる。
【００５８】
＜電力消費の抑制機能＞
ところで、モータ駆動制御装置１の中で、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを短絡してブレーキをかける回路は、外部から電力を供給しなくても、コンデンサＣ１のコンデンサ電圧Ｖｃが十分に高い間は正しく動作する。つまり、電源２の出力からの電力供給が停止した後でも、電気モータＭにショートブレーキを掛けることができる。
【００５９】
しかし、例えば制御電源回路３が駆動する負荷が大きく、それに伴って定電圧電源ライン３３に現れる電圧もごく短時間で低下するような場合には、コンデンサＣ１への充電動作に失敗する可能性が考えられる。
【００６０】
例えば、電源２の電力供給が停止した後、制御部５が入力電圧Ｖｉｎの低下を検出して制御信号Ｓ１をスイッチング素子Ｑ７に与えるまでの間に、定電圧電源ライン３３から制御部５への電力供給が停止するとコンデンサＣ１の充電ができなくなる。また、スイッチング素子Ｑ７がオンになる時間が極端に短いような場合には、コンデンサ電圧Ｖｃが十分に上昇しないため、トランジスタＱ４〜Ｑ６がオンにならず、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを短絡できない。
【００６１】
上記のようなコンデンサＣ１の充電失敗を防止するためには、入力電圧Ｖｉｎの電力供給が停止してから、定電圧電源ライン３３の電圧が低下するまでに時間的な余裕があることが必要である。そのためには、制御電源回路３が駆動する負荷をできるだけ少なくする必要がある。
【００６２】
図１に示したモータ駆動制御装置１においては、制御電源回路３出力の定電圧電源ライン３４とホール素子７の電力供給端子７ａとの間に、この経路を遮断するための遮断スイッチＳＷ１を接続してある。遮断スイッチＳＷ１は外部から制御可能なスイッチであり、制御部５が出力する遮断指示信号Ｓ３によってオンオフ状態が切り替わる。
【００６３】
電気モータＭの通常の運転状態においては、遮断指示信号Ｓ３はロウレベルであり、このとき遮断指示信号Ｓ３に従って、遮断スイッチＳＷ１がオン状態になり、制御電源回路３の出力から定電圧電源ライン３４を通ってホール素子７に電力が供給される。つまり、ホール素子７は、制御電源回路３が駆動する負荷のひとつである。
【００６４】
一方、入力電圧Ｖｉｎの電圧低下を制御部５が検出すると、制御部５は出力する遮断指示信号Ｓ３をハイレベルに切り替えて、遮断スイッチＳＷ１をオフ（遮断）状態に切り替える。遮断スイッチＳＷ１がオフになると、定電圧電源ライン３４からホール素子７への電力供給が停止する。そして、ホール素子７への無駄な電力供給が停止した分だけ、制御電源回路３の出力側の定電圧電源ライン３３における電圧低下速度が遅くなり、制御部５およびスイッチング素子Ｑ７が作動するための時間的な余裕が増える。これにより、上記のようなコンデンサＣ１の充電失敗を防止できる。なお、駆動指示信号Ｓ２により、駆動回路４が動作を停止することによっても、制御電源回路３が駆動する負荷を少なくすることができる。
【００６５】
図１の回路中の主要部の信号波形を図２（ａ）〜（ｄ）に示す。図２（ａ）は入力電圧Ｖｉｎの変化を表す波形図である。図２（ｂ）は制御信号Ｓ１の変化を表す波形図である。図２（ｃ）はコンデンサ電圧Ｖｃの変化を表す波形図である。図２（ｄ）はスイッチ信号Ｖｑの変化を表す波形図である。また、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）、および図２（ｄ）の各波形図において、横軸は共通の時間軸を表し、縦軸は電圧［Ｖ］を表す。また、制御信号Ｓ１およびスイッチ信号Ｖｑはロウレベルおよびハイレベルのいずれかの電圧になる二値信号である。時間軸に示す時刻ｔ０は、入力電圧Ｖｉｎが通常の電圧Ｖ１から閾値Ｖ２まで低下した時刻に相当する。時間軸に示す時刻ｔ１は、入力電圧Ｖｉｎが０［Ｖ］になった時刻に相当する。図２（ｃ）のコンデンサ電圧Ｖｃの変化において、時刻ｔ０で充電されピーク電圧まで達した後の減衰カーブの区間は、コンデンサＣ１に蓄積された電荷が放電していることを意味している。
【００６６】
図２（ａ）に示すように、入力電圧Ｖｉｎが通常の電圧Ｖ１から低下して閾値Ｖ２以下になると（時刻ｔ０）、図２（ｂ）のように制御信号Ｓ１がハイレベルになる。そして、スイッチング素子Ｑ７がオンになり、コンデンサＣ１が充電されて図２（ｃ）のようにコンデンサ電圧Ｖｃが急激に上昇する。また、制御信号Ｓ１と共通の不図示の駆動指示信号Ｓ２により、駆動回路４が動作を停止する。制御信号Ｓ１と共通の遮断指示信号Ｓ３により、ホール素子７への電力供給が停止する。更に、図２（ｄ）のように時刻ｔ０でスイッチ信号Ｖｑがロウレベルに切り替わるので、信号切断スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１１がオフになる。制御信号Ｓ１は、コンデンサＣ１の充電が完了した後で、ロウレベルに変化しても構わない。
【００６７】
＜変形例＞
図１に示したモータ駆動制御装置１の細部の構成については、以下に説明するように様々な変形例が考えられる。
【００６８】
トランジスタＱ１〜Ｑ６については、ＭＯＳ型ＦＥＴ以外の半導体スイッチングデバイスを利用することも可能である。但し、トランジスタＱ４〜Ｑ６については、制御入力端子のインピーダンスを高めるために、ＭＯＳ型ＦＥＴを採用することが望ましい。また、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を採用してもよい。
【００６９】
ホール素子７については、これ以外のセンサに置き換えることも可能である。また、図１の構成では、遮断スイッチＳＷ１がホール素子７への電力供給経路だけを遮断しているが、同時に他の電力供給経路も遮断するように変更することが考えられる。
【００７０】
信号切断スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１１については、ＭＯＳ型ＦＥＴ以外の半導体スイッチングデバイスを利用してもよいし、これらの代わりにリレーを使用しても良い。スイッチング素子Ｑ７と供給切り替えスイッチング素子Ｑ８についても、ＮＰＮトランジスタ以外の半導体スイッチングデバイスを利用してもよい。
【００７１】
また、電気モータＭについては、３相モータ以外の様々な種類のモータに置き換えることが可能である。また、モータ駆動制御装置１の回路については、一部分または全体を集積回路（ＩＣ）として構成してもよい。
【００７２】
上述のモータ駆動制御装置１およびファンモータシステムに含まれる特徴的な事項について、以下に纏めて列挙する。
上述のモータ駆動制御装置１によれば、制御部５が制御信号Ｓ１を出力するので、電源２からの電力供給が停止した時に、コンデンサＣ１を確実に充電して、ブレーキをかけるために必要なコンデンサ電圧Ｖｃを生成することができる。
【００７３】
上述のモータ駆動制御装置１によれば、制御電源回路３が出力する電圧を利用するので、コンデンサＣ１を確実に充電できる。更に、元の電源２から供給される電圧Ｖｉｎが低下した後でも、しばらくの間は十分に高い電圧が制御電源回路３から出力されるので、確実なブレーキ動作が可能になる。また、定常状態において、コンデンサＣ１は充電されていないので、ノイズを発生することがなく、かつ長寿命となる。
【００７４】
上述のモータ駆動制御装置１によれば、遮断スイッチＳＷ１を設けることにより、電源２からの電力供給が停止した時に、制御電源回路３の負荷を遮断できるため、制御電源回路３の出力電圧低下を遅らせることができる。従って、制御電源回路３の出力電圧により動作する制御部５等が確実なブレーキ動作を実現するための時間的な余裕ができる。
【００７５】
上述のモータ駆動制御装置１によれば、制御部５が遮断指示信号Ｓ３を出力するので、電源２からの電力供給が停止した時に、遮断スイッチＳＷ１を確実に遮断して、ホール素子７による余分な電力消費を止めることができる。
【００７６】
上述のモータ駆動制御装置１によれば、切り替え回路６に信号切断スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１１と供給切り替えスイッチング素子Ｑ８とを設けることにより、駆動回路４をコンデンサＣ１の出力から切り離すので、コンデンサＣ１の放電を遅らせることができる。これにより、十分長い時間に亘りブレーキ動作を継続できる。
【００７７】
上述のモータ駆動制御装置１によれば、下アーム側のトランジスタＱ４〜Ｑ６にＭＯＳ型の電界効果トランジスタを採用している。これらトランジスタＱ４〜Ｑ６の制御入力端子におけるインピーダンスが非常に高いので、コンデンサＣ１の放電を遅らせることができる。これにより、十分長い時間に亘りブレーキ動作を継続できる。
【符号の説明】
【００７８】
１  モータ駆動制御装置
２  電源
３  制御電源回路
４  駆動回路
５  制御部
６  切り替え回路
７  ホール素子  （回転センサの一例）
７ａ  電力供給端子
１１  インバータ回路
２１，２２，２３  端子
３１  電源ライン
３２  アース
３３，３４  定電圧電源ライン
Ｖｉｎ  入力電圧
Ｖｃ  コンデンサ電圧
Ｖｑ  スイッチ信号
Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ  駆動信号
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３  トランジスタ（上アームスイッチの一例）
Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６  トランジスタ（下アームスイッチの一例）
Ｑ７  スイッチング素子
Ｑ８  供給切り替えスイッチング素子
Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１１  信号切断スイッチング素子
Ｃ１  コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３  整流素子
Ｍ  電気モータ
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ  励磁コイル
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５  抵抗器
ＳＷ１  遮断スイッチ
Ｓ１  制御信号
Ｓ２  駆動指示信号
Ｓ３  遮断指示信号
【図１】
0006346583.tif 000002
【図２】
0006346583.tif 000003