(57)【要約】      （修正有）【課題】制御用直流電源に印加される静電気やノイズがツェナーダイオードを介して接地ラインへ流れない場合に、制御部を経由することなく駆動装置に接続されている直流モータのシャフト経由で放電させて、制御部を静電気やノイズから保護する手段を備えた直流モータの駆動装置を提供する。【解決手段】モータ駆動部３と、制御部４と、駆動用電源ライン５と、制御用電源ライン６と、共通の接地ライン７からなる直流モータの駆動装置１において、駆動用電源ライン５と制御用電源ライン６との間に防止用素子１０を、制御用電源ライン６と接地ライン７との間にツェナーダイオード１３をそれぞれ配することで、制御用電源に静電気やノイズが印加される場合、制御部４を経由せずに防止用素子１０またはツェナーダイオード１３のいずれかの素子を介して駆動用電源ライン５または接地ライン７へ放電させる。【選択図】図１
2005237063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流モータへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、
駆動用直流電源の正極側端子と前記駆動手段とを接続する駆動用電源ラインと、
制御用直流電源の正極側端子と前記制御手段とを接続する制御用電源ラインと、
前記駆動用電源ラインと前記制御用電源ラインとに対する共通の接地ラインとを有し、
前記駆動手段は前記駆動用直流電源によって駆動し、前記制御手段は前記制御用直流電源によって駆動する直流モータの駆動装置において、
前記制御用電源ラインを経て前記制御手段に静電気またはノイズが流れるのを防止するための防止用素子を前記駆動用電源ラインと前記制御用電源ラインとの間に配し、
前記制御手段の耐電圧以下のツェナー電圧である第１ツェナーダイオードを前記制御用電源ラインと前記接地ラインとの間であって、かつ、前記第１ツェナーダイオードのカソードを制御用電源ラインに接続するように配し、
前記静電気またはノイズが発生した場合に、前記防止用素子によって前記駆動手段及び直流モータのシャフトを経由して放電、または、前記第１ツェナーダイオードによって前記接地ラインへ放電する
ことを特徴とする直流モータの駆動装置。
【請求項２】
前記駆動用電源ラインと前記制御用電源ラインとの間に配された前記防止用素子は、
前記制御手段の耐電圧以下のツェナー電圧である第２ツェナーダイオードとダイオードを直列に接続するものからなり、
前記ダイオードのカソードを前記駆動用電源ラインに接続し、前記第２ツェナーダイオードのカソードを前記制御用電源ラインにそれぞれ接続する
ことを特徴とする請求項１記載の直流モータの駆動装置。
【請求項３】
前記駆動用電源ラインと前記制御用電源ラインとの間に配された前記防止用素子は、
前記制御手段の耐電圧以下のツェナー電圧である第２ツェナーダイオードとダイオードを直列に接続するものからなり、
前記ダイオードのアノードを前記制御用電源ラインに接続し、前記第２ツェナーダイオードのアノードを前記駆動用電源ラインにそれぞれ接続する
ことを特徴とする請求項１記載の直流モータの駆動装置。
【請求項４】
前記駆動用電源ラインと前記接地ラインとの間に前記駆動手段の耐電圧以下のツェナー電圧である第３ツェナーダイオードを配し、前記第３ツェナーダイオードのカソードを前記駆動用電源ラインに接続する
ことを特徴とする請求項１〜３のうち少なくとも１項に記載の直流モータの駆動装置。
【請求項５】
前記駆動手段がインバータ回路であることを特徴とする請求項１〜４のうち少なくとも１項に記載の直流モータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流モータの駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のスイッチング素子から構成される駆動部と、この駆動部を制御する制御部からなる直流モータの駆動装置において、制御部へ駆動電源を供給する電源ラインに漏洩した静電気やノイズから制御部を保護するために、静電気やノイズの漏洩を低減させるフィルターを設けるものや、静電気やノイズが制御部を経由させずに放電させる手段を備えたものが従来、知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図２は、直流モータ１０１の駆動装置１００の従来の構成を示した図である。直流モータ１０１の駆動装置１００は直流モータ１０１へ駆動電流を供給する駆動部１０２と、この駆動部１０２を制御する制御部１０３と、駆動用直流電源の正極側端子と駆動部１０２とを接続する駆動用電源ライン１０４と、制御用直流電源の正極端子と制御部１０３とを接続する制御用電源ライン１０５と、駆動用電源ライン１０４と制御用電源ライン１０５とに対する共通する接地ライン１０６を有しており、駆動部１０２は駆動用直流電源によって駆動し、制御部１０３は制御用直流電源によって駆動する。そして、制御用直流電源に印加される静電気やノイズから制御部１０３を保護するために、制御用電源ライン１０５と接地ライン１０６との間に制御部１０３の耐電圧以下のツェナー電圧であるツェナーダイオード１０７を配している。
【０００４】
図２の構成の駆動装置１００では、制御用直流電源に静電気やノイズが印加される場合、ツェナーダイオード１０７を介して接地ラインへ電流が流れることで、制御部１０３に印加される電圧をツェナー電圧に保ち、制御部を静電気やノイズから保護することができる。
【特許文献１】特開平１１−２７５８８３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成の駆動装置１００の制御用直流電源に印加される静電気やノイズが接地不備などのため、接地ラインへ電流が流れない場合、耐電圧以上の電圧が制御部１０３を介し前記駆動装置１００に接続されている直流モータ１０１のシャフト経由で放電し、制御部１０３を破損することとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、制御用直流電源に印加される静電気やノイズが接地ライン１０６へ流れない場合に、制御部１０３を経由することなく駆動装置１００に接続されている直流モータ１０１のシャフト経由で放電させて、制御部１０３を静電気やノイズから保護する手段を備えた直流モータの駆動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の直流モータの駆動装置は、直流モータへ駆動電流を供給する駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、駆動用直流電源の正極側端子と前記駆動手段とを接続する駆動用電源ラインと、制御用直流電源の正極側端子と前記制御手段とを接続する制御用電源ラインと、前記駆動用電源ラインと前記制御用電源ラインとに対する共通の接地ラインとを有し、前記駆動手段は前記駆動用直流電源によって駆動し、前記制御手段は前記制御用直流電源によって駆動する直流モータの駆動装置において、前記制御用電源ラインを経て前記制御手段に静電気またはノイズが流れるのを防止するための防止用素子を前記駆動用電源ラインと前記制御用電源ラインとの間に配し、前記制御手段の耐電圧以下のツェナー電圧である第１ツェナーダイオードを前記制御用電源ラインと前記接地ラインとの間であって、かつ、前記第１ツェナーダイオードのカソードを制御用電源ラインに接続するように配し、前記静電気またはノイズが発生した場合に、前記防止用素子によって前記駆動手段及び直流モータのシャフトを経由して放電、または、前記第１ツェナーダイオードによって前記接地ラインへ放電することを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、駆動用電源ラインと制御用電源ラインとの間に配される防止用素子は、制御手段の耐電圧以下のツェナー電圧である第２ツェナーダイオードとダイオードを直列に接続するものからなり、ダイオードのカソードを駆動用電源ラインに、第２ツェナーダイオードのカソードを制御用電源ラインにそれぞれ接続する構成、または、ダイオードのアノードを制御用電源ラインに、第２ツェナーダイオードのアノードを駆動用電源ラインにそれぞれ接続する構成であってもよい。
【０００９】
請求項４に係る発明は、前記駆動用電源ラインと前記接地ラインとの間に前記駆動手段の耐電圧以下のツェナー電圧である第３ツェナーダイオードを配し、前記第３ツェナーダイオードのカソードを前記駆動用電源ラインに接続することを特徴とする請求項１〜３のうち少なくとも１項に記載の直流モータの駆動装置である。
【００１０】
請求項５に係る発明は、前記駆動手段がインバータ回路であることを特徴とする請求項１〜４のうち少なくとも１項に記載の直流モータの駆動装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜３に係る発明の直流モータの駆動装置においては、駆動用電源ラインと制御用電源ラインとの間に防止用素子を、制御用電源ラインと接地ラインとの間に第１ツェナーダイオードをそれぞれ配することで、制御用直流電源に静電気やノイズが印加される場合、制御手段を経由せずに防止用素子または第１ツェナーダイオードのいずれかの素子を介して駆動用電源ラインまたは接地ラインへ放電させることができるため、制御手段を静電気やノイズなどから保護することができる。
【００１２】
請求項４に係る発明の直流モータの駆動装置においては、駆動用電源ラインと接地ラインに第３ツェナーダイオードを配することで、耐電圧以上の電圧が駆動手段へ印加される場合、第３ツェナーダイオードを介して接地ラインへ電流が流れ、駆動手段を保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態であるブラシレス直流モータ（以下、単にモータという）２の駆動装置１について、図１の駆動装置１の構成図に基づいて説明する。
【００１４】
（１）モータ２の構成
モータ２は、固定子と配線基板がモールド樹脂によって一体にモールド成形されてモータ２のフレームを形成している三相のブラシレス直流モータである。なお、本実施形態においてモータ２はモールドモータ以外に、鋼板モータであってもよい。
【００１５】
（２）駆動装置１の全体の構成
駆動装置１は、モータ２へ駆動電流を供給する駆動部３と、この駆動部３を制御する制御部４と、駆動用直流電源の正極側端子＋Ｖｍと駆動部３とを接続する駆動用電源ライン５と、制御用直流電源の正極側端子＋Ｖｃｃと制御部４とを接続する制御用電源ライン６と、駆動用電源ライン５と制御用電源ライン６とに対する共通の接地ライン７と、制御部４を静電気やノイズから保護する保護回路８とより構成されている。
【００１６】
（３）駆動部３の構成
駆動部３はモータ２へ駆動電流を供給するインバーター回路であり、６個のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）より構成されており、ＦＥＴ１のソース端子にＦＥＴ２のドレイン端子が接続され、ＦＥＴ３のソース端子にはＦＥＴ４のドレイン端子が接続され、ＦＥＴ５のソース端子にはＦＥＴ６のドレイン端子が接続され、ＦＥＴ１、３、５のドレイン端子は一つに接続され駆動用電源ライン５と接続され、ＦＥＴ２、４、６、のソース端子は一つに接続され接地ライン７と接続され、ＦＥＴ１〜６のゲート端子は制御部４に接続され、制御部４が有するＰＷＭ回路からのＰＷＭ信号が各ゲート端子へ入力される。
【００１７】
ＦＥＴ１とＦＥＴ２との間には、モータ２のｕ相の固定子巻線２０ｕが接続され、ＦＥＴ３とＦＥＴ４との間にはｖ相の固定子巻線２０ｖが接続され、ＦＥＴ５とＦＥＴ６との間には固定子巻線２０ｗが接続されており、三相の固定子巻線２０ｕ、２０ｖ、２０ｗはＹ結線となっている。なお、インバーター回路を構成する素子はＦＥＴに限定するものではなく、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の素子であってもよい。
【００１８】
（４）制御部の構成
図示していないが、制御部はＰＷＭ回路と、論理回路と、速度検出回路と、主制御部とより構成されており、モータ２の回転子の位置を検出するための３個のホール素子が設けられており、この３個のホール素子の位置検出信号が速度検出信号回路に入力される。
【００１９】
（５）保護回路８の構成
保護回路８はダイオード１１とツェナーダイオード１２からなる防止用素子１０と、２つのツェナーダイオード１３、１４とから構成されており、防止用素子１０はダイオード１１とツェナーダイオード１２のそれぞれのアノードを直列に接続するものであり、駆動用電源ライン５とダイオード１１のカソードが接続され、制御用電源ライン６とツェナーダイオード１２のカソードが接続されている。ツェナーダイオード１３のカソードは制御用電源ライン６に接続され、ツェナーダイオード１４のカソードは駆動用電源ライン５に接続されている。
【００２０】
なお、図示したものと異なるが、防止用素子１０はダイオード１１とツェナーダイオード１２のそれぞれカソードを直列に接続するもので、ツェナーダイオード１２のアノードを駆動用電源ライン５に接続し、ダイオード１１のアノードを制御用電源ライン６に接続する構成であってもよい。
【００２１】
ここで、ツェナーダイオード１２、１３は制御部４の耐電圧以下である２２Ｖのツェナー電圧を有するものが用いられ、ツェナーダイオード１４は駆動部３の耐電圧以下である３９０Ｖのツェナー電圧を有するものが用いられる。
【００２２】
（６）駆動装置１の動作状態
制御部４が有する主制御部に外部から速度指令信号Ｓが入力されると、主制御部は、論理回路を介してＰＷＭ回路で、その速度指令Ｓに応じた回転速度のＰＷＭ信号を駆動部３を構成しているインバーター回路の各ＦＥＴ１〜６のゲート端子へ出力する。インバーター回路では、モータ２の三相の固定子巻線２０ｕ、２０ｖ、２０ｗに三相の駆動電流を出力してモータ２を回転させる。
【００２３】
３個のホール素子は、その回転するモータ２の回転子の位置を検出して速度検出回路に位置検出信号を出力する。
【００２４】
この速度検出回路では、３個のホール素子からの位置検出信号に基づきモータ２の回転速度と、回転子の位置を演算し主制御部に出力する。これによって、外部から入力する速度指令信号Ｓに対応してモータ２が回転する。
【００２５】
（７）保護回路８の動作状態
駆動電源ライン５に駆動用直流電源から＋３２０Ｖの電圧が印加され、制御用電源ライン６に制御用直流電源から＋１５Ｖの電圧が印加されているモータ２の通常動作時においては、保護回路８が有している各素子に電流が流れることはない。しかし、制御用直流電源に静電気やノイズによって、ツェナーダイオード１３の有するツェナー電圧である２２Ｖ以上の電圧が印加される場合、ツェナーダイオード１３を介して接地ライン７へ放電し、制御部４へ印加される電圧を制御部４の耐電圧以下の２２Ｖに保つことで、静電気やノイズから制御部４を保護することができる。
【００２６】
また、接地不備などにより、制御用直流電源に印加される静電気やノイズがツェナーダイオード１３を介して接地ライン７へ放電しない場合であって、静電気やノイズによって、２２Ｖ以下の電圧が制御用直流電源に印加された時には、ツェナーダイオード１２とダイオード１１に電流が流れることなく制御部４を経由して放電されることとなるが、制御部４の耐電圧以下であるため問題ない。一方、制御用直流電源に印加された電圧が２２Ｖ以上であるときは、ツェナーダイオード１２のツェナー電圧以上の電圧がツェナーダイオード１２には逆方向に印加され、ダイオード１１には順方向に印加されることとなり、静電気やノイズはツェナーダイオード１２とダイオード１１を介して駆動用電源ライン５へ放電し、制御部４へ印加される電圧を制御部４の耐電圧以下の２２Ｖに保ち、制御部４を保護することができる。
【００２７】
通常、制御用直流電源を立ち上げてから駆動用直流電源を入れるため、制御用直流電源の立ち上げ直後において、制御用直流電源から印加される＋１５Ｖの電圧が未だ電圧の印加されていない駆動用電源ライン５（０Ｖ）にダイオード１１でクランプされて制御用直流電源を破壊するのを防ぐため、ツェナーダイオード１２には制御用直流電源から印加される電圧（＋１５Ｖ）より高いツェナー電圧（２２Ｖ）を有するものを用いている。
【００２８】
なお、ダイオード１１はモータ２の通常動作時に駆動用電源ライン５から制御用電源ライン６へ電流が流れるのを防ぐため配されている。
【００２９】
ツェナーダイオード１４は駆動部３を保護するためのものであり、駆動部３にツェナーダイオード１４の有するツェナー電圧である３９０Ｖ以上の電圧が印加される場合、ツェナーダイオード１４を介して接地ライン７へ放電し、駆動部３へ印加される電圧を駆動部３の耐電圧以下の３９０Ｖに保ち、駆動部３を保護するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のモータの駆動装置は、例えば、電動工具、空調機、洗濯機などの駆動源として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態のモータとその駆動装置の構成を示す図である。
【図２】従来のモータの駆動装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  駆動装置
２  モータ
３  駆動部
４  制御部
５  駆動用電源ライン
６  制御用電源ライン
７  接地ライン
８  保護回路
１０  防止用素子
１１  ダイオード
１２、１３、１４  ツェナーダイオード
【図１】
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【図２】
2005237063.tif 000004