(57)【要約】【課題】モータ駆動時の低騒音を簡素な構成で実現できるモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータの３相の駆動コイル１１、１３、１５に対して通電を行う通電器２０と、通電器２０の通電方式を制御する通電信号発生器９０と、特定の通電パターンが記憶された通電信号出力器Ａ４１と、別の通電パターンが記憶された通電信号出力器Ｂ４２と、通電器２０へ入力する信号を選択する信号選択器Ａ５１と、信号選択器Ａ５１への信号を選択する信号選択器Ｂ５２と、モータの回転方向を検出する回転方向検出器６０と、モータの電流値を検出する過電流検出器７０とを備え、信号選択器Ａ５１は、通電信号発生器９０と信号選択器Ｂ５２との信号を過電流検出器７０の信号により切換え出力し、信号選択器Ｂ５２は、通電信号出力器Ａ４１と通電信号出力器Ｂ４２との信号を回転方向検出器７０の信号により切換え出力するように構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの３相の駆動コイルに対して通電を行うトランジスタからなる通電器と、前記通電器が前記駆動コイルに対して行う通電パターンを制御する通電信号発生器と、特定の通電パターンが記憶された通電信号出力器Ａと、前記通電信号出力器Ａとは異なる通電パターンが記憶された通電信号出力器Ｂと、前記通電器へ入力する信号を選択する信号選択器Ａと、前記信号選択器Ａへ入力する信号を選択する信号選択器Ｂと、モータの回転方向を検出する回転方向検出器と、モータの電流値を検出する過電流検出器とを備え、前記信号選択器Ａは前記通電信号発生器からの入力と、前記信号選択器Ｂからの入力を前記過電流検出器からの信号により切り換え出力し、前記信号選択器Ｂは、前記通電信号出力器Ａからの入力と、前記通電信号出力器Ｂからの入力を前記回転方向検出器からの信号により切り換え出力することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
通電信号出力器Ａの出力は通電器内のトランジスタをオフし、駆動コイルを開放するパターンであり、通電信号出力器Ｂの出力は通電器内の任意のトランジスタをオンさせ、駆動コイル同士を短絡するパターンであることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置を搭載したブラシレスＤＣモータ。
【請求項４】
請求項３に記載のブラシレスＤＣモータによりファンを駆動する機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調機器、空気清浄機および給湯機等の機器に搭載されるブラシレスＤＣモータ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】
例えば、空調機器等に用いられる各種駆動用モータは、長寿命、高信頼性、速度制御の容易さなどの長所を活かして、永久磁石型ブラシレスモータ（以下、モータという。）が用いられることが多い。
【０００３】
このような第１の従来例として、モータを起動するときに、回転子が予め逆方向に回転していたとしても、永久磁石の減磁が発生しないモータ制御装置が公知であり、この制御装置において、制御ユニットは、モータに設けられたホールセンサからの位置検出信号の変化に基づいて回転子の回転方向を判定している。そして、外部からの操作に応じてモータを駆動するに際し、回転子が停止状態（Ｓ７１）あるいは現在の回転方向が上記駆動方向と同じ（Ｓ７２）であれば、制御ユニットがモータ駆動を許可して所定のトランジスタをオンさせるオン制御信号を出力し（Ｓ７３）、巻線に駆動電流が供給される。一方、現在の回転方向が逆方向であれば、モータ駆動を禁止して全てのトランジスタをカットオフさせており（Ｓ７４）、回転方向と駆動方向が反対となることがないので永久磁石の減磁は発生しない（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、図６は、第２の従来例としてモータ駆動装置の回路構成図を示しており、図７は、図６に示す同装置における通常通電時の信号波形図と非通常通電時の信号波形図である。
【０００５】
図６に示すように、一般的に、モータの駆動装置においては、通常通電時、通電信号発生器１９０は、通電信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、およびＷＨ０、ＷＬ０を出力する。信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、およびＷＨ０、ＷＬ０は、ゲートドライバ１２７を介して通電器１２０を構成する６個のトランジスタ１３１〜１３６を順次オン又はオフするように制御する。
【０００６】
こうして、ステータに備えられた３相の駆動コイル１１１、１１３および１１５への通電は、図７に示す信号Ｕ、Ｖ、Ｗのように順次切り換えられて、モータは回転する。
【０００７】
このようなモータ駆動装置の場合、通電器１２０に流れる電流が所定の値まで増加すると、駆動コイル１１１、１１３および１１５への電流供給を止める動作（非通常通電）を行う。具体的には、電流が増加すると過電流検出器１７０より信号が出力され、その出力を受けた信号選択器１５０が通電信号発生器１９０からの信号と通電信号出力器１４０からの信号を切り換え、通電器１２０へと信号を伝える。通電信号出力器１４０の信号は通電器１２０内のトランジスタ１３１〜１３６をオフする信号であり、これにより、駆動コイル１１１、１１３および１１５への電流供給は止められる。
【０００８】
駆動コイル１１１、１１３および１１５への電流供給を止める方法としては、トランジスタを全てオフする信号のほかに、１３１、１３３、１３５をオンし、１３２、１３４、１３６をオフする信号や逆に１３１、１３３、１３５をオフし、１３２、１３４、１３６をオンする信号もある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３６９５７６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記第１および第２の従来例では、代表して第２の従来例で述べれば、トランジスタ１３１〜１３６をオフすると同時にダイオード１２１〜１２６のいずれかを通って電流が流れ、図７に示すようにＵ、Ｖ、Ｗの電圧が急激に変化する。これが音となって聞こえ、騒音の原因となっている。また、通常通電と非通常通電が様々な周期で繰り返すため、その繰り返し周波数が可聴周波数内であると、より騒音の要因となっていた。
【００１１】
また、前述したように駆動コイル１１１、１１３および１１５への電流供給を止める別の方法として、１３１、１３３、１３５をオンし、１３２、１３４、１３６をオフする信号や逆に１３１、１３３、１３５をオフし、１３２、１３４、１３６をオンする信号もあるが、これらの信号での動作では、電源からの電流供給は止められるが、モータは回転中に誘起電圧を発生させており、トランジスタをオンして駆動コイル同士を接続する場合、誘起電圧による電流が流れようとする。正回転（通常通電波形により駆動される方向）の場合は、コイルに流れていた電流を減らす効果があるが、例えばモータ負荷であるファンを回転させるような風力などの外力により逆回転（通常通電波形により駆動される方向とは逆の方向）している場合には、コイルに流れていた電流を増やすこともある。電流の増加は過電流制限動作に反しており、この点において実施上の課題があった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するもので、モータの非通常通電時の低騒音を簡素な構成で実現できるモータ駆動装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のモータ駆動装置は、モータの３相の駆動コイルに対して通電を行うトランジスタからなる通電器と、前記通電器が前記駆動コイルに対して行う通電方式を制御する通電信号発生器と、特定の通電パターンが記憶された通電信号出力器Ａと、前記通電信号出力器Ａとは異なる通電パターンが記憶された通電信号出力器Ｂと、前記通電器へ入力する信号を選択する信号選択器Ａと、前記信号選択器Ａへ入力する信号を選択する信号選択器Ｂと、モータの回転方向を検出する回転方向検出器と、モータの電流値を検出する過電流検出器とを備え、前記信号選択器Ａは前記通電信号発生器からの入力と、前記信号選択器Ｂからの入力を前記過電流検出器からの信号により切り換え出力し、前記信号選択器Ｂは、前記通電信号出力器Ａからの入力と、前記通電信号出力器Ｂからの入力を前記回転方向検出器からの信号により切り換え出力することとしたものであり、モータの非通常通電時の騒音を低減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本願の請求項１に記載の発明は、モータの３相の駆動コイルに対して通電を行うトランジスタからなる通電器と、前記通電器が前記駆動コイルに対して行う通電方式を制御する通電信号発生器と、特定の通電パターンが記憶された通電信号出力器Ａと、前記通電信号出力器Ａとは異なる通電パターンが記憶された通電信号出力器Ｂと、前記通電器へ入力する信号を選択する信号選択器Ａと、前記信号選択器Ａへ入力する信号を選択する信号選択器Ｂと、モータの回転方向を検出する回転方向検出器と、モータの電流値を検出する過電流検出器とを備え、前記信号選択器Ａは前記通電信号発生器からの入力と、前記信号選択器Ｂからの入力を前記過電流検出器からの信号により切り換え出力し、前記信号選択器Ｂは、前記通電信号出力器Ａからの入力と、前記通電信号出力器Ｂからの入力を前記回転方向検出器からの信号により切り換え出力することを特徴とするようにしたものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、通電信号出力器Ａの出力は通電器内のトランジスタをオフし、駆動コイルを開放するパターンであり、通電信号出力Ｂの出力は通電器内の任意のトランジスタをオンさせ、駆動コイル同士を短絡するパターンであることを特徴とするようにしたものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置を搭載したモータである。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のモータによりファンを駆動する空調機器、空気清浄機および給湯機等の機器である。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施例１）
ここでは、電気角１２０°矩形波通電波形の場合について説明する。
【００１９】
図１において、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相からなる３相の駆動コイル１１、１３および１５は、次のようにして通電器２０に接続されている。通電器２０は、３つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３１、３３および３５により上アームを構成し、トランジスタ３２、３４および３６により下アームを構成している。Ｕ相駆動コイル１１の第１の端子は、トランジスタ３１および３２の接続点に接続され、Ｖ相駆動コイル１３の第１の端子は、トランジスタ３３および３４の接続点に接続され、Ｗ相駆動コイル１５の第１の端子は、トランジスタ３５および３６の接続点に接続されている。Ｕ相駆動コイル１１、Ｖ相駆動コイル１３およびＷ相駆動コイル１５のそれぞれの第２の端子は、互いに接続され中性点Ｎを成している。
【００２０】
直流電源（図示しない）は、その電圧出力Ｖｄｃを通電器２０に接続し、その通電器２０を介して上記３相駆動コイルに電力を供給する。
【００２１】
通電信号発生器９０は、図２に示すように、電圧印加の間「Ｈ」レベルとなる信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０、ＷＬ０を出力する。なお、信号ＵＨ０、ＵＬ０、ＶＨ０、ＶＬ０、ＷＨ０、ＷＬ０は、「Ｈ」レベルのとき、前記した通電器２０を構成するトランジスタ３１、３２、３３、３４、３５、３６がオンし、逆に「Ｌ」レベルのときオフするように構成している。
【００２２】
通電信号出力器Ａ４１は、信号ＵＨ１ａ、ＵＬ１ａ、ＶＨ１ａ、ＶＬ１ａ、ＷＨ１ａおよびＷＬ１ａを出力する。この信号は常に「Ｌ」レベルであり、この信号が通電器２０に入力されるとトランジスタ３１、３２、３３、３４、３５、３６はオフする。
【００２３】
通電信号出力器Ｂ４２は、信号ＵＨ１ｂ、ＵＬ１ｂ、ＶＨ１ｂ、ＶＬ１ｂ、ＷＨ１ｂおよびＷＬ１ｂを出力する。この信号のうち、ＵＨ１ｂ、ＶＨ１ｂ、ＷＨ１ｂは「Ｌ」レベルであり、ＵＬ１ｂ、ＶＬ１ｂ、ＷＬ１ｂは「Ｈ」レベルである（図２はこの信号の場合を示してある）。もしくは、ＵＨ１ｂ、ＶＨ１ｂ、ＷＨ１ｂは「Ｈ」レベルであり、ＵＬ１ｂ、ＶＬ１ｂ、ＷＬ１ｂは「Ｌ」レベルである。
【００２４】
回転方向検出器６０は、モータの回転方向を検出し、所定の信号ＤＭを出力する。
【００２５】
過電流検出器７０は、通電器２０に流れる電流を検出し、所定の電流値を超えた場合に、所定の信号ＯＣを出力する。
【００２６】
信号選択器Ｂ５２は、回転方向検出器６０からのＤＭ信号により、入力されている通電信号出力器Ａ４１からの信号と通電信号出力器Ｂ４２からの信号とを切り換え出力する。
【００２７】
信号選択器Ａ５１は、過電流検出器７０からのＯＣ信号により、入力されている通電信号発生器９０からの信号と信号選択器Ｂ５２からの信号とを切り換えＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬを出力する。出力されたＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬはゲートドライバ２７を介してトランジスタ３１、３２、３３、３４、３５および３６を動作させるのに適切な電圧に変換されて各トランジスタのゲートに入力される。
【００２８】
上記のように構成された第１の実施例の駆動装置における動作について、図２を参照し説明を加える。
【００２９】
図２は通常通電から非通常通電に移行した場合の動作を示した図である。
【００３０】
通常通電時は１２０°矩形波通電波形でモータは駆動されているが、過電流検出器７０により過電流が検出されると非通常通電へと切り換わる。これは信号選択器Ａ５１が過電流検出器７０からのＯＣ信号により動作して行われる。
【００３１】
非通電運転時、ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨおよびＷＬの信号は信号選択器Ｂからの出力ＵＨ１、ＵＬ１、ＶＨ１、ＶＬ１、ＷＨ１およびＷＬ１に切り換わるが、そのＵＨ１、ＵＬ１、ＶＨ１、ＶＬ１、ＷＨ１およびＷＬ１は、その時の回転方向検出器６０からのＤＭ信号により、通電信号出力器Ａ４１からの信号ＵＨ１ａ、ＵＬ１ａ、ＶＨ１ａ、ＶＬ１ａ、ＷＨ１ａおよびＷＬ１ａとなるか、通電信号出力器Ｂ４２からの信号ＵＨ１ｂ、ＵＬ１ｂ、ＶＨ１ｂ、ＶＬ１ｂ、ＷＨ１ｂおよびＷＬ１ｂとなるかを決められる。
【００３２】
モータの回転が逆回転（通常通電波形により駆動される方向とは逆の方向）の場合には、トランジスタを全てオフしなければ、駆動コイル１１、１３および１５に流れる電流を減らすことが出来ないため、通電信号出力器Ａ４１からの信号を選択する。この動作は、従来の技術の動作と同じであり、騒音が発生するが、モータが逆回転することは稀であり、また強風などの外力で逆回転するため、騒音は目立たない。
【００３３】
モータが正回転（通常通電波形により駆動される方向）の場合には、通電信号出力器Ｂ４２からの信号が選択され、トランジスタを動作させる。正転時は、トランジスタを全てオフしなくても、電流を減らすことができる。
【００３４】
この動作の場合では、図２に示すようにＵ、Ｖ、Ｗの電圧は急激な変化を起こさないため、騒音は発生しない。
【００３５】
なお、本実施例における各種信号処理は、アナログあるいはディジタル回路によるハードウェア処理により実現することも可能であり、またマイコン、ＤＳＰなどソフトウエア処理を用いて行っても良いことは言うまでもないし、またＩＣ化あるいはＬＳＩ化しても良いこともいうまでもない。
【００３６】
また、電気角１２０°矩形波通電波形による駆動だけではなく、他の通電波形での駆動においても有効であり、当然、周波数変調駆動（ＰＷＭ駆動）や、印加電圧振幅変調駆動（ＰＡＭ駆動）などの駆動方式も選ばず有効である。
【００３７】
（実施例２）
図３は空調機器の一つであるエアコンを示す図であり、室内機（図において上側）および室外機（同下側）に各々ファンが取り付けられた状態でルームエアコン室内機用モータ３０１またはルームエアコン室外機用３０２が搭載されている。
【００３８】
図４は給湯器を示す図であり、燃焼に必要な空気を送風するためファンを取り付けた給湯機用モータ３０３が搭載されている。
【００３９】
図５は空気清浄機を示す図であり、空気循環用のファンを取り付けた空気清浄機用モータ３０４が搭載されている。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載の発明によれば、モータに過電流が流れた際の電流制限の動作を確保しながら、騒音を低減することが可能になる。
【００４１】
請求項２に記載の発明によれば、モータに過電流が流れた際の電流制限の動作を確保しながら、より簡単なパターンで騒音を低減することが可能になる。
【００４２】
また、上記有利な効果を有するモータ駆動装置を有するモータを各種機器に搭載することで低騒音の機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるモータ駆動装置の回路構成図
【図２】本発明の実施例１におけるモータ駆動装置の動作説明図
【図３】本発明の実施例２における空調機器の構造を示す構成図
【図４】本発明の実施例２における給湯器の構造を示す構成図
【図５】本発明の実施例２における空気清浄機の構造を示す構成図
【図６】従来のモータ駆動装置の回路構成図
【図７】従来のモータ駆動装置の動作説明図
【符号の説明】
１１  Ｕ相駆動コイル
１３  Ｖ相駆動コイル
１５  Ｗ相駆動コイル
２０  通電器
３１、３２、３３、３４、３５、３６  トランジスタ
４１  通電信号出力器Ａ
４２  通電信号出力器Ｂ
５１  信号選択器Ａ
５２  信号選択器Ｂ
６０  回転方向検出器
７０  過電流検出器
９０  通電信号発生器
３０１  ルームエアコン室内機用モータ
３０２  ルームエアコン室外機用モータ
３０３  給湯機用モータ
３０４  空気清浄機用モータ
【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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【図６】
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【図７】
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