(57)【要約】【課題】  使用するパワートランジスタやダイオードなどの電子部品の発熱を容易に防止し価格の低減を図るＤＣモータの発熱防止機能付制御装置を提供すること。【解決手段】  本発明のＤＣモータの発熱防止機能付制御装置は、ＤＣモータ２０のＰＷＭ制御を行なう制御ブロック１０を備え、制御ブロック１０は、ＤＣモータ２０のモータ回転数を検出し、ＤＣモータ２０より検出したモータ回転数が予め設定したモータ回転数を下回ったとき、ＤＣモータ２０のＰＷＭ制御を行なうＰＷＭ制御信号のＰＷＭ周波数を定常状態のＰＷＭ周波数より低くすることとした。【選択図】  図１
2005198391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータのＰＷＭ制御を行なう制御ブロックを備え、前記制御ブロックは、前記ＤＣモータのモータ回転数を検出し、前記ＤＣモータより検出したモータ回転数が予め設定したモータ回転数を下回ったとき、前記ＤＣモータのＰＷＭ制御を行なうＰＷＭ制御信号のＰＷＭ周波数を定常状態のＰＷＭ周波数より低くすることを特徴とするＤＣモータの発熱防止機能付制御装置。
【請求項２】
前記予め設定したモータ回転数は第１の設定モータ回転数と、前記第１の設定モータ回転数より高い第２の設定モータ回転数を有し、前記制御ブロックは、前記ＤＣモータより検出したモータ回転数が前記第１の設定モータ回転数を下回ったとき、前記ＰＷＭ制御信号のＰＷＭ周波数を定常状態のＰＷＭ周波数より低くし、前記第２の設定モータ回転数を上回ったとき定常状態のＰＷＭ周波数とすることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータの発熱防止機能付制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣモータの制御装置に関し、特に、使用するパワートランジスタやダイオードなどの電子部品の発熱を防止するＤＣモータの発熱防止機能付制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＤＣモータの制御装置には、ＤＣモータの制御を行うときに使用する電子部品の発熱防止を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、この種の従来のＤＣモータの制御装置のブロック図を示す。
【０００４】
図３に示すように、この従来のＤＣモータの制御装置は、マイコンなどの制御ブロック１１０が制御部１１３により入力処理部１１１に入力しているトルク値に応じてデューティ比を設定し、ＤＣモータ１２０を制御するＰＷＭ制御部１１６から制御部１１３で設定したデューティ比によりＰＷＭ制御信号Ｓを出力し、ＤＣモータ駆動部１１８がＰＷＭ制御信号Ｓを入力しＤＣモータ電源部１１９からのＤＣ電圧をパルス駆動電圧Ｖｄに切換え、ＤＣモータ１２０のＰＷＭ制御を行っている。
【０００５】
ＤＣモータ１２０のＰＷＭ制御をする場合、ＰＷＭ制御信号ＳのＰＷＭ周波数は、通常可聴範囲外の例えば２０ＫＨｚの高周波に設定されており、ＤＣモータ駆動部１１８は、内部に設置したスイッチング素子のパワートランジスタを使用し、ＰＷＭ制御信号Ｓを入力してＤＣモータ電源部１１９からのＤＣ電圧をパルス駆動電圧Ｖｄに切換え、ＤＣモータ１２０のパワーや速度などを制御していた。そのため、そのパワートランジスタは、２０ＫＨｚの高周波に応じたオンとオフを繰り返し、そのたびにトランジスタの動作点が能動領域を通過するため、パワートランジスタに発熱を引き起こしていた。
【０００６】
また、ＤＣモータ１２０のインダクタンス成分を持ったモータコイルを高周波でオンオフするため、電流に比例したキックバック電圧が発生する。このキックバック電圧を抑制するため、ダイオードなどを使用しているが、そのダイオードなどにはキックバック電流が流れ発熱を引き起こしていた。
【０００７】
そのため、これらの発熱に耐えうる許容損失を持ったパワートランジスタやダイオードなどの素子を選択して使用する必要があり、高価格の原因となっていた。
【０００８】
これらの発熱を防ぐため、ＤＣモータ１２０に流れる電流経路に直列に電流検出抵抗１１５を挿入し、電流検出抵抗１１５に流れる電流に比例した電位差が発生することを利用して電流値検出部１１４で電流を検出し、大電流を検出したとき、ＰＷＭ周波数を下げＤＣモータ１２０の発熱を防止することが行われているが、電流検出抵抗１１５に大電流が流れ発熱するため、大きな許容損失容量をもった抵抗を使わなければならずやはり高価格となっていた。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２５３５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、使用するパワートランジスタやダイオードなどの電子部品の発熱を容易に防止し価格の低減を図るＤＣモータの発熱防止機能付制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のＤＣモータの発熱防止機能付制御装置は、ＤＣモータのＰＷＭ制御を行なう制御ブロックを備え、前記制御ブロックは、前記ＤＣモータのモータ回転数を検出し、前記ＤＣモータより検出したモータ回転数が予め設定したモータ回転数を下回ったとき、前記ＤＣモータのＰＷＭ制御を行なうＰＷＭ制御信号のＰＷＭ周波数を定常状態のＰＷＭ周波数より低くすることとした。
【００１２】
また、前記予め設定したモータ回転数は第１の設定モータ回転数と、前記第１の設定モータ回転数より高い第２の設定モータ回転数を有し、前記制御ブロックは、前記ＤＣモータより検出したモータ回転数が前記第１の設定モータ回転数を下回ったとき、前記ＰＷＭ制御信号のＰＷＭ周波数を定常状態のＰＷＭ周波数より低くし、前記第２の設定モータ回転数を上回ったとき定常状態のＰＷＭ周波数とすることとした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＤＣモータの発熱防止機能付制御装置は、ＤＣモータのＰＷＭ制御を行なう制御ブロックを備え、前記制御ブロックは、前記ＤＣモータのモータ回転数を検出し、前記ＤＣモータより検出したモータ回転数が予め設定したモータ回転数を下回ったとき、前記ＤＣモータのＰＷＭ制御を行なうＰＷＭ制御信号のＰＷＭ周波数を定常状態のＰＷＭ周波数より低くすることとしたため、使用するパワートランジスタやダイオードなどの電子部品の発熱を容易に防止し価格の低減を図ることができる。
【００１４】
また、前記予め設定したモータ回転数は第１の設定モータ回転数と、前記第１の設定モータ回転数より高い第２の設定モータ回転数を有し、前記制御ブロックは、前記ＤＣモータより検出したモータ回転数が前記第１の設定モータ回転数を下回ったとき、前記ＰＷＭ制御信号のＰＷＭ周波数を定常状態のＰＷＭ周波数より低くし、前記第２の設定モータ回転数を上回ったとき定常状態のＰＷＭ周波数とすることとしたため、ＰＷＭ周波数の切換回数が減る事によりスイッチング素子のパワートランジスタのオンとオフの回数が増えることを防ぎ、効果的に発熱防止を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態のＤＣモータの発熱防止機能付制御装置につき図を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態のＤＣモータの発熱防止機能付制御装置のブロック図を示す。
【００１７】
図１に示すように、本発明の実施の形態のＤＣモータの発熱防止機能付制御装置は、ＤＣモータ２０の制御を行うとともに、発熱防止を行うマイコンなどの制御ブロック１０が設けられ、制御ブロック１０とＤＣモータ２０との間にＤＣモータ電源部１９と接続するＤＣモータ駆動部１８が設けられている。ＤＣモータ２０には、モータコイルに発生するキックバック電圧の抑制用のダイオード（図示せず）が設けられている。
【００１８】
制御ブロック１０では、制御部１３が入力処理部１１に入力されているトルク値に応じたデューティ比を設定し、ＰＷＭ周波数可変制御部１６が制御部１３で設定したデューティ比によりＤＣモータ２０をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御信号Ｓを出力し、ＤＣモータ２０のＰＷＭ制御を行っている。ＰＷＭ制御信号ＳのＰＷＭ周波数は、定常状態では可聴範囲外の２０ＫＨｚのＰＷＭ周波数が使用されているが、制御部１３とＰＷＭ周波数可変制御部１６により可変とすることができる。
【００１９】
ＤＣモータ駆動部１８は、制御ブロック１０のＰＷＭ周波数可変制御部１６よりのＰＷＭ制御信号Ｓを入力し、ＤＣモータ電源部１９からのＤＣ電圧を内部に設けたスイッチング素子のパワートランジスタによりパルス駆動電圧Ｖｄに切換え、ＤＣモータ２０の駆動を行っている。
【００２０】
また、制御ブロック１０の制御部１３では、モータ回転数検出部１５が検出したモータ回転数と予め設定したモータ回転数の比較を行い、検出したモータ回転数が予め設定したモータ回転数以下のとき、ＤＣモータ２０の起動時や過負荷時の状態で大きな電流が流れていると判断し、ＰＷＭ制御信号ＳのＰＷＭ周波数を定常状態のＰＷＭ周波数より低くすることを行っている。
【００２１】
そのため、スイッチング素子のパワートランジスタのオンとオフの回数を減らし、パワートランジスタの発熱を防止することができる。また、パワートランジスタのオンとオフの回数が減ることにより、キックバック電圧抑制用のダイオードのキックバック電圧の発生回数が減り、キックバック電圧抑制用のダイオードの発熱も防止することができる。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態のＤＣモータの発熱防止機能付制御装置がＰＷＭ周波数制御を行うときのフローチャートを示す。
【００２３】
図１と図２とにより、本発明の実施の形態のＤＣモータの発熱防止機能付制御装置が行う発熱防止につき詳細に説明する。
【００２４】
制御ブロック１０がＰＷＭ制御の処理を開始し、ＤＣモータ２０のＰＷＭ制御を行っているとき（ステップ３１）、制御ブロック１０の制御部１３は、モータ回転数検出部１５が検出したモータ回転数を読込み、検出したモータ回転数と予め設定した第１の設定モータ回転数との比較を行い（ステップ３２）、検出したモータ回転数が予め設定した第１の設定モータ回転数以下のとき（ステップ３２のＹｅｓ）、起動時や過負荷時の状態で大きな電流が流れていると判断し、ＤＣモータ２０のＰＷＭ制御を行なうＰＷＭ制御信号ＳのＰＷＭ周波数を定常状態のＰＷＭ周波数より低くし、その後、検出したモータ回転数と予め設定した第１の設定値との比較を行うステップ３２以降を繰り返す。
【００２５】
検出したモータ回転数と予め設定した第１の設定モータ回転数との比較を行うステップ３２で、検出したモータ回転数が予め設定した第１の設定モータ回転数以下でないときに（ステップ３２のＮｏ）、検出したモータ回転数と予め設定した第２の設定モータ回転数との比較を行い（ステップ３４）、検出したモータ回転数が予め設定した第２の設定値以上でないときには（ステップ３４のＮｏ）、検出したモータ回転数と予め設定した第１の設定値との比較のステップ３２以降を繰り返す。
【００２６】
検出したモータ回転数と予め設定した第２の設定モータ回転数との比較を行うステップ３４で、検出したモータ回転数が予め設定した第２の設定モータ回転数以上のとき（ステップ３４のＹｅｓ）、起動時や過負荷時の状態ではない定常の状況と判断し、ＰＷＭ周波数を高くして定常状態のＰＷＭ周波数とし、その後、検出したモータ回転数と予め設定した第１の設定モータ回転数との比較のステップ３２以降を繰り返す。
【００２７】
以上述べたように、本発明の実施の形態のＤＣモータの発熱防止機能付制御装置は、ＰＷＭ制御する場合にＤＣモータ２０のモータ回転数を監視し、モータ起動時や過負荷時の状態の大きな電流が流れているときには、ＰＷＭ制御信号ＳのＰＷＭ周波数を定常状態のＰＷＭ周波数より低くし、スイッチング素子であるパワートランジスタのオンとオフの回数を少なくしている。
【００２８】
そのため、ＰＷＭ制御を行う制御ブロック１０を利用し、スイッチング素子のパワートランジスタの発熱を容易に抑えることができ、また、パワートランジスタのオンとオフの回数が減ることにより、キックバック電圧抑制用のダイオードの発熱も防止することができ、使用する電子部品の低価格が可能となり、小型化も可能となる。
【００２９】
また、ＤＣモータ２０より検出したモータ回転数が第１の設定モータ回転数を下回ったとき、ＰＷＭ制御信号ＳのＰＷＭ周波数を定常状態のＰＷＭ周波数より低くし、第２の設定モータ回転数を上回ったとき定常状態のＰＷＭ周波数としているため、ＰＷＭ周波数の切換回数が減る事によりスイッチング素子のパワートランジスタのオンとオフの回数が増えることを防ぎ、効果的に発熱防止を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態のＤＣモータの発熱防止機能付制御装置のブロック図を示す。
【図２】本発明の実施の形態のＤＣモータの発熱防止機能付制御装置がホールＩＣ電源部の短絡保護を行うときのフローチャートを示す。
【図３】従来のＤＣモータの制御装置のブロック図を示す。
【符号の説明】
【００３１】
１０  制御ブロック
１１  入力処理部
１３  制御部
１５  モータ回転数検出部
１６  ＰＷＭ周波数可変制御部
１８  ＤＣモータ駆動部
１９  ＤＣモータ電源部
２０  ＤＣモータ
【図１】
2005198391.tif 000003
【図２】
2005198391.tif 000004
【図３】
2005198391.tif 000005