(57)【要約】【課題】高耐圧のトランジスタを不要とすることができ、また電力損失を防止して省エネルギー化を図ることができる直流モータ駆動回路を提供することを目的とする。【解決手段】ロータの位置を示す方形波信号を出力する磁気検出回路１、３と、反転方形波信号を出力する反転回路７と、方形波信号に基づいて第１のコイルＬＡに通電する第１の駆動スイッチング回路４〜６と、反転方形波信号に基づいて第２のコイルＬＢに通電する第２の駆動スイッチング回路８〜１０と、第１のコイルに蓄積されたエネルギーを第１の駆動スイッチング回路がオフのときにコンデンサ１５に充電する第１の充電スイッチング回路１１、１３と、第２のコイルに蓄積されたエネルギーを同様にコンデンサ１５に充電する第２の充電スイッチング回路１２、１４とを有する。【選択図】図１
2005137042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２相半波直流モータのロータの位置を示す方形波信号を出力する磁気検出回路と、前記方形波信号を反転した反転方形波信号を出力する反転回路と、前記磁気検出回路からの方形波信号に基づいて前記２相半波直流モータの第１のコイルに通電する第１の駆動スイッチング回路と、前記反転回路からの反転方形波信号に基づいて前記２相半波直流モータの第２のコイルに通電する第２の駆動スイッチング回路と、前記第１のコイルに蓄積されたエネルギーを前記第１の駆動スイッチング回路がオフのときにコンデンサに充電する第１の充電スイッチング回路と、前記第２のコイルに蓄積されたエネルギーを前記第２の駆動スイッチング回路がオフのときに前記コンデンサに充電する第２の充電スイッチング回路とを有することを特徴とする直流モータ駆動回路。
【請求項２】
前記コンデンサの充電電圧を安定化して出力する定電圧回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の直流モータ駆動回路。
【請求項３】
着脱容易な蓄電池を前記コンデンサに並列に接続したことを特徴とする請求項１に記載の直流モータ駆動回路。
【請求項４】
前記磁気検出回路は、前記ロータを構成する永久磁石によって生じる磁界の方向を検出し前記検出した方向に応じて正弦波信号を出力する磁気検出素子と、前記磁気検出素子から出力される正弦波信号を方形波信号に変換するコンパレータとを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の直流モータ駆動回路。
【請求項５】
前記第１の駆動スイッチング回路と前記第２の駆動スイッチング回路とは、スイッチング素子としてＦＥＴを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の直流モータ駆動回路。
【請求項６】
前記第１の充電スイッチング回路と前記第２の充電スイッチング回路とは、スイッチング素子としてのトランジスタと、逆流阻止のためのダイオードとを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の直流モータ駆動回路。
【請求項７】
前記磁気検出素子はホール素子であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１に記載の直流モータ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２相半波で直流モータを駆動する直流モータ駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は、２相半波で直流モータを駆動する従来の直流モータ駆動回路を示す回路図であり、例えば（技術文献１）に記載されている。
【０００３】
図７において、１は２相半波で駆動される直流モータのロータを構成する永久磁石によって生じる磁界の方向を検出し、検出方向に応じた信号である正弦波信号を出力する磁気検出素子としてのホール素子、２はホール素子１の端子Ｐ１・Ｐ３間に所定の電圧を印加するための電源端子、３はホール素子２から出力される正弦波信号を方形波信号に変換するコンパレータ、４はコンパレータ３から出力される方形波信号によって駆動されるスイッチング素子としてのＦＥＴ、５はＦＥＴ４によって駆動される（すなわちＦＥＴ４がオンのときにオンとなり、ＦＥＴ４がオフのときにオフとなる）スイッチング素子としてのＰＮＰトランジスタ、７はコンパレータ３から出力される方形波信号を反転して反転方形波信号を出力する反転回路としてのインバータ、８はインバータ７から出力される反転方形波信号によって駆動されるスイッチング素子としてのＦＥＴ、９はＦＥＴ８によって駆動される（すなわちＦＥＴ８がオンのときにオンとなり、ＦＥＴ８がオフのときにオフとなる）スイッチング素子としてのＰＮＰトランジスタ、Ｔ１、Ｔ２は交流を全波整流して平滑した電圧電源であるモータ電源が供給される電源端子、ＬＡはスイッチング素子５により駆動される励磁コイルとしての第１のコイル（Ａ相コイル）、ＬＢはスイッチング素子９により駆動される励磁コイルとしての第２のコイル（Ｂ相コイル）である。
【０００４】
このように構成された直流モータ駆動回路について、その動作を図５、図６を用いて説明する。図５は２相半波により駆動される直流モータの励磁コイルとロータを示す構成図、図６（ａ）はホール素子１の出力電圧を示すタイミング図、図６（ｂ）はコンパレータ３の出力電圧を示すタイミング図、図６（ｃ）はＡ相コイルＬＡの通電電流を示すタイミング図、図６（ｄ）はＢ相コイルＬＢの通電電流を示すタイミング図、図６（ｅ）はＡ相コイルＬＡの発生電圧を示すタイミング図、図６（ｆ）はＢ相コイルＬＢの発生電圧を示すタイミング図である。
【０００５】
図５において、１は図７と同様のホール素子、ＬＡ、ＬＢは図７と同様のＡ相コイル、Ｂ相コイルであり、１９は２相半波により駆動される直流モータのロータである。
【０００６】
図５に示すようにロータ１９は４極であり、このロータ１９が回転するときのホール素子１からの出力信号は、図６（ａ）に示すように、ロータ１回転で２周期の正弦波信号である。
【０００７】
図７において、ホール素子１の端子１、３に所定の電圧が印加され、直流モータのロータ１９（図５）が回転すると、ホール素子１は、その回転に伴う磁界変化を検出して端子２、４に正弦波信号を発生する。コンパレータ３は、ホール素子１からの正弦波信号を入力し、図６（ｂ）に示すような方形波信号に変換する。コンパレータ３出力の方形波信号が「Ｈ」レベルである時間ｔ１〜ｔ２においては、ＦＥＴ４はオンとなり、したがってＰＮＰトランジスタ５はオンとなる。これにより、図６（ｃ）に示すように、Ａ相コイルＬＡには電源端子Ｔ１のモータ電源からの電流が流れる。一方、コンパレータ３出力の方形波信号が「Ｌ」レベルである時間ｔ２〜ｔ３においては、ＦＥＴ４はオフとなり、したがってＰＮＰトランジスタ５はオフとなり、Ａ相コイルＬＡには電流は流れない。同様に、
コンパレータ３出力の方形波信号が「Ｌ」レベル（すなわちインバータ７出力の方形波信号が「Ｈ」レベル）である時間ｔ２〜ｔ３においては、ＦＥＴ８はオンとなり、したがってＰＮＰトランジスタ９はオンとなる。これにより、図６（ｄ）に示すように、Ｂ相コイルＬＢには電源端子Ｔ１のモータ電源からの電流が流れる。一方、コンパレータ３出力の方形波信号が「Ｈ」レベル（すなわちインバータ７出力の方形波信号が「Ｌ」レベル）である時間ｔ３〜ｔ４においては、ＦＥＴ８はオフとなり、したがってＰＮＰトランジスタ９はオフとなり、Ｂ相コイルＬＢには電流は流れない。
【０００８】
このような電流が流れるＡ相コイルＬＡには、図６（ｃ）の電流を微分したような図６（ｅ）に示す電圧が発生し、また、Ｂ相コイルＬＢには、図６（ｄ）の電流を微分したような図６（ｆ）に示す電圧が発生する。図６（ｅ）に示すように、Ａ相コイルＬＡには時間ｔ２、ｔ４においてスパイク状電圧２０が発生し、また、図６（ｆ）に示すように、Ｂ相コイルＬＢには時間ｔ３においてスパイク状電圧３０が発生する。この高圧のスパイク状電圧２０または３０は、ＦＥＴ４、ＰＮＰトランジスタ５またはＦＥＴ８、ＰＮＰトランジスタ９を破壊するおそれがあり、またアバランシェ（電子雪崩）現象によりＦＥＴ４、ＰＮＰトランジスタ５またはＦＥＴ８、ＰＮＰトランジスタ９に電流が流れ、電力損失を生じる。ＦＥＴ４、ＰＮＰトランジスタ５またはＦＥＴ８、ＰＮＰトランジスタ９の破壊を防止するためには高耐圧のトランジスタを選択する必要があるが、この場合はコスト上昇を招く。また、トランジスタにおける電力損失は電力効率の低下を招き、省エネルギー化に逆行する。
【特許文献１】特開２０００−４１３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来の直流モータ駆動回路においては、高耐圧のトランジスタの採用によりコストが上昇し、また電力損失により省エネルギー化を図ることができないという問題点を有していた。
【００１０】
この直流モータ駆動回路では、高耐圧のトランジスタを不要とすることができ、また電力損失を防止して省エネルギー化を図ることができることが要求されている。
【００１１】
本発明は、これらの要求を満たすため、高耐圧のトランジスタを不要とすることができ、また電力損失を防止して省エネルギー化を図ることができる直流モータ駆動回路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】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明の直流モータ駆動回路は、２相半波直流モータのロータの位置を示す方形波信号を出力する磁気検出回路と、方形波信号を反転した反転方形波信号を出力する反転回路と、磁気検出回路からの方形波信号に基づいて２相半波直流モータの第１のコイルに通電する第１の駆動スイッチング回路と、反転回路からの反転方形波信号に基づいて２相半波直流モータの第２のコイルに通電する第２の駆動スイッチング回路と、第１のコイルに蓄積されたエネルギーを第１の駆動スイッチング回路がオフのときにコンデンサに充電する第１の充電スイッチング回路と、第２のコイルに蓄積されたエネルギーを第２の駆動スイッチング回路がオフのときにコンデンサに充電する第２の充電スイッチング回路とを有する構成を備えている。
【００１３】
これにより、高耐圧のトランジスタを不要とすることができ、また電力損失を防止して省エネルギー化を図ることができる直流モータ駆動回路が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の直流モータ駆動回路は、２相半波直流モータのロータの位置を示す方形波信号を出力する磁気検出回路と、方形波信号を反転した反転方形波信号を出力する反転回路と、磁気検出回路からの方形波信号に基づいて２相半波直流モータの第１のコイルに通電する第１の駆動スイッチング回路と、反転回路からの反転方形波信号に基づいて２相半波直流モータの第２のコイルに通電する第２の駆動スイッチング回路と、第１のコイルに蓄積されたエネルギーを第１の駆動スイッチング回路がオフのときにコンデンサに充電する第１の充電スイッチング回路と、第２のコイルに蓄積されたエネルギーを第２の駆動スイッチング回路がオフのときにコンデンサに充電する第２の充電スイッチング回路とを有することにより、第１の駆動スイッチング回路により直流モータの第１の励磁コイルを駆動していないときは第１の充電スイッチング回路をオン状態にして第１の励磁コイルの蓄積エネルギーを放電することができ、また、第２の駆動スイッチング回路により直流モータの第２の励磁コイルを駆動していないときは第２の充電スイッチング回路をオン状態にして第２の励磁コイルの蓄積エネルギーを放電することができるので、第１、第２の駆動スイッチング回路を構成するスイッチング素子たとえばトランジスタに異常高圧（スパイク状電圧）が発生することを防止することができ、高耐圧のトランジスタを使用する必要性を無くすことができ、コスト上昇を防止することができ、また、第１、第２の駆動スイッチング回路のスイッチング素子に電流が流れることを防止することができるので、電力損失を防止して省エネルギー化を図ることができるという有利な効果が得られる。さらに、スパイク状電圧の発生を防止することができるので、スパイク状電圧が励磁コイルに印加されることによって発生するコイル励磁音等による騒音の発生を防止することができ、さらに、励磁コイル蓄積エネルギーが充電されるコンデンサの充電電圧を観察することにより、直流モータのロータが回転しているか又はロック等により回転停止しているかを判定することができるという有利な効果が得られる。さらに、冷蔵庫の庫内の冷気循環用ファンモータや冷蔵庫用コンプレッサ冷却用ファンモータとして２相半波駆動の直流モータを使用すれば、この直流モータは常に通電して回転していることになるので、省エネルギー効果を更に高めることができ、さらに、ロータがアタッチメントを介して換気扇に接続されているような場合には風による換気扇の回転により励磁コイルに誘起電力を発生することができるという有利な効果が得られる。
【００１５】
さらに、コンデンサの充電電圧を安定化して出力する定電圧回路を備えたことにより、励磁コイル蓄積エネルギーの放電により発生するコンデンサの充電電圧を安定化することができ、安定化した直流電圧をコンデンサに接続された装置等に供給することができるという有利な効果が得られる。
【００１６】
さらに、着脱容易な蓄電池をコンデンサに並列に接続したことにより、励磁コイル蓄積エネルギーの放電により発生するコンデンサの充電電圧をコンデンサに接続された装置に供給することができるのみならず、コンデンサに接続されていない別置きの装置等にも電圧を供給することができるという有利な効果が得られる。
【００１７】
さらに、磁気検出回路は、ロータを構成する永久磁石によって生じる磁界の方向を検出し検出した方向に応じて正弦波信号を出力する磁気検出素子と、磁気検出素子から出力される正弦波信号を方形波信号に変換するコンパレータとを有することにより、確実に正弦波信号を発生して方形波信号を出力することができるという有利な効果が得られる。
【００１８】
さらに、第１の駆動スイッチング回路と第２の駆動スイッチング回路とは、スイッチング素子としてＦＥＴを有することにより、コンパレータから出力する電力を小さくすることができ、いっそうの省エネルギー化を図ることができるという有利な効果が得られる。
【００１９】
さらに、第１の充電スイッチング回路と第２の充電スイッチング回路とは、スイッチング素子としてのトランジスタと、逆流阻止のためのダイオードとを有することにより、励
磁コイルの蓄積エネルギーを確実にコンデンサに放電することができるという有利な効果が得られる。
【００２０】
さらに、磁気検出素子はホール素子であることにより、直流モータのロータが回転したときに確実に正弦波信号を発生することができるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、高耐圧のトランジスタを不要とし、電力損失を防止して省エネルギー化を図るために、直流モータの励磁コイルに蓄積されたエネルギーを放電してコンデンサに充電するための充電スイッチング回路を設け、駆動スイッチング回路により直流モータの励磁コイルを駆動していないときは充電スイッチング回路をオン状態にして励磁コイル蓄積エネルギーを放電することにより、駆動スイッチング回路を構成するスイッチング素子たとえばトランジスタへの異常高圧の印加防止と、スイッチング素子に電流が流れることによる電力損失の防止を実現した。
【００２２】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、２相半波直流モータのロータの位置を示す方形波信号を出力する磁気検出回路と、方形波信号を反転した反転方形波信号を出力する反転回路と、磁気検出回路からの方形波信号に基づいて２相半波直流モータの第１のコイルに通電する第１の駆動スイッチング回路と、反転回路からの反転方形波信号に基づいて２相半波直流モータの第２のコイルに通電する第２の駆動スイッチング回路と、第１のコイルに蓄積されたエネルギーを第１の駆動スイッチング回路がオフのときにコンデンサに充電する第１の充電スイッチング回路と、第２のコイルに蓄積されたエネルギーを第２の駆動スイッチング回路がオフのときにコンデンサに充電する第２の充電スイッチング回路とを有することとしたものである。
【００２３】
この構成により、第１の駆動スイッチング回路により直流モータの第１の励磁コイルを駆動していないときは第１の充電スイッチング回路をオン状態にして第１の励磁コイルの蓄積エネルギーを放電することができ、また、第２の駆動スイッチング回路により直流モータの第２の励磁コイルを駆動していないときは第２の充電スイッチング回路をオン状態にして第２の励磁コイルの蓄積エネルギーを放電することができるので、第１、第２の駆動スイッチング回路を構成するスイッチング素子たとえばトランジスタに異常高圧（スパイク状電圧）が発生することを防止することができ、高耐圧のトランジスタを使用する必要性を無くすことができ、コスト上昇を防止することができ、また、第１、第２の駆動スイッチング回路のスイッチング素子に電流が流れることを防止することができるので、電力損失を防止して省エネルギー化を図ることができるという作用・効果を有する。さらに、スパイク状電圧の発生を防止することができるので、スパイク状電圧が励磁コイルに印加されることによって発生するコイル励磁音等による騒音の発生を防止することができ、さらに、励磁コイル蓄積エネルギーが充電されるコンデンサの充電電圧を観察することにより、直流モータのロータが回転しているか又はロック等により回転停止しているかを判定することができるという作用・効果を有する。さらに、冷蔵庫の庫内の冷気循環用ファンモータや冷蔵庫用コンプレッサ冷却用ファンモータとして２相半波駆動の直流モータを使用すれば、この直流モータは常に通電して回転していることになるので、省エネルギー効果を更に高めることができ、さらに、ロータがアタッチメントを介して換気扇に接続されているような場合には風による換気扇の回転により励磁コイルに誘起電力を発生することができるという作用・効果を有する。
【００２４】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、コンデンサの充電電圧を安定化して出力する定電圧回路を備えることとしたものである。
【００２５】
この構成により、励磁コイル蓄積エネルギーの放電により発生するコンデンサの充電電
圧を安定化することができ、安定化した直流電圧をコンデンサに接続された装置等に供給することができるという作用・効果を有する。
【００２６】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、着脱容易な蓄電池をコンデンサに並列に接続することとしたものである。
【００２７】
この構成により、励磁コイル蓄積エネルギーの放電により発生するコンデンサの充電電圧をコンデンサに接続された装置に供給することができるのみならず、コンデンサに接続されていない別置きの装置等にも電圧を供給することができるという作用・効果を有する。
【００２８】
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、磁気検出回路は、ロータを構成する永久磁石によって生じる磁界の方向を検出し検出した方向に応じて正弦波信号を出力する磁気検出素子と、磁気検出素子から出力される正弦波信号を方形波信号に変換するコンパレータとを有することとしたものである。
【００２９】
この構成により、確実に正弦波信号を発生して方形波信号を出力することができるという作用・効果を有する。
【００３０】
上記課題を解決するためになされた第５の発明は、第１の駆動スイッチング回路と第２の駆動スイッチング回路とは、スイッチング素子としてＦＥＴを有することとしたものである。
【００３１】
この構成により、コンパレータから出力する電力を小さくすることができ、いっそうの省エネルギー化を図ることができるという作用・効果を有する。
【００３２】
上記課題を解決するためになされた第６の発明は、第１の充電スイッチング回路と第２の充電スイッチング回路とは、スイッチング素子としてのトランジスタと、逆流阻止のためのダイオードとを有することとしたものである。
【００３３】
この構成により、励磁コイルの蓄積エネルギーを確実にコンデンサに放電することができるという作用・効果を有する。
【００３４】
上記課題を解決するためになされた第７の発明は、磁気検出素子はホール素子であることとしたものである。
【００３５】
この構成により、直流モータのロータが回転したときに確実に正弦波信号を発生することができるという作用・効果を有する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による直流モータ駆動回路を示す回路図である。
【００３７】
図１において、ホール素子（磁気検出素子）１、電源端子２、Ｔ１、Ｔ２、コンパレータ３、ＦＥＴ４、８、ＰＮＰトランジスタ５、９、インバータ（反転回路）７、励磁コイルＬＡ（第１のコイル）、励磁コイルＬＢ（第２のコイル）は図７と同様のものなので、同一符号を付し、説明は省略する。６はコンパレータ３出力の方形波信号（図６参照）により駆動されるＦＥＴ、１０はインバータ７出力の反転方形波信号（図６参照）により駆動されるＦＥＴ、１１は励磁コイルＬＡに蓄積された電力エネルギーにより駆動されるＰＮＰトランジスタ、１２は励磁コイルＬＢに蓄積された電力エネルギーにより駆動されるＰＮＰトランジスタ、１３は励磁コイルＬＡの蓄積エネルギーに基づいて流れる電流を整
流すると共に後述のコンデンサ１５からの逆流を防止するダイオード、１４は励磁コイルＬＢの蓄積エネルギーに基づいて流れる電流を整流すると共に後述のコンデンサ１５からの逆流を防止するダイオード、１５は励磁コイルＬＡ、ＬＢの蓄積エネルギーを電圧および電荷として蓄積すると共に励磁コイルＬＡ、ＬＢからの充電電圧を平滑するコンデンサ、１６はコンデンサ１５の電圧を外部装置に供給するためのコネクタである。ここで、ホール素子１とコンパレータ３とは磁気検出回路を構成し、トランジスタ４〜６は第１の駆動スイッチング回路、トランジスタ８〜１０は第２の駆動スイッチング回路、トランジスタ１１とダイオード１３とは第１の充電スイッチング回路、トランジスタ１２とダイオード１４とは第２の充電スイッチング回路を構成する。
【００３８】
このように構成された直流モータ駆動回路について、その動作を図４、図５を用いて説明する。図４（ａ）はホール素子１の出力電圧を示すタイミング図、図４（ｂ）はコンパレータ３の出力電圧を示すタイミング図、図４（ｃ）はＡ相コイルＬＡの通電電流を示すタイミング図、図４（ｄ）はＢ相コイルＬＢの通電電流を示すタイミング図、図４（ｅ）はＡ相コイルＬＡの発生電圧を示すタイミング図、図４（ｆ）はＢ相コイルＬＢの発生電圧を示すタイミング図である。
【００３９】
前述したように、図５のロータ１９は４極であり、このロータ１９が回転するときのホール素子１からの出力信号は、図４（ａ）に示すように、ロータ１回転で２周期の正弦波信号である。
【００４０】
図１において、ホール素子１の端子１、３には所定の電圧が印加され、直流モータのロータ１９が回転すると、ホール素子１は、その回転に伴う磁界変化を検出して端子２、４に正弦波信号を発生する。コンパレータ３は、ホール素子１からの正弦波信号を入力し、図４（ｂ）に示すような方形波信号に変換する。コンパレータ３出力の方形波信号が「Ｈ」レベルである時間ｔ１〜ｔ２においては、ＦＥＴ４、６はオンとなり、したがってＰＮＰトランジスタ５はオンとなる。これにより、図４（ｃ）に示すように、Ａ相コイルＬＡには電源端子Ｔ１のモータ電源からの電流が流れ始める。一方、コンパレータ３出力の方形波信号が「Ｌ」レベルである時間ｔ２〜ｔ３においては、ＦＥＴ４、６はオフとなり、したがってＰＮＰトランジスタ５はオフとなる。このとき、Ａ相コイルＬＡには時間ｔ１〜ｔ２において流れた電流に基づくエネルギーが蓄積されているが、これは時間ｔ２〜ｔ３（図４（ｅ）参照）で示すような電圧を発生する。この電圧（図１においてトランジスタ６側がプラスとなり、ＰＮＰトランジスタ５側がマイナスとなる電圧）により、コンデンサ１５を介してＰＮＰトランジスタ１１とダイオード１３に電流が流れる。すなわち、Ａ相コイルＬＡに蓄積されたエネルギー（電力）が放電される。この放電電流は、図４（ｃ）に示すように、一旦ピーク値となった後、徐々に低下していく。ここで時間ｔ３になると、再びＡ相コイルＬＡにはモータ電源（端子Ｔ１、Ｔ２）からの電流が流れ始め、時間ｔ３〜ｔ４で示すようにＡ相コイルＬＡの通電電流は徐々に上昇していく。Ａ相コイルＬＡの通電電流および放電電流は以上のような状態を繰り返す。
【００４１】
Ｂ相コイルＬＢも同様である。コンパレータ３出力の方形波信号が「Ｌ」レベルである時間ｔ２〜ｔ３においては、ＦＥＴ８、１０はインバータ７出力によりオンとなり、したがってＰＮＰトランジスタ９はオンとなる。これにより、図４（ｄ）に示すように、Ｂ相コイルＬＢには電源端子Ｔ１のモータ電源からの電流が流れ始める。一方、コンパレータ３出力の方形波信号が「Ｈ」レベルである時間ｔ３〜ｔ４においては、ＦＥＴ８、１０はオフとなり、したがってＰＮＰトランジスタ９はオフとなる。このとき、Ｂ相コイルＬＢには時間ｔ２〜ｔ３において流れた電流に基づくエネルギーが蓄積されているが、これは時間ｔ３〜ｔ４で示すような電圧（図４（ｆ）参照）を発生する。この電圧（図１においてＰＮＰトランジスタ１０側がプラスとなり、ＰＮＰトランジスタ９側がマイナスとなる電圧）により、コンデンサ１５を介してＰＮＰトランジスタ１２とダイオード１４に電流
が流れる。すなわち、Ｂ相コイルＬＢに蓄積されたエネルギー（電力）が放電される。この放電電流は、図４（ｄ）に示すように、一旦ピーク値となった後、徐々に低下していく。ここで時間ｔ４になると、再びＢ相コイルＬＢにはモータ電源（端子Ｔ１、Ｔ２）からの電流が流れ始め、Ｂ相コイルＬＢの通電電流は徐々に上昇していく。Ｂ相コイルＬＢの通電電流および放電電流は以上のような状態を繰り返す。
【００４２】
このように、励磁コイルＬＡ、ＬＢに蓄積されたエネルギーは、第１、第２の駆動スイッチング回路がオフとなった後も、第１、第２の充電スイッチング回路を介して放電電流となってコンデンサ１５に蓄積されるので、励磁コイルＬＡ、ＬＢには従来のようなスパイク状電圧２０、３０（図６（ｅ）、（ｆ）参照）が発生せず、ＰＮＰトランジスタ４〜６、８〜１０には高耐圧性は要求されない。また、従来はトランジスタで熱損失となって消費されていたエネルギー（電力）はコンデンサ１５に電荷状態で蓄積されるので、このコンデンサ１５の蓄積電荷を直流モータの回転時や回転終了時において利用することができ、電力効率を向上させることができる。
【００４３】
図２は、図１の直流モータ駆動回路の変形例を示す回路図である。
【００４４】
図２において、ホール素子（磁気検出素子）１、電源端子２、Ｔ１、Ｔ２、コンパレータ３、ＦＥＴ４、６、８、１０、ＰＮＰトランジスタ５、９、１１、１２、インバータ（反転回路）７、ダイオード１３、１４、コンデンサ１５、コネクタ１６、励磁コイルＬＡ（第１のコイル）、励磁コイルＬＢ（第２のコイル）は図１と同様のものなので、同一符号を付し、説明は省略する。１７は入力電圧を安定化して出力するＤＣ−ＤＣコンバータとしての定電圧回路である。
【００４５】
図２の直流モータ駆動回路の動作は図１の直流モータ駆動回路の動作とほぼ同様であるが、定電圧回路１７がコンデンサ１５の充電電圧を安定化して出力する点が異なる。すなわち、コンデンサ１５には第１、第２の充電スイッチング回路１１〜１４を介して電流が流れ込むことにより、コンデンサ１５の充電電圧は一定したものではない。このコンデンサ１５の変動電圧を一定電圧として、しかも負荷変動にかかわらず一定電圧として出力する回路が定電圧回路１７であり、この定電圧回路１７の出力電圧を利用することにより、外部に接続される装置も安定した動作を行うことができる。
【００４６】
図３は、図１の直流モータ駆動回路の更に他の変形例を示す回路図である。
【００４７】
図３において、ホール素子（磁気検出素子）１、電源端子２、Ｔ１、Ｔ２、コンパレータ３、ＦＥＴ４、６、８、１０、ＰＮＰトランジスタ５、９、１１、１２、インバータ（反転回路）７、ダイオード１３、１４、コンデンサ１５、コネクタ１６、励磁コイルＬＡ（第１のコイル）、励磁コイルＬＢ（第２のコイル）は図１と同様のものなので、同一符号を付し、説明は省略する。１８はコンデンサ１５に並列に接続された蓄電池であり、この直流モータ駆動回路に着脱容易に取り付けられている。
【００４８】
図３の直流モータ駆動回路の動作は図１の直流モータ駆動回路の動作とほぼ同様であるが、直流モータ駆動回路に対して着脱容易な蓄電池をコンデンサ１５に並列に接続した点が異なる。すなわち、励磁コイルＬＡ、ＬＢからの充電電流がコンデンサ１５に充電されると共に、蓄電池１８にも充電される。この充電により電圧、電流が正常化された蓄電池１８は、直流モータ駆動回路から容易に取り外して、外部の装置の電源として使用することができる。つまり、コンデンサ１５は直流モータ駆動回路と一体であり、直流モータ駆動回路の近辺の外部装置の電源装置として利用することになるが、蓄電池１８は直流モータ駆動回路よりも遥かに運搬容易であり、遠方の外部装置にも利用することができる。
【００４９】
以上のように本実施の形態によれば、２相半波直流モータのロータ１９の位置を示す方形波信号を出力する磁気検出回路１、３と、方形波信号を反転した反転方形波信号を出力する反転回路７と、磁気検出回路１、３からの方形波信号に基づいて２相半波直流モータの第１のコイルＬＡに通電する第１の駆動スイッチング回路４〜６と、反転回路７からの反転方形波信号に基づいて２相半波直流モータの第２のコイルＬＢに通電する第２の駆動スイッチング回路８〜１０と、第１のコイルＬＡに蓄積されたエネルギーを第１の駆動スイッチング回路４〜６がオフのときにコンデンサ１５に充電する第１の充電スイッチング回路１１、１３と、第２のコイルＬＢに蓄積されたエネルギーを第２の駆動スイッチング回路８〜１０がオフのときにコンデンサ１５に充電する第２の充電スイッチング回路１２、１４とを有することにより、第１の駆動スイッチング回路４〜６により直流モータの第１の励磁コイルＬＡを駆動していないときは第１の充電スイッチング回路１１、１３をオン状態にして第１の励磁コイルＬＡの蓄積エネルギーを放電することができ、また、第２の駆動スイッチング回路８〜１０により直流モータの第２の励磁コイルＬＢを駆動していないときは第２の充電スイッチング回路１２、１４をオン状態にして第２の励磁コイルＬＢの蓄積エネルギーを放電することができるので、第１、第２の駆動スイッチング回路４〜６、８〜１０を構成するスイッチング素子たとえばトランジスタに異常高圧（スパイク状電圧）が発生することを防止することができ、高耐圧のトランジスタを使用する必要性を無くすことができ、コスト上昇を防止することができ、また、第１、第２の駆動スイッチング回路４〜６、８〜１０のスイッチング素子に電流が流れることを防止することができるので、電力損失を防止して省エネルギー化を図ることができる。さらに、スパイク状電圧の発生を防止することができるので、スパイク状電圧が励磁コイルＬＡ、ＬＢに印加されることによって発生するコイル励磁音等による騒音の発生を防止することができ、さらに、励磁コイル蓄積エネルギーが充電されるコンデンサ１５の充電電圧を観察することにより、直流モータのロータ１９が回転しているか又はロック等により回転停止しているかを判定することができる。さらに、冷蔵庫の庫内の冷気循環用ファンモータや冷蔵庫用コンプレッサ冷却用ファンモータとして２相半波駆動の直流モータを使用すれば、この直流モータは常に通電して回転していることになるので、省エネルギー効果を更に高めることができ、さらに、ロータ１９がアタッチメントを介して換気扇に接続されているような場合には風による換気扇の回転により励磁コイルＬＡ、ＬＢに誘起電力を発生することができる。
【００５０】
さらに、コンデンサ１５の充電電圧を安定化して出力する定電圧回路１７を備えたことにより、励磁コイル蓄積エネルギーの放電により発生するコンデンサ１５の充電電圧を安定化することができ、安定化した直流電圧をコンデンサ１５に接続された装置等に供給することができる。
【００５１】
さらに、着脱容易な蓄電池１８をコンデンサ１５に並列に接続したことにより、励磁コイル蓄積エネルギーの放電により発生するコンデンサ１５の充電電圧をコンデンサ１５に接続された装置に供給することができるのみならず、コンデンサ１５に接続されていない別置きの装置等にも電圧を供給することができる。
【００５２】
さらに、磁気検出回路１、３は、ロータ１９を構成する永久磁石によって生じる磁界の方向を検出し検出した方向に応じて正弦波信号を出力する磁気検出素子１と、磁気検出素子１から出力される正弦波信号を方形波信号に変換するコンパレータ３とを有することにより、確実に正弦波信号を発生して方形波信号を出力することができる。
【００５３】
さらに、第１の駆動スイッチング回路４〜６と第２の駆動スイッチング回路８〜１０とは、スイッチング素子としてＦＥＴを有することにより、コンパレータ３から出力する電力を小さくすることができ、いっそうの省エネルギー化を図ることができる。
【００５４】
さらに、第１の充電スイッチング回路１１、１３と第２の充電スイッチング回路１２、１４とは、スイッチング素子としてのトランジスタと、逆流阻止のためのダイオードとを有することにより、励磁コイルの蓄積エネルギーを確実にコンデンサ１５に放電することができる。
【００５５】
さらに、磁気検出素子１はホール素子であることにより、直流モータのロータ１９が回転したときに確実に正弦波信号を発生することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、高耐圧のトランジスタを不要としてコスト上昇を抑制し、電力損失を防止して省エネルギー化を図ることを目的とし、直流モータの励磁コイルに通電しない期間においてはその励磁コイルからコンデンサに充電電流を流して、スパイク状電圧の発生やトランジスタにおける熱損失を防止することにより、トランジスタの高耐圧化の防止や電力効率の低下の防止を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１による直流モータ駆動回路を示す回路図
【図２】図１の直流モータ駆動回路の変形例を示す回路図
【図３】図１の直流モータ駆動回路の更に他の変形例を示す回路図
【図４】（ａ）ホール素子の出力電圧を示すタイミング図、（ｂ）コンパレータの出力電圧を示すタイミング図、（ｃ）Ａ相コイルの通電電流を示すタイミング図、（ｄ）Ｂ相コイルの通電電流を示すタイミング図、（ｅ）Ａ相コイルの発生電圧を示すタイミング図、（ｆ）Ｂ相コイルの発生電圧を示すタイミング図
【図５】２相半波により駆動される直流モータの励磁コイルとロータを示す構成図
【図６】（ａ）ホール素子の出力電圧を示すタイミング図、（ｂ）コンパレータの出力電圧を示すタイミング図、（ｃ）Ａ相コイルの通電電流を示すタイミング図、（ｄ）Ｂ相コイルの通電電流を示すタイミング図、（ｅ）Ａ相コイルの発生電圧を示すタイミング図、（ｆ）Ｂ相コイルの発生電圧を示すタイミング図
【図７】２相半波で直流モータを駆動する従来の直流モータ駆動回路を示す回路図
【符号の説明】
【００５８】
１    ホール素子（磁気検出素子）
２、Ｔ１、Ｔ２    電源端子
３    コンパレータ
４、６、８、１０    ＦＥＴ
５、９、１１、１２    ＰＮＰトランジスタ
７    インバータ（反転回路）
１３、１４    ダイオード
１５    コンデンサ
１６    コネクタ
１７    定電圧回路
１８    蓄電池
ＬＡ    励磁コイル（第１のコイル）
ＬＢ    励磁コイル（第２のコイル）
【図１】
2005137042.tif 000003
【図２】
2005137042.tif 000004
【図３】
2005137042.tif 000005
【図４】
2005137042.tif 000006
【図５】
2005137042.tif 000007
【図６】
2005137042.tif 000008
【図７】
2005137042.tif 000009