(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列接続された複数台のＤＣブラシレスモータを、複数の半導体スイッチング素子を有する駆動回路により同一速度で駆動する並列駆動回路であって、スイッチング信号発生手段が、各モータのロータ位置検出信号を用いて前記スイッチング素子のスイッチング信号を作成するＤＣブラシレスモータの並列駆動回路において、
各モータのロータ位置検出信号が変化しない期間内に、スイッチング信号の作成に用いるロータ位置検出信号を各モータ間で切り替えると共に、切り替え後のモータのロータ位置検出信号を用いてスイッチング信号を作成するように、前記スイッチング信号発生手段に対して制御信号を出力する信号選択手段を備えたことを特徴とするＤＣブラシレスモータの並列駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載したＤＣブラシレスモータの並列駆動回路において、
前記スイッチング信号発生手段が、スイッチング信号として正弦波ＰＷＭ制御方式によるＰＷＭパルスを出力することを特徴とするＤＣブラシレスモータの並列駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台のファンやポンプ等を同一速度で運転するために互いに並列接続された複数台のＤＣブラシレスモータを駆動するための並列駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ＤＣブラシレスモータは、永久磁石形直流モータの長所を備え、機械的な騒音や電気的ノイズを発生せず、長寿命である等の利点があるため、小形の直流電動機として各種用途に利用されている。
ここで、図４は、この種のＤＣブラシレスモータを駆動する従来の駆動回路を示している。
【０００３】
図４において、Ｅは直流電源、Ｔ１〜Ｔ６は三相ブリッジ接続されたトランジスタ等の半導体スイッチング素子、Ｕ，Ｖ，Ｗは三相ブリッジ回路の出力端子、ＭはＤＣブラシレスモータ、１１はステータ、１２は永久磁石からなるロータ、ＣＵ，ＣＶ，ＣＷはステータ１１に配置されたＵ，Ｖ，Ｗ各相のコイル、ＨＵ，ＨＶ，ＨＷはロータ１２の磁極位置（ロータ位置）を検出するロータ位置センサとしてのホール素子、２０はホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷに接続されたロータ位置検出回路、３０はロータ位置検出信号（以下では、必要に応じて単に位置検出信号という）を用いて各相のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６に対するスイッチング信号を作成して出力するスイッチング信号発生回路である。
【０００４】
この駆動回路では、図５に示すように、ホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷにより検出した位置検出信号に従い、スイッチング信号発生回路３０によって最適なスイッチング素子を１２０°ずつオンさせ、これにより各相のコイルＣＵ，ＣＶ，ＣＷに正または負の電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを印加してステータ１１とロータ１２との間の磁気的吸引力または反発力により、ロータ１２を回転させている。
なお、この駆動方式は１２０°通電方形波駆動方式と呼ばれている。
【０００５】
しかし、図４に示した構成は基本的に１台のモータＭを駆動するためのものであり、例えば２台のモータを駆動するには２つの駆動回路が必要になって回路構成の複雑化や価格の上昇を避けることができない。
このような点に鑑み、１つの駆動回路によって複数台のモータを駆動する従来技術として、特開２０００−２６２０８２号公報に記載されたブラシレスモータの駆動回路が知られている。
【０００６】
上記特開２０００−２６２０８２号公報に記載された駆動回路は、ブラシレスモータの数に応じて分周された所定の分周期信号を基準信号とし、この基準信号により位置検出信号を順次切り替えて駆動ドライバに出力すると共に、駆動ドライバでは、位置検出信号に応じた駆動信号により複数台のブラシレスモータを運転するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−２６２０８２号公報の駆動回路では、位置検出信号を切り替えるタイミングが位置検出信号と完全には同期していないため、この位置検出信号を切り替えた瞬間にモータに印加される電圧の位相が急変して動作が不安定になり易い。
また、この従来技術では、一般に位置検出信号の周期よりも長い周期の基準信号によって切り替えを行うため、位置検出信号が使用されていないモータは、その間、位置検出信号に関係なく運転されるので、動作が不安定になり易いという問題がある。
【０００８】
そこで本発明は、安定な駆動を可能にし、かつ安価なＤＣブラシレスモータの並列駆動回路を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、互いに並列接続された複数台のＤＣブラシレスモータを、複数の半導体スイッチング素子を有する駆動回路により駆動する並列駆動回路であって、スイッチング信号発生手段が、各モータのロータ位置検出信号を用いて前記スイッチング素子のスイッチング信号を作成するＤＣブラシレスモータの並列駆動回路において、
各モータのロータ位置検出信号が変化しない期間内に、スイッチング信号の作成に用いるロータ位置検出信号を各モータ間で切り替えると共に、切り替え後のモータのロータ位置検出信号を用いてスイッチング信号を作成するように、前記スイッチング信号発生手段に対して制御信号を出力する信号選択手段を備えたものである。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したＤＣブラシレスモータの並列駆動回路において、
前記スイッチング信号発生手段が、スイッチング信号として正弦波ＰＷＭ制御方式によるＰＷＭパルスを出力するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１はこの実施形態に係る駆動回路の全体構成を示しており、２台のＤＣブラシレスモータＭＡ，ＭＢを１台の駆動回路によって駆動する場合のものである。なお、図４と同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
【００１２】
図１において、三相ブリッジ回路の各相出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗには同一構成のＤＣブラスレスモータＭＡ，ＭＢが並列に接続されており、それぞれに設けられたホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷはロータ位置検出回路２１，２２に接続されている。
これらの検出回路２１，２２から出力される各モータＭＡ，ＭＢのロータ位置検出信号は信号選択回路４０に入力され、どちらのモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号を使用するかを切り替えて選択可能となっている。そして、この信号選択回路４０からは、選択したモータの位置検出信号に応じてスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６をオン・オフさせるために、スイッチング信号発生回路３０に対する制御信号が出力される。
【００１３】
前記信号選択回路４０は、図２に示すようにモータＭＡの位置検出信号が入力されるＸＯＲ（排他的論理和）ゲートＩＣ１，ＩＣ２と、ＸＯＲゲートＩＣ２の出力側に接続されたＮＡＮＤゲートＩＣ３〜ＩＣ７と、モータＭＢの位置検出信号が入力されるＮＡＮＤゲートＩＣ８〜ＩＣ１０と、プルアップ抵抗等の抵抗Ｒ１〜Ｒ１０と、コンデンサＣ１と、ＮＡＮＤゲートＩＣ５〜ＩＣ１０の出力側のダイオードＤ１〜Ｄ７と、出力側のトランジスタＴＲ１〜ＴＲ３とから構成されている。
この信号選択回路４０は、図３に示すようなモータＭＡ，ＭＢの各相の位置検出信号が入力された際に、スイッチング信号発生回路３０に対してモータＭＡ，ＭＢの１相または２相のスイッチング素子を駆動させるための制御信号をトランジスタＴＲ１〜ＴＲ３から出力するように動作する。
【００１４】
以下、図１の実施形態の動作を、図２、図３を参照しつつ説明する。
いま、モータＭＡ，ＭＢが同期して同一速度で運転されているとすると、それぞれの位置検出信号は図３のように同期して出力されている。なお、図３では、モータＭＡに関する信号をＡ、モータＭＢに関する信号をＢで示している。
ここで、図３に示した各モータＭＡ，ＭＢの位置検出信号は、実質的に従来技術の図５に示したホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの出力信号と同様である。
【００１５】
両方のモータＭＡ，ＭＢを位置検出信号に同期させて運転するためには、図３のロータ回転角（空間角）が０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°のタイミングで位置検出信号が変化するのに合わせて、スイッチング信号発生回路３０から出力されるスイッチング信号を変化させる必要がある。
【００１６】
一方、図３における回転角が０°〜６０°の間、６０°〜１２０°の間、１２０°〜１８０°の間、１８０°〜２４０°の間、２４０°〜３００°の間、３００°〜０°の間は、各モータＭＡ，ＭＢともに位置検出信号に変化がなく、一定の状態を保っている（例えば、０°〜６０°の間はモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号としてＵ相及びＷ相の信号が検出される状態が続き、６０°〜１２０°の間はモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号としてＵ相のみの信号が検出される状態が続く）。
【００１７】
従って、上述したように位置検出信号に変化がなく一定の状態を保っている間に、モータＭＡの位置検出信号とモータＭＢの位置検出信号とを切り替えても何ら悪影響はない。
例えば、モータＭＡの位置検出信号を用いてモータＭＡを駆動するためのスイッチング信号（モータＭＡ，ＭＢは並列に接続されているので、モータＭＢを駆動するためのスイッチング信号でもあり得る）を出力している時に、他方のモータＭＢの位置検出信号に切り替えてモータＭＢを駆動するためのスイッチング信号（同じくモータＭＡを駆動するためのスイッチング信号でもあり得る）を出力するようにしても、この切替が位置検出信号に変化がない期間に行われるのであれば、切り替えた瞬間にモータの印加電圧が急変する心配はない。また、本実施形態のように位置検出信号の周期よりも短い周期で切り替えるようにすれば、動作が不安定になるおそれも少ない。
【００１８】
このため、本実施形態では、角度が０°〜６０°の間、６０°〜１２０°の間、１２０°〜１８０°の間、１８０°〜２４０°の間、２４０°〜３００°の間、３００°〜０°（３６０°）の間である３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、３３０°の時点で、信号選択回路４０によりモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号をモータ間で交互に切り替えて選択するようにし、この選択した位置検出信号に基づいてモータＭＡ，ＭＢを駆動するためのスイッチング信号を出力させるようにした。
【００１９】
つまり、図３に示す如く、例えば３３０°〜３０°の間はモータＭＡの位置検出信号を選択しており、この信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０はＵ相コイルＣＵ、Ｗ相コイルＣＷに通電する（期間はそれぞれ異なる）ようにスイッチング信号を出力する。また、３０°〜９０°の間はモータＭＢの位置検出信号を選択しており、この信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０はＵ相コイルＣＵ、Ｗ相コイルＣＷに通電する（期間はそれぞれ異なる）ようにスイッチング信号を作成する。
以後同様に、９０°〜１５０°の間はモータＭＡの位置検出信号を選択し、この信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０はＵ相コイルＣＵ、Ｖ相コイルＣＶに通電するようにスイッチング信号を作成し、１５０°〜２１０°の間はモータＭＢの位置検出信号を選択し、この信号に基づいてスイッチング信号発生回路３０はＵ相コイルＣＵ、Ｖ相コイルＣＶに通電するようにスイッチング信号を作成する。
【００２０】
図３では、説明の便宜上、角度が３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、３３０°でモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号を切り替えているが、切り替え角度はこれらの値に限られるものではなく、前述のように０°〜６０°の間、６０°〜１２０°の間、１２０°〜１８０°の間、１８０°〜２４０°の間、２４０°〜３００°の間、３００°〜０°（３６０°）の間であって、モータＭＡ，ＭＢの位置検出信号に変化がない角度で切り替えれば同様の効果を得ることができる。
【００２１】
なお、図２に示した信号選択回路４０の動作を確認すると、例えば図３の３０°〜６０°の間のモータＭＡ，ＭＢのロータ位置検出信号（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）を何れも論理（１，０，１）で表し、これらが図２のモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号として入力されているとすると、図２の論理回路によって出力側トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の出力信号の論理は（１，０，１）であり、次の６０°〜９０°の間のモータＭＡ，ＭＢの位置検出信号（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）を何れも論理（１，０，０）とすると、出力側トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の出力信号の論理は（１，０，０）となり、図３の３０°〜９０°の期間における信号選択回路の出力（制御信号）の変化と一致していることが判る。
【００２２】
以上のような動作により、２台のモータＭＡ，ＭＢをロータ位置検出信号に同期させて単一の駆動回路により安定的に並列駆動することが可能である。
【００２３】
なお、モータＭＡ，ＭＢへの印加電圧が等価的に正弦波となるようにスイッチング素子をＰＷＭ（パルス幅変調）制御する正弦波ＰＷＭ制御方式が良く知られている。この方式をスイッチング信号発生回路３０に適用してＰＷＭパルスによりスイッチング素子を駆動することにより、モータを一層安定して動作させることが可能である。
【００２４】
また、上記実施形態では２台のＤＣブラシレスモータを並列運転する場合について説明したが、本発明は３台以上のモータを並列運転する場合にも適用可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来技術である特開２０００−２６２０８２号公報の駆動回路に比べて、複数台のＤＣブラシレスモータを１台の駆動回路によって安定して駆動することが可能であり、各モータ毎に駆動回路を設ける場合に比べて安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す回路図である。
【図２】図１における信号選択回路の構成を示す回路図である。
【図３】図１の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】１台のＤＣブラシレスモータを駆動する従来の駆動回路の説明図である。
【図５】図４の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
Ｅ  直流電源
Ｔ１〜Ｔ６  スイッチング素子
Ｕ，Ｖ，Ｗ  出力端子
ＭＡ，ＭＢ  ＤＣブラシレスモータ
ＣＵ，ＣＶ，ＣＷ  コイル
ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ  ホール素子
１１  ステータ
１２  ロータ
２１，２２  ロータ位置検出回路
３０  スイッチング信号発生回路
４０  信号選択回路
【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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