(57)【要約】【課題】    自動復帰可能な拘束保護機能を備える駆動用ＩＣを使ったブラシレスＤＣモータを瞬時始動させることのできる瞬時起動装置を提供する。【解決手段】  拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの瞬時起動装置であって、駆動用ＩＣ４と拘束保護機能停止回路８又は８Ａの各拘束保護機能とを備え、外部回転指令入力Ａをオンにして運転開始する際に、それまでに拘束保護機能停止回路８又は８Ａの各拘束保護機能を停止させておき、外部回転指令入力Ａのオン後、直ちにモータを始動できるように構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線を有する固定子と、永久磁石を有する回転子と、回転子の磁極位置検出器と、回転子巻線に通電する電力用半導体素子と、電力用半導体素子を駆動制御する駆動用ＩＣから成るブラシレスＤＣモータの起動装置において、
位置検出器の出力信号を通電信号に変換し、通電信号を外部回転指令入力に応じてパルス幅変調して回転速度を調整する駆動回路と、
回転子軸が外力によって拘束された場合に、固定子巻線に流れる過大電流を所定のシーケンスに従って繰り返し遮断することにより抑制し、拘束解除後に自動復帰運転を行わせる拘束保護機能を備えた駆動用ＩＣを使用し、外部回転指令入力をオフしている間は、前記駆動用ＩＣへの電源供給を遮断しておき、外部回転指令入力のオンと同時に駆動用ＩＣへ電源供給をしてモータを始動できるよう構成した瞬時起動手段とを備えたことを特徴とする拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの瞬時起動装置。
【請求項２】
上記瞬時起動手段として、
請求項１記載の駆動用ＩＣを使用し、外部回転指令入力をオフしている間は、駆動用ＩＣへの電源供給を続け、外部回転指令入力オンと同時に駆動用ＩＣへの電源供給を遮断後、速やかに再供給してモータを始動できるよう構成したことを特徴とする拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの瞬時起動装置。
【請求項３】
上記瞬時起動手段として、
請求項１記載の駆動用ＩＣ内の拘束保護機能を駆動用ＩＣの外部に備えようにし、
外部回転指令入力をオフしている間は、外部に備えた拘束保護回路の機能を停止しておき、外部回転指令入力オンと同時に拘束保護回路の機能を働かせてモータを始動できるよう構成したことを特徴とする拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの瞬時起動装置。
【請求項４】
上記瞬時起動手段として、
請求項１記載の駆動用ＩＣ内の拘束保護機能を駆動用ＩＣの外部に備えるようにし、
外部回転指令入力をオフしている間は、外部に備えた拘束保護回路の機能を働かせ続け、外部回転指令入力オンと同時に拘束保護回路の機能を停止させた後、速やかに再び働かせてモータを始動できるよう構成したことを特徴とする拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの瞬時起動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変速ブラシレスＤＣモータに係り、応用分野の中で特に、モータ運転中に外力により回転軸が拘束され易い用途に使用されるブラシレスＤＣモータの起動装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の可変速ブラシレスＤＣモータの構成の一例を示すものである。
同図において、固定子巻線１を有する固定子と、永久磁石を備える回転子２の磁極位置を検出する位置検出器３の出力信号を駆動用ＩＣ４内の駆動回路４−１により通電信号に変換すると共に、通電信号を外部回転指令入力Ａに応じパルス幅変調（PWM制御）して電力用半導体素子６を駆動し、回転子磁極位置に適応する固定子巻線１に通電し、回転子２にトルクを発生させモータの可変速運転を行う。
【０００３】
モータ運転中に、外力により回転子軸が拘束された場合、固定子巻線１には過大電流が流れ続き、電力用半導体素子６及び固定子巻線１が熱破損する恐れが生ずる。
そこで、駆動用ＩＣ４内の拘束保護機能４−２により、運転中に拘束が発生したことを検出し、所定時間後に遮断信号を出力して電力用半導体素子６への通電信号を遮断し、固定子巻線１に流れる過大電流を遮断する。
所定の期間遮断した後、拘束保護機能４−２は通電信号を自動的に出力し、再び、遮断信号を出力するといった繰り返し動作を行うことにより、拘束期間中の過大電流を抑制し、各機器を保護する。
拘束状態が解除されると、拘束保護機能４−２が出力する遮断信号の期間から通電信号に移行するタイミングでモータは始動し、自動復帰運転が行われる。
【０００４】
なお、市販品の駆動用ＩＣを使用したブラシレスＤＣモータの制御に関して、例えば次の関連特許が公開されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平２００４−１１２９１８公報
【特許文献２】特開平２００２−２４７８８０公報
【０００６】
この内、特許文献１は、拘束保護機能を駆動用ＩＣ内に備えたブラシレスＤＣモータであり、外力により回転子軸が拘束状態に陥った場合、拘束保護機能が動作して、固定子に流れる過大電流を抑制しつつ、拘束状態解除後の自動復帰運転に備えるが、拘束期間中の各機器の熱損失を可能な限り抑え、装置の小形化をはかる目的で、或る一定期間だけ拘束保護回路を動作させ、なお拘束状態が続く時は完全に停止させる技術である。
また、特許文献２は、拘束保護機能を備えない駆動用ＩＣを使用したブラシレスＤＣモータの例であり、起動時に外力により回転子軸が回転子の特定な位置で拘束され、異常振動状態が継続して固定子に過大電流が流れ、各機器の焼損事故を招くのを防ぐため、異常状態を検知し、モータを停止させる技術である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来のものでは、図５に示した自動復帰可能な拘束保護機能４−２又は特許文献１に示すような拘束保護回路を備えるブラシレスＤＣモータを、外部回転指令入力をオンにして起動する際、上記の拘束保護機能又は拘束保護回路の機能が障害となって、外部回転指令入力オンと同時に瞬時に始動できず、時間遅れを伴うという問題があった。
また、図５に示すように、拘束保護機能４−２を内部に備える市販の駆動用ＩＣ４を使ったブラシレスＤＣモータの場合、拘束保護機能４−２をＩＣ外部から制御できないこともあって、上記問題点を抱えたまま使われてきた。
しかし、外部回転指令のオン・オフに完全に同期させたモータの始動、停止運転が要求されるケースがあり、早くから上記問題の解消が要望されていた。
【０００８】
従来のものの上記問題点を、図５のほか、図６に示す、従来の拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの動作シーケンスに基いて具体的に説明する。
図６に示すように、モータに対して、入力端子５から付与される外部回転指令入力Ａに従って所定の回転数Ｂで運転中、時刻ｔ1の時点で外部回転指令入力Ａがオフ即ち、停止命令が入力されると固定子巻線電流Ｃはなくなり、モータは減速後、時刻ｔ2の時点で停止する。
この時、拘束保護機能４−２はモータ停止を拘束と判断し、時間Ｔ1の間は通電信号を発生させた後、時間Ｔ2の間は遮断信号を発生し、その後、再び通電、遮断のための信号Ｄの発生を繰り返す。
これは、拘束保護機能４−２が、実際の拘束時における過電流の抑制と拘束解除時の自動復帰運転のための動作を行うからである。
なお、外部回転指令入力Ａがオフの間は、拘束保護機能４−２が通電信号を発生させてもモータが回転することはない。
ところで、時刻ｔ3の時点で外部回転指令入力Ａをオン即ち、運転開始命令が入力されると、その時刻ｔ3が拘束保護機能４−２の遮断信号発生期間の途中にあると、次の通電信号発生までの時間Ｔ3を経過した時刻ｔ4の時点から固定子巻線電流Ｃが流れ始め、モータが始動する。
このように、自動復帰が可能な拘束保護機能４−２を備えた市販の駆動用ＩＣ４を使用したブラシレスＤＣモータでは、外部回転指令入力Ａがオンと同時に、瞬時にモータを始動できないという問題点がある。この点については、上記特許文献１及び２のものも同様である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
拘束保護機能を内部に備えた駆動用ＩＣを使用する場合は、請求項１に記載のように、外部回転指令入力オフと同時に駆動用ＩＣへの電源供給を遮断して拘束保護機能の動作を停止しておき、外部回転指令入力オンと同時に駆動用ＩＣに電源供給するか、或いは、請求項２に記載のように外部回転指令入力オンと同時に駆動用ＩＣへの電源供給を遮断して拘束保護機能の動作を一旦停止後、速やかに電源供給するように構成する。
一方、拘束保護機能を駆動用ＩＣの外部に備えた場合は、請求項３に記載のように、外部回転指令入力オフと同時に拘束保護回路の機能を停止しておき、外部回転指令入力オンと同時に機能させるか、或いは、請求項４に記載のように外部回転指令入力オンと同時に拘束保護機能を一旦停止後、速やかに機能させるように構成すればよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１又は３に記載ものでは、自動復帰運転が可能な拘束保護機能を内蔵した市販の駆動用ＩＣをしても外部回転指令入力オンと同時に直ちにモータを始動できるようにしたため、運転中に回転軸が拘束され易い用途での外部回転指令入力に完全同期したモータの始動、停止運転が適切に行うことが可能となるという優れた効果を有する。
なお、請求項２又は４に記載の構成の場合でも、外部回転指令入力オン後、実用上差し支えない程度の瞬時の遅れのみでモータを始動できるため、運転中に回転軸が拘束され易い用途での外部回転指令入力に完全同期したモータの始動、停止運転を適切に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、従来から実施されている市販品の駆動用ＩＣを使用したブラシレスＤＣモータに対して、拘束保護機能によるモータ停止後、外部指令により瞬時起動を可能とした、極めて、実用的な瞬時起動装置を提供するもので、以下各図面によって本発明の各実施例の形態を説明する。なお、各図において、従来のものと同等の構成については、図５及び図６と同一の符号を付して説明する。
第１の実施の形態：
図１は、本発明の第１の実施の形態である拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの瞬時起動装置の回路構成図である。
同図において、駆動用ＩＣ４は、その内部に、駆動回路４−１と、拘束保護機能４−２を備えており、その電源端子は拘束保護機能停止回路８を介して電源端子７に接続される。
拘束保護機能停止回路８には外部回転指令の入力端子５が接続されており、この端子５に付与される外部回転指令入力Ａがオンの状態では駆動用ＩＣ４への電源供給が行われ、通常の運転動作及び拘束保護動作が行われる。
【００１２】
図２は本発明の第１の実施の形態拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの動作シーケンスである。なお、同図において、時刻ｔ1までが上記通常動作である。
時刻ｔ1の時点で外部回転指令入力Ａがオフ即ち、停止命令が入力されると、拘束保護機能停止回路８は駆動用ＩＣ４への電源供給を遮断し、駆動用ＩＣ４内の拘束保護停止回路４−２の拘束保護機能は停止する。
また、電力用半導体素子６への通電信号も出力されないため、固定子巻線１には通電されない。
従って、外部回転指令入力Ａのオフ直後からモータは信号に示すように減速して時刻ｔ2の時点で停止する。次に、外部回転指令入力Ａがオフとなる区間ｔ1→ｔ3においては、拘束保護機能停止回路８は駆動用ＩＣ４への電源供給を遮断させ続ける。
このため、時刻ｔ3の時点で外部回転指令Ａがオン、即ち運転開始指令が入力されると、その時刻ｔ3から直ちに拘束保護機能停止回路８は駆動用ＩＣ４への電源供給を開始し、駆動用ＩＣ４から電力用半導体素子６に通電信号が供給され、固定子巻線１に通電されてモータは、時点ｔ3から、直ちに、始動する。
【００１３】
第２の実施の形態：
次に、本発明の第２の実施の形態を図１の構成図と図３の動作シーケンスにより説明する。なお、第２の実施の形態のものは、第１の実施の形態中、図１に示す拘束保護機能停止回路８が、次に説明する機能を有する拘束保護機能停止回路８Ａ（図１では符号８の横にコンマを付して併記してある）と置換したほかは、回路構成は変わらないで、図１の回路構成を用いて説明する。
図１及び図３に示すように、拘束保護機能停止回路８Ａは、時刻ｔ1の時点で入力端子５から付与される外部回転指令入力Ａをオフにしても駆動用ＩＣ４への電源供給をそのまま続け、駆動用ＩＣ内の拘束保護機能４−２の動作を継続させておき、外部回転指令入力Ａをオンにした時点ｔ3で駆動用ＩＣ４への電源供給を一旦遮断して拘束保護機能を停止させ、数百ms後に、電源を再供給した直後から電力用半導体素子６に通電信号を供給し、固定子巻線１に通電すれば、モータは、時点ｔ3´から、直ちに始動する。
【００１４】
第３の実施の形態：
本発明の第３の実施の形態の構成図を図４に示す。
本実施の形態が、第１の実施の形態と相違する点は、拘束保護回路（４−２）Ａを駆動用ＩＣ４の外部に備える点で、その機能を制御するための信号は拘束保護機能停止回路８より供給する。
第３の実施の形態の場合も、拘束保護機能停止回路８は、外部回転指令入力Ａがオフの状態の時は拘束保護機能停止回路８の機能を停止し、オンと同時に機能し始めるよう構成されているから、その動作シーケンスは図２に示す第１の実施の形態の場合と同様に推移する。
【００１５】
第４の実施の形態：
本発明の第４の実施の形態を図４の構成図と図３の動作シーケンスにより説明する。
本実施の形態は、上記の第３の実施の形態とは、拘束保護回路（４−２）Aを駆動用ＩＣ４の外部に備える点は同一であるが、拘束保護停止回路の機能は第２の実施の形態と同様の機能であるため、拘束保護停止回路は８Aとして、符号８の横にコンマを付して併記してある。
図３に示すように、本実施の形態では、図４の拘束保護機能停止回路８Aにより、時刻ｔ1の時点で外部回転指令入力Ａをオフにしても拘束保護回路（４−２）Aの保護機能を動作させ続け、外部回転指令入力Ａをオンにした時点で保護機能を一旦停止し、数百ms後に電源を再供給した時点ｔ3´から電力用半導体素子６に通電信号を供給し、固定子巻線１に通電することにより、モータを直ちに始動させるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１及び第２の各実施の形態の拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの瞬時起動装置の回路構成図である。
【図２】本発明の第１及び第３の各実施の形態の拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの動作シーケンス図である。
【図３】本発明の第２及び第４の各実施の形態の拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの動作シーケンス図である。
【図４】本発明の第３及び第４の各実施の形態の拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの瞬時起動装置の回路構成図である。
【図５】従来の拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの回路構成図である。
【図６】従来の拘束保護機能を備えるブラシレスＤＣモータの動作シーケンス図である。
【符号の説明】
【００１７】
１：固定子巻線
２：永久磁石を有する回転子
３：回転子磁極位置検出器
４：駆動用ＩＣ
４−１：駆動回路
４−２：拘束保護機能
（４−２）A：拘束保護回路
５：外部回転指令の入力端子
６：電力用半導体素子
７：電源端子
８、８Ａ：拘束保護機能停止回路
Ａ：外部回転指令入力
【図１】
2007267551.tif 000003
【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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