(57)【要約】【課題】簡単な構造で正逆転制御可能なブラシレスモータを実現する。【解決手段】センサレス型ブラシレスモータにおいて、転流パターンを出力する駆動制御回路２とブラシレスモータ１との接続線の一部３ｕ・３ｖと接続線の一部４ｕ・４ｖを、正逆転選択スイッチ６の正転／逆転選択に応じて切り替えるためのリレー５を設ける。逆転始動する場合には、それに応じて、駆動制御回路から出力される転流パターンはそのままとして、駆動制御回路とブラシレスモータとの接続状態を切り替えて逆転となる転流パターンにしてブラシレスモータに入力させることから、切替手段として例えばリレーなどの簡単な切り替え構造でブラシレスモータの正逆転切替を行うことができる。それにより、転流パターンを逆転用に作成し直すなどのソフトウェアによる処理を行わなくても良く、逆転可能なブラシレスモータの駆動制御装置を安価に提供し得る。【選択図】図１
2007215281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
始動信号に応じてブラシレスモータを駆動するための転流パターンを生成しかつ当該転流パターンによる駆動信号を出力する駆動制御回路を有するブラシレスモータの駆動制御装置であって、
前記始動信号が正転信号及び逆転信号を選択できるものであり、
前記駆動制御回路と前記ブラシレスモータとの間に、少なくとも前記駆動制御回路と前記ブラシレスモータの各相との接続関係を正転時と逆転時とで切り替えるための相切替手段を有し、
前記逆転信号が選択されて逆転させる場合には、前記駆動制御回路から前記転流パターンがそのまま出力されると共に前記ブラシレスモータに入力される段階で逆転駆動の転流パターンとなるように前記相切替手段による前記各接続線の接続状態を切り替えることを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項２】
前記ブラシレスモータがロータ位置を検出するべく各相に応じて設けられた複数のセンサを有し、
前記駆動制御回路と前記ブラシレスモータとの間に、前記駆動制御回路と前記複数のセンサとの接続関係を正転時と逆転時とで切り替えるためのセンサ用切替手段を設け、
前記相切替手段による前記切り替え時には、前記各相の切り替え状態に対応して前記センサ用切替手段による前記複数のセンサの接続状態を切り替えることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータを正逆転可能にするためのブラシレスモータの駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスモータにあっては、例えば３相の場合にＵ・Ｖ・Ｗ相の各相のステータに配置された電磁石を電気角１２０度の区間ではＮ極に励磁し、次の電気角６０度の区間では非励磁とし、その次の電気角１２０度の区間ではＳ極に励磁し、さらに次の電気角６０度の区間では非励磁とすることを繰り返して、永久磁石で構成されたロータを回転させるようにしたものがある。上記したような駆動制御を行うためには、ロータの永久磁石の磁極位置を検出し、その磁極位置に応じて最もトルクが発生するタイミングでステータの磁界を切り替える必要から、ホールセンサを用いるものがある。
【０００３】
一方、ホールセンサを用いたブラシレスモータにあっては、ホールセンサを付けるために使用環境の制約を受けたり、センサ及びその信号線などによる部品点数の増加したりするという問題があるため、ホールセンサによる位置検出を行わずに駆動制御可能にしたセンサレス型ブラシレスモータがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３０９６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、一般のモータの駆動制御において正逆転が要求されることがあり、センサレス型ブラシレスモータにおいても正逆転可能であると良いため、上記特許文献１では、正逆転の設定をする正逆転設定手段を設けて、正逆転切替信号が逆転信号となったら逆転のロジックを選択し、停止後に始動信号を出力して反転始動するようにして正逆転可能にしている。
【０００５】
しかしながら、上記制御により正逆転駆動が可能であるが、正逆転信号を受けてロジックを変えたりするために制御が複雑化してしまうという問題があった。また、これはホールセンサを用いたブラシレスモータにおいても同様である。特にブラシレスモータにあっては、ホールセンサ信号及び各相信号を切り替えることになり、ロジックが複雑である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決して、簡単な構造で正逆転制御可能なブラシレスモータを実現するために本発明に於いては、始動信号に応じてブラシレスモータを駆動するための転流パターンを生成しかつ当該転流パターンによる駆動信号を出力する駆動制御回路を有するブラシレスモータの駆動制御装置であって、前記始動信号が正転信号及び逆転信号を選択できるものであり、前記駆動制御回路と前記ブラシレスモータとの間に、少なくとも前記駆動制御回路と前記ブラシレスモータの各相との接続関係を正転時と逆転時とで切り替えるための切替手段を有し、前記逆転信号が選択されて逆転させる場合には、前記駆動制御回路から前記転流パターンがそのまま出力されると共に前記ブラシレスモータに入力される段階で逆転駆動の転流パターンとなるように前記切替手段による前記各接続線の接続状態を切り替えるものとした。
【０００７】
また、前記ブラシレスモータがロータ位置を検出するべく各相に応じて設けられた複数のセンサを有し、前記駆動制御回路と前記ブラシレスモータとの間に、前記駆動制御回路と前記複数のセンサとの接続関係を正転時と逆転時とで切り替えるためのセンサ用切替手段を設け、前記相切替手段による前記切り替え時には、前記各相の切り替え状態に対応して前記センサ用切替手段による前記複数のセンサの接続状態を切り替えると良い。
【発明の効果】
【０００８】
このように本発明によれば、逆転信号が選択されて逆転始動する場合には、それに応じて、駆動制御回路から出力される転流パターンはそのままとして、駆動制御回路とブラシレスモータとの接続状態を切り替えて逆転となる転流パターンにしてブラシレスモータに入力させることから、切替手段として例えばリレーなどの簡単な切り替え構造でブラシレスモータの正逆転切替を行うことができる。それにより、転流パターンを逆転用に作成し直すなどのソフトウェアによる処理を行わなくても良く、逆転可能なブラシレスモータの駆動制御装置を安価に提供し得る。
【０００９】
また、センサレス型の場合には各相との接続線の一部を入れ替えるなどして簡単に対応でき、ホールセンサなどのロータ位置検出センサを設けたものであっても、各相の接続線の一部入れ替えに対応して各センサ接続線の一部を入れ替えれば良く、その変更を上記と同様にリレーなどで切り替えることができるため、センサレス型に限られずセンサを用いたブラシレスモータにおいても低コスト化し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用されたブラシレスモータの駆動制御装置を示す概略ブロック図である。図１では３相のセンサレス型ブラシレスモータ１に対する駆動制御について示す。なお、本発明にあっては、３相に限定されるものではない。
【００１１】
図の駆動制御回路２には、転流パターンに基づいてブラシレスモータ１の各相に駆動信号を出力するために、転流パターンを作成するべくマイクロコンピュータからなるマイコン２ａと、マイコン２ａからの転流パターンによる出力信号に応じて各相の駆動信号を出力するプリドライバ２ｂと、プリドライバ２ｂからの駆動信号を変換して出力するインバータ２ｃとが設けられている。また、センサレス型ブラシレスモータにおけるロータ位置信号を検出するための誘起電圧Ｉ／Ｆ回路２ｄが設けられている。なお、誘起電圧Ｉ／Ｆ回路２ｄからのロータ位置信号はマイコン２ａに入力される。
【００１２】
インバータ２ｃからの駆動信号は駆動制御回路２から延出された各接続線３ｕ・３ｖ・３ｗを介して出力される。ブラシレスモータ１にはＵ相・Ｖ相・Ｗ相にそれぞれ対応する各接続線４ｕ・４ｖ・４ｗが接続されており、各接続線３ｕ・３ｖと各接続線４ｕ・４ｖとの間には相切替手段としてのリレー５が設けられている。
【００１３】
リレー５は２つの２位置選択接点５ａ・５ｂを有し、一方の接点５ａのコモン端子が接続線３ｕと接続され、その常時閉端子が接続線４ｕと接続され、その常時開端子が接続線４ｖと接続されている。また、他方の接点５ｂのコモン端子が接続線３ｖと接続され、その常時閉端子が接続線４ｖと接続され、その常時開端子が接続線４ｕと接続されている。
【００１４】
駆動制御回路２には、図示例では３位置選択式の正逆転選択スイッチ６の正転選択端子６ａが接続されている。図に示されるように正逆転選択スイッチ６のコモン端子が電源ラインと接続されている場合には、正逆転選択スイッチ６の接点は図の二点鎖線に示されるように非選択状態にあり、図の実線で示されるように正転選択端子６ａに接続された場合には高レベル（Ｈ）信号がマイコン２ａに入力され、その高レベル信号を受けてマイコン２ａでは始動開始のための制御を実行する。
【００１５】
正逆転選択スイッチ６の逆転選択端子６ｂは、マイコン２ａ側に電流を流す向きのダイオードＤを介して正転選択端子６ａとマイコン２ａとを接続する線に接続されていると共に、リレー５のコイル５ｃと接続されている。これにより、正逆転選択スイッチ６の接点が逆転選択端子６ｂに接続された場合には高レベル信号がマイコン２ａに入力され、同時にリレー５のコイル５ｃが励磁され、両接点５ａ・５ｂが切り替わる。
【００１６】
次に、図示例の駆動制御回路２におけるロータ位置信号の検出要領について示す。上記誘起電圧Ｉ／Ｆ回路２ｄは例えば図２に示されるように構成されていて良い。図２の回路にあっては、各接続線３ｕ・３ｖ・３ｗが、それぞれに対応する各コンパレータＯＰ１・ＯＰ２・ＯＰ３の各非反転入力端子に接続されていると共に、それぞれ所定の抵抗Ｒを介して反転入力端子に接続されている。各コンパレータＯＰ１・ＯＰ２・ＯＰ３の出力がマイコン２ａに入力される。
【００１７】
図３に各相の波形について示す。図の上段はステータコイルの端子電圧の波形であり、各相の波形は電気角１２０度ずつずれているだけで同じなので、以下特に断らない限りＵ相について示すものとする。図に示されるθ１は電気角１２０度であり、その電気角１２０度で通電することを示している。その前後のθ２・θ３は電気角６０度の区間である。ロータの回転中にはステータに配置されたコイルに誘起電圧が発生する。
【００１８】
その誘起電圧は励磁無しであって上記電気角６０度の区間θ２・θ３に発生し、例えば図の傾斜で示されるように漸増または漸減する波形となる。その電圧変化に対してしきい値Ｖｄを設定することによりロータ位置信号として容易に取り出すことができる。したがって、ステータコイルの中性点電位波形と同等の等価中性点電位Ｖｄを図２の抵抗Ｒの設定により生成し、上記誘起電圧と等価中性点電位ＶｄとをコンパレータＯＰ１で比較して、コンパレータＯＰ１から出力されるパルス信号のエッジタイミングをロータ位置信号として使用することができる（図３の中上段）。
【００１９】
マイコン２ａでは、各コンパレータＯＰ１・ＯＰ２・ＯＰ３の出力波形の誘起電圧エッジの隣り合うもの同士の間隔を例えば内蔵カウンタによりデジタル的に計測し、そのカウント値を電気角６０度に換算し、その値に基づいて電気角３０度のカウント値を算出し、図示例ではロータ位置信号のＵ相のエッジ検出の次に検出されるＷ相のエッジ検出タイミングＴｗから電気角３０度だけ遅らせたタイミングＥｗで励磁を切り替えるようにしている。このタイミングＥｗは、例えばホールセンサ付きのブラシレスモータにおけるホールセンサ信号が切り替わるタイミングと同等であり、センサレス型ブラシレスモータにおいても同等の励磁切替タイミングをもって駆動制御することができる。このようにして、図１の状態に対応した正転駆動制御を行うことができる。
【００２０】
次に、逆転させる場合について説明する。正逆転選択スイッチ６の接点を逆転選択端子６ｂに接続させるようにスイッチを操作すると、マイコン２ａへの始動信号の入力は正転時と同じであり、インバータ２ｃからは同じ転流パターンが出力される。そして、上記したように接点が逆転選択端子６ｂに接続されることにより、リレー５のコイル５ｃが励磁されるため両接点５ａ・５ｂが切り替わる。それにより、接続線３ｕが接続線４ｖと接続されるともに接続線３ｖが接続線４ｕと接続される。したがって、図３におけるＵ相とＶ相とが入れ替わったことになり、ブラシレスモータ１を逆転駆動させることができる。
【００２１】
このように、駆動制御回路２とブラシレスモータ１との接続線の中間にリレー５などの切替手段を設けるという簡単な構造でブラシレスモータ１の正逆転駆動を行うことができ、従来の転流パターンを逆転用に作成し直したりするようなソフトウェアで処理するものに対して安価な構造とすることができる。特に、簡単なハードウェア的改造で可能なため、既存のものに簡単に適用でき、汎用性が高いという効果がある。
【００２２】
上記図示例ではセンサレス型ブラシレスモータについて示したが、本発明によればセンサレス型に限られるものではなく、ホールセンサなどのセンサ付きブラシレスモータにも適用可能である。図４にその適用例を示す。なお、上記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００２３】
図４のものにあっては、ブラシレスモータ１にロータ位置信号を検出するための各ホールセンサ７ａ・７ｂ・７ｃが配設されている。それらホールセンサ７ａ・７ｂ・７ｃによる位置信号は、上記誘起電圧Ｉ／Ｆ回路２ｄの出力信号と同様にマイコン２ａに入力される。したがって、センサ付きのブラシレスモータ１における駆動制御回路２には誘起電圧Ｉ／Ｆ回路２ｄは設けられていない。
【００２４】
そして、接続線３ｕ・３ｖと接続線４ｕ・４ｖとの切り替えに対応して、ホールセンサ７ａ・７ｂのマイコン２ａへの各入力線を切り替えるためのセンサ用切替手段としての第２のリレー８が設けられている。この第２のリレー８は上記リレー５と同じ構造であって良く、その両接点８ａ・８ｂが切り替わることにより両ホールセンサ７ａ・７ｂのマイコン２ａに対する信号線が入れ替わるようになっている。また、上記リレー５と同じタイミングで第２のリレー８も切り替わるように、リレー５のコイル５ｃと並列に第２のリレー８のコイル８ｃが接続されている。
【００２５】
これにより、正転逆転選択スイッチ６が逆転選択状態になったら、上記と同様に駆動制御回路２から出力される転流パターンを変えることなく逆転駆動することができる。したがって、上記と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明が適用されたブラシレスモータの駆動制御装置を示す概略ブロック図である。
【図２】誘起電圧Ｉ／Ｆ回路を示す図である。
【図３】各相の励磁タイミングを示す波形図である。
【図４】センサ付きブラシレスモータを示す図１に対応する図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ブラシレスモータ
２  駆動制御回路、２ａ  マイコン、２ｂ  プリドライバ、２ｃ  インバータ
３ｕ・３ｖ・３ｗ  接続線
４ｕ・４ｖ・４ｗ  接続線
５  リレー
６  正逆転選択スイッチ
７ａ・７ｂ・７ｃ  ホールセンサ
８  第２のリレー
【図１】
2007215281.tif 000003
【図２】
2007215281.tif 000004
【図３】
2007215281.tif 000005
【図４】
2007215281.tif 000006