(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部と内部とを接続させるための複数の端子（３ａ、３ｂ、…）を設け、これらのいずれかの端子を介して所定個のホール素子を備えたモータ本体部の各相の電機子に異なる位相の駆動電力を供給する複数のスイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２、…）に、外付けの充電回路（１０）からの電圧（Ｖｃａ）を入力して所定のデューティ比の出力ＰＷＭ信号を出力する出力ＰＷＭ信号生成回路（４）を備え、前記ホール素子からの検出信号と前記出力ＰＷＭ信号との差から前記複数のスイッチング素子を制御する制御信号を送出する制御手段を備え、これらを集積化したＩＣ部を有するブラシレスモータの制御装置（１）であって、
前記充電回路（１０）は、
コンデンサ（Ｃａ）と抵抗（Ｒａ）とを直列接続し、その接続点が当該制御装置の前記ＩＣ部の端子（３ｋ）に接続され、前記抵抗（Ｒａ）に電源が接続されてなり、
前記ＩＣ部の出力ＰＷＭ制御回路（４）は、
前記端子（３ｋ）にコレクタを接続したトランジスタ（ＴＲ１）と、
前記端子（３ｋ）を介して一定の電流を流す定電流回路（８）と、
前記基準電圧と前記端子（３ｋ）の電圧とを比較し、前記端子（３ｋ）の電圧が前記基準電圧以下の間は前記トランジスタ（ＴＲ１）をオフさせる出力信号を前記トランジスタ（ＴＲ１）のベースに送出するコンパレータ（ｃｏｍ１）と、
前記回転指示信号の電圧と前記トランジスタ（ＴＲ１）のコレクタに得られる前記コンデンサの電圧（Ｖｃａ）が回転指示信号の電圧以下のときは前記出力ＰＷＭ信号を反転させるコンパレータ（ｃｏｍ２）と
を有することを特徴とする指示回転数変更機能付きブラシレスモータの制御装置。
【請求項２】
外部と内部とを接続させるための複数の端子（３ａ、３ｂ、…）を設け、これらのいずれかの端子を介して所定個のホール素子を備えたモータ本体部の各相の電機子に異なる位相の駆動電力を供給する複数のスイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２、…）に、回転数を示す回転指示信号の電圧が端子（３ｊ）に入力すると、その電圧に基づく所定のデューティ比の出力ＰＷＭ信号より生成した複数の制御信号を送出する機能を集積化してなるＩＣ部を有する制御装置を有するブラシレスモータの制御装置であって、
充電回路（１０）と、指示回転数補正回路（２２）とを備えると共に、前記ＩＣ部に出力ＰＷＭ制御回路（４）とを備え、
前記充電回路（１０）は、
コンデンサ（Ｃａ）と抵抗（Ｒａ）とを直列接続し、その接続点が当該制御装置の前記ＩＣ部の端子（３ｋ）に接続され、前記抵抗（Ｒａ）に電源が接続されてなり、
前記指示回転数補正回路（２２）は、
前記回転指示信号の入力に伴って、前記デューティ比に従って増幅した電流をコレクタに得るトランジスタ回路（ＴＲ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｆ）と、
前記トランジスタ回路のコレクタに一方を接続し、他方を前記端子（３ｊ）に接続した抵抗（Ｒｄ）と、
前記制御装置（１）の端子（３ｊ）に一方を接続し、他方をアースに接続したコンデンサＣｈと、
抵抗ＲｅとダイオードＤとを直列接続して前記抵抗（Ｒｄ）に並列接続された放電制御部（２２ａ）とを備え、
前記出力ＰＷＭ制御信号（４）は、
前記端子（３ｋ）にコレクタを接続したトランジスタ（ＴＲ１）と、
前記端子（３ｋ）を介して一定の電流を流す定電流回路（８）と、
前記基準電圧（Ｖｃｃ）と前記端子（３ｋ）の電圧とを比較し、前記端子（３ｋ）の電圧が前記基準電圧以下の間は前記トランジスタ（ＴＲ１）をオフさせる出力信号を前記トランジスタ（ＴＲ１）のベースに送出するコンパレータ（ｃｏｍ１）と、
前記指示回転数補正回路（２２）からの前記電圧（Ｖｃｈ）と前記トランジスタ（ＴＲ１）のコレクタに得られる前記コンデンサの電圧（Ｖｃａ）とを比較し、前記電圧（Ｖｃｈ）以下のときは前記出力ＰＷＭ信号を反転させるコンパレータ（ｃｏｍ２）と
を有することを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホール素子を備えたモータ本体部の回転子を回転させる駆動電力を送出するスイッチング素子のオンオフのためのＰＷＭ信号（回転数に対応する）のデューティ比の変更に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車に搭載される空調装置の送風機ファンのモータは、電機子コイルに流れる電流の方向を整流子とブラシとを用いて切り換えるブラシレスモータが用いられるようになって来ている。
【０００３】
このブラシレスモータは、電機子コイル、ロータ、シリンダ、ホール素子等からなるモータ本体部と、電機子コイルに互いに異なる位相（１２０度のずれ）の駆動信号を供給するパワーＭＯＳトランジスタを有するドライバ回路と、ホール素子からの検出信号及びＦＡＮ指示信号等からロータの回転数を制御する複数相の出力ＰＷＭ信号をドライバ回路の各パワーＭＯＳトランジスタの各ゲートに送出する制御装置とから構成されている。この制御装置は、実際はマイコン又はカスタムＩＣである。
【０００４】
このような制御装置においては、ＦＡＮ指示信号が入力している間は各ホール素子の検出信号の周期からモータ本体部のロータの回転数を求め、この回転数と、空調制御アンプ（図示せず）からのＦＡＮ指示信号が示す指示回転数（デューティ比）とから目標回転数にするデューティ比を求める。そして、このデューティ比のＰＷＭ信号を出力ＰＷＭ信号とし、各相毎にタイミングをずらした複数の出力ＰＷＭ信号として同時に送出する。
【０００５】
すなわち、各出力ＰＷＭ信号の幅を変更することにより、ＦＡＮ指示信号に基づく回転数を得るようにしていた。
【０００６】
また、ＦＡＮ指示信号、希望とする回転数を示すものであり、実際はこの回転数に対応したデューティ比のパルスである。そして、このＦＡＮ指示信号のパルスを平滑して直流レベルの電圧に変換された後に、前述の制御装置にＦＡＮ指示信号として入力するようにされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタは製造誤差、温度等によってゲート容量が変化している場合があり、その結果、ＦＡＮ指示信号に基づく指示回転数よりも幅が長い駆動信号が電機子コイルに送出されることになって実際の回転数が早くなる場合があった。
【０００８】
ところが、従来のブラシレスモータの制御装置は、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタは製造誤差等がない標準的なゲート容量としてＦＡＮ指示信号に基づく回転指示信号を生成し、この回転指示信号に基づく出力ＰＷＭ信号を生成してパワーＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲートを制御している。
【０００９】
すなわち、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート容量が変わっている場合は、指示された回転数とモータの実際の回転数とが一致するように出力ＰＷＭ信号のデューティ比を変更しなければならないので、新たにプログラム又はカスタムＩＣを作り直さなければならないという課題があった。
【００１０】
従って、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート容量が変わっても、制御装置（１）を作り直すことなく、指示された回転数と実際の回転数とを容易に一致させることができることが望ましい。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のブラシレスモータの制御装置は、外部と内部とを接続させるための複数の端子（３ａ、３ｂ、…）を設け、これらのいずれかの端子を介して所定個のホール素子を備えたモータ本体部の各相の電機子に異なる位相の駆動電力を供給する複数のスイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２、…）に、外付けの充電回路（１０）からの電圧（Ｖｃａ）を入力して所定のデューティ比の出力ＰＷＭ信号を出力する出力ＰＷＭ信号生成回路（４）を備え、前記ホール素子からの検出信号と前記出力ＰＷＭ信号との差から前記複数のスイッチング素子を制御する制御信号を送出する制御手段を備え、これらを集積化したＩＣ部を有するブラシレスモータの制御装置（１）である。
【００１２】
前記充電回路（１０）は、
コンデンサ（Ｃａ）と抵抗（Ｒａ）とを直列接続し、その接続点が当該制御装置の前記ＩＣ部の端子（３ｋ）に接続され、前記抵抗（Ｒａ）に電源が接続されてなり、
前記ＩＣ部の出力ＰＷＭ制御回路（４）は、
前記端子（３ｋ）にコレクタを接続したトランジスタ（ＴＲ１）と、
前記端子（３ｋ）を介して一定の電流を流す定電流回路（８）と、
前記基準電圧と前記端子（３ｋ）の電圧とを比較し、前記端子（３ｋ）の電圧が前記基準電圧以下の間は前記トランジスタ（ＴＲ１）をオフさせる出力信号を前記トランジスタ（ＴＲ１）のベースに送出するコンパレータ（ｃｏｍ１）と、
前記回転指示信号の電圧と前記トランジスタ（ＴＲ１）のコレクタに得られる前記コンデンサの電圧（Ｖｃａ）が回転指示信号の電圧以下のときは前記出力ＰＷＭ信号を反転させるコンパレータ（ｃｏｍ２）と
を備えたことを要旨とする。
【００１３】
このため、出力ＰＷＭ信号生成回路（４）によって、端子（３ｋ）に外付けされた充電回路（１０）のコンデンサ（Ｃａ）の電圧（Ｖｃａ）が基準電圧（Ｖａ）以下の間は、このコンデンサ（Ｃａ）に対して充電が行われる。
【００１４】
例えば、抵抗（Ｒａ）に接続された電源Ｖｃｃによる電流（ＩＳ２）が抵抗（Ｒａ）を介してコンデンサ（Ｃａ）に充電すると共に、出力ＰＷＭ信号生成回路（４）の定電流源（８）からの電流Ｉｓ２が充電される。すなわち、充電電圧の波形はのこぎり波となり、こののこぎり波の傾斜部が丸みを帯びることになる。
【００１５】
そして、こののこぎり波の電圧と、入力された回転指示信号の電圧とが比較された出力ＰＷＭ信号が生成される。
【００１６】
例えば、のこぎり波の電圧が回転指示信号の電圧以下のときはＨレベル、のこぎり波の電圧が回転指示信号の電圧以上のときはＬレベルの出力ＰＷＭ信号が生成される。
【００１７】
すなわち、のこぎり波の傾斜部が丸みを帯びているので、回転指示信号の電圧に早く到達するので、出力ＰＷＭ信号は、Ｈレベルの幅が狭くなり、Ｌレベルの幅が長くなったデューティ比となる。
【００１８】
この出力ＰＷＭ信号のデューティ比は、抵抗（Ｒａ）及びコンデンサ（Ｃａ）からなる充電回路（１０）を外付けにしていることにより、抵抗（Ｒａ）、コンデンサ（Ｃａ）を取り替えることによって容易に変更できる。
【００１９】
特に、出力ＰＷＭ信号生成回路（４）をＩＣ（集積化）した場合は、スイッチング素子の特性が変わっても、外付けの充電回路（１０）を変更するだけでよい。
【００２０】
また、本発明のブラシレスモータの制御装置は、外部と内部とを接続させるための複数の端子（３ａ、３ｂ、…）を設け、これらのいずれかの端子を介して所定個のホール素子を備えたモータ本体部の各相の電機子に異なる位相の駆動電力を供給する複数のスイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２、…）に、回転数を示す回転指示信号の電圧が端子（３ｊ）に入力すると、その電圧に基づく所定のデューティ比の出力ＰＷＭ信号より生成した複数の制御信号を送出する機能を集積化してなるＩＣ部を有する制御装置を有するブラシレスモータの制御装置である。
【００２１】
このブラシレスモータの制御装置は、充電回路（１０）と、指示回転数補正回路（２２）とを備えると共に、前記ＩＣ部に出力ＰＷＭ制御回路（４）とを備え、
前記充電回路（１０）は、
コンデンサ（Ｃａ）と抵抗（Ｒａ）とを直列接続し、その接続点が当該制御装置の前記ＩＣ部の端子（３ｋ）に接続され、前記抵抗（Ｒａ）に電源が接続されてなり、
前記指示回転数補正回路（２２）は、
前記回転指示信号の入力に伴って、前記デューティ比に従って増幅した電流をコレクタに得るトランジスタ回路（ＴＲ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｆ）と、
前記トランジスタ回路のコレクタに一方を接続し、他方を前記端子（３ｊ）に接続した抵抗（Ｒｄ）と、
前記制御装置（１）の端子（３ｊ）に一方を接続し、他方をアースに接続したコンデンサＣｈと、
抵抗ＲｅとダイオードＤとを直列接続して前記抵抗（Ｒｄ）に並列接続された放電制御部（２２ａ）とを備え、
前記出力ＰＷＭ制御信号（４）は、
前記端子（３ｋ）にコレクタを接続したトランジスタ（ＴＲ１）と、
前記端子（３ｋ）を介して一定の電流を流す定電流回路（８）と、
前記基準電圧（Ｖｃｃ）と前記端子（３ｋ）の電圧とを比較し、前記端子（３ｋ）の電圧が前記基準電圧以下の間は前記トランジスタ（ＴＲ１）をオフさせる出力信号を前記トランジスタ（ＴＲ１）のベースに送出するコンパレータ（ｃｏｍ１）と、
前記指示回転数補正回路（２２）からの前記電圧（Ｖｃｈ）と前記トランジスタ（ＴＲ１）のコレクタに得られる前記コンデンサの電圧（Ｖｃａ）とを比較し、前記電圧（Ｖｃｈ）以下のときは前記出力ＰＷＭ信号を反転させるコンパレータ（ｃｏｍ２）と
を備えたことを要旨とする。
【００２２】
このため、回転指示信号が入力すると、この回転指示信号のデューティ比に対応する電圧値が小さくなってコンデンサに充電されて制御装置（１）の端子（３ｊ）に入力する。すなわち、入力した回転数より低い回転数となって制御装置（１）に入力する。
【００２３】
さらに、ＩＣである制御装置（１）に外付けの充電回路（１０）と、出力ＰＷＭ信号生成回路（４）を内蔵した制御装置（１）とから構成した場合は、回転数指示信号は集積回路である制御装置の前段に設けられた指示回転数補正回路によって入力された回転数より低い回転数の電圧となって制御装置の端子（３ｊ）に入力する。
【００２４】
そして、この制御装置内に設けた出力ＰＷＭ信号生成回路（４）によって、低い回転数にされた回転数指示信号と、端子（３ｋ）に外付けされた充電回路（１０）を用いて得た傾斜部が丸みを帯びたのこぎり波信号とが比較されて、さらに回転数が低減されたデューティ比の出力ＰＷＭ信号が生成される。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明の指示回転数変更機能付きブラシレスモータの制御装置によれば、抵抗とコンデンサとを接続した外付けの充電回路によって傾斜部が丸みを帯びたのこぎり波を得るように生成し、こののこぎり波と入力された回転指示信号の電圧とを比較した結果を、ホール素子を備えたモータ本体部に位相の異なる複数の駆動電力を送出するスイッチング素子のオンオフを制御する制御信号を得るための出力ＰＷＭ信号としたことにより、この出力ＰＷＭ信号は、そのデューティ比が回転指示信号が示す回転数より低い回転数となるので、スイッチング素子のゲート容量が変化していても実際の回転数が指示された回転数より早くなるということがない。
【００２６】
すなわち、スイッチング素子のゲート容量が変化していても、モータ本体部の回転子の回転数を指示された回転数に一致させることができるという効果が得られている。
【００２７】
また、スイッチング素子の特性が変わっても外付けの充電回路の抵抗、コンデンサを変更するだけで、出力ＰＷＭ信号のデューティ比を容易に変更することができるという効果が得られている。
【００２８】
特に、出力ＰＷＭ信号生成回路をＩＣ化した場合に、スイッチング素子をパワーＭＯＳＦＥＴとしている場合に、そのゲート容量が変わっても単に外付けの抵抗、コンデンサを取り替えるだけで、そのゲート容量の変動を補うデューティ比の出力ＰＷＭ信号とすることが容易にできる。このため、ＩＣを作り直す必要がなくなるのでコストを低減できる。
【００２９】
また、本発明のブラシレスモータコントローラによれば、制御装置の前段に指示回転数補正回路を備え、この指示回転数補正回路が、回転指示信号が入力すると、この回転指示信号のデューティ比に対応する電圧値をコンデンサに充電させて小さくした後に、制御装置に入力させることにより、スイッチング素子のゲートを制御するために生成される出力ＰＷＭ信号のデューティ比が小さくなるので、スイッチング素子のゲート容量が変化していても、実際の回転数が指示された回転数以上となることがないという効果が得られている。
【００３０】
また、入力された回転数に対してどの程度低減させるかは、外付けされたコンデンサと抵抗によって決定することが可能であるので、制御装置をＩＣにしているときは、スイッチング素子の特性が変わっても、制御装置を作り直すことなく、抵抗、コンデンサを変更するだけで回転数を低減させる量を可変できるという効果が得られている。
【００３１】
さらに、制御装置に充電回路を外付けし、制御装置内にこの充電回路によって得られた傾斜部が丸みを帯びたのこぎり波信号と、入力された回転指示信号の電圧との比較結果を出力ＰＷＭ信号とする出力ＰＷＭ信号生成回路を備えたことにより、前段で回転数が低減された回転指示信号を、さらに回転数を低減させたデューティ比の出力ＰＷＭ信号とすることが可能であるので、前段で補えなかった回転数の誤差を補うことが可能となるという効果が得られている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
図１は実施の形態１の指示回転数変更機能付きブラシレスモータの制御装置の概略構成図である。図１に示すブラシレスモータの制御装置１は、スイッチング素子を駆動するための出力ＰＷＭ信号のパルス幅を容易に変更するための機能を有したカスタムＩＣである。
【００３３】
この制御装置１は、端子３ａ〜端子３ｆを介してモータ本体部２に位相の異なる電力を供給する駆動回路６に接続され、端子３ｇ〜３ｉを介してモータ本体部２のホールＩＣ（ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３）に接続されている。このホール素子はそれぞれ磁気を検出したときには検出時に出力をＨレベルにする正転信号とその反転信号（総称した単に検出信号という）送出する。
【００３４】
これらのホール素子ＩＣを有するモータ本体部２の概略構成を初めに説明する。モータ本体部２は、図２に示すように、シャフト１２の一端の周囲に回転検出用のためのマグネット１３（以下センサマグネット１３という）を設け、このセンサマグネット１３の周囲に６個の突極１４ａ、１４ｂ、……を有する固定子１４を取付けている。前述のセンサマグネット１３はＮ極とＮ極、Ｓ極とＳ極とがそれぞれ一対で対向させられ、シャフト１２の一方の端の周囲に設けられている。
【００３５】
また、固定子１４の６個の突極１４ａ、１４ｂ、……にはコイル１５ａ、１５ｂ、……が巻き付けられ、対向する２個のコイルで１相をなしている。すなわち、６個のコイルで三相の駆動系を構成している。
【００３６】
この固定子１４の外側にあるロータ１６には図２に示すように、９０度間隔でメインマグネット１７ａ、１７ｂ、……が周設されている。ロータ１６はシャフト１２の他端（図示せず）にシャフト１２と一体で回転可能に連結されている。
【００３７】
さらに、固定子１４にはセンサマグネット１３の磁極（Ｓ極、Ｎ極）の磁界を検出するホール素子１８ａ（ＩＣ１）、１８ｂ（ＩＣ２）、１８ｃ（ＩＣ３）が１２０度間隔で均等に配置されている。前述のセンサマグネット１３のＳ、Ｎ極は、９０度間隔で設けられ、Ｓ極とＮ極とが隣接配置され、Ｓ極とＳ極及びＮ極とＮ極とが対向配置させられている。
【００３８】
すなわち、ロータ１６が３６０度回転すると１２０度間隔に配置された各ホール素子１８にはＳ極とＮ極とが順次対向して行くので以下に説明する検出信号が送出される。但し、Ｎ極とホール素子とが対向したときの出力はＨレベル（正転）とする。
【００３９】
ホール素子１８ａ（ＩＣ１）からは３０度〜１２０度及び２１０度〜３００度の角度間をＨレベルにした検出信号ＳＬ１（正転）と、これを反転した検出信号ＳＨ１とが送出される。
【００４０】
また、ホール素子１８ｂ（ＩＣ２）からは６０度〜１５０度及び２４０度〜３３０度の角度間をＬレベルにした検出信号ＳＬ２（正転）と、これを反転した検出信号ＳＨ２とが送出される。
【００４１】
さらに、ホール素子１８ｃ（ＩＣ３）からは９０度〜１８０度及び２７０度〜３６０度の角度間をＨレベルにした検出信号ＳＬ３（正転）と、これを反転した検出信号ＳＨ３とが送出される。
【００４２】
つまり、ホール素子は、回転方向に従って３０度ずれて前述の角度の時にＨレベル又はＬレベルのタイミングで切り替わって行く検出信号ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３を出力している。
【００４３】
これらの検出信号は、回転速度に応じてＨレベル又はＬレベルの間隔が狭まったり長くなったりするが、前述の角度間のときにＨレベル又はＬレベルになる。つまり、各ホール素子は回転速度に応じた周期の検出信号ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３を出力している。
【００４４】
これらのホール素子は実際は２本の出力線（正転、反転用）で制御装置１にそれぞれ接続され、合計で６本が制御装置１に接続されるが、本説明では３本の線のみを示す。
【００４５】
一方、駆動回路部６は、モータ制御装置１０に接続された６個の抵抗Ｒ１、Ｒ２、……と、６個のパワー素子Ｑ１、Ｑ２……とからなり、モータ制御装置１からの各制御信号に基づく駆動信号を生成し、これらの駆動信号を対応するパワー素子Ｑ１、Ｑ２……に送出する。
【００４６】
次に、制御装置１の構成を説明する。モータ制御装置１は、図１に示すように、内部に出力ＰＷＭ信号生成回路４を備えている。この出力ＰＷＭ信号生成回路４は図１に示すように、オープンコレクタタイプのコンパレータｃｏｍ１及びコンパレータｃｏｍ２と、トランジスタＴＲ１及びトランジスタＴＲ２と、Ｖｃｃ電源を分圧する分圧抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２と、定電流回路８と、抵抗Ｒ１３とを備えている。
【００４７】
また、出力ＰＷＭ信号生成回路４は、端子３ｋを介して外付けされた充電回路１０を有している。この充電回路１０は、コンデンサＣａと抵抗Ｒａとを直列接続し、その接続点ｃを端子３ｋに接続している。また、抵抗Ｒａは電源Ｖｃｃに接続されている。
【００４８】
コンパレータｃｏｍ１は、プラス入力を定電流回路８と、トランジスタＴＲ１のコレクタと、本カスタムＩＣ（制御装置）の端子３ｋに接続されている。このトランジスタＴＲ１のエミッタはアースに接続されている。
【００４９】
すなわち、トランジスタＴＲ１は、コンデンサＣａの電圧Ｖｃが所定レベルに到達したときにオフする。
【００５０】
また、コンパレータｃｏｍ１は、マイナス入力を分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との分圧点ａに接続している。
【００５１】
さらに、トランジスタＴＲ２は、コレクタを分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の分圧点ｂに接続し、ベースをコンパレータｃｏｍ１の出力及びトランジスタＴＲ１のベース並びに抵抗Ｒ１３に接続している。また、このトランジスタＴＲ２のエミッタはアースに接続されている。
【００５２】
また、コンパレータＣｏｍ２は、マイナス入力をトランジスタＴＲ１のコレクタに接続し、プラス入力にＦＡＮ指示信号を電圧レベルに変換した入力レベル信号を入力し、出力端を後述する中央制御回路７に接続している。
【００５３】
さらに、制御装置１は、センサ入力回路９と、中央制御回路７（ロジックで組まれている）と、駆動制御回路１２等を備えている。
【００５４】
センサ入力回路９は、ヒステリシス特性を有する３個のコンパレータ（図示せず）を備え、それぞれのコンパレータがホールＩＣ（ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３）からの正転、反転の検出信号を比較し、両方の検出信号の差が所定以上になったときに出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を中央制御回路７にそれぞれ送出する。つまり、このコンパレータはヒステリシスを有しているので検出信号に重畳したノイズやチャタリングの影響を防止したロータの回転速度に応じた周期の出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（電気角がそれぞれ３０度ずれた位相の出力信号）を出力している。
【００５５】
中央制御回路７は、センサ入力回路９からの出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を入力し  この出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が入力する毎に進角制御のためのクロック信号ＣＫＭを生成したり、クロック信号ＣＫＭおよび進角時間設定信号ＭＳ（どの程度進角させるかを示す信号）を入力して、センサ入力回路９からの出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対し進角処理（進角前信号あるいは進角後信号を生成）を行う。また、三相制御回路、オーバラップ回路、上下短絡禁止回路、出力ＯＦＦ回路、ＰＷＭ合成回路等を有し、進角前信号あるいは進角後信号に対し、内部の論理回路を用いて、信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６を生成する。これら信号は、電気角６０度に相当するオン時間を有する信号であり、それぞれ、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６に対応するものである。そして、ローサイド側をＰＷＭ信号として駆動制御回路１２に送出する。
【００５６】
上記のように構成されたブラシレスモータの制御装置１の動作を以下に説明する。図３は本実施の形態１の動作を説明するタイミングチャートである。
【００５７】
制御装置１は、図示しない回路によって、ＦＡＮ指示信号と、センサ入力回路９からの出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３とに基づくクロック信号（現在の回転速度に対応する周期）とを用いて生成した差を目標回転数とし、この目標回転数に対応する電圧を入力レベル信号として生成している。
【００５８】
一方、出力ＰＷＭ信号生成回路４は、電源Ｖｃｃの入力に伴って、充電回路１０は、抵抗Ｒａを介してコンデンサＣａに電流Ｉｓ２が充電されると共に定電圧回路８からの定電流Ｉｓ１がコンデンサＣａに充電させられる。
【００５９】
この抵抗Ｒａを有して電流Ｉｓ２を追加する理由を図３の波形図を用いて説明する。トランジスタＴＲ１がコンデンサＣａの電圧Ｖｃが所定レベルに到達したときにオフさせられる出力ＰＷＭ信号生成回路４としているので、抵抗Ｒａが存在しないときは、コンデンサＣａの充放電特性は直線的になり、トランジスタＴＲ１のコレクタには図３の（ａ）に示すように傾斜部が直線的な「のこぎり波」となってコンパレータｃｏｍ２のマイナス端子に入力する。
【００６０】
コンパレータｃｏｍ２は、この「のこぎり波」と分圧抵抗Ｒ１０、Ｒ１１の分圧点ａの電圧Ｖａと比較し、図３の（ｂ）に示すように、電圧Ｖａ以下の「のこぎり波」の間は出力をＨレベル、電圧Ｖａ以上の「のこぎり波」の間は出力をＬレベルにした出力ＰＷＭ信号を中央制御回路７に送出してトランジスタＱ１、Ｑ２、…、Ｑ６をオンオフさせる。この出力ＰＷＭ信号のＨレベルの時間をｔｈ、Ｌレベルの時間をｔｋとする。
【００６１】
しかし、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタはゲート容量が変化していると、ＦＡＮ指示信号に基づいて生成した出力ＰＷＭ信号よりも、モータ本体部２の各コイルに送出される駆動パルスが幅が長くなって実際の回転数が早くなる。
【００６２】
ところが、図１に示すように、抵抗Ｒａを介して電流Ｉｓ２をコンデンサＣａに充電させているの、図４の（ｂ）のようにトランジスタＴＲ１がオンオフされる毎に、図４の（ａ）に示すように傾斜部が直線的な「のこぎり波」とならないで図４の（ｃ）に示すように傾斜部が丸みを帯びたような「のこぎり波」となる。
【００６３】
すなわち、コンパレータｃｏｍ２は、図４の（ｃ）の傾斜部が丸みを帯びたような「のこぎり波」と、分圧抵抗Ｒ１０、Ｒ１１の分圧点ａの電圧Ｖａと比較することになるので、図４の（ｄ）に示すように、出力ＰＷＭ信号のＨレベルの時間は時間ｔｈより短い時間ｔｍとなり、Ｌレベルの時間は時間ｔｋより長い時間ｔｐとなる。
【００６４】
この時間は、コンデンサｃａと抵抗Ｒａとを外付けしているので、スイッチング素子、モータが変わってもカスタムＩＣを作り直さなくとも容易に変更できる。
【００６５】
次に、図１及び図４を用いて動作を具体的に説明する。トランジスタＴＲ１がオフの間は、定電流源８からの定電流Ｉ１が端子３ｋを介して外付けのコンデンサＣａに充電されると共に、電流ｉｓ２が抵抗Ｒａを介してコンデンサＣａに充電される。すなわち、コンデンサＣａの電圧Ｖｃａは、図４の（ｃ）に示すように傾斜が緩やかな「のこぎり波」となる。
【００６６】
この「のこぎり波」の電圧がコンパレータｃｏｍ１で分圧点ａの電圧Ｖａと比較される。このとき、トランジスタＴＲ２がオフとすると、分圧点ａの電圧ＶａはトランジスタＴＲ２がオンとなったときよりは低い電圧Ｖａ１となっている。
【００６７】
すなわち、コンパレータｃｏｍ１は、電圧Ｖａ１より、コンデンサＣａの電圧Ｖａｃ（「のこぎり波」）が低い間は出力をＬレベルに維持している。また、コンデンサＣａの電圧Ｖａｃ（「のこぎり波」）が電圧Ｖａ１に到達したときは出力をＨレベルにする。従って、図４の（ｂ）に示すようなタイミングでトランジスタＴＲ１はオンオフすることによって、トランジスタＴＲ１のコレクタには、コンデンサＣａの電圧Ｖｃａは膨らみを持った傾斜の「のこぎり波」を発生させている。
【００６８】
この「のこぎり波」は、コンパレータｃｏｍ２のマイナス入力に入力し、コンパレータｃｏｍ２はＦＡＮ回転指示信号を直流レベルにした入力レベル信号と比較した出力ＰＷＭ信号を送出する。コンパレータｃｏｍ２は入力レベル信号の電圧以下の間はＨレベルを出力し、入力レベル信号の電圧以上の間はＬレベルの出力ＰＷＭ信号を中央制御回路７に送出する。
【００６９】
すなわち、コンパレータｃｏｍ２によって、図４の（ｃ）及び（ｄ）に示すように傾斜部に「丸み」を帯びた「のこぎり波」と比較するので、傾斜部が直線的な「のこぎり波」と比較すると、早く入力レベル信号の電圧に到達する。
【００７０】
この結果、コンパレータｃｏｍ２によって、図４の（ｄ）に示すように、斜線部分はカットされるので、出力ＰＷＭ信号のＨレベルの時間は時間ｔｈより短い時間ｔｍとなり、Ｌレベルの時間は時間ｔｋより長い時間ｔｐとなる。
【００７１】
従って、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート容量が変化しても、ＦＡＮ指示信号に基づく出力ＰＷＭ信号のデューティ比を小さくすることが可能であるからモータ本体部２が実際の回転数が早くなるということがない。
【００７２】
尚、本発明に係るブラシレスモータの制御装置は、上記実施の形態で説明したブロアモータでの使用に限られるものではなく、ラジエータ用モータ等の様々なブラシレスモータに適応が可能である。
【００７３】
図５は実施の形態２のブラシレスモータコントローラの概略構成図である。図５に示すブラシレスモータコントローラ２０は、ＦＡＮ指示信号が制御装置１（ＩＣ）に入力する前に、ＦＡＮ指示信号のデューティ比より低めにした電圧に変換して実施の形態１と同様な制御装置（カスタムＩＣ）に送出する指示回転数補正回路２２を備えている。
【００７４】
また、制御装置１は、実施の形態１の機能の他に、端子３ｊに入力するＦＡＮ指示信号の電圧を検出し、この電圧が所定範囲を満たしているときは、次第に電圧を増加させて行ってＦＡＮ指示信号の電圧に到達させるソフトスタート波形を生成し、このソフトスタート波形に従った出力ＰＷＭ信号を生成する機能を備えて、パワーＭＯＳＦＥＴであるパワー素子Ｑ１、Ｑ２、…をオンオフさせている。
【００７５】
次に、指示回転数補正回路２２の構成を説明する。指示回転数補正回路２２は、トランジスタＴＲのベースにＦＡＮ指示信号を入力する抵抗Ｒｆを接続している。このトランジスタＴＲはエミッタをＶＤＤ電源に接続し、コレクタを抵抗Ｒｃに接続している。また、ベースとエミッタ間には抵抗Ｒｂが接続されている。
【００７６】
さらに、トランジスタＴＲのコレクタには抵抗Ｒｄの一方が接続されている。この抵抗Ｒｄの他方は制御装置１（ＩＣ）の端子３ｊに接続されている。
【００７７】
また、端子３ｊ及び抵抗Ｒｄの他方には平滑用の電界コンデンサＣｈが接続されている。
【００７８】
さらに、この抵抗Ｒｄには、抵抗ＲｅとダイオードＤとを直列接続した放電制御部２２ａが並列接続されている。なお、ダイオードＤのアノードは抵抗Ｒｄの他方に接続され、カソードが抵抗Ｒｅに接続されている。
【００７９】
すなわち、放電制御部２２ａは電界コンデンサＣｈの電流を強制的に抵抗Ｒｃを介して放電させている。
【００８０】
上記のように構成されたブラシレスモータコントローラの動作を以下に説明する。
【００８１】
ＦＡＮ回転指示信号（入力ＰＷＭ信号ともいう）が抵抗Ｒｆを介してトランジスタＴＲのベースに入力すると、この信号がＬレベルの間はトランジスタＴＲがオン状態となって電流Ｉを抵抗Ｒｃに流すと共に、抵抗Ｒｄを介して電界コンデンサＣｈに充電させる。
【００８２】
このとき、放電制御部２２ａが抵抗Ｒｄに並列接続されているので、抵抗Ｒｄを介して電界コンデンサＣｈ側に流れる電流Ｉは放電制御部２２ａを介して分流する。
【００８３】
つまり、ＦＡＮ指示信号が例えば１００回転のデューティ比のパルスとなってトランジスタＴＲに入力したとすると、電界コンデンサＣｈの電圧Ｖｃｈは１００回転より低い回転数に相当する電圧Ｖｃａとなって制御装置１の端子３ｊに入力する。
【００８４】
この放電制御部２２ａを抵抗Ｒｄに並列接続する理由を説明する。放電制御部２２ａが抵抗Ｒｄに並列接続されていない場合は、ＦＡＮ回転指示信号が抵抗Ｒｆを介してトランジスタＴＲのベースに入力すると、この信号がＬレベルの間はトランジスタＴＲがオン状態となって電流Ｉを抵抗Ｒｃに流すと共に、抵抗Ｒｄを介して電界コンデンサＣｈに充電させる。
【００８５】
つまり、図６に示すように、ＦＡＮ回転指示信号が高回転を示すデューティ比のパルスになるに従って電界コンデンサＣｈの電圧Ｖｃｈは直線的（図６の点線）に上昇することになる。
【００８６】
すなわち、制御装置１の端子３ｋにはＦＡＮ回転指示信号が示す回転数に対応する電圧が入力することになるから、パワーＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート容量の変化によってＦＡＮ指示信号に基づく指示回転数よりも幅が長い駆動信号が電機子コイルに送出されることになって実際の回転数が早くなってしまう。
【００８７】
そこで、放電制御部２２ａを抵抗Ｒｄに並列接続することにより、ＦＡＮ指示信号がトランジスタＴＲに入力したとき、この信号がＬレベルの間はトランジスタＴＲがオン状態となって電流Ｉを抵抗Ｒｄに流して電界コンデンサＣａに充電させると共に、ダイオードＤ及び抵抗Ｒｅを介して分流させる。
【００８８】
従って、電界コンデンサＣｈの電圧Ｖｃｈは、図６に示すようにＦＡＮ回転指示信号のデューティ比に対応して直線的に上昇しないで、湾曲的に上昇して行くことになる。
【００８９】
例えばＦＡＮ回転指示信号が１０００回転を示すデューティ比のパルスとなっているとすると、１０００回転より低い回転数の電圧がＦＡＮ回転指示信号として制御装置１の端子３ｊに入力される。
【００９０】
＜実施の形態３＞
実施の形態２においては制御装置（ＩＣ）の前段においてＦＡＮ回転指示信号を補正するようにしたが、制御装置（ＩＣ）はアナログ回路、デジタル回路等が混在しており、前段においてＦＡＮ回転指示信号を補正したとしても、これらのアナログ回路、デジタル回路がＦＡＮ回転指示信号を用いて出力ＰＷＭ信号を生成するので、その出力ＰＷＭ信号には誤差が生じる。
【００９１】
このような誤差を調整可能とするために、実施の形態３においては、図７に示すように実施の形態１の制御装置（ＩＣ）の前段に指示回転数補正回路２２を設けたブラシレスモータコントローラ１９とする。
【００９２】
次に動作を以下に説明する。図８は本実施の形態３の動作を説明するタイミングチャートである。
【００９３】
ＦＡＮ回転指示信号の入力に伴って、指示回転数補正回路２２は、図８の（ａ）に示すようにＦＡＮ回転指示信号のデューティ比に対応して直線的に上昇しないで、湾曲的に上昇していく様な特性の電圧値に変換して端子３ｊに送出する。すなわち、入力した回転数よりは回転数が低くなる電圧値を端子３ｊに送出する。
【００９４】
出力ＰＷＭ信号生成回路４は、電源Ｖｃｃの入力に伴って、充電回路１０は、抵抗Ｒａを介してコンデンサＣａに電流Ｉｓ２を充電する。また出力ＰＷＭ信号生成回路４内の定電圧回路８からの定電流Ｉｓ１がコンデンサＣａに充電させられる。
【００９５】
すなわち、図８の（ｂ）のようにトランジスタＴＲ１がオンオフされる毎に、傾斜部が直線的（点線で示している）な「のこぎり波」とならないで図８の（ｂ）に示すように傾斜部が丸みを帯びたような「のこぎり波」となる。
【００９６】
コンパレータｃｏｍ２はトランジスタＴＲ１のコレクタにおける傾斜部が丸みを帯びたような「のこぎり波」と、ＦＡＮ回転指示信号に基づく入力レベルと比較することになるので、図８の（ｃ）に示すように、出力ＰＷＭ信号のＨレベルの時間は、傾斜部を直線的にしたときの時間ｔｈより短い時間ｔｍとなり、Ｌレベルの時間は、傾斜部を直線的にしたときの時間ｔｋより長い時間ｔｐとなる。
【００９７】
この時間は、コンデンサｃａと抵抗Ｒａとを外付けしているので、スイッチング素子、モータが変わってもカスタムＩＣを作り直さなくとも、出力ＰＷＭ信号のデューティ比を変更できる。
【００９８】
尚、本発明に係るブラシレスモータの制御装置は、上記実施の形態で説明したブロアモータでの使用に限られるものではなく、ラジエータ用モータ等の様々なブラシレスモータに適応が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の指示回転数変更機能付きブラシレスモータの制御装置の概略構成図である。
【図２】モータ本体部の構成図である。
【図３】本実施の形態１の抵抗Ｒａを有して電流ＩＳ２を追加する理由を説明する波形図である。
【図４】本実施の形態１の動作を説明する波形図である。
【図５】実施の形態２のブラシレスモータコントローラの概略構成図である。
【図６】実施の形態２による指示回転数の低下を説明する説明図である。
【図７】実施の形態３のブラシレスモータコントローラの概略構成図である。
【図８】実施の形態３による各部の動作を説明する波形図である。
【符号の説明】
１  制御装置
２  モータ本体部
３ａ〜３ｋ  端子
６  駆動回路部
７  中央制御回路
８  定電流回路
９  センサ入力回路
１３  センサマグネット
ｃｏｍ１  コンパレータ
ｃｏｍ２  コンパレータ
ＴＲ１  トランジスタ
３ａ〜３ｆ  端子
２２  指示回転数補正回路
２２ａ  放電制御部
ＴＲ  トランジスタ
Ｒｄ  抵抗
Ｃｈ  電界コンデンサ
ｃｏｍ１  コンパレータ
ｃｏｍ２  コンパレータ
ＴＲ１  トランジスタ
Ｒａ  抵抗
Ｃａ  コンデンサ
【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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【図６】
0004142815.tif 000007
【図７】
0004142815.tif 000008
【図８】
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