JP4203329B2 - モータの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスＤＣモータと交流誘導モータにおける制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）の駆動装置としては、モータを回転駆動させる駆動電流を供給するインバータ回路と、この駆動電流が電流制限値を越えた時に過電流と判断する過電流検出回路とを有したものがある（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３１２８２６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなモータの制御装置においては、モータの回転数を検出するために、モータ内部のホールＩＣからの信号に基づいて、パルスジェネレータ回路が回転数に応じたパルス状の回転数信号を、インバータ回路を制御する制御回路や、外部のマイコンに出力している。
【０００５】
上記で説明したインバータ回路、過電流検出回路、パルスジェネレータ回路、制御回路は一つの半導体集積回路に集積され、１個のＩＣチップとなって、例えばモータがモールドモータの場合には固定子と共にその内部にモールドされている。このモータドライブＩＣに外部のマイコンから速度指令信号を出力することにより、モータを回転駆動している。
【０００６】
この場合に、外部のマイコンから速度指令信号を出力する場合には、このモータドライブＩＣからパルスジェネレータ回路で生成された回転数信号をフィードバックさせている。これによって、外部のマイコンはモータが今どのような状態で回転しているかを判別することができる。
【０００７】
しかしながら、このモータドライブＩＣの出力端子は、前記したように回転数信号のみ出力する機能しか有しないため、回転をしているか否かの判別は可能であるが、その状態がロックをされて過電流の状態になっているか否かの判断を行うことができない。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、モータの制御装置が半導体集積回路によって構成されている場合に、その出力端子から回転数信号以外の信号も出力できるようにして、外部から見て過電流状態か否かを判別することができるモータの制御装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線へ駆動電流を出力するためのスイッチング素子から構成されるインバータ回路と、前記ブラシレスＤＣモータの回転子の回転状態を検知する位置検出素子からの位置検出信号に基づいて回転数に関する回転数信号を出力する回転数出力回路と、前記駆動電流が過電流の時に過電流検出信号を出力する過電流検出回路と、少なくとも前記位置検出信号と前記過電流検出信号と外部からの速度指令信号とから前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御回路と、を少なくとも含む半導体集積回路から構成されるモータの制御装置において、前記半導体集積回路は判定回路を含み、前記制御回路は、前記過電流検出信号が入力した時に前記インバータ回路及び前記判定回路へ停止信号を出力し、前記回転数出力回路は、前記判定回路へ前記回転数信号を出力し、前記判定回路は、前記停止信号が入力している時は外部へ前記停止信号を出力し、前記停止信号が入力していない時は前記回転数信号を外部へ出力することを特徴とするモータの制御装置である。
【００１０】
請求項２の発明は、前記ブラシレスＤＣモータがＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる三相の固定子巻線を有し、前記インバータ回路は、６個のスイッチング素子であるスイッチングトランジスタから構成され、この６個のスイッチングトランジスタの中で第１の上側のスイッチングトランジスタのエミッタ端子に第１の下側のスイッチングトランジスタのコレクタ端子が接続されて、この接続点から前記Ｕ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、また、第２の上側のスイッチングトランジスタのエミッタ端子に第２の下側のスイッチングトランジスタのコレクタ端子が接続されて、この接続点から前記Ｖ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、さらに、第３の上側のスイッチングトランジスタのエミッタ端子に第３の下側のスイッチングトランジスタのコレクタ端子が接続されて、この接続点から前記Ｗ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、前記制御回路は、前記第１から前記第３の上側のスイッチングトランジスタのベース端子に制御信号を出力する上アーム駆動回路と、前記第１から前記第３の下側のスイッチングトランジスタのベース端子に制御信号を出力する下アーム駆動回路を有し、前記停止信号は、前記第１から前記第３の上側のスイッチングトランジスタをリセットする上アームリセット信号であり、前記上アーム駆動回路から前記第１から前記第３の上側のスイッチングトランジスタへ前記上アームリセット信号を出力することを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、前記ブラシレスＤＣモータがＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる三相の固定子巻線を有し、前記インバータ回路は、６個のスイッチング素子であるＦＥＴから構成され、この６個のＦＥＴの中で第１の上側のＦＥＴのソース端子に第１の下側のＦＥＴのドレイン端子が接続されて、この接続点から前記Ｕ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、また、第２の上側のＦＥＴのソース端子に第２の下側のＦＥＴのドレイン端子が接続されて、この接続点から前記Ｖ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、さらに、第３の上側のＦＥＴのソース端子に第３の下側のＦＥＴのドレイン端子が接続されて、この接続点から前記Ｗ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、前記制御回路は、前記第１から前記第３の上側のＦＥＴのベース端子に制御信号を出力する上アーム駆動回路と、前記第１から前記第３の下側のＦＥＴのベース端子に制御信号を出力する下アーム駆動回路を有し、前記停止信号は、前記第１から前記第３の上側のＦＥＴをリセットする上アームリセット信号であり、前記上アーム駆動回路から前記第１から前記第３の上側のＦＥＴへ前記上アームリセット信号を出力することを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置である。
【００１２】
請求項４の発明は、交流誘導モータの固定子巻線へ駆動電流を出力するためのスイッチング素子から構成されるインバータ回路と、前記交流誘導モータの回転数を検知して回転数信号を出力する回転数出力回路と、前記駆動電流が過電流の時に過電流検出信号を出力する過電流検出回路と、少なくとも前記過電流検出信号と外部からの速度指令信号とから前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御回路と、を少なくとも含む半導体集積回路から構成されるモータの制御装置において、前記半導体集積回路は判定回路を含み、前記制御回路は、前記過電流検出信号が入力した時に前記インバータ回路及び前記判定回路へ停止信号を出力し、前記回転数出力回路は、前記判定回路へ前記回転数信号を出力し、前記判定回路は、前記停止信号が入力している時は外部へ前記停止信号を出力し、前記停止信号が入力していない時は前記回転数信号を外部へ出力することを特徴とするモータの制御装置である。
【００１３】
【作 用】
請求項１の発明であると、判定回路は停止信号が入力している時は外部へ停止信号を出力し、停止信号が入力していない時は回転数信号を外部へ出力するため、例えば外部においてマイコンでモータの制御装置を制御する場合に、停止信号が入力している時は、モータが過電流状態であることを検知することができる。また、出力端子は、回転数信号を出力する端子と共有になっているため、その構造が簡単となる。
【００１４】
請求項２，３の発明であると、停止信号として上アームリセット信号を出力する。
【００１５】
請求項４の発明においても、請求項１と同様の効果を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
【００１７】
（１）ブラシレスＤＣモータ１０の構成
本実施形態は、ブラシレスＤＣモータ（以下、モータという）１０の制御装置であって、１個の半導体集積回路で構成されたモータドライブＩＣ（以下、単にＩＣという）１２となっている。
【００１８】
このＩＣ１２は、外部に設けられたマイコン１４からのアナログ出力である速度指令信号ＶＳＰによって制御されるものである。このモータ１０の用途としては、例えばエアーコンディショナーのモータとして用い、マイコン１４はこのエアーコンディショナーの制御装置に該当するものである。
【００１９】
モータ１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相からなる固定子巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗを有し、またその回転子の回転状態を検知する３個のホールＩＣ１８を有している。
【００２０】
ＩＣ１２は、インバータ回路２０と、制御回路２２と、過電流検出回路２４と速度指令回路２６と回転数検出回路２８と判定回路３０とより構成されている。
【００２１】
（２）インバータ回路２０の構成
インバータ回路２０は、６個のスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６より構成されている。
【００２２】
第１の上側のスイッチングトランジスタＴｒ１のエミッタ端子に第１の下側のスイッチングトランジスタＴｒ２のコレクタ端子が接続されて、この接続点からＵ相の固定子巻線１６Ｕへ駆動電流を出力する。
【００２３】
第２の上側のスイッチングトランジスタＴｒ３のエミッタ端子に第２の下側のスイッチングトランジスタＴｒ４のコレクタ端子が接続されて、この接続点からＶ相の固定子巻線１６Ｖへ駆動電流を出力する。
【００２４】
第３の上側のスイッチングトランジスタＴｒ５のエミッタ端子に第３の下側のスイッチングトランジスタＴｒ６のコレクタ端子が接続されて、この接続点からＷ相の固定子巻線１６Ｗへ駆動電流を出力する。
【００２５】
これら６個のスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のエミッタ端子とコレクタ端子との間には、逆電流が流れるのを防止するためのダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。
【００２６】
上側の３個のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５のコレクタ端子には、ＩＣ１２の外部に設けられた直流電源ＶＳから入力端子５４を通じて電圧が供給されている。
【００２７】
下側のスイッチングトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６のエミッタ端子は一つになり出力端子ＧＨを通じてＩＣ１２の入力端子５３に接続され、かつ、抵抗ＲＳを通じて接地されている。
【００２８】
（３）過電流検出回路２４の構成
過電流検出回路は、前記の３個の下側のスイッチングトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６からの出力をコンパレータのプラス端子に入力し、マイナス端子には直流電源Ｖｒｅｆが入力されている。このコンパレータ３２の出力である過電流検出信号は制御回路２２に出力される。
【００２９】
（４）速度指令回路２６の構成
速度指令回路２６は、マイコン１４からのアナログ出力である速度指令信号ＶＳＰが入力端子５５から入力すると、抵抗Ｒを介してコンパレータ３４のプラス端子に入力される。一方、コンパレータ３４のマイナス端子には、三角波発振回路３６からの出力が基準信号として入力する。なお、この三角波発振回路３６からの信号が制御回路２２のクロック信号となる。そして、コンパレータ３４からの速度信号が制御回路２２に出力される。
【００３０】
（５）回転数検出回路２８の構成
回転数検出回路２８は、３個のホールＩＣ１８から入力した信号をシュミットトリガ回路３８に入力し、これら３個のシュミットトリガ回路３８からのトリガ信号を制御回路２２に出力し、また、回転数出力回路４０にも出力する。
【００３１】
回転数出力回路４０は、パルスジェネレータ回路であり、３個のシュミットトリガ回路３８からのトリガ信号に基づいて、モータ１０の回転数に応じたパルス状の回転数信号ＰＧを出力する。
【００３２】
（６）制御回路２２の構成
制御回路２２は、三相分配回路４２と上アーム駆動回路４４と下アーム駆動回路４６とから構成されている。
【００３３】
三相分配回路４２には、過電流検出回路２４のコンパレータ３２からの過電流検出信号が入力し、速度指令回路２６のコンパレータ３４からの速度指令信号が入力し、更に、３個のシュミットトリガ回路３８から回転数に関する信号が入力する。そして、三相分配回路４２はこれらの信号に基づいて速度信号に応じた回転数でモータ１０を回転させるために、上アーム駆動回路４４と下アーム駆動回路４６とを制御する。上アーム駆動回路４４と下アーム駆動回路４６は、スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＰＷＭ制御するための制御信号を各スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベース端子に出力する。
【００３４】
そして、過電流検出回路２４から過電流検出信号が入力すると、モータ１０の回転を停止させるために、上アーム駆動回路４４に上アームリセット信号ＲＧ（例えば、２０Ｈｚのパルス信号）を出力する。これによって、上アーム駆動回路４４は、上側の３個のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５をリセットする。一方、この上アームリセット信号ＲＧは判定回路３０にも出力される。
【００３５】
（７）判定回路３０の構成
判定回路３０においては、回転数出力回路４０からの回転数信号ＰＧと三相分配回路４２からの上アームリセット信号ＲＧが入力する。そして、上アームリセット信号ＲＧが入力していない時は、常に回転数信号ＰＧを出力端子４８からマイコン１４に出力し、上アームリセット信号ＲＧが入力した時は、回転数信号ＰＧを出力せず、この上アームリセット信号を出力端子４８からマイコン１４に出力する。なお、この回転数信号ＰＧと上アームリセット信号ＲＧとの周波数は異なるものとしておく。
【００３６】
（８）その他の構成
ＩＣ１２を駆動させるための駆動電圧ＶＣＣ（例えば、１５Ｖ）が入力するための電圧端子５０と、各回路のグランドをとるためのグランド端子５２が設けられている。
【００３７】
（９）ＩＣ１２の動作状態
上記構成のＩＣ１２の動作に基づいてモータ１０を制御する場合について説明する。
【００３８】
正常な状態でモータ１０が回転している場合には、マイコン１４からの速度指令信号ＶＳＰに基づいて制御回路２２がＰＷＭ制御を行ってインバータ回路２０から三相の固定子巻線１６に駆動電流が出力されモータ１０が回転する。そして、このモータ１０の回転子の回転数に応じてホールＩＣがその位置を検出して、回転数検出回路２８がその回転数を制御回路２２に出力する。制御回路２２では、この信号に基づいて速度指令信号に応じた回転数で常にモータ１０が回転するようにフィードバック制御を行う。一方、判定回路３０では、回転数出力回路４０から出力された回転数信号ＰＧを出力端子４８からマイコン１４に出力している。
【００３９】
ところが、何らかの原因でモータ１０にロックがかかり、駆動電流が過電流になった場合には、過電流検出回路２４から過電流検出信号が三相分配回路４２に出力される。すると、三相分配回路４２は上アーム駆動回路４４へ上アームリセット信号ＲＧを出力してモータ１０の回転を止めると共に、この上アームリセット信号ＲＧを判定回路３０に出力する。判定回路３０では、この上アームリセット信号ＲＧが入力したため、回転数信号ＰＧに代えて上アームリセット信号ＲＧを出力端子４８からマイコン１４に出力する。マイコン１４では回転数信号ＰＧに代えて上アームリセット信号ＲＧが入力したため、モータ１０がロックされ過電流状態であることを検知することができるので、速度指令信号を変化させて回転を停止させるように制御を行う。
【００４０】
上記構成のＩＣ１２であると、一つの出力端子４８から回転数信号ＰＧとアームリセット信号ＲＧが出力することができるので、マイコン１４ではモータ１０の回転数の状態だけでなく過電流か否かの情報も検出することができる。そして、従来と同様に一つの出力端子４８から２つの信号がでることができるので、従来とその構造を変えずに実用化することができる。
【００４１】
（変更例１）
上記実施形態では、インバータ回路２０に設けられているスイッチング素子としてはスイッチングトランジスタを設けたが、これに代えてＦＥＴを用いてもよい。
【００４２】
（変更例２）
上記実施形態ではブラシレスＤＣモータの制御装置について説明したが、これに代えて交流誘導モータの制御装置においても実現することができる。
【００４３】
すなわち、交流誘導モータの制御装置を１個の半導体集積回路で構成し、この半導体集積回路にはインバータ回路と回転数出力回路と、過電流検出回路と、ＰＷＭ制御を行う制御回路等を構成し、更に、上記実施形態と同様に判定回路を形成する。
【００４４】
交流誘導モータにおいては、ホールＩＣによって位置検出を行う必要がなく、制御回路からの制御状態によって回転数出力回路がその回転数を検知するので、回転数出力回路はその検知した信号を判定回路へ出力する。
【００４５】
一方、制御回路は過電流検出回路から過電流検出信号が入力した時にインバータ回路及び判定回路へモータの停止信号を出力する。
【００４６】
判定回路では、停止信号が入力している時はマイコンなどの外部の装置へ停止信号を出力し、停止信号が入力していない時は通常と同様に回転数信号を出力するものである。
【００４７】
この変更例であっても、上記実施形態と同様に一つの出力端子から回転数信号と停止信号を出力することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のモータの制御装置であると、半導体集積回路の一つの出力端子からモータの回転数信号と、停止信号が外部にあるマイコンなどへ出力することができるので、外部のマイコン等においてはモータの回転数のみならず、そのモータが過負荷で過電流状態であるかも検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すモータの制御装置の回路図である。
【符号の説明】
１０ モータ
１２ モータドライブＩＣ
１４ マイコン
１６ 固定子巻線
１８ ホールＩＣ
２０ インバータ回路
２２ 制御回路
２４ 過電流検出回路
２６ 速度指令回路
２８ 回転数検出回路
３０ 判定回路
４８ 出力端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスＤＣモータと交流誘導モータにおける制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）の駆動装置としては、モータを回転駆動させる駆動電流を供給するインバータ回路と、この駆動電流が電流制限値を越えた時に過電流と判断する過電流検出回路とを有したものがある（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３１２８２６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなモータの制御装置においては、モータの回転数を検出するために、モータ内部のホールＩＣからの信号に基づいて、パルスジェネレータ回路が回転数に応じたパルス状の回転数信号を、インバータ回路を制御する制御回路や、外部のマイコンに出力している。
【０００５】
上記で説明したインバータ回路、過電流検出回路、パルスジェネレータ回路、制御回路は一つの半導体集積回路に集積され、１個のＩＣチップとなって、例えばモータがモールドモータの場合には固定子と共にその内部にモールドされている。このモータドライブＩＣに外部のマイコンから速度指令信号を出力することにより、モータを回転駆動している。
【０００６】
この場合に、外部のマイコンから速度指令信号を出力する場合には、このモータドライブＩＣからパルスジェネレータ回路で生成された回転数信号をフィードバックさせている。これによって、外部のマイコンはモータが今どのような状態で回転しているかを判別することができる。
【０００７】
しかしながら、このモータドライブＩＣの出力端子は、前記したように回転数信号のみ出力する機能しか有しないため、回転をしているか否かの判別は可能であるが、その状態がロックをされて過電流の状態になっているか否かの判断を行うことができない。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、モータの制御装置が半導体集積回路によって構成されている場合に、その出力端子から回転数信号以外の信号も出力できるようにして、外部から見て過電流状態か否かを判別することができるモータの制御装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ブラシレスＤＣモータの固定子巻線へ駆動電流を出力するためのスイッチング素子から構成されるインバータ回路と、前記ブラシレスＤＣモータの回転子の回転状態を検知する位置検出素子からの位置検出信号に基づいて回転数に関する回転数信号を出力する回転数出力回路と、前記駆動電流が過電流の時に過電流検出信号を出力する過電流検出回路と、少なくとも前記位置検出信号と前記過電流検出信号と外部からの速度指令信号とから前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御回路と、を少なくとも含む半導体集積回路から構成されるモータの制御装置において、前記半導体集積回路は判定回路を含み、前記制御回路は、前記過電流検出信号が入力した時に前記インバータ回路及び前記判定回路へ停止信号を出力し、前記回転数出力回路は、前記判定回路へ前記回転数信号を出力し、前記判定回路は、前記停止信号が入力している時は外部へ前記停止信号を出力し、前記停止信号が入力していない時は前記回転数信号を外部へ出力することを特徴とするモータの制御装置である。
【００１０】
請求項２の発明は、前記ブラシレスＤＣモータがＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる三相の固定子巻線を有し、前記インバータ回路は、６個のスイッチング素子であるスイッチングトランジスタから構成され、この６個のスイッチングトランジスタの中で第１の上側のスイッチングトランジスタのエミッタ端子に第１の下側のスイッチングトランジスタのコレクタ端子が接続されて、この接続点から前記Ｕ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、また、第２の上側のスイッチングトランジスタのエミッタ端子に第２の下側のスイッチングトランジスタのコレクタ端子が接続されて、この接続点から前記Ｖ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、さらに、第３の上側のスイッチングトランジスタのエミッタ端子に第３の下側のスイッチングトランジスタのコレクタ端子が接続されて、この接続点から前記Ｗ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、前記制御回路は、前記第１から前記第３の上側のスイッチングトランジスタのベース端子に制御信号を出力する上アーム駆動回路と、前記第１から前記第３の下側のスイッチングトランジスタのベース端子に制御信号を出力する下アーム駆動回路を有し、前記停止信号は、前記第１から前記第３の上側のスイッチングトランジスタをリセットする上アームリセット信号であり、前記上アーム駆動回路から前記第１から前記第３の上側のスイッチングトランジスタへ前記上アームリセット信号を出力することを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、前記ブラシレスＤＣモータがＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる三相の固定子巻線を有し、前記インバータ回路は、６個のスイッチング素子であるＦＥＴから構成され、この６個のＦＥＴの中で第１の上側のＦＥＴのソース端子に第１の下側のＦＥＴのドレイン端子が接続されて、この接続点から前記Ｕ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、また、第２の上側のＦＥＴのソース端子に第２の下側のＦＥＴのドレイン端子が接続されて、この接続点から前記Ｖ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、さらに、第３の上側のＦＥＴのソース端子に第３の下側のＦＥＴのドレイン端子が接続されて、この接続点から前記Ｗ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、前記制御回路は、前記第１から前記第３の上側のＦＥＴのベース端子に制御信号を出力する上アーム駆動回路と、前記第１から前記第３の下側のＦＥＴのベース端子に制御信号を出力する下アーム駆動回路を有し、前記停止信号は、前記第１から前記第３の上側のＦＥＴをリセットする上アームリセット信号であり、前記上アーム駆動回路から前記第１から前記第３の上側のＦＥＴへ前記上アームリセット信号を出力することを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置である。
【００１２】
請求項４の発明は、交流誘導モータの固定子巻線へ駆動電流を出力するためのスイッチング素子から構成されるインバータ回路と、前記交流誘導モータの回転数を検知して回転数信号を出力する回転数出力回路と、前記駆動電流が過電流の時に過電流検出信号を出力する過電流検出回路と、少なくとも前記過電流検出信号と外部からの速度指令信号とから前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御回路と、を少なくとも含む半導体集積回路から構成されるモータの制御装置において、前記半導体集積回路は判定回路を含み、前記制御回路は、前記過電流検出信号が入力した時に前記インバータ回路及び前記判定回路へ停止信号を出力し、前記回転数出力回路は、前記判定回路へ前記回転数信号を出力し、前記判定回路は、前記停止信号が入力している時は外部へ前記停止信号を出力し、前記停止信号が入力していない時は前記回転数信号を外部へ出力することを特徴とするモータの制御装置である。
【００１３】
【作 用】
請求項１の発明であると、判定回路は停止信号が入力している時は外部へ停止信号を出力し、停止信号が入力していない時は回転数信号を外部へ出力するため、例えば外部においてマイコンでモータの制御装置を制御する場合に、停止信号が入力している時は、モータが過電流状態であることを検知することができる。また、出力端子は、回転数信号を出力する端子と共有になっているため、その構造が簡単となる。
【００１４】
請求項２，３の発明であると、停止信号として上アームリセット信号を出力する。
【００１５】
請求項４の発明においても、請求項１と同様の効果を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
【００１７】
（１）ブラシレスＤＣモータ１０の構成
本実施形態は、ブラシレスＤＣモータ（以下、モータという）１０の制御装置であって、１個の半導体集積回路で構成されたモータドライブＩＣ（以下、単にＩＣという）１２となっている。
【００１８】
このＩＣ１２は、外部に設けられたマイコン１４からのアナログ出力である速度指令信号ＶＳＰによって制御されるものである。このモータ１０の用途としては、例えばエアーコンディショナーのモータとして用い、マイコン１４はこのエアーコンディショナーの制御装置に該当するものである。
【００１９】
モータ１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相からなる固定子巻線１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗを有し、またその回転子の回転状態を検知する３個のホールＩＣ１８を有している。
【００２０】
ＩＣ１２は、インバータ回路２０と、制御回路２２と、過電流検出回路２４と速度指令回路２６と回転数検出回路２８と判定回路３０とより構成されている。
【００２１】
（２）インバータ回路２０の構成
インバータ回路２０は、６個のスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６より構成されている。
【００２２】
第１の上側のスイッチングトランジスタＴｒ１のエミッタ端子に第１の下側のスイッチングトランジスタＴｒ２のコレクタ端子が接続されて、この接続点からＵ相の固定子巻線１６Ｕへ駆動電流を出力する。
【００２３】
第２の上側のスイッチングトランジスタＴｒ３のエミッタ端子に第２の下側のスイッチングトランジスタＴｒ４のコレクタ端子が接続されて、この接続点からＶ相の固定子巻線１６Ｖへ駆動電流を出力する。
【００２４】
第３の上側のスイッチングトランジスタＴｒ５のエミッタ端子に第３の下側のスイッチングトランジスタＴｒ６のコレクタ端子が接続されて、この接続点からＷ相の固定子巻線１６Ｗへ駆動電流を出力する。
【００２５】
これら６個のスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のエミッタ端子とコレクタ端子との間には、逆電流が流れるのを防止するためのダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。
【００２６】
上側の３個のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５のコレクタ端子には、ＩＣ１２の外部に設けられた直流電源ＶＳから入力端子５４を通じて電圧が供給されている。
【００２７】
下側のスイッチングトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６のエミッタ端子は一つになり出力端子ＧＨを通じてＩＣ１２の入力端子５３に接続され、かつ、抵抗ＲＳを通じて接地されている。
【００２８】
（３）過電流検出回路２４の構成
過電流検出回路は、前記の３個の下側のスイッチングトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６からの出力をコンパレータのプラス端子に入力し、マイナス端子には直流電源Ｖｒｅｆが入力されている。このコンパレータ３２の出力である過電流検出信号は制御回路２２に出力される。
【００２９】
（４）速度指令回路２６の構成
速度指令回路２６は、マイコン１４からのアナログ出力である速度指令信号ＶＳＰが入力端子５５から入力すると、抵抗Ｒを介してコンパレータ３４のプラス端子に入力される。一方、コンパレータ３４のマイナス端子には、三角波発振回路３６からの出力が基準信号として入力する。なお、この三角波発振回路３６からの信号が制御回路２２のクロック信号となる。そして、コンパレータ３４からの速度信号が制御回路２２に出力される。
【００３０】
（５）回転数検出回路２８の構成
回転数検出回路２８は、３個のホールＩＣ１８から入力した信号をシュミットトリガ回路３８に入力し、これら３個のシュミットトリガ回路３８からのトリガ信号を制御回路２２に出力し、また、回転数出力回路４０にも出力する。
【００３１】
回転数出力回路４０は、パルスジェネレータ回路であり、３個のシュミットトリガ回路３８からのトリガ信号に基づいて、モータ１０の回転数に応じたパルス状の回転数信号ＰＧを出力する。
【００３２】
（６）制御回路２２の構成
制御回路２２は、三相分配回路４２と上アーム駆動回路４４と下アーム駆動回路４６とから構成されている。
【００３３】
三相分配回路４２には、過電流検出回路２４のコンパレータ３２からの過電流検出信号が入力し、速度指令回路２６のコンパレータ３４からの速度指令信号が入力し、更に、３個のシュミットトリガ回路３８から回転数に関する信号が入力する。そして、三相分配回路４２はこれらの信号に基づいて速度信号に応じた回転数でモータ１０を回転させるために、上アーム駆動回路４４と下アーム駆動回路４６とを制御する。上アーム駆動回路４４と下アーム駆動回路４６は、スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＰＷＭ制御するための制御信号を各スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベース端子に出力する。
【００３４】
そして、過電流検出回路２４から過電流検出信号が入力すると、モータ１０の回転を停止させるために、上アーム駆動回路４４に上アームリセット信号ＲＧ（例えば、２０Ｈｚのパルス信号）を出力する。これによって、上アーム駆動回路４４は、上側の３個のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５をリセットする。一方、この上アームリセット信号ＲＧは判定回路３０にも出力される。
【００３５】
（７）判定回路３０の構成
判定回路３０においては、回転数出力回路４０からの回転数信号ＰＧと三相分配回路４２からの上アームリセット信号ＲＧが入力する。そして、上アームリセット信号ＲＧが入力していない時は、常に回転数信号ＰＧを出力端子４８からマイコン１４に出力し、上アームリセット信号ＲＧが入力した時は、回転数信号ＰＧを出力せず、この上アームリセット信号を出力端子４８からマイコン１４に出力する。なお、この回転数信号ＰＧと上アームリセット信号ＲＧとの周波数は異なるものとしておく。
【００３６】
（８）その他の構成
ＩＣ１２を駆動させるための駆動電圧ＶＣＣ（例えば、１５Ｖ）が入力するための電圧端子５０と、各回路のグランドをとるためのグランド端子５２が設けられている。
【００３７】
（９）ＩＣ１２の動作状態
上記構成のＩＣ１２の動作に基づいてモータ１０を制御する場合について説明する。
【００３８】
正常な状態でモータ１０が回転している場合には、マイコン１４からの速度指令信号ＶＳＰに基づいて制御回路２２がＰＷＭ制御を行ってインバータ回路２０から三相の固定子巻線１６に駆動電流が出力されモータ１０が回転する。そして、このモータ１０の回転子の回転数に応じてホールＩＣがその位置を検出して、回転数検出回路２８がその回転数を制御回路２２に出力する。制御回路２２では、この信号に基づいて速度指令信号に応じた回転数で常にモータ１０が回転するようにフィードバック制御を行う。一方、判定回路３０では、回転数出力回路４０から出力された回転数信号ＰＧを出力端子４８からマイコン１４に出力している。
【００３９】
ところが、何らかの原因でモータ１０にロックがかかり、駆動電流が過電流になった場合には、過電流検出回路２４から過電流検出信号が三相分配回路４２に出力される。すると、三相分配回路４２は上アーム駆動回路４４へ上アームリセット信号ＲＧを出力してモータ１０の回転を止めると共に、この上アームリセット信号ＲＧを判定回路３０に出力する。判定回路３０では、この上アームリセット信号ＲＧが入力したため、回転数信号ＰＧに代えて上アームリセット信号ＲＧを出力端子４８からマイコン１４に出力する。マイコン１４では回転数信号ＰＧに代えて上アームリセット信号ＲＧが入力したため、モータ１０がロックされ過電流状態であることを検知することができるので、速度指令信号を変化させて回転を停止させるように制御を行う。
【００４０】
上記構成のＩＣ１２であると、一つの出力端子４８から回転数信号ＰＧとアームリセット信号ＲＧが出力することができるので、マイコン１４ではモータ１０の回転数の状態だけでなく過電流か否かの情報も検出することができる。そして、従来と同様に一つの出力端子４８から２つの信号がでることができるので、従来とその構造を変えずに実用化することができる。
【００４１】
（変更例１）
上記実施形態では、インバータ回路２０に設けられているスイッチング素子としてはスイッチングトランジスタを設けたが、これに代えてＦＥＴを用いてもよい。
【００４２】
（変更例２）
上記実施形態ではブラシレスＤＣモータの制御装置について説明したが、これに代えて交流誘導モータの制御装置においても実現することができる。
【００４３】
すなわち、交流誘導モータの制御装置を１個の半導体集積回路で構成し、この半導体集積回路にはインバータ回路と回転数出力回路と、過電流検出回路と、ＰＷＭ制御を行う制御回路等を構成し、更に、上記実施形態と同様に判定回路を形成する。
【００４４】
交流誘導モータにおいては、ホールＩＣによって位置検出を行う必要がなく、制御回路からの制御状態によって回転数出力回路がその回転数を検知するので、回転数出力回路はその検知した信号を判定回路へ出力する。
【００４５】
一方、制御回路は過電流検出回路から過電流検出信号が入力した時にインバータ回路及び判定回路へモータの停止信号を出力する。
【００４６】
判定回路では、停止信号が入力している時はマイコンなどの外部の装置へ停止信号を出力し、停止信号が入力していない時は通常と同様に回転数信号を出力するものである。
【００４７】
この変更例であっても、上記実施形態と同様に一つの出力端子から回転数信号と停止信号を出力することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のモータの制御装置であると、半導体集積回路の一つの出力端子からモータの回転数信号と、停止信号が外部にあるマイコンなどへ出力することができるので、外部のマイコン等においてはモータの回転数のみならず、そのモータが過負荷で過電流状態であるかも検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すモータの制御装置の回路図である。
【符号の説明】
１０ モータ
１２ モータドライブＩＣ
１４ マイコン
１６ 固定子巻線
１８ ホールＩＣ
２０ インバータ回路
２２ 制御回路
２４ 過電流検出回路
２６ 速度指令回路
２８ 回転数検出回路
３０ 判定回路
４８ 出力端子
Claims (4)
- ブラシレスＤＣモータの固定子巻線へ駆動電流を出力するためのスイッチング素子から構成されるインバータ回路と、
前記ブラシレスＤＣモータの回転子の回転状態を検知する位置検出素子からの位置検出信号に基づいて回転数に関する回転数信号を出力する回転数出力回路と、
前記駆動電流が過電流の時に過電流検出信号を出力する過電流検出回路と、
少なくとも前記位置検出信号と前記過電流検出信号と外部からの速度指令信号とから前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御回路と、
を少なくとも含む半導体集積回路から構成されるモータの制御装置において、
前記半導体集積回路は判定回路を含み、
前記制御回路は、前記過電流検出信号が入力した時に前記インバータ回路及び前記判定回路へ停止信号を出力し、
前記回転数出力回路は、前記判定回路へ前記回転数信号を出力し、
前記判定回路は、前記停止信号が入力している時は外部へ前記停止信号を出力し、前記停止信号が入力していない時は前記回転数信号を外部へ出力する
ことを特徴とするモータの制御装置。 - 前記ブラシレスＤＣモータがＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる三相の固定子巻線を有し、
前記インバータ回路は、６個のスイッチング素子であるスイッチングトランジスタから構成され、
この６個のスイッチングトランジスタの中で第１の上側のスイッチングトランジスタのエミッタ端子に第１の下側のスイッチングトランジスタのコレクタ端子が接続されて、この接続点から前記Ｕ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、
また、第２の上側のスイッチングトランジスタのエミッタ端子に第２の下側のスイッチングトランジスタのコレクタ端子が接続されて、この接続点から前記Ｖ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、
さらに、第３の上側のスイッチングトランジスタのエミッタ端子に第３の下側のスイッチングトランジスタのコレクタ端子が接続されて、この接続点から前記Ｗ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、
前記制御回路は、前記第１から前記第３の上側のスイッチングトランジスタのベース端子に制御信号を出力する上アーム駆動回路と、前記第１から前記第３の下側のスイッチングトランジスタのベース端子に制御信号を出力する下アーム駆動回路を有し、
前記停止信号は、前記第１から前記第３の上側のスイッチングトランジスタをリセットする上アームリセット信号であり、前記上アーム駆動回路から前記第１から前記第３の上側のスイッチングトランジスタへ前記上アームリセット信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置。 - 前記ブラシレスＤＣモータがＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる三相の固定子巻線を有し、
前記インバータ回路は、６個のスイッチング素子であるＦＥＴから構成され、
この６個のＦＥＴの中で第１の上側のＦＥＴのソース端子に第１の下側のＦＥＴのドレイン端子が接続されて、この接続点から前記Ｕ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、
また、第２の上側のＦＥＴのソース端子に第２の下側のＦＥＴのドレイン端子が接続されて、この接続点から前記Ｖ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、
さらに、第３の上側のＦＥＴのソース端子に第３の下側のＦＥＴのドレイン端子が接続されて、この接続点から前記Ｗ相の固定子巻線へ駆動電流を出力し、
前記制御回路は、前記第１から前記第３の上側のＦＥＴのベース端子に制御信号を出力する上アーム駆動回路と、前記第１から前記第３の下側のＦＥＴのベース端子に制御信号を出力する下アーム駆動回路を有し、
前記停止信号は、前記第１から前記第３の上側のＦＥＴをリセットする上アームリセット信号であり、前記上アーム駆動回路から前記第１から前記第３の上側のＦＥＴへ前記上アームリセット信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置。 - 交流誘導モータの固定子巻線へ駆動電流を出力するためのスイッチング素子から構成されるインバータ回路と、
前記交流誘導モータの回転数を検知して回転数信号を出力する回転数出力回路と、
前記駆動電流が過電流の時に過電流検出信号を出力する過電流検出回路と、
少なくとも前記過電流検出信号と外部からの速度指令信号とから前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御回路と、
を少なくとも含む半導体集積回路から構成されるモータの制御装置において、
前記半導体集積回路は判定回路を含み、
前記制御回路は、前記過電流検出信号が入力した時に前記インバータ回路及び前記判定回路へ停止信号を出力し、
前記回転数出力回路は、前記判定回路へ前記回転数信号を出力し、
前記判定回路は、前記停止信号が入力している時は外部へ前記停止信号を出力し、前記停止信号が入力していない時は前記回転数信号を外部へ出力する
ことを特徴とするモータの制御装置。
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