JP6538477B2

JP6538477B2 - モータユニット

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Publication number: JP6538477B2
Application number: JP2015161284A
Authority: JP
Inventors: 浩二水上; 理朋石川
Original assignee: Nidec Servo Corp
Current assignee: Nidec Servo Corp
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2035-08-18
Also published as: EP3340458A1; US20180248503A1; CN107925378B; EP3340458A4; CN107925378A; WO2017029925A1; US10284123B2; JP2017041944A

Description

本発明は、モータユニットに関する。

従来、モータの駆動電流をシャント抵抗などで計測することにより、モータの回転状態を検出する場合があった。この場合に、モータの回転状態が適正範囲内であるか否かを判別する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−７２７７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、モータの回転状態が適正範囲内であるか否かの判別結果を、モータユニットの外部にどのようにして伝達するのかということまでは考慮されていなかった。ここで、判別結果をモータユニットの外部に伝達するために、判別結果専用の出力端子を設ける場合がある。しかしながら、この場合、端子が追加されることから、モータユニットの構成を簡素化することができないという問題があった。つまり、特許文献１に記載の技術によると、モータユニットにおいてモータの回転状態の判別結果を外部に伝達するための構成を簡素化することができないという問題があった。

本発明の一つの態様は、モータの回転状態の判別結果を外部に伝達するための構成を簡素化することを目的とする。

本発明の一つの態様に係るモータユニットは、モータと、前記モータに駆動電流を供給する駆動回路と、前記駆動電流を計測するシャント抵抗と、前記モータの回転指令信号が供給される回転指令入力端子と、前記モータの回転状態を示すパルス信号が出力されるパルス出力端子と、前記シャント抵抗が計測する前記駆動電流を検出する電流検出部と、前記回転指令入力端子に供給される前記回転指令信号に基づいて、前記駆動電流の供給を制御する駆動制御部と、前記電流検出部が検出する前記駆動電流の電流値の許容範囲を示す許容範囲情報が予め記憶されている記憶部と、前記電流検出部が検出する前記駆動電流の電流値と、前記記憶部に記憶されている前記許容範囲情報とに基づいて、前記駆動電流の電流値が前記許容範囲に含まれるか否かを判定する電流値判定部と、前記パルス信号のデューティ比を、前記駆動電流の電流値が前記許容範囲内であると前記電流値判定部が判定した場合には、第１のデューティ比にし、前記駆動電流の電流値が前記許容範囲外であると前記電流値判定部が判定した場合には、前記第１のデューティ比とは異なる第２のデューティ比にして、前記パルス信号を生成する信号生成部とを備える。

本発明の一つの態様によれば、モータの回転状態の判別結果を外部に伝達するための構成を簡素化することができる。

本発明の実施の形態を示す図であって、モータユニットの機能構成の一例を示すブロック図である。パルス信号出力回路の回路構成の一例を示す図である。記憶部に記憶されている許容範囲情報の一例を示す表である。制御部の動作の一例を示す流れ図である。モータの駆動電流値の波形の一例を示すグラフである。モータ状態信号の波形の一例を示すグラフである。記憶部に記憶されている許容範囲情報の変形例を示す表である。モータの駆動電流値の波形の変形例を示すグラフである。

［実施形態］
以下、本発明のモータユニットの実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

図１は、モータユニット１の機能構成の一例を示すブロック図である。モータユニット１は、モータ１０と、駆動回路２０と、シャント抵抗３０と、制御部４０と、回転状態検出部５０と、増幅回路６０と、回転指令入力端子ＳＰＩＮと、パルス出力端子ＳＰＯＵＴとを備える。

モータ１０は、巻線１１−１〜１１−３を備えている。モータ１０は、この巻線１１−１〜１１−３に供給される駆動電流Ｉｄによって、不図示のロータを回転させる。なお、モータ１０がセンサ付き三相ＤＣブラシレスモータである場合を一例にして説明するが、モータ１０の種類はこれに限られない。

駆動回路２０は、制御部４０の制御に基づいて、モータ１０に駆動電流Ｉｄを供給する。具体的には、駆動回路２０は、不図示の三相フルブリッジドライバを備えており、モータ１０の巻線１１−１〜１１−３に対して、駆動電流Ｉｄを供給する。また、駆動回路２０は、巻線１１−１〜１１−３に供給した駆動電流Ｉｄを、シャント抵抗３０に対して流し出す。
シャント抵抗３０は、駆動回路２０が流し出す駆動電流Ｉｄを計測する。
増幅回路６０は、シャント抵抗３０の両端に接続されており、シャント抵抗３０の両端の電位差を増幅する。増幅回路６０は、増幅したシャント抵抗３０の両端の電位差を、制御部４０に出力する。

回転状態検出部５０は、不図示のホール素子を備えており、モータ１０のロータの回転位置を検出する。回転状態検出部５０は、検出したロータの回転位置を示す回転状態信号Ｓｒを、制御部４０に出力する。なお、回転状態検出部５０は、モータ１０の種類によっては、必須ではない。

制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備えており、駆動制御部４１と、電流検出部４２と、電流値判定部４３と、記憶部４４と、信号生成部４５とを、その機能部として備えている。

[制御部４０の機能構成１：モータ駆動]
電流検出部４２は、増幅回路６０が出力するシャント抵抗３０の両端の電位差に基づいて、シャント抵抗３０を流れる電流を検出する。すなわち、電流検出部４２は、シャント抵抗３０が計測する駆動電流Ｉｄを検出する。電流検出部４２は、駆動電流Ｉｄの検出結果を示す電流検出結果信号Ｓｉｄを、駆動制御部４１に出力する。

駆動制御部４１は、回転指令信号Ｓｃと、回転状態信号Ｓｒと、電流検出結果信号Ｓｉｄとに基づいて駆動信号Ｓｄを生成し、生成した駆動信号Ｓｄを駆動回路２０に出力する。ここで、回転指令信号Ｓｃとは、他の装置から回転指令入力端子ＳＰＩＮに供給される信号である。この回転指令信号Ｓｃには、モータ１０の回転と停止とを指示する信号が含まれている。なお、回転指令信号Ｓｃには、モータ１０の回転数を指示する信号が含まれていてもよい。以下では、回転指令信号Ｓｃが、モータ１０の回転数を指示する信号であって、０[ｒ／ｓ]がモータ１０の停止を指示し、０[ｒ／ｓ]以外の値がモータ１０の目標回転数を指示する信号である場合を一例にして説明する。

[制御部４０の機能構成２：駆動結果の出力]
駆動制御部４１は、駆動結果通知信号Ｓｒｅｓを生成し、生成した駆動結果通知信号Ｓｒｅｓを信号生成部４５に出力する。ここで、駆動結果通知信号Ｓｒｅｓとは、回転状態信号Ｓｒや、電流検出結果信号Ｓｉｄに基づいて生成される信号である。一例として、駆動制御部４１は、電流検出結果信号Ｓｉｄに基づいて、モータ１０のトルクを算出し、算出したトルクを示す信号を、駆動結果通知信号Ｓｒｅｓとして信号生成部４５に出力する。また、他の一例として、駆動制御部４１は、回転状態信号Ｓｒに基づいて、モータ１０の回転数を算出し、算出した回転数を示す信号を、駆動結果通知信号Ｓｒｅｓとして信号生成部４５に出力する。以下では、駆動制御部４１は、モータ１０の回転数を示す信号を駆動結果通知信号Ｓｒｅｓとして出力する場合を一例にして説明する。

信号生成部４５は、駆動制御部４１が出力する駆動結果通知信号Ｓｒｅｓに基づいて、モータ状態信号Ｓｐを生成する。また、信号生成部４５は、生成したモータ状態信号Ｓｐを、パルス信号出力回路７０を介してパルス出力端子ＳＰＯＵＴから出力する。このパルス信号出力回路７０の一例について、図２を参照して説明する。

図２は、パルス信号出力回路７０の回路構成の一例を示す図である。この一例では、モータユニット１は、制御ユニット２に接続される。制御ユニット２は、検出部２１を備える。この検出部２１は、パルス出力端子ＳＰＯＵＴから出力されるモータ状態信号Ｓｐを検出する。モータユニット１は、パルス出力端子ＳＰＯＵＴに加えてグラウンド端子ＴＬＧを備えている。パルス出力端子ＳＰＯＵＴには、制御ユニット２の端子ＴＬ２１が接続される。また、グラウンド端子ＴＬＧには、制御ユニット２の端子ＴＬ２２が接続される。パルス出力端子ＳＰＯＵＴには、制御ユニット２の電源電圧Ｖｃｃからプルアップ抵抗Ｒｐｕを介して電圧が供給される。

パルス信号出力回路７０は、電流制限抵抗７１と、トランジスタ７２と、ベース抵抗７３とを備えており、いわゆるオープンコレクタ型の出力回路である。パルス信号出力回路７０は、制御部４０から出力されるモータ状態信号Ｓｐに基づいて、トランジスタ７２をオン又はオフさせることにより、パルス信号を生成する。パルス信号出力回路７０は、生成したパルス信号により、モータユニット１から制御ユニット２にモータ１０の状態を伝達する。

図１に戻り、信号生成部４５は、駆動制御部４１が出力する駆動結果通知信号Ｓｒｅｓに基づいて、モータ状態信号Ｓｐを生成する。この一例では、信号生成部４５は、駆動結果通知信号Ｓｒｅｓが示すモータ１０の回転数に応じてパルスの周期を決定する。信号生成部４５は、決定した周期のパルスを、モータ状態信号Ｓｐとしてパルス信号出力回路７０に出力する。パルス信号出力回路７０のトランジスタ７２は、モータ状態信号Ｓｐのパルスの周期に応じてオン又はオフする。この構成により、パルス出力端子ＳＰＯＵＴからは、モータ１０の回転数に応じた周期のパルス信号が出力される。

[制御部４０の機能構成３：電流値判定結果の出力]
電流値判定部４３は、電流検出部４２から電流検出結果信号Ｓｉｄを取得する。電流値判定部４３は、取得した電流検出結果信号Ｓｉｄと、記憶部４４に記憶されている許容範囲情報とに基づいて、検出された駆動電流Ｉｄの電流値が許容範囲内であるか否かを判定する。この記憶部４４に記憶されている許容範囲情報について、図３を参照して説明する。なお、以下の説明では、駆動電流Ｉｄの電流値を、駆動電流値ＤＩとも記載する。

図３は、記憶部４４に記憶されている許容範囲情報の一例を示す表である。この一例では、許容範囲情報は、駆動電流値ＤＩの段階ＣＬと、駆動電流値ＤＩと、パルスのデューティ比とが対応付けられている。段階ＣＬには、段階ＣＬ１と、段階ＣＬ２とがある。段階ＣＬ１には、駆動電流値ＤＩ＜しきい値ｔｈ１が対応付けられている。段階ＣＬ２には、しきい値ｔｈ１≦駆動電流値ＤＩが対応付けられている。ここで、しきい値ｔｈ１とは、駆動電流値ＤＩが許容範囲内であるか否かを区別する値である。ここでは、段階ＣＬ１の場合、つまり駆動電流値ＤＩ＜しきい値ｔｈ１の場合には、駆動電流値ＤＩは、許容範囲外である。また、段階ＣＬ２の場合、つまりしきい値ｔｈ１≦駆動電流値ＤＩの場合には、駆動電流値ＤＩは、許容範囲内である。
また、段階ＣＬ１には、パルスのデューティ比７５％が対応付けられている。段階ＣＬ２には、パルスのデューティ比５０％が対応付けられている。

図１に戻り、電流値判定部４３は、取得した電流検出結果信号Ｓｉｄが示す駆動電流値ＤＩが、許容範囲情報のいずれの段階ＣＬに対応するかを判定する。具体的には、駆動電流値ＤＩがしきい値ｔｈ１未満である場合には、電流値判定部４３は、駆動電流値ＤＩが段階ＣＬ１であると判定する。また、駆動電流値ＤＩがしきい値ｔｈ１以上である場合には、電流値判定部４３は、駆動電流値ＤＩが段階ＣＬ２であると判定する。
電流値判定部４３は、判定した段階ＣＬに対応するパルスのデューティ比を、判定結果信号Ｓｊとして信号生成部４５に出力する。具体的には、電流値判定部４３は、駆動電流値ＤＩが段階ＣＬ１であると判定した場合には、パルスのデューティ比７５％を、判定結果信号Ｓｊとして信号生成部４５に出力する。また、電流値判定部４３は、駆動電流値ＤＩが段階ＣＬ２であると判定した場合には、パルスのデューティ比５０％を、判定結果信号Ｓｊとして信号生成部４５に出力する。
信号生成部４５は、パルス信号出力回路７０に出力するモータ状態信号Ｓｐのパルスのデューティ比を、電流値判定部４３が出力する判定結果信号Ｓｊに基づいて決定する。

上述したように、信号生成部４５は、駆動制御部４１が出力する駆動結果通知信号Ｓｒｅｓに基づいて、モータ状態信号Ｓｐのパルスの周期を決定する。また、信号生成部４５は、電流値判定部４３が出力する判定結果信号Ｓｊに基づいて、モータ状態信号Ｓｐのパルスのデューティ比を決定する。すなわち、信号生成部４５は、パルスの周期によってモータ１０の駆動結果を、パルスのデューティ比によって駆動電流値ＤＩの判定結果を、それぞれパルス出力端子ＳＰＯＵＴから出力する。

[制御部４０の動作]
次に、図４を参照して、制御部４０の動作の一例について説明する。
図４は、制御部４０の動作の一例を示す流れ図である。駆動制御部４１は、回転指令入力端子ＳＰＩＮに供給される回転指令信号Ｓｃを取得する。駆動制御部４１は、取得した回転指令信号Ｓｃに基づいて、モータ１０の起動指令の有無を判定する（ステップＳ１０）。この一例では、駆動制御部４１は、回転指令信号Ｓｃが０［ｒ／ｓ］を示している場合には、モータ１０の起動指令が無いと判定する。なお、モータ１０の起動指令とは、モータ１０が停止している状態から、モータ１０が回転している状態にする指令である。
駆動制御部４１は、回転指令信号Ｓｃが０［ｒ／ｓ］から０［ｒ／ｓ］以上の値に変化した場合には、モータ１０の起動指令が有ると判定する。駆動制御部４１は、モータ１０の起動指令が無いと判定した場合（ステップＳ１０；ＮＯ）には、再び処理をステップＳ１０戻して、モータ１０の起動指令の判定を続ける。駆動制御部４１は、モータ１０の起動指令が有ると判定した場合（ステップＳ１０；ＹＥＳ）には、処理をステップＳ２０に進める。

ここで、駆動制御部４１は、回転状態検出部５０が出力する回転状態信号Ｓｒを取得する。駆動制御部４１は、取得した回転状態信号Ｓｒに基づいて、駆動信号Ｓｄを生成する。駆動制御部４１は、生成した駆動信号Ｓｄを駆動回路２０に供給してモータ１０を回転させる。また、駆動制御部４１は、回転状態信号Ｓｒや、電流検出結果信号Ｓｉｄに基づいて、駆動結果通知信号Ｓｒｅｓを生成し、生成した駆動結果通知信号Ｓｒｅｓを信号生成部４５に供給する。

また、電流値判定部４３は、電流検出部４２が出力する電流検出結果信号Ｓｉｄと、記憶部４４に記憶されている許容範囲情報とに基づいて、駆動電流値ＤＩが許容範囲内であるか否かを判定する。電流値判定部４３は、この判定の結果に基づいて、パルスのデューティ比を示す判定結果信号Ｓｊを信号生成部４５に出力する。
ここで、電流値判定部４３は、モータ１０の起動から所定時間ＴＷが経過するまでの間は、駆動電流値ＤＩが許容範囲内であるか否かによらず、パルスのデューティ比５０％を示す判定結果信号Ｓｊを出力する。この所定時間ＴＷについて、図５を参照して説明する。

図５は、モータ１０の駆動電流値ＤＩの波形の一例を示すグラフである。駆動制御部４１が、駆動回路２０を介してモータ１０に駆動電流を供給すると、モータ１０が回転を開始する（時刻ｔ０）。駆動制御部４１は、回転状態検出部５０が出力する回転状態信号Ｓｒに基づいて、モータ１０の回転数を算出する。駆動制御部４１は、算出した回転数が、回転指令信号Ｓｃが示す目標回転数に達した場合、駆動電流値ＤＩを一定の値に維持する。

一例として、モータユニット１がファンモータユニットである場合について説明する。この場合、モータ１０は、不図示のインペラを回転させる。モータ１０にインペラが取り付けられている場合には、インペラが取り付けられていない場合に比べて負荷トルクが大きい。このため、ある一定の回転数でモータ１０を回転させる場合、モータ１０にインペラが取り付けられている場合の駆動電流値ＤＩ２は、インペラが取り付けられていない場合の駆動電流値ＤＩ１に比べて大きい。
モータ１０にインペラが取り付けられている場合の駆動電流値ＤＩの波形Ｗ２を、図５に示す。すなわち、モータ１０が、時刻ｔ２において目標回転数に達する。駆動制御部４１は、時刻ｔ２以降において、駆動電流値ＤＩを駆動電流値ＤＩ２に維持する。
また、モータ１０にインペラが取り付けられていない場合の駆動電流値ＤＩの波形Ｗ１を、図５に示す。すなわち、モータ１０が、時刻ｔ１において目標回転数に達する。駆動制御部４１は、時刻ｔ１以降において、駆動電流値ＤＩを駆動電流値ＤＩ１に維持する。

この一例に示す波形Ｗ１及び波形Ｗ２においては、時刻ｔ０から時刻ｔ２までが過渡状態であり、時刻ｔ２以降が定常状態である。定常状態においては、過渡状態に比べ、波形Ｗ１と波形Ｗ２との区別が容易である。そこで、電流値判定部４３は、定常状態において、駆動電流値ＤＩが許容範囲内であるか否かを判定する。
この図５に示す一例においては、時刻ｔ３以降、かつ、駆動電流値ＤＩがしきい値ｔｈ１以上である範囲ＡＲ２が許容範囲である。ここで、時刻ｔ０から時刻ｔ３を所定時間ＴＷとすると、許容範囲、すなわち範囲ＡＲ２とは、所定時間ＴＷ経過後、かつ、しきい値ｔｈ１≦駆動電流値ＤＩの範囲である。また、範囲ＡＲ１とは、所定時間ＴＷ経過後、かつ、しきい値ｔｈ１＞駆動電流値ＤＩの範囲である。

電流値判定部４３は、所定時間ＴＷ経過後、駆動電流値ＤＩがしきい値ｔｈ１以上である場合に、駆動電流値ＤＩが許容範囲内であると判定する。また、電流値判定部４３は、所定時間ＴＷ経過後、駆動電流値ＤＩがしきい値ｔｈ１未満である場合に、駆動電流値ＤＩが許容範囲外であると判定する。

図４に戻り、電流値判定部４３は、モータ１０の起動から所定時間ＴＷが経過するまで処理を待つ（ステップＳ２０）。このステップＳ２０において、電流値判定部４３は、パルスのデューティ比５０％を示す判定結果信号Ｓｊを出力する。電流値判定部４３は、モータ１０の起動から所定時間ＴＷが経過すると、処理をステップＳ３０に進める。

電流値判定部４３は、駆動電流値ＤＩと、しきい値ｔｈ１とを比較する（ステップＳ３０）。電流値判定部４３は、しきい値ｔｈ１≦駆動電流値ＤＩであると判定した場合（ステップＳ３０；ＹＥＳ）には、パルスのデューティ比５０％を示す判定結果信号Ｓｊを出力する（ステップＳ４０）。また、電流値判定部４３は、しきい値ｔｈ１≦駆動電流値ＤＩでないと判定した場合（ステップＳ３０；ＮＯ）には、パルスのデューティ比７５％を示す判定結果信号Ｓｊを出力する（ステップＳ５０）。

信号生成部４５は、駆動制御部４１が出力する駆動結果通知信号Ｓｒｅｓと、電流値判定部４３が出力する判定結果信号Ｓｊとに基づいて、モータ状態信号Ｓｐを生成する。信号生成部４５は、生成したモータ状態信号Ｓｐを、パルス信号出力回路７０を介してパルス出力端子ＳＰＯＵＴから出力する。このモータ状態信号Ｓｐの波形の一例について、図６を参照して説明する。

図６は、モータ状態信号Ｓｐの波形の一例を示すグラフである。信号生成部４５は、電流値判定部４３からパルスのデューティ比５０％を示す判定結果信号Ｓｊを取得すると、図６（Ａ）に示すモータ状態信号Ｓｐを出力する。具体的には、信号生成部４５は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１５までの期間Ｐ１を１周期にしたモータ状態信号Ｓｐを出力する。ここで、パルスのデューティ比５０％の場合、信号生成部４５は、モータ状態信号Ｓｐの波形を、時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの期間Ｐ２ＨにはＨ（ハイ）に、時刻ｔ１３から時刻ｔ１５までの期間Ｐ２ＬにはＬ（ロー）にする。
また、信号生成部４５は、電流値判定部４３からパルスのデューティ比７５％を示す判定結果信号Ｓｊを取得すると、図６（Ｂ）に示すモータ状態信号Ｓｐを出力する。具体的には、パルスのデューティ比７５％の場合、信号生成部４５は、モータ状態信号Ｓｐの波形を、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までの期間Ｐ３ＨにはＨ（ハイ）に、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの期間Ｐ３ＬにはＬ（ロー）にする。

制御部４０は、回転指令入力端子ＳＰＩＮから取得した回転指令信号Ｓｃが、モータ１０の停止を示すか否かを判定する（ステップＳ６０）。制御部４０は、停止を示していない場合（ステップＳ６０；ＮＯ）には、処理をステップＳ３０に戻して処理を継続する。また、制御部４０は、停止を示している場合（ステップＳ６０；ＹＥＳ）には、処理を終了する。

以上説明したように、モータユニット１は、モータ状態信号Ｓｐのデューティ比を、駆動電流値ＤＩが許容範囲内であると電流値判定部４３が判定した場合には、第１のデューティ比にする。また、モータユニット１は、駆動電流値ＤＩが許容範囲外であると電流値判定部４３が判定した場合には、モータ状態信号Ｓｐのデューティ比を、第１のデューティ比とは異なる第２のデューティ比にする。
ここで、モータ状態信号Ｓｐは、そのパルスの周期によってモータ１０の回転状態、例えば、モータ１０の回転数を外部のユニットに伝達する信号でもある。つまり、モータ状態信号Ｓｐは、パルスの周期とデューティ比とによって、２種類の情報を外部のユニットに伝達する。すなわち、モータユニット１は、２種類の情報を１つのパルス出力端子ＳＰＯＵＴから出力することができる。つまり、モータユニット１によれば、端子を追加することなくモータ１０の回転状態の判別結果を外部に伝達することができるため、端子を追加する場合に比べて、構成を簡素化することができる。

また、記憶部４４に記憶されている許容範囲情報は、モータ１０が適正負荷で回転している場合の駆動電流値ＤＩが許容範囲内にされ、モータ１０が適正負荷よりも低い負荷で回転している場合の駆動電流値ＤＩが許容範囲外にされている。このように構成することにより、モータユニット１は、モータ１０に負荷が適正に取り付けられているか否かを判定することができる。例えば、モータユニット１がファンモータユニットである場合には、モータユニット１は、モータ１０にインペラが取り付けられているか否かを判定することができる。具体的には、モータユニット１の組み立て工程において、負荷を取付け忘れた場合、モータユニット１は、モータ１０が適正負荷よりも低い負荷で回転していると判定して、パルスのデューティ比７５％のモータ状態信号Ｓｐを出力する。
ここで、モータユニット１は、モータ状態信号Ｓｐをパルス出力端子ＳＰＯＵＴから外部に出力する。したがって、モータユニット１によれば、モータ１０への負荷の取付け忘れを、外部のユニットによって判定することができる。例えば、モータユニット１によっては、組み立てが終わった状態では、モータ１０への負荷の取付け忘れを外部から視認することが困難な場合がある。このような場合においても、モータユニット１は、パルス出力端子ＳＰＯＵＴに負荷の判定結果を出力するため、パルス出力端子ＳＰＯＵＴに計測機器を接続することにより、モータ１０への負荷の取付け忘れを、外部から判定することができる。

また、モータユニット１は、一例としてパルス信号出力回路７０を備えている。このパルス信号出力回路７０は、オープンコレクタ型の出力回路である。したがって、アナログテスターやデジタルマルチメータを抵抗値測定モードにして、パルス信号出力回路７０の出力を測定することにより、パルスのデューティ比の変化を測定することができる。すなわち、モータユニット１によれば、モータ１０への負荷の取付け忘れを、簡易な計測機器によって判定することができる。

[変形例]
図７及び図８を参照して、モータユニット１の変形例について説明する。この変形例においては、記憶部４４に記憶されている許容範囲情報が、２段階ではなく、３段階になっている点で、上述した実施形態と異なる。
図７は、記憶部４４に記憶されている許容範囲情報の変形例を示す表である。この変形例において、記憶部４４は、段階ＣＬ１、及び段階ＣＬ２に加えて、段階ＣＬ３を記憶している。段階ＣＬ１には、駆動電流値ＤＩ＜しきい値ｔｈ１と、パルスのデューティ比５０％とが対応付けられている。段階ＣＬ２には、しきい値ｔｈ１≦駆動電流値ＤＩ＜しきい値ｔｈ２と、パルスのデューティ比７５％とが対応付けられている。段階ＣＬ３には、しきい値ｔｈ２≦駆動電流値ＤＩと、パルスのデューティ比２５％とが対応付けられている。
この変形例では、段階ＣＬ１及び段階ＣＬ３の場合には、駆動電流値ＤＩは、許容範囲外である。また、段階ＣＬ２の場合には、駆動電流値ＤＩは、許容範囲内である。つまり、この変形例では、許容範囲外である駆動電流値ＤＩが、段階ＣＬに応じた複数のデューティ比に更に分けられている。

図８は、モータ１０の駆動電流値ＤＩの波形の変形例を示すグラフである。
一例として、モータユニット１がファンモータユニットである場合について説明する。この場合、モータ１０は、インペラを回転させる。このインペラが他の部分に干渉して回転しにくくなる場合がある。この場合には、インペラが他の部分に干渉しておらず、回転しやすい場合に比べて負荷トルクが大きい。このため、ある一定の回転数でモータ１０を回転させる場合、モータ１０にインペラが干渉している場合の駆動電流値ＤＩ３は、インペラが干渉していない場合の駆動電流値ＤＩ２に比べて大きい。
この変形例における駆動制御部４１は、電流リミット機能を有している。具体的には、駆動制御部４１は、駆動電流値ＤＩが上限値である駆動電流値ＤＩ３に達した場合には、駆動電流値ＤＩを駆動電流値ＤＩ３以上に上昇しないように制限する。モータ１０のインペラが干渉して電流リミット機能が働いている場合の波形Ｗ３を、図８に示す。すなわち、駆動電流値ＤＩが、時刻ｔ４において上限値に達する。駆動制御部４１は、時刻ｔ４以降において、駆動電流値ＤＩを駆動電流値ＤＩ３に維持する。

この変形例に示す波形Ｗ３においては、時刻ｔ０から時刻ｔ４までが過渡状態であり、時刻ｔ４以降が定常状態である。定常状態においては、過渡状態に比べ、波形Ｗ１、波形Ｗ２、及び波形Ｗ３の区別が容易である。そこで、電流値判定部４３は、定常状態において、駆動電流値ＤＩが許容範囲内であるか否かを判定する。
この図８に示す変形例においては、時刻ｔ３以降、かつ、駆動電流値ＤＩがしきい値ｔｈ２以上である範囲ＡＲ３が過負荷の範囲ＡＲ３である。

電流値判定部４３は、所定時間ＴＷ経過後、駆動電流値ＤＩがしきい値ｔｈ２以上である場合に、駆動電流値ＤＩが過負荷の範囲ＡＲ３に属する、すなわち許容範囲外であると判定する。電流値判定部４３は、駆動電流値ＤＩが過負荷の範囲ＡＲ３に属すると判定した場合には、パルスのデューティ比２５％を示す判定結果信号Ｓｊを出力する。

信号生成部４５は、電流値判定部４３からパルスのデューティ比２５％を示す判定結果信号Ｓｊを取得すると、図６（Ｃ）に示すモータ状態信号Ｓｐを出力する。具体的には、パルスのデューティ比２５％の場合、信号生成部４５は、モータ状態信号Ｓｐの波形を、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間Ｐ４ＨにはＨ（ハイ）に、時刻ｔ１２から時刻ｔ１５までの期間Ｐ４ＬにはＬ（ロー）にする。

以上説明したように、モータユニット１の信号生成部４５は、駆動電流値ＤＩが許容範囲外であると電流値判定部４３が判定した場合に、デューティ比７５％及びデューティ比２５％のうち、駆動電流値ＤＩの段階ＣＬ１又は段階ＣＬ３に応じたデューティ比にして、モータ状態信号Ｓｐを生成する。このように構成することにより、モータユニット１は、駆動電流値ＤＩが許容範囲内であるか否かだけではなく、駆動電流値ＤＩが許容範囲外の場合に負荷が過少であるのか課題であるのかを、外部に伝達することができる。つまり、モータユニット１によれば、駆動電流値ＤＩが許容範囲外の場合に、その状況をより詳しく外部に伝達することができる。

なお、この変形例においては、駆動電流値ＤＩの段階ＣＬが３段階である場合を一例にして説明したが、これに限られない。例えば、駆動電流値ＤＩの段階ＣＬが４段階以上に分割されていてもよい。

１…モータユニット、１０…モータ、２０…駆動回路、３０…シャント抵抗、４０…制御部、４１…駆動制御部、４２…電流検出部、４３…電流値判定部、４４…記憶部、４５…信号生成部、ＳＰＩＮ…回転指令入力端子、ＳＰＯＵＴ…パルス出力端子

Claims

モータと、
前記モータに駆動電流を供給する駆動回路と、
前記駆動電流を計測するシャント抵抗と、
前記モータの回転指令信号が供給される回転指令入力端子と、
前記モータの回転状態を示すパルス信号が出力されるパルス出力端子と、
前記シャント抵抗が計測する前記駆動電流を検出する電流検出部と、
前記回転指令入力端子に供給される前記回転指令信号に基づいて、前記駆動電流の供給を制御する駆動制御部と、
前記電流検出部が検出する前記駆動電流の電流値の許容範囲を示す許容範囲情報が予め記憶されている記憶部と、
前記電流検出部が検出する前記駆動電流の電流値と、前記記憶部に記憶されている前記許容範囲情報とに基づいて、前記駆動電流の電流値が前記許容範囲に含まれるか否かを判定する電流値判定部と、
前記パルス信号のデューティ比を、前記駆動電流の電流値が前記許容範囲内であると前記電流値判定部が判定した場合には、第１のデューティ比にし、前記駆動電流の電流値が前記許容範囲外であると前記電流値判定部が判定した場合には、前記第１のデューティ比とは異なる第２のデューティ比にして、前記パルス信号を生成する信号生成部と、
を備えるモータユニット。
前記許容範囲情報は、前記モータが適正負荷で回転している場合の前記駆動電流の電流値が前記許容範囲内にされ、前記モータが前記適正負荷よりも低い負荷で回転している場合の前記駆動電流の電流値が前記許容範囲外にされている
請求項１に記載のモータユニット。
前記第２のデューティ比は、前記駆動電流の電流値の段階に応じた複数のデューティ比に更に分けられ、
前記信号生成部は、前記駆動電流の電流値が前記許容範囲外であると前記電流値判定部が判定した場合に、前記第２のデューティ比のうち前記駆動電流の電流値の段階に応じたデューティ比にして、前記パルス信号を生成する
請求項１又は請求項２に記載のモータユニット。
前記信号生成部は、前記電流値判定部の判定結果に基づいて前記パルス信号のデューティ比を決定し、前記モータの回転状態に基づいて前記パルス信号の周期を決定して、前記パルス信号を生成する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータユニット。