JPH0799953B2

JPH0799953B2 - モータのコイル焼損防止装置

Info

Publication number: JPH0799953B2
Application number: JP1288464A
Authority: JP
Inventors: 菊夫小宮山; 宏二戸田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-11-06
Filing date: 1989-11-06
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPH03150092A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、モータ、例えば自動復帰型のブラシレスモ
ータに用いられるコイルの焼損防止装置に関するもので
ある。

［従来の技術］この様な自動復帰型のブラシレスモータのコイルの焼損
防止装置として特開昭63-121491号公報に示されてい
る。第６図はこの公報に示された回路であり、図におい
て（201）は電源端子Vccに接続され、定電流I₁を流す第
１の定電流源、（202）は接地され、定電流I₂を引き込
む第２の定電流源、（203）（204）は差動増幅器を構成
するトランジスタで、トランジスタ（203）は第１と第
２との定電流源（201）（202）との間に接続され、トラ
ンジスタ（204）は第１の定電流源（201）との間に接続
されている。（205）はトランジスタ（203）のコレクタ
と接地との間に接続されたコンデンサ、（206）はこの
コンデンサに並列接続されたトランジスタ、（207）は
このトランジスタのベースに接続された抵抗、（208）
はこの抵抗と電源端子Vccとの間に接続された抵抗、（2
09）はブラシレスモータの回転子の回転位置を検出する
検出手段からの出力が一方の入力端子に入力され、出力
が上記抵抗（207）に接続されたアンド回路、（210）は
このアンド回路の他方の入力端子と接地との間に接続さ
れたコンデンサ、（211）は上記アンド回路（209）の他
方の入力端子に接続された抵抗、（212）はこの抵抗と
検出手段の出力との間に接続されたインバータで、上記
コンデンサ（210）及び抵抗（211）とで検出手段の出力
を反転して遅延させる遅延手段を構成している。（21
5）は反転入力端子が上記コンデンサ（205）に接続され
るとともに非反転入力が抵抗（213）を介して基準電圧
に接続されたコンパレータ、（214）はこのコンパレー
タの非反転入力端子と出力端子との間に接続去れた抵
抗、（216）（217）は上記コンパレータ（215）の出力
端子に直列接続されたインバータで、インバータ（21
6）の出力端子は抵抗（218）を介してトランジスタ（20
3）のベースに接続されるとともにインバータ（217）の
出力端子は抵抗（219）を介してトランジスタ（204）の
ベースに接続されている。（221）はブラシレスモータ
の駆動、回路と接地との間に接続されたトランジスタ
で、ベースは抵抗（220）を介してインバータ（217）に
接続されているものである。

次に、この様に構成されたブラシレスモータの焼損防止
装置の動作について説明する。まず、ブラシレスモータ
が通常回転している場合について説明する。ブラシレス
モータが通常回転していると、ブラシレスモータの回転
子の回転位置を検出している検出手段からの出力（Ｈレ
ベルとＬレベルからなる信号）は非常に短い周期の信号
になる。その結果、アンド回路（209）からの出力も短
い周期の信号になり、トランジスタ（206）のONとOFFの
繰り返し周期も非常に短いものとなる。

一方、差動増幅器を構成するトランジスタ（203）（20
4）は一方がON状態であると他方がOFF状態になってお
り、トランジスタ（203）がON状態であると、第１の定
電流源（201）からの定電流I₁はトランジスタ（203）を
介して流れ、定電流I₂分だけ第２の定電流源（202）に
引き込まれる。そして、トランジスタ（206）がOFF状態
であると、定電流I₁と定電流I₂との差分（I₁−I₂）がコ
ンデンサ（205）を充電する。しかるに、ブラシレスモ
ータが通常運転しているときは、非常に短い周期でトラ
ンジスタ（206）がONとOFFとを繰り返しているため、コ
ンデンサ（205）の充電電位が基準電圧になる前に、ト
ランジスタ（206）を介して放電される。その結果、コ
ンパレータ（215）の出力は反転することなく、Ｈレベ
ルの電位を出力し続ける。従って、トランジスタ（20
3）のベースにはＬレベルの電位が印加されてON状態を
維持し続け、トランジスタ（204）のベースにはＬレベ
ルが印加されてOFF状態を維持し続け、トランジスタ（2
21）がON状態を維持し続けて駆動回路が動作状態を維持
し、ブラシレスモータは通常運転をし続ける。

また、ブラシレスモータが通常運転をしていて、何らか
の原因にてモータロックを生じると、回転子の回転位置
を検出する検出手段からの出力がＨまたはＬレベルのま
まであるため、アンド回路（209）からの出力はＬレベ
ルのままであり、トランジスタ（206）はOFF状態であ
る。従って、コンデンサ（205）に充電された電荷はト
ランジスタ（206）を介して放電されることはなく、充
電電位は上昇する。この充電電位が基準電圧を越える
と、コンパレータ（215）からの出力がＬレベルに反転
する。その結果、トランジスタ（203）のベースにＨレ
ベルが印加されてOFF状態になり、トランジスタ（204）
のベースにＬレベルが印加されてON状態になり、トラン
ジスタ（221）がOFF状態になって駆動回路を非動作状態
とする。この時、コンパレータ（215）の非反転入力端
子に印加される基準電圧は抵抗（213）（214）で決まる
電圧に低下する。トランジスタ（203）がOFF状態になる
ことにより、コンデンサ（205）には充電電流が流れな
くなり、充電電荷が第２の定電流源（202）を介して放
電される。そして、コンデンサ（205）の充電電位が抵
抗（213）（214）で決まる電圧以下に下がると、コンパ
レータ（215）からの出力はＨレベルに反転する。その
結果、トランジスタ（203）（221）はON状態に、トラン
ジスタ（204）はOFF状態になって駆動回路を動作状態と
するとともにコンデンサ（205）を充電し始める。駆動
回路の動作により、ブラシレスモータの回転子が回転す
ると、上記で説明した通常回転状態と同じに動作する。
回転子がロック状態であるとコンデンサ（205）は充電
され続け、上記と同様に動作して駆動回路を非動作状態
にする。回転子がロック状態である間駆動回路の非動作
状態及び動作状態を繰り返す。

［発明が解決しようとする課題］しかるに、上記の様に構成された焼損防止装置にあって
は、回転子のロック状態において、コンデンサ（205）
の充電時間と放電時間とのデューティ比が第１の定電流
源（201）の定電流I₁と第２の定電流源（202）の定電流
I₂によって決まってしまうため、デューティ比をあまり
小さくできず、発熱量の大きいモータには使用できない
という課題を有していた。

この発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、発
熱量の大きいモータにも使用できる充電時間と放電時間
とのデューティ比が小さいモータのコイル焼損防止装置
を得ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］この発明に係るモータのコイル焼損防止装置は、モータ
の回転子の磁極位置を示す位置検出信号を受け、この位
置検出信号に応じて上記モータのコイルの通電状態を制
御する駆動回路、コンデンサと、上記位置検出信号を受
け、この位置検出信号と同期してパルスを発生させる放
電パルス発生回路と、この放電パルス発生回路の出力パ
ルスにより上記コンデンサの充電電荷を放電させる放電
用トランジスタと、上記コンデンサの充放電電位をう
け、この充放電電位が第１の電位以上になると上記駆動
回路を非動作状態となし、第１の電位より低い第２の電
位以下であると動作状態となす駆動回路制御部と、この
駆動回路制御部の出力を受け、それの上記第１の電位以
上になった時の出力に応じ上記コンデンサの充電電荷を
定電流放電させ、上記駆動回路制御部の第２の電位以下
になった時の出力に応じ上記コンデンサを定電流充電さ
せる定電流回路とを有したタイマ回路、及び上記駆動回
路が動作状態の時上記タイマ回路のコンデンサに充電電
流を供給し、非動作状態の時この充電電流の供給を停止
して、上記コンデンサへの充電時間のみを短縮させる充
電時間短縮回路を備えたものである。

［作用］この発明においては、充電時間短縮回路が、回転子のモ
ータロック時にタイマ回路のコンデンサに、駆動回路が
動作している時に充電電流を供給してコンデンサの充電
時間のみを短縮させ、駆動回路の動作状態の時間と非動
作状態の時間とのデューティ比を小さくする。

［実施例］以下に、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
ると、図において（１）は電源端子VccとノードＡとの
間に接続された抵抗、（２）は上記ノードＡと接地との
間に接続されたツェナーダイオードからなる定電圧素子
で、ノードＡを一定電圧V1に保つものである。（３）は
上記ノードＡに接続された抵抗、（４）はブラシレスモ
ータの回転子の磁極位置を示す位置検出信号を出力する
位置検出手段で、この実施例では上記抵抗（３）に接続
され、永久磁石からなる回転子に近接して配設されたホ
ール素子を用いている。（５）はこの位置検出手段から
の位置検出信号に応じてモータの固定子コイル（10）
（11）の通電状態を制御する駆動回路で、上記位置検出
信号を増幅する入力アンプ（６）と、この入力アンプ
（６）の増幅位置検出信号を受け、この増幅位置検出信
号に応じて第１及び第２の出力端子に選択出力、つまり
相補の信号を出力する前段駆動部（７）と、この前段駆
動部（７）の第１の出力端子と第１の固定子コイル（1
0）との間に接続された第１の出力アンプ（８）と、上
記前段駆動部（７）の第２の出力端子と第２の固定子コ
イル（11）との間に接続された第２の出力アンプ（９）
とで構成されている。（12）は電源端子Vccと第１及び
第２の固定子コイル（10）（11）との間に接続されたダ
イオード、（14）は上記位置検出手段（４）であるホー
ル素子からの位置検出信号を受け、この位置検出信号の
反転毎にパルスを発生する放電パルス発生回路、（15）
はこの放電パルス発生回路（14）の出力をベースに受け
る放電用トランジスタ、（16）はこの放電用トランジス
タ（15）に並列接続されたコンデンサ、（17）はこのコ
ンデンサ（16）に定電流を供給する定電流回路で、第６
図に示した回路の２つの定電流源と差動増幅回路から構
成されているものである。（18）はこのコンデンサ（1
6）の充放電電位を受け、上記駆動回路（５）を、上記
充放電電位が第１の電位Vref1以上になると非動作状態
となし、第１の電位Vref1より低い第２の電位Vref2以下
になると動作状態となす駆動回路制御部で、上記定電流
回路（17）をも制御するとともに、第６図に示した回路
のコンパレータと２つの抵抗とで構成されており、上記
コンデンサ（16）、放電パルス発生回路（14）、放電用
トランジスタ（15）及び定電流回路（17）とでタイマ回
路（19）を構成し、ノードＡから駆動のための電源が供
給されている。（20）は上記駆動回路（５）が動作状態
の時、上記タイマ回路（19）のコンデンサ（16）に充電
電流を供給してコンデンサ（16）への充電時間を短縮さ
せる充電時間短縮回路で、上記第１及び第２の出力アン
プ（８）（９）の出力端子にそれぞれ接続されたダイオ
ード（21）（22）と、これらダイオードの共通接続点と
ノードＡとの間に直列接続された抵抗（23）（24）と、
ベースがこれら抵抗（23）（24）の接続点に接続される
とともにエミッタがノードＡに接続されたトランジスタ
（25）と、このトランジスタ（25）のコレクタとノード
Ｂとの間に接続された抵抗（26）で構成されている。

次に、この様に構成されたブラシレスモータの焼損防止
装置の動作について説明する。まず、ブラシレスモータ
が通常回転している場合について説明する。ブラシレス
モータが通常回転していると、ブラシレスモータの回転
子の回転位置を検出している検出手段、つまり、ホール
素子（４）から回転子の磁界に対応した出力信号（Ｈレ
ベルとＬレベルからなる信号）が非常に短い周期の信号
として入力アンプ（６）に入力される。この入力アンプ
（６）にて増幅された増幅検出信号が前段駆動部（７）
に入力されて第１及び第２の出力アンプ（８）（９）を
選択駆動し、第１及び第２の固定子コイル（10）（11）
を選択通電して、回転子を一方向に回転させる。

一方、ホール素子（４）からの検出信号は放電パルス発
生回路（14）にも入力され、この放電パルス発生回路
（14）からの出力も短い周期の信号になり、放電用トラ
ンジスタ（15）のONとOFFの繰り返し周期も非常に短い
ものとなる。初期状態において駆動回路制御部（18）か
らはＨレベルが出力されているから、定電流回路（17）
からは定電流がコンデンサ（16）に流れ、放電用トラン
ジスタ（15）がOFF状態であると、この定電流がコンデ
ンサ（16）を充電する。しかるに、ブラシレスモータが
通常運転しているときは、非常に短い周期で放電用トラ
ンジスタ（15）がONとOFFを繰り返しているため、コン
デンサ（16）の充電電位が第１の基準電圧Vref1になる
前に、放電用トランジスタ（15）を介して放電される。
その結果、駆動回路制御部（18）のコンパレータの出力
は反転することなく、Ｈレベルの電位を出力し続ける。
従って、前段駆動部（７）は動作状態を維持し、ブラシ
レスモータの固定子コイル（10）（11）に通電されて通
常運転をし続ける。

また、ブラシレスモータが通常運転をしていて、何らか
の原因にてモータロックを生じると、ホール素子（４）
からの出力がＨまたはＬレベルのままであるため、放電
パルス発生回路（14）からの出力はＬレベルのままであ
り、放電用トランジスタ（15）はOFF状態である。従っ
て、コンデンサ（16）に充電された電荷は放電用トラン
ジスタ（15）を介して放電されることはなく、充電電位
は上昇する。この時、まだ駆動回路（５）は動作状態で
あるため、第１及び第２の出力アンプ（８）（９）の一
方の出力はＬレベルであるため、充電時間短縮回路（2
0）のトランジスタ（25）のベース電位はＬレベルであ
り、トランジスタ（25）はON状態となって、コンデンサ
（16）に充電電流を供給する。そして、コンデンサ（1
6）における充電電位が充電時間短縮回路（20）によっ
て充電時間を短縮されて第１の基準電圧Vref1を越える
と、駆動制御回路ブラシレスモータ（18）のコンパレー
タからの出力がＬレベルに反転する。その結果、駆動回
路（５）の前段駆動部（７）を非動作状態とする。この
時、駆動回路制御部（18）のコンパレータの入力端子に
印加される基準電圧は第２の電位Vref2に低下する。一
方、この駆動回路制御部（18）のＬレベルの出力を定電
流回路（17）はノードＢの電荷を定電流にて放電する一
方、第１及び第２の出力アンプ（８）（９）の出力は共
にＨレベルであるため、充電時間短縮回路（20）のトラ
ンジスタ（25）のベース電位はＨレベルであり、充電時
間短縮回路（20）からはコンデンサ（16）に充電電流が
流れない。従って、コンデンサ（16）の充電電荷が定電
流回路（17）を介して放電される。そして、コンデンサ
（16）の充電電位が第２の基準電位Vref2以下に下がる
と、駆動制御回路部（18）のコンパレータからの出力は
Ｈレベルに反転する。その結果、駆動回路（５）の前段
駆動部（７）が動作状態になり、定電流回路（17）から
の定電流とともに充電時間短縮回路（20）からの充電電
流がコンデンサ（16）を充電し始める。駆動回路（５）
の動作により、第１及び第２の固定子コイル（８）
（９）は交互に通電されてブラシレスモータの回転子が
回転すると、上記で説明した通常回転状態と同じに動作
する。回転子がロック状態のままであるとコンデンサ
（16）は充電され続け、上記と同様に動作して駆動回路
（５）を非動作状態にする。回転子がロック状態である
間駆動回路（５）の非動作状態及び動作状態を繰り返
す。

すなわち、ノードＢの電位V2は第２図に実線Ａにて示す
ように、ブラシレスモータが通常回転中は第２の基準電
位Vref2未満で充放電電位を繰り返す、モータロックに
なると、第１の基準電位Vref1まで上昇し、その後、第
２の基準電位Vref2まで下降し、第１及び第２の基準電
位Vref1、Vref2の間の電位をモータロック中繰り返す。
この時、充電時間T1（ノードＢの電位が第２の基準電位
Vref2から第１の基準電位Vref1になるまでの時間、駆動
回路（５）が動作状態である期間）は充電時間短縮回路
（20）が設けられていない場合の充電時間T1′（第２図
に実線Ｂにて示す）より短くなる一方、放電時間T2（ノ
ードＢの電位が第１の基準電位Vref1からVref2になるま
での時間、駆動回路（５）が非動作状態である期間）は
充電時間短縮回路（20）が設けられていない場合の放電
時間T2と同じである。従って、充電時間と放電時間との
デューティ比が小さくなり、発熱量の大きいブラシレス
モータにも使用でき、ブラシレスモータのロックに際し
て焼損事故をおこさせ難いものである。

第３図はこの発明の第２の実施例を示す部分回路図であ
り、第１図に示した実施例のものに対して充電時間短縮
回路（20）の駆動電源としてノードＡに接続するかわり
に、固定子コイル（10）（11）が接続される電源端子Vc
cに接続したものである。

この様に構成したことにより、電源端子Vccの電位が変
動した場合、この変動に応じて充電時間短縮回路（20）
からの充電電流も変動する。すなわち、電源端子Vccの
電位が高くなると、固定子コイル（10）（11）の通電電
流が大きくなって起動トルクが大きくなり、起動し易く
なるが、発熱量が大きくなる。しかるに、充電時間短縮
回路（20）からの充電電流も大きく、充電時間がさらに
短くなって発熱量を抑えることができる。逆に、電源端
子Vccの電位が低くなると、発熱量は小さくなるものの
起動トルクも小さくなる。しかるに、充電時間短縮回路
（20）からの充電電流も小さくなり、充電時間が長くな
るので、起動し難さを補償できる。

第４図はこの発明の第３の実施例を示す図であり、第１
図に示したものに対して、第１及び第２の出力アンプ
（８）（９）を抵抗（8a）（9a）及びトランジスタ（8
b）（9b）にて構成し、充電時間短縮回路（20）を前段
駆動部（７）の出力端子に接続されたダイオード（27）
（28）及びこれらダイオード（27）（28）の共通接続点
とノードＢとの間に接続された抵抗（26）とで構成した
ものである。

この様に構成されたものにあっても、第１図に示した実
施例のものと同様に動作し、同様の効果を奏する他、充
電時間短縮回路（20）の駆動電源を電源端子Vccの電位
に追随し、略近似した電位である前段駆動部（７）の出
力としているため、第２の実施例と同様に電源端子Vcc
の変動に応じて充電時間を変動できるという効果をも有
するものである。

第５図はこの発明の第４の実施例を示す部分回路図であ
り、第４図に示した第３の実施例に対して充電時間短縮
回路（20）を２つの抵抗（29）（30）で構成したもので
あり、第３の実施例と同様の効果を奏するものである。

［発明の効果］この発明は以上に述べたように、モータの回転子の磁極
位置を示す位置検出信号を受け、この位置検出信号に応
じて上記モータのコイルの通電状態を制御する駆動回
路、コンデンサと、上記位置検出信号を受け、この位置
検出信号と同期してパルスを発生させる放電パルス発生
回路と、この放電パルス発生回路の出力パルスにより上
記コンデンサの充電電荷を放電させる放電用トランジス
タと、上記コンデンサの充放電電位をうけ、この充放電
電位が第１の電位以上になると上記駆動回路を非動作状
態となし、第１の電位より低い第２の電位以下であると
動作状態となす駆動回路制御部と、この駆動回路制御部
の出力を受け、それの上記第１の電位以上になった時の
出力に応じ上記コンデンサの充電電荷を定電流放電さ
せ、上記駆動回路制御部の第２の電位以下になった時の
出力に応じ上記コンデンサを定電流充電させる定電流回
路とを有したタイマ回路、及び上記駆動回路が動作状態
の時上記タイマ回路のコンデンサに充電電流を供給し、
非動作状態の時この充電電流の供給を停止して、上記コ
ンデンサへの充電時間のみを短縮させる充電時間短縮回
路を設けたので、回転子のモータロック時にタイマ回路
のコンデンサに、駆動回路が動作している時にのみ充電
電流を供給してコンデンサへの充電時間を短縮でき、駆
動回路の動作状態の時間と非動作状態時間とのデューテ
ィ比を小さくし、発熱量の大きなモータに対しても焼損
を防止できるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示す回路図、第２図
は第１図のもののノードＢにおける電位V2の変化を示す
図、第３図はこの発明の第２の実施例を示す部分回路
図、第４図はこの発明の第３の実施例を示す回路図、第
５図はこの発明の第４の実施例を示す部分回路図、第６
図は従来のモータのコイル焼損防止装置を示す回路図で
ある。図において、（４）はホール素子である位置検出手段、
（５）は駆動回路、（10）（11）は固定子コイル、（1
4）は放電パルス発生回路、（15）は放電用トランジス
タ、（16）はコンデンサ、（17）は定電流回路、（18）
は駆動回路制御部、（19）はタイマ回路、（20）は充電
時間短縮回路である。なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの回転子の磁極位置を示す位置検出
信号を受け、この位置検出信号に応じて上記モータのコ
イルの通電状態を制御する駆動回路、コンデンサと、上
記位置検出信号を受け、この位置検出信号と同期してパ
ルスを発生させる放電パルス発生回路と、この放電パル
ス発生回路の出力パルスにより上記コンデンサの充電電
荷を放電させる放電用トランジスタと、上記コンデンサ
の充放電電位をうけ、この充放電電位が第１の電位以上
になると上記駆動回路を非動作状態となし、第１の電位
より低い第２の電位以下であると動作状態となす駆動回
路制御部と、この駆動回路制御部の出力を受け、それの
上記第１の電位以上になった時の出力に応じ上記コンデ
ンサの充電電荷を定電流放電させ、上記駆動回路制御部
の第２の電位以下になった時の出力に応じ上記コンデン
サを定電流充電させる定電流回路とを有したタイマ回
路、及び上記駆動回路が動作状態の時上記タイマ回路の
コンデンサに充電電流を供給し、非動作状態の時この充
電電流の供給を停止して、上記コンデンサへの充電時間
のみを短縮させる充電時間短縮回路を備えたモータのコ
イル焼損防止装置。