JP5923822B2 - ブラシレスモータの駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータの回転駆動を制御する駆動制御装置に関する。

近年、軸流ファン用のブラシレスモータは、高出力／高回転の要求が高くなっている。これにより、電源からの電力供給が停止（電源の遮断、電源ラインの切断などを含む）しても、軸流ファンのプロペラが停止するまでには時間が掛かり、事故の危険性があるという問題がある。この問題に対処するため、ブラシレスモータは、モータの回転速度を急激に低下させ、回転を停止させる必要がある。

特許文献１には、電源からの電力供給停止時にモータの回転を短時間に停止させる短絡制動（ショートブレーキ）の発明が記載されている。

特許文献１に記載の従来の短絡制動は、電源からの電力供給停止時に、例えば、駆動回路（インバータ回路）の上アーム側のすべてのスイッチング素子をオフし、下アーム側のすべてのスイッチング素子をオンしている。これにより、モータの電機子コイルが短絡され、電磁ブレーキとして動作し、当該モータの回転を短時間で停止することができるとしている。

特開２００７−２５９６１７号公報

特許文献１に記載されている短絡制動の技術は、単にモータの電機子コイルを短絡するだけである。そのため、電磁ブレーキの能力は、電源の供給能力によって決定され、ブレーキの能力を自由に制御することができないという問題がある。

電源からの電力供給が停止した場合には、電源電圧が急速に低下する。そのため、モータの駆動部は、下アーム側のスイッチング素子を十分にオンし続けることができなくなる。これにより、モータは、電磁ブレーキの効きが弱くなると共に、電磁ブレーキを必要な時間だけ継続することができず、よって、停止時間が長くなる。

そこで、本発明は、電源からの電力供給が停止したときでも、長期間に亘って電磁ブレーキを掛けることが可能なブラシレスモータの駆動制御装置を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明のブラシレスモータの駆動制御装置は、以下のように構成した。
すなわち、請求項１に記載の発明では、ブラシレスモータの各電機子コイルの各相と電源の一方の端子間に接続された第１アーム側スイッチング素子および前記各電機子コイルの各相と前記電源の他方の端子間に接続された第２アーム側スイッチング素子を有するインバータ回路と、前記電源からの電力供給に基づき動作し、駆動制御信号を生成する制御回路部、および、前記電源からの電力供給に基づき動作し、前記制御回路部からの前記駆動制御信号に応じて、前記インバータ回路の各スイッチング素子をオン／オフする駆動信号を前記インバータ回路に出力するプリドライブ回路を含む制御部とを備える。前記制御回路部は、前記電源からの電力供給の停止を検出すると、前記プリドライブ回路に短絡制動信号を出力し、前記プリドライブ回路は、前記短絡制動信号が入力されると、全ての前記第１アーム側スイッチング素子をオフするスイッチング信号を前記インバータ回路に出力し、少なくとも１つの前記第２アーム側スイッチング素子をスイッチング動作させると共に、他の前記第２アーム側スイッチング素子をオンする信号を前記インバータ回路に出力することを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置とした。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、電源からの電力供給が停止したときでも、長期間に亘って電磁ブレーキを掛けることが可能なブラシレスモータの駆動制御装置を提供することが可能となる。

本実施形態に於ける駆動制御装置を示す概略の構成図である。 本実施形態に於ける短絡制動時の信号波形を示す図である。 従来の短絡制動時の各部波形を示す図であり、（ａ）は、電源電圧Ｖｃｃを示し、（ｂ）は、Ｗ相の駆動信号Ｖｗｌの電圧を示し、（ｃ）はＷ相に流れる相電流Ｉｗを示している。 Ｗ相スイッチング（周波数とデューティ比固定）による第１の短絡制動時の各部波形を示す図であり、（ａ）は、電源電圧Ｖｃｃを示し、（ｂ）は、Ｗ相の駆動信号Ｖｗｌの電圧を示し、（ｃ）はＷ相に流れる相電流Ｉｗを示している。 Ｗ相スイッチング（周波数とデューティ比可変）による第２の短絡制動時の各部波形を示す図であり、（ａ）は、電源電圧Ｖｃｃを示し、（ｂ）は、Ｗ相の駆動信号Ｖｗｌの電圧を示し、（ｃ）はＷ相に流れる相電流Ｉｗを示している。 各短絡制動時に於ける経過時間と回転速度との関係を示す図である。

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。

（本実施形態のブラシレスモータ２０の駆動制御装置１）

図１に基づき、本実施形態のブラシレスモータ２０の駆動制御装置１の構成を説明する。
ブラシレスモータ２０の駆動制御装置１は、インバータ回路２と、プリドライブ回路３と、回転位置検出器４と、制御回路部５とを備えている。駆動制御装置１は、直流電源Ｖｄから電力の供給を受けている定電圧源１１に接続され、Ｕ相配線、Ｖ相配線、Ｗ相配線の３相によって、ブラシレスモータ２０に接続されている。駆動制御装置１は、ブラシレスモータ２０の回転を制御するものである。駆動制御装置１は、ブラシレスモータ２０に３相交流を出力する。

制御回路部５は、直流電源Ｖｄから電力が供給される定常動作時と直流電源Ｖｄからの電力の供給が停止する停電（電源遮断）時のそれぞれに応じてブラシレスモータ２０の制御を切り換える制御動作切換部６と、定常動作時に於いて制御動作切換部６からの動作指令信号Ｓ１によりプリドライブ回路３に駆動制御信号Ｃ１を出力するモータ制御部７と、停電時に、制御動作切換部６からの動作指令信号Ｓ２によりプリドライブ回路３に短絡制動信号Ｃ２を出力する短絡制動部８とを備えている。制御回路部５は、直流電源Ｖｄと、回転位置検出器４の出力端子と、定電圧源１１とが接続されている。
制御回路部５は、直流電源Ｖｄに接続された定電圧源１１から電力の供給を受けて動作し、直流電源Ｖｄからの電力供給の停止を検出すると、プリドライブ回路３に短絡制動信号Ｃ２を出力するものである。
直流電源Ｖｄは、この駆動制御装置１とブラシレスモータ２０とに電力を供給している電源である。
定電圧源１１は、直流電源Ｖｄから供給される電力に基づく定電圧を、制御回路部５に印加するものである。

制御動作切換部６は、電源電圧監視部９と、制御動作判定部１０とを備えている。電源電圧監視部９は、電源電圧Ｖｃｃを検出してアナログ／デジタル変換し、制御動作判定部１０に出力する。制御動作判定部１０は、電源電圧Ｖｃｃのデジタル変換値が閾値以上ならば、動作指令信号Ｓ１をモータ制御部７に出力し、電源電圧Ｖｃｃのデジタル変換値が閾値未満ならば、動作指令信号Ｓ２を短絡制動部８に出力する。
すなわち、電源電圧監視部９から制御動作判定部１０に電源供給されていることを示す信号が入力されたとき、制御動作判定部１０は、図示しない上位装置から回転が指令されているか否かを判断し、回転が指令されているときには動作指令信号Ｓ１を短絡制動部８に出力して、ブラシレスモータ２０を回転動作させる。

モータ制御部７は、制御動作判定部１０から動作指令信号Ｓ１が入力されると、回転位置検出器４によるロータの位置検出信号に基づき、駆動制御信号Ｃ１をプリドライブ回路３に出力する。駆動制御信号Ｃ１は、ブラシレスモータ２０を回転駆動させる信号である。制御回路部５は、モータ制御部７によって、６個の駆動制御信号Ｃ１をプリドライブ回路３に出力し、プリドライブ回路３に駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌを生成させる。

短絡制動部８は、制御動作判定部１０から動作指令信号Ｓ２が入力されると、短絡制動信号Ｃ２をプリドライブ回路３に出力する。短絡制動信号Ｃ２は、ブラシレスモータ２０を短絡制動（ショートブレーキ）させる信号である。制御回路部５は、短絡制動部８によって、プリドライブ回路３に短絡制動信号Ｃ２を出力することによって、ブラシレスモータ２０を短絡制動させる信号をプリドライブ回路３に生成させる。

プリドライブ回路３は、例えば、６個のゲートドライブ回路を備えている。プリドライブ回路３は、６個の駆動制御信号Ｃ１が入力されると、これらで駆動制御信号Ｃ１に応じた駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌを生成し、インバータ回路２に出力する。更に、プリドライブ回路３は、６個の短絡制動信号Ｃ２が入力されると、これらで短絡制動信号Ｃ２に応じた駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌを生成し、インバータ回路２に出力する。
プリドライブ回路３と制御回路部５とは、本実施形態に於ける制御部を構成する。

インバータ回路２は、例えば、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６として６個のＦＥＴ（Field Effect Transistor）を有している。インバータ回路２は、Ｕ相のスイッチングレッグと、Ｖ相のスイッチングレッグと、Ｗ相のスイッチングレッグとで構成されている。

Ｕ相のスイッチングレッグは、上アーム（第１アーム）のスイッチング素子Ｑ１と、下アーム（第２アーム）のスイッチング素子Ｑ２とを備えている。スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子は、直流電源Ｖｄに接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソース端子は、Ｕ相の交流信号が出力されると共に、スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソース端子は、抵抗Ｒ１を介して直流グランドに接続されている。スイッチング素子Ｑ１のゲート端子には、駆動信号Ｖｕｕが出力される。スイッチング素子Ｑ２のゲート端子には、駆動信号Ｖｕｌが出力される。

Ｖ相のスイッチングレッグは、上アーム側スイッチング素子Ｑ３と、下アーム側スイッチング素子Ｑ４とを備えている。スイッチング素子Ｑ３のドレイン端子は、直流電源Ｖｄに接続されている。スイッチング素子Ｑ３のソース端子は、Ｖ相の交流信号が出力されると共に、スイッチング素子Ｑ４のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ４のソース端子は、抵抗Ｒ１を介して直流グランドに接続されている。スイッチング素子Ｑ３のゲート端子には、駆動信号Ｖｖｕが出力される。スイッチング素子Ｑ４のゲート端子には、駆動信号Ｖｖｌが出力される。

Ｗ相のスイッチングレッグは、上アーム側スイッチング素子Ｑ５と、下アーム側スイッチング素子Ｑ６とを備えている。スイッチング素子Ｑ５のドレイン端子は、直流電源Ｖｄに接続されている。スイッチング素子Ｑ５のソース端子は、Ｗ相の交流信号が出力されると共に、スイッチング素子Ｑ６のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ６のソース端子は、抵抗Ｒ１を介して直流グランドに接続されている。スイッチング素子Ｑ５のゲート端子には、駆動信号Ｖｗｕが出力される。スイッチング素子Ｑ６のゲート端子には、駆動信号Ｖｗｌが出力される。

すなわち、インバータ回路２は、ブラシレスモータ２０の各電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各相と直流電源Ｖｄの一方の端子間に接続された上アーム側スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５、および、各電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各相と直流電源Ｖｄのグランド端子間に接続された第２アーム側スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６とを有している。

インバータ回路２は、直流電源Ｖｄから電力の供給を受け、駆動制御信号Ｃ１に応じた駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌが入力されると、３相交流をブラシレスモータ２０のＵ相配線、Ｖ相配線、Ｗ相配線に流す。更に、インバータ回路２は、短絡制動信号Ｃ２に応じた駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌが入力されると、ブラシレスモータ２０の短絡制動を行う。

ブラシレスモータ２０は、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを備えている。この電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端は、Ｙ型結線されている。電機子コイルＬｕの他端はＵ相に、電機子コイルＬｖの他端はＶ相に、電機子コイルＬｗの他端はＷ相に、それぞれ接続されている。ブラシレスモータ２０は、インバータ回路２からＵ相、Ｖ相、Ｗ相に３相交流が入力されることにより、回転駆動する。

回転位置検出器４は、ブラシレスモータ２０の図示しないロータの回転位置を検出するものであり、例えば３組のホールセンサと増幅器の組合を有し、各ホールセンサの検出信号を増幅した３個のパルス信号を生成し、制御回路部５のモータ制御部７に出力するものである。

（本実施形態の短絡停止動作）
本実施形態に於いて、停電時に行う短絡動作について説明する。本実施形態に於いて、停電とは、直流電源Ｖｄからの電力供給が停止することをいう。
停電した場合、短絡制動部８は、短絡制動信号Ｃ２をプリドライブ回路３に出力する。短絡制動信号Ｃ２の入力により、プリドライブ回路３は、以下のように動作する。

プリドライブ回路３は、駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｖｕ，ＶｗｕをＬ（ロー）レベルに設定し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のゲート端子に出力する。これにより、プリドライブ回路３は、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５をオフさせる。

更に、プリドライブ回路３は、駆動信号Ｖｕｌ，ＶｖｌをＨ（ハイ）レベルに設定し、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のゲート端子に出力する。これにより、プリドライブ回路３は、下アーム側のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４をオンさせる。

プリドライブ回路３は、駆動信号Ｖｗｌがパルス信号となるように設定して、スイッチング素子Ｑ６のゲート端子に出力する。これにより、プリドライブ回路３は、下アーム側のスイッチング素子Ｑ６にスイッチング動作を行わせている。以下、駆動信号Ｖｗｌをパルス信号Ｖｗｌと記載している場合がある。

図２は、本実施形態に於ける短絡制動時のパルス信号波形の具体例を示す図である。

図２（ａ）に示す第１のパルス信号Ｖｗｌは、周波数およびデューティ比が、時間ｔに対して一定である。図２（ａ）の横軸は時間ｔを示し、縦軸は第１のパルス信号Ｖｗｌの電圧を示している。
最初のパルスの周期ＴＷと２番目以降の周期ＴＷとは同一であり、以下、全てのパルスの周期ＴＷも同一である。すなわち、第１のパルス信号Ｖｗｌの周波数（１／ＴＷ）は一定である。
最初のパルスのＨレベル期間ＴＨと、２番目のパルスのＨレベル期間ＴＨとは同一である。更に、最初のパルスの周期ＴＷと、２番目のパルスの周期ＴＷとは同一である。すなわち、最初の周期に於けるデューティ比＝ＴＨ／ＴＷと、２番目の周期に於けるデューティ比＝ＴＨ／ＴＷとは同一である。
当該第２のパルス信号Ｖｗｌは、後記する図４に示す第１の短絡制動に於いて、インバータ回路２に出力される。

図２（ｂ）に示す第２のパルス信号Ｖｗｌは、周波数が時間と共に高くなり、かつ、デューティ比が増加している。図２（ｂ）の横軸は時間ｔを示し、縦軸は第２のパルス信号Ｖｗｌの電圧を示している。
第２のパルス信号Ｖｗｌは、周期ＴＷ１よりも周期ＴＷ２の方が短い。すなわち、第２のパルス信号Ｖｗｌの周波数は、時間と共に高くなっている。更に、第２のパルス信号Ｖｗｌの最初の周期のデューティ比＝ＴＨ１／ＴＷ１よりも、２番目の周期のデューティ比＝ＴＨ２／ＴＷ２の方が増加している。すなわち、第２のパルス信号Ｖｗｌのデューティ比は、時間と共に増加している。後記する図５に示す第２の短絡制動に於いて、駆動制御装置１は、第２のパルス信号Ｖｗｌをインバータ回路２に出力する。

（従来の短絡制動の動作）
図３と図６と図１とを参照して従来の短絡制動の動作を説明する。
図３（ａ）の縦軸は、電源電圧Ｖｃｃを示している。図３（ｂ）の縦軸は、Ｗ相の駆動信号Ｖｗｌの電圧を示している。図３（ｃ）の縦軸は、Ｗ相の相電流Ｉｗを示している。図３（ａ）〜（ｃ）の横軸は、共通する時刻を示している。時刻Ｔ０は横軸の原点を示している。時刻Ｔ１は、電源オフの時刻を示している。時刻Ｔ２は、駆動制御装置１が短絡制動を開始する時刻を示している。
図６の横軸は、時刻を示している。図６の縦軸は、ブラシレスモータ２０の回転速度を示している。

時刻Ｔ１で直流電源Ｖｄの電力が遮断され、時刻Ｔ２で電源電圧Ｖｃｃが閾値以下に低下する。これにより、駆動制御装置１は、従来の短絡制動を開始し、駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｖｕ，ＶｗｕにＬレベルの信号を出力し、駆動信号Ｖｕｌ，Ｖｖｌ，ＶｗｌにＨレベルの信号を出力する。
これら駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｖｕ，Ｖｗｕにより、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５は、全てオフする。駆動信号Ｖｕｌ，Ｖｖｌ，Ｖｗｌにより、下アーム側のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６は、全てオンする。
時刻Ｔ２の短絡制動の開始時に於いて、図３（ａ）に示す電源電圧Ｖｃｃは、急激に低下した後、緩やかに減少する。それに伴い、図３（ｂ）に示すＷ相の駆動信号Ｖｗｌは、急激に低下した後、緩やかに減少する。
時刻Ｔ２の短絡制動開始時より、図３（ｃ）に示すＷ相の相電流Ｉｗが流れはじめ、時間の経過と共に減少する。
図６の実線Ａに示すように、時刻Ｔ７に於いて、ブラシレスモータ２０の回転速度がゼロとなって停止する。

（第１の短絡制動の動作）
図４と図６と図１とを参照して、本実施形態に於ける第１の短絡制動の動作を説明する。これは、図２（ａ）に示す第１のパルス信号Ｖｗｌによる短絡制動である。
図４（ａ）の縦軸は、電源電圧Ｖｃｃを示している。図４（ｂ）の縦軸は、Ｗ相の駆動信号Ｖｗｌの電圧を示している。図４（ｃ）の縦軸は、Ｗ相の相電流Ｉｗを示している。図４（ａ）〜（ｃ）の横軸は、共通する時刻を示している。時刻Ｔ０は横軸の原点を示している。時刻Ｔ１は、電源オフの時刻を示している。時刻Ｔ２は、駆動制御装置１が短絡制動を開始する時刻を示している。

時刻Ｔ１に於いて、直流電源Ｖｄの電力が遮断される。
時刻Ｔ２に於いて、電源電圧Ｖｃｃは、閾値以下に低下する。駆動制御装置１の電源電圧監視部９は、電源電圧Ｖｃｃをアナログ／デジタル変換して制御動作判定部１０に出力し、制御動作判定部１０は、電源電圧Ｖｃｃのデジタル変換値が閾値未満であることを判定し、動作指令信号Ｓ２を短絡制動部８に出力する。
短絡制動部８は、制御動作判定部１０から動作指令信号Ｓ２が入力されると、短絡制動信号Ｃ２をプリドライブ回路３に出力する。ここで短絡制動部８は、第１の短絡制動を開始し、駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｖｕ，ＶｗｕにＬレベルの信号を出力し、駆動信号Ｖｕｌ，ＶｖｌにＨレベルの信号を出力する。更に、短絡制動部８は、プリドライブ回路３によって図２（ａ）に示す第１のパルス信号Ｖｗｌを出力し、スイッチング素子Ｑ６にスイッチング動作させる。これら駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｖｕ，Ｖｗｕにより、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５は、全てオフする。駆動信号Ｖｕｌ，Ｖｖｌにより、下アーム側のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４は、オンする。

時刻Ｔ２に於いても、ブラシレスモータ２０のロータは、慣性の法則によって回転し、各電機子コイルに電圧を発生させる。スイッチング素子Ｑ６がオンすると、電機子コイルＬｗから、Ｗ相配線、スイッチング素子Ｑ６、抵抗Ｒ１を介して直流グランドに電流が流れる。これにより、電機子コイルＬｗは、電磁エネルギを蓄える。スイッチング素子Ｑ６がターンオフすると、電機子コイルＬｗから、Ｗ相配線、スイッチング素子Ｑ５の寄生ダイオードを介して、直流電源Ｖｄの直流端子のノードに電流が流れる。この電流により、図４（ａ）に示すように、電源電圧Ｖｃｃの減少は抑制される。

第１の短絡制動の動作に於いて、駆動制御装置１は、スイッチング素子Ｑ６のスイッチング動作により、各電機子コイルに発生する電磁エネルギを、直流電源Ｖｄの直流端子のノードに供給し、図４（ａ）に示すように、電源電圧Ｖｃｃの低下を抑制している。これにより、駆動制御装置１は、時刻Ｔ２〜Ｔ３に亘って、電源電圧Ｖｃｃの減少を抑制することができる。
時刻Ｔ２〜Ｔ３に亘って電源電圧Ｖｃｃの減少が抑制され、プリドライブ回路３の動作に必要な電圧が保持されるので、制御回路部５は、短絡制動信号Ｃ２をプリドライブ回路３に出力することができる。プリドライブ回路３は、駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｖｕ，ＶｗｕにＬレベルの信号を出力し、駆動信号Ｖｕｌ，ＶｖｌにＨレベルの信号を出力することができる。更に、インバータ回路２は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４をオンすることができる。これにより、駆動制御装置１は、ブラシレスモータ２０の短絡制動を行うことができる。

時刻Ｔ３に於いて、例えば、電源電圧Ｖｃｃがプリドライブ回路３の動作に必要な電圧以下となるので、プリドライブ回路３は動作を停止し、図４（ｂ）に示すように、パルス信号Ｖｗｌは出力されなくなると共に、駆動信号Ｖｕｌ，Ｖｖｌは出力されなくなる。これにより、ブラシレスモータ２０の短絡制動は行われなくなる。
その後、ブラシレスモータ２０は、短絡制動が掛かることなく慣性で回転し、時刻Ｔ６（図６）に於いて回転を停止する。

時刻Ｔ２〜Ｔ３に於いて、図４（ｃ）に示すＷ相の相電流Ｉｗは、従来の短絡制動に於ける図３（ｃ）の相電流Ｉｗよりも大きい。第１の短絡制動は、従来の短絡制動と比較して、短絡制動の効果が更に高くなる。図６の実線Ｂに示すように、第１の短絡制動に於いて、駆動制御装置１は、従来の短絡制動の回転停止の時刻Ｔ７よりも早い時刻Ｔ６に、ブラシレスモータ２０の回転を停止することができる。

（第２の短絡制動の動作）
図５と図６と図１とを参照して、本実施形態に於ける第２の短絡制動の動作を説明する。これは、図２（ｂ）に示す第２のパルス信号Ｖｗｌによる短絡制動である。
図５（ａ）の縦軸は、電源電圧Ｖｃｃを示している。図５（ｂ）の縦軸は、Ｗ相の駆動信号Ｖｗｌの電圧を示している。図５（ｃ）の縦軸は、Ｗ相の相電流Ｉｗを示している。図５（ａ）〜（ｃ）の横軸は、共通する時刻を示している。時刻Ｔ０は横軸の原点を示している。時刻Ｔ１は、電源オフの時刻を示している。時刻Ｔ２は、駆動制御装置１が短絡制動を開始する時刻を示している。
第２の短絡制動は、第１の短絡制動（図４）とは異なり、プリドライブ回路３は、第２のパルス信号Ｖｗｌの周波数を時間の経過と共に高くしている。更に、プリドライブ回路３は、は、第２のパルス信号Ｖｗｌのデューティ比を時間の経過と共に増加させている。

時刻Ｔ１に於ける第２の短絡制御の動作は、第１の短絡制御の動作と同様である。
時刻Ｔ２に於いて、直流電源Ｖｄの電力が遮断され、時刻Ｔ２で電源電圧Ｖｃｃが閾値以下に低下する。駆動制御装置１の短絡制動部８は、プリドライブ回路３を介して、図２（ｂ）に示す第２のパルス信号Ｖｗｌを出力して、スイッチング素子Ｑ６にスイッチング動作させている。それ以外の動作は、第１の短絡制御の動作と同様である。

時刻Ｔ２の第２の短絡制動の開始時に於いて、駆動制御装置１は、第２のパルス信号Ｖｗｌの周波数を低く設定することで、スイッチング素子Ｑ６の単位時間あたりのオフの回数を減らし、電源電圧Ｖｃｃが急激に上昇することを抑制している。時間の経過と共に、第２のパルス信号Ｖｗｌの周波数は高くなり、デューティ比は大きくなるので、電機子コイルＬｗからスイッチング素子Ｑ５の寄生ダイオードを介して、直流電源Ｖｄに、第１の短絡制御よりも、多くの電流が流れる。この電流により、図５（ａ）に示すように、電源電圧Ｖｃｃの減少は更に抑制される。図５（ａ）に示す電源電圧Ｖｃｃは、所定の上限値以内で上昇し、その後、緩やかに低下する。

これにより、時刻Ｔ２で短絡制動を開始したのち時刻Ｔ４まで、電源電圧Ｖｃｃの減少が抑制される。時刻Ｔ４は、時刻Ｔ３よりも遅い時刻である。第１の短絡制動よりも長期間に亘って電源電圧Ｖｃｃが一定以上の電圧に保持されるので、プリドライブ回路３は、駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｖｕ，ＶｗｕにＬレベルの信号を出力し、駆動信号Ｖｕｌ，ＶｖｌにＨレベルの信号を出力し、ブラシレスモータ２０の短絡制動を行うことができる。更に、時刻Ｔ２の短絡制動の開始時に於いて、図５（ｃ）に示すＷ相の相電流Ｉｗは、第１の短絡制動に於ける図４（ｃ）の相電流Ｉｗよりも大きい。その結果、第２の短絡制動は、第１の短絡制動と比較して、短絡制動の効果が更に高くなる。

時刻Ｔ４に於いて、電源電圧Ｖｃｃがプリドライブ回路３の動作に必要な電圧以下となるので、プリドライブ回路３は動作を停止し、図５（ｂ）に示すように、パルス信号Ｖｗｌは出力されなくなると共に、駆動信号Ｖｕｌ，Ｖｖｌは出力されなくなる。これにより、ブラシレスモータ２０の短絡制動は行われなくなる。
その後、ブラシレスモータ２０は、短絡制動が掛かることなく慣性で回転し、時刻Ｔ５（図６）に於いて回転を停止する。

図６の実線Ｃに示すように、第２の短絡制動に於いて、駆動制御装置１は、第１の短絡制動の回転停止の時刻Ｔ６よりも更に早い時刻Ｔ５に、ブラシレスモータ２０の回転を停止することができる。

（本実施形態の効果）
以上説明した本実施形態では、次の（Ａ），（Ｂ）のような効果がある。

（Ａ） 駆動制御装置１は、直流電源Ｖｄからの電力供給が停止したとき、パルス信号Ｖｗｌにより、電源電圧Ｖｃｃの値を一定値以上に保持する。これにより、駆動制御装置１は、長期間に亘ってブラシレスモータ２０の短絡制動を行うことができる。

（Ｂ） 駆動制御装置１は、第２のパルス信号Ｖｗｌの周波数を時間と共に高くすることで、更に長期間に亘って電源電圧Ｖｃｃの低下を抑制し、電源電圧Ｖｃｃの値を一定値以上に保持する。これにより、駆動制御装置１は、更に長期間に亘ってブラシレスモータ２０の短絡制動を行うことができる。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｈ）のようなものがある。

（ａ） 本実施形態のブラシレスモータ２０の駆動制御装置１は、回転位置検出器４は、３組のホールセンサと増幅器の組合せを有している。しかし、これに限られず、ブラシレスモータ２０の駆動制御装置は、ホールセンサと増幅器の組合せを有する回転位置検出器を用いず、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに発生する逆起電力を検知することにより、ロータの回転位置を検出してもよい。

（ｂ） 本実施形態のブラシレスモータ２０は３相である。しかし、これに限られず、相数は１相以上であればよい。

（ｃ） スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＦＥＴに限定されず、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などに代表される他の種類のスイッチング素子であってもよい。

（ｄ） 本実施形態の駆動制御装置１は、短絡制動時に、下アーム側の１つのスイッチング素子Ｑ６をスイッチング動作している。しかし、これに限られず、駆動制御装置１は、１つのスイッチング素子Ｑ６のスイッチング動作では十分な電圧が作り出せない場合、２つ以上のスイッチング素子をスイッチング動作させてもよい。

（ｅ） 短絡制動時にスイッチングさせるアーム（第２アーム）は、下アームに限定されず、上アームであってもよい。また、スイッチングさせるのは、Ｗ相のスイッチング素子に限定されず、他の相であってもよい。

（ｆ） 周波数の増加やデューティ比の増加などは、特に限定されない。電源電圧Ｖｃｃの変動や、回転停止時間を所望の状態になるように、周波数やデューティ比の増加を設定することができる。

（ｇ） 駆動制御装置１は、回転位置検出器４によってブラシレスモータ２０の回転速度を検知し、この回転速度に応じたデューティ比、または、この回転速度に応じた周波数のパルス信号Ｖｗｌをインバータ回路２に出力するように構成してもよい。これにより、ブラシレスモータ２０の回転速度がどのように減衰するか不明な場合であっても、回転速度に応じたパルス信号Ｖｗｌによって、電源電圧Ｖｃｃを維持するので、更に長期間に亘ってブラシレスモータ２０に短絡制動を掛けることができる。

（ｈ） 駆動制御装置１の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。

１ 駆動制御装置
２ インバータ回路
３ プリドライブ回路（制御部）
４ 回転位置検出器
５ 制御回路部（制御部）
６ 制御動作切換部
７ モータ制御部
８ 短絡制動部
９ 電源電圧監視部
１０ 制御動作判定部
２０ ブラシレスモータ
Ｓ１，Ｓ２ 動作指令信号
Ｃ１ 駆動制御信号
Ｃ２ 短絡制動信号
Ｖｄ 直流電源
Ｖｗｌ 信号
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ 電機子コイル
Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５ 上アーム側スイッチング素子（第１アーム側スイッチング素子）
Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６ 下アーム側スイッチング素子（第２アーム側スイッチング素子）

Claims (6)

1. ブラシレスモータの各電機子コイルの各相と電源の一方の端子間に接続された第１アーム側スイッチング素子および前記各電機子コイルの各相と前記電源の他方の端子間に接続された第２アーム側スイッチング素子を有するインバータ回路と、
   前記電源からの電力供給に基づき動作し、駆動制御信号を生成する制御回路部、および、前記電源からの電力供給に基づき動作し、前記制御回路部からの前記駆動制御信号に応じて、前記インバータ回路の各スイッチング素子をオン／オフする駆動信号を前記インバータ回路に出力するプリドライブ回路を含む制御部と、
   を備え、
   前記制御回路部は、前記電源からの電力供給の停止を検出すると、前記プリドライブ回路に短絡制動信号を出力し、
   前記プリドライブ回路は、前記短絡制動信号が入力されると、全ての前記第１アーム側スイッチング素子をオフするスイッチング信号を前記インバータ回路に出力し、少なくとも１つの前記第２アーム側スイッチング素子をスイッチング動作させると共に、他の前記第２アーム側スイッチング素子をオンする信号を前記インバータ回路に出力する、
   ことを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。
2. 前記制御部は、
   駆動制御信号を出力するモータ制御部と、
   前記短絡制動信号を出力する短絡制動部と、
   前記電源の電力供給を検出すると前記モータ制御部を動作させ、前記電源の電力供給を検出しなくなると前記短絡制動部を動作させる制御動作切換部と、
   を備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。
3. 前記制御動作切換部は、
   前記電源からの電力供給を検出する電源電圧監視部と、
   前記電源の電力供給を検出し、前記モータ制御部または前記短絡制動部を動作させる制御動作判定部と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
4. 前記短絡制動部は、少なくとも１つの前記第２アーム側スイッチング素子に、時間の経過と共に周波数が高くなるスイッチング信号を出力し、スイッチング動作させる、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
5. 前記短絡制動部は、少なくとも１つの前記第２アーム側スイッチング素子に、時間の経過と共にオン・デューティ比が増加するスイッチング信号を出力し、スイッチング動作させる、
   ことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
6. 前記ブラシレスモータは、３相のモータであり、
   前記第１アーム側スイッチング素子と前記第２アーム側スイッチング素子とは、それぞれ３相の前記各電機子コイルに接続されており、
   前記制御部は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記第１アーム側スイッチング素子をオフするスイッチング信号を出力し、少なくとも１相の前記第２アーム側スイッチング素子をスイッチング動作させると共に、他の２相の前記第２アーム側スイッチング素子をオンする信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。

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