6664981 モータ駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6664981

(24)【登録日】2020年2月21日

(45)【発行日】2020年3月13日

(54)【発明の名称】モータ駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/12 20060101AFI20200302BHJP

   H02P 6/16 20160101ALI20200302BHJP

【ＦＩ】

   H02P6/12

   H02P6/16

【請求項の数】3

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-21716(P2016-21716)

(22)【出願日】2016年2月8日

(65)【公開番号】特開2017-143597(P2017-143597A)

(43)【公開日】2017年8月17日

【審査請求日】2019年1月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼山 洋平

【審査官】 田村 惠里加

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１２７８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３８６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９５３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８１６０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ４／００，６／００−６／３４，

２１／００−２５／０３，２５／０４，

２５／０８−３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三相ブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記三相ブラシレスモータは、
複数の電機子コイルを含むステータと、
複数の永久磁石を含み、回転可能に支持されたロータと、
前記ロータの回転方向に配列され、それぞれ第１〜第３のセンサ信号を出力する第１〜第３の磁気センサとを備え、
前記第１〜第３のセンサ信号の各々は前記ロータの回転に伴って第１および第２の論理レベルに交互に変化し、前記第１〜第３のセンサ信号の位相は１２０度ずつずれており、
前記モータ駆動装置は、
前記第１〜第３のセンサ信号の論理レベルが変化する毎に、前記第１〜第３のセンサ信号の論理レベルの組み合わせが正常であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部によって前記第１〜第３のセンサ信号の論理レベルの組み合わせが正常でないと判定されたことに応じて、それぞれ前記第１〜第３のセンサ信号のレベル変化の回数をカウントする第１〜第３のカウンタと、
前記第１〜第３のカウンタのカウント値のうちのいずれか１つのカウント値が予め定められたしきい値に到達した場合に第１の異常検出信号を出力する信号発生部と、
前記第１〜第３のセンサ信号に同期して前記複数の電機子コイルに駆動電流を供給し、回転磁界を発生させて前記ロータを回転させ、前記第１の異常検出信号に応答して前記駆動電流の供給を停止する駆動回路とを備え、
前記信号発生部は、前記第１〜第３のカウンタのカウント値のうちのいずれか１つのカウント値が前記予め定められたしきい値に到達し、かつ他の２つのカウンタのうちの少なくとも１つのカウンタのカウント値が０である場合に前記第１の異常検出信号を出力する、モータ駆動装置。

【請求項2】

前記判定部は、前記第１〜第３のセンサ信号の論理レベルの組み合わせが正常でない期間は第２の異常検出信号を出力し、
前記駆動回路は、前記判定部から前記第２の異常検出信号が出力されている期間は前記駆動電流の出力を停止する、請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項3】

前記駆動回路は、前記ロータの回転速度が回転速度指令値によって指令される回転速度になるように前記ロータを回転させ、
前記モータ駆動装置は、さらに、前記ロータの回転がロックした場合にロック検出信号を出力するロック検出部を備え、
前記駆動回路は、前記ロック検出信号に応答して前記駆動電流の供給を停止する、請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明はモータ駆動装置に関し、特に、三相ブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

三相ブラシレスモータは、複数の電機子コイルを含むステータと、複数のメインマグネットを含み、回転可能に支持されたロータと、ロータの回転位置を示す第１〜第３のセンサ信号を出力する位置検出器とを備えている。第１〜第３のセンサ信号の位相は、１２０度ずつずれている。第１〜第３のセンサ信号に同期して複数のスイッチング素子の各々をオン／オフさせ、複数の電機子コイルに駆動電流を供給することにより、ロータを回転駆動させることが可能になっている。

【0003】

このような三相ブラシレスモータでは、たとえば負荷が故障してロータの回転がロックすると、スイッチング素子に過電流が流れてスイッチング素子が破損する恐れがある。この対策として特許文献１には、ロータの回転速度に基づいてロータの回転がロックしたか否かを判別し、ロータの回転がロックした場合には全スイッチング素子をオフさせる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−１７５４８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

三相ブラシレスモータでは、位置検出器が故障して第１〜第３のセンサ信号が異常になる場合がある。特許文献１の技術では、第１〜第３のセンサ信号が異常になってロータの回転が停止した場合は、ロータの回転がロックされたと判別されて全スイッチング素子がオフされる。

【0006】

しかし、第１〜第３のセンサ信号のうちの１つのセンサ信号のみが異常になった場合は、三相ブラシレスモータが二相運転されてロータの回転が継続される。このため、ロータの回転がロックしたと判別されず、スイッチング素子に過電流が流れてスイッチング素子が破損する恐れがある。

【0007】

それゆえに、この発明の主たる目的は、第１〜第３のセンサ信号のうちの１つのセンサ信号のみが異常になった場合に駆動回路が破損することを防止することが可能なモータ駆動装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明に係るモータ駆動装置は、三相ブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、三相ブラシレスモータは、複数の電機子コイルを含むステータと、複数の永久磁石を含み、回転可能に支持されたロータと、ロータの回転方向に配列され、それぞれ第１〜第３のセンサ信号を出力する第１〜第３の磁気センサとを備えたものである。第１〜第３のセンサ信号の各々はロータの回転に伴って第１および第２の論理レベルに交互に変化し、第１〜第３のセンサ信号の位相は１２０度ずつずれている。モータ駆動装置は、第１〜第３のセンサ信号の論理レベルが変化する毎に、第１〜第３のセンサ信号の論理レベルの組み合わせが正常であるか否かを判定する判定部と、判定部によって第１〜第３のセンサ信号の論理レベルの組み合わせが正常でないと判定されたことに応じて、それぞれ第１〜第３のセンサ信号のレベル変化の回数をカウントする第１〜第３のカウンタと、第１〜第３のカウンタのカウント値のうちのいずれか１つのカウント値が予め定められたしきい値に到達した場合に第１の異常検出信号を出力する信号発生部と、第１〜第３のセンサ信号に同期して複数の電機子コイルに駆動電流を供給し、回転磁界を発生させてロータを回転させ、第１の異常検出信号に応答して駆動電流の供給を停止する駆動回路とを備える。

【発明の効果】

【0009】

この発明に係るモータ駆動装置では、第１〜第３のセンサ信号の論理レベルの組み合わせが異常になったことに応じて第１〜第３のセンサ信号の各々のレベル変化の回数をカウントし、第１〜第３のセンサ信号のうちのいずれかのセンサ信号のレベル変化の回数が予め定められたしきい値に到達した場合には三相ブラシレスモータへの駆動電流の供給を停止する。したがって、第１〜第３のセンサ信号のうちの１つのセンサ信号のみが異常になった場合に、駆動回路に過電流が流れて駆動回路が破損することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】三相ブラシレスモータの構成および動作を説明するための図である。

【図2】この発明の一実施の形態によるモータ駆動装置の構成を示す回路ブロック図である。

【図3】図２に示した異常検出部の構成を示すブロック図である。

【図4】図３に示した判定部の動作を示すフローチャートである。

【図5】図３に示したカウンタの動作を示すフローチャートである。

【図6】図３に示した信号発生部の動作を示すフローチャートである。

【図7】図２〜図６に示したモータ駆動装置の動作を示すタイムチャートである。

【図8】図２〜図６に示したモータ駆動装置の他の動作を示すタイムチャートである。

【図9】図２〜図６に示したモータ駆動装置のさらに他の動作を示すタイムチャートである。

【図10】図２〜図６に示したモータ駆動装置のさらに他の動作を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１（ａ）〜（ｄ）は、三相ブラシレスモータ１０の構成および動作を説明するための図である。この三相ブラシレスモータ１０は、三相２極巻線のアウタロータ形のブラシレスＤＣモータであり、たとえば送風用ファンの駆動に用いられる。

【0012】

図１（ａ）において、この三相ブラシレスモータ１０は、円筒状のロータ１と、ロータ１の内側に設けられたステータ３とを備える。ロータ１の内周面には、４つのメインマグネット（界磁用永久磁石）２が等角度間隔（９０度間隔）で配置されている。互いに対向する１対のメインマグネット２はステータ３側にＮ極を向けて配置され、互いに対向するもう１対のメインマグネットはステータ３側にＳ極を向けて配置されている。

【0013】

ステータ３の外周には６つの突出部（コア）３ａ〜３ｆが設けられ、６つの突出部３ａ〜３ｆの外周部には６つの電機子コイル４ａ〜４ｆがそれぞれ巻回されている。３つの電機子コイル４ａ〜４ｃに三相交流電流を流すとともに、もう３つの電機子コイル４ｄ〜４ｆに三相交流電流を流すと、ステータ３の周囲に回転磁界が発生し、ロータ１が回転する。

【0014】

ロータ１の回転軸にはロータ１と一体に回転するシャフト６が設けられ、シャフト６にはロータ１の回転位置をモニタするためのセンサマグネット５が取り付けられている。ロータ１は、シャフト６を介して軸受(図示せず)によって回転可能に支持されている。ロータ１、シャフト６、センサマグネット５、およびステータ３は同軸に設けられている。センサマグネット５には、Ｎ極とＳ極とが２対、ロータ１の回転中心に対し均等角度で配置されている。ロータ１、４つのメインマグネット２、センサマグネット５、およびシャフト６は、一体となって回転方向Ｒの向きに回転する。

【0015】

さらに、３つの磁気センサＭＳ１〜ＭＳ３が、センサマグネット５の外周面に対向してロータ１の回転方向に等角度間隔（１２０°間隔）で配列されており、それぞれセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３を出力する。磁気センサＭＳ１〜ＭＳ３の各々は、センサマグネット５によって発生する磁界の方向を検出する。磁気センサＭＳ１〜ＭＳ３の各々には、たとえばホールＩＣが使用される。ホールＩＣは、電流に直角に磁場をかけると、電流と磁場の両方に直交する方向に起電力が生じる、いわゆるホール効果を利用して磁界を検出するセンサである。

【0016】

なお、ホールＩＣの出力信号を矩形波信号に整形するコンパレータを磁気センサＭＳの内部、外部、あるいはモータ１０の外部に設けてもよい。また、センサマグネット５を省略し、４つのメインマグネット２によって発生する磁界の方向を磁気センサＭ１〜Ｍ３によって検出しても構わない。

【0017】

センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の各々は、対応する磁気センサＭＳがセンサマグネット５のＮ極に対向している場合は「Ｈ」レベル（第１の論理レベル）にされ、対応する磁気センサＭＳがセンサマグネット５のＳ極に対向している場合は「Ｌ」レベル（第２の論理レベル）にされる。センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の各々は、ロータ１の回転に従って「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルに交互に変化する。センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の位相は、互いに１２０度ずつずれている。ロータ１が一定の回転速度で回転すると、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の各々は一定周波数の矩形波信号となる。センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルの組み合わせは、６０度毎に変化する。

【0018】

三相ブラシレスモータ１０では、電機子コイル４ａ〜４ｆに流す電流を切り替えるタイミング、すなわち、ロータ１とメインマグネット２の位置関係に応じて、発生するトルクが変化する。センサマグネット５は、本実施の形態では、メインマグネット２に対して遅れ角４２°でシャフト６に取り付けられている。さらに電気的な進角制御も行なわれる。

【0019】

図１（ａ）において、領域Ｐ１は、電流経路が短く、他の電機子コイルに対して２倍の電流が流れている電機子コイルを示している。領域Ｐ２は、電機子コイル４ｃ（４ｆ）とメインマグネット２との反発力による正回転トルクの発生位置を示している。領域Ｐ３は、電機子コイル４ａ（４ｄ）とメインマグネット２との反発力による逆トルクの発生位置を示している。

【0020】

ブラシレスモータ１０が図１（ａ）の状態にあるとき、後述するＭＯＳトランジスタ（スイッチング素子）Ｑ１〜Ｑ６から電機子コイル４ａ〜４ｆには、図１（ｂ）に示すような経路で電流が流される。

【0021】

すなわち、磁気センサＭＳ３から出力される信号に同期してＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ５がオンされ、外部の直流電源から所定の直流電圧が接続点Ｕａと接続点Ｖａの間に印加される。このとき、接続点Ｕａから接続点Ｖａに向けて、２つの電流経路に沿って電流が流れる。第１の電流経路は、接続点Ｕａから電機子コイル４ｃ，４ｆを経て接続点Ｖａに至る経路であり、第２の電流経路は、接続点Ｕａから電機子コイル４ｂ，４ｅおよび４ａ，４ｄを経て接続点Ｖａに至る経路である。

【0022】

図１（ｂ）の接続状態にある場合、第１の電流経路の抵抗値は第２の電流経路の抵抗値の半分になるため、第１の電流経路には、第２の電流経路に対して２倍の電流が流れる。図１（ａ）の領域Ｐ１は、２倍の電流が流れる電機子コイル４ｃ，４ｆを示している。第１の電流経路の電機子コイル４ｃ，４ｆとメインマグネット２との間には、第２の電流経路の電機子コイル４ａ，４ｂ，４ｄ，４ｅと比べて、特に強い反発力が生じる。この反発力によって、上述した逆トルクが打ち消されて、ロータ１は回転方向Ｒの向きに回転する。

【0023】

図１（ｃ）は、図１（ａ）の状態と比べて、ロータ１が回転方向Ｒの向きに３０°回転した状態を示している。図１（ｄ）は、このときのＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ６の状態を示している。この場合、磁気センサＭＳ１から出力される信号に同期してＭＯＳトランジスタＱ３，Ｑ５がオンされ、所定の直流電圧が接続点Ｗａと接続点Ｖａの間に印加される。

【0024】

図１（ｃ）の場合は、電機子コイル４ａ，４ｄとメインマグネット２との間に、他の電機子コイル４ｂ，４ｃ，４ｅ，４ｆと比べて、特に強い反発力が生じ、ロータ１は、さらに回転方向Ｒの向きに回転する。以下、同様の動作を繰り返して、ロータ１は回転方向Ｒの向きに回転を続ける。

【0025】

なお、この三相ブラシレスモータ１０では、センサマグネット５のＮ極およびＳ極が９０°毎に配置されるので、磁気センサＭＳ１〜ＭＳ３の出力信号はロータ１が１回転する間に２周期変化する。これにより、ロータ１の回転を２倍細かくタイミング制御することができる。

【0026】

また、３つの磁気センサＭＳ１〜ＭＳ３を設けたので、１つの磁気センサのみを設けた場合に比べ、ロータ１の回転を３倍細かくタイミング制御することができる。３つの磁気センサＭＳ１〜ＭＳ３の出力信号に基づき、ロータ１が１回転する間にＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ６のオン／オフを計１２回切り替え、オンさせたＭＯＳトランジスタの組み合わせによって、電機子コイル４ａ〜４ｆに電圧を印加する電源側接続点と接地側接続点とを順次切り替えることによって、電機子コイル４ａ〜４ｆに流れる電流の方向を切り替える。その結果、回転磁界が生成されて、ロータ１を回転方向Ｒの向きに回転させる駆動力が得られる。

【0027】

図２は、図１に示した三相ブラシレスモータ１０を駆動するモータ駆動装置２０の構成を示す回路ブロック図である。図２において、モータ駆動装置２０は、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ６、抵抗素子（ゲート抵抗）Ｒ１〜Ｒ６、およびドライバ１１を備える。

【0028】

ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ３のドレインはともに、外部の直流電源(図示せず)から供給される直流電圧ＶＤＣを受け、それらのソースはそれぞれ接続点Ｕａ，Ｖａ，Ｗａに接続される。ＭＯＳトランジスタＱ４〜Ｑ６のドレインは、それぞれ接続点Ｕａ，Ｖａ，Ｗａに接続され、それらのソースはともに接地電圧ＧＮＤを受ける。ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ６のゲートは、それぞれ抵抗素子Ｒ１〜Ｒ６を介してドライバ１１に接続される。

【0029】

ドライバ１１は、直流電圧ＶＤＣによって駆動され、ＰＷＭ信号φ１〜φ６を抵抗素子Ｒ１〜Ｒ６を介してＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ６のゲートに与え、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ６の各々を所定のタイミングでオン／オフさせる。

【0030】

このモータ駆動装置２０は、さらに、センサ信号生成回路１２、リセット回路１３、異常検出部１４、ロック検出部１５、駆動電流制御部１６、および報知部１７を備える。センサ信号生成回路１２は、磁気センサＭＳ１〜ＭＳ３の出力信号Ｓ１〜Ｓ３を増幅して異常検出部１４、ロック検出部１５、および駆動電流制御部１６に与える。

【0031】

リセット回路１３は、直流電圧ＶＤＣが投入された場合、および回転速度指令値ＲＣによって指令される回転速度が０にされた場合の各々において、異常検出部１４およびロック検出部１５をリセットするためのリセット信号ＲＥを所定時間だけ出力する。

【0032】

異常検出部１４は、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルの組み合わせが変化する毎に、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルの組み合わせが正常であるか否かを判定する。異常検出部１４は、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルの組み合わせが正常でない期間、たとえばセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３がともに「Ｌ」レベルである期間に異常検出信号ＦＤａ（第２の異常検出信号）を出力する。

【0033】

さらに異常検出部１４は、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルの組み合わせに異常が発生したことに応じて、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の各々のエッジの数（レベル変化の回数）をカウントし、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３のうちのいずれかのセンサ信号のエッジのカウント値がしきい値Ｃｔｈに到達した場合に異常検出信号ＦＤｂ（第１の異常検出信号）を出力する。異常検出部１４は、リセット信号ＲＥに応答して、異常検出信号ＦＤａ，ＦＤｂの出力を停止する。

【0034】

ロック検出部１５は、回転速度指令値ＲＣによって指令される所定の回転速度よりもロータ１の回転速度が低下した場合において、ロック検出時間ＴＬ内にセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３のエッジが発生しないとき、ロータ１の回転がロックしたと判別してロック検出信号ＬＤを出力する。

【0035】

たとえば、モータの極対数Ｐが２である場合、ロータ１が１回転する間にセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３のエッジが１２個発生する。ロック検出時間ＴＬを１秒とすると、ロータ１の回転数が５（ｒｐｍ）以下になった場合において、ＴＬ＝１秒以内にセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３のエッジが発生しないとき、ロータ１の回転がロックしたと判別される。ロータ１の回転がロックしたと判別されるときのロータ１の回転数をＲｔとすると、数式Ｒｔ＝６０／（６×Ｐ×ＴＬ）が成立する。ロック検出部１５は、リセット信号ＲＥに応答して、ロック検出信号ＬＤの出力を停止する。

【0036】

駆動電流制御部１６は、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３に同期して動作し、ロータ１の回転速度が回転速度指令値ＲＣによって指令される回転速度に一致するようにＰＷＭ信号φ１〜φ６を生成する。駆動電流制御部１６は、異常検出信号ＦＤａ、異常検出信号ＦＤｂ、およびロック検出信号ＬＤの各々に応答してＰＷＭ信号φ１〜φ６の出力を停止する。トランジスタＱ１〜Ｑ６、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ６、ドライバ１１、および駆動電流制御部１６は、駆動回路を構成する。

【0037】

報知部１７は、異常検出信号ＦＤａ、異常検出信号ＦＤｂ、およびロック検出信号ＬＤの各々に応答して、三相ブラシレスモータ１０が故障したことを報知する警報信号ＡＬを出力する。警報信号ＡＬに応答して、音、光などによってモータ１０の使用者に故障が発生したことを報知するブザー、ランプなどをさらに設けても構わない。

【0038】

図３は、異常検出部１４の構成を示すブロック図である。図３において、異常検出部１４は、判定部３０、カウンタ３１〜３３、および信号発生部３４を含む。判定部３０は、リセット信号ＲＥによってリセットされ、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルの組み合わせが変化する毎に、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルの組み合わせが正常であるか否かを判定する。

【0039】

図１で示したように、センサマグネット５が回転方向に４分割されてＳ極とＮ極が交互に配置され、３つの磁気センサＭＳ１〜ＭＳ３がセンサマグネット５の外周面に対向して１２０度間隔で配置されているので、磁気センサＭＳ１〜ＭＳ３が正常であればセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルが同じになることはない。

【0040】

判定部３０は、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルの組み合わせが正常でない期間（たとえば、信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルが同じである期間）に異常検出信号ＦＤａを出力する。

【0041】

さらに判定部３０は、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルの組み合わせに異常が発生したことに応じて（たとえば、信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルが同じになったことに応じて）、活性化信号ＥＮを出力する。判定部３０は、リセット信号ＲＥに応答して、異常検出信号ＦＤａおよび活性化信号ＥＮの出力を停止する。

【0042】

カウンタ３１〜３３は、判定部３０から活性化信号ＥＮが出力されている期間に活性化され、それぞれセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３のレベル変化の回数をカウントし、それぞれカウント値Ｃ１〜Ｃ３を信号発生部３４に出力する。判定部３０からの活性化信号ＥＮの出力が停止すると、カウンタ３１〜３３のカウント値Ｃ１〜Ｃ３は０にリセットされる。

【0043】

信号発生部３４は、カウンタ３１〜３３のカウント値Ｃ１〜Ｃ３のうちのいずれか１つのカウント値がしきい値Ｃｔｈに到達し、かつカウント値Ｃ１〜Ｃ３のうちのいずれか１つのカウント値が０である場合に異常検出信号ＦＤｂを出力する。

【0044】

図４は、図３に示した判定部３０の動作を示すフローチャートである。図４において、判定部３０は、ステップＳＴ１においてリセット信号ＲＥが「Ｈ」レベルであるか否か（すなわちリセット信号ＲＥが出力されているか否か）を判別する。ステップＳＴ１においてリセット信号ＲＥが「Ｌ」レベルである（すなわちリセット信号ＲＥが出力されていない）と判別した場合、判定部３０は、ステップＳＴ２においてセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３が同じであるか否か（すなわちＳ１＝Ｓ２＝Ｓ３であるか否か）を判別する。

【0045】

ステップＳＴ２においてセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３が同じである（すなわちセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３が異常である）と判別した場合、判定部３０は、ステップＳＴ３において異常検出信号ＦＤａを「Ｈ」レベルにし（すなわち異常検出信号ＦＤａを出力し）、ステップＳＴ４において活性化信号ＥＮを「Ｈ」レベルにし（すなわち活性化信号ＥＮを出力し）、ステップＳＴ１に戻る。

【0046】

ステップＳＴ２においてセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３が同じであるという条件が成立しない場合、判定部３０は、ステップＳＴ５において異常検出信号ＦＤａを「Ｌ」レベルにし（すなわち異常検出信号ＦＤａの出力を停止し）、ステップＳＴ１に戻る。

【0047】

判定部３０は、ステップＳＴ１においてリセット信号ＲＥが「Ｈ」レベルである（すなわちリセット信号ＲＥが出力されている）と判別した場合は、ステップＳＴ６において活性化信号ＥＮを「Ｌ」レベルにし（すなわち活性化信号ＥＮの出力を停止し）、ステップＳＴ１に戻る。

【0048】

図５は、図３に示したカウンタ３１の動作を示すフローチャートである。図５において、カウンタ３１は、ステップＳＴ１１において活性化信号ＥＮが「Ｈ」レベルであるか否か（すなわち活性化信号ＥＮが出力されているか否か）を判別する。ステップＳＴ１１において活性化信号ＥＮが「Ｈ」レベルである（すなわち活性化信号ＥＮが出力されている）と判別した場合、カウンタ３１は、ステップＳＴ１２においてセンサ信号Ｓ１のエッジ（レベル変化）があるか否かを判別する。

【0049】

カウンタ３１は、ステップＳＴ１２においてセンサ信号Ｓ１のエッジがないと判別した場合はステップＳＴ１１に戻り、ステップＳＴ１２においてセンサ信号Ｓ１のエッジがあったと判別した場合はステップＳＴ１３においてカウント値Ｃ１をインクリメント（＋１）し、ステップＳＴ１１に戻る。

【0050】

カウンタ３１は、ステップＳＴ１１において活性化信号ＥＮが「Ｈ」レベルでない（すなわち活性化信号ＥＮが出力されていない）と判別した場合、ステップＳＴ１４においてカウント値Ｃ１を０にリセットしてステップＳＴ１１に戻る。カウンタ３２，３３の動作は、カウンタ３１の動作と同様であるので、その説明は繰り返さない。

【0051】

図６は、図３に示した信号発生部３４の動作を示すフローチャートである。図６において、信号発生部３４は、ステップＳＴ２１においてカウンタ３１〜３３のカウント値Ｃ１〜Ｃ３を検出し、ステップＳＴ２２において、Ｃ１≧Ｃｔｈ、またはＣ２≧Ｃｔｈ、またはＣ３≧Ｃｔｈであるか否か（すなわちカウント値Ｃ１〜Ｃ３のうちのいずれかのカウント値がしきい値Ｃｔｈに到達したか否か）を判別する。

【0052】

ステップＳＴ２２においてＣ１≧Ｃｔｈ、またはＣ２≧Ｃｔｈ、またはＣ３≧Ｃｔｈであると判別した場合は、信号発生部３４は、ステップＳＴ２３においてＣ１＝０、またはＣ２＝０、またはＣ３＝０であるか否か（すなわちカウント値Ｃ１〜Ｃ３のうちのいずれかのカウント値が０であるか否か）を判別する。

【0053】

ステップＳＴ２３においてＣ１＝０、またはＣ２＝０、またはＣ３＝０であると判別した場合、信号発生部３４は、ステップＳＴ２４において異常検出信号ＦＤｂを「Ｈ」レベルにし（すなわち異常検出信号ＦＤｂを出力し）、ステップＳＴ２１に戻る。

【0054】

ステップＳＴ２２においてＣ１≧Ｃｔｈ、またはＣ２≧Ｃｔｈ、またはＣ３≧Ｃｔｈでない場合は、信号発生部３４は、ステップＳＴ２５において異常検出信号ＦＤｂを「Ｌ」レベルにし、ステップＳＴ２１に戻る。ステップＳＴ２３においてＣ１＝０、またはＣ２＝０、またはＣ３＝０でない場合は、信号発生部３４は、ステップＳＴ２５において異常検出信号ＦＤｂを「Ｌ」レベルにし、ステップＳＴ２１に戻る。なお、ステップＳＴ２３においてＣ１＝０、またはＣ２＝０、またはＣ３＝０でない場合としては、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３が異常になった後に直ぐに正常に回復した場合がある。

【0055】

図７（ａ）〜（ｇ）は、単相故障が発生した場合におけるモータ駆動装置２０の動作を示すタイムチャートである。図７（ａ）〜（ｇ）は、それぞれセンサ信号Ｓ１、センサ信号Ｓ２、センサ信号Ｓ３、異常検出信号ＦＤａ、活性化信号ＥＮ、ロック検出信号ＬＤ、および異常検出信号ＦＤｂの波形を示している。

【0056】

単相故障とは、３つのセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３のうちの１つのセンサ信号のみに異常が発生した場合をいう。単相故障が発生した場合は、三相ブラシレスモータ１０が二相運転され、ロータ１の回転が継続される。このため、ロック検出部１５によってモータ１０への給電を停止させることができず、過電流が流れてトランジスタＱ１〜Ｑ６が破損する恐れがある。本実施の形態では、単相故障が発生した場合は、異常検出部１４によってモータ１０への給電を停止させる。

【0057】

初期状態（時刻ｔ０）では、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３は正常であり、異常検出信号ＦＤａ、活性化信号ＥＮ、ロック検出信号ＬＤ、および異常検出信号ＦＤｂはともに非活性化レベルの「Ｌ」レベルになっている。なお、リセット信号ＲＥは、非活性化レベルの「Ｌ」レベルになっている。

【0058】

時刻ｔ１において、磁気センサＭＳ１〜ＭＳ３のうちの磁気センサＭＳ３のみが故障し、センサ信号Ｓ３が「Ｌ」レベルから変化しなくなったものとする。センサ信号Ｓ１，Ｓ２は正常であるので、センサ信号Ｓ１，Ｓ２に同期して三相ブラシレスモータ１０が二相運転される。

【0059】

時刻ｔ２においてセンサ信号Ｓ２が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられると、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３がともに０（「Ｌ」レベル）になり、図３の判定部３０によって異常検出信号ＦＤａおよび活性化信号ＥＮがともに非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられる（図４のステップＳＴ１〜ＳＴ４）。

【0060】

異常検出信号ＦＤａが「Ｈ」レベルに立ち上げれると、駆動電流制御部１６によってトランジスタＱ１〜Ｑ６がともにオフ状態に固定され、電機子コイル４ａ〜４ｆへの給電が停止される。活性化信号ＥＮが「Ｈ」レベルに立ち上げられると、図３のカウンタ３１〜３３が活性化される。

【0061】

時刻ｔ３においてセンサ信号Ｓ１が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられると、異常検出信号ＦＤａは非活性化レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられるとともに（図４のステップＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ５）、カウンタ３１のカウント値Ｃ１がインクリメントされてＣ１＝１となる（図５のステップＳＴ１１〜ＳＴ１３）。異常検出信号ＦＤａが「Ｌ」レベルに立ち下げれると、駆動電流制御部１６によってセンサ信号Ｓ１，Ｓ２に対応するトランジスタＱのオン／オフが開始され、電機子コイル４ａ〜４ｆへの給電が開始され、三相ブラシレスモータ１０が二相運転される。

【0062】

時刻ｔ４においてセンサ信号Ｓ２が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられると、カウンタ３２のカウント値Ｃ２がインクリメントされてＣ２＝１となる。時刻ｔ５においてセンサ信号Ｓ１が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられると、カウンタ３１のカウント値Ｃ１がインクリメントされてＣ１＝２となる（図５のステップＳＴ１１〜ＳＴ１３）。

【0063】

時刻ｔ６においてセンサ信号Ｓ２が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられると、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３がともに０（「Ｌ」レベル）になり、図３の判定部３０によって異常検出信号ＦＤａが非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられる（図４のステップＳＴ１〜ＳＴ４）とともに、カウンタ３２のカウント値Ｃ２がインクリメントされてＣ２＝２となる。

【0064】

以下同様に、センサ信号Ｓ１の論理レベルが変化する毎にカウンタ３１のカウント値Ｃ１がインクリメントされ、センサ信号Ｓ２の論理レベルが変化する毎にカウンタ３２のカウント値Ｃ２がインクリメントされ、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３がともに「Ｌ」レベルになる度に異常検出信号ＦＤａが「Ｈ」レベルにされる。

【0065】

時刻ｔ１５においてセンサ信号Ｓ１が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられると、カウンタ３１のカウント値Ｃ１がしきい値Ｃｔｈ＝７に到達する。このとき、カウンタ３３のカウント値Ｃ３が０であるので、図３の信号発生部３４によって異常検出信号ＦＤｂが非活性化レベルの「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられる（図６のステップＳＴ２１〜ＳＴ２４）。

【0066】

異常検出信号ＦＤｂが「Ｈ」レベルにされると、駆動電流制御部１６によってトランジスタＱ１〜Ｑ６がともにオフ状態に固定され、電機子コイル４ａ〜４ｆへの給電が停止され、ロータ１の回転が停止される。したがって、トランジスタＱ１〜Ｑ６に過電流が流れてトランジスタＱ１〜Ｑ６が破損することを防止することができる。

【0067】

また、異常検出信号ＦＤｂが「Ｈ」レベルにされると、図２の報知部１７によって警報信号ＡＬが「Ｈ」レベルにされ（すなわち警報信号ＡＬが出力され）、故障が発生したことがモータ１０の使用者に報知される。モータ１０の使用者は、警報信号ＡＬに応答して、たとえば直流電圧ＶＤＣを遮断し、三相ブラシレスモータ１０を修理する。修理後に直流電圧ＶＤＣを投入すると、図１３のリセット回路１３によってリセット信号ＲＥが一定時間だけ活性化レベルの「Ｈ」レベルにされ、異常検出部１４がリセットされる（図４のステップＳＴ１，ＳＴ６、図５のステップＳＴ１１，ＳＴ１４）。

【0068】

図８（ａ）〜（ｅ）は、二相故障が発生した場合におけるモータ駆動装置２０の動作を示すタイムチャートである。図８（ａ）〜（ｅ）は、それぞれセンサ信号Ｓ１、センサ信号Ｓ２、センサ信号Ｓ３、ロック検出信号ＬＤ、および異常検出信号ＦＤｂの波形を示している。二相故障とは、３つのセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３のうちの２つのセンサ信号のみに異常が発生した場合をいう。二相故障が発生した場合は、ロータ１の回転が停止され、ロック検出部１５によってモータ１０への給電が停止される。

【0069】

初期状態（時刻ｔ０）では、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３は正常であり、ロック検出信号ＬＤおよび異常検出信号ＦＤｂはともに非活性化レベルの「Ｌ」レベルになっている。時刻ｔ１において、磁気センサＭＳ１〜ＭＳ３のうちの磁気センサＭＳ２，ＭＳ３のみが故障し、センサ信号Ｓ２，Ｓ３がそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルから変化しなくなったものとする。二相故障が発生すると、トランジスタＱ１〜Ｑ６の各々が故障発生時の状態（オンまたはオフ）に固定される。時刻ｔ１〜ｔ２の期間では、センサマグネット５のＮ極とＳ極の境界付近に磁気センサＭＳ１が位置し、センサ信号Ｓ１のレベルが振動している状態が例示されている。

【0070】

時刻ｔ２において、ロータ１が完全に停止する。ロータ１の回転速度が所定値よりも低下してから一定時間経過後の時刻ｔ３において、ロック検出部１５によってロック検出信号ＬＤが非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられる（すなわちロック検出信号ＬＤが出力される）。

【0071】

ロック検出信号ＬＤが「Ｈ」レベルにされると、駆動電流制御部１６によってトランジスタＱ１〜Ｑ６がオフ状態に固定され、電機子コイル４ａ〜４ｆへの給電が停止されるとともに、報知部１７によって警報信号ＡＬが活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる（すなわち警報信号ＡＬが出力される）。これにより、トランジスタＱ１〜Ｑ６の破損が防止されるとともに、故障が発生したことがモータ１０の使用者に報知される。

【0072】

図９（ａ）〜（ｅ）は、三相故障が発生した場合におけるモータ駆動装置２０の動作を示すタイムチャートである。図９（ａ）〜（ｅ）は、それぞれセンサ信号Ｓ１、センサ信号Ｓ２、センサ信号Ｓ３、ロック検出信号ＬＤ、および異常検出信号ＦＤｂの波形を示している。三相故障とは、３つのセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３の全てに異常が発生した場合をいう。三相故障が発生した場合は、ロータ１の回転が停止され、ロック検出部１５によってモータ１０への給電が停止される。

【0073】

初期状態（時刻ｔ０）では、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３は正常であり、ロック検出信号ＬＤおよび異常検出信号ＦＤｂはともに非活性化レベルの「Ｌ」レベルになっている。時刻ｔ１において、磁気センサＭＳ１〜ＭＳ３の全てが故障し、センサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３がそれぞれ「Ｌ」レベル、「Ｈ」レベル、および「Ｌ」レベルから変化しなくなったものとする。三相故障が発生すると、トランジスタＱ１〜Ｑ６の各々が故障発生時の状態（オンまたはオフ）に固定される。

【0074】

時刻ｔ２において、ロータ１が完全に停止する。ロータ１の回転速度が０になってから一定時間経過後の時刻ｔ３において、ロック検出部１５によってロック検出信号ＬＤが非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられる（すなわちロック検出信号ＬＤが出力される）。

【0075】

ロック検出信号ＬＤが「Ｈ」レベルにされると、駆動電流制御部１６によってトランジスタＱ１〜Ｑ６がオフ状態に固定され、電機子コイル４ａ〜４ｆへの給電が停止されるとともに、報知部１７によって警報信号ＡＬが活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる（すなわち警報信号ＡＬが出力される）。これにより、トランジスタＱ１〜Ｑ６の破損が防止されるとともに、故障が発生したことがモータ１０の使用者に報知される。

【0076】

図１０（ａ）〜（ｇ）は、ロータ１の回転がロックし、かつセンサマグネット５のＮ極とＳ極の境界付近に磁気センサＭＳ２が位置し、センサ信号Ｓ２の論理レベルが振動する場合におけるモータ駆動装置２０の動作を示すタイムチャートである。図１０（ａ）〜（ｅ）は、それぞれセンサ信号Ｓ１、センサ信号Ｓ２、センサ信号Ｓ３、異常検出信号ＦＤａ、活性化信号ＥＮ、ロック検出信号ＬＤ、および異常検出信号ＦＤｂの波形を示している。

【0077】

モータ１０の負荷（たとえば送風用ファン）が故障してロータ１の回転がロックした場合、ロック検出部１５内の計時手段によってセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルの変化が停止してから経過した時間が計測され、経過時間が所定時間に到達した場合にロック検出信号ＬＤが出力されてモータ１０への給電が停止される。

【0078】

しかし、センサマグネット５のＮ極とＳ極の境界付近に磁気センサＭＳが位置し、ロータ１の回転方向への振動に従ってセンサ信号Ｓ２の論理レベルが振動する場合がある。この現象は、ロータ１の回転速度が一定になるようにモータ１０を制御している場合に発生し易い。なぜなら、ロータ１の回転がロックすると、駆動電流制御部１６がロータ１を回転させようとして電機子コイル４ａ〜４ｆに流す電流を増加させ続けるため、ロックの原因となっている異物と負荷の回転体との接点で振動が発生するからである。このような場合には、ロック検出部１５がロック発生からの経過時間を計測することができず、ロック検出信号ＬＤを出力することはできない。本実施の形態では、そのような場合には異常検出部１４によってモータ１０への給電を停止する。

【0079】

初期状態（時刻ｔ０）では、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３は正常であり、異常検出信号ＦＤａ、活性化信号ＥＮ、ロック検出信号ＬＤ、および異常検出信号ＦＤｂはともに非活性化レベルの「Ｌ」レベルになっている。時刻ｔ１において、ロータ１の回転がロックし、かつセンサマグネット５のＮ極とＳ極の境界付近に磁気センサＭＳ２が位置し、ロータ１の回転方向への振動に従ってセンサ信号Ｓ２の論理レベルが振動したものとする。

【0080】

時刻ｔ１においてセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３がともに０（「Ｌ」レベル）になり、図３の判定部３０によって異常検出信号ＦＤａおよび活性化信号ＥＮの各々が非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられる。

【0081】

時刻ｔ２においてセンサ信号Ｓ２が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられると、カウンタ３２のカウント値Ｃ２がインクリメントされてＣ２＝１となるとともに、異常検出信号ＦＤａが「Ｌ」レベルに立ち下げられる。時刻ｔ３において、センサ信号Ｓ２が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられると、カウンタ３２のカウント値Ｃ２がインクリメントされてＣ２＝２となるとともに、異常検出信号ＦＤａが「Ｈ」レベルに立ち上げられる。以下同様に、センサ信号Ｓ２の論理レベルが変化する毎に、カウンタ３２のカウント値Ｃ２がインクリメントされるとともに、異常検出信号ＦＤａの論理レベルが変化する。

【0082】

時刻ｔ８において、センサ信号Ｓ２が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられると、カウンタ３２のカウント値Ｃ２がしきい値Ｃｔｈ＝７に到達する。このとき、カウンタ３１，３３のカウント値Ｃ１，Ｃ３が０であるので、図３の信号発生部３４によって異常検出信号ＦＤｂが非活性化レベルの「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられる。

【0083】

異常検出信号ＦＤｂが「Ｈ」レベルにされると、駆動電流制御部１６によってトランジスタＱ１〜Ｑ６がともにオフ状態に固定され、電機子コイル４ａ〜４ｆへの給電が停止される。したがって、トランジスタＱ１〜Ｑ６に過電流が流れてトランジスタＱ１〜Ｑ６が破損することを防止することができる。

【0084】

また、異常検出信号ＦＤｂが「Ｈ」レベルにされると、図２の報知部１７によって警報信号ＡＬが「Ｈ」レベルにされ（すなわち警報信号ＡＬが出力され）、故障が発生したことがモータ１０の使用者に報知される。

【0085】

以上のように、この実施の形態では、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３の論理レベルの組み合わせが異常になったことに応じてセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３のレベル変化の回数をカウントし、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３のうちのいずれかのセンサ信号のレベル変化の回数のカウント値がしきい値Ｃｔｈに到達した場合に三相ブラシレスモータ１０への駆動電流の供給を停止する。したがって、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３のうちの１つのセンサ信号のみが異常になった場合にも、トランジスタＱ１〜Ｑ６に過電流が流れてトランジスタＱ１〜Ｑ６が破損することを防止することができる。

【0086】

さらに、ロータ１の回転がロックし、かつセンサマグネット５のＮ極とＳ極の境界付近に磁気センサＭＳが位置し、ロータ１の回転方向の振動に従ってセンサ信号のレベルが振動する場合にも、三相ブラシレスモータ１０への駆動電流の供給を停止し、トランジスタＱ１〜Ｑ６の破損を防止することができる。

【0087】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0088】

１ ロータ、２ メインマグネット、３ ステータ、３ａ〜３ｆ 突出部、４ａ〜４ｆ 電機子コイル、５ センサマグネット、６ シャフト、ＭＳ１〜ＭＳ３ 磁気センサ、１０ 三相ブラシレスモータ、Ｑ１〜Ｑ６ ＭＯＳトランジスタ、Ｒ１〜Ｒ６ 抵抗素子、１１ ドライバ、１２ センサ信号生成回路、１３ リセット回路、１４ 異常検出部、１５ ロック検出部、１６ 駆動電流制御部、１７ 報知部、２０ モータ駆動装置、３０ 判定部、３１〜３３ カウンタ、３４ 信号発生部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】